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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfkraftanlage mit einem Dampfkessel zur Beaufschla- gung einer Turbine, die einen Generator und eine Speisepumpe für den Dampfkessel antreibt, und mit einem der Turbine nachgeordneten Kondensator für den Dampf sowie einem Sammelgefäss für das Kondensat, wobei die Turbine, der Generator und die Speisepumpe eine auf einer gemeinsa- men Welle angeordnete Baueinheit bilden.
Derartige kraft-wärmegekoppelte Dampfkraftanlagen, wie sie beispielsweise aus der WO 83/01482 A und der US 2 961 550 A bekannt sind, gestatten die Erzeugung von Wärmeener- gie und gleichermassen von elektrischer Energie und werden insbesondere zur Stromversorgung von im Inselbetrieb arbeitenden Stromnetzen verwendet. Die bekannte Dampfkraftanlage besteht aus einem Dampfkessel, einer Turbine, einem Generator und einem Kondensator, wobei die Turbine und die Speisepumpe sowie der Generator eine rotierende, auf einer gemeinsamen Welle sitzende Einheit bilden und die Turbine und die Speisepumpe an gegenüberliegenden Seiten des Generators angeordnet und mit der Generatorwelle antriebsverbunden sind.
Aufgrund dieser Anordnung und da sowohl die Turbine als auch die Speisepumpe als Zentrifugalpumpe ausgebildet sind, ergibt sich für die gesamte Generator-, Turbinen und Speisepumpeneinheit eine erhebliche Baugrösse und das Problem, dass sowohl die Turbine als auch die Speisepumpe je für sich aufwen- dig gegenüber dem Generator abgedichtet werden müssen, um ein Eindringen von Wasser bzw.
Wasserdampf in den Generator und somit eine Schädigung des Generators zu vermeiden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkraftanlage der eingangs geschil- derten Art zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet, einen möglichst einfachen Aufbau besitzt und eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte Abdichtung der Turbine sowohl gegenüber dem Generator als auch gegenüber der Umwelt gestaltet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Speisepumpe und die Turbine mittels einer gemeinsamen Wellendichtung gegenüber dem Generator abgedichtet sind, und dass die Speise- pumpe zwischen der Turbine und dem Generator und die gemeinsame Wellendichtung zwischen der Speisepumpe und dem Generator angeordnet ist.
Durch diese Massnahmen reduziert sich der Dichtungsaufwand zwischen Generator und Spei- sepumpe bzw. Turbine auf eine einzige Dichtung, die lediglich im Übergangsbereich zwischen der Speisepumpe und dem Generator angeordnet werden muss. Ebenso reduziert sich durch diese Massnahmen der Bauaufwand für die Generator-, Turbinen- und Speisepumpeneinheit, da die Turbine und die Speisepumpe nur auf einer Seite an den Generator angeflanscht werden müssen.
Eine besonders geringe Bauhöhe ergibt sich für die Baueinheit, wenn die Speisepumpe eine Zahnradpumpe ist.
Eine einfache und sichere Leistungsregelung der Dampfkraftanlage bezüglich ihrer Nenndreh- zahl kann erzielt werden, wenn zwischen der Druckseite und der Saugseite der Speisepumpe ein Regelventil, insbesondere ein federbelastetes Kugelventil, angeordnet ist, welches sich bei stei- gendem Speisewasserdruck zu öffnen beginnt und einen Teil des druckseitigen Speisewassers der Saugseite der Pumpe erneut zuführt. Damit wird die dem Kessel zugeführte Speisewassermenge und somit auch die erzeugte Dampfmenge begrenzt, womit ein Durchgehen der Turbine verhindert wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch darge- stellt. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Dampfkraftanlage in teilgeschnittener Seitenansicht, Fig. 2 die Baueinheit aus Fig. 1 im Schnitt entlang der Generatorwelle und in vergrössertem Mass- stab und Fig. 3 eine Draufsicht auf die Zahnradpumpe aus Fig. 2 bei abgenommener Turbine.
Die erfindungsgemässe Dampfkraftanlage umfasst einen Dampfkessel 1 zur Beaufschlagung ei- ner Turbine 2 mit Dampf, die einen Generator 3 und eine Speisepumpe 4 für den Dampfkessel 1 antreibt. Der Turbine 2 ist ein Kondensator 5 für den Dampf nachgeordnet, welcher Kondensator 5 in ein Sammelgefäss 6 für das Kondensat ausmündet. Der Generator, die Speisepumpe 4 und die Turbine 2 bilden eine auf einer gemeinsamen Welle angeordnete Baueinheit 7, wobei die Speise- pumpe 4 und die Turbine 2 mittels einer gemeinsamen Wellendichtung 8 gegenüber dem Genera- tor 3 abgedichtet sind und die Speisepumpe 4 zwischen Turbine 2 und dem Generator 3 und die gemeinsame Wellendichtung 8 zwischen Speisepumpe 4 und Generator 3 angeordnet ist.
Die Speisepumpe 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe ausgebildet, wobei
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zwischen der Druckseite 9 und der Saugseite 10 der Speisepumpe 4 ein Regelventil in der Form eines federbelasteten Kugelventiles 11angeordnet ist.
Der beispielsweise mit fossilen Brennstoffen, oder vorzugsweise mit nachwachsenden biologi- schen Brennstoffen, wie Holzpellets, Hackgut, Stückholz od. dgl. beheizte Dampfkessel 1 erzeugt in seinem inneren Wasserdampf, der über einen Krümmer 12 in den Turbineneinlass mündet. Nach Abgabe der im Dampf enthaltenen Energie an die Laufschaufeln der Turbine 2 entspannt sich der Dampf in der Turbine 2 und im nachgeordneten Kondensator 5, wonach das Kondensat in das Sammelgefäss 6 abfliesst. Die Kondensationswärme sowie die Abwärme der Feuerung werden vorzugsweise zur Raumheizung verwendet, wobei vorzugsweise Plattenwärmetauscher, Wasser- Luftwärmetauscher mit oder ohne Gebläse verwendet werden.
Das Kondensat wird als Speise- wasser über eine Saugleitung 13 der Speisepumpe 4 zugeführt und von dieser über eine Drucklei- tung 14 dem Dampfkessel 1 zugeführt und mittels am Austrittsende der Druckleitung 14 angeord- neter Düsen in den Dampfkessel 1 eingesprüht. Das Kugelventil 11dient dabei zur Leistungsrege- lung der Dampfkraftanlage, in dem es sich bei steigendem Speisewasserdruck zu öffnen beginnt und einen Teil des druckseitigen Speisewassers über eine Überströmbohrung 15 der Saugseite der Pumpe erneut zuführt. Durch diese Massnahme wird die dem Dampfkessel 1 zugeführte Spei- sewassermenge und somit auch der Turbine 2 zugeführte Dampfmenge begrenzt und ein Durch- gehen der Turbine 2 verhindert.
Durch die spezifische Lage der einzelnen Komponenten der Dampfkraftanlage zueinander stellt sich nach Befeuerungsende und bei Stillstand der Turbine 2 sowie nach dem vollständigen Auskondensieren des Wasserdampfes ein Wasserstand im Sammelgefäss 6 ein, der bezüglich seines Pegels höher, als die in den Kessel führende Druckleitung 14 angeordnet ist. Das so ent- stehende Druckgefälle lässt somit eine bestimmte Wassermenge durch den Spalt der Zahnradpum- pe in den Dampfkessel 1 fliessen, bis der Wasserstand im Sammelgefäss 6 auf die Höhe der Ein- strömöffnung des Wassers in den Dampfkessel 1 abgesunken ist. Bei einem neuerlichen Anfahren der Befeuerung setzt das sich im Dampfkessel 1 befindliche Wasser die Turbine 2 nach dem Verdampfen selbsttätig in Gang.
Mit der Erfindung wird eine einfache kraft-wärmegekoppelte Dampfkraftanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie und gleichzeitiger zur Verfügungstellung von Heizenergie geschaffen. Die erfindungsgemässe Dampfkraftanlage zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau, insbesondere die vereinfachte Abdichtung der Turbine zum Generator und zur Umgebung hin, die einfache Leistungsregelung sowie die mögliche Verwendung handelsüblicher Bauteile, wie beispielsweise Plattenwärmetauscher als Kondensatoren oder Gleichstromgeneratoren aus dem Kfz-Bereich. Die gewonnene Energie kann vorzugsweise zur Ladung von Akkus eingesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dampfkraftanlage mit einem Dampfkessel zur Beaufschlagung einer Turbine, die einen
Generator und eine Speisepumpe für den Dampfkessel antreibt, und mit einem der Turbi- ne nachgeordneten Kondensator für den Dampf sowie einem Sammelgefäss für das Kon- densat, wobei die Turbine, der Generator und die Speisepumpe eine auf einer gemeinsa- men Welle angeordnete Baueinheit bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisepum- pe (4) und die Turbine (2) mittels einer gemeinsamen Wellendichtung (8) gegenüber dem
Generator (3) abgedichtet sind, und dass die Speisepumpe (4) zwischen der Turbine (2) und dem Generator (3) und die gemeinsame Wellendichtung (8) zwischen Speisepumpe (4) und Generator (3) angeordnet ist.