AT111074B - Verfahren zur Dampferzeugung unter Arbeitsgewinnung und Vorrichtung zu seiner Durchführung. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Dampferzeugung unter Arbeitsgewinnung und Vorrichtungen zu seiner
Durchführung. 
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   Da bei der Entspannung des sich bildenden Dampfes erhebliche Energiemenge frei werden, wird das Wasserdampfgemisch bei einstufiger Entspannung, z. B. in einer Düse, erhebliche Geschwindigkeiten annehmen. Zur Krafterzeugung kommt deshalb in erster Linie eine Freistrahlturbine in Frage, deren oberer Teil z. B. als Dampfdom ausgebildet ist, während das nicht verdampfte Wasser sieh in dem unteren Teil ansammelt und von da nach einem Verdampfer oder unmittelbar zur Pumpe zurückgeleitet wird. Da dieses Wasser sich im Verdampfungszustand befindet, kann es nicht angesaugt werden, es muss deshalb der Pumpe oder dem Verdampfer infolge des statischen Gefälles zulaufen.

   Bei Kupplung der Kraftmaschine mit der Pumpe und horizontaler Welle muss jedoch der Wasserspiegel in der Turbine tiefer liegen als der-Saugstutzen der Pumpe ; um trotzdem ein Vollaufen des Turbinengehäuses oder ein unregelmässiges Arbeiten der Pumpe zu verhüten, kann zwischen Turbine und Pumpen ein Sammler angeordnet werden, der gleichzeitig als Verdampfer dienen kann, wobei in die Verbindungsleitung von dem Dampfdom der Turbine zu dem Dampfraum des Sammlers ein Drosselorgan eingeschaltet ist, um durch diese Drosselwirkung einen Druckunterschied zwischen Turbine und Sammler und dementsprechend ein Überlaufen des Wassers herbeizuführen. 



   Füllt sich beim Stillstand der Kraftmaschine das Gehäuse trotzdem mit Wasser an, so wird dieses   zweckmässig   mit Hilfe eines Injektors in den Sammler gepumpt, wobei das Speisewasser als Treibflüssigkeit dienen kann. 



   Die Kraftmaschine arbeitet am günstigsten, wenn das in ihr verarbeitete Gefälle auch bei schwankenden Betriebsverhältnissen konstant ist. Um dies zu erreichen, soll die Wassermenge, die durch die Pumpe gefördert wird, so geregelt werden, dass die Temperaturerhöhung in den Heizkörpern auch bei wechselnder Belastung unverändert bleibt. Diese Regelung kann z. B. durch Vermittlung von Thermostaten, die vor und hinter den Heizkörpern angeordnet werden und auf ein Regelventil in der Umlaufleitung wirken, erreicht werden. 



   In besonderen Fällen kann es zweckmässig sein, die umlaufende Wassermenge so zu regeln, dass der Unterschied zwischen dem Druck, unter dem das Wasser steht, und dem der Wassertemperatur hinter den Heizkörpern entsprechenden   Sättigungsdruck gleich oder wenigstens nahezugleichgehalten wird.   



   Kann eine Änderung des Gefälles und damit eine   Änderung der Strahlgeschwindigkeit   am Austritt aus der Düse nicht verhütet werden, so besteht noch die   Möglichkeit,   die Kraftmaschine durch Änderung der Drehzahl den geänderten Betriebsverhältnissen anzupassen. 



   Diese Drehzahländerung kann in an sich bekannter Weise, z. B. durch Verstellung eines Drehzahlreglers, erfolgen oder sie kann auch durch Regelung der mit der Kraftmaschine gekuppelten Maschine, z. B. durch Regelung des elektrischen Stromerzeugers, erfolgen. 



   Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Wirkungsweise des Verfahrens, während Fig. 2 eine Gesamtanordnung in schematischer Darstellung zeigt. 



   Gemäss Fig. 1 wird das Wasser durch die Pumpe 1 aus dem Sammler 3 entnommen und nach Druckerhöhung dem Heizkörper bzw.   Heizkörpersystem   3 zugeführt. Nach Erwärmung in diesem gelangt es zur Kraftmaschine   4,   in welcher es unter Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit entspannt wird. 



  Der bei dieser Entspannung sich bildende Dampf wird durch die Leitung 5 und das nicht verdampfte Wasser durch die Leitung 6 dem Sammler 2 zugeführt. Der Dampf kann zu beliebigen Zwecken entnommen werden und das Wasser fliesst der Pumpe zu und wird von neuem umgewälzt. 



   In Fig. 2 ist ein Hochdruckkessel dargestellt. Das Wasser wird durch die Leitung 1 aus der Trommel 2 beispielsweise unter einem Druck von 20 Atm. Überdruck entnommen, durch die Pumpe 3 unter einen Druck von z. B. 80 Atm. Überdruck gebracht und durch die Leitung 4 dem Röhrensystem 5 des beispielsweise nach Art eines Wasserrohrkessels ausgebildeten Kessels zugeführt, in welchem es etwa auf 280 bis   2900 erwärmt   wird. Die Strömungsquerschnitte der einzelnen Heizrohre können dabei so bemessen sein, dass trotz verschiedener Wärmezuführung infolge der an den einzelnen Rohren verschiedenen Temperatur der Heizgase die Temperaturerhöhung des Wassers in den einzelnen Rohren gleich ist. Von hier gelangt es über Leitung 6 zu der Kraftmaschine 7, wo es wieder auf 20 Atm. Überdruck entspannt und dabei teilweise verdampft wird.

   Der sich bildende Dampf wird über Leitung 8 in den Dampfteil der Trommel 2 geleitet und gelangt von dort in den Überhitzer 9. Das nicht verdampfte Wasser sammelt sich unter der Kraftmaschine in dem Behälter 10 und gelangt von da zurück in die Trommel 2 oder unmittelbar in die Pumpe 3 um von neuem umgewälzt zu werden. Die Kraftmaschine 7 und die Pumpe 3 sind beispielsweise direkt miteinander gekuppelt, ausserdem sind sie mit einem   J1fotorgenerator   11 verbunden, der im Normalbetriebe als Generator läuft, beim Anfahren dagegen zum Antrieb der Pumpe 3 dient. Zur Umgehung der Kraftmaschine sind Ventile 12 vorgesehen, die bei Versagen der   Pumpe geöffnet werden.   



   In diesem Falle läuft dann der Kessel wie ein gewöhnlicher Kessel mit 20   Atm. Überdruck.   

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Dampferzeugung unter Arbeitsgewinnung, bei dem Umwälzwasser durch eine Förderpumpe unter Druck gesetzt, zur Wärmeaufnahme ohne Sieden durch Heizkörper geleitet und EMI2.1 <Desc/Clms Page number 3> hohe Temperatur gebracht wird, dass die bei Entspannung des Wassers und des sich bildenden Dampfes gewonnene Arbeit den Arbeitsbedarf der Pumpe übersteigt und ausser zum Antrieb der Pumpe noch zu andern Zwecken nutzbar gemacht wird.

   2. Vorrichtung zur Durehführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausser diesen Heizkörpern noch mit ihnen zusammengebaute Heizkörper zur Erzeugung von Dampf in üblicher Weise vorgesehen sind.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Versagen des unter erhöhtem Druck vor sich gehenden erzwungenen Umlaufes die Brennstoffzufuhr abgestellt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Versagen des unter erhöhtem Druck vor sich gehenden erzwungenen Umlaufes zur Herbeiführung eines natürlichen Umlaufes ein oder mehrere Umgehungswege zur Pumpe und Kraftmaschine selbsttätig oder von Hand geöffnet werden, wobei der natürliche Umlauf in gleicher oder umgekehrter Richtung wie der erzwungene erfolgen kann.

   5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Abschlussorgane in den Umgehungsleitungen infolge ihrer Gewichts-oder infolge von Federbelastung oder Druckwirkung auf die Ventile bei Stillstand der Umwälzpumpen geöffnet sind, jedoch beim Betrieb der Umwälzpumpe durch deren Wirkung geschlossen gehalten werden.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Umwälzung des Wassers erforderliche Pumpe und die Kraftmaschine unmittelbar gekuppelt sind, so dass nur die Nutzarbeit elektrisch oder durch Transmission abgenommen werden muss.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Arbeitsabnahme während des Betriebes dienende Einrichtung während des Anfahrens zum Antrieb der Pumpe dient.

   8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschine als Freistrahlturbine mit besonderem Turbinengehäuse ausgebildet ist, wobei der obere Teil des Turbinengehäuses nach Art eines Dampfdomes, der untere Teil als Schl'1mmsammler Verwendung findet.

   9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Freistrahlturbine, die tiefer steht als der Wasserspiegel im Sammler, zur Verhinderung des Anfüllens des Turbinengehäuses mit Wasser während des Betriebes in die Dampfleitung zwischen Turbine und Sammler ein Drosselventil mit selbsttätiger Steuerung eingeschaltet ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektor vorgesehen ist, der das sich im Gehäuse der Freistrahlturbine ansammelnde Wasser in den Sammler pumpt, wobei das Speisewasser als Treibflüssigkeit dient.

   11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufwassermenge der Pumpe so geregelt wird, dass die Temperaturerhöhung bei verschiedenen Belastungen möglichst unverändert bleibt.

   12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwälzkreislauf in der Weise geregelt wird, dass der Unterschied zwischen der Temperatur, auf die das Umwälzwasser erhitzt wird, und der seinem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur gleichbleibend oder nahezu gleichbleibend gehalten wird.

   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schwankungen in der Wärmezufuhr die Drehzahl der Kraftmaschine geändert wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schwankungen in der Wärmezufuhr die Drehzahl der Kraftmaschine durch Regelung der mit ihr gekuppelten Maschine, z. B. durch Regelung des elektrischen Stromerzeugers, geändert wird.