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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR GENERATING WATER VAPOUR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/067519
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for generating water vapour, in which method hydrogen and oxygen are combusted in a combustion chamber while adding water, and the water is piped into the combustion chamber in liquid form in a combined volume flow together with the oxygen.

Inventors:
VOSS STEFAN (DE)
STILL MARTIN (DE)
TRIMIS DIMOSTHENIS (DE)
VENZKE HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/200253
Publication Date:
May 08, 2014
Filing Date:
October 28, 2013
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP MARINE SYS GMBH (DE)
International Classes:
F22B1/00
Foreign References:
US7128624B12006-10-31
US2299849A1942-10-27
DE10243250A12004-03-25
EP0197555A21986-10-15
DE168037C
US20100224363A12010-09-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
VOLLMANN & HEMMER (DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf (h^O ) , bei dem Wasserstoff (H2(gj) und Sauerstoff (02(g)) unter Zugabe von Wasser (H20(fij) in einer Brennkammer (2) verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser (H O ifi)) flüssig in einem gemeinsamen Volumenstrom mit dem Sauerstoff (02(g)) in die Brennkammer (2) geleitet wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem in der Brennkammer (2) erzeugten Wasserdam pf (H20(gj) aus- gangsseitig der Brennkammer (2) zusätzliches flüssiges Wasser (H20(fij) hinzugefügt wird.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu verdampfendes flüssiges Wasser (H20(fij) zuvor zur Kühlung der Außenwandung der Brennkammer (2) verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Brennkammer (2) zugeführte Wasser (H20(fij) vor Einleitung in die Brennkammer (2) mittels des Sauer- stoffstroms zerstäubt wird.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem in der Brennkammer (2) erzeugten Wasserdampf (H20(gj) ausgangsseitig der Brennkammer (2) hinzugefügte Wasser (H20(fij) mittels des Wasserdam pfstroms zerstäubt wird. Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf hbO mit einer Brennkammer (2), welcher einen Wasserstoffeinlass und einen Sauerstoffeinlass (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffeinlass (10) eingangsseitig über eine absperrbare Zuführleitung mit einer Wasserquelle verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig der Brennkammer (2) ein Wasserdampfauslass (24) in eine Mischkammer (28) mündet, welche einen Wassereinlass aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffeinlass an der Brennkammer (2) konzentrisch um den Sauerstoffeinlass (10) herum angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, dass der Wasserdampfauslass (24) der Brennkam mer (2) den Wassereinlass der Mischkammer (28) bildet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampfauslass (24) als eine kritische Düse ausgebildet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (28) mit einem porösen Material gefüllt ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet dass an einer Außenwandung der Brennkammer (2) zumindest ein mit einer Wasserquelle strömungsverbundener Kühlwasserkanal ausgebildet ist, welcher abströmseitig mit dem Sauer- stoffeinlass (10) in der Brennkammer (2) und/oder mit dem Was- serdampfauslass (24) der Brennkammer (2) strömungsverbunden ist.

Unterseeboot, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf (h^O ) mit den in den Ansprüchen 6 bis 12 angegebenen Merkmalen aufweist.

Description:
Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff unter Zugabe von flüssigem Wasser in einer Brennkammer verbrannt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein Unterseeboot mit einer solchen Vorrichtung.

Es ist allgemein bekannt, Wasserdampf durch Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Zum Stand der Technik gehört es auch, zur Erzeugung zusätzlichen Wasserdampfs in die Brennkammer, in der die Verbrennung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff abläuft, Wasser außerhalb der eigentlichen Verbrennungszone einzubringen und so dort zu verdampfen. Die adiabate Flammentemperatur ist bei der stöchiometrischen Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff vergleichsweise hoch. Dies kann dazu führen, dass ein Teil des bei der Verbrennung erzeugten Wasserdampfs außerhalb der Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme wieder zu Wasserstoff und Sauerstoff dissoziiert, wobei die so gebildeten Wasser- stoff- und Sauerstoffmoleküle teilweise nicht mehr am Verbrennungsvorgang teilnehmen. Das bei der Verbrennung entstehende Produktgas enthält dann neben Wasserdampf auch Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserdampf höchster Reinheit lässt sich nur mit einer aufwändigen Nachbehandlung des Produktgases, beispielsweise in Form einer kataly- tischen Nachverbrennung erzeugen. Des Weiteren sind mit der hohen adiabaten Flammentemperatur bei der Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff hohe Anforderungen an die in der Brennkammer eingesetzten Materialien bzw. Bauteile verbunden. So ist die Außenwandung der Brennkammer in aufwändiger Weise vor der in der Brennkammer herrschenden hohen Temperatur zu schützen. Eine direkte Anordnung von Zündeinrichtungen und Messsensoren in der Brennkammer ist aufgrund der hohen Temperatur in der Brennkammer in der Regel nicht möglich. Auch das Einbringen des Wassers in die Brennkammer erweist sich bei der bislang bekannten Vorgehensweise als problematisch. So kann das in die Brennkammer eingebrachte Wasser bei dem in der Brennkammer ablaufenden Oxidationsprozess aufgrund einer damit verbundenen Herabsetzung der Flammentemperatur zu Kettenabbruchreaktionen führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung von überhitztem Wasserdampf höchster Reinheit durch Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff zur Verfügung zu stellen, bei dem die geschilderten Probleme der bislang bekannten Verfahren dieser Art nicht auftreten. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfah- rens und der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegebenen Merkmale jeweils für sich, aber auch in technisch sinnvoller Kombination das Verfahren nach Anspruch 1 und die in den Unteransprüchen 7 bis 12 angegebenen Merkmale jeweils alleine oder miteinander kombiniert die Vorrichtung nach Anspruch 6 weiter ausgestalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf werden Wasserstoff und Sauerstoff unter Zugabe von Wasser in einer Brennkammer verbrannt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden im Verbrennungsprozess zweckmäßigerweise in einem stöchiomet- rischen Mengenverhältnis zugeführt. Bevorzugt wird der Wasserstoff von dem Sauerstoff räumlich getrennt in die Brennkammer eingebracht.

Die Grundidee der Erfindung ist es, flüssiges Wasser in einem gemeinsamen Volumenstrom mit dem Sauerstoff in die Brennkammer einzulei- ten. Anders als bislang üblich wird das flüssige Wasser demnach nicht in der Nachverbrennungszone der Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme, sondern in der Vorwärm- und Verbrennungszone der Brennkammer zusammen mit dem Sauerstoff eingebracht. Aufgrund dieser Einleitung des Wassers in die Brennkammer wird die adiabate Flammentempera- tur in der Brennkammer gegenüber der bislang üblichen Verbrennungsprozessführung lokal herabgesetzt. So beträgt die Reaktionstemperatur in der Brennkammer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa 950 bis 1 .050 ° C. Vorteilhafterweise findet bei dieser Reaktionstemperatur keine Dissoziation des bei der Verbrennung erzeugten Was- serdampfs statt, sodass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine freien Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle entstehen und somit Wasserdampf höchster Reinheit erzeugt werden kann. Die Außenwandung der Brennkammer sowie die in der Brennkammer angeordneten Bauteile bzw. Bauteilgruppen sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einer deutlich geringeren thermischen Belastung ausgesetzt. Dies ermöglicht es, Zündeinrichtungen und Messsensoren gegebenenfalls direkt in der Brennkammer anzuordnen. Weiter vorteilhaft liegt die Reaktionstemperatur oberhalb der Temperatur, in der es zu Kettenabbruchreaktionen eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches kommt. Insofern ist auch in die- ser Hinsicht eine störungsfreie Prozessführung gewährleistet. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dem in der Brennkammer erzeugten Wasserdampf aus- gangsseitig der Brennkammer zusätzliches flüssiges Wasser hinzuzufügen. Mit dieser Maßnahme wird die Möglichkeit geschaffen, die Was- serdampfmenge und vor allem die Temperatur des erzeugten Wasserdampfes einzustellen. Die Temperatursteuerung erfolgt dabei typischerweise über die Menge des dem Wasserdampf zugeführten flüssigen Wassers, das aufgrund der Temperatur des bereits vorhandenen Wasserdampfs ebenfalls verdampft. Durch die Zugabe des zusätzlichen Wassers weist der Wasserdampf gegenüber dem vor der Zugabe des zusätzlichen flüssigen Wassers vorhandenen Wasserdampf eine geringere Temperatur auf. Anders als bei den bislang bekannten Verfahren zur Wasserdampferzeugung durch die Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff lassen sich auf diese Weise Wasserdampftemperaturen ver- wirklichen, die in einem Bereich unterhalb von 200 ° C liegen.

Obwohl die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Brennkammer herrschenden Reaktionstemperaturen vergleichsweise niedrig sind, ist bevorzugt vorgesehen, die Brennkammer an ihrer Außenseite zu küh- len, um so die von der Außenwandung der Brennkammer aufgenommene Wärme abzuführen. Besonders vorteilhaft wird hierbei das zu verdampfende Wasser zuvor zur Kühlung der Außenwandung der Brennkammer verwendet. D. h. bevorzugt wird Wasser, welches zur Bildung eines Kühlstroms an der Außenseite der Brennkammer entlanggeführt wird, anschließend, nachdem es Wärme von der Außenwandung der Brennkammer aufgenommen hat, in einem gemeinsamen Volumenstrom mit dem Sauerstoff in die Brennkammer geleitet und/oder aus- gangsseitig der Brennkammer dem in der Brennkammer erzeugten Wasserdampf hinzugefügt. Demnach ist das Wasser, bevor es zusam- men mit dem Sauerstoff in die Brennkammer eingeleitet wird bzw. dem in der Brennkammer erzeugten Wasserdampf ausgangsseitig der Brennkammer hinzugefügt wird, vorteilhafterweise bereits vorgewärmt. Zweckmäßigerweise wird das Wasser mit dem Sauerstoff homogen vermengt in die Brennkammer eingeleitet. So ist bevorzugt vorgesehen, dass das der Brennkammer zugeführte Wasser vor Einleitung in die Brennkammer mittels des Sauerstoffstroms zerstäubt wird. Der dabei entstehende Sauerstoff-Wasser-Nebel wird dann in die Brennkammer eingeleitet. Die Zerstäubung des Wassers bewirkt eine Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen der Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme und dem Wasser und damit einhergehend eine Beschleunigung des Ver- dampfungsprozesses dieses Wassers.

Mit der Zielsetzung, den Wärmeaustausch zwischen dem in der Brennkammer erzeugten Wasserdampf und dem diesem Wasserdampf aus- gangsseitig der Brennkammer hinzugefügten flüssigen Wasser zu ver- bessern und eine schnelle Verdampfung des flüssigen Wassers zu bewirken, ist in ähnlicher Weise vorgesehen, vorzugsweise auch das dem in der Brennkammer erzeugten Wasserdampf hinzugefügte flüssige Wasser zu zerstäuben, wobei hierzu der Wasserdampfstrom als Treibgas verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf weist eine Brennkammer mit einem Wasserstoffeinlass und einem Sauerstoffeinlass auf. Der Wasserstoffeinlass und der Sauerstoffeinlass münden bevorzugt voneinander beabstandet in die Brennkammer. Um in die Brennkammer flüssiges Wasser in einem gemeinsamen Volumenstrom mit dem Sauerstoff einleiten zu können, ist der Sauerstoffeinlass ein- gangsseitig über eine absperrbare Zufuhrleitung mit einer Wasserquelle verbunden. D. h., neben einer von einer Sauerstoffquelle zu dem Sauerstoffeinlass führenden Zuführleitung ist an dem Sauerstoffeinlass eine weitere, von einer Wasserquelle kommende Zuführleitung angeschlossen. Zur Ableitung des durch die Verbrennung des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff und durch Verdampfung des flüssigen Wassers erzeugten Wasserdampfs ist an der Brennkammer ein Wasserdampfauslass angeordnet. Bevorzugt mündet dieser Wasserdampfauslass ausgangsseitig der Brennkammer in eine Mischkammer, welche auch einen Wasserein- lass für flüssiges Wasser aufweist. Demnach ist abströmseitig der Brennkammer ein Raum angeordnet, in den der Wasserdampf von der Brennkammer direkt überströmen kann, wo der Wasserdampf dann mit weiterem Wasserdampf vermischt wird, der von verdampfendem flüssi- gen Wasser gebildet wird, welches über den Wassereinlass in die Mischkammer geleitet wird. Zweckmäßigerweise kann eine Steuerung vorgesehen sein, mit der die über den Wassereinlass in die Mischkammer eingeleitete Wassermenge steuerbar ist, wodurch sich dann auch die Temperatur des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Was- serdampfs steuern lässt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wasserstoffeinlass an der Brennkammer konzentrisch um den Sauerstoffeinlass herum angeordnet. Hierbei kann der Wasserstoffeinlass ringför- mig ausgebildet sein oder, wie es bevorzugt vorgesehen ist, von einer Vielzahl von Wasserstoffeinlassöffnungen gebildet werden, die ringförmig mit radialem Abstand zu dem Sauerstoffeinlass um diesen herum angeordnet sind. Dieser radiale Abstand des Sauerstoffeinlasses von dem Wasserstoffeinlass sowie vorzugsweise auch ein Abstand in Aus- Strömrichtung des Sauerstoffeinlasses zwischen dem Sauerstoffeinlass und dem Wasserstoffeinlass verhindern vorteilhaft einen Wärmeübergang von der Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme auf den Sauerstoffeinlass, sodass der Sauerstoffeinlass vor einer übermäßigen thermischen Belastung geschützt ist.

Prinzipiell können an der Mischkammer ein Einlass zur Einleitung des von der Brennkammer kommenden Wasserdampfs und ein weiterer Einlass zur Einleitung des zusätzlichen flüssigen Wassers ausgebildet sein. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass der Wasserdampfauslass der Brennkammer auch den Wassereinlass der Mischkammer bildet. Dementsprechend weist die Mischkammer vorzugsweise lediglich einen Strö- mungseinlass auf, welcher von dem Wasserdampfauslass der Brennkammer gebildet wird, wobei in dem Strömungsweg durch diesen Wasserdampfauslass eine von der Wasserquelle kommende Zuführleifung mündet, über die flüssiges Wasser in den Wasserdampfauslass und von dort in die Mischkammer strömen kann.

Zweckmäßigerweise isf der Wasserdampfauslass derart ausgebildet, dass das ihm zugeführfe Wasser in ihm zerstäubt wird. Vorteilhaff handelt es sich daher bei dem Wasserdampfauslass um eine Düse, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Wasserdampfauslass als eine krifi- sehe Düse ausgebildef isf. Die Verwendung einer krifischen Düse als Wasserdampfauslass der Brennkammer hat den Vorteil, dass sich mit dieser ein konstanter Wasserdampfsfrom in die Mischkammer verwirklichen lässf. Ein weiterer Vorfeil der Verwendung der krifischen Düse als Wasserdampfauslass der Brennkammer bzw. als Wasserdampfeinlass der Mischkammer isf darin zu sehen, dass die Brennkammer hierdurch von Druckschwankungen, die gegebenenfalls in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgeschaltefen Vorrichtungen bzw. Anlagen auftreten können, entkoppelt wird. Zur Unterstützung des Verdampfungsprozesses des ausgangsseifig der Brennkammer dem dort erzeugten Wasserdampf hinzugefügten flüssigen Wassers sowie zur Unterstützung der Vermischung des in der Brennkammer erzeugten Wasserdampfs mit dem in der Mischkammer erzeugten Wasserdampf und zur Verhinderung lokaler Temperafurunter- schiede in der Mischkammer, isf die Mischkammer vorzugsweise mit einem porösen Material gefüllt. Bei diesem porösen Material kann es sich vorteilhaft um ein Drahtgesfrick handeln, welches aufgrund der darin ausgebildeten Maschen eine vergleichsweise große poröse und somit gasdurchlässige Oberfläche bildet.

Um die Außenwandung der Brennkammer während der darin ablau- fenden Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff vor einer zu großen Wärmebeanspruchung zu schützen, ist zweckmäßigerweise an der Außenwandung der Brennkammer zumindest ein mit einer Wasserquelle strömungsverbundener Kühlwasserkanal ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist dieser Kühlwasserkanal abströmseitig mit dem Sauerstoffeinlass der Brennkammer und/oder mit dem Wasserdampfauslass der Brennkammer strömungsverbunden. Insofern bildet der Kühlwasserkanal bei dieser Ausgestaltung einen Teil der Zuführleitung von der Wasserquelle zu dem Sauerstoffeinlass der Brennkammer und einen Teil der Zuführleitung von der Wasserquelle zu dem Wasserdampfauslass der Brenn- kammer bzw. dem Wasserdampfeinlass der Mischkammer.

Als weitere vorteilhafte Maßnahme zum Schutz der Außenwandung der Brennkammer sowie zum Schutz deren Sauerstoffeinlasses und Wasserstoffeinlasses können in der Brennkammer Wärmedämmstoffe, insbe- sondere Wärmedämmplatten angeordnet sein. Die von diesen Wärmedämmplatten aufgenommene Wärme kann dann über den zumindest einen an der Außenwandung der Brennkammer angeordneten Kühlwasserkanal von der Brennkammer abgeführt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hierfür ist es möglich, überhitzten Wasserdampf mit geringer Temperatur nahe der Sattdampflinie zu erzeugen. Überhitzter Wasserdampf in diesem Temperaturbereich wird zum Regenerieren der in Unterseebooten vorgesehenen C02-Bindeeinrichtungen, die dort zum Binden des in der Luft im Inneren des Unterseeboots enthaltenen CO2 dienen, eingesetzt. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in besonderem Maße zum Einsatz in einem Unterseeboot. Insofern betrifft die Erfindung auch ein Unterseeboot, welches eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist. Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: schematisch sehr stark vereinfacht eine Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf, in einem Längsschnitt eine Ausgestaltung der Vorrichtung nach Fig. 1 , eine Einzelheit A aus Fig. 1 , eine Einzelheit B aus Fig. 1 in einem Halbschnitt und

Fig. 5 in einer Prinzipdarstellung den Ablauf eines Verfahrens zur

Erzeugung von Wasserdampf.

Die in Fig. 1 sowie die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserdampf weist eine Brennkammer 2 auf, in welcher gasförmiger Wasserstoff H2 und gasförmiger Sauerstoff O2 verbrannt werden, wobei als Produktgas Wasserdampf hbOy entsteht. Die Brennkammer 2 wird von einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse 4 gebildet, dessen offene Stirnseiten von Endplatten 6 und 8 verschlossen sind.

An der Endplatte 6 sind ein Sauerstoffeinlass und ein Wasserstoffeinlass ausgebildet (Fig. 3). Der Sauerstoffeinlass wird von einer Düse 10 gebil- det, die an der Endplatte 6 zentral angeordnet ist. Den Wasserstoffeinlass in die Brennkammer 2 bilden zwölf Wasserstoffeinlassöffnungen 12, die mit radialem Abstand zu der Düse 10 ringförmig um diese herum ausgebildet sind. An der der Brennkammer 2 zugewandten Seite ist an der Endplatte 6 eine kegelförmige Vertiefung 14 ausgebildet. An dem spitz zulaufenden Ende dieser Vertiefung 14 mündet die Düse 10. Über die Düse 10 als Sauerstoffeinlass wird neben dem Sauerstoff 02(g) auch flüssiges Wasser hbOifij in die Brennkammer 2 eingeleitet. Hierzu sind an der Düse 10 eingangsseitig ein Anschluss 16 zum Anschluss einer von einer Sauerstoffquelle kommenden Zuführleitung und ein Anschluss 18 zum Anschluss einer von einer Wasserquelle kommenden Zuführlei- tung ausgebildet. Auf die Darstellung der Sauerstoffquelle, der Wasserquelle und der Zuführleitungen ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit verzichtet worden.

Das Gehäuse 4 sowie die Endplatte 6 sind an ihrer der Brennkammer 2 zugewandten Innenseite mit Wärmedämmplatten 20 verkleidet. Durch die Endplatte 6 ist ein Zünder 22 einer elektrischen Zündeinrichtung in das Innere der Brennkammer 2 geführt, die dort zum Erzeugen einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme dient. An der Endplatte 8 ist zentral ein Wasserdampfauslass 24 angeordnet. Dieser Wasserdampfauslass 24 wird von einer kritischen Düse gebildet. Mit radialem Abstand um den Wasserdampfauslass 24 herum sind an der Endplatte 8 mehrere Entlastungsbohrungen 26 angeordnet. Der Wasserdampfeinlass 24 mündet in einer Mischkammer 28. Diese Misch- kammer 28 wird von einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse 30 gebildet, welches an der Endplatte 8 an der von der Brennkammer 2 abgewandten Seite angeflanscht ist. An dem Gehäuse 30 ist an einem von der Endplatte 8 abgewandten Ende ein Auslass 32 ausgebildet. In der Mischkammer 28 sind in dem Strömungspfad von dem Wasserstoff- auslass 24, der einen Wasserstoffeinlass in die Mischkammer 28 bildet, und dem Auslass 32 hintereinander mehrere Segmente 34 aus einem porösen Material, wie z. B. Drahtgestrick, angeordnet. An der Außenseite des die Brennkammer 2 bildenden Gehäuses 4 ist eine sich schraubenförmig um den Umfang des Gehäuses 4 windende Nut 36 ausgebildet. Die Nut 36 dient zur Aufnahme eines ühlwasserka- nals in Form einer Leitung 38. Anströmseitig ist die Leitung 38 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Wasserquelle verbunden. Abströmsei- tig der Leitung 38 besteht eine in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Strömungsverbindung zwischen der Leitung 38 und der Düse 10 sowie zwischen der Leitung 38 und dem an der Endplatte 8 ausgebilde- ten Wasserdampfauslass 24, wobei ein Teil dieser Leitungsverbindung von einer an der Endplatte 8 ausgebildeten Bohrung 40 (Fig. 4) gebildet wird, die von der Außenseite der Endplatte 8 radial nach innen verläuft und in den Wasserdampfauslass 24 mündet. Der Verfahrensablauf bei Einsatz der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist wie folgt:

Zur Erzeugung von Wasserdampf hbO wird der Brennkammer 2 voneinander räumlich getrennt Wasserstoff H2(g) und Sauerstoff 02(g) im stöch- iometrischen Verhältnis zugeführt. Die Einleitung des Wasserstoffs H2(g) erfolgt über die Wasserstoffeinlassöffnungen 12, während der Sauerstoff 02(g) über die Düse 10 in die Brennkammer 2 eingeleitet wird. In der Brennkammer 2 wird das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch mittels des Zünders 22 gezündet, woraufhin es unter Bildung einer Wasser- Sauerstoff-Flamme verbrennt und als Produktgas reiner Wasserdampf Η2θ( 9 ) erzeugt wird.

Während der Verbrennung des Wasserstoffs hb mit dem Sauerstoff 02(g) wird die Brennkammer 2 mittels durch die Leitung 38 fließenden Wassers hbOifi) gekühlt. Ein Teil dieses Wassers hbOifi) wird dem Sauerstoffstrom in der Düse 10 zugeführt, von wo es zerstäubt mit dem Sauerstoff 02(g) in die Brennkammer 2 gelangt. Dort verdampft das Wasser hbOifij zu zusätzlichem Wasserdampf h^O . Durch das mit dem Sauerstoff 02(g) in die Brennkammer 2 eingeleitete Wasser hbOifij beträgt die Reaktionstem peratur in der Brennkammer 2 lediglich 950 bis 1 .050°C. Über den Wasserdam pfauslass 24 gelangt der Wasserdam pf H Oig) von der Brennkammer 2 in die Mischkammer 28, wobei dem Wasserdampfstrom in dem Wasserdam pfauslass 24 ein weiterer Teil des zur Kühlung der Brennkammer 2 durch die Leitung 28 fließenden Wassers hbOifij hinzugefügt wird und so in die Mischkammer 28 gelangt. Zuvor wird dieses Wasser hbOifij von dem durch den Wasserauslass 24 fließenden Wasserdam pfstrom zerstäubt. Aufgrund der Tem peratur des Wasserdam pfs Η2θ( 9 ) verdampft auch das flüssige Wasser hbO^ zu Wasserdam pf H20(gj, wobei dem Wasserdampf hbO aber aufgrund der Vermengung mit dem flüssigen Wasser hbOifij Wärme entzogen wird. Auf diese Weise lässt sich die Tem peratur des Wasserdam pfs hbO in Abhängigkeit von der dem Wasserdampf hbO zugeführten Menge an flüssigem Wasser hbOifij in der Mischkammer 28 in einem weiten Bereich steuern.

Der erzeugte Wasserdam pf hbOig) verlässt die Mischkammer 28 durch den Auslass 32, wo er für verschiedenste Anwendungen zur Verfügung steht. Zuvor wird er in der Mischkammer 28 hinsichtlich seiner Tem peratur homogenisiert, indem er die in der Mischkammer 28 befindlichen porösen Segmente 34 durchströmt.

Bezugszeichenliste

2 Brennkammer

4 Gehäuse

6 Endplatte

8 Endplatte

1 0 Düse

1 2 Wasserstoffeinlassöffnung

1 4 Vertiefung

1 6 Anschluss

1 8 Anschluss

20 Wärmedämmplatte

22 Zünder

24 Wasserdampfauslass

26 Entlastungsbohrung

28 Mischkammer

30 Gehäuse

32 Auslass

34 Segment

36 Nut

38 Leitung

40 Bohrung

H2(g) " Wasserstoff

H 2 0(fi] - Wasser

H 2 0(g) - Wasserdampf

C>2(g) - Sauerstoff