Titel: | Die Erzeugung von Glühlicht mit flüssigen Brennstoffen. |
Fundstelle: | Band 320, Jahrgang 1905, S. 283 |
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Die Erzeugung von Glühlicht mit flüssigen
Brennstoffen.
Die Erzeugung von Glühlicht mit flüssigen Brennstoffen.
Vor kurzem ist in diesen Blättern über die Spiritusbeleuchtung auf der
„Internationalen Ausstellung für Spiritusverwertung in
Wien“ berichtet worden (s. D. p. J. 1904, Bd. 319, S. 569). Der Bericht zeigt, welch lebhafte
Anstrengungen auf diesem Gebiete gemacht werden. In der Tat sind ja die
wirtschaftlichen Interessen, welche von einer befriedigenden Verwertung der grossen
von unserer Landwirtschaft gelieferten Spiritusmengen abhängen, ausserordentlich
grosse. Bekannt ist auch, dass gerade der Spiritusverwertung von amtlicher und
halbamtlicher Stelle lebhafte Förderung zu teil wird. Die Folge ist, dass das
Spiritusglühlicht mehr und mehr in den Vordergrund getreten und die öffentliche
Aufmerksamkeit in einem Grade von der Petroleumglühlichtbeleuchtung abgelenkt worden
ist, die der letzteren Unrecht tut, da sie ebenfalls recht beachtenswerte Erfolge
aufzuweisen hat. Vom allgemeinen Gesichtspunkte aus ist ihr ebenfalls Förderung und
Gedeihen zu wünschen, da sie geeignet ist, ein Gegengewicht dagegen zu bieten, dass
etwa nach völliger Einbürgerung des Spiritusglühlichts als eine monopolistische
Preisstellung für Brennspiritus versucht werden sollte. Demjenigen, der sich an die
Annehmlichkeiten einer beliebig an jeder Stelle der Wohnung zu benutzenden Auerlampe gewöhnt hat, bringt es gleichen Schaden, ob
man ihm im Spiritusring den Brennspiritus oder im Petroleumtrust das Brennpetroleum
verteuert. Am vorteilhaftesten wird er sich in der Rolle des tertius gaudeus
befinden. Es soll also im folgenden das Petroleumglühlicht ebenfalls zu seinem Recht
kommen.
Wie schon in dem oben erwähnten Bericht am Schlusse erwähnt, ist die Zahl der
Spirituslampen gegenwärtig bereits Legion. Es ist daher keineswegs beabsichtigt,
diese Legion durch Beschreibung weiterer Brenner zu vermehren, umsomehr, als auch
die Brennerkonstruktion einer gewissen – sagen wir Mode unterworfen ist und die
Neukonstruktionen eines gegebenen Zeitabschnittes grosse Familienähnlichkeit, wenig
im Wesen verschiedenes aufweisen. Es erschienen vielmehr nutzbringend, die
verschiedenen Brennersysteme, welche für die Erzeugung von Glühlicht aus flüssigen
Brennstoffen vorgeschlagen worden sind, einer vergleichenden Besprechung in dem
Sinne zu unterziehen, dass ihre technologische Verwandschaft und Verschiedenheit in
die Erscheinung tritt und sich aus der Vergleichung ein klarer Einblick in das Wesen
eines jeden Typs ergibt. Wir werden dabei wiederholt beispielsweise auf frühere
Berichte zurückkommen. Anderseits glauben wir, dass eine solche kritische
Besprechung einen nützlichen Leitfaden abgibt, um sich urteilend durch die
unerschöpfliche Fülle der Erscheinungen hindurchzufinden, welche auf
Fachausstellungen immer neu auftauchen.
Eine zur Auerbeleuchtung, zum Beheizen eines
Glühstrumpfs geeignete Flamme muss bekanntlich „entleuchtet“ sein, d.h. mit
blauer Flamme brennen, da eine selbstleuchtende, weisse Flamme den Glühstrumpf
berussen würde. Das Leuchten der Flamme rührt davon her, dass die verbrennenden
Kohlenwasserstoffe bei der Flammentemperatur in Kohlenstoff und Wasserstoff
zerfallen und der Kohlenstoff erglüht, Licht aussendet.
Wir sehen beiläufig, dass auch das Licht der „selbstleuchtenden“ Flamme
Glühlicht ist, dass also im Grunde genommen die Bezeichnung „Glühlicht“ für
die Auerbeleuchtung vorbeitrifft.
Die Entleuchtung geschieht, indem man den Kohlenwasserstoff, sei es Leuchtgas,
Spiritusdampf, Benzin- oder Petroleumdampf vor der Entflammung mit ausreichenden
Luftmengen mischt. Dadurch wird nach der Entflammung die Verbrennung so
beschleunigt, dass es zu einem Zerfall von Kohlenstoff und Wasserstoff nicht erst
kommt, also glühendes Licht aussendender Kohlenstoff in der Flamme nicht auftritt.
Die Menge der zur Entleuchtung nötigen Luft hängt natürlich ab vom Kohlenstoffgehalt
des angewendeten Brenndampfes; Spiritusdampf braucht zur völligen Entleuchtung am
wenigsten, Gasolindampf mehr, Petroleumdampf am meisten Luftzumischung. Die
Luftmengen, welche zwecks möglichst energischer Verbrennung des Kohlenstoffs und des Wasserstoffs jedem der drei Dämpfe zuzumischen
sind, sind etwas andere, stehen aber in demselben Verhältnis. Diese längst bekannten
Dinge sind nur des Zusammenhangs halber hier wiederholt.
Beim flüssigen Brennstoff muss nun der Blauflammenbildung, der Mischung mit Luft und
Entflammung, stets eine Verdampfung der Flüssigkeit vorausgehen.
Alle Glühlichtbrenner für flüssige Brennstoffe weisen daher zwei Hauptteile auf: den
zur Verdampfung des flüssigen Brennstoffs dienenden und den die Vermischung des
Brennstoffdampfes mit Luft bewirkenden Teil.
Der denkbar einfachste Brenner für flüssige Brennstoffe, nämlich eine offene Schale,
in welcher unter Fortfall einer Leitung die Verdampfung (und Verbrennung)
unmittelbar am und über dem Brennstoffvorrat stattfindet, ist für die
Glühlichtbeleuchtung nicht brauchbar, weil hier eine ausreichende Luftzumischung
zwischen Verdampfung und Entflammung nicht möglich ist. Der die Verdampfung
bewirkende Teil muss also bei Glühlichtbrennern wieder drei Hauptstücke aufweisen:
einen Behälter für den Brennstoffvorrat, eine Verdampfungsstelle und eine
verbindende Leitung.
Eine erste Gruppe von Glühlichtbrennern für Spiritus und Petroleum ist in der Art der
gewöhnlichen Petroleumtischlampe gebaut, d.h. aus dem Vorratsbehälter führt der
Docht, einem Bündel kapillarer Leitungen vergleichbar, den Brennstoff empor zur
Verdampfungsstelle, dem oberen Dochtende. Die Verdampfungswärme wird von der über
dem Docht brennenden Flamme geliefert.
Unterscheidend sind für die Dochtglühlichtbrenner hier lediglich die Einrichtungen,
um dem an der Dochtstirn erzeugten Dampf die zur Entleuchtung ausreichende Menge
Luft zuzumischen. Fig. 1–3 zeigen die hierzu wesentliche Anordnung bei drei bekannten
Dochtbrennern für Spiritus: der erste von Schuster &
Beter, der zweite von Aschner, der dritte von
Lehmann. Da Spiritusdampf verhältnismässig wenig
Luftzumischung zur völligen Entleuchtung braucht, so genügt es, zu beiden Seiten der
Dochtstirn a rasche Luftströme bc einzuführen, welche mit dem dazwischen sich entwickelnden Dampf Wirbel
bilden, sich also mischen. Um die Geschwindigkeit namentlich des äusseren Luftstromes zu
steigern, wird letzterer aussen von Brennerkappen mit nach oben abnehmendem
Querschnitt d begrenzt.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 1. Spiritusglühlichtdochtbrenner von Schuster & Baer. A.-G.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 2. Spiritusglühlichtdochtbrenner von Aschner.
Die Regelung der Flamme erfolgt wie bei den gewöhnlichen Petroleumlampen durch Auf-
und Abschrauben des Dochtes. Beim Brennen sind die Dochte viel weiter
herausgeschraubt, als in den Skizzen gezeigt; bei Fig.
2 etwa bis in die Höhe des oberen Randes der Kappe d. Der scharfe Luftstrom, der an den freigelegten Dochtflächen entlang
streicht, hält die Flamme dort so weit eingeschränkt, dass sie zur Unterhaltung der
Verdampfung nur eben ausreicht. Erst oberhalb d tritt
die volle Entflammung des Dampfluftgemisches ein.
Bei den Brennern nach Fig. 2 und 3 wird dem zuerst erzielten Dampfluftgemisch noch ein
weiterer Luftstrom zugeführt, bei Fig. 2 von innen
durch den hohlen Schaft der Brandscheibe, bei Fig. 3
von aussen zwischen der unteren Brennerkappe d und
einer äusseren e.
Die Konstruktion des Spiritusdochtbrenners stösst auf folgende Schwierigkeiten: Die
Verbrennungswärme des Spiritusdampfes ist verhältnismässig klein, es muss also zur
Erzielung einer heissen Flamme eine reichliche Spiritusmenge verdampft werden. Damit
diese von den Dochten herangeschafft werden kann, darf die Hubhöhe nicht zu gross
sein, was dazu zwingt, die Entfernung der Flamme vom Behälter so klein zu machen,
als es die auf der andern drohende Gefahr einer zu starken Erhitzung des Behälters
nebst Explosion erlaubt. Merkwürdigerweise liegt noch kein Versuch vor, bei
Spiritusglühlichtlampen das Dochtrohr nicht nur aufwärts, sondern auch seitwärts,
event. heberartig abwärts und dann aufwärts zu führen und so grössere Länge und
Abkühlung des Dochtrohres mit geringer Hubhöhe zu verbinden. Auch eine Einrichtung
wie bei den altbekannten Oellampen mit Mariotteflasche im Oelbehälter könnte
vielleicht mit guter Wirkung versucht werden.
Die Spiritusdochtbrenner haben den Vorzug einfachster Bedienung und Instandhaltung,
lassen sich auch wohl explosionssicher machen. Ihr Spiritusverbrauch ist aber
erheblich höher als derjenige der später zu nennenden Spiritusbrenner mit
Verdampfer.In dem eingangs
erwähnten Bericht über die Wiener Ausstellung ist der
„Exquisitbrenner“ als Spiritusdochtbrenner angeführt. Bei einem
solchen darf eine Lichtstärke von 360 Hefnerkerzen als ausgeschlossen gelten. Sollte 36 Hefnerkerzen gemeint sein, so würde sich der
Betrieb sechsmal so teuer stellen, als dort berechnet.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 3. Spiritusdochtbrenner von Lehmann.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 4. Petroleumglühlichtbrenner von Nielson.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 5. Petroleumglühlichtbrenner von Lucas.
Textabbildung Bd. 320, S. 284
Fig. 6. Petroleumglühlichtbrenner von Spiel.
Bei den Dochtbrennern für Petroleumglühlicht gleicht der den Petroleumdampf liefernde
Teil in den Grundzügen ebenfalls genau der gewöhnlichen Petroleumlampe. Die
Entleuchtung der Flamme wird wie bei den Spiritusdochtlampen dadurch herbeigeführt,
dass in dem von der Dochtstirn aufsteigenden Petroleumdampfstrom Wirbel erzeugt
werden, welche zur Mischung mit der umgebenden Luft führen, nur dass der
Petroleumdampf erheblich mehr Luft zugemischt erhalten muss, um eine entleuchtete
Flamme zu liefern. Infolge dessen stellt man, wie an Fig.
4 und 5 zu sehen, dem Dampfstrom
Hindernisse in Gestalt von Flanschen a in den Weg, die
teils an den innerhalb des Dochtrohrs sich befindenden Brandscheiben b (Fig. 4) oder
Brandkapseln bl (Fig. 5), teils an den äusseren Brennerkappen d angebracht sind. Ausserdem werden rasche Luftströme
wie bei den Spiritusbrennern durch die konische Form der Brennerkappen erzeugt und
zur Dochtstirn geführt; teils von aussen, durch die konischen Kappen d und Leitröhrchen e (Fig. 4), teils von innen; in Fig. 4 z.B.
durch Leitröhrchen f und die pilzförmige
Brandscheibe, in Fig. 5 dadurch, dass der in b1 abgefangene Teil
des inneren Luftstroms an der Decke von b1 anprallt und durch die gelochte Seitenwandung
austritt. Fig. 4 stellt den Sartobrenner von Nielson,
Fig. 5 den von Lucas
herrührenden Brenner der Stobwasser-Gesellschaft
dar.
Die bei der Konstruktion der Petroleumglühlichtdochtbrenner auftretenden
Schwierigkeiten sind andere wie bei den Spiritusbrennern. Die Gefahr einer
übermässigen Erhitzung des Behälters ist, zumal bei
Verwendung raffinierten Petroleums, nicht gross. Zwar ist die blaue Petroleumflamme
sehr heiss, etwa 1800° C, da aber der Glühlichtbrenner nicht mehr Petroleum braucht
wie ein gewöhnlicher Petroleumbrenner gleicher Grösse, so kann das Dochtrohr, ohne
den Docht zu überanstrengen, lang gemacht werden, um ihm genügende Kühlfläche zu
geben. Zweckmässig wird es, wie in Fig. 5, recht
frei gelegt. Schwierig ist aber die Herstellung des nötigen Zuges, da die enge
Einschnürung der Luft- und Dampfwege um die Dochtstirn ein starkes Zughindernis
bietet. Daher zeigen diese Lampen alle ein recht ansehnlich bemessenes Zugglas, das
bis an die Grenzen des bei Zimmerlampen Erträglichen herangeht. Aber selbst dann ist
die dem Petroleumdampf zugemischte Luft eben genügend zur völligen Entleuchtung.
Wird das Gleichgewicht an irgend einer Stelle des Dochtumfangs gestört, z.B.
dadurch, dass eine hervorragende Dochtfaser stärkere Dampfmengen aussendet als die
Nachbarschaft, so erscheint über ihr eine weisse Stelle in der blauen Flamme, welche
am Glühstrumpf Russ absetzt. Wenn nicht bemerkt, verschlimmert sich dies Uebel
reissend. Beim Gebrauch ist also sorgfältigstes Glätten der Dochtstirn unerlässliche
Bedingung, aber im Haushalt nicht immer durchzusetzen. Daher war es ein grosser
Fortschritt, als man eine bei hellbrennenden Petroleumlampen längst bekannte, aber
selten angewandte Massregel auf die Blaubrenner übertrug, nämlich die Dochtstirn
teilweise oder völlig durch ein Bördel i (Fig. 6) am äusseren Dochtrohr zu bedecken und das
innere Dochtrohr c kürzer zu machen als das äussere a. Nunmehr liegt der Docht an der Innenseite, also mit
der gewebten, durch Schnitte unverletzten Oberfläche frei, die viel weniger zum
Fasrigwerden neigt als die Dochtstirn, an der alle Fasern geschnitten sind. Die
Flamme, die an dieser inneren Dochtfläche wurzelt, ist dem scharfen inneren
Luftstrom ausgesetzt und wird durch diesen soviel abgekühlt, dass sie den Docht nur
wenig zu verkohlen vermag.
Macht man noch das oberste Dochtende, wie dies z.B. bei dem hierher gehörigen Schapirobrenner (Fig.
7) der Fall, unverbrennlich, so kommt man tatsächlich ohne jedes Putzen des
Dochtes aus (in grösseren Zeiträumen wird die unverbrennliche Dochtspitze
ausgewechselt), eine ganz erhebliche Vereinfachung.
Eine weitere wichtige Verbesserung besteht darin, dass die Regelung der brennenden
Dochtfläche nicht mehr durch Verstellen des Dochtes besorgt wird, sondern durch
einen rohrförmigen Schieber c (Fig. 7), der die innere Dochtfläche mehr oder weniger
bedeckt.
Beim Verstellen des Dochtes ist, wie man von der gewöhnlichen Tischlampe weiss, ein
ungleiches Anheben des Runddochtes häufig, was bei dem Blaubrenner sofort zum Russen
an der höher geschraubten führt.
Von Brennern mit festem Docht und innerer Dochtfläche, welche am Markte sind, seien
die Brenner von Schapiro & Hurwitz und von Spiel genannt.
Der Schwierigkeiten sind noch weitere zu überwinden. Bei längerem Brennen erhitzt
sich nämlich das Dochtrohr, das im Docht aufsteigende Petroleum wird dünnflüssiger,
wird rascher emporgesaugt und die Flamme vergrössert sich. Gleichzeitig nimmt aber
die Luftförderung eher ab, so dass das Gleichgewicht zwischen
Petroleumverdampfung und Luftzufuhr gestört wird und die Flamme zu russen beginnt.
Man sagt: „der Brenner zieht nach“. Abhilfe sucht man teils durch Kühlung des
Dochtrohres, teils durch nachträgliche Vergrösserung der Luftförderung. Dem ersten
Zwecke dienen möglichst dünne Dochtrohre, luftiger Einbau des Dochtrohres und die
Verwendung von schlecht wärmeleitendem Metall, z.B. Neusilber, zu den
Blaubrenner-Dochtrohren. Der letzte Vorschlag stammt von Rubinstein (Orsabrenner).
Auch das neusilberne Dochtrohr war bei Hellbrennern ebenso wie der innen brennende
Docht nicht unbekannt; was aber bei den Hellbrennern eine zwar nützliche, aber
entbehrliche Zutat war, stellt bei den soviel empfindlicheren Blaubrennern eine
erhebliche Verbesserung dar. Das andere Mittel gegen das Nachziehen ist das
nachträgliche Vermehren der Luftzufuhr.
Textabbildung Bd. 320, S. 285
Fig. 7. Petroleumglühlichtbrenner von Schapiro.
Textabbildung Bd. 320, S. 285
Fig. 8. Petroleumglühlichtbrenner von Poeffel.
Bei dem Brenner von Poeffel (Fig. 8), der unter dem Namen „Stellabrenner“ vertrieben wird, ist
z.B. die Brandkapsel c durch den Triebt, der Docht g durch den Trieb f, der
Strumpf mit dem Träger mittels der Stellschraube i
während des Brennens verstellbar. Alle drei Einstellungen können zur Ausbalanzierung
zwischen Brenndampf und Luft verwendet werden. Doch ist nicht zu verkennen, dass die
Notwendigkeit, mehrere Brennerteile einzustellen, so tadellos auch der so
durchführbare Lampenbetrieb sein mag, doch eine gewisse Unbequemlichkeit im Gebrauch
darstellt. Eine sehr einfache und wirksame Regelung ist von Schapiro bei dem schon oben erwähnten Brenner (Fig. 7) angegeben. In dem feststehenden Docht a mit der inneren Brennfläche b steckt der
Regelungsrohrschieber c. Mit dem Schieber, welcher
durch den Trieb e bewegt wird, ist nun fest die
Brandscheibe d verbunden. Sie wird also gesenkt, wenn
die Brennfläche des Dochtes vermehrt, gehoben, wenn die Flamme verkleinert wird. Die
Einrichtung erscheint zunächst paradox; die theoretische Begründung ihrer
tatsächlich guten Wirkung würde zu weit führen. Die zweckmässigste Einstellung wird
im Anfang durch Probieren ermittelt und durch einen einstellbaren Anschlag bis auf
weiteres festgelegt.
Die Petroleumdocht-Glühlichtbrenner geben ein ausserordentlich billiges Licht, wie aus der
folgenden, auszugsweise nach Lummer wiedergegebenen
Tabelle hervorgeht.
Textabbildung Bd. 320, S. 286
nach Wedding.
Lichtart; Materialpreis;
Kerzenstärke (räuml. Lichtstärke) erfordert pro Stunde; Die Betriebsstunde
kostet (nach Wedding); Menge; Preis; bei einer
Lampe von räumlicher Kerzenstärke; Gasglühlicht; Bremerlicht; Petroleumglühlicht; Spiritusglühlicht; Gew.
Petroleumflamme; Kohlefaden-Glühlampe; Nernstlampe;
Acetylen
Wenn also in den Tageszeitungen die Ankündigungen besagen: „Spiritusglühlicht
billiger als Petroleum“, so ist dabei stillschweigend vorausgesetzt, dass
der Preis der Lichteinheit (Kerze) Spiritusglühlicht, und zwar erzeugt mit den noch
zu besprechenden Verdampferbrennern, verglichen ist mit dem Preis der Lichteinheit,
erzeugt durch eine gewöhnliche mit leuchtender Flamme brennende Petroleumtischlampe.
Die Lichteinheit bei den Petroleumdocht-Glühlichtbrennern aber ist so billig wie
beim Auerlicht, welches zu den billigsten Lichtquellen
überhaupt gehört. Anderseits sind die Petroleumdocht-Blaubrenner lange an unzähligen
Krankheiten leitende Schmerzenskinder gewesen und daher etwas in Verruf gekommen.
Doch haben diese Brenner entschieden Fortschritte gemacht. Der feststehende, oben
unverbrennliche Docht, der kein Beschneiden und Putzen erfordert, die einfache
Einstellung des Brenners durch den mit der Brandscheibe verbundenen Rohrschieber
machen z.B. die Bedienung des Schapirobrenners sehr
einfach. Wir haben denselben, mit einer guten Petroleumsorte beschickt, 14 Stunden
hintereinander tadellos brennen können, ohne andere Wartung während dieser Zeit, als
eine einmalige Auffüllung des Bassins. Auch die Brenner der Stobwasser-Gesellschaft, die Brenner von Spiel, der Orsabrenner sollen brauchbar
sein.
Wie schon einleitend zu den Petroleum-Blaubrennern gesagt ist, wird die nötige
Luftzumischung zum Petroleumdampf nicht nur durch die wirbelbildenden Flansche und
dergl. besorgt, sondern auch dadurch, dass durch Einengung der Luftwege in der Nähe
der Dochtstirn die Geschwindigkeit der um die Dochtstirn sich bewegenden Luftströme
erhöht wird. Diese Luftströme kühlen zugleich die Flammenwurzel so weit ab, dass ein
Zerfall der Kohlenwasserstoffdämpfe unter Kohlenstoffabscheidung nicht
eintritt, dass also Zeit zu gründlicher Durchmischung des Brenndampfes mit Luft
gewonnen wird und dass nach völliger Entflammung die Verbrennung eine rasche, eine
Blauflammenverbrennung ist. Die Dämpfung der Flammenwurzel findet nun bei dem in
Fig. 9 dargestellten Brenner von Adam nicht durch reichliche, sondern umgekehrt durch
starke Beschränkung der Luftzuführung statt. Zu der innen freiliegenden Dochtfläche
x vermag nämlich Luft nur durch die Löcher der
Siebkapsel k zu dringen, in so bemessenen Mengen, dass
sie zur Verbrennung der bei x sich entwickelnden
Petroleumdämpfe nicht ausreichen. Die oberhalb der Schulter i etwa in der Mitte zwischen der Wandung von k und der Dochtfläche x entstehende Flamme
brennt also in einem Raume y mit beschränkter
Luftzufuhr; sie ist eine Schweelflamme und entlässt einen grossen Ueberschuss
unverbrannten Dampfes nach oben, welcher nach weiterer Zumischung von Luft durch die
Ströme I (aus k), II und
III (zwischen f und
g) die voll entwickelte Blauflamme zur Beheizung
des Strumpfes liefert. Der Brenner ist insofern interessant, als er den Uebergang
von den Dochtbrennern zu einer neuen Familie, den Schweelbrennern, bildet.
Textabbildung Bd. 320, S. 286
Fig. 9. Petroleumglühlichtbrenner von Adam.
(Schluss folgt.)