DE179727C

DE179727C -

Info

Publication number: DE179727C
Application number: DENDAT179727D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ml 79727 KLASSE 46 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Dezember 1904 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erhöhung des Wärmeaustausches bei einer unter höherem als Atmosphärendruck erfolgenden Wärmeübertragung. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß zu beiden Seiten der Wärme übertragenden Fläche stets gleicher Druck erhalten wird, so daß diese Fläche sehr dünnwandig ausgeführt werden kann. Die Erstrebung von möglichst

to dünnen Wänden zwischen zwei unter verschiedenen Drücken stehenden Räumen ist bereits bei' Dampfkesseln mit zwei oder mehreren einander umschließenden Dampfräumen in der Weise ausgeführt worden, daß bei Überschreitung eines gewissen Druckes in dem für höheren Druck bestimmten Kessel ein Teil des Überdruckes beseitigt, also wieder der normale Druckunterschied hergestellt wurde. In diesen Fällen war lediglich der Zweck maßgebend, die mechanische Beanspruchung der inneren Wandungen herabzusetzen, um so in den inneren Abteilungen gefahrlos Dampf von hoher Spannung erzeugen zu können, ohne daß man die Wandstärken so stark bemessen müßte, wie es der hohen Dampfspannung sonst entsprechen würde.

Gemäß der Erfindung wird dagegen nicht ein Druckunterschied künstlich aufrecht erhalten, sondern ein vollständiger Druckausgleich zwischen einem Wärme abgebenden und Wärme aufnehmenden Raum, wobei die Wärmeübertragung unter höherem als Atmosphärendruck statfindet. Hierdurch entsteht außer dem Vorteil einer völligen Entlastung der Wandung auch der weitere Vorteil, daß die Wärmeübertragung mit bedeutend erhöhtem Wirkungsgrad stattfindet. Ein solcher 40

Wirkungsgrad ist nämlich um so höher, je dünner unter sonst gleichen Umständen die Wärmeübertragungswände sind.

Schließlich wird durch die Erhöhung besserer Wärmeübertragung infolge verminderter Wandstärke auch die Kesselfläche selbst

. vermindert und dadurch wiederum eine Ersparnis an Raum und Kosten erzielt. Bei der ⁴^ Anwendung" im Dampfkessel stellt sich nämlich heraus, daß man namentlich bei der Verwendung dünner Rohre aus Kupfer oder aus einem anderen, die Wärme gut leitenden Stoff die Heizflächen mit sehr viel heißeren Gasen treffen kann als bei den gewöhnlichen starkwandigen Dampfkesseln, bei welchen wegen des starken Wärmeunterschiedes der inneren und äußeren Fasern der Kesselwand durch eine zu heiße Stichflamme gefährliches Erglühen der äußeren Fläche und gefährliche Beanspruchungen stattfinden. Mit der höheren zulässigen Temperatur der Feuerungsgase nimmt aber der Wärmedurchgang zu, und das bedingt eben die Verminderung der Kesselfläche. Bei der Anwendung des Verfahrens auf

■ Dampfüberhitzer ergibt sich der Vorteil, daß überhaupt höhere Erhitzungsgrade erzielt werden können, als es bisher möglich war, wo die Wand gleichzeitig noch Spannungen aufzunehmen hatte. In der Tat kann man bei Entlastung der Wandung nach dem Druckausgleichverfahren zu sehr hohen Temperaturen übergehen, bei denen die in Betracht kommenden Stoffe schon merklich ihre Festigkeit verringert haben; man kann bis zur hellen Rotglut oder sogar Weißglut gehen.

Zur praktischen Ausführung des Verfahrens muß man für jedes Mittel ein den Druck be-

grenzendes Organ (Sicherheitsventil o. dgl.) anbringen und das den Druck der einen Seite begrenzende Organ mit dem Druck der anderen Seite belasten, so daß bei Überwiegen des .5 ersteren Druckes das Organ geöffnet wird und das erste Mittel entweichen kann. Besonders wirksam muß die Vorrichtung arbeiten, wenn man das entweichende, höher gespannte Mittel auf die andere Seite überführt, da es alsdann den Druck des anderen Mittels erhöht und desto schneller den Druckausgleich herbeiführt. Diese Voraussetzung ist auch als in der Praxis fast immer zutreffend bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen zugrunde gelegt worden, zumal durch dieselben das überschüssige, höher gespannte Mittel auch zugleich in einfachster Weise verwertet wird.

Fig. ι zeigt eine Anwendung des Verfahrens für Dampfkessel. In der- Verbrennungskammer α wird Gas und Luft ununterbrochen unter Druck verbrannt; die Verbrennungsgase werden durch die Rohrschlange b geleitet, um Dampf unter gleichem Druck zu erzeugen. Bei c wird das verbrannte, abgekühlte Gas, bei ei der gebildete oder gegebenenfalls überhitzte ' Dampf abgeleitet; beide können gemeinsam oder getrennt verwertet werden. Steigt der Gasdruck über den Dampfdruck, so wird der Kolben e gehoben und es entweicht heißes Gas unmittelbar durch die freigelegte Kolbenführung in den Dampfraum; steigt andererseits der Dampfdruck über den Gasdruck, so wird in gleicher Weise der Kolben / gehoben, und es entweicht Dampf in den Gasrauni.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des A^erfahrens für einen Dampfüberhitzer. Durch g strömt Gas, durch I Luft in eine Verbrennungskammer, in welcher sie verbrennen unji nach Durchströmen des Überhitzers b bei c entweichen. Dampf strömt bei h ein, wird durch Einbau von Scheidewänden möglichst im Gegenstromprinzip an dem Überhitzerrohr entlang geführt und tritt bei i überhitzt aus. An die Luftleitung ist ein Rückschlagventil ~~e angeschlossen, 'welches bei

' Überschreitung· eines gewissen Druckunterschiedes zwischen Luft- und Dampfdruck, sich öffnet und Luft in die Dampfleitung entweichen läßt. Es ist also hier zum Druckausgleich statt der Verbrennungsgase selbst eines der beiden verbrennenden Gase vor der Verbrennung benutzt, was in der Wirkung deshalb keinen Unterschied ausmacht, weil, abgesehen von der etwaigen Drosselung durch den Regelungshahn, Luft oder Gas vor der Verbrennung unter denselben Druck wie nach derselben stehen müssen; nötigenfalls kann auch der durch Drosselung entstehende Druckunterschied zwischen der Luft vor und nach der Verbrennung durch entsprechend stärkere Belastung des Rückschlagventiles ausgeglichen werden. Statt der Luft hätte man auch ■—■ wenigstens bei einer Gasfeuerung — das Gas zum Druckausgleich benutzen' können. Bei Überschreitung des Dampfdruckes öffnet sich wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil f, welches den überschüssigen Dampf nach dem Gasabzugsrohr c abführt. Es ist selbstverständlich, daß man den Dampf auch, statt nach dem Abzugsrohr der Gase, nach der Gas- oder Luftleitung abführen kann, wobei nur zu berücksichtigen ist, daß bei zu starker Dampfzufuhr in die Luft- oder Gasleitung die Verbrennung leiden kann.

Dieselbe Verbindung der Dampfleitung mit der Gas- oder Luftleitung statt mit der Abgasleitung, kann natürlich auch im Falle der Fig. i, also bei Anwendung des Verfahrens auf einen Dampfkessel, stattfinden, ebenso wie auch hier das Rückschlagventil bezw. der vom Überdruck bewegte Kolben oder dessen Ersatz, statt von den heißen Gasen, von Gas oder Luft vor der Verbrennung bewegt werden könnte. Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens hat man natürlich darauf zu achten, daß man einesteils keine zu großen Gasverluste hat (darum wird man vorteilhaft meist nicht Gas in den Dampf entweichen lassen), und daß man andererseits genug Sauerstoff zur Verbrennung behält (darum wird man nur bei großem Luftüberschuß Luft in den Dampf entweichen lassen).

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Erhöhung des Wärmeaustausches bei einer unter höherem als Atmosphärendruck erfolgenden Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf beiden Seiten der Wärme übertragenden Fläche in der Weise gleich hoch gehalten wird, daß ein auf einen bestimmten Druck des einen Mittels (Verbrennungsgase oder Dampf) eingestelltes Organ jeweils durch den Druck des anderen Mittels derart beeinflußt wird, daß beim Entstehen eines Druckunterschiedes zwischen den beiden Mitteln das höher ge-

. spannte Mittel entweicht.

2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g-ekennzeichnet, daß der Druckausgleich bewirkt wird durch die Verbindung des Dampfraumes mit einem Raum, in welchem das gespannte Gas oder die gespannte Luft vor ihrer Verbrennung sich befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.