AT133553B - Verfahren und Vorrichtung zum rückkühlerlosen Betrieb von Fahrzeugantriebsanlagen. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum rückkühlerlosen Betrieb von Fahrzeugantriebsanlagen.

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AT133553B
AT133553B AT133553DA AT133553B AT 133553 B AT133553 B AT 133553B AT 133553D A AT133553D A AT 133553DA AT 133553 B AT133553 B AT 133553B
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E H Hans Dr Ing Holzwarth
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E H Hans Dr Ing Holzwarth
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Description


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  Verfahren und Vorrichtung zum   riiekkiihlerlosen   Betrieb von Fahrzeugantriebsanlagen. 



   Vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei Fahrzeugen, die durch Brennkraftmaschinen angetrieben werden, die Abführung der   Kühlwärme   der   Betriebseinrichtungen   und Betriebsmittel besondere Schwierigkeiten macht. Wird sie durch   Rüekkühlung   beseitigt, so entsteht nicht nur der Nachteil, dass durch die an die Aussenluft abgegebene Wärme ein unwiederbringlicher Verlust an der zugeführten Energie entsteht, sondern auch ein erheblicher Aufwand an Kühlvorrichtungen und Energie zum Betrieb dieser erforderlich wird. So müssen beispielsweise bei Diesellokomotiven besondere Kühltender mitgeführt werden, in denen das Kühlwasser der   Brennkraftmasehine   rtickgekühlt wird.

   Das Mitschleppen des Kühltenders und der Antrieb des in diesem angeordneten Ventilators erfordert die Aufwendung einer besonderen Leistung, zu der der Leistungsverlust in Form der an die Aussenluft ab- 
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 man versucht, die Rückkühlung durch Anwendung der Siedekühlung zu ersparen ; eine allgemeinere Anwendung kann dieses Aushilfsmittel wegen der erhöhten Betriebsgefahr und der Unmöglichkeit, bei grösseren Fahrzeugen den Verlust an Kühlwasser durch Nachfüllen von Frischwasser zu beseitigen, nicht finden ; ausserdem ist das Siedekühlverfahren ebenso unwirtschaftlich wie das Rückkühlverfahren mit der Abgabe der   Kühlwärme   an die Aussenluft. 



   Vorliegende Erfindung setzt sich infolge der geschilderten, mannigfachen Nachteile des Rückkühlverfahrens zum Ziel, einen   rückkühlerlosen   Betrieb für durch Brennkraftturbinen angetriebene Fahrzeuge durchzuführen. Erfindungsgemäss wird das Betriebsverfahren von Fahrzeugantriebsanlagen, die aus gebläseantreibenden Verpuffungsbrennkraftturbinen und Fahrzeugantriebsleistung abgebenden Dehnungsmaschinen bestehen, durch Erzeugung von Nutzdampf mit der zur Kühlung der Betriebseinrichtungen oder der Betriebsmittel oder beider abzuführenden Wärme und durch Leitung des Nutzdampfes in Fahrzeugantriebsleistung   entwickelnde Dehnungsmaschinen ruckkühlerlos   ausgestaltet. 



  Dieses neue und eigenartige Verfahren gewährt zunächst den Vorteil, dass die   Rückkühler   mit allen ihren Nachteilen wegfallen. Ein weiterer ausschlaggebender Vorteil entsteht dadurch, dass die in Dehnungsmaschinen ausnutzbaren Ausströmgase der Verpuffungsbrennkraftturbine sowie der erfindungsgemäss erzeugte Nutzdampf   speicherungsfähige   Betriebsmittel sind, die somit auf die die Fahrzeugantriebsleistung abgebende Dehnungsmaschinen mit vollem Eintrittsdruck unter Entwicklung der zum Anfahren des Fahrzeuges erforderlichen maximalen Leistung zur Wirkung gebracht werden   können.   Vorteilhaft sind diese   Dehnungsmaschinen   als Turbinen ausgeführt. Als zu kühlende Betriebseinrichtungen kommen insbesondere die Brennkraftturbinen und die Gebläse in Betracht.

   Mit der zur Kühlung der Verpuffungsbrennkraftturbine selbst abzuführenden Wärme wird Nutzdampf erzeugt, der in die Fahrzeugantriebsleistung entwickelnden Delmungsmaschinen, insbesondere in Fahrzeugantriebsleistung entwickelnde Dampfturbinen, eingeleitet wird. Mit der zur Kühlung der Gebläse abzuführenden Wärme wird infolge des tieferliegenden Temperaturniveaus der   Kühlwärme   zweckmässig Speisewasser vorgewärmt, zu dessen Verdampfung die Kühlwärme der Verpuffungsbrennkraftturbine dient : der erzeugte Nutzdampf wird wieder in die Fahrzeugantriebsleistung entwickelnden Dehnungsmaschinen eingeleitet.

   Als Betriebsmittel, deren Kühlwärmen abzuführen sind, kommt insbesondere die von den Gebläsen gelieferte Ladeluft in Betracht ; auch die Temperatur der Ausströmgase wird zweckmässig herabgezogen, bevor sie den Dehnungsmaschinen zur Arbeitsleistung zugeleitet werden. In weiterer Durchführung der Erfindung 

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 kann daher eine   Vorwärmung   von Speisewasser mit der zur Kühlung der Ladeluft   abzuführenden   Wärme vorgenommen werden ; das vorgewärmte Speisewasser wird mittels der zur   Kühlung   der Brenn-   kraftturbine abzuführenden Kühlwärme   verdampft ; der erzeugte Dampf wird Fahrzeugantriebsleistung entwickelnden Dehnungsmaschinen zugeleitet.

   Eine Überhitzung des auf diese Weise erzeugten Dampfes mit der zur Kühlung der Ausströmgase der   Verpuffungsbrennkraftturbine abzuführenden Wärme hat   den Vorteil, dass die Temperatur der Ausströmgase vor Beaufschlagung der Dehnungsmaschine und insbesondere der Dauerstromturbine auf ein unschädliches Mass herabgezogen wird.   Schliesslich   kann eine   Vorwärmung   des Speisewassers auch mit der ausnutzbaren Wärme niederer Turbinenstufen unter Abkühlung der Abgase bzw. des Abdampfes derselben vorgenommen werden, worauf die Verdampfung des so vorgewärmten Wassers mittels der zur Kühlung der Verpuffungsbrennkraftturbine   abzuführenden   Wärme und die Einleitung des so erzeugten, gegebenenfalls überhitzten Dampfes als Nutzdampf in die Dehnungsmaschinen folgt.

   Es kann auch das mittels der Abwärme niederer Turbinenstufen vorgewärmte Speisewasser eine nochmalige Vorwärmung durch die zur Kühlung der Ladeluft bzw. der Gebläse abzuführenden Wärme erfahren, worauf wieder die Verdampfung und Ausnutzung des erzeugten Nutzdampfes in dem Dampf teil der die Fahrzeugantriebsleistung entwickelnden Dehnungsmaschinen herbeigeführt wird. 



   Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei Fahrzeugen mit Kolbenbrennkraftmaschinen als Antriebsmasehinen die   Kühlwasser-und Auspuffgaswärme   zur Dampferzeugung zu benutzen und den erzeugten Dampf in Fahrzeugantriebsleistung entwickelnde Dampfmaschinen zu leiten. Bei den Gegen- 
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 Antriebsorganen des Fahrzeuges, durch starre Kupplung, beispielsweise mit dem Triebwerk einer Lokomotive, unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung entwickelnde Kraftmaschine, so dass derartige Aggregate infolge des während des Anfahrens vollkommen ungenügenden Drehmomentes der Brennkraftmasehine 
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 diese schwerwiegenden Nachteile der bekannten Einrichtungen in einfachster Weise beseitigt. 



   Die Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens kennzeichnen sieh durch   Anordnung   teils mit gespannten Ausströmgasen, teils mit gespanntem Dampf im Dauerstrom betriebener Dehnungmaschinen, welche die abzugebende Leistung, insbesondere die Fahrzeugantriebsleistung, entwickeln. Ausströmgase und Dampf sind   nämlich   Treibmittel, welche von einer die Ladeluftgebläse antreibenden Verpuffungsbrennkraftturbine, die mit Einrichtungen zur Verwertung ihrer Abwärme versehen ist, unmittelbar geliefert werden. Die Einrichtungen zur Abwärmeverwertung dienen zweckmässig gleichzeitig als Ausgleichsräume für die   Ausstromgase,   so dass die Ausströmgase der Dehnungsmasehine im Dauerstrom zugeleitet werden können.

   Die vorteilhaft als Turbinen ausgeführten Dehnungsmasehinen können also beim Anfahren von beiden Treibmitteln unter vollem Eintrittsdruck beaufschlagt werden. so dass sie die erforderliche Anfahrleistung entwickeln. 



   Die Zeichnung zeigt eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Ausführungsform des Erfindungsgedankens am Beispiel einer durch Brennkraftturbinen angetriebenen Lokomotive. 



   Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch die Lokomotive, während 
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In beiden Figuren bezeichnet 1 eine Verpuffungsbrennkraftturbine mit bekannter   Holzwarth'scher   Ausbildung. In die Verpuffungskammern, deren eine in Fig. 1 durch punktierte Linien in ihren Wesensmerkmalen angedeutet ist, werden die Betriebsmittel durch gesteuerte Einlassorgane 2 eingeführt. Sobald sich in der Kammer   3   das Gemisch gebildet hat, wird es entzündet. Die heissen Feuergase werden über das geöffnete Düsenventil 4 auf das als zweikränziges Curtisrad ausgebildete Laufrad 5 der Verpuffungsbrennkraftturbine zur Wirkung gebracht. Dieses Laufrad ist über ein Getriebe 6 mit dem Gebläse 7 gekuppelt, das zur Erzeugung der Ladeluft der Verpuffungsbrennkraftturbine dient.

   Die Luft wird über Stutzen 8 angesaugt und über Leitung 9 im verdichteten Zustand den Einlassorganen 2 der   Verpuffungs-   brennkraftturbine zugeführt. Die im Laufrad 5 der Verpuffungsbrennkraftturbine teilweise entspannten Feuergase werden über Leitung 10 einem Wärmetauscher 11 zugeführt, nach dessen Durchströmen sie 
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 die dort bis auf Auspuffspannung abgearbeiteten Feuergase einen zweiten   Wärmetauscher     14   durchströmt haben, werden sie über Stutzen 15 in die Atmosphäre entlassen. 
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Sämtliche zu kühlenden Teile der Verpuffungsbrennkraftturbine sind mit einem Kühlölfilm umgeben, auf den sieh die abzuführende Kühlwärme überträgt.

   Die aufgeheizten   Kühlölströme   vereinigen sich zu einem   Kühlölstrom,   der durch Wirkung der Umwälzpumpe 16 aus der Verpuffungsbrennkraftturbine über Leitung 17 abgezogen wird. Die Pumpe 16 führt den aufgeheizten   Kühlölstrom   über Leitung 18 in einen als Dampfkessel ausgebildeten   Wärmetauscher 19. Nachdem   das Kühlöl dort die 
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 turbine zu, in der es die   Kühlwärme   wieder aufnimmt, um sie im Kreislauf im   Wärmetauscher   19 wiederum abzugeben. Dem   Wärmetauscher   19 wird Speisewasser zugeführt, das über Frischwasserleitung 21 in einen Wärmetauscher 22 eingeleitet worden war, der in der Ladeluftleitung 9 vorgesehen ist.

   Das durch Leitung 21 eingeleitete Frischwasser dient dort zur Kühlung des der Verpuffungsbrennkraftturbine zuzuführenden Ladeluftstromes, so dass es, durch die   Kühlwärme   der Ladeluft vorgewärmt, nach Verlassen des   Wärmetauschers   22 über   Leitung 23 vorgewärmt   abgezogen werden kann. Das vorgewärmte
Speisewasser wird dem   Wärmetauscher   14 zugeführt, in dem es durch die Restwärme der Auspuffgase der Dauerstromturbine eine weitere Vorwärmung erfährt. Das auf diese Weise hoch vorgewärmte Speisewasser strömt unter Wirkung einer nicht gezeichneten Förderpumpe über Leitung 24 dem   Wärmetauscher19   zu, in dem es verdampft wird.

   Der Dampf wird bei 25 gesammelt und über Leitung 26 dem abgasbeheizten Wärmetauseher 11 zugeführt, in dem der Dampf seine Überhitzung erfährt. Der überhitzte Nutzdampf wird über Leitung 27 aus dem Überhitzer abgezogen und der Dampfturbine 28 zugeführt. Nachdem er dort abgearbeitet worden ist, strömt er über Leitung 29 ins Freie. Sowohl die Dauerstromturbine   M   wie die Dampfturbine 28 geben ihre Leistung über ein gemeinsames   Kegelräderwendegetriebe. ?   auf die   Blindwelle 31 der   Lokomotive ab, von der aus in an sich bekannter Weise die vierfach gekuppelten Triebräder angetrieben werden. Die bei dem beschriebenen Verfahren auftretenden Druck-und Temperaturverhältnisse sind etwa folgende :
Dem Wärmetauscher 22 wird das Frischwasser mit etwa   20    zugeführt.

   Es erfährt unter Kühlung der vorteilhaft zweistufig auf   6'5   Atm. komprimierten Ladeluft eine Vorwärmung auf etwa 100 . Im Wärmetauscher 14 erfährt das mit etwa   100    eingeführte   Frisehwasser   unter Kühlung der die Dauerstromturbine verlassenden Ausströmgase eine Aufheizung von etwa 165 . Über Leitung 24 strömt das so vorgewärmte Speisewasser dem Dampfkessel 19 zu. Dampfkessel 19 wird mit Kühlöl beschickt, das die 
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 wird daher mit etwa 5 at beaufschlagt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum ritckkühlerlosen Betriebe von Fahrzeugantriebsanlagen, die aus gebläsean- treibenden   Verpuffungsbrennkraftturbinen   und Fahrzeugantriebsleistung entwickelnden Dehnung- maschinen bestehen, gekennzeichnet durch Erzeugung von Nutzdampf mit der zur Kühlung der Betriebs- einrichtungen oder Betriebsmittel oder beider abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung abgebende Dehnungsmaschinen.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erzeugung von Nutzdampf mit der zur Kühlung der Verpuffungsbrennkraftturbinen abzuführenden Wärme und Einleitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung abgebende Dehnungsmaschinen.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorwärmung von Speisewasser mit der zur Kühlung der Gebläse-bzw. der Ladeluft abzuführenden Wärme, Verdampfung des vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Brennkraftturbine abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung abgebende Dehnungsmaschinen.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Überhitzung des mit der Kühlwä. rme der Brennkraftturbinen erzeugten Dampfes mittels der zur Kühlung der Ausströmgase der Verpuffungsbrennkraftturbine abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugsantriebsleistung entwickelnde Dehnungsmaschinen.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorwärmung von Speisewasser mit der unter Abkühlung der Abgase und des Abdampfes niederer Turbinenstufen ausnutzbaren Wärme, Verdampfung des vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Brennkraftturbinen abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung entwickelnde Dehnungmaschinen.
    6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 5, gekennzeichnet durch Vorwärmung von Speisewasser mit der unter Abkühlung der Abgase und des Abdampfes niederer Turbinenstufen ausnutzbaren Wärme, weitere Vorwärmung des vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Gebläse-bzw. der Ladeluft abzuführenden Wärme, Verdampfung des zweistufig vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Brennkraftturbinen abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugsantriebsleistung entwickelnde Dehnungsmaschinen.
    7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3,4 und 5, gekennzeichnet durch Vorwärmung von Speisewasser mit der unter Abkühlung der Abgase und des Abdampfes niederer Turbinenstufen ausnutzbaren Wärme, weitere Vorwärmung des vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Gebläse-bzw. der Ladeluft abzuführenden Wärme, Verdampfung des zweistufig vorgewärmten Speisewassers mit der zur Kühlung der Brennkraftturbine abzuführenden Wärme, Überhitzung des so erzeugten Dampfes mit der zur Kühlung der Ausströmgase der Brennkraftturbine abzuführenden Wärme und Leitung des Nutzdampfes in unmittelbar Fahrzeugantriebsleistung entwickelnde Delmungsmaschinen. <Desc/Clms Page number 4>
    8. Unter Last anlaufende Brennkraftturbinenanlage zur Durchführung des Verfahrens nach An- spmch 1, gekennzeichnet durch Anordnung teils mit gespannten Ausströmgasen, teils mit gespanntem Dampf im Dauerstrom betriebener Dehnungsmasehinen, welche die abzugebende Leistung, insbesondere die Fahrzeugantriebsleistung, entwickeln. EMI4.1 mässig ihre Leistung über ein gemeinsames Getriebe auf eine gemeinsame Triebwerkswelle abgeben.
    10. Brennkraftturbinenanlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Anordnung Ladeluft- EMI4.2 EMI4.3
AT133553D 1930-02-05 1931-01-22 Verfahren und Vorrichtung zum rückkühlerlosen Betrieb von Fahrzeugantriebsanlagen. AT133553B (de)

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