AT123276B - Krafterzeugungsverfahren und Maschine zu seiner Durchführung. - Google Patents

Description

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   Es ist bekannt, irgendein Arbeitsmittel, z. B. Wasser, auf seinen   kritischen Druck zu bringen   und in einem Kessel auf seine kritische Temperatur zu erhitzen, wodurch   sogenannter Grenzdampf   entsteht. Bei bisher bekannt gewordenen   Vorschlägen   dieser Art soll der erzeugte Grenzdampf durch weitere   Wannezufuhr   überhitzt und hierauf in Turbinen mit   Zwischenüberhitzung   ausgenutzt werden. 



  Auch ist es bekannt, den   erzeugten Grenzdampf zunächst   unter Entspannung auf einen niedrigeren
Gebrauehsdruck ohne Arbeitsleitung und weitere Wärmezufuhr zu überhitzen und dann erst in einer Kraftmaschine, z. B. einer Dampfturbine, unter Arbeitsleistung zu entspannen,   wobei jedoch während   der   Arbeitsleistung selbst keine Wärmezufuhr erfolgt. Nach   dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung hingegen erfolgt die Entspannung des Grenzdampfes unmittelbar im Arbeitszylinder der Maschine selbst unter gleichzeitiger Wärmezufuhr bzw.   Wärmeentwicklung   durch Entzündung und Arbeitsleistung.

   Dies wird dadurch erreicht, dass der Grenzdampf mit Hilfe eines durch einen Nocken od. dgl gesteuerten Ventiles im obern Totpunkt des Kolbens in den entweder mit Restdampf vom vorhergehenden Arbeitshub oder mit verdichtetem und überhitztem Dampf, welcher durch die Kesselabgase getrockneter und wieder angesaugter Dampf sein kann, erfüllten   schädlichen   Raum des Arbeitszylinders eingeblasen wird, wodurch der Grenzdampf, der sich beim Einblasen in Nassdampf von   bestimmtem Druck   
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 des im schädlichen Raum befindlichen, hochüberhitzten Restampfes getrocknet wird.

   Durch eine geeignete Nockenform kann man die sekundlich eingeblasene   Grenzdampfmenge   derart steuern, dass der Druck des überhitzten Restdampfes infolge der Wärmeabgabe an den feuchten Grenzdampf und infolge der   Volumsvergrossemng   durch den umkehrenden Kolben während der   Füllungsperiode immer   um ebenso viel abnimmt, als der Druck des frischen Grenzdampfanteiles infolge der wachsenden Ein-   spitzmenge zunimmt,   so dass man dadurch im Indikatordiagramm eine Füllungslinie gleichbleibenden Druckes ähnlich wie beim Dieselmotor erhält. Die zur Trocknung des eingeblasenen Grenzdampfes erforderliche hohe Überhitzung des Restdampfes lässt sich besonders bei Mehrfachexpansionsmaschinen dadurch erreichen, dass z.

   B. der   Hochdruekzylinder,   der in diesem Falle im Viertakt arbeitet, den Restdampf am Ende des Arbeitshubes in einen von den Kesselabgasen geheizten Aufnehmer schiebt und vom andern Ende des Aufnehmers getrockneten oder etwas überhitzten Dampf von   ungefähr   gleichem Druck ansaugt und auf den gewünschten   Füllungsdruek verdichtet.   Bei hohen Füllungsdriieken kam] im Falle einer Dreifachexpansionsmaschine, bestehend aus Hochdruck-, Mitteldruck-und Niederdruckzylinder, diese Verdichtung auch stufenweise vom   Mitteldruck- bzw. Niederdruckzylinder (Jus bis hinein   in den Hochdruckzylinder erfolgen, wobei dann auch der Aufnehmer zwischen Mitteldruck- und Niederdruckzylinder von den   Kesselabgasen   geheizt wird.

   Die zur   Kompression des Restdampfes erforderliche     Verdichtungsarbeit wird   bei der darauffolgenden Füllung und Expansion durch die erhöhung des Wärmegefälles des Grenzdampfes und   infolge des vergrösserten   arbeitenden   Dampfgewiehtes   zum grossen Teil wieder   zurückgewonnen.   



   Die besonderen Vorteile dieses   Hoehdruekveriahrens   bestehen nach Angabe des Erfinders ausser in einem höheren Gesamtwirkungsgrad unter anderm auch darin, dass der zur   Erzeugung des   Grenz- dampfes erforderliche Kessel, der bloss aus einer oder mehreren   Rohrschlangen   zu bestehen braucht, nur ungefähr ein Fünftel der   Heizfläche   eines gewöhnlichen Kessels benötigt, ferner, dass die Steuerorgane nur den niedrigen Sattdampftemperaturen ausgesetzt sind. 



   Bei Anwendung dieses Verfahrens auf die Abhitzeverwertung von Breunkraftmaschinen kann insbesondere bei Zweitaktmotoren. deren Abgastemperaturen beträchtlich niedriger als beim Viertakt sind, statt Wasser irgendein andres Arbeitsmittel, z. B. Ammoniak, schwefelige   Säure. Kohlensäure   od. dgl. verwendet werden, deren kritische Drucke und Temperaturen bedeutend niedriger als die des Wassers sind.

   Ferner kann bei Brennkraftmaschinen auch der verwendete Brennstoff selbst auf seinen kritischen oder einen höheren Druck gebracht und durch die Abgase desselben Motors auf seine kritische oder eine höhere Temperatur, welch erstere für die meist verwendeten   Leicht-und Schweröle verhältnis-   mässig   niedrig ist, zweckmässig   im Gegenstrom zu den Auspuffgasen erhitzt werden, worauf der so vorbehandelte Brennstoff entweder in den mit verdichteter Luft von hoher Temperatur erfüllten   schädlichen   Raum des Arbeitszylinders eingeblasen wird,

   so dass der dabei entstehende   Brennstoffdampf   sich an der Eigenwärme der Luft von selbst entzündet oder der Grenzdampf des Brennstoffes wird durch ein jedem einzelnen Zylinder zugeordnetes oder allen Zylindern gemeinsames gesteuertes Ventil in die vom Kolben angesaugte Verbrennungsluft eingeblasen, worauf dann das Brennstoffdampfluftgemiseh im Zylinder verdichtet und im oberen Totpunkt des Kolbens durch eine   Fremdzündung entzündet   wird. Durch entsprechende zwangläufige Steuerung des Brennstoffgrenzdampfventiles kann dafür gesorgt werden, dass für alle Belastungsstufen der Kraftmaschine das   Mischungsverhältnis   zwischen Luft und Brennstoff genau dasselbe bleibt, welche Bedingung bei den jetzt verwendeten Vergasen nicht oder nur 

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 angenähert erfüllt ist.

   In   gleicher Weise können   die   Auspuffgase auch noch zur Vorwärmung der   Verbrennungsluft herangezogen werden, was besonders bei Verwendung von   Schwerölen   mit hoher Ent-   zündungstemperatur von Vorteil sein wird. Beide Massnahmen, sowohl die Vorwärmung der Verbrennungs-   luft als auch die Erhitzung des auf kritischen Druck gebrachten Brennstoffes bis auf seine kritische oder überkritische Temperatur durch die Auspuffgase, haben nicht nur betriebstechnische Vorteile, z. B. Fortfall des Vergasers usw., sondern haben auch   eine beträchtliche   Verringerung des spezifischen Brennstoff- 
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 leistung der Kraftmaschine wieder zum Vorschein kommt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Krafterzeugungsverfahren, bei dem das auf kritischen oder annähernd kritischen Druck gebrachte   Arbeitsmittel durch Wärmezufuhr   auf kritische oder annähernd kritische Temperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dieser durch Brennstoff oder durch die Abgase von Brennkraftmaschinen erfolgten Beheizung die Arbeitsleistung des Dampfes unter gleichzeitiger Wärmezufuhr zweeks Trocknung oder unter   Wärmeentwicklung durch Entzündung des Dampfes   im Arbeitszylinder einer Kolbenmaschine erfolgt.

Claims (1)

1. 2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung des Grenzdampfes irgendeines Arbeitsmittels in den schädlichen Raum eines Arbeit- zylinders, der entweder Restdampf vom Expansionsdruck des vorhergehenden Arbeitshubes oder durch vorhergehende Kompression verdichteten und hoch Überhitzten Dampf enthält, durch ein von einem Nocken od. dgl. gesteuertes Ventil, Zerstäuber od. dgl. derart erfolgt, dass während der ganzen Einblase- dauer der Gesamtdruek aus den Teildrüeken des Rest-und Grenzdampfes (der Füllungsdruek) gleichbleibt.

   3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Mehrfachexpansions- maschinen, z. B. bei Dreifaehexpansionsmaschinen, zur Erzielung eines mögliehst grossen Wärmeinhaltes des im schädlichen Raum des Hochdruckzylinders eingeschlossenen hoehüberhitzten Restdampfes bei verhältnismässig niedrigen Verdichtungsenddrücken der Hochdmckzylinder bzw. der Zylinder der nächst- niedrigeren Druckstufe, also der Mitteldruckzylinder, trockenen oder überhitzten Dampf von geringerem Druck und hoher Entropie aus dem durch die Kesselabgase geheizten Aufnehmer zwischen Hochdruck- und Mitteldruck-bzw.

   zwischen Mitteldruck-und Niederdruckzylinder ansaugt, worauf dann dieser Restdampf adiabatisch in den Zylinder der nächsthöheren Druckstufe hinein bzw. im Hoehdruckzylinder selbst bis auf den gewünschten Füllungs-bzw. Kompressionsenddruek verdichtet und überhitzt wird.

   4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Ein- spritzmenge des Grenzdampfes durch ein auf jedem Hochdruckzylinder sitzendes, als Zerstäuber aus- gebildetes Rückschlagventil od. dgl. derart erfolgt, dass bei jedesmaligem Hingang des Kolbens der jedem Hochdruckzylinder zugeordneten Druckpumpe eine dem wirksamen Hubvolumen der Pumpe entsprechende Grenzdampfmenge in den Hochdruekzylinder eingeblasen wird.

   5. Abhitzeverwertungsverfahren für Brennkraftmaschinen nach Anspruch l, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Arbeitsmittel der flüssige Brennstoff selbst, mit dem die Brennkraftmasehine betrieben wird, dient, wobei der Brennstoff durch eine Druckpumpe od. dgl. auf seinen kritischen oder annähernd kritischen Druck gebracht und durch die Abgase derselben Brennkraftmasehine auf seine kritische oder annähernd kritische Temperatur erhitzt wird, worauf der so vorbehandelte Brennstoff in den Verbren- nungsraum des Arbeitszylinders ; der durch vorhergehende Kompression verdichtete und hocherhitzte Verbrennungsluft enthält, eingeblasen wird.

   6. Abhitzeverwertungsverfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die eigenen Abgase des Motors auf seine kritische oder annähernd kritische Temperatur erhitzte und auf seinen kritischen oder annähernd kritischen Druck gebrachte Brennstoff mit Hilfe eines gesteuerten Ventils als Dampf durch seinen Überdruck in die vom Kolben in den Arheitszylinder gesaugte Verbren- nungsluft eingeblasen wird, worauf das Brennstoffdampfluftgemisch im Arbeitszylinder verdichtet und dann im obern Totpunkt durch eine Fremdzündung zur Entzündung gebracht wird.

   7. Abhitzeverwertungsverfahren nach den Ansprüchen 1, 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, dass die für den Betrieb einer Brennkraftmaschine erforderliche Verbrennungsluft durch deren eigene Auspuff- gase, zweckmässig im Gegenstrom, auf eine möglichst hohe Temperatur vorgewärmt und dann vom Arbeitskolben angesaugt wird oder dass diese Verbrennungsluft zuerst von einer besonderen Luftpumpe, einem Gebläse od. dgl. auf einen höheren Druck verdichtet und in diesem Zustande von den Auspuff- gasen, zweckmässig im Gegenstrom, auf eine höhere Temperatur vorgewärmt wird, worauf dann der Arbeitskolben der Kraftmaschine die so vorverdichtete und vorgewärmte Luft ansaugt.