DE178196C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVs 178196 -KLASSE 46 d. GRUPPEIl.

Zusatz zum Patente 167787 vom 5· Juli 1904.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Dezember 1904 ab. Längste Dauer: 4. Juli 1919.

In¹ dem Patent 167787 ist ein Verfahren zur Ausnutzung der Abwärme beschrieben, bei welchem die in den Kühlmänteln von Gasmaschinen entstehende Wärme einem räumlich getrennten Wärmespeicher zugeführt wird, derartig, daß der im Speicher gebildete Dampf in einer Dampfturbine, die unter dem Einfluß der Kondensation selbst bei Niederdruck wirtschaftlich arbeiten kann, expandiert.

Wie allgemein bekannt, enthalten auch die Auspuffgase der Gasmotoren noch einen beträchtlichen Teil Wärme, die heute unausgesetzt verloren geht. Versuche, diese Wärme auszunutzen, scheiterten daran, daß diese Auspuffgase häufig durch Beimengungen von Schwefel usw. zerstörende Eigenschaften für die Metallteile hatten, während andererseits mitgerissenes Öl, Schmutz und dergl. etwaige Heizflächen isolierte. Es sind daher bis jetzt Dampfkessel noch nicht bekannt geworden, welche eine einwandfreie Beheizung durch Abgase von Gasmotoren gestatteten.

Anders gestaltet sich die Sache, sobald der vom Erfinder eingeschlagene Weg zur An-Wendung kommt. D.er Erfinder ging von der Erwägung aus, daß ein durch Abgase zu beheizender Dampfkessel oder Wärmespeicher mit solchen Heizflächen ausgerüstet werden müßte, die folgenden Eigenschaften entsprächen:

Zunächst müssen die Heizflächen leicht zugängig sein, damit sie bequem gereinigt werden können. Diese Schwierigkeit löste der Erfinder, indem er die Heizflächen nicht mehr wie bisher, in den Kessel hineinverlegte, sondern indem er dieselben außerhalb des Kessels anordnete, dergestalt, daß sie leicht zugängig wurden und auf diese Weise leicht zu reinigen waren. Da schon bekannt war, daß die Anwendung von Niederdruck - Kondensations-Dampfturbinen nützlich sei, so ergibt sich bei vorliegendem Zusatzpatent die Folgerung, daß die Anwendung von Niederdruck als Kesselheizfläche die Verwendung gußeiserner Rippenrohre eventuell gestattet. Diese Rohre, können den schädlichen Einwirkungen der etwa säurehaltigen Abgase dadurch entzogen werden, daß man sie entweder mit einem säurefesten Anstrich oder mit einer Emaillierung von außen her versieht. Außerdem gestattet die Verwendung (gußeiserner) Rippenrohre wärmetechnisch richtige Disponierung der Heizflächen. Bekanntlich ist der Wärmeübergang von einer Flüssigkeit an ein Metall weit größer wie der Wärmeübergang von einem heißen, trockenen, unkondensierbaren Gas an eine Metallfläche. Aus diesem Grunde muß der Flüssigkeit eine kleine Heizfläche, dem Gas eine große Heizfläche dargeboten werden.

Dadurch, daß nun die Heizflächen aus dem Dampfkessel hinausverlegt werden, kann man diese notwendige Voraussetzung sehr leicht erfüllen, indem man. die ohnehin verwend-

baren Rippenrohre dergestalt lagert, daß durch die kleine Innenfläche die Flüssigkeit zirkuliert, während die wesentlich vergrößerte äußere Rippenrohrfläche den trockenen heißen Abgasen dargeboten wird.

Es ist nun mit Leichtigkeit möglich, den in dem Patent 167787 bereits beschriebenen Wärmespeicher K auch mit dieser Heizfläche in Verbindung zu bringen, so daß sämtliche Abwärmen, also sowohl die Mantelwärmen im Kühlwasser wie auch die Auspuffwärmen der Gasmotoren einem und demselben Zentralwärmespeicher K zugeführt werden, welch letzterer den erzeugten Dampf in einem Niederdruckmotor T verarbeitet.

Eine solche Anlage würde in der einfachsten Form aussehen, wie Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung schematisch angibt. Hierselbst ist der Abwärmeakkumulator (Dampfkessel) K dazu berufen, die gesamten Abwärmen in sich zu sammeln, dergestalt, daß die Kühlmäntel eines oder mehrerer Gasmotoren M analog dem Hauptpatent ihre Wärme in Pfeil richtung an das Kesselwasser abgeben, indem bei 3 das kältere Wasser nach unten fließt, nötigenfalls unter Zuhilfenahme einer an passender Stelle eingefügten Zirkulationsvorrichtung P. Das Wasser würde in vorliegendem Beispiel in Pfeilrichtung bei 4 in den Motor und bei 5 aus dem Motor strömen, um bei 6 in den Kessel zu gehen. Die' Wirkungsweise dieser Anordnung ist bereits in dem Hauptpatent geschildert. Die Auspuffgase des Motors M treten im Punkt 7 aus und würden beispielsweise in einen gemauerten Kanal 8 dergestalt auspuffen, daß sie mit einem Heizröhrsystem 14 in möglichst zweckmäßiger Weise in Wärmeaustausch gebrächt werden. In diesem Heizrohrsystem könnte im Punkte 10 des Kesselwassers nötigenfalls vermittels einer Zirkulationspumpe P₁ durch die Schlange 14 hindurch zirkulieren, um bei 12 aus dem Kanal zu treten und schließlich bei 13 in den Kessel zu kommen.

Die Abgase puffen bei 9 wesentlich abgekühlt in Pfeilrichtung aus. Der erzeugte Dampf kann bei 2 der in dem Hauptpatent näher geschilderten Kondensationsmaschine T zugeführt werden.

In dieser Kesselanlage mit außen liegendem Heizkörper fließt das Wasser wärmetechnisch richtig durch die Rohre, während die Gase an der vergrößerten Außenfläche der Rohre vorbeistreichen. Die Rohre selbst sind leicht zu reinigen und gut zugängig. Obiges Ausführungsbeispiel kann beliebig geändert und erweitert werden. Z. B. kann das Wasser des aus bekannten Gründen hochstehenden Kessels K auch durch die Mäntel einer Pumpe zulaufen,, die es durch die Heizrohrsysteme 14 weiter in den Kessel drückt. Ein zweiter günstiger Fall ist in der Abbildung 2 lediglich für den Abgaskanal schematisch dargestellt. .

In den gemauerten Heizkanal H treten bei 18 die Auspuffgase der Gasmotoren z. B. mit 500⁰ ein und bestreichen zunächst die Außenseite eines Übjrjiitzers_ 15, geben hier einen Teil der Wärme innerhalb des Kanals h ab, um alsdann die vom Kesselwasser durchflossenen, nach obigem Prinzip arbeitenden, Heizrohre 17 zu bestreichen.

Um nun die Gase noch auf möglichst tiefere Temperatur herabzubringen, würde es sich empfehlen, hinter diese Kesselheizflächenrohre 17 noch einen Vorwärmer einzuschalten, welcher durch die Speisepumpe Sp Wasser in das Rohr f drückt, welches durch den Vorwärmer 16 geht, so daß es schließlich entsprechend erwärmt bei e in den Niederdruckkessel strömt. Der Überhitzer 15 schließt bei α an den Dampfraum des Kessels und geht bei b vorteilhaft zur Dampfturbine.' Die Heizrohre 17 des Kessels würden im Punkte c das kältere Wasser des Kessels erhalten, während im Punkte d das erwärmte Wasser zum Kessel zurückfließt. Es würden auch hier sämtliche Rohre mit ihrer Innenseite mit dem Kessel korrespondieren, während die Außenseite den heißen Abgasen dargeboten wird. · Auch hier würden die Abgase die größere Oberfläche treffen und würde auch hier die leichte Zugängigkeit der Rohre mitbestimmend für den Wert des Patentes sein.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß es praktisch möglich ist, sowohl die gesamte Kühlwasserwärme einem einzigen großen Wärmespeicher K zuzuführen, in welchem Dampf erzeugt wird, der selbst unter Niederdruckspannung in wirtschaftlich brauchbarer Form Turbinenanlagen zugeführt wird, die ihrerseits in eine Kondensation arbeiten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens selbst bei entsprechend tiefer Kesselwassertemperatur gewährleistet wird.

Dadurch, daß der Gasauspuff in Rohrkanäle mit großem Querschnitt geführt wird, entsteht im übrigen eine Verringerung der Gasgeschwindigkeit, welche gestattet, geeignete Schmutzabscheidevorrichtungen einzubauen, durch welche die Oberfläche der Rohre weniger häufig durch Schmutz isoliert wird.

Die Anordnung der Heizrohre außerhalb des Kessels gestattet auch im Notfalle direkte Beheizung mit Kohle oder gasförmigem Brennstoff in solchen Fällen, wo z. B. die ■ Abwärme aus irgendwelchen Gründen versagen würde.

Kurz wiederholt, ergeben die obigen Vorrichtungen bei Verwertung der Gasmaschinenabwärme folgende allgemeine Vorteile:

ι. Die bei guter Wirtschaftlichkeit mögliche Niederdruckanordnung gestattet »gußeiserne Rippenrohre«.

2. Die Verwendung solcher Rippenrohre gestattet wärmetechnisch richtige Disposition der Anlagen, indem die Flüssigkeit durch die Rohre und die heißen Gase um die vergrößerte Oberfläche der Rohre geführt werden.

ίο 3. Die Verlegung der Heizfläche außerhalb des Kessels in den Kanal gestattet leichte Zugängigkeit und Reinigung von mitgerissenen Öl- und Schmutzteilen.

4. Die Disposition der Rohre außerhalb des Kessels gestattet Verwendung von emaillierten oder sonstiger säurefest hergestellter Rohrheizflächen.

5. Die direkte Beheizung der Rohre mit Gas erhöht im Bedarfsfalle die Betriebssicherheit.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Ausnutzung der Abwärme bei Gasmotoren behufs Krafterzeugung nach Patent 167787, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wärmespeicher if außerhalb desselben liegende, innen vom Wasser durchflossene Heizflächen (14) derartig angeschlossen sind, daß die Außenfläche von den heißen Gasen beheizt wird.
2. 2. Ausführungsform nach 1., bei^welcher behufs Einschränkung der Dampfbildung innerhalb der im Heizkanal gelagerten röhrenförmigen Heizflächen der Wasserumlauf und Druck vermittels einer Umlaufvorrichtung P und P₁ wesentlich gesteigert werden kann.
3. 3. Ausführungsform nach 1. und 2., bei welcher die an den Dampfbildner angeschlossenen Heizflächen des Überhitzers, der Kesselheizfläche und eventuell des Vorwärmers dergestalt in einem Heizkanal hintereinander angeordnet sind, daß nacheinander zunächst die heißen Abgase die Überhitzerfläche (15), alsdann die Heizfläche (17) und schließlich eventuell noch die Vorwärmerheizfläche (16) wärmeabgebend berühren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.