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Verfahren zur Ausnutzung der Nachüberhitzungswärme des Dampfes in Dampfmotoren aller Art.
Die Erfindung bezweckt, Verfahren und Ausführungen anzugeben, bei welchen die Wärmo von sonst unausgenutzt fortströmenden Heizgasen besser als bisher zur maschinellen Verwertung herangezogen wird, u. zw. durch die an sich bekannte Einführung dieser Wärme als freie Wärme in die Expansionsperioden eines Dampfmotores in der Weise, dass das Druck- und Temperaturgefälle des Dampfes dem Temperaturgefälle der umspülenden Heizgase entspricht.
Die durch das Verfahren erstrebte grösste maschinelle Ausnutzung der Kohlenwärme in Dampfmotoren kann nur unter bestimmten Bedingungen erfolgen : es muss 1. ein grossem Druckgefälle des Dampfes vorhanden sein, 2. ein unmittelbarer Zusammenbau von Kessel,
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zur Verdampfung im Kessel eintreten und daran anschliessend 4. eine vielstufige, durch kälter werdende Heizgase und kälteren Dampf ausserordentlich wirksame Nachüberhitzung und vielstufige Expansionsausnutzung des Dampfes vorhanden sein und 5. muss eine Ge-
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Diesen Anforderungen kann ein liegender Röhrenkessel mit Rauchkammerüberhitzer vollkommen nachkommen. Bei einem derartigen Kessel kann durch die Überhitzerbauart eine gute Verteilung und Ausnutzung der Heizgase sowohl für die Siederobre als auch für den Überhitzer erreicht werden, wofür zweckmässige Ausführungen bekannt sind.
Diese fünf Bedingungen sind bei den bekannten Vorrichtungen teilweise, doch nicht in ihrer Gesamtheit erfüllt, da nach dieser Erfindung auch die sonst unausgenutzt abgehenden Heizgase ausgenutzt werden.
Gemäss der Erfindung erfolgt das abwechselnde Zuführen von Wärme durch Nach- überhitzung und das Entziehen der Wärme durch Expansion überall in der Weise, dass das Druck- und Temperaturgefälle des Dampfes dem Temperaturgefälle der umspülenden
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teilen unmittelbar angegliedert, u. zw. gruppenweise in einer Reihenfolge. Die wärmsten
Heizgase sind zur Umspülung der Überhitzer und Maschinenteile bestimmt, weiche Dampf von höchstem Drucke und Temperatur enthalten (erste Stufe). Diesen sind Teile (die zweite Stufe) angegliedert, welche etwas kälteren Dampf von geringerer Spannung und etwas kältere Heizgase enthalten.
Die weiterfolenden Glieder der Gesamtanordnung kenn- zeichnen sich immer durch die kälteren Heizgase und den entsprechend kälteren Dampf von niederer Spannung.
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weichen müssen. Nach vorliegendem Verfahren sollen nun diese nutzlos abgehenden Heiz- gase n : ich und nach verwertet und ein grosser Teil der Wärme in freie Dampfwärme bzw. mechanische Arbeit umgesetzt werden. Für die letzte Stufe kann die Dampfspannung im
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betragen. Bei dieser geringen Temperatur können die Heizgase bis etwa 1500 C ausgenutzt werden.
In der Überführung dieser Wärme nur in freie Dampfwärme liegt ein besonderer Vorteil, da dieselbe beinahe vollständig in Arbeit verwandelt werden kann, während sonst bei der Dampferzeugung und ersten Überhitzung der grösste Teil der Kohlenwärme bei reinen Dampfmotoren in gebundene Wärme verwandelt und nutzlos in die Luft oder aus dem Kondensator mit dem warmen Abflusswasser entweicht.
Das Verfahren wird um so vorteilhafter, je höher der Kosseldruck ist und dementsprechend mehr Übcrhitzungs-und Expansionsstufen vorhanden sind. Dite ausführbare Grenze wird durch die in einem Kessel zu erzielende höchste Dampfspannung bedingt-
In der Zeichnung ist ein Dampfmotor zur Ausführung des Verfahrens in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht,
Fig. 1 und 2 zeigen eine Anordnung für liegende Kolbendampfmaschinen.
Der aus dem Kessel 18 kommende Dampf tritt durch das Rohr 19 in den ersten Überhitzer 20, welcher durch die exzentrische Lage und spiralförmige Rohrwindung ein gleichmässiges Verteilen der Heizgase bewirkt, durchstreicht diesen im Gegenstrome zu den Heizgasen und tritt durch das Rohr 21 in den Hochdruckzylinder 22. Nachdem der Dampf in diesem Zylinder Arbeit geleistet hat, wird er durch Rohr 23 zum zweiten Überhitzer 24 geleitet und tritt neu überhitzt durch Rohr 25 in den Mitteldruckzylinder 26. Aus diesem Zylinder 26 tritt der Dampf durch Rohr 27 in den Überhitzer 28 und von hier durch das Rohr 29 in den Niederdruckzylinder 30, aus welchem er schliesslich nach vollständiger Ausnutzung ins Freie oder zum Kondensator übergeführt wird.
Die aus den Siedoröhren kommenden Heizgase durchstreichen gleichmässig geführt den Überhitzer 20, berühren den Zylinder 22, dann Überhitzer 24 und Zylinder 36 und schliesslich Überhitzer zu und Zylinder 30 und entweichen vollständig ausgenutzt aus dem Schornsteine. Bei entsprechend hohem Kesseldrucke kann natürlich eine entsprechende Anzahl Stufen mehr angegliedert werden. Statt der unteren Lage der Dampfzylinder kann auch eine seitliche Lage derselben vorhanden sein. Der punktiert gezeichnete Geradführungsanschluss 31 deutet an. dass die Kurbelwelle bzw. Maschine auch an dem Niederdruckzylinder 30 in entgegengesetzter Richtung aneschlossen sein kann.
Fig. 3 und 4 stellt eine Ausführungsform für Dampfturbinen dar. Der Dampf durchströmt entsprechend wie in Fig. 1 und 2 den Überhitzer 33. Turbinenstufe 34, Über- hitzel 35, Turbinenstufe 36, teilt sich dann bei 37 und 38 in zwei Ströme, welche durch die beiden Teile des Ciberliitzers 39 gehen und sich bei 40 und 47 wieder vereinigen. Der Dampf geht dann durch Turbinenstufe 42, von hier aus in die Kammer 43 des Über-
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abgegeben ist, durch 47 in die freie Luft oder den Kondensator zu entweichen.
Bei dieser Ausführungsform ist die enge Angliedernng der Turbine an den Überhitzer ein wesentliches Merkmal und sind die für die Führung und gleichmässige Ver-
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Eine wirkungsvolle Anwendung des Verfahrens ist noch bei der bekannten Ausnutzung der Hochdruckstufen mittels Kolbendampfmaschinen und der Niederdruckstufen durch Dampfturbinen möglich.
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und Mitteldruckzylinder 26 oben oder seitlich gelegt und dann auf der unteren und gegenüberliegenden Seite von Fig. 3 und 4 Überhitzer 39, Turbinenstufe 42, Überhitzer 44 und Turbinonstufe 46 angegliedert, so wäre für etwa 20 Atm. Kesseldruck eine sehr günstige Ausnutzung der Heizgase vorhanden.
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Dampfturbine direkt getrieben werden.
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