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Mischkammer zum Betriebe von Dampfturbinen.
Bei Dampfturbinen ist es für die Expansion wesentlich, zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades mit der höchsten zulässigen Temperatur und mit dem höchsten dadurch erzielten Druck des Treibmittels zu arbeiten. Diese Temperatur-und Druckgrenze liegt für Dampfüberhitzer u. dgl. aus Rücksichten des Baues und Betriebes bei Drücken von 20 bis 25 Atmosphären einerseits, bei einer Temperatur von 4000 andererseits.
Zur Erzielung des erforderlichen Druckes des Treibmittels ist ein nicht kondensierbares Mittel, wie Luft oder Gas, ungeeignet, da die Anlage dann durch die Kompressionsvorrichtung sehr verwickelt und unverhältnismässig gross ausfällt und der Wirkungsgrad der Kompression bei solchen Anlagen sehr niedrig ist, so dass bei Verwendung eines solchen Mittels die Vorteile der Verwendung hoher Temperaturen während der Expansion durch den Verlust bei der Kompression aufgehoben werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Übelstände zu vermeiden und eine Turbinenanlage zu schaffen, die mit einem grossen Gewicht an Treibmittel bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitet, dabei einen günstigen Wirkungsgrad ermöglicht.
Benützt wird ein an sich bekannter Vorschlag, nämlich, dem Dampf durch Beimischen von Verbrennungsgasen eine starke Überhitzung zu geben. Die Ertindung besteht nun darin, dass ein Brennstoffluftgemisch bei dem höchsten Druck des Prozesses in einer besonderen Kammer unabhängig von dem Dampfe entzündet wird und die Gase dann mit dem Dampft vermischt werden. Hierdurch gelingt es, für Dampfturbinen bei äusserst
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Bevor das Treibmittel aus der Heizkammer auf die Turbinenschaufeln trifft, lässt man es in festen Düsen nach bekannter Art so expandieren, dass die sehr hohe Temperatur so weit sinkt, wie es zur Durchfülhrung des Hetricbes nrforderlich ist.
Auf den beigefügten Zeichnungen zeigt Fig. l in einer Schnittansicht eine Form einer Vorbrennungs-und Mischkammer mit einem Teile einer Turbine und Fig. 2 eine
Ausführungsform der allgemeinen Anordnung nach vorliegender Erfindung. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung ohne besondere Kesselanlage.
Nach der in Fig. 2 gezeigten Anlage ist eine Dampfkesselanlage a vorgesehen, \on welcher der Dampf in einen äusseren Überhitzer geleitet wird, bevor er durch eine Leitung k zu den Misch-und Erhitzerkammern c gelangt.
Nach Fig. 1 besteht die Misch-und Überhitzerkammer aus einem zylindrischen
Gehäuse d, dessen eines Ende mit einer festen Düse e der Turbine versehen ist. Die
Düse ist mit Bezug auf ihren Querschnitt und ihre Länge so ausgebildet, dass sie eine hinreichende Expansion der Gase bewirkt, um die Temperatur genügend herabzubringen.
Die Düse kann vorteilhaft so ausgebildet werden, dass der Dampfdruck auf den der Atmo- sphäre fällt. In der Überhitzerkamor d ist am anderen Ende ein Rohr oder eine Kammer/ vorgesehen, die konzentrisch zur Kammer d angeordnet ist. Zu dieser Kammer f wird von einem Kompressor n durch ein Rohr t Druckluft und durch ein anderes Rohr flüssiger oder gasförmiger oder auch fester Brennstoff in fein verteilter Form zugeleitet. Der Brennstoff kann auch in irgend bekannter Weise von der Luft selbst eingeführt werden.
Die Kammer l'ist vorteilhaft mit einem Futter versehen oder/. Um Teil mit unverbrenn- harem Material ausgefüllt, um nach einmaliger Zündung eine beständige selbsttätige Zündung
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aufrecht zu erhalten. Es könnte jedoch auch irgend eine andere Zündvorrichtung vorgesehen sein. Der überhitzte Dampf gelangt von dem Rohr k zu dem inneren Ende eines die Kammer umgebenden Raumes I und strömt von dort zu den, am äusseren Ende der Kammer d vorgesehenen Öffnungen m und in die Kammer d. Dadurch, dass der Dampf die Kammer d auf einem längeren Wege umspült, übt er eine Kühlwirkung auf diese Kammer aus, die durch die Verbrennungsgase sehr heiss wird.
Anstatt einer Düse e könnten selbstverständlich auch mehrere Düsen vorgesehen sein.
Beim Durchfluss des Dampfes durch die Verbrennungs-und Mischkammer wird die Temperatur desselben auf ungefähr 8000 gehoben, wobei die Druckluft ungefähr unter einem Druck von 15 Atmosphären zugelassen wird. Das Gemisch von Dampf und Verbrennungsgasen fliesst dann durch die Düse e zu den beweglichen und festen Turbinenschaufeln o und r, die in Fig. 1 zum Teile gezeigt sind. Bei dem Durchfluss durch die Düse e fällt die Temperatur des Dampfes auf ungefähr 3000 und die Energie wird in Geschwindigkeit umgesetzt.
Wenn die Turbine ohne Kondensator arbeiten soll, dann wird der Auspuff der Turbine dazu benützt, entweder Dampf zu überhitzen, Speisewasser vorzuwärmen oder die Druckluft zur Verbrennung des Brennstoffes'zu erhitzen. Nach der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, nach welcher die Turbine 8 mit einer Dynamo t gekuppelt ist, wird das Speisewasser durch ein Rohr u in den Auspuffraum v der Turbine vorteilhaft eingespritzt und gelangt dann durch ein Rohr to zu einem Behälter z ; eine Pumpe z führt das Speisewasser von diesem Behälter durch ein Rohr 2 zu dem Regenerator 3, der in dem Auspuffraum der Turbins angeordnet ist. Von dem Regenerator gelangt das Speise-
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Arbeitet die Turbinenanlage ohne besondere Kesselanlage, dann wird die in Fig. 3 gezeigte Anordnung getroffen. Nach derselben gelangt der Auspuffdampf aus der Turbine s, welche mittels eines Getriebes 25 einen Kompressor n antreibt, durch ein Rohr 28 zu einem Verdampfer, welcher als Regenerator dient. Der kondensierte Teil des Auspuffdampfes wird durch Rohr 32 mittels der Speisepumpe 33 abgesaugt, welch letztere das Wasser durch Rohr 34 zu dem Regenerator zurückdrückt, wobei zusätzliches Wasser durch Rohr 11 und Leitung 9 zugeführt wird. Der Regenerator erhitzt das zusätzliche Wasser bis zum Siedepunkt und verdampft selbst einen bestimmten Teil desselben unter Druck.
Das Gemisch von Wasser und Dampf gelangt dann von dem Regenerator durch das Rohr 35 zu der Misch-und Verbrennungskammer c, worauf der Dampf und das Wasser wieder erhitzt, bzw. überhitzt werden.
Das Gewicht des Brennstoffes wird in diesem Falle nicht mehr sein, als ein Drittel dos Gewichtes des Gesamttreibmitte) s. Die in diesem Falle in dem Luftkompressor zu lelstHnde Arbeit kann jedoch bis zu 500/0 der erzeugten Arbeit betragen. Es muss deshalb Sorgfult auf einen guten Wirkungsgrad gelegt worden. Vorteilhaft wird ein rotierender Kompressor benutzt, bei welchem die letzte Stufe der Kompression jedoch in einem Kolbenkompressor bewirkt wird.