DE2022793A1

DE2022793A1 - Verfahren zur Durchfuehrung eines Dampfkraftprozesses in Kolbendampfmaschinen

Info

Publication number: DE2022793A1
Application number: DE19702022793
Authority: DE
Inventors: Johannes Seiler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-09
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1971-11-25

Description

Verfahren zur Durchführung eines Dampfkraftprozesses in Kolbendampfmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Daxpfkraftprozesses in Kolbendampfmaschinen mittels eines innerhalb des Dampfzylinders ausschließlich mit Dampf ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozesses.
Es ist ein Verfahren bekanntgeworden, welches einen innerhalb des Dampfaylinders ausschließlich mit Dampf ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozeß besitzt (Deutsches Patent Nr. 1 200 835). Dieses Verfahren besteht aus einet teilgeschlossenen Dampfkreislauf, wobei der Dampf im geschlossenen Kreislauf vor der mechanischen Verdichtung im Dampfsylinder in einem Überhitzer überhitzt wird.
Die Uberhitsungsdes im Dampfzylinder zur Verdichtung gelangenden Dampfteils muß dabei mit einem erheblichen Bauaufwand erkauft werden (Verteiler, Rohrleitung, Uberhitzer, Spülgebläse, Steuerventile usw.), der die Anlagekosten der Kolbendampfmaschine beträchtlich erhöht.
Sie ist außerdem mit Drosselverluste in der Rohrleitung und Wärmeverluste im Überhitzer belastet, die den thermodynamischen Gewinn aus der vorhergehenden Überhitzung des zu verdichtenden Dampfes stark beeinträchtigen.
Der erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den iampfkraftprozeß so zn gestalten, daß der aus der Deutschen Patentschrift Nr. 1 200 835 her bekannte ausschließlich im Dampfzylinder und ausschließlich mit Dampf ablaufende thermodynamische Umwandlungsprozeß ohne die durch die mit der vorhergehenden Uberhitsung des zur Verdichtung gelangenden Dampfes zwangsläufig verbundenen Nachteile durchgeführt werden kann.
Das geschieht erfindungsgemäß daduroh, daß der ii Dampfzylinder nach dem Arbeitshub verbleibende noch schwach überhitzte Restdampf ohne den Dampfzylinder zu verlassen und ohne vorher weiter überhitzt zu werden für die anschließende mechanische Verdichtung im Dempfzylinder benutzt wird.
Die Durchführung der Verfahrensvorgänge im Dampfzylinder erfolgt dabei während zwei Kolbenhüben: Erster Hubs Verdichten eines im Dampfzylinder am Ende des Expaneionshubes verbleibenden noch schwach überhitzten Restdampfes über den gesamten Kolbenhub; zweiter Hub: Einströmen von überhitztem Frischdampf in den verdichteten und nun hoch erhitzten Restdampf und expandieren des Dampfgemisches, wonach ii unteren Totpunkt des Arbeitskolbens der im oberen Totpunkt zugeführte frischdaipf anteil voll aus dem Dampfzylinder ausgestoßen wird.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß nun der gesamte für die Überhitzung des zur Verdichtung gelangenden Dampfes notwendige geschlossene Kreislauf des teilgeschlossenen Dampfkreislaufes mit seinen baulichen-, drossel- und wärmewirtschaftlichen Nachteilen wegfällt, und daß mit der mechaniachen Verdichtung eines schwach überhitzten Restdampfes immer noch annähernd so gute thermodynamische Verhältnisse im Dampfzylinder erzielt werden als mit der Verdichtung eines höher temperierten Dampfes unter Abzug der damit verbundenen Nachteile. Man kann also mit einer erheblich einfacheren und darum billigeren Xolbendampfmaschine fast genau so gute thermodynamische Ergebnisse im Dampfzylinder erzielen.
In die sei Zusammenhang muß noch darauf hingewiesen werden, daß es sich bei Kolbendampfmaschinen nach dem erfindungsgemaßen Verfahren um reine Dampf-Kraftmaschinen handelt, die einen ausschließlich mit Dampf ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozeß besitzen. Und daß es sich dabei um echte Dampfmotoren handelt, die einen ausschließlich im Arbeitszylinder ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozeß haben; das charakteristische Merkmal aller Verbrennungsmotoren.
Außerdem stellt das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen der Entwicklung des Dampfkraftprozesses ein viertes grundsätzliches Verfahren zur Durchführung des Dampfkraftprozesses in Kolbendanpfmaschinen dar.
Es ist als solches dadurch gekennzeichnet, daß ausgegangen vom ersten grundsätzlichen Papin*schen Verfahren (erfunden um 1687) bei dem die Dampferzeugung, die Dampfarbeiteleistung und die Dampfkondensation nacheinander im Dampfzylinder durchgeführt wurden, und nachdem beim zweiten grundsätzlichen Verfahren (patentiert 1712) Newcomen die Dampferzeugung aus dem Dampfzylinder in den dafür besser geeigneten Dampfkessel und beim dritten grundsätzlichen Verfahren (pstentiert 1769) Watt die Dampfkondensation aus dem Dampfzylinder in den dafür besser geeigneten Kondensator bzw. in die freie Atmosphäre verlegt haben, nun beim vierten grundsätzlichen Verfahren auch noch die Dampfarbeitsleistung unmittelbar aus dem Dampfzylinder in einen gleichfalls dafür besser geeigneten innerhalb des Dampfzylinders ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozeß verlegt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungagemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt Fig.1 eine schematische Darstellung des Verfahrens in Zweitaktarbeitsweise, Fig.2 das Arbeitsdiagramm gemäß Fig.1.
Gemäß Fig.1 besitzt der Dampfzylinder 1 einen Verdichtungsraum 1', ein Frischdampfeinlaßorgan 2 und einen Abdampfauslaßkanal 3.
Gemaß Fig.2 verlauft das Arbeitsspiel wie folgt: Verdichten 4 eines nach Arbeitehubende im Dampfzylinder verbleibenden noch schwach überhitzten Restdampfes durch den heraufgehenden Arbeitskolben.
Einströmen 5 des Frischdampfes durch das Prischdampfeinlaßorgan in den vorverdichteten hoch erhitzten Restdampf und Sxpandieren 6 des Dampfgemisches bei heruntergehendem Arbeitskolben. Im unteren Totpunkt des Arbeitskolbens wird die gesamte dem verdichteten Restdampf im oberen Totpunkt zugeführte Friscndampfmenge als Abdampf durch den vom Arbeitskolben geöffneten Auslaßkanal aus dem Dampfzylinder entlassen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Durchführung eines Dampfkraftprozesses in Kolbendampfmaschinen mittels eines innerhalb des Dampfzylinders ausschließlich mit Dampf ablaufenden thermodynamischen Umwandlungsprozesses, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der im Dampfzylinder nach dem Arbeitshub verbleibende noch schwach überhitzte Restdampf ohne den Dampfzylinder zu verlassen und ohne vorher weiter überhitzt zu werden für die anschließende mechanische Verdichtung im Dampfzylinder benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung der Verfahrensvorgänge im Dampfzylinder während zwei Kolbenhüben erfolgt: Erster Hub: Verdichten eines im Dampfzylinder am Ende des Expansionshubes verbleibenden noch schwach überhitzten Restdampfes über den gesamten Kolbenhub; zweiter Hub: Einströmen von überhitztem Frischdampf in den verdichteten und nun hoch erhitzten Restdampf und expandieren des Dampfgemisches, wonach im unteren Totpunkt des irbeitskolbens der im oberen Totpunkt zugeführte Frischdampfanteil voll aus dem Dampfzylinder ausgestoßen wird.