DE207984C

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Publication number: DE207984C
Application number: DENDAT207984D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- .M 207984 KLASSE Uh. GRUPPE

für Kraftmaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Dezember 1907 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Erhitzung der durch heiße Triebflüssigkeit betriebenen Kraftmaschinen, wie z. B. Dampf- oder Gasmaschinen.
Der schnelle Temperaturwechsel in der Zufuhr der heißen Flüssigkeit zu einer derartigen Kraftmaschine hat außergewöhnliche Beanspruchungen gewisser Metallteile der Kraftmaschine zur Folge, welche durch den Wechsel der örtliehen Temperaturverhältnisse verursacht werden. Besonders ist dieses der Fall beim Hochdruck- bzw. Einlaßteil der Kraftmaschine, wo diese Beanspruchungen nicht selten eine nachteilige Veränderung und sogar den Bruch der Metallteile herbeiführen können.

Eine durch hochüberhitzten Dampf oder Gas betriebene Maschine oder Turbine kann z. B. leicht dadurch zerstört werden, daß der überhitzte Dampf in sie beim Anlassen eingelassen wird, d. h. ehe sie genügend angewärmt worden ist.

Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Anordnung bzw. Einrichtung, durch welche die Temperatur der überhitzten Triebflüssigkeit derart geregelt werden kann, daß ein plötzlicher Wechsel in der Temperatur der der Kraftmaschine zugeführten Flüssigkeit und damit eine übermäßige Beanspruchung der Maschinenteile ausgeschlossen ist, selbst wenn das Zufuhrventil ohne Sorgfalt betätigt werden sollte. :

Die Erfindung besteht in der Anordnung einer Wärmeaufspeichervorrichtung zwischen der Zufuhr bzw. Abgabe der heißen Flüssigkeit und der diese Flüssigkeit empfangenden Kraftmaschine, zum Zwecke, die durch die Temperaturänderungen der Triebflüssigkeit bei deren Eintritt in die Maschine verursachte Abstufung des Temperaturwechsels derart herabzumindern, daß die Maschinenteile, welche in Berührung mit der Triebflüssigkeit kommen, vor plötzlichen Temperaturänderungen geschützt und übermäßige örtliche Temperaturunterschiede ausgeschlossen werden.

Diese Vorrichtung ist anwendbar entweder nur beim Anlassen der Maschine lediglich um zu verhindern, daß die überhitzte Flüssigkeit mit hoher Temperatur in die Maschine eintritt, ehe letztere ordentlich angewärmt worden ist, oder man kann dieselbe dazu verwenden, um ein zeitliches Zurückbleiben bzw. eine Verzögerung der Temperaturänderungen während der ganzen Dauer der Zufuhr der Flüssigkeit zur Maschine herbeizuführen.

In einigen Fällen aber, und besonders bei großen Maschinen und Turbinen, erfordert die Bauart, daß gewisse Metallteile, welche der Hitze und dem Druck ausgesetzt sind, eine viel bedeutendere Stärke bzw. Dicke der Metallmasse an einigen Stellen bekommen als an anderen Stellen, welche mit jenen aus einem Stück bestehen, wie z. B. bei den Ecken der schweren Flanschen der Turbinengehäuse. Die ungleichmäßige Erhitzung, welche in einem

gewissen Zeitraum durch solche ungleichmäßige Massen verursacht wird, führt schwere Nachteile mit sich, und wo solche Massen zur Herstellung der Verbindungsflanschen nötig sind, ist es schwierig, derartige Verbindungsstellen dampf- bzw. gasdicht zu halten, und zwar deshalb, weil die ungleichmäßige Erhitzung eine Verzerrung bzw. eine ungleichmäßige Ausdehnung herbeiführt.

ίο Vorliegende Erfindung hat weiter zum Zweck, die durch die Erhitzung solcher ungleichmäßigen Metallmassen sonst herbeigeführte Verzerrung bzw. Verziehen abzuhalten.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. ι die Gesamtanordnung einer Turbinenanlage nach vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 3, welche eine Ausführungsart dieser Erfindung darstellt,

Fig. 3 einen Grundriß, teilweise im Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 2,

Fig. 4 eine Abänderung der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausfiihrungsarten der Wärmepuffervorrichtung.

Nach der in Fig. 1. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Einlaßventil α und der Kraftmaschine b (als Turbine dargestellt) ein Metallzylinder c angeordnet, welcher mit Metall oder anderem Material von hoher spezifischer Wärme, wie Ziegel oder Stein, in mäßig kleiner Verteilung gefüllt ist. Dies Material kann, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, die Gestalt von Stangen d haben. Es können aber auch andere Formen verwendet werden, wie gewellte Rohre, gerippte Stäbe, Metallklumpen u. dgl., welche dem hindurchgehenden Dampf eine große Fläche bieten, wobei das die Aufspeichervorrichtung ausfüllende Material beliebige Gestaltung haben kann; wesentlich ist es nur, daß die Masse dieses Materials im erheblichen Verhältnis zur Masse des Materials der zu schützenden Kraftmaschine sein muß.

Fig. 4 zeigt eine Abänderung, bei der die Stäbe bzw. Rohre in Bündeln parallel zueinander oder parallel hintereinander geschaltet in einem oder mehreren Gehäusen angeordnet sind.

Die Wirkungsweise der mit überhitztem Dampf arbeitenden Vorrichtung ist folgende: Beim öffnen des Einlaßventils am Auslaß des Überhitzers geht der Dampf in die Aufspeichervorrichtung über, wo er einen großen Teil seiner Wärme dem Material der Aufspeichervorrichtung abgibt. Dadurch wird die Temperatur des Dampfes sehr vermindert, und es findet eine Kondensation statt.

Die durch das Metall der Aufspeichervorrichtung stattfindende Aufnahme der Wärme wird einen ansehnlichen Zeitraum in Anspruch nehmen, ehe irgendwelcher über den Grad der Sättigung erhitzter Dampf in die Turbine überhaupt eintreten kann. Während dieses Zeitraumes wird aber die Turbine allmählich angewärmt werden, derart, daß wenn der überhitzte Dampf endlich in die Maschine eintritt, keine plötzliche örtliche Erhitzung und Ausdehnung stattfinden wird..

Durch diese Einrichtung wird also nicht nur die Turbine vor irgendwelcher plötzlichen Temperaturerhöhung der Triebflüssigkeit geschützt, sondern durch entsprechende Bemessung der Menge des Metalls oder der anderen Wärme aufspeichernden Masse ist es möglich, das Maß dieser Temperaturänderung während des Betriebes der Kraftmaschine zu beschränken.

Es ist ersichtlich, daß leicht viele Ausführungsarten dieser Erfindung vorgeschlagen werden können. Es könnte z. B. dadurch erreicht werden, daß die Rohrleitung in Gestalt eines gedrungenen Bündels in eine die Wärme nicht leitende Hülle bzw. ein Gehäuse dicht eingeschlossen wird; diese Ausführungsart wird aber vorzugsweise nur bei kleinen Röhren angewandt.

Eine weitere Ausführungsart besteht darin, daß der Dampf durch eine Anzahl kleiner Röhren in paralleler Schaltung geführt wird und diese Röhren in eine 'Flüssigkeit von großer spezifischer Wärmeaufnahmefähigkeit ähnlich wie bei einem gewöhnlichen Oberflächenkondensator eingetaucht werden.

Die Fig. 5 und 6 stellen weitere Ausführungsarten in schematischer Weise dar. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung besteht die Vorrichtung aus einem Gehäuse c mit flachen Trögen t, auf welche Stücke d eines geeigneten Materials gelegt sind und über welche eine genügende Menge Wasser vermittels eines durchlöcherten Rohres ζ gespritzt oder auf andere Weise unter Druck gegossen wird. Diese Wasserzufuhr wird durch einen Schwimmer/ geregelt, welcher ein Wassereinlaßventil ν betätigt.

In der Wasserleitung ist ein zweites Ventil χ vorgesehen, welches mit dem Dampfeinlaßventil auf geeignete Weise verbunden ist, z. B. mittels einer Stange r, welche mit einer in das auf der Spindel des Dampfzufuhrventils befestigte Getriebe φ eingreifenden Verzahnung w ausgerüstet ist. Diese Stange r ist mit dem Betätigungshebel des Wasserventils χ verbunden. Bei geschlossenem Dampfeinlaßventil ist das Wasserventil χ offen, wobei Wasser auf die mit Material gefüllten Tröge im Gehäuse c gespritzt wird, bis der Schwimmer in die Höhe steigt und das Ventil ν geschlossen wird.

Bei geöffnetem Dampfzufuhrventil ist das Wasserventil χ geschlossen, und der eintretende

Dampf verdampft das in den Trögen verbleibende Wasser. Wird das Dampfzufuhrventil wieder geschlossen, so fließt Wasser hinein, bis der Zufluß durch den Schwimmer abgestellt wird, worauf die Vorrichtung zu einem erneuten Anlassen bereit ist.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführung wird der Dampf durch einen Raum c geleitet, welcher eine beschränkte Menge Wasser enthält bzw. welchem eine solche Menge zugeführt wird. Bei seinem Wege durch den Raum c wird der Dampf gezwungen, durch das Wasser hindurch oder in Berührung mit dem Wasser zu fließen, und zwar z.B. vermittels der durchlöcherten Röhre p, welche in das Wasser oder die andere Flüssigkeit eintaucht. Auf diese Weise wird der Durchfluß des überhitzten Dampfes verhindert, bis das in dem Raum c befindliche Wasser verdampft worden ist, wobei seine Temperatur mittlerweile unterhalb des Sättigungspunktes gehalten wird.

Es können selbsttätige Mittel zur Regelung des Wasserzuflusses vorgesehen werden, derart, daß der Wasserzufluß nach einiger Zeit abgestellt wird und das in dem Raum verbleibende Wasser durch den eintretenden Heißdampf in dem Raum verdampft werden kann.

Es können auch weitere selbsttätige Mittel vorgesehen werden, um den Wasserzufluß wieder einzuleiten, wenn die Temperatur des Dampfes über einen bestimmten Grad steigen sollte.

Der Raum c (Fig. 6) enthält einen abgegrenzten Teil d, aus welchem der Dampf durch die durchlöcherten Röhren p in das Wasser eintritt, ehe er zum Ausgangsrohr m gelangt, wobei die Ablenkungsplatte b das Hinüberreißen des Wassers nach der Kraftmaschine verhindert. Die selbsttätigen Mittel können einbegreifen: einen Schwimmer/, welcher ein Ventil χ betätigt, und einen Thermostat t im Ausgangsrohr m, welcher ein in das Wasserzuflußrohr eingesetztes Ventil ν kontrolliert. Letzteres Ventil kann ein Schieberventil sein..

Der Thermostat t wird so eingestellt, daß, solange er kalt bleibt, das Ventil ν auch offen bleibt, während bei normaler Überhitzung das Ventil ν geschlossen ist.

Eine weitere Temperaturerhöhung wird das Ventil υ wieder öffnen, wodurch das Wasser einfließen kann, bis der Wasserzufluß durch den Schwimmer/, der das Ventil χ schließt, abgestellt wird oder dadurch, daß der Thermostat t bis zu dem Grad abgekühlt ist, bei dem er das Ventil ν schließt. In dieser Ausführung wirkt die Vorrichtung nicht nur als Sicherheitsanlaßvorrichtung, sondern auch als ein Wärmeregler während des Ganges der Kraftmaschine.

Der allen diesen Vorrichtungen zugrunde liegende Gedanke ist derselbe und kann kurz als »Wärmepurfervorrichtung« für den überhitzten Dampf bezeichnet werden, nämlich eine Vorrichtung, welche ein großes zeitliches Zurückbleiben bzw. eine Verzögerung oder ein Verschieben der Temperaturveränderungen des zur Turbine zugeführten Dampfes zustande bringt.

Aus obigem ist ersichtlich, daß diese Wärmepuffervorrichtungen angewandt werden können, um ein zeitliches Zurückbleiben bzw. ein Verschieben der Temperaturänderungen zu bewerkstelligen, seien letztere oberhalb oder unterhalb der normalen Temperatur.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Ausgleich der wechselnden Temperaturen des überhitzten Treibmittels für Kraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhrleitung vor der Kraftmaschine ein Wärmespeicher eingeschaltet ist.

2. Verfahren zur Regelung der Temperaturen des überhitzten Treibmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu hoher Temperatur des Treibmittels selbsttätig Wasser auf das die Wärme aufnehmende Material des Wärmespeichers gespritzt wird und diese Wassereinspritzung abgestellt wird, sobald das Treibmittel auf eine bestimmte Temperatur gesunken ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.