Wärmekraftanlage mit Luftkreislauf, welche zu einem wesentlichen Teil der Betriebszeit mit niedriger Teillast läuft Die Erfindung betrifft eine Wärmekraft anlage mit Luftkreislauf, welche zu einem wesentlichen Teil der Betriebszeit mit nied riger Teillast läuft und bei welcher Änderun gen der Leistungsabgabe durch Änderung des Druekniveaus im Kreislauf erzeugt werden.
Bei einer solchen Wärmekraftanlage kann es sich beispielsweise um eine Anlage zum Antrieb eines Kriegsschiffes handeln, welches zu einem überwiegenden Teil seiner Betriebs zeit mit. verminderter Geschwindigkeit fährt, das heisst, bei der Marschfahrt ist von der Wärmekraftanlage hierbei eine Leistung auf zubringen, welche beispielsweise nur etwa i,rs der Höchstleistung betragen kann; wäh rend die volle Leistung nur in Ausnahme fällen gebraucht wird.
Wird für den Antrieb eines solchen Schiffes eine Wärmekraftanlage mit Luft kreislauf verwendet, bei welcher Änderungen der Leistungsabgabe durch Änderung des Druckniveaus im Kreislauf erzeugt werden, so ist bei Marschfahrt diese Anlage mit redu ziertem Druckniveau zu betreiben. Die Erfin dung bezweckt nun, einen solchen länger an dauernden Betrieb mit niedriger Teilläst in einfacher und wirtschaftlicher Weise durch führen zu können.
Um dies zu erreichen, wird eine Wärme kraftanlage der eingangs beschriebenen Gat tung in der Weise ausgelegt, dass sie bei dieser niedrigen Teillast ein solches Druckniveau auf- weist, da.ss an einer Stelle des Kreislaufes ein etwas niedrigerer Druck herrscht als der Atmosphärendruck, und dass die Leckverluste durch Einlass von atmosphärischer Luft. an dieser Stelle gedeckt werden.
Durch eine solche Auslegung wird der Vor teil erreicht., dass bei diesem überwiegend vor kommenden Betrieb mit niedriger Teillast keine besonderen Hilfsverdichter im Betrieb ,gehalten werden müssen, um die im Arbeits kreislauf, welcher immerhin noch zu einem grossen Teileinen Druck über der Atmosphäre aufweist, auftretenden Leckverluste zzi decken.
Um die auf der Hochdruckseite des Kreis laufes auftretenden. Luftverluste zu ersetzen und so die einmal eingestellte Belastung auf- rechtzuerhälten, genügt es dabei, einfach die genannte Stelle des Kreislaufes mit der Atmosphäre zu verbinden.
Ausser dem Wegfall des Energieverbrau ches für besondere Hilfsverdichter hat eine solche Auslegung der 'v#Tärmekraftan7:age auch noch den Vorteil, dass für die Nachspeisung des Kreislaufes reine atmosphärische Lift ein geführt wird, im Gegensatz mz dem Fall der Belieferung des Kreislaufes durch die Hilfs- verdiehter, in welchem stets die Möglichkeit besteht,
dass von diesen Maschinen Öldunst mit der Förderluft mitgerissen wird:.
Bei Anlagen der erwähnter Art wird oft nach längerer Betriebszeit mit niedriger Teil last ein rascher Übergang auf die Höchstlast gefordert. Zur Erhöhung des Druckniveaus im Kreislauf und zur Lieferung der dafür be nötigten Luft ist zu diesem Zwecke natürlich eine Hilfsverdichteranlage, welche zweckmässig mit einem Speicher kombiniert wird, vorzu sehen.
Es ist hierbei von Vorteil, diese Hilfs- verdichteranlage gleichzeitig bei Inbetrieb setzung der Wärmekraftanlage zur Luftliefe rung an eine Anfahrturbine zu verwenden. Durch eine solche Massnahme wird gegenüber der Verwendung eines Elektromotors für das Anwerfen der Wärmekraftanlage der Nachteil vermieden, dass beispielsweise bei Schiffs antrieben die schwachen elektrischen Bord netze in umgünstiger Weise belastet werden.
Die Hilfsverdichteranlage wird zweck mässig von Verbrennungsmotoren angetrieben. Damit kann die Beanspruchung eines eleklxi sehen Netzes überhaupt vermieden werden. Die Wärmekraftanlage kann ohne jede Hilfe, eines äussern elektrischen Kraftnetzes angefahren, belastet und auf konstanter Last gehalten werden.
Für die Hilfsverdichteranlage kön nen dabei beispielsweise von Dieselmotoren angetriebene Verdichter oder auch Freiflug kolben-Verdichter verwendet werden.
In der Zeichnung sind als Beispiele zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäss ausgebildeten Wärmekraftanlage in verein fachter Darstellungsweise veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine für den Antrieb eines Schiffes bestimmte Wärmekraftanlage und Fig. 2 eine Variante für die Ausbildung der Anfahrvo.rriehtung. .
Bei der in Fig. 1 dargestellten Wärme kraftanlage wird verdichtete Arbeitsluft in einem Erhitzer 1 erhitzt. Sie entspannt hier auf in einer Hochdruckturbine 2, gelangt darauf in eine Niederdruckturbine .3 und dixrchströmt hernach einen Wärmeaustauscher 4 und einen Kühler 5, um sodann in einem -Terdichter 6 wieder verdichtet zu werden.
Die verdichtete Arbeitsluft wird darauf durch die Abluft der Turbine 3 im Wärmeaustau- seher 4 vorgewärmt und wieder in den Er- hitzer 1 geführt, wobei sich der Kreislauf schliesst.
Die Turbine 2 dient -zum Antrieb des Ver dichters 6. Die Niederdruckturbine 3 treibt dagegen einen Schiffspropeller 7.
Mit der Maschinengruppe 2, 6 ist ferner eine Anfahrturbine 8 gekuppelt.
Eine Hilfsverdichteranlage 9 steht über Ventile 10 mit einer Leitung 11 in Verbin dung, welche sich über eine Leitung 12 mit Ventil 13 nach der Anfahrturbine 8 und über eine Leitung 14 mit Ventil 15 nach einer Stelle 16 des Arbeitskreislaufes der Wärme kraftanlage verzweigt. An die Leitung 11 ist. ferner über ein Ventil 17 ein Speicher 18 angeschlossen. Dieser Speicher steht ausserdem über eine mit einem Ventil 19 versehene Lei tung 20 mit der Hochdruckseite des Verdich ters 6 in Verbindung.
Im weiteren ist an einer Stelle 21 des Kreislarües eine Leitung 22 angeschlossen, welche über ein Ventil 23 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt werden kann. Die Aus trittsseite der Anfahrturbine 8 steht ferner über ein Ventil 24 mit der Atmosphäre und über eine mit einem Ventil 25 versehene Lei tung 26 mit einer Stelle 27 der Hochdruckseite des Kreislaufes der Wärmekraftanlage in Ver bindung.
Von der dargestellten Wärmekraftanlage wird angenommen, dass sie ziz einem wesent lichen Teil der Betriebszeit mit niedriger Teil last zu laufen hat. Sie ist bei dieser niedrigen Teillast für ein solches Druckniveau ausgelegt, dass an der Stelle 21 des Kreislaufes ein etwas niedrigerer Drück herrscht als der Atmosphä rendruck.
Bei dieser Betriebsweise kann also diese Stelle durch Öffnen des Ventils 23 mit der Atmosphäre verbunden werden, in der Weise, dass die Leckverluste des Kreislaufes durch Einl.ass von atmosphärischer Luft an der Stelle 21 gedeckt werden.
Bei dem genannten Betrieb mit niedriger Teillast isst es somit nicht erforderlich, die Hilfsverdichteranlage 9 in Betrieb zu halten, und es ist auch eine Entnahme von Luft aus dem Speicher 18 nicht erforderlich. Die Ven tile 10, 13, 15 sind geschlossen.
Soll das Druckniveau der Anlage erhöh!, werden, wobei der tiefste Druck im Kreislauf über den Atmosphärendruck steigt, so wird durch Öffnen des Ventils 15 entweder vom Speicher 18 oder direkt von den Verdichtern 9 bezogene Luft an der Stelle 16 in den Kreis lauf der Wärm6kraftanlage eingeführt.
Die Leitung 14 dient auch zum Einführen jener Luftmenge, die zum Decken der Leckverluste bei höherer Last im stationären Betriebszu stand erforderlich ist, wobei der tiefste Druck im Kreislauf den Atmosphärendruck über schreitet.
Soll die Last wieder gesenkt werden, so kann zwecks Verminderung des Druckniveaus im Kreislauf durch die Leitung 20 bei geöff netem Ventil 19 Luft von der Hochdruckseite des Kreislaufes in den Speicher 18 abgelassen werden, solange auf der Hochdruckseite des Kreislaufes ein höherer Druck herrscht als in diesem Speicher. Der Speicher 18 kann -auch durch die Verdichterarnlage 9 direkt aufge laden werden.
Die Hi'lfsverdiehteranlage 9 mit Speicher 18 dient ausserdem auch zur Inbetriebsetzung der Wärmekraftanlage. Hierbei wird die er zeugte Druckluft durch Öffnen, des Ventils 13 über die Leitung 12 der Anfahrturbine 8 zu geleitet. Die Abluft der Anfahrturbine kann durch Öffnen des Ventils 24 ins Freie geleitet werden oder auch über die Leitung 26 bei geöffnetem Ventil 25 der Hochdruckseite des Kreislaufes der Wärmekraftanlage zugeleitet werden.
Die letztgenannte Massnahme ist ins besondere zweckmässig, solange auf der Hoch druckseite des Kreislaufes noch ein verhältnis mässig niedriger Druck herrscht. Die in den Kreislauf eingeführte Abluft der Anfahrtuu- bine dient dann zur Aufladung des Kreis laufes. Gleichzeitig entspannt ein Teil der 7lusatzluft durch die Turbinen 2 und 3 nach der 'Niederdruckseite des Kreislaufes, so dass eine zusätzliche Antriebsleistung abgegeben wird.
Die Anfahreinriehtung nach Fig. 2 iuiter- scheidet sich von jener nach Fig. 1 dadurch, dass der Anfahrturbine 8 eine Brennkammer 28 vorgeschaltet ist. In dieser Brennkammer wird Brennstoff, welcher über eine Leitung 29 von einem Brennstoffbehälter 30 durch eine Brennstoffpumpe 31 geliefert wird,
mit der durch die Leitung 12 zugeführten und für die Anfahrtürbine 8 bestimmten Luft ver brannt. Die Anfahrturbine erhält dabei ein Treibmittel von erhöhter Temperatur. Die Leistung der Anfahrtmbine kann so gelte= gort werden.
Die Abgase werden in die ftrixö=, Sphäre ,ausgestossen.: - Durch eine Leitung 32 wird ferner selben Behälter 30 entnommener Brennsto den Verbrennungsmotoren, welche die Ver- dichteranlage 9 antreiben, zugeführt.