DE168883C - - Google Patents

Description

Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf solche Gasdampfmaschinen, bei denen die treibenden Gase in einer geschlossenen Verbrennungskammer erzeugt und vor dem Eintritt in die Expansionskraftmaschine mit Dampf gemischt werden, wobei dieser Dampf in einem die Verbrennungskammer umgebenden Dampfkessel durch deren Wärmeübertragung gebildet wird. Bekanntlich ist der

ίο Wirkungsgrad der Dampfgasturbine um so vorteilhafter, je höher die Temperatur der treibenden Mischung ist, und man wird daher mehr oder weniger nahe an diejenige Grenze der Temperatur gehen, bei welcher die von den Gasen betroffenen Teile (insbesondere Ventile, Kolben, Zylinder, Turbinenschaufeln) zu ungünstige Reibungsverhältnisse aufweisen oder in ihrer Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse zu leiden beginnen.

Man wird also — insbesondere bei Turbinen — die Verhältnisse so wählen, daß man eine gewisse Höchsttemperatur erreicht, muß aber dafür sorgen, daß diese nicht überschritten wird, da man sonst die Maschine gefährdet. Es treten aber nun bei solchen Gasdampfmaschinen Einflüsse auf, welche die Temperatur verändern. Insbesondere kann sich selbst bei gleichbleibender" Belastung durch unbeabsichtigte Druckunterschiede zwischen Gas und Luft deren Mischungsverhältnis und somit die Temperatur ändern. Andererseits tritt bei geringerer Belastung und dementsprechend verminderter Brennstoffzufuhr eine stärkere Abkühlung der Gase durch den Dampfkessel ein, weil bei gleichbleibender Heizfläche die dieser zugeführte Wärmemenge geringer geworden ist.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, entgegen den genannten Einflüssen, die Temperatur der der Turbine zufließenden Gase oder Dämpfe selbsttätig innerhalb gewisser Grenzen gleichbleibend zu erhalten; dieser Zweck wird dadurch erreicht, daß die durch Temperaturänderung bewirkte Zustandsänderung eines mit den heißen Gasen in ständiger Berührung stehenden Körpers dazu benutzt wird, die Wirksamkeit der Heizfläche des Dampfkessels zu verändern, derart, daß bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur die Heizfläche vergrößert oder wirksamer gemacht wird, so daß die Gase einesteils durch die Heizfläche stärker gekühlt werden, anderenteils auch eine größere kühlende Dampfmenge den Gasen beigefügt wird. Als wichtigste, durch die Temperaturänderung bewirkte Zustandsänderung kommt die Ausdehnung des betreffenden (festen, flüssigen oder gasförmigen) Körpers durch die Wärme in Betracht, andererseits können aber auch sonstige Eigenschäften eines Körpers, welche ihn zu einem »Thermostat« machen, z. B. Veränderung seines elektrischen Widerstandes, seiner elektromotorischen Kraft, seiner magnetischen Permeabilität, zu der beabsichtigten Wirkung herangezogen werden.

An und für sich ist es gleichgültig, an welchem Punkte der von der Wärme der

Gase zu beeinflussende Körper in den Gasstrom eingebaut wird. Er kann zwischen der Verbrennungskammer und der Expansionskraftmaschine, in der Expansionsdüse, welche im allgemeinen bei Gasturbinen vorhanden ist, oder auch im Strom der Auspuffgase eingebaut sein. Denn die Temperatur der Auspuffgase muß im wesentlichen zur Temperatur der der Turbine zufließenden Gase im

ίο gleichbleibenden Verhältnis stehen. Sie wird im allgemeinen sogar nahezu mit der Temperatur der der Turbine zufließenden Gase übereinstimmen, da die Gase in der Expansionsdüse auf ihren vollen Enddruck und damit auch auf ihre Endtemperatur gebracht werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. ι schematisch dargestellt. In die Ausströmleitung der Gasdampfturbine ist ein Stab S von möglichst großem Ausdehnungskoeffizienten derart eingebaut, daß er an einem Ende festgelagert ist, an seinem anderen Ende den Temperaturschwankungen der Gase folgen kann. Es sind zwei Stromschlußstücke ι und 2 so angebracht, daß bei normaler Temperatur weder das eine noch das andere berührt wird; dagegen wird bei Überschreitung der Temperatur über ein gewisses Maß das Stromschlußstück I, bei Unterschreitung der Temperatur unter ein gewisses Maß das Stromschlußstück 2 von einem Teile des Stabes berührt und dadurch im ersten Falle ein Strom durch Batterie B und Elektromotor E, im zweiten durch Batterie B¹ und Elektromotor E¹ geschlossen. Die Elektromotoren beeinflussen nun die Temperatur der Gase in folgender Weise. Die in einen Dampfkessel D eingebaute Verbrennungskammer V ist mit einem Rohr g mit großer Heizfläche und mit einem Rohr k mit kleiner Heizfläche verbunden. Geht der Strom der Gase durch das erstere Rohr, so kühlt er sich stärker ab, indem er eine größere Wärmemenge abgibt, als wenn er durch das Rohr k geleitet wird. Die beiden Hähne h und h¹, welche den Austritt der Gase aus den Rohren g und k regeln, sind so miteinander verbunden, daß beim Schließen des einen der andere geöffnet wird und umgekehrt. Die durch die Rohre h und /2¹ abziehenden Gase mischen sich im übrigen sowohl untereinander als auch mit dem im Kessel erzeugten Dampf im Rohr r; je mehr daher Hahn h geöffnet wird, desto mehr Gase gehen durch die größere Heizfläche, desto mehr Wärme wird daher an den Kessel abgegeben und desto kühler wird daher die Mischung und umgekehrt. Es sind nun die Verhältnisse so gewählt, daß; wenn infolge zu hohen Ansteigens der Temperatur der Abgase der Kontakt 1 geschlossen und somit Elektromotor B in Umdrehung versetzt wird, dieser durch Vermittlung einer Mutter und Schraubenspindel die Hähne h und h¹ so verstellt, daß mehr Gase durch das Rohr g gehen, also die Mischung kalter wird; wenn andererseits die Temperatur der Abgase zu gering ist und somit durch Stromschluß bei 2 der Elektromotor B¹ in Tätigkeit versetzt wird, die Hähne in entgegengesetzter Richtung umgestellt werden, so daß mehr Gase durch k gehen. Um das Maß, um welches die Hähne verstellt werden, der mehr oder weniger großen Temperaturüber- oder -unterschreitung entsprechend zu begrenzen, kann, wie bei sonstigen mittelbar wirkenden elektrischen Regelungsvorrichtungeh, die Einrichtung getroffen sein, daß gleichzeitig mit der Bewegung des Elektromotors auch der Strom durch Fortbewegung des Stromschlußstückes 2 oder ι unterbrochen wird, so daß zunächst nur eine kurze Verstellung stattfindet, und erst bei weiterem Wachsen oder Zusammenziehen des Stabes von neuem ein Stromschluß hergestellt wird, worauf abermals eine kleine Verstellung erfolgt, so lange, bis durch eine genügend große Umstellung der Hähne die Temperatur der Gase wieder so weit der normalen genähert ist, daß die weitere Berührung des Stabes aufhört.

Man kann die Temperaturgrenzen, welche die Vorrichtung einstellt, regeln und dadurch den Apparat mehr oder weniger empfindlich machen; dies könnte bei der dargestellten Ausführungsform z. B. durch Näherung oder Entfernung des Stromschlußstückes 2 und 1 geschehen. Auch kann man die Temperatur, welche der Apparat einstellt, in ihrer Höhe selbst regeln, indem man z. B. die Stellung der Antriebsvorrichtungen (in diesem Falle der Elektromotor) gegen die Stellung der von ihnen angetriebenen Regelungsorgane (in diesem Falle Hähne) ändert. In der Zeichnung ist dies dadurch angedeutet, daß die Verbindungsstangen zwischen den Elektromotoren und den Hebeln der Hähne aus zwei Teilen mit Rechts- und Linksgewinde bestehen und durch ein Handrad / genähert und entfernt werden können. Eine solche Änderung der Temperatur kann natürlich auch während des Betriebes vorgenommen werden; es kann sich sogar vorteilhaft erweisen, bei bestimmten Regelungsarten der Turbine für geringere Kraftleistungen ein für allemal eine andere mittlere Temperatur zuzulassen als bei höherer Kraftleistung. In diesem Falle wird man vorteilhaft den Regler der Maschine mit der eben genannten Vorrichtung zur Veränderung der mittleren Temperatur verbinden. Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung. Es ist die Verstellvorrichtung der Übertragungsstangen e durch Rechts- und

Claims (2)

1. Linksgewinde beibehalten. Die Verdrehung der gemeinsamen Mutter erfolgt aber in diesem Falle durch ein breites Stirnrad m, ■ welches in eine Zahnstange eingreift. Das Rad bleibt bei der Verstellung der Hähne mit der Zahnstange in Eingriff, ohne diese zu beeinflussen. Dagegen kann der Schwungkugelregler der Maschine durch Verstellen der Zahnstangen das Zahnrad und damit die ίο Mittelstellung der Hähne ändern.

   Patent-A ν Sprüche:

   ι. Verfahren zur Temperaturregelung von Gasdampfgemischen, für welche die treibenden Verbrennungsgase in einer geschlossenen, in einen Dampfkessel eingebauten Verbrennungskammer erzeugt und mit dem im Dampfkessel durch die Heizfläche der Verbrennungskammer gebildeten Dampf vor dem Eintritt in eine Turbine gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung eines vom Strom des Treibmittels beheizten (festen, flüssigen oder gasförmigen) Körpers benutzt wird, um die Größe oder Wirksamkeit der Heizfläche in gleichem Sinne zu ändern, zum Zweck, die Temperatur des Treibmittels innerhalb gewisser Grenzen zu erhalten.
2. 2. Ausführungsform des unter 1. geschützten Verfahrens, bei welcher ein Verbindungsglied zwischen dem von den Temperaturen beeinflußten (thermostatischen) Körper und den zu regelnden, die Größe oder Wirksamkeit der Heizfläche beeinflussenden Organen durch den Geschwindigkeitsregler der Maschine so verstellt wird, daß verschiedenen Belastungen verschiedene mittlere Temperaturen des der Turbine zufließenden Mittels entsprechen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.