Dampferzeuger. Im Hauptpatent war ein Dampferzeuger beispielsweise beschrieben worden, bei wel chem die Rauchgase mit einer sehr hohen Geschwindigkeit (gleich der Schallgeschwin digkeit oder mindestens 1/2 der Schallge schwindigkeit) an den Heizflächen vorbeige führt werden. Die Erfinder hatten nämlich festgestellt, dass bei diesen hohen Strömungs geschwindigkeiten unerwartet hohe Wärme übergänge erreicht werden.
Die Erzeugung dieser hohen Strömungsgeschwindigkeiten macht es nötig, dass ein grösseres Druckge- f älle zur Verfügung steht, zu welchem Zwecke der Brennstoff und die Verbren nungsluft unter Druck verbrannt, also durch einen Verdichter in die Brennkammer ge drückt werden. Für den Antrieb dieses Ver dichters war eine Dampfturbine, eine Ver- brennungskraftmaschine oder ein Elektro motor, also eine selbständige Maschinenein heit vorgesehen.
Weitere Versuche haben nun ergeben, dass unter gewissen Voraus setzungen zum Antrieb des Verdichters auch eine Gasturbine, die von den Abgasen (Rauchgasen) des Dampferzeugers gespeist wird, verwendet werden kann. Die betreffen den Voraussetzungen bestehen darin, dass cli2 zum Antrieb der Gasturbine verfügbare Energie der Rauchgase noch grösser ist als die zum Antrieb des Verdichters erforder liche Energie.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Dampferzeuger der oben besehrie- benen Art, bei welchem der Antrieb des Verdichters durch eine Gasturbine erfolgt, deren Düsenkörper so ausgebildet ist, rlass in ihm der gesamte oder mindestens der grösste Teil des zu erzeugenden Dampfes erzeugt wird.
Abb. 1 zeigt schematisch und beispieh- weise einen Dampferzeuger gemäss der Erfin dung; in Abb 2 ist eine Düse und ihr An- schluss an die Brennkammer und die Gastur bine in grösserem Massstab dargestellt.
In Abb. 1 ist 1 die Brennkammer. Sie besteht aus dem Blechmantel 2 und dem aus feuer- festem Baustoff aufgebauten Körper B. 4 ist der die Düsen und Heizflächen enthaltende Düsenkörper (Verdampfer). Die Düsenteile; in denen das verfügbare Wärmegefälle der Rauchgase ohne wesentlichen Wärmeentzug von aussen in Geschwindigkeit umgesetzt wird, sind mit 5 bezeichnet, hieran schliessen sich längere Rohrstücke 6, die von Wasser umströmt werden und unter Aufzehrung eines geringen Teils der Strömungsgeschwin digkeit der Rauchgase die fühlbare Wärme der Rauchgase möglichst vollständig ent ziehen.
Die abgekühlten, aber immer noch sehr rasch strömenden Rauchgase werden durch die Leitbleche der Gasturbine bei 7 auf das Rad .8 der Gasturbine 9 geleitet. Die Gasturbine ist mit dem Verdichter 1'0 ge kuppelt; auf der gleichen Welle befindet sich noch die Umwälzpumpe 11. Diese erhält ihr Wasser aus dem Dampfabscheider 12 und drückt es bei 13 in den Düsenkörper 4, wo das Umlaufwasser zum Teil verdampft wird. Das Dampfwassergemisch strömt in den Ringraum 14 und von da in den Dampf- abscheider 12' ab.
Das Anschlussrohr 15 mün det tangentia.l in den Mantel des Dampf- abscheiders. Infolge der verhältnismässig hohen Geschwindigkeit, mit der das Was ser in den Abscheider gepresst wird, be wirkt der tangentiale Eintritt eine rasche Kreisbewegung des Wassers, so dass der Dampf durch Zentrifugierung vom Wasser rasch getrennt wird. Der Nassdampf geht nun weiter in den Überhitzer 16, der zum Beispiel in der innern Schicht des Mantels eingebettet sein kann.
Bei 17 verlässt der überhitzte Dampf den Dampferzeuger, um an seinen Gebrauchsort geleitet zu werden.
Zur Verdichtung der Verbrennungsluft dient der Verdichter 10. Er saugt die Luft bei 18 an und presst sie bei 19 in die Brenn kammer. Die Luft wird zunächst zwischen dem Mantel und Einsatz geführt, um vorge wärmt zu werden und den Mantel zu kühlen, iind tritt bei 20 in den eigentlichen Brenn- raum, wo sie sich mit dem durch Brenner 21 eingeführten Brennstoff mischt. Ein Teil der Verbrennungsluft kann auch als "Förder- luft" in den Brenner geführt, ein weiterer Teil durch Bohrungen im Einsatz, zum Bei spiel bei 2'12, als sogenannte Sekundärluft in die Kammer eingeblasen werden.
Durch ist ein Wasserstandsanzeiger angedeutet, mit dem auch eine automatische Speisewasser- regelung verbunden sein kann. Das Speise wasser wird zum Beispiel bei 24 in den Sammler geliefert. Der Sammler erhält selbstverständlich die bei Kesseln üblichen Armaturen. Die Regelung des Brennstoffes kann vom Dampfdruck abhängig gemacht werden.
Abb. ? gibt die zum eigentlichen Ver- dampfer gehörenden Einzelheiten in grö sserem Massstab wieder. Es wurde hier die als Heizrohr dienende Verlängerung des Düsenteils 5 als gerades Rohr gezeichnet; die Bezeichnungen sind, soweit es sich um gleichartige Teile handelt, die gleichen wie in Abb. 1.
Die in der Brennkammer 1 mit Druck verbrannten Gase werden unter Ent spannung in der Expansionsdüse 5 auf hohe Geschwindigkeit gebracht und strömen mit Schallgeschwindigkeit oder nahezu Schall geschwindigkeit durch Rohr 6, wobei sie ihre 'Wärme an das bei 13 eintretende, ebenfalls mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit vorbeiströmende Umlaufwasser abgeben. Das Wasserdampfgemisch fliesst in den Ring raum 14 und wird von dort zum Dampfab- scheider geleitet. Das Rohrstück 6 endigt in Leitblechen 7, die den noch rasch strömenden gung des Gasturbinenrades 8 geben.
Man gung des Gasturbinenrades 6 geben. Man kann sich die Düsenteile 5 und Düsenrohre G auf dem Mantel eines Zylinders oder Kegel angeordnet vorstellen; dabei können die Düsenrohre 6, zum Beispiel sowohl gerad linig, als auch schraubenförmig verlaufen. Als Führung für das Wasser ergeben sich dann zwei konzentrische Zylinder- oder Kegelmäntel, zwischen denen die Heizrohre gelegen sind. Dem Wasser- (oder Dampf-) Druck braucht nur der äussere Mantel 4 zu widerstehen, während der innere 2)5 lediglieli als Leitblech dient.
Bei grösseren Verdichtungsdrücken (über 2,5 Ata), die man zum Beispiel zur Verklei nerung des Brennkammerinhaltes wählen wird, erfordert die zum Antrieb des Verdich ters erforderliche Energie noch ziemlich hohe Beträge an Strömungsgeschwindigkeit der Abgase.
Da es sich nun bei der Gasturbine meist um eine Turbine handelt, die nur Ge schwindigkeitsstufen besitzt (ein- oder mehr- kranziges Geschwindigkeitsrad), so kann der Temperaturanstieg der Abgase aus den Rad- und Austrittsverlusten einen ansehnlichen Betrag annehmen, Da ferner die hohe Ver dichtung der Luft auch eine Kühlung der Luft während der Verdichtung emp fehlenswert macht, und damit eine Vor- wärmung durch Verdichtungswärme fort fällt, so ist es vorteilhaft, in diesen Fäl len die verdichtete Luft durch die Abgase aus der Gasturbine vorzuwärmen,
bevor sie in die Brennkammer tritt. Reicht die Ener gie der Rauchgase nicht aus, um die volle Verdichterleistung zu erhalten, so kann die fehlende Energie durch eine Dampfturbine aufgebracht werden. Man kann in diesem Falle zweckmässig eine Gegendruck- oder Gegendruekentnahmeturbine verwenden. und Iden Entnahme- und Abdampf zur Vorwär- mung des Speisewassers benützen.
Auf diese @@Teise bleibt nahezu alle Wärme, die man für die Dampfturbine aufwandte, im Wärme kreislauf des Dampferzeugers erhalten, da die mechanische Arbeit der Dampfturbine in Form von Verdichtungswärme der Ver brennungsluft (sofern diese nicht gekühlt wird) und die Verlustwärme der Dampftur bine mitsamt der Verdampfwärme des ver brauchten Dampfes dem Speisewasser mit geteilt wird.