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Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Verpuffungskammern, insbesondere für Brenukratt- turbinen, mit staubförmigen Brennstoffen, vorzugsweise mit Kohlenstaub.
Bei der Durchbildung der Verfahren und Vorrichtungen zum Betriebe von Verpuffungskammern. insbesondere für Brennkraftturbinen, mit staubförmigen Brennstoffen, vorzugsweise Kohlenstaub, treten die verschiedenartigsten Probleme mit den verschiedensten Bedingungen auf, welche sämtlich mit den gewählten Verfahren und mit der gewählten Vorrichtung erfüllt werden müssen, damit ein derartiger Brennkraftbetrieb störungslos und mit der erforderlichen Sicherheit abläuft. Zunächst sind die Probleme unmittelbar gegeben durch die Eigenschaften des Kohlenstaubes. Der Kohlenstaub hat die Eigenschaft, bei den geringsten mechanischen Druckwirkungen, welche auf ihn zur Ausübung kommen, zu festen Ansammlungen (Klumpen) zusammenzubacken und in diesem Zustande zu verharren.
Jedes Einführungs-und Regelungsverfahren-denn selbstverständlich muss der Kohlenstaub wie jeder andere Brennstoff in Anpassung an den Leistungsbedarf der Brennkammer seiner Menge nach geregelt zugeführt werden-, bei dem also derartige mechanische Kraftwirkungen auf den Kohlenstaub ausgeübt werden, ist von vornherein unbrauchbar. In richtiger Erkenntnis dieser betriebsgefährlichen Eigenschaft des Kohlenstaubes hat der Erfinder bereits vorgeschlagen, das in die Brennkammer einzuführende Kohlen- staubluftgemisch durch mindestens eine wiederholte Verdünnung der einzuführenden Kohlenstaubmengen mit Luft herzustellen.
Diese wiederholte Verdünnung gewährt nämlich die Möglichkeit, die bei der ersten Vermischung möglicherweise noch nicht aufgelösten Kohlenstaubansammlungen mittels der zuströmenden Luft wieder aufzulösen. Es wird noch darauf einzugehen sein, welche besondere Bedingungen und welche besondere Massnahmen zur Erfüllung dieser Bedingungen gemäss vorliegender Erfindung zu ergreifen sind. Dabei hat man es für zweckmässig gefunden, zunächst den Kohlenstaub seiner Menge nach abzuteilen und dann mit dem erforderlichen Luftquantum zur Herstellung der Mischung zu versetzen.
Das auf diese Weise bereits in den strömenden Zustand gebrachte Kohlenstaubluftgemisch wird dann mindestens einem zweiten Verdünnungsluftstrom unterworfen, wobei mindestens einer der Verdünnungsluftstrome in dem periodisch gesteuerten Ventil zugesetzt wird, welches das ziindfähige, d. h. fertig vorgebildete Kohlenstaubluftgemisch rhythmisch in die Verpuffungskammer einlässt. Bei der richtigen Abteilung des Kohlenstaubes aus dem Kohlenstaubvorrat und bei der ersten Versetzung der abgeteilten Kohlenstaubmenge mit Luft muss bereits das Bestreben einsetzen, diese Vorgänge ohne jede mechanische Kraftwirkung auf den Kohlenstaub durchzuführen. Die Lösung dieser Aufgaben setzt sich vorliegende Erfindung zum Ziele.
Bei der Lösung der Aufgabe darf aber nicht ausser acht gelassen werden, dass ausser den rein brennstofftechnisehen Bedingungen auch noch turbinentechnische Bedingungen zu erfüllen sind, die ihre besondere Ursache in der vorzugsweisen Verwendung derartiger kohlenstaubbetriebener Verpuffungskammern für Brennkraftturbinen haben. Es wird noch näher darzulegen sein, worin diese turbinentechnischen Probleme im einzelnen bestehen und inwiefern die mit vorliegender Erfindung ermittelte Lösung sämtliche auf turbinentechnische Überlegungen zurück- gehende Bedingungen erfüllt.
Wie bereits erwähnt worden ist, besteht das Hauptproblem darin, aus dem Kohlenstaubvorrat die Kohlenstaubmenge abzuteilen, welche bei einem Arbeitszyklus der Verpuffungskammer in diese, mit der zur Zündfähigkeit erforderlichen Luftmenge vermischt bzw. verdünnt, einzuführen ist, ohne
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verbunden sein dürfen. Nun war bereits erwähnt worden, dass Verfahren zum Betriebe der Verpuffungskammern mit staubförmigen Brennstoffen bekanntgeworden sind, bei welchen der staubförmige Brennstoff durch eine schleusenartige Vorrichtung abgeteilt, mit Luft versetzt und als Kohlenstaubluftgemisch dem gesteuerten Einlassventil an der Verpuffungskammer zugeführt wurde.
Bei diesem Verfahren hat man die Schleuse zur Abteilung der bestimmten Brennstoffmenge aus dem Vorrat benutzt, während das gesteuerte Einlassventil an der Verpuffungskammer hauptsächlich die Steuerung des luftförmigen Bestandteiles des Gemisches durchführte, indem beispielsweise schon vor Einführung des Gemisches die Luftzufuhr eröffnet und fortgesetzt wurde, nachdem bereits die zur Ladung der Verpuffungskammer in diese einzuführenden Mengen des staubförmigen Brennstoffes eingeführt worden waren. Hiedurch ergaben sich Vorteile hinsichtlich einer Einführung des Gemisches ohne jede Möglichkeit zur Wiederausscheidung der festen Brennstoffteilchen oder zu einer Zusammenballung derselben.
Die Schleuse, die zur Abteilung bestimmter Brennstoffmengen diente, wies einen in seiner Grösse veränderlichen Auffüllraum auf, um die in Anpassung an die verschiedenen Leistungs- bzw. Regulierzustände verschieden ausfallenden Brennstoffmengen abzuteilen. Es hat sich nun gezeigt, dass durch diese Veränderungen des Auffüllraumes, die naturgemäss auch eintraten, wenn gerade Kohlenstaub im Auffüllraum angesammelt ist, mechanische Einwirkungen auf den Kohlenstaub erfolgen, die zur Gefahr des Zusammenbackens dieses Kohlenstaubes führen. Die Erfindung setzt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Änderung der Kohlenstaubmengen durchzubilden, bei dem die Gefahr mechanischer Einwirkungen auf ruhenden Kohlenstaub vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der der Schleuse zuzuführende Kohlenstaub dieser, seiner Durchflussmenge nach bereits geregelt, zugeführt wird. An die Stelle einer Füllungsregulierung wird somit eine Drosselregulierung gesetzt, die den Vorteil hat, dass sich der Kohlenstaub beim Hindurchgehen durch die regelnden Vorrichtungen in Bewegung befindet, so dass die unvermeidlichen, mechanischen Einwirkungen wirkungslos bleiben. In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens wird daher der aus einem Vorratsbehälter entnommene Kohlenstaub zweckmässig über Förderschnecke und Rührtrommeln in Bewegung gehalten und vor Einführung in die Schleuse über Durchlässe veränderlichen Querschnittes geführt, worauf die Überführung in die Schleuse selbst vorteilhaft über ein Zellenrad bewirkt wird.
Die Vorrichtungen zur Durchführung dieser Regelung haben dabei zwei grundsätzlichen Bedingungen zu genügen. Es darf dem Kohlenstaub kein Bewegungswiderstand entgegengesetzt werden und es dürfen keine Richtungsänderungen auftreten, da sonst der Kohlenstaub zusammenbacken und die Durchgangsöffnungen verstopfen würde. Aus diesem Grunde scheiden alle ventilartigen Vorrichtungen zur. Regelung der Durchflussmenge aus. Es besteht ausserdem noch die weitere Forderung, dass die Regelungsorgane, obwohl sie sich im Kohlenstaub bewegen müssen, keine grossen Reibungswiderstände verursachen, insbesondere nicht zum Klemmen bzw. zum Fressen des bewegten Teiles in der Führung neigen. Aus diesem Grunde scheiden alle schieberartigen Vorrichtungen als ungeeignet aus.
Eine Vorrichtung zur Regelung der Durchflussmenge, die allen Anforderungen genügt, besteht erfindungsgemäss aus einer zwischen Kohlenstaubvorrat und Verbrauchsstelle angeordneten Scheibe, die in der Lage ihrer Randkante in bezug auf einen Durchlass veränderlich ist, wobei die Scheibenebene an der den Durchlass aufnehmenden Wandung, vorteilhaft unter Spannung, anliegt. Diese Vorrichtung lässt die Richtung des Kohlenstaubluftstromes völlig unverändert. Ein Bewegungswiderstand entsteht, abgesehen von dem mit der Drosselung notwendigerweise und unabänderlich verbundenen Bewegungswiderstand, nicht. Teile, die zum Fressen neigen, sind nicht vorhanden, da die Bewegungen der Randkante der Scheibe in bezug auf den Durchlass sehr langsam und ohne Entwicklung von Reibungswiderständen erfolgen. Vorteilhaft ist die Scheibe drehbar angeordnet.
Verläuft ihre Randkante nach einer archimedischen Spirale, während der Durchlass als zur Scheibenachse konzentrischer Ringabschnitt ausgebildet ist, so werden die durch Verdrehung der Scheibe erzielten Querschnittsänderungen proportional der Verdrehung, so dass es einer versuchsmässigen Einstellung des Ganzen nicht mehr bedarf. Die Anlage der Scheibe an der den Durchlass enthaltenden Wandung unter Spannung kann dabei in der verschiedensten Weise erreicht werden. Die Scheibe selbst kann elastisch ausgebildet sein und durchfedern. Die Scheibe kann auch steif ausgebildet werden und wird in diesem Falle durch ein elastisches Mittel, beispielsweise durch eine Feder, gegen die den Durchlass enthaltende Wandung gepresst.
Vorteilhaft ist der Dichtungdruck veränderlich, um einer Abnutzung und dem Nachlassen der Elastizität Rechnung zu tragen. Da für die Änderung der Durchflussmenge hauptsächlich die Anpassung an den Leistungsbedarf, mit ändern Worten, an den Regulierungszustand massgebend ist, erfolgt die Verstellung der Scheiben zweckmässig in Abhängigkeit vom Regler selbsttätig.
Der so in seiner Menge nach den Schleusen geregelt zugeführte Kohlenstaub muss nun periodisch mit Luft gemischt werden. Die Mischung hat dabei in einem geschlossenen Schleusenraum zu erfolgen, weil ohne diese Massnahme die Möglichkeit bestände, dass die zur Mischung dienende gespannte Luft zum Kohlenstaubvorrat hin entweichen würde, ohne die ihr zugedachte Mischfunktion zu erfüllen. Der Abschluss des Schleusenraumes und demgemäss seine Eröffnung zum Kohlenstaubvorrat zu muss dabei periodisch im Rhythmus des Arbeitszyklus der Verpuffungskammer erfolgen. Bei dieser periodischen Betätigung der Eröffnung und des Abschlusses des Sehleusenraumes zur geregelten Kohlenstaub-
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Bedingungen auf.
Um diese Bedingungen klarer erkennen zu können, sollen zunächst die Verhältnisse bei Kolbenbrennkraftmaschinen vergleichsweise betrachtet werden. Werden bei einer Kolbenbrenn- kraftmaschine die einzelnen Phasen eines Arbeitsspieles in Bruchteilen einer Kurbelwellenumdrehung ausgedrückt, so ergibt sich, dass gleichartige Phasen unter sich auch bei verschiedenen Drehzahlen gleich sind. Aus diesem Grunde muss die Brennstofförderung, ausgedrückt in Bruchteilen einer Kurbelwellen- umdrehung, konstant gehalten werden. Änderungen des wirksamen Färderbeginnes und Förderndes des zur Einführung des Brennstoffes dienenden Förderorgans, bezogen auf Kurbelwellenumdrehungen, bleiben also nur bestimmt durch die in den Verbrennungsraum einzuführende Brennstoffmenge.
Gänzlich anders liegen die Verhältnisse bei Brennkraftturbinen. Wird bei einer Brennkraftturbine mit einem Steuerwellenantrieb, dessen Drehzahl wie üblich unabhängig von der Drehzahl der Turbine ist, die Turbinenleistung durch Änderung der Spielzahl geregelt, so ergibt sich, dass trotz Veränderung der Spielzahl oder, mit ihr gleichbedeutend, der Steuerwellendrehzahl die einzelnen Phasen eines Arbeitspieles, zweckmässig unter Zwischenschaltung bestimmter Pausen, unabhängig von der Drehzahl der Turbinen-oder Steuerwelle absolut konstant gehalten werden müssen, weil ihr Zeitablauf wie der aller physikalisch-chemischen Vorgänge vorbestimmt und unabänderlich ist.
Werden die Phasen, entsprechend den Verhältnissen bei Kolbenbrennkraftmaschinen, in Bruchteilen einer Steuerwellenunidrehung ausgedrückt, so sind sie also unter sich bei den verschiedenen Steuerwellendrehzahlen keineswegs gleich.
Hiedurch ist es bedingt, dass die Brennstofförderung, wenn sie auch absolut genommen als stets gleiche Phase erscheint, gemessen in Bruchteilen einer Steuerwellenumdrehung verschieden ausfällt ; ihre Anfangsund Endzeitpunkte müssen daher in bestimmter Weise in den verschiedenen Regulierungszuständen der Turbine verlegt werden.
Wenn in dem Vorhergehenden von Brennstofförderung gesprochen worden ist, so sind bei Ver- wendung staubförmiger Brennstoffe, wie bereits dargelegt, zwei Vorrichtungen zur Durchführung der Brennstofförderung zu unterscheiden. Die erste dieser Vorrichtungen besteht in einem schleusenartigen Organ zur Abteilung bestimmter Kohlenstaubmengen aus dem Kohlenstaubvorrat. Durchwegs wird bereits in diesem Organ der abgeteilten Brennstoffmenge eine bestimmte Luftmenge zugeteilt, welche die Förderung des Gemisches zur zweiten Vorrichtung erleichtert.
Diese zweite Vorrichtung ist unmittelbar an der Brennkraftturbine bzw. an deren Verpuffungskammern angeordnet und besteht aus einem gesteuerten Einlassventil, in dem dem in der Schleuse gebildeten, reichen Kohlenstaubluftgemisch meistens die zur Bildung des zündfähigen Gemisches erforderliche Verdünnungsluftmenge zugesetzt wird. Diesem
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Zeitpunkten in die Verpuffungskammern ob.
Wenn also die Anfangs-und Endzeitpunkte der Brennstofförderung in bestimmter Weise in den verschiedenen Regulierungszuständen der Turbine verlegt werden müssen, so bezieht sich dieses Erfordernis zunächst nur auf das jeder Verpuffungskammer unmittelbar zugeordnete, gesteuerte Einlassventil für das zündfähige Gemisch.
In der Erkenntnis, dass die Verlegung der Steuerung dieses und der übrigen Ventile einer Verpuffungskammer, insbesondere des Spülluft-, Düsen-und Ausstromventils, in der vorbestimmten Weise innerhalb der verschiedenen Regulierungszustände mechanisch ausserordentlich schwierig und nur mittels sehr verwickelter, zu grossen Reglerrückdrücken und entsprechenden Reglerabmessungen führenden Einrichtungen zu verwirklichen ist, hat man schon verhältnismässig frühzeitig die hydraulische Steuerung der Ventile durchgeführt.
Die Anpassung der Steuerung an die verschiedensten Regulierungszustände erfolgte dabei durch einen umlaufenden Verteiler für das gespannte Mittel, wobei der die Steuerimpulse erzeugende Steuerkörper Einrichtungen zur Veränderung der Voroder Nacheilung seiner wirksamen Steuerpunkte gegen die die periodische Ventilbetätigung erzeugende Bewegung aufweist.
Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass bei hydraulischer Betätigung des zur Abteilung bestimmter Kohlenstaubmengen dienenden, schleusenartigen Organs die Möglichkeit besteht, die Anfangs-und Endzeitpunkte dieser Abteilung der erforderlichen Kohlenstaubmengen entsprechend der zeitlichen Verlegung der Einführung des Kohlenstaubluftgemisches in den Verbrennungsraum in derselben einfachen Weise zu verändern, wie dies bereits für die Ventile der Verpuffungskammer erreicht worden ist.
Hiedurch ist es ausgeschlossen, dass die Betätigung der Kohlenstaubschleuse in einem solchen Missverhältnis zur Betätigung des bezüglich seiner Eröffnung und seines Schlusses in Anpassung an einen neuen Regulierungszustand verlegten Einlassventils an der Verpuffungskammer steht, dass dieses schon öffnet bzw. schliesst, wenn die Schleuse noch nicht abgeteilt bzw. die Abteilung der benötigten Kohlenstaubmenge noch nicht beendet hat. Würde man aber die Anpassung der Wirkungsweise der je Verpuffungskammer vorgesehenen Kohlenstaubschleuse an die verschiedenen Regulierungszustände auf mechanischem Wege vorzunehmen versuchen, so würde dieser Versuch an der Ununterbringbarkeit der mechanischen Einrichtungen scheitern.
Gemäss vorliegender Erfindung wird daher vorgeschlagen, in der Vorrichtung zur periodischen Einführung staubförmiger Brennstoffe in Verpuffungskammern, insbesondere für Brennkraftturbinen, bei der zur zeitweisen Absperrung der Zufuhr des Brennstoffes ein der Brennstoffzufuhr dienendes Rohr
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einander entfernt werden, die Betätigung des bewegten Vorrichtungsteiles durch einen Kraftkolben zu bewirken, der unter dem Einfluss eines in bestimmter Weise zugelassenen, gespannten Mittels steht.
Die Wirkungsweise derartiger Vorrichtungen ist dabei an den Grad gebunden, mit dem das Brennstoffzufuhrrohr am Widerlager anliegt. Ist der Anlagedruck zu gross, so arbeitet sich der Rand des Brennstoffzufuhrrohres nach kurzer Zeit in das vorteilhaft elastisch ausgebildete Widerlager ein, so dass Aufrauhungen der Widerlagerfläche entstehen, welche zu Kohlenstaubansammlungen Veranlassung geben.
Beim nächsten Hub der Vorrichtung presst sich das Zuführungsrohr auf die Kohlenstaubansammlungen auf, so dass 4Usammengeballte, zusammenbackende Kolllenstaubklumpen entstehen, die auch durch die später zur Einwirkung gelangenden Verdünnungsluftmengen nicht mehr aufgeteilt werden und unzerteilt in den Verbrennungsraum gelangen, wo sie das die vollkommene Verbrennung ausschliessende Nachbrennen hervorrufen. Ist anderseits der Anlagedruck zu gering, so ist der zur Abteilung der benötigten Kohlenstaubmenge vorgesehene Sehleusenraum nicht gegen den Kohlenstaubvorratsraum abgeschlossen, so dass es zu Störungen in der genauen Bemessung der abgeteilten Kohlenstaubmengen kommt.
In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens ist daher zwischen Kraftkolben und bewegtem VerdichtungsteiI eine Einrichtung zur Verlegung eines oder mehrerer Kraftangriffspunkte vorgesehen, so dass der bestimmte Schliessdruck des bewegten Vorrichtungsteiles eingestellt werden kann. Vorteilhaft stehen dabei zwei zusammenhängende Glieder der zur Kraftübertragung zwischen Kraftkolben und bewegtem Vorrichtungsteil vorgesehenen kinematischen Kette über ein verstellbares und feststellbares, das Kupplungsorgan aufnehmendes Gleitstück in einem der Glieder in Verbindung. Durch Verstellung und Feststellung dieses Gleitstückes wird der Kraftangriffspunkt geändert und hiedurch der Schliessdruck eingestellt.
Betrachtet man nun anschliessend an die nach turbinentechnisehen Gesichtspunkten entwickelte Sehleusenbetätigung die Verhältnisse, unter denen sich im Schleusenraum selbst die erste Mischung des Kohlenstaubes mit der Luft abspielt, so erkennt man, dass besondere Massnahmen zu ergreifen sind, um bei dieser Erstmischung die gefürchtete Klumpen-oder Pfropfenbildung des Kohlenstaubes zu verhindern.
Geht man wieder aus von den bereits vorgeschlagenen Vorrichtungen, bei denen man die Zuteilung des Brennstoffes, der der Verpuffungskammer bei einer Ladung zuzuführen ist, dadurch vorgenommen hat, dass man hinter einem Absemussraum einen nach seiner Grösse veränderlichen Auffüllraum anordnete, wobei die jeweilige, in Abhängigkeit vom Regulierungszustand durchweg selbsttätig eingestellte Grösse dieses Raumes die zur Verpuffungskammer zu überführende Brennstoffmenge bestimmte, so erkennt man das Wesen dieses Zuteilverfahrens dahin, dass der Auffüllraum vollständig mit Kohlenstaub aufgefüllt werden musste, damit seine Grösse die einzuladende Kohlenstaubmenge bestimmen kann.
Im Wesen dieses Verfahrens liegt es also, dass sich im Zeitpunkt der Auffüllung dieses Auffüllraumes das seine Grösse bestimmende Organ unter dem Einfluss eines plötzlich geänderten Be- lastungs-bzw. Regulierungszustandes bewegen kann, so dass auf die Kohlenstaubmenge ein mechanischer Druck ausgeübt wird. Hiedurch aber bilden sich die gefürchteten Pfropfen aus Kohlenstaub, die in die zur Verpuffungskammer führende Leitung übergesehleust werden, ohne dass sich eine Möglichkeit bietet, diese Pfropfen nachträglich zu zerteilen. Durch das gemäss vorliegender Erfindung vorgeschlagene neue
Verfahren zur Abteilung der benötigten Kohlenstaubmengen ist diese Gefahr nun endgültig beseitigt.
Würde man jedoch bei diesem Verfahren den Auffüllraum in der bisher bekannten Weise ausbilden, so bestände die Gefahr, dass die schlagartig zur Beförderung der im Auffüllraum vorhandenen Kohlen-
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Luft Durchlässe mit einer Richtung quer zur Strömungsrichtung und ordnet man mehrere Durchlässe für die Luft in Kreisform hintereinander an, so erzeugt man einen tangentialen Wirbel, der die gesamte, abgeteilte Kohlenstaubmenge erfasst und pfropfenlos verdünnt ; auch bei der Durchführung dieser wirbelnden Kohlenstaubluftmenge durch das elastische Abschlussorgan besteht keine Möglichkeit zur Wiederausseheidung von Kohlenstaub oder gar zur Zusammenballung desselben.
Die Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden, dass der Übergang vom Lufteinlassventil zu den Durchlässen spiralförmig ausläuft, so dass die Luftgeschwindigkeit bereits vor Eintritt in die schräg gerichteten Durchlässe einen hohen Wert erreicht hat, der nach der Umbildung zu einem Wirbel dessen Verwirbelungsfähigkeit erhöht.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens, u. zw. gibt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die zur Durchführung des neuen Verfahrens dienende Vorrichtung wieder. Fig. 2 stellt einen waagrechten Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 gemäss Linie Il-Il derselben
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Einzelheit der Fig. 1 in vergrössertem Massstab zur Verdeutlichung der Nachstelleinrichtungen für den Dichtungsdruek einer Regelseheibe. Fig. 4 stellt einen Längsschnitt durch die sich an die Regelungeinrichtung nach den Fig. 1-3 anschliessende Schleuse dar, während Fig. 5 einen waagrechten Schnitt durch das Gleitstück der Fig. 4 gemäss Linie V-V derselben darstellt.
Fig. 6 zeigt einen waagrechten Schnitt durch die Schleuse nach Linie VI-VI der Fig. 4. Fig. 7 gibt einen Schnitt dureh die die Durchlässe enthaltende Wandung nach Linie VIl- VIl der Fig. 6 wieder. Die Fig. 8 und 9 schliesslich zeigen einen Längsschnitt durch bzw. eine Ansicht auf die gesamte Steuerungsanordnung, aus der die Lage der einzelnen Teile zueinander ersichtlich ist.
In Fig. 1 stellt 1 ein Gehäuse dar, in dem der Kohlenstaub in Bewegung versetzt und seiner Durchflussmenge nach den Schleusen 2 zu geregelt abgegeben wird. In das Gehäuse 1 wird der Kohlenstaub vom Kohlenstaubbunker aus über Schnecken 5 eingeführt, die eine umlaufende Bewegung besitzen.
Eine konische Trommel 4, die bei 5 ihren Antrieb erhält, ist mit Rührflügeln 6 versehen, um den aus den Schneckengehäusen 7 bei 8 herausfallenden Kohlenstaub in Bewegung zu halten. Der an der Trommel herabrieselnde Kohlenstaub gelangt durch sein Schwergewicht zur Trommelbasis zu und über ringabsehnittartige Öffnungen 9 in dem Bodenring 10 des Gehäuses 1 in den zellenartig unterteilten, mit der Trommel 4 umlaufenden Ring 11. Wie Fig. 2 in ihrem oberen Teile erkennen lässt, sind die zu den Schleusen 2 führenden Öffnungen 12 in der Grundplatte 13 etwas gegen die ringabschnittförmigen Durchlässe 9 versetzt, so dass die durch die Durchlässe 9 hindurchgegangene Kohlenstaubmenge durch die Zdlenwände 14 des umlaufenden Ringes 11 nach den Schleusenöffnungen 12 zu gefördert werden.
Erfindungsgemäss wird nun der den Schleusen. 2 zuzuführende Kohlenstaub diesen, seiner Durchflussmenge nach bereits geregelt, zugeführt. Zur Durchführung dieser Durchflussregelung sind in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens unter den ringabschnittförmigen Öffnungen 9 des Bodenringes 10 Scheiben 15 mit ihrer Scheibenebene parallel zu der unteren Begrenzungsfläche des Bodenringes 10 derart angeordnet, dass ihre Randkanten 16 in bezug auf die Durchlässe 9 veränderlich sind. Zu diesem Zweck sind die Scheiben 15 um die Zapfen 17 drehbar angeordnet. Die Zapfen 17 tragen an ihrem oberen Ende ein Ritzel 18, das mit der Zahnstange 19 kämmt.
Die Zahnstange 19 bildet den Fortsatz eines Kolbens 20, der einerseits unter dem Einfluss der Feder 21, anderseits unter dem Einfluss eines gespannten Mittels steht, das bei 22 zugelassen wird. Je nach der Weise, in der dieses gespannte Mittel zugelassen wird, ändert sich die Stellung der Randkante 16 in bezug auf die Durchlässe 9. Die Randkante 16 ist dabei nach einer archimedischen Spirale geformt, so dass die Änderungen der Durchgangsquerschnitte in den Öffnungen 9 proportional zu den Verdrehungen der Scheiben 15 ausfallen. Damit keine Möglichkeit besteht, dass Kohlenstaub zwischen Bodenring 10 und Scheiben 15 eindringt, liegen diese unter Spannung an.
Zu diesem Zweck sind die Scheiben elastisch ausgebildet und erhalten den erforderlichen Anlageoder Dichtungsdruck durch eine Druckschraube 23 (s. Fig. 3), die in der Grundplatte 13 verstellbar angeordnet und durch eine Gegenmutter 24 gesichert ist. Ebensogut könnten die Scheiben 15 steif ausgebildet und durch eine Federanordnung mit dem erforderlichen Dichtungsdruck angepresst werden.
Es zeigt sich, dass der Widerstand der Scheiben 15 gegen ihre Verdrehung äusserst gering ist, jedenfalls nicht grösser ist wie der Widerstand der Pumpenorgane, die bei der Verwendung flüssiger Brennstoffe zur Änderung der Fördcrmenge dienen. Hiedurch ergibt sich die Möglichkeit, die Durch- flussmenge über die Scheiben 15 vom Regler aus zu regulieren. In an sich bekannter Weise erfolgt diese Beeinflussung über das bei zugelassene, gespannte Mittel, das je nach dem Regulierungszustand der Turbine mit mehr oder weniger grossem Druck auf die Kolbenflächen 20 wirkt.
Die Fig. 4-7 zeigen nun die Ausbildung der Schleusen 2 im einzelnen. Es bezeichnet 25 das Brennstoffzufuhrrohr, das in bereits vorgeschlagener Weise an einem Widerlager 26 bzw. an einem besonderen elastischen Teil 27 desselben zum Abschluss der Brennstoffzufuhr zum Abteilungsraum 28 anliegt bzw. von ihm entfernt wird, wenn die Brennstoffzufuhr zum Abteilungsraum 28 bewirkt werden soll.
Der Abteilungsraum 28 ist gegen die Leitung.' ?, die zum an der Verpuffungskammer angeordneten, gesteuerten Einlassventil führt, durch eine federnde Ringplatte 57 abgeschlossen. Sobald durch Eut-
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fernung des Brennstoffzufuhrrohres 25 vom Widerlagerteil 27 und durch Wiederanlage an demselben die während eines Arbeitstakte der Verpuffungskammer zuzuführende Kohlenstaubmenge abgeteilt worden ist, eröffnet sich ein Druckluftventil 32, so dass unter Wirkung dieser über die Löcher 3.
3 in den Abteilungsraum 28 gelangenden Druckluft die dort befindliche, vom Kohlenstaubvorrat im Brennstoffzufuhrrohr 25 abgeteilte Kohlenstaubmenge wirbelnd erfasst und unter Eröffnung der Ringplatte 31 als reiches Kohlenstaubluftgemisch in die Rohrleitung 30 getragen wird. Erfindungsgemäss wird nun das Kohlenstaubzuführungsrohr 25 durch einen Kraftkolben 34 betätigt, der unter dem Einfluss des über Leitung 35 rhythmisch zugelassenen, gespannten Mittels steht. Es wurde einleitend auseinandergesetzt, dass sich durch diese Betätigung des Brennstoffzufuhrrohres 25 eine einfache Anpassung der Kohlenstaubabteilung an die verschiedenen Regulierungszustände ergibt. Die Zulassung des gespannten Mittels erfolgt dabei zweckmässig durch einen umlaufenden Verteiler, wie er noch zu beschreiben sein wird.
Der Kraftkolben 34 steht mit dem zu betätigenden Kohlenstaubzuführungsrohr 25 über einen kolbenförmigen, im Gehäuse 2 geführten Fortsatz und den doppelarmigen Hebel 36, der bei 37 im Gehäuse 2 der Kohlenstaubschleuse drehbar gelagert ist, in Verbindung. Das Gleitstück 38, das in einem Hohlraum des kolbenförmigen Fortsatzes 39 angeordnet ist, trägt den Zapfen 40, über den es mit dem gabelförmig ausgestalteten Ende des Doppelhebels 36 gekuppelt ist. In einer sehlitzartigen, unterschnittenen Ausnehmung 41 des Gleitstückes 38, die aus Fig. 5 besser ersichtlich ist, wird der Zapfen 42 des Gewindestopfen 43 aufgenommen.
Die Lage des Gewindestopfen 43 im Verhältnis zum kolben- förmigen Fortsatz 39 des Kraftkolbens 34 bestimmt also die Lage des Gleitstückes 38 zum Glied 39 der Kraftübertragung und damit die. Lage des Kohlenstaubzuführungsrohres 25 im Verhältnis zum Wider-
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Dieser Schliessdruck ist, wie eingangs erörtert, von grösster Wichtigkeit für die ungestörte und genaue Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung. Eine Gegenmutter 44 dient zur Sicherung der einmal eingestellten Lage des Gewindestopfen 43 zum Glied 39 und damit zur Erhaltung des einmal eingestellten Schliessdruckes. Die Feder 45, die den Kraftkolben 34 in die Ausgangslage zurückführt, ist so bemessen, dass diese Rückführung unabhängig von den Widerständen, die sich bei der Bewegung des Kohlenstaub. zuführungsrohres 25 ergeben, mit Sicherheit erfolgt.
Es liegt im Wesen der Erfindung, dass die in bezug auf den Kraftangriffspunkt 40 erörterten Massnahmen mit demselben Erfolg in bezug auf den Drehpunkt 37 oder auf den Angriffspunkt 46 des Hebels 36 am Kohlenstaubzuführungsrohr 25 angewandt werden können.
Der Raum 28, der einerseits gegen den Kohlenstaubvorrat durch das bewegliche Brennstoffzufuhrrohr 25, anderseits gegen die Leitung 30 durch ein elastisches Absehlussorgan abgeschlossen ist, das aus dem Bodenring 31, der von einer Feder 48 elastisch nachgiebig getragen wird, besteht, ist nun in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens seinem Rauminhalt nach um ein Mehrfaches grösser wie die grösste Kohlenstaubmenge, die bei der längsten Eröffnung des Brennstoffzufuhrrohres 25 in ihn abgeteilt wird. Hiedurch ergeben sich folgende Möglichkeiten.
In den Weg der Beförderungsluft, die über das gesteuerte Ventil 32 von der Rohrleitung 49 aus zuströmt, sobald die abgeteilte Kohlenstaubmenge in die Leitung 30 überführt werden muss, sind Durchlässe 33 geschaltet, die, wie Fig. 7 zeigt, eine Richtung quer zur Strömungsrichtung aufweisen. Ausserdem sind sie, wie Fig. 6 erkennen lässt, kreisförmig nebeneinander angeordnet. Bevor also die Luft, die über das geöffnete Ventil 32 den Raum 28 aufzufüllen beginnt, die Spannung erreicht hat, die sie in der Druckleitung 49 hat, stürzt sie sich über die Durchlässe 33 in den unteren Raum 28 zur Auffüllung desselben.
Sie erzeugt dabei infolge der Anordnung der Durchlässe 33 einen zur Achse der Vorrichtung konzentrischen, walzenförmigen Wirbel, der die auf dem Bodenring 31 aufgelagerte Kohlenstaubmenge erfasst und verwirbelt. Diese Verwirbelung dauert so lange an, bis die Verdünnungs-und Beförderungsluft den gesamten Raum 28 aufgefüllt hat und schliesslich die Spannung erreicht, die unter Überwindung der Gegenkraft der Feder 48 den Bodenring 31 ! zurückdrückt. Unter Aufrechterhaltung der Wirbelbewegung strömt also die überschleusende Kohlenstaubmenge in die Rohrleitung 30 ein, ohne dass irgendeine Möglichkeit zu einer Wiederausscheidung des Kohlenstaubes oder zu einer Ansammlung desselben gegeben wäre.
Die Wirkung des Luftwirbels wird noch dadurch verstärkt, dass der Übergang von dem Belüftungsventil 32 zu der die Durchlässe 33 enthaltenden Zwischenwand 50 spiralförmig ausläuft, wie dies Fig. 6 zeigt. In an sieh bekannter Weise wird das Belüftungsventil 32 durch den Kraftkolben 51 gegen Wirkung der Feder 52 gesteuert, indem durch Leitung 53 ein gespanntes Mittel im erforderlichen Zeitpunkt zugelassen wird.
Ausser dem Belüftungsventil 32 ist ein Entlüftungsventil47 vorgesehen, um den Raum 28 von den Resten des Kohlenstaubes und der Verdürinurigsluft zu entlüften und ihn zur nächsten Auffüllung unter Wiederholung der geschilderten Vorgänge'vorzubereiten.
Eine Gesamtanordnung der Steuerung zeigen nun die Fig. 8 und 9. Die Zeichnung lässt zunächst erkennen, dass der Antrieb der Steuerkörper für die Ventile der Verpuffungskammern beispielsweise einer Brennkraftturbine über den Kohlenstaubzuteilvorrichtungen liegt, u. zw. befinden sich die Steuerkörper mit den Zündmaschinen über Flur, der Antrieb mit den Kohlenstaubzuteilvorrichtungen unter
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tragungswelle 58 aus über ein nicht gezeichnetes Vorgelege. Der linke Steuerkörper steuert über die
Anschlüsse 59,60, 61 und 62 die Luftventil, die Nachladeventile, die Düsenventile und die Auslass- ventile der einen Verpuffungskammer, über die Anschlüsse 59', 60', 61'und 62'die entsprechenden
Ventile der andern Kammer.
Der rechte Steuerkörper steuert über die Anschlüsse 6 : 3, 64,65 und 66 die Zündgasventile bzw. die Brennstoffpumpen, die Rohrschieber der Kohlenstaubschleusen, die Belüftungsventile und die Entlüftungsventile der Kohlenstaubschleusen der einen Kammer, während über die Anschlüsse 6. 3', 64', 65'und 66'die entsprechenden Ventile bzw. Organe der ändern Kammer betätigt werden. Zwei Windkessel 67, 68 sorgen für den Druckausgleich des als Steuerflüssigkeit verwendeten Drucköls. Unterhalb der Steuerkörper bzw. unterhalb des sie aufnehmenden Gehäuses 1 sind die Zünd- maschinen 69, 70, 71 und 72 für die beiden Zündkerzen jeder der beiden Verpuffungskammern einer zweikammerigen Turbine angeordnet.
Die Zündpunktverstellung 73 ist gut zugänglich über Flur 74 angeordnet. Die Steuerkörper ruhen mit den Zündmaschinen auf einem Sockel 75, der sich gegen die
Grundplatte, die in den Masehinenflur 74 eingelassen ist, abstützt. Die Kupplung zwischen den bewegten Teilen oberhalb des Flures und den Teilen unterhalb des Flures ist so ausgebildet, dass beide Teile abgehoben bzw. abgesenkt werden können, ohne dass in die Kupplung eingegriffen werden muss.
Die Bewegung der Welle 58 wird über ein Vorgelege 76 und eine elastische Kupplung 77, die mittels des Handgriffes 78 zu betätigen ist, auf die unterhalb der Antriebsvorrichtungen 55,56, 57,76, 77 und 78 angeordneten Kohlenstaubzuteilvorriehtungen übertragen. Zwei Zuführungsschnecken J fordern den aus einer Leitung 79 unter natürlichem Gefälle zuströmenden Kohlenstaub in den Raum 80 ; über eine Rührtrommel 4, nicht gezeichnete Einrichtungen zur Regelung der Durchflussmenge und ein von der umlaufenden Rührtrommel 4 aus in Bewegung versetztes Zellenrad gelangt der Kohlenstaub in die Schleusen 3. Leitungen-30 führen das gebildete, reiche Kohlenstaubluftgemisch den Verpuffungskammern der Turbine zu.
Die Betätigung der Schleusen erfolgt ebenfalls durch Drucköl von den jeder Schleuse zugeordneten, druekölgesteuerten Kraftkolben aus. Fig. 8 zeigt die die Schleusen 2 betätigenden Druck- ölsteuerungen. Beide Figuren zeigen weiter die Zylinder der Kraftkolbenanordnungen, die zur Änderung der Durchflussmenge des Kohlenstaubes den Schleusen 2 zugeordnet sind.
Es ergibt sich also eine Gesamtanordnung, bei der die Druckölleitungen 59-62 bzw. 59'-62' nach den Steuerkörpern zu leicht zu entlüften sind. Nach Abhebung der Windkessel 67 und 68 sind die Steuerkörper selbst leicht aus-und einbaubar. Die Zündmasehinen sind dauernd mit der Zündverstellung 73 zugänglich. Die der Wartung nicht bedürftigen, im Ölbad umlaufenden Antriebsteile 56, 57,76 und 77 liegen unmittelbar unter Flur und somit an einer Stelle, an der sie nicht stören. Durch Bedienung des Handgriffes 78 kann jederzeit die erforderliche Umschaltung von Zündbrennstoff auf Kohlenstaubbetrieb bzw. Kohlenstaub-und Zündbrennstoffbetrieb vorgenommen werden.
Durch die Kupplung des Antriebes der Steuerkörper mit dem Antrieb der Kohlenstaubzuteilvorriehtung erfolgt selbsttätig eine Anpassung zwischen Kohlenstaubzuteilung und Kohlenstaubbedarf unabhängig von der Anzahl der gerade je Zeiteinheit ausgeführten Arbeitsspiele in den Verpuffungskammern. In den Kohlenstaubzuteilvorrichtungen selbst fliesst der Kohlenstaub seinem natürlichen Gefälle nach von einem Teil in den andern, ohne dabei Richtungsänderungen unterworfen zu werden. Sämtliche Teile, insbesondere alle bewegten Teile der Kohlenstaubzuteilvorrichtung, sind allseitig zugänglich, so dass bei Störungen der Kohlenstaubzufuhr unmittelbar in sie eingegriffen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Verpuffungskammern, insbesondere von Brennkraftturbinen, mit staubförmigen Brennstoffen, vorzugsweise mit Kohlenstaub, bei dem der staubförmige Brennstoff durch eine jeder Verpuffungskammer zugeordnete schleusenartige Vorrichtung abgeteilt, mit Luft versetzt und dem gesteuerten Einlassventil an der Verpuffungskammer zugeführt wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass der der Schleuse zuzuführende, staubförmige Brennstoff dieser, entsprechend dem Bedarf der von ihr gespeisten Verpuffungskammer, seiner Durchflussmenge nach geregelt, zugeführt wird.