Wärmekraftanlage mit Verwertung der Abwärme. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage, mit Verwertung der Ab wärme, bei welcher die Wärmekraftmaschine in Abhängigkeit von der Menge der benötig ten Abwärme betrieben wird.
Die Erfindung besteht darin, dass die die Abwärme liefernde Maschine mit einem Schwungracl ausge rüstet ist, dessen Kraftaufspeicherungsver- mögen dazu ausreicht, die während den Be triebsperioden mit grosser Wärmeabgabe und kleinem Kraftbedarf von der Wärmekraft maschine zu viel geleistete Arbeit aufzuneh men, um sie während den Betriebsperioden mit geringem Wärmebedarf und grossem Kraft bedarf additionell zur Wärmekraftmaschinen- leistung wieder abgeben zu können.
Das Schwungrad kann durch ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis in kraftübertragender Verbindung mit der Wär- mekraftmaschine stehen, zum Zweck, die Wärmekraftmaschine mit konstanter Umlauf geschwindigkeit zu betreiben. Das Schwung rad kann auch durch ein Getriebe mit ver änderlichem Übersetzungsverhältnis in kraft übertragender Verbindung mit anzutreibenden Arbeitsmaschinen stehen, zum Zweck, die Arbeitsmaschinen mit konstanter Geschwin digkeit antreiben zu können.
Die Verände rung des Übersetzungsverhältnisses kann da bei selbsttätig mit Hilfe eines Geschwindig keitsreglers erfolgen, welcher seinerseits von einem solchen Umlauforgan der Anlage aus angetrieben wird, dessen Umlaufgeschwindig keit konstant zu halten ist.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes, und zwar zwei Dampfkraftan lagen, sind auf der Zeichnung dargestellt.
a ist der Zylinder, b die Kurbelwelle, c das übliche auf die Kurbelwelle äufgekeilte Schwungrad einer Dämpfmaschine, deren Ab dampf an eine nicht gezeichnete Abdampf verwertungsanlage abgegeben und deren Fül lung unabhängig vom Kraftbedarf, dem je weiligen Bedarf an Abdampf entsprechend eingestellt wird. d ist die Antriebwelle einer oder mehrerer nicht gezeichneter Arbeits maschinen, deren Kraftbedarf in keinem Ab hängigkeitsverhältnis zum Abdampfbedarf steht.
e ist ein weiteres besonders schweres Schwungrad, f<I>g</I> lt ein an sich bekanntes, aus zwei konischen Trommeln und einem auf den Trommeln verschiebbaren Riemen be- stehendes Kraftübertragungsgetriebe, dessen Übersetzungsverhältnis durch Verschieben des Riemens verändert werden kann. i ist ein mit Hilfe der konischen Räder k angetriebe ner Fliehkraftregler, dessen Muffe in durch den bei 7a gelagerten zweiarmigen Hebel o mit der zur Verstellung des Riemens dienenden Riemengabel _p verbunden ist.
Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird sowohl das Schwungrad e, wie auch der Regler und die Welle d - letztere mit Hilfe des Riemens q - unmittelbar von der Kurbelwelle angetrieben. In der gezeichneten Stellung des Riemens g wird an die Welle d gerade so viel Kraft abgegeben, als von der Dampfmaschine erzeugt wird. Das ganze System befindet sich also im Beharrungszu stand, d. h. die Umlaufsgeschwindigkeit aller rotierenden Teile ist eine gleichförmige.
Sinkt der Kraftbedarf unter den von der Dampf maschine abgegebenen Betrag herunter, oder übersteigt die von der Maschine abgegebene Energie, zum Beispiel infolge einer Zunahme des Abdampfverbrauches, den augenblicklich benötigten Betrag, so erfährt das ganze Sy stem zunächst eine kleine Beschleunigung.
Dadurch wird die Fliehkraft der Regler- schwunggewichte vergrössert, der Riemen g wird vom Regler nach der Seite der Dampf maschine verschoben, das Übersetzungsver hältnis des Getriebes<I>f g</I> h also vergrössert und das Schwungrad e weiter beschleunigt, bis es den von der Dampfmaschine geliefer ten Arbeitsüberschuss aufgenommen hat, wor auf das ganze System wieder mit gleich förmigerGeschwindigkeitweiterläuft.
Wächst hierauf der Kraftbedarf der Arbeitsmaschinen über den von der Dampfmaschine abgegebe nen Betrag, oder sinkt die von der Dampf maschine gelieferte Energie, infolge geringen Abdampfverbrauches, unter den von den Ar beitsmaschinen gerade benötigten Betrag, so erfährt das System zunächst eine Verzöge rung.
Die Fliehkraft der Schwunggewichte nimmt ab, der Riemen g wird unter dem Einfluss der Reglerfeder in der andern Rich tung verschoben, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes<I>f</I> g <I>h</I> also verkleinert, bis das Schwungrad e durch Verzögerung seiner Be wegung so viel Energie an das System zurück gegeben hat, als erforderlich ist, um zusam men mit der von der Maschine gelieferten Energie den von den Arbeitsmaschinen be nötigten Gesamtbetrag auszumachen.
Eine nicht gezeichnete Zusatzregulierung ändert die Füllung der Dampfmaschine zuweilen erst dann, wenn die Schwungmassen nach Aufnahme bezw. Abgabe vorn ausserordentlich grossen Energiemengen entweder an ihrer obern oder untern zulässigen Grenze die Um laufsgeschwindigkeit angelangt sind.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungs beispiel ist die Dampfmaschine- durch das Stirnradgetriebe r s mit dem Schwungrad e gekuppelt. Die Antriebswelle d wird von der Welle des Schwungrades e aus durch das Getriebe<I>f</I> g lt angetrieben, und der Re gler i erhält seinen Antrieb von der Welle d.
Die Wirkungsweise dieser Anlage unter scheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur dadurch, dass auch das Schwungrad c, zwecks Unterstützung des Schwungrades e, zu)- Auf speicherung und Wiedergabe der von der Dampfmaschine zeitweise gelieferten Kraft überschüsse herangezogen wird, da sich eine Umlaufsgeschwindigkeit, infolge des festen Übersetzungsverhältnisses des Stirnradgetrie- bes, in gleichem Verhältnis ändert, wie die jenige des Schwungrades e. An Stelle des gezeichneten Getriebes kann auch irgend ein anderes Getriebe mit veränderlichem Über setzungsverhältnis, z. B. ein solches mit hy draulischer, pneumatischer oder elektrischer Kraftübertragung Verwendung finden.
Endlich kann die Massnahme nach der Erfindung auch für andere Wärmekraftmaschinen als Dampf maschinen, und zwar insbesondere für Ver- brennungskraftmaschinen mit Verwertung der Abgase, angewendet werden. Die Dampf maschine kann auch in festem Übersetzungs verhältnis mit dem Schwungrad e und einem Gleichstromgenerator gekuppelt sein, dessen Geschwindigkeit infolge des festen Über setzungsverhältnisses sich proportional zu der jenigen des Schwungrades verändert, wobei die Netzspannung des vom Generator er- zeugten Gleichstromes mit Hilfe eines auto matischen Spannungsreglers, trotz veränder licher Geschwindigkeit des Generators kon stant gehalten wird.
Thermal power plant with recovery of waste heat. The present invention relates to a thermal power plant, with utilization of the heat from, in which the heat engine is operated depending on the amount of waste heat required.
The invention consists in the fact that the machine delivering the waste heat is equipped with a Schwungracl, the power accumulation capacity of which is sufficient to absorb too much work done by the heat engine during the operating periods with a large heat output and small power requirement, to allow it during the operating periods with low heat demand and high power demand in addition to the heat engine power.
The flywheel can be in a force-transmitting connection with the heat engine through a gear with a variable transmission ratio, for the purpose of operating the heat engine at a constant speed. The flywheel can also be in force-transmitting connection with the work machines to be driven by a transmission with a variable transmission ratio, for the purpose of being able to drive the work machines at a constant speed.
The change in the transmission ratio can take place automatically with the help of a speed controller, which in turn is driven by such a circulating element of the system, whose Umlaufgeschwindig speed is to be kept constant.
Two embodiments of the subject invention, namely two Dampfkraftan were, are shown in the drawing.
a is the cylinder, b the crankshaft, c the usual flywheel of a steaming machine wedged onto the crankshaft, the steam from which is released to an exhaust steam recovery system (not shown) and whose filling is set independently of the power requirement, the respective exhaust steam requirement. d is the drive shaft of one or more non-illustrated work machines whose power requirement is not dependent on the exhaust steam requirement.
e is another particularly heavy flywheel, f <I> g </I> lt a power transmission gear known per se, consisting of two conical drums and a belt that can be moved on the drums, the transmission ratio of which can be changed by moving the belt. i is a centrifugal governor driven with the help of the conical wheels k, the sleeve of which is connected by the two-armed lever o mounted at 7a to the belt fork _p serving to adjust the belt.
In the embodiment illustrated in FIG. 1, both the flywheel e, as well as the controller and the shaft d - the latter with the aid of the belt q - are driven directly by the crankshaft. In the position shown for the belt g, just as much power is delivered to the shaft d as is generated by the steam engine. So the whole system is in a steady state, i.e. H. the speed of rotation of all rotating parts is uniform.
If the power requirement drops below the amount released by the steam engine, or if the energy released by the machine exceeds the amount currently required, for example as a result of an increase in exhaust steam consumption, the whole system initially experiences a small acceleration.
This increases the centrifugal force of the governor flyweights, the belt g is shifted by the governor to the side of the steam engine, the transmission ratio of the gearbox <I> fg </I> h is increased and the flywheel e accelerates further until it reaches the has absorbed the surplus of work supplied by the steam engine, whereupon the whole system continues to run at the same speed.
If the power requirement of the work machines grows above the amount given by the steam engine, or if the energy supplied by the steam engine falls below the amount required by the work machines due to low exhaust steam consumption, the system initially experiences a delay.
The centrifugal force of the flyweights decreases, the belt g is shifted in the other direction under the influence of the governor spring, the transmission ratio of the gearbox <I> f </I> g <I> h </I> is reduced until the flywheel e by delaying its movement has given back as much energy to the system as is necessary to determine the total amount required by the working machines together with the energy supplied by the machine.
An additional regulation, not shown, changes the filling of the steam engine sometimes only when the centrifugal masses after recording BEZW. Delivery in front of extraordinarily large amounts of energy either at their upper or lower permissible limit the circulation speed has reached.
In the embodiment shown in Fig. 2, the steam engine is coupled to the flywheel e through the spur gear r s. The drive shaft d is driven from the shaft of the flywheel e through the transmission <I> f </I> g lt, and the controller i receives its drive from the shaft d.
The mode of operation of this system differs from that according to FIG. 1 only in that the flywheel c, in order to support the flywheel e, is used to store and reproduce the excess force temporarily supplied by the steam engine, since there is a rotational speed , as a result of the fixed gear ratio of the spur gear, changes in the same ratio as that of the flywheel e. In place of the transmission shown, any other transmission with variable transmission ratio, z. B. find one with hy draulic, pneumatic or electrical power transmission use.
Finally, the measure according to the invention can also be used for heat engines other than steam engines, in particular for internal combustion engines that utilize the exhaust gases. The steam engine can also be coupled in a fixed transmission ratio with the flywheel e and a direct current generator, the speed of which changes proportionally to that of the flywheel as a result of the fixed transmission ratio, with the mains voltage of the direct current generated by the generator using an automatic Voltage regulator, is kept constant despite the changing speed of the generator.