-
Krafterzeugungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf Krafterzeugungsanlageng
| s |
| die nach einem geschlossenen Claueius'Rankine-Prozeß arbeiten |
mit einem Kessel zur Verdampfung des Treibmediumsq mit einer von dem Kesseldampf
gespeisten Turbineg die einen Generator oder eine andere Last antreibt, mit einem
Kondensator zur Kondensation des von der Turbine kommenden Abdampfes und mit Einrichtungen
zur Rückführung der kondensierten Flüssigkeit in den Kessel. Eine solche Krafterzeugungsanlage
wird in der Folge "Krafterzeuger der_bezeichneten Art" genannt.
Bei
einigen Krafterzeugern der bezeichneten Artüwird das flüssige Treibmedium von der
Flüseigkeitsaiite des Konden-Bators durch Pumpen in den Kessel zurückgeführt. Derartige
Einheiten werden in der Folge als "Krafterzeuger der bezeichneten Art mit Speisepumpe!'
bezeichnet.
-
Bei anderen Krafterzeugern der bezeichneten Art ist der Kondensator
oberhalb des Kessels in genügender Höhe derart angeordnet, daß das flüssige Treibmedium
auf Grund der Schwerkraft zum Kessel zurückfließen kann* Derartige- Einheiten werden
in-der Folge als "schwerkraftgespeiste Krafterzeuger der bezeichneten Art" bezeichnet.
Die Erfindung bezieht sich sowohl auf Krafterzeuger der bezeichneten Art mit Speisepumpen
als auch mit Schwerkraftspeisung.
-
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Krafterzeugers der bezeichneten
Art, der "selbststartend" ist, d.ha. der einfach durch Wärmezuführung in Betrieb
genommen werden kann und der ohne Schaden einfach dadurch außer Betrieb gesetzt
werden kann' daB die Wärmezuführung abgeschaltet wird.
-
Ein Grunderfordernis für die "selbststartende"Eigenschaft eines Krafterzeugers
der bezeichneten Art ist die Schmierung sämtlicher Zager während des Hoch- und Niederfahrens
mit dem flüssigen Treibmedium selbst. Eine Anordnung, in der die Zager innerhalb
eines Krafterzeugers der bezeichneten Art mit dem flüssigen Treibmedium geschmiert
sind, wird im folgenden als °'selbatschmierend" bezeichnet.
-
Selbstschmierung von Krafterzeugern ist bekannte Gemäß der US--Patentschrift
3 061 733 stehen die Zager beispielsweise über geeignete Leitungen unmittelbar mit
der
Druckaeite der Speisepumpe in Verbindung. Bei dieser Anordnung wird
die Sohmierung von der Pumpe besorgt, die wiederum
mit der Turbine gekuppelt ist, so daß eine Schmierung der
hager
während des Hoohfahrene und .des Außerbetriebsetzens, wenn
die Pumpe stillsteht, nicht vorgesehen ist. Jedoch ist
eine
vorbereitende Sohmierung der Zager bei selbststartenden
Krafterzeugern
der bezeichneten Art während des Stillstands
der Turbine unbedingt
erforderlich.
-
Bei einer anderen bekannten Anordnung zur Selbstschmierung
der Lager eines Krafterzeugers, wie sie beispielsweise in.
der
US-Patentsohrift 2 961 550 beschrieben ist, wird der für die
Schmierung
erforderliche Teil des Treibmediums vom Dampfraum des Kessels abgezweigt
und über einen Kondensator in die Lager geführt. Eine
solche Anordnung hat sich jedoch aus zwei Gründen als unbefriedigend erwiesens
erstens, weil die Entnahme der
Sohmierflüssigkeit aus dem Dampfraum
zu Energieverlusten führt, die insbesondere bei sehr kleinen
Einheiten von etwa unter 1 KW Leistung schwerwiegend sind (un¢
die nur durch ein Ventilsystem
vermieden werden können, das
die Zuverlässigkeit der Anlage
mindert und die Anlage kompliziert und weiterhin
auch die
Möglichkeit des Selbststartens ausschaltet), und zweitens, weil
dabei nicht genügend für die Schmierung während des Hochfahrens
und Außerbetriebnehmens der Anlage gesorgt ist.
-
Es ist Ziel der Erfindung, einen sowohl durch Pumpe
als auch durch Schwerkraft gespeisten Krafterzeuger der
bezeichneten
Art zu schaffen, der selbststartend ist durch " eine so ausgelegte Selbstschmierung,
daB die Lager sämtlicher
drehender Teile während des Hochfahrens,
des Betriebes und während des Niederfahrens selbsttätig mit
flüssigem Treib-.medium geschmiert werden. Der Ausdruck
"Hochfahren" wird dabei zur Bezeichnung des Zeitabschnittes
voäLLder Einsohaltung der Kesselhitze bis zur Düsenspeisung der Turbine
unter Betriebsbedingungen_benutzt. Der Ausdruck "Niederfahren"
wird
, für den Zeitabschnitt von der Abschaltung der Kesselhitze
bis zum Turbinenstillstand benutzt.
-
In der allgemeinsten Form@wird durch die Erfindung
ein selbststartender Krafterzeuger der bezeichneten Art
geschaffen, bei
dem die zu schmierenden Zager mit einem Behälter für flüssiges
Treibmedium in-Verbindung stehen, ' von dem flüssiges Treibmedium
frei ' zu den Lagern fließt g wenn der Kessel erhitzt wird.
-
Wenn der eelbstetartende Krafterzeuger gemäß
der Erfindung mit einer Speisepumpe betrieben wird, kann der besagte
Flüssigkeitsbehälter
der Kessel selbst oder ein mit dem Kessel
in Verbindung stehender
Hilfebehälter sein, der der.Pumpe nachgeschaltet und dem Kessel vorgeschaltet
ist. In diesem Fall
ist die Anordnung so getroffen, daß das zur
Schmierung benutzte
flüssige Treibmedium der Speiseleitung von der
Pumpe zum Kessel
entnommen wird. Pie Anordnung des Entnahmepunktes in
dieser
Weise zwischen .dem Kessel und der Pumpe gewährleistet
stetige
Schmierung während sämtlicher Betriebsbedingungen
der Anlage. Wenn die Turbine, der Generator und die Pumpe
während des Hochfahrens der Anlage noch stillstehen, wird flüssiges
Treibmedium aus dem Kessel auf Grund den sich allmählich, im Kessel aus-
bildenden
Drucke in die Lager gepreßt.@Während des folgenden
Betriebes
wird die Zuführung der Schmierflüssigkeit zu den lagern automatisch und ohne
Unterbrechung von der dann ixe Betrieb befindlichen Pumpe übernommene Wenn während
des Betriebe die Pumpenförderung beabsichtigt oder unbeabsichtigt
unterbrochen wird» wird die Lagerschmierung wiederum vom Kessel übernommen und dauert
ohne Unterbrechnung an auf Grund des im Kessel herrschenden Druckes. Entsprechend
stammt die Schmierflüssigkeit während des Niederfe,hrens vom Kessel und wird von
dort auf Grund des im Kessel herrschenden Restdruckes in die Lager gedrückt.
-
Wenn hydrodynamische Schmierung gewählt ist, ist die Anlagegemäß der
Erfindung vorzugsweise so aufgebaut# daß die von den Lagern abgeführte Überschuß-Sohmierflüssigkeit
gesammelt und mit der vom Kondensator stammenden Flüssigkeit vereinigt dem Kessel
zugeführt wird, Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßeng selbststartenden
Krafterzeugers mit Speisepumpe bei dem die Speisepumpe nur einen Teil in der Größenordnung
von 1 bis 5 @ der Gesamtleistung verbraucht, wird die Pumpe von einem Turbinenrad
geringer Leistung betriebene das entweder zwischen dem Kessel und der Hauptturbine
oder zwischen der letzteren und dem Kondensator angeordnet ist. Bei einer
solchen Ausführungsform ist der leistungsbedarf der Pumpe, berechnet auf die Gesamtleistung,
vernachlässigbar. Eine solche Anordnung ist sehr vorteilhaft hinsichtlich Konstruktion
und Wirkungsgrad.
Bei einem schwerkraftgespeisten, selbststartenden
Kraft-. t _ erzeugtr der bezeichneten Art ist der Behälter für das flüssige
Treibmedium
entweder der Kondensatorsumpf oder ein Hilfsbehälter auf der Flüssigkeitsseite
des Kondensators. In diesem Falle.
-
sind die zu schmierenden hager in der Rückleitung des
flüssigen Treibmediums von dee Flüssigkeitsseite des Kondensators zur
Turbine
gelegen und ist wenigstens eine der Turbinendüsen für andauernde Dampfzuführung
während des Hochfahrens und Nieder-
fahrens ausgelegt, auch wenn der
Dampfdruck unterhalb des Nenndrucks der Turbine Hegte
Bei dieser schwerkraftgespeisten
Ausführungsform der
Erfindung kanm der Kesseldampf auch dann durch die
Turbine
geführt werden, wenn die letztere nicht arbeitet, und wird dann
von dem Kondensator kondensiert, von wo das flüssige Treibmedium den Lagern
zugeleitet wird.
-
Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, Merkmale der schwerkraftgespeisten
und der pumpgespeisten Anordnung in der Weise zu kombi#Jeren, daß der Hauptkreislauf
von einer Speisepumpe betrieben wird, während der Kondensator und der Behälter für
das flüssige Treibmedium oberhalb der Turbine angeordnet. sind, so daß die Schmierung
gleichzeitig auf Grund der Schwerkraftförderung stattfindet.
-
Die Erfindung wird im. folgenden qm Hand der in der
Zeichnung
lediglich als Beispiel dargestellten Ausführungsformen erläutert. Darin sind:
Fig.
1 eine schematische Darstellung einer selbst-. startenden Krafterzeugeranlage
gemäß der
Erfindung mit Speisepumpe,
Fig. 2 eine Abwandlung
der Anlage nach Fig. 1,
fig. 3 eine weitere
Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische
Darstellung einer anderen Ausführungsform einer selbststartenden Krafterzeugeranlege
gemU der Erfindung mit Speisepumpe, bei der
die Pumpe
mit Abdampf betrieben wird, Fig. 5 eine schematische Darstellung
einer weiteren Ausführungsform einer selbststartenden Krafterzeuger=
anlege
gemäß der Erfindung, deren Pumpe von dem aus
dem Kessel
austretenden Dampf betrieben wird
Fig. 6 eine Abwandlung
der Ausführungsform nach Fig. 4,
bei der die Pumpe
magnetisch mit einem Kühlgebläse des Kondensators gekuppelt ist,
Fig.
7 eine weitere Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig.
4 mit magnetischer Kupplung zwischen
der, Speisepumpe und
der Pumpe für die Kühlflüssig-
keit,
Fig. 8 eine echesatisohe
Darstellung einer schwerkraft-
gespeisten Krafterzeugeranlage
nach der Erfindung,
Fig. 9, 10 und 11 verschiedene Anordnungen
zur Verkürzung des Niederfahrens und Fig. 12 - 16 verschiedene
Lagerkonstruktionen. , Die selbetstartende Krafter$eugeranlage
gemäß der Erfindung mit Speisepumpe, die in Fig.
1 dargestellt ist, besteht aus einem
Kessel 1 mit Feuerung
2, der im Niveau 3 des Treibmediums in einen Dampfraum
4 und einen Flüssigkeitsraum 5 getrennt ist. Der Dampfraum
4 ist über eine Leitung 6 mit der Krafterzeugereinheit 7
(wie bekannt,
bestehend'aus Turbine und Generator) verbünden# deren Achse 8 in Lagern
9 und 10 läuft. Die Einheit 7 ist über
einen'Hale 11 mit einem Kondensator
12 verbunden, dessen Einlaß 13 Kühlflüssigkeitp beispielsweise
kaltes Nasser, zugeführt wird. Die Flüssigkeitsseite des Kondensators
12 ist mit der Saugseite . einer Pumpe 14 verbunden, deren Druckseite
über eine Zeitung .15 Und ein Rüokschlagventil 16 mit dem Flüssigkeitsraum5des
Kessels'1 verbunden ist.
Bei Punkt 17 in der von der Pumpe
kommenden Leitung zum Kessel 1 ist eine Leitung 18 zu Leitungen 19 und 20 (Verbindung
nicht gezeigt) abgezweigt$ die entsprechend zu Lagern 9 und 10 führen* Die Anlage
arbeitet in der folgenden Weiset Ausgehend von völligem Stillstand, bei dem die
Turbine -und die Pumpe in Ruhe sind und dem Kessel 1 keine Wärme Zuger führt wird,
umfaßt der Betrieb der Anlage folgende drei Aa.. schnitte: a) Hochfahren ° b) Betriebezuetand
und c) Niederf ahrenm . Während des Hochfahrens befinden sich die Einheit 7 und
die Pumpe 14 in Ruhe, au-f Grund der dem Kessel 1 von dem Brenner 2 zugeführten
Wärme beginnt die Flüssigkeit im Kessel zu verdampfen; Druck baut sich im Kessel
auf, der etwas Flüssigkeit durch die Leitung 18 in die Leitungen 19 und 20 in die
Lager 9 und 10 preßte Diese Lager werden somit während des Hochfahrens geschmiert,
was von äußerster Bedeutung-im Hinblick darauf ist, daß beim Drehbeginn der Einheit
7 die Turbinenlager voll geschmiert sind* Während des Druckanstiegs im Kessel 1
a
beginnt die Einheit 7 ggf; zu arbeiteng wodurch das 1. Ende des Hochfahrens
und der Beginn des Betriebsabschnitts bezeichnet wird, -Flüssigkeitsräckfluß während
des Hochfahrens in umgekehrter Richtung durch die Pumpe 14 wird von den Rücksehlagvsntilen
16 unterbunden®
Während des Betriebsabschnii.ts arbeitet die Pumpe
14, Gewünschtenf alls kann die Pumpe mit der Einheit 7 derart gekuppelt werden,
daß sie selbsttätig mit der letzteren zu arbeiten be.-ginnto Sie kann aber auch
kontinuierlich oder diskontinuierlich auf irgendeine andere (leise angetrieben werdena
Wenn die Pumpe 14 arbeitet, wird die Aufrechterhaltung konstanten Drucks in der
Leitung 18 und den Lagern 9 und 10 von der Pumpe über-» nommen. Wenn andererseits
die Pumpe 14 aus irgendeinem Grunde aufhört zu arbeiten, wird die Aufrechterhaltung
des Schmierdrucks selbsttätig vom Kessel 1 besorgt, Die Schmierung kann sowohl hydrostatisch
als auch hydrodynamisch erfolgen. Im letzteren Fall wird der Überschuß der Schuiierflüssigkeit
kontinuierlich von den Lagern abgeführt und zusammen mit dem Abdampf in den Kondensator
12 geführt, -von wo sie in den Kessel 1 zurückkehrt, Gewünschten( alls kann in Leitung
18 ein Fühler eingesetzt werden, um zu gewährleisten, daß die während des Hochfahrens
entiionunende Schmierflüssigkeit nicht heiß ist, Wenn die Lager auf einen erheblichen
Mengendurchfluß von Schmiermitteln ausgelegt sind oder wenn die Förderpumpe diskontinuierlich
arbeitet, kann die Ausführungsform gemäß Figa 1 entsprechend Fig. 2 abgewandelt
werden, Bei dieser Ausführungsform ist der Abzweigpunkt 17 durch einen Behälter
27 ersetzt, der mit dem Kessel 21 verbunden iste Eine Leitung 28 führt vom Boden
des Behälters 27 zu den Lagern der Turbineneinheit, die in Fig, 2 nicht erscheint,
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist völlig analog der der Figo 1" Vährend
der Betriebsphase dient der Behälter 27 als Ausgleicher für die Schmier.. mittelzuführupg,,
z@,den Lagern und gewährleistet, insbesondere bei
mittierender
Arbeitsweise der Pumpe, daß der Durchfluß-durch Leitung 28 zu den Lagern konstant
bleibt® Der Behälter 27 hat den weiteren Vorteil, daß beim Hoch.» und Niederfahren
wie auch bei jedem Stillstand der Pumpe in der Betriehsphase dann, wenn die Schmierkraft
vom Kesseldruck geliefert wird, nicht die heiße Kesselflüssigkeit zu den Lagern
gelangt sondern die kühlere Flüssigkeit vom Boden des Behälters 27.
-
Die Ausführungsform gemäß Figo 3 ist im Grunde dieselbe wie die der
Fige 2.Sie besitzt zusätzlich eine den Druck konstant haltende Einrichtung, die
allgemein mit 39 bezeichnet ist und die ein Ventil 40 in der Leitung 36 zu der Turbine
steuert sowie ein anderes Ventil 41 in der Leitung 38 vom Boden des Behälters 37
zu den Lagern, Diese Anordnung sorgt dafür, daß die Ventile 40 und 41 erst geöffnet
werden, wenn der Kesseldruck eine bestimmte Höhe erreicht hat. Ventil 40 fließt
weiterhin automatisch, wenn der Druck sinkt, während Ventil 41 vorzugsweise nicht
automatisch geschlossen wird, und zwar aus später erläuterten Gründen..
-
Wenn der Druck im Kessel 31 steigt, tritt in den Leitungen 36 und
33 keine Strömung auf, Nach der Erreichung des vorbestimytbon Druckes werden die
Ventile 40 und 41 geöffnet. Auf diese Weise wird vorzeitige Dampfentspannung verhindert
und das Hochfahren wird verkürzt. Normalerweise wird die Einrichtung zur Konstanthaltung
des Druckes 39 so eingestellt, daß die Ventile 40 und 41 erst kurz vor dem Erreichen
des
| Betriebsdruckes öffnen. Nichtsdestoweniger wilden die Turbinen- |
lager vor dem Drehbeginn der Turbine ausreichend geschmiert infolge der Turbinenträgheit,
so daß das Prinzip der vorbereitenden Schmierung nicht durchbrochen wird, Wenn die
Kesselhitze
abgeschaltet irird
und der Druck anfängt
zu sinken,--wird
das
Drnckabfallouventil 40
automatisch geschlossen.
Da jedoch
während
des Niederfahrens weiterhin Schmierung
erforderlich
.ist, darf
Ventil 41 nicht selbsttätig bei Drucksenkung
geschlossen werden. Wenn
die Turbine ggf,
zu völligem
atillatand
kommt, kann
Ventil 41 von Hand
oder durch eine
geeignete automatisch
arbeitende Einrichtung
geschlossen
werden,
die beim Stillstand
der Turbine in Tätigkeit gesetzt
wird. -
Bei der Anlage gemäß Fig, 4, die von einer Speisepumpe
versorgt wird, wird die pumpe von Abdampf getrieben. Die
Anlage umfaßt
einen Kessel 42 mit Brenner 43, der über den
Hals 44 mit
dem Turbinenmantel 45 der Turbinen-Generatorein.. heit 46 verbunden
ist, Rin Abdampfstutzen 4? führt von der
Auslaßseite
der Einheit 46 in den wassergefüllten Kondensator
50, der
mit einem Boden 51. zum Auffangen des kondensierten
Treibmediums
ausgerüstet ist. Der Boden 51 besitzt einen
Abfluß 52 und ist über
die Leitungen 63 und 64 an die Lager
von Turbine und Generator 46
angeschlossen.
-
Der' rondensatorsumpf mündet in einem vertikalen, zylindrischen
Rohr 55, das mit Lagern 54, 55 in Rippenform ausgerüstet ist, die die
kondensierte Flüssigkeit durchlassen.
In den Lagern 54 und 55 ist eine
Welle 56 geführt, auf deren
oberen Ende ein windmLihlenartiges
Turbinenrad 5? befestigt
ist und an dessen unterem Ende der Rotor
58 einer Zentrifugal pumpe 59 sitzt. Das Auslaßende der letzteren
ist über eine
.Leitung 60 an den Kessel 42 angeschlossen»
Bei
dieser Ausführungsform wird hydrodynamisch geschmiert;-daher ist eine Sammelleitung
61 zur Abführung der überschüssigen .Schmierflüssigkeit von den Lagern zu dem Zylinderraum
53 zurück vorgesehen, Eine weitere Sammelleitung'62 führt von dem Abdampf stutzen
57 ebenfalls in das Rohr 53 und dient zur Ab. führung etwaigen flüssigen Treibmediums,
das sich in dem Ab-# dampf stutzen 47 sammelt. .
-
Wenn der Brenner 43 eingeschaltet wird, strömt das verdampfte Treibmedium,
das in dem Kessel 42 entstanden ist, durch die noch stillstehende Turbine in den
Kondensator 50, in dem es wieder verflüssigt wird, und sammelt sich in der Auffangschale
51o Etwas von dem flüssigen Treibmedium fließt von der Auffangschüssel 51 in die
Lager, während der Rest ' durch die Öffnung 52 abläuft, ggf. über die Auffangschale
überläuft; es fließt sodann in den zylindrischen Raum 53 zur Pumpe 58 und zurück
zum Kessel 42.
-
Die in en Kondensator geführten Dämpfe beauf sohl agen die
Schaufeln des Turbinenrades 57 und setzen dies somit in Bewegung. Auf diese Weise
werden die Lager während des Hochfahrens und während des Pumpenbetriebs geschmiert.
Dies gilt auch bei den niedrigereDrücken während des IIoch- und Niederfahrens beim
Stillstand der Turbine auf Grund des niedrigeren Kraftbedarfs der Pumpe.
-
Wenn der Kesseldruck den Betriebsdruck erreicht hat, beginnt die Turbine
sich zu drehen, Wenn die Hitze nur_ abgeschaltet wird, dauert der Betrieb der Pumpe
59 an und die Schmierung' der Lager wird solange fortgesetzt, wie noch Dampf von
dem Fessel erzeugt wirdo Somit sind die Schmierung der Lager und die Zirkulation
des Treibmediums auch während des äivderf ahrens gewährleistet.
Wie
ersichtlich, sind bei dieser Ausführungsform Pumpenförderung und Schwerkraftförderung
in der Weise kombiniert, daß der Hauptteil des Treibmediums umgepumpt wird, während
.die Schmierung der Lager auf Grund der Schwerkraftförderung zustande kommt, wobei
der Boden 51 die Funktion des Behälters innehat., Die in Fig. 5 dargestellte, selbststartende,
mit Speisepumpe ausgerüstete Krafterzeugeranlage ist derjenigen gemäß Fig. 4 ähnlich
mit dem Unterschied, daß das Hilfsturbinenrad zum Betrieb der Pumpe im Dampfweg
vom Kessel zur Turbine liegt. Wie gezeigt, ist der Kessel 65 mit einem Brenner 66
ausgerüstet und besitzt er eine vertikale Welle 67, die in Lagern 68, 69
geführt und mit einer Stopfbüchse 70 abge.. dichtet ist. Auf das obere Ende der
lfelle 67 ist ein Schaufelrad 71. aufgekeilt, während am unteren Ende ein Pumpenläufer
73 in der Zentrifugalpumpe 72 sitzt. Die Pumpe 72 steht druckseitig über eine kurze
Leitung 74 mit dem Kessel 65E in Vor-Bindung.
-
Die A»Iage besitzt weiterhin eine Generatorturbine 75 und einen
waseeagekühlten Kondensator 76 mit einer Fangeinriahtuf 7Z, dir mittels einer Leitung
78 mit den.
| Lagern der Geratorturbine 75 verbunden ist. Der 'berschuß |
| an Soho.ie:eflüssigkeit wird über die Leitung 79 in eine |
| Leitung SD azagen, die zur lhickführudes flüssigen |
| idlvom leMe»ater und von den Lagern zum Ke»el |
| «MAMI |
| Während des Betriebs wird der Dampf aus dem Kessel 65 |
| durch Düsen 69 geführt, wo er das Turbinenrad 71 be auf schl
agt |
| und somit antreibt* Entsprechend wird auch die Pumpe schon |
| während des Hochfahrens angetrieben. Der in den Kondensator |
| geführte Dampf wird dort kondensiert und in der Fangein- |
| richtung 77 aufgefangen. Von dort wird ein Teil der Flüssigkeit |
| durch die Leitung 76 in die Lager geführt, während der über- |
| schießende Rest der von der Turbine kommenden Flüssigkeit |
| durch die Leitung 78 zum Kessel 62 zurückgeleitet wird, |
| Nenn die.Betriebstemperatur,ggfo erreicht ist, beginnt die |
| Turbine zu. arbeiten, |
| Es zeigt sich,, daß auch in dieser Tage Schmierung |
| und Pumpenbetriel während des. Hochfahrens gewährleistet sind. |
| Wie bei dar Ausführung gemäß. Fzg. 4 dauern die Schmierung |
| und der Prunpenbetreb auch dann an, wenn der Brenner
ab- |
| geschaltet ist, und zwar solange,, wie Dampfreste, in der Anlage |
| vorhanden, sind, Somit werden Pumpenbetrie-% und Schmierung |
| auch, während des Niederf ahrens der Anlage gewährleistet. |
| ,,die in der Ausführung gemäß, Fig. 4 findet die Sehmi.erung |
| auf Grund von Schwerkraftförderung statte wobei die, Fa- |
| einrichtung 77 als Behälter dient., w,ihrend der Hauptteil |
| djes. Treibmedia durch eine Speisepumpemgewälzt wird* |
| Die Ausführungsfarm der Fig. 6 ist, eine Abwandlung |
| derjenigen nach Figr 4, indem der wassergekhlte Kondensator |
| der letzteren durch einen luftgekühlten Kendensator ersetzt
_ |
| ist. in Fig6 sind nur der Kondaator und die Pumpentee |
dargestellt, während
der nicht gezeigte Rest der Anlage mit
Fig.
4 identisch ist, Ein Abdampfstutzen 300 mündet in einer Kammer
301, die über
einen Hals 302 mit einem luftgekühlten Kondensator 303 verbunden ist, der eine Vielzahl
von Rippen 304 besitzt. Mit ihrem unteren Ende mündet die Kammer 301 in einem vertikalen,
zylindrischen Rohr 305, das über eine Leitung 306 mit der Flüssigkeitsseite des
Kondensators 303 verbunden ist. Das Rohr 305 beherbergt eine Welle 307, die in Lagern
308 und 309 gelagert ist, die den Lagern 54 und 55 der Fig. 4 ähnlich sind, Auf
das untere Ende der Welle 307 ist der Läufer 310 einer Zentrifugalpumpe 311 aufgekeilt.
Auf den oberen Teil der Welle 307 ist ein windmühlenartiges Hilfsturbinen..
-
rad 312 auf gekeilt, das dem Rad 57 der Fig.
4 in Form und Funktion
entspricht. Am oberen Ende der Welle 307-ist ein Hufeisenmagnet
313 fest aufgesetzt.
-
In L altern, die auf einem Arm 314 auf der Außenseite des Halses 302
befestigt sind, ist eine Welle 315 eines Gebläses 316 gelagert. Am unteren Ende
der Gebläsewelle 315 ist ein weiterer Hufeisenmagnet 317 fest angebracht. Turbinenrad
312 und Gebläse 316 sind somit magnetisch gekuppelt, Wenn während des Betriebes
die Welle 307 unter der Wirkung des Abdampfes auf das Turbinenrad 312 gedreht wird,
wird auf Grund der magnetischen Kupplung ebenso das Gebläse 316 angetrieben und
wird der Kondensator 303 gekühlt.
-
Die in Fig. 7 zum Teil gezeigte Ausführungsform ist eine weitere Abwandlung
derjenigen nach Figo 4, Der Kondensator ist wassergekühlt. Der Läufer 320 der Pumpe
321 ist-mit ' einem Iiufeisenmagnet 322 ausgerüstet. Entsprechend ist der"` `' -'
Läufer 323 der Wasserpumpe 324, die dem Kondensator Kühlwasser
zuführt,
mit einem Hufeisenmagnet 325 ausgerüstet. Die beiden Magnete stehen einander auf
zwei Seiten einer dichten Trenn» wand 326 gegenüber; dadurch sind die beiden Pumpen
321 und 324 miteinander gekuppelte Wenn die Pumpe 321 von dem Abdampf ange. trieben
wirda arbeitet somit auch Pumpe 324, so.daß dem Kondensator Kühlwasser zugeführt
wird. Im übrigen ist die Ausführungsform identisch der der Fig. 4, Es ist möglich,
mit der Hilfsturbine andere Hilfsein. richtungen unmittelbar oder mittelbar über
einen Generator analog zu der in den Fig, 6 und 7 gezeigten Weise anzutreiben.
-
Die in Fig. 8 dargestellte, selbststartende, erfindungsgemäße Krafterzeugeranlage
arbeitet mit Schwerkraftförderung, Sie umfaßt einen Kessel 81, der durch das Flüssigkeitsniveau
82 in einen Flüssigkeitsraum 83 und einen Dampfraum 84 aufgeteilt ist. Innerhalb
des Flüssigkeitsraumes 83 ist ein,wärme» speicherndes Element 85 untergebrabht,sZwei
Leitungen 86a und 86b verbinden den Dampfraum 84 des Kessels 81 mit zwei Düsensätzen
einer Turbine 87. Die mit Leitung 86b verbundenen Düsen werden von einem
Steuerventil 88 geregelt, das durch eine druckabhängige Einrichtung (nicht gezeigt)
beeinflußt wird, Die Turbinenwelle 89 der Turbine 87 ist einheitlich mit der Welle
des Generators 90- Die Turbine 87
und der Generator 90 sitzen in einem Gehäuse
91. Die Welle 89 ist in Lagern 92 und 93 an innenliegenden Armen des-Gehäuses 91
gelagert» Das Gehäuse 91 hat retortenartig gebogene Forme Ihr Hals 94 dient als
Abdampf stutzen und führt zu einem Kondensator 95., dessen Kühlelement 96 eine Utinlaßleitung
97 mit einem Steuerventil 98 und eine Auslaßleitung ß.@4-o4@va,. 99 für das
Kühlmittel
umf aßt. Der Kondensator 95 mündet-in einen Sumpf 100 zur Sammlung des kondensierten
Abdampfeso Wie in der Figur gezeigt, ist der Kondensator 95 oberhalb des Kessels
81 angebracht, so daß die kondensierte Flüssigkeit durch Schwer.-kraft zum Kessel
zurückgeführt werden kann.
-
Vom Sumpf 100 führt eine Leitung 101a in das Lager 92 und eine zweite
Leitung 101b in das Lager 93. Der Boden des Gehäuses 91 ist als Sumpf
103 ausgebildet. Vom untersten Punkt dieses Sumpfes führt eine Leitung 104
in den Flüssigkeitsteil 83 des Kessels.
-
Unterhalb des Kessels 81 sitzt ein Lrenner 105 mit Brennatoffzuführungsleitung
106, die von einem Haupt. steuerventil 107 und einem Einstellventil 108 ergänzt
-wird, von denen das letztere unter dem influß einer thermo. statischen Einrichtung
109 stehta Die mit der Leitung 86a verbundenen Düsen werden nicht von irgendeinem
Ventil gesteuert und sind ständig offen, um so auch während des iiochf ahrens und
Niederfahrens Dampf zuzufiihren, wenn das ',>tteuerveiitil 88 geschlossen ist.
-
Die beschriebene Krafterzeugungsanlage arbeitet wie folgt: Ausgehend
von völligem Stillstand wird das Ventil 107
geöffnet und es wird dem Kessel
31 durch den Drenner 105 Wärme zugeführte Durch die Erhitzung wird im Dampfraum
84 Dampf entwickelt, der durch die Leitung 86a, die zugehörigen Düsen und die Turbine
87 in den Hals 94 gelangt und ggf. von dem Kondensator 95 kondensiert und in den
Sumpf 7.00 geführt wird* f,hrend des Hbchf ens bleibt Ventil 88 geschlossen. Wegen
des nur geringen Durchsatzes von Dampf geringer Fiaergie (Druck unterhalb
des
Betriebsdruckes) arbeitet die Turbine danninoch nicht, Die Flüssigkeit, die sich
in dem Sumpf 100 sammelt, wird durch Leitungen 101 und 102 in die Lager 92 und 93
geführt. Der Über schuß wird in den Sumpf 103 abgezogen, von wo er durch die Leitung
104 abgeleitet. wird und zurück in den Flüsdgkeitsraum 83 des Kessels gelangt. Die
Rückkehr der Flüssigkeit aus dem Sumpf 100 durch die Lager 92 und 93, den Sumpf
103 und die Leitung 104 in dem Kessel 81 findet ausschließlich auf Grund von Schwerkraftförderung
statt. Auf diese Weise-werden die Lager 92 und 93 während des Hochfahrens geschmiert.
-
Wenn sich der Druck im Dampfraum 84 des Kessels 81 ausbildet, wird
das Steuerventil 88 von der zugehbrigen druckabhängigen Einrichtung (nicht gezeigt)
geöffnet, und die Düsen, die mit der Leitung 86b verbunden sind, kommen in Betrieb.
-
Die Anlage beginnt zu arbeiten und erzeugt elektrische Energie, Während
des Betriebs ist der Flüssigkeitsumlauf in der Anlage genau derselbe, wie während
der Hochlauf-Phase und die Lager 92 und 93 werden kontinuierlich geschmiert, Während
des. Betriebs dient der Sumpf 100 als Sammler für das flüssige Treibmedium, so daß
die Speisung der Flüssigkeit durch die Leitungen 101a und 101b unabhängig von irgendwelchen
beabsichtigten oder unbeabsichtigten Änderungen in der Beaufschlagung der Turbine
konstant ist. ;Penn der Sumpf 100 ganz gefüllt ist, fließt der Überschuß durch den
Überlauf 102 in den Sumpf 103 übers
In manchen Fällen
kann es zweckmäßig sein, Ventil 88 fort.. zulassen. In solchen Fällen ist eine entsprechende
Hochlauf-Phase auf Grund der Turbinenträgheit und der für die Druckausbildung in
Kessel 81 benötigten Zeit vorhanden; während des Hochlaufs werden die Lager in der
angegebenen Weise geschmiert. Eine solche Konstruktion eignet sich besonders für
kleine Turbinen, Wenn die Anlage stillgesetzt werden soll, wird die Wärmezufuhr
abgeschaltet, wodurch der Druck im Kessel 81 sinkt und das Steuerventil 88 geschlossen
wird. Auf Grund der Trägheit der Turbine 87 und des Generators 90 werden diese während
einer ge#» wissen Zeit weiterdrehen und auslaufen; während dieser gesamten Zeit
wird noch Schmierung benötigt. Die für diesen Zweck benötigte Flüssigkeit stammt
in derselben Weise von dem Dampf,in dem noch heißen Kessel wie während des Hochlaufs,
Da es vorkommen kann, daß die Wärmekapazität des Kessels für eine ausreichende Dampfversorgung
während der ganzen Phase des Niederverfahrens zu klein ist, ist innerhalb des Flüssigkeitsraums
83 ein wärmespeicherndes Element 85 vorgesehen. Dieses Element funktioniert vorzugsweise
auf Grund eines Phasenwechsels, d.h., innerhalb eines dichten Behälters befindet
sich ein festes Material, das bei einer bestimmten Temperatur unterhalb der Betriebstemperatur
schmilzt, Beim Abkühlen des Kessels fällt die Temperatur bis auf den Schmelzpunkt
des die Wärme speichernden Materials. An dieser Stelle bleibt die Temperatur konstant,
bis das ganze die Wärme speichernde Material fest geworden ist, wonach der Kessel
in der Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur fortfährt. Nährend der Periode konstanter
Temperatur beim Phasenwechsel werden noch erhebliehe
Dampfmengen
erzeugt, deren Druck jedoch unter dem Betriebsdruck der Turbine liegt. Auf diese
Weise wird Dampf für die Schmierung während des Niederfahrens erzeugt, während die
Turbine nicht mehr betrieben wird.
-
Zusätzlich oder anstelle des wärmespeichernden Elements 85,, das die
Dampfproduktion während des Niederfahrens verlängert,, können Einrichtungen zum
Abkürzen des. Niederfahrens vorgesehen sein. Solche Einrichtungen sind in den Fig.
99 10 und 11 dargestellt.
-
Fig. 9 ist eine Teilansicht einer Anlage der in Fig. 8 gezeigten Art,
in der nur Kessel und Kondensator erscheinen. Wie gezeigt, wird der Kessel 111 von
einem Brenner 112 erhitzt, dessen Brennstoffversorgungsleitung 113 von einem Hauptventil
114 sowie von einem Einstellventil 115 gesteuert wird, das von einer thermostatischen
Einrichtung 116 verstellt wird.
-
Die Versorgung mit Kühlflüssigkeit für den Kondensator 117 geschieht
über eine Leitung 118 mit Steuerventilen 119 und 120. Ventil 119 wird von einem
Thermostat 122 gesteuert, wodurch die Kühlflüssigkeitszufuhr während des Vollbetriebs
der Anlage zur Aufrechterhaltung konstanter Kondensation geregelt wirdo Ventil 114
der Brennstoffversorgungsleitung und Ventil 120 für die Kühlflüssigkeitsversorgung
sind über einen Getriebezug mit einem Hebel 121 ,einer Stange 122 und einem Hebel
123 derart verbunden, daß beim Schließen des Brennstoffventils 114. auch Ventil
120 geschlossen wird. Wenn Ventil 120 geschlossen wird, geht die Kühlflüssigkeitszufuhr
zum Kondensator 117 zurück mit -der Fölge, daß der Kondensationsgrad gleichermaßen
zurückgeht,
so daß der »dampfdruck in der ülage steigt. Dies verursacht wiederum ein schnelleres
Niederfahren der Turbine, wenn die Wärmezufuhr zum Fessel 111 unterbrochen wird.
-
Die Anordnung gemäß Pig. 10 hat ebenfalls das Ziel, den Abdampfdruck
der Anlage zu erhöhen und damit
| das Niederfahren, zukürzen. Bei dieser Ausführungs- |
form wird dies erreicht durch eine Drosselklappe 145, die mit dem Hauptregelventil
141 in der Brennstoffzufuhr über einen Getriebezug mit einem Hebel. 146, einer Stange
147 und eine. Hebel 148 verbunden ist. Weiuz Ventil 149 geschlossen wird, wird auch
die Drosselklappe 145 geschlossen, wodurch der Abdampfdruck in der Anlage steigt
und derselbe Bremseffekt hervorgerufen wird wie bei der Ausführungsform gemäß Fig.
9.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig, 11 wird zwischen die Generatorklemmen
161 ein Widerstand 162 mit Schalter 163 geschalkte t. Der Schalter 163 ist über
einen Getriebezug mit einem Hebel 164, einer Stange 165 und einem Hebel 166 mit
dem Brennstoffventil 167 verbunden. Wenn Ventil 167 gesolalossen wird, wird auch
der Schalter 168 geschlossen so dai der Widerstand 162 mit dem Generator mit dem
Erfolg verbunden wird., daß die Generatorlast erhöht wird und das aus Turbine und.
Generator bestehende Aggregat schneller stillgesotzt wird, als es sonst der Fall
sein würden
Es sei bemerkt, daß es bei der Ausführungsform der
Er. ,, findung mit Speisepumpe, die unter Bezugnahme auf'die Figuren 1 bis 7 beschrieben
wurde, wünschenswert sein kann, die Dampfbildung während des Niederfahrens zu verlängern
und/oder die Zeitdauer des Niederf ahrens abzukürzen und daß dies in ähnlicher 'eise
erreicht werden kann, wie es im Hinblick auf die Figuren 8 bis 11 beschrieben wurde.
-
In den Figuren 12 bis 16 sind verschiedene Lagerausführungen für die
Läufer der Anlage gemäß der Erfindung veranschaulicht.
-
Bei der Ausführungsform der Fig. 12 sind die Turbine 170 und der Generator
171 auf eine gemeinsame ;Volle 172 aufgekeilt, die in Lagern 173 und 174 an geeigneten
Armen des Gehäuses 175 gelagert ist, Die Lager werden mit kondensiertem Treibmedium
gespeist, das: von dem Kondensator durch die Leitungen 177, 178 zurückläuft. Diese
Ausführungsform ist im Grunde dieselbe, wie die als Teil der Anlage gemäß Fig..
8 dargestellte, Gemäß Figo 13 hat die Welle 182 der Turbine 180 und des Generators
181 eine axiale Bohrung 18:5, die mit den Lagern 183, 184 über seitliche Bohrungen
3.86 und 1$7 in Verbindung stehen, Die Bohrung 3.85 wird mit flüssigem Treibmedium
gespeist, das durch die Leitung 188 zurückgeleitet wird. Die :Ausführungsform naoh
Fig. 1 4 ist der nach Fig* 12 ähnlich» In diesem Falle besitzt die 'Welle 192 zwei
anale Behrungen 195, 196 'in ihren Enden.
Die-Lager 193 und
194 enthalten axiale Bohrungen 190 und 191,
diä mit entsprechenden
Bohrungen 195 und 196 fluchten und denen
die Schmierflüssigkeit durch die
Leitungen 200 und 201 zugeführt wird.
-
In der Ausführungsform gemäß Fig, 15 besitzt ein Ende der
Welle
212, das in dem Lager 214 gelagert ist, eine Axialbohrung 215 und eine
Querbohrung 214, Dieses Lager wird mit Schmierflüssigkeit von der Leitung
219 versorgt. Das zweite Lager 213
steht mit dem ersten über eine U-förmige
Leitung 217 in Verbindung
E durch die es seine Schmierflüssigkeit
erhält. j In der Ausführungsform nach Fig, 16 steht die
Achse 220
still und bildet einen Teil des Gehäuses, Dagegen bilden
die
Lager 221 und 222 Teile des Läuferblocks 223, Die Achse 220
enthält
eine A:ialbohrung 224 und steht mit den Lagerdurchbohrungen 225 und 226
in Verbindung. Die Versorgung mit Schmier-. , flüssigkeit erfolgt durch
die Leitung 227,
i Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß
bei sämtlichen
erfindungsgemäßen, selbststartenden Krafterzeugeranlagen
## gleichgültig, ob pumpgespeist oder schwerkraftgespeist ##
die Selbatsohmierung automatisch vom Beginn der Kesseler-
hitzung an
gewährleistet ist und nach dem Abschalten des Kessels solange aufrechterhalten
wird, wie sich die Turbine
dreht. Das bedeutet mit anderen `Horten, daß es
beim Hochfahren und beim Abschalten des. erfindungsgemäßen Krafterzeugers lediglich
notwendig ist, die 1färinezufuhr an.. oder abzuschalten, Für die Schmierung sind
keine weiteren Vorkehrungen nötig, was eine wesentliche Abweichung und einen erheblichen
Fortschritt gegenüber dein Stand der Technik bedeutet.