DE2426872A1 - Generator zur erzeugung eines heissen, gespannten arbeitsgases - Google Patents

Generator zur erzeugung eines heissen, gespannten arbeitsgases

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DE2426872A1
DE2426872A1 DE19742426872 DE2426872A DE2426872A1 DE 2426872 A1 DE2426872 A1 DE 2426872A1 DE 19742426872 DE19742426872 DE 19742426872 DE 2426872 A DE2426872 A DE 2426872A DE 2426872 A1 DE2426872 A1 DE 2426872A1
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William Welch Gray
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    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
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    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/02Use of accumulators and specific engine types; Control thereof

Description

2426
GCOE Corporation in Dallas/Texas (V.St.A)
Generator zur Erzeugung eines heißen, gespannten Arbeitsgases
Die Erfindung bezieht sich auf einen Generator zur Erzeugung eines heißen, gespannten Arbeitsgases, wie z.B. Wasserdampf.
Zur Erzeugung von Wasserdampf als Arbeitsgas für den Antrieb von Fahrzeugmotoren wurden bereits Generatoren vorgeschlagen, in denen Wasserstoff verbrannt wird. Wasserstoff stellt an sich einen sehr erwünschten Brennstoff für Fahrzeugmotoren dar, da seine Verbrennungsprodukte lediglich aus Wasser bzw. Wasserdampf bestehen. Indessen haben sich derartige Versuche als sehr unbefriedigend erwiesen.
Nach den bisherigen Vorschlägen zur Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff fanden geschlossene Kreisläufe Verwendung, bei denen Wasser elektrolytisch in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt und diese Gase einem Brenner zugeführt wurden. In diesem wurden sie miteinander verbrannt zur Erzeugung von Dampf, der nach Antrieb einer Turbine kondensiert und darauf aufs neue elektrolytisch zersetzt wurde. Derartige Kreisläufe konnten nicht wirtschaftlich arbeiten, da sie für die Elektrolyse zur Bildung des Wasserstoffes und des Sauerstoffes ein Übermaß an elektrischer Energie erfordern,
409S51/0889 , o
Offene Kreisläufe, bei denen gasförmiger Wasserstoff aus einem Vorratsbehälter für die Verbrennung zum Antrieb einer Turbine verwendet wird, deren Abdampf letzten Endes in die Atmosphäre gelangt, sind gleichfalls nicht in einem Fahrzeugantrieb realisierbar, da nur eine zu geringe Menge des gasförmigen Wasserstoffes mitgeführt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen, d.h. einen Generator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er raum- und kostensparend in zuverlässiger Weise mit einem ausreichenden Vorrat eines geeigneten Brenngases betrieben werden kann, um seinerseits eine infolge des Fehlens innerer Verbrennungen nahezu geräuschlos arbeitende Arbeitsmaschine zu speisen. Dabei ist der erfindungsgemäße Generator in erster Linie wiederum für die Verbrennung von Wasserstoff gedacht, um ein völlig neutrales, umweltfreundliches Verbrennungsprodukt zu liefern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch mindestens eine Brennkammer, die nach Maßgabe des gewünschten Druckes unter Entspannung aus einer Quelle verflüssigten Brenngases, insbesondere verflüssigten Wasserstoffs, speisbar ist und eine Zündvorrichtung aufweist.
Dieser Brennkammer wird vorzugsweise in einem stöchiometrischen Verhältnis der zur Verbrennung erforderliche Sauerstoff gleichfalls aus einem verflüssigten Vorrat zugeführt.
Insbesondere bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas kann das Arbeitsgas unmittelbar der Brennkammer entnommen werden. Dabei kann zur Kühlung der Brennkammerwand zusätzlich Wasser in die Brennkammer eingespritzt werden, vorzugsweise in Form von aus dem Abgas der Arbeitsmaschine gewonnenem Kondensat. Wärmetauscher und dergl. vermögen den thermischen Wirkungsgrad des Prozesses zu verbessern
4ubbbi /0889
bzw., sofern sie in die Zuleitungen des Brenners eingeschaltet sind, zu Kühlzwecken ausgenutzt werden.
In einer speziellen Ausführungsform können mehrere
Brennkammern miteinander abwechselnd in Funktion treten, um eine Überhitzung der Brennkammerwand zu vermeiden, und das Arbeitsgas ggf. zunächst in einen Sammelbehälter einspeisen.
Entsprechende Ausführungsbeispiele sind nachfolgend
anhand der Figuren beschrieben. Von diesen zeigt
Fig. I eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer einzigen, kontinuierlich betriebenen Brennkammer und
Fig. II eine Ausführungsform mit insgesamt drei aufeinanderfolgend in Funktion tretenden Brennkammern, die
einen Sammelbehälter speisen.
Soweit bestimmte Teile beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, sind sie mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
In dem in Fig. I dargestellten Dampfgenerator 1 wird, allgemein gesagt, durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärme erzeugt, die auf ein Arbeitsmittel, wie z.B. Wasser oder Dampf, übertragen wird. Dieses Arbeitsmittel gelangt durch Leitungen 2 und 4, über einen Druckregler 6 sowie eine
weitere Leitung 8 zu einem Drosselventil 10.
Das Drosselventil 10 besteht in der Regel aus einem
Ventilkörper mit einem darin beweglichen Ventilglied, womit der Durchfluß gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck ist das Ventilglied im Beispiel über ein Gestänge 11, das an einem Kurbelarm 12 angreift, verstellbar.
Der Austrittsstutzen des Drosselventils 10 steht über eine Speiseleitung 14 mit einem Drosselgehäuse 16 in
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Verbindung, das über dem Einlaß eines Motors 18 angebracht ist.
Der Motor 18 kann irgendein beliebiger Motor sein, der für die Umwandlung thermischer Energie in mechanische Energie in Betracht kommt. In den hier dargestellten Beispielen handelt es sich um einen Drehkolbenmotor, der nach dem Verdrängerprxnzip arbeitet. Ein solcher Drehkolbenmotor von James E. Oliver ist in der Zeitschrift "Popular Science Magazine" vom Dezember 1971 anhand eines Beispiels beschrieben, in welchem dieser Motor bei 1200 Umdrehungen pro Minute
Hubraum
etwa 18,5 bis 25 PS/iyiiefert, etwa 140 g/PS wiegt und einen Wirkungsgrad von 85 % aufweist. Selbstverständlich kann jedoch auch jeder andere Motor Verwendung finden, bei dem ein unter Druck stehendes Medium eine Kraft auf Kolben, Flügel, Membranen oder dergl. ausübt, um damit eine äußere Last anzutreiben.
Der Motor 18 hat eine Abtriebswelle 20, die über eine mechanische Verbindung 22 mit der Antriebswelle 24 eines elektrischen Generators 26 gekuppelt ist. Der Auslaß des Motors 18 steht mit einem Auslaßrohr 28 in Verbindung, das in eine Auslaßleitung 30 und eine Kondensatorspeiseleitung verzweigt ist.
Die Auslaßleitung 30, durch die Überschußwasser bzw. -dampf aus dem System entweicht, enthält ein Überdruckventil 34, das bei einem bestimmten Druck, wie z.B. 1,4 ata,öffnet, um damit an dem Motor 18 einen geeigneten Gegendruck aufrechtzuerhalten, wie er für einen Kreislauf des dort austretenden Druckmittels ohne Gefahr eines Eindringens von Luft mit eventuellen Verunreinigungen erforderlich ist.
Die Auslaßleitung 30 steht mit einem Gegenstrom-Wärmetauscher 36 in Verbindung, der eine Speiseleitung 46 für
—5—
4ü3o51 /0889
die Zuführung erwärmter Flüssigkeit zu dem Dampfgenerator 1 umgibt. Das den Wärmetauscher 36 verlassende Medium strömt durch eine Leitung 38 ins Freie ab.
Der über die Leitung 32 gespeiste Kondensator 40 hat einen Mantel 41 mit einer Einlaßöffnung 41a für den aus dem Motor 18 entweichenden Abdampf sowie eine Austrittsöffnung 41b, durch welche das hieraus gewonnene Kondensat über eine Leitung 42 der Niederdruckseite einer Pumpe 44 zugeführt wird.
Die Pumpe 44 ist vorzugsweise eine raschlaufende Zentrifugalpumpe, die in der Lage ist, beispielsweise 4-40 l/min Kondensat gegen einen Gegendruck von 35 - 70 at zu fördern. Solche Pumpen sind beispielsweise von der Firma Milton Roy unter der Bezeichnung"R-120-A" erhältlich und werden von einem 0,5 PS-Elektromotor angetrieben.
Die Speiseleitung 46 führt von der Hochdruckseite der Pumpe 44 zu einer Eintrittsöffnung 48 des Dampfgenerators
Der Wärmetauscher 36 überträgt Wärme an das durch die Leitung 46 geförderte Kondensat, die er dem teilweise entspannten Abdampf aus dem Motor 18 entzieht, womit in dem Prozeß eine Regeneratorwirkung erreicht wird.
Des weiteren sind zwei Behälter, 50 und 52, vorgesehen, die vorzugsweise doppelwandig sind und zwischen beiden Wänden zu Wärmeisolierungszwecken ein Vakuum enthalten. Diese Behälter sollten Drücken bis über etwa 42 at bei einer Temperatur von -232°C standhalten.
Der Behälter 50 enthält flüssigen Wasserstoff oder einen sonstigen unter Tieftemperaturen brennbaren Brennstoff, der über eine Leitung 54 einem Wärmetauscher 56 in Verbindung mit dem elektrischen Generator 26 zugeführt wird. Elektrische
40 9 8 51/0889
Generatoren haben bekanntlich innere Verluste auf Grund mechanischer Reibung, Widerstandserwärmung, Kernverlusten auf Grund der Hysterese und Wirbelstromverlusten, die sich insgesamt in einer Erwärmung äußern. Mit zunehmender Temperatur sinkt aber der Wirkungsgrad des Generators zum Teil beträchtlich. Der von flüssigem Wasserstoff bei einer Anfangstemperatur von -232° durchströmte Wärmetauscher 56 ergibt eine wirksame Kühlung des Generators 26, durch die eine Verbesserung des Wirkungsgrades von beispielsweise 65 % auf 90 % erreicht wird. Andererseits erhöht sich dabei die Temperatur des durch den Wärmetauscher 56 hindurchtretenden Wasserstoffs, was dessen anschließender Verdampfung zugutekommt und womit sonst verlorene Wärme an den Dampfgenerator 1 zurückgegeben wird.
Eine Leitung 58 verbindet den Wärmetauscher 56 mit einem Verdampfer 60 innerhalb des Mantels 41 des Kondensators 40. Der Verdampfer 60 hat vorzugsweise, wie gezeigt, außenseitig Rippen, um seine Wärmeaustauschfläche zu vergrößern, die mit dem durch die Leitung 32 zugeführten Abdampf in Verbindung tritt. Die aus diesem Abdampf in dem Kondensator 40 gewonnene Wärme bringt den durch die Leitung 58 zugeführten Wasserstoff zum Verdampfen, sofern noch nicht vorher geschehen, bevor dieser über eine anschließende Leitung 62 einem Brenner 65 innerhalb des Dampfgenerators 1 zugeführt wird.
Der Behälter 52 enthält flüssigen Sauerstoff, der über eine Leitung 64 an einen Verdampfer 66 gleichfalls in dem Mantel 41 des Kondensators 40 und von dort über eine Leitung 68 zu dem Brenner 65 gelangt. Die Leitungen 54 und 64 sind mit Ventilen 51 bzw. 53 versehen, um zur Bildung eines stöchiometrisehen Mischungsverhältnisses des Wasserstoffes mit dem Sauerstoff zwecks vollständiger Verbrennung in dem Brenner 65 den Durchsatz durch die Leitungen 54 und 64 steuern zu können.
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403351/0 889
Der Brenner 65 befindet sich innerhalb einer zylindrischen Brennkammer 70 mit einer feuerfesten Auskleidung 72, beispielsweise aus Schamotte oder hitzebeständigen Metalllegierungen, die zuweilen als rostfreier Stahl bezeichnet werden und etwa aus 26 % Nickel, 13,5 % Chrom, 3 % Titan, 1,75 % Molybdän, 1,5 % Mangan und 0,2 % Bor sowie kleinen Mengen Aluminium, Kupfer und Silizium bestehen. Dieses letztgenannte Material ist im Handel erhältlich unter der Bezeichnung "Westinghouse-Legierung 545" und findet gewöhnlich Verwendung für Gasturbinenscheiben, die bei Temperaturen über 6500C hohen Zentrifugalkräften zu widerstehen haben.
Da die Verbrennungstemperatur des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches in der Mitte der Brennkammer 70 beispielsweise 29700C bei mehr als 35 ata be
Brennkammerwand erforderlich.
29700C bei mehr als 35 ata beträgt, ist eine Kühlung der
Die Brennkammer 70 befindet sich innerhalb einer Schale mit einer Außenwand 74 und einer Innenwand 76, wozwischen Isoliermaterial 78 angeordnet ist. Sie nimmt von der Innenwand 76 einen Abstand ein, der einen ringförmigen Strömungskanal 80 in Verbindung mit der Eintrittsöffnung 48 des Dampfgenerators 1 bildet. Der ringförmige Strömungskanal 80 enthält, gestützt von Laschen 82*, zwei koaxiale Zylinder 82 und 84, die an ihrem unteren Ende stirnseitig durch eine Wand 86 miteinander verbunden sind.
Von der Pumpe 84 durch die Leitung 46 in den ringförmigen Strömungskanal 80 gefördertes Kondensat steigt z.B. bis zum Niveau L unterhalb der Oberkanten 82a und 84a der Zylinder 82 und 84 an. Von diesem Kondensat durch die Brennkammerwand mit ihrer Auskleidung 72 aufgenommene Wärme bringt das Kondensat zum Verdampfen, und der Dampf strömt über die Kanten 82a und 84a hinweg sowie durch den
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zwischen den Zylindern 82 und 84 liegenden Ringraum 85 nach unten zu der stirnseitigen Wand 86. Diese hat Öffnungen, an die sich Dampfinjektionsrohre 88 anschließen, welche ihrerseits in ein innerhalb der Brennkammer 70 um den Brenner 65 herumliegendes ringförmiges Verteilerrohr 90 münden. Das Verteilerrohr 90 weist auf seinem Umfang Sprühdüsen 92 auf, durch die hindurch Dampf in die Brennkammer eingeblasen wird.
Ebenfalls in der Brennkammer 70 befindet sich nahe bei dem Brenner 65 ein elektrisches Widerstandsheizelement 65a. Dieses ist über einen Leiter 65b mit einer Batterie B verbunden, von der es auf einer Temperatur oberhalb der Entzündungstemperatur des verwendeten Brennstoffs gehalten wird.
Die Ventile 51 und 53 sind vorzugsweise dafür ausgelegt, Dampf des Brennstoffs bzw. des Sauerstoffs aus den Behältern 50 und 52 austreten zu lassen, welcher infolge von Wärmeübertragung durch die Behälterwände hindurch entsteht. Infolge des Austretens des Dampfes durch den Brenner 65 hindurch wird den Behältern 50 und 52 Wärme entzogen, durch welche in den Behältern eine niedrige Temperatur aufrechterhalten wird. Andererseits bleibt der Brenner 65 in Betrieb, so daß der Dampfgenerator 1 und der angeschlossene Motor 18 ständig aufgeheizt bleiben.
Die Batterie B wird (nicht gezeigt) von dem Generator 26 aufgeladen und steht etwa mit elektrischen Fahrmotoren an den Rädern eines Fahrzeugs in Verbindung.
Die so weit beschriebene Anlage arbeitet wie folgt:
Die Ventile 51 und 53 werden so eingestellt, daß sie Wasserstoff und Sauerstoff aus den Behältern 50 und 52 im
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stöchiometrischen Verhältnis zu dem Brenner 65 hin austreten lassen. Dementsprechend besteht das Verbrennungsprodukt im wesentlichen aus Wasser, welches in Form von Dampf durch die Leitungen 2 und 4, den Druckregler 6, die Leitung 8 und das Drosselventil 10 zu dem Motor 18 hin austritt. Mit dem Drosselventil 10 kann die Leistung des Motors gesteuert werden. Ein Überdruckventil 3 stellt sicher, daß der Dampfdruck ein zulässiges Maß nicht überschreitet .
Das den Motor 18 verlassende Druckmittel in Form teilweise expandierten Dampfes gelangt durch das Auslaßrohr und zum wesentlichen Teil durch die Leitung 32 zu dem Kondensator 40. Dort entsteht unter Berührung mit den Verdampfern 60 und 66 Kondensat, während gleichzeitig der Wasserstoff bzw. Sauerstoff in den Verdampfern, soweit noch nicht geschehen, verdampft und darüberhinaus erhitzt wird.
Das entstandene Kondensat wird von der Pumpe 44 bei einem Druck von beispielsweise etwa 35 ata dem ringförmigen Strömungskanal 80 innerhalb des Dampfgenerators 1 zugeführt , nachdem es durch den Wärmetauscher 36 vorgewärmt wurde. In dem Dampfgenerator wird dieses Kondensat durch die durch die Wand der Brennkammer 70 hindurchtretende Wärme in dem ringförmigen Strömungskanal 80 verdampft, worauf der unter Druck stehende Dampf durch den ringförmigen Raum 85 nach unten und in das Verteilerrohr 90 innerhalb der Brennkammer strömt, wo er nach Austritt aus den Düsen 92 weiter erhitzt wird und sich mit dem aus der Verbrennung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches ergebenden Wasserdampf vermischt.
Die Temperatur des durch die Leitungen 2 und 4 austretenden Dampfes beträgt beispielsweise 6500C und sein
40 9 851/0889 "."
Druck etwa 35 ata, während der Druck in dem Auslaßrohr 28 des Motors 18 bei 1,4 ata liegt.
Das durch die Leitung 42 vom Kondensator 41 zu der Pumpe 44 übertretende Kondensat unterliegt vorzugsweise der Sättigungstemperatur bei dem Druck von 1,4 ata, während es aus der Pumpe mit einem Druck von etwa 35 ata entlassen wird.
Unter der Annahme, daß der Motor 18 einen Wirkungsgrad von 85 % aufweist und etwa 40 PS liefert, kann der Wirkungsgrad des Kreisprozesses der Anlage wie auch deren Brennstoffbedarf berechnet werden.
Bei dem in Fig. II wiedergegebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung tritt ein Behälter 150 für flüssigen Wasserstoff sowie ein Behälter 152 für flüssigen Sauerstoff auf. Der Wasserstoff wird über Leitungen 154 an Brennkammern 170a, 170b und 170c abgegeben, ebenso wie der Sauerstoff über Leitungen 164.
In diesem Beispiel enthält jede Brennkammer eine Zündkerze S, um das eingeleitete Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch zu zünden.
In den Leitungen 154 sind Ventile 151a, 151b und 151c vorgesehen, die durch signalabhängige Betätigungsmittel, wie z.B. Elektromagnete, gesteuert werden können.
Der in jeder der Brennkammern 170a, 170b und 170c aus der Verbrennung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches entstehende Dampf wird über Leitungen 102, in denen Magnetventile 106a, 106b und 106c vorgesehen sind, einem Sammelbehälter T zugeführt. Dieser Sammelbehälter T liefert nach Bedarf Dampf durch die Leitung 8 über das Drosselventil 10 und die Speiseleitung 14 an den Motor 18 wie im vorher beschriebenen Beispiel.
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Ein Teil des den Motor durch das Auslaßrohr 28 verlassenden Dampfes tritt durch die Leitung 32 zu einem Kondensator C über, von dem Kondensat über Leitungen 46a, 46b und 46c, in denen Rückschlagventile 46 ♦ vorgesehen sind, den einzelnen Brennkammern 170a, 170b und 170c zugeführt wird, um sich dort wiederum unter gleichzeitiger Kühlung der Brennkammerwand mit dem durch die Verbrennung entstehenden Wasserdampf zu vermischen.
Innerhalb des Sammelbehälters T ist eine Drucksonde 200 vorgesehen, die über Leitungen 201 und 202 ein elektrisches, Signal liefert, wenn der Druck in dem Sammelbehälter einen bestimmten Wert, wie beispielsweise 14 ata, unterschreitet.
Ein auf der Leitung 201 auftretendes Signal gelangt über eine Leitung 203, eine Bürste 204 und eine Welle 205 zu zwei miteinander verbundenen drehbaren Kontakten 206 und 208, während das auf der Leitung 202 erscheinende Signal einem Schrittschaltwerk 210 beispielsweise aus einem Elektromagneten in Verbindung mit einem Klinkenrad 211 zugeführt wird, von dem über ein Übersetzungsgetriebe aus zwei miteinander kämmenden Zahnrädern 212 und 214 die Welle 205 angetrieben wird.
Jedes Mal wenn ein Signal aus der Drucksonde 200 an dem Schrittschaltwerk 210 eintrifft, erfahren die drehbaren Kontakte 206 und 208 somit eine Drehung um einen bestimmten Winkel.
Die Welle 205 ist in der Nähe der Kontakte 206 und 208 von zwei feststehenden Isolierstoffscheiben 216 und 218 umgeben. In dem betrachteten Beispiel, bei dem drei Brennkammern, 170a, 170b und 170c, auftreten, sind auf der Scheibe 216a drei Kontakte, 216a, 216b und 216c, vorgesehen, mit denen der drehbare Kontakt 206 infolge der Betätigung des Schritt-
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4UÜ851 /0889
Schaltwerkes 210 nacheinander in Berührung kommt. Ebenso trägt die Scheibe 218 drei Kontakte, 218a, 218b und 218c.
Der Kontakt 216a steht über eine Leitung 216af mit den Elektromagneten der Ventile 151a und 153a in Verbindung, die den Wasserstoff- bzw. Sauerstoffzufluß zu der Brennkammer 170a steuern. Die Kontakte 216b und 216c sind ebenso mit den Elektromagneten der Ventile 151b und 153b bzw. 151c und 153c an den Brennkammern 170b und 170c verbunden.
Der Kontakt 218a steht über eine Leitung 218a' mit der Zündkerze Sl der Brennkammer 170a und dem Hagnetventil 106a an der Brennkammer 170a in Verbindung, um den während der dort stattfindenden Verbrennung entstehenden Dampf in den Sammelbehälter T übertreten zu lassen. Entsprechend sind die Kontakte 218b und 218c mit der Zündkerze S2 bzw. S3 und dem Magnetventil 106b bzw. 106c der Brennkammern 170b und 170c verbunden.
Aus der vorausgehenden Beschreibung wird deutlich, daß bei Zündung der Brennkammer 170a Dampf unter einer Temperatur von beispielsweise 6500C und einem Druck von etwa 35 ata durch das dann offene Magnetventil 106a zu dem Sammelbehälter T und von dort über das Drosselventil 10 zu dem Motor 18 Zutritt findet. Fällt der Druck in dem Sammelbehälter T unter 14 ata, so liefert die Drucksonde 200 ein Signal an das Schrittschaltwerk 210, womit die drehbaren Kontakte 206 und 208 nun mit dem Kontakt 216b bzw. 218b in Berührung treten, um die Ventile 151b, 153b und 106b der Brennkammer 170b zu öffnen und die Zündkerze S2 zu betätigen, bis der vorgeschriebene Druck in dem Sammelbehälter T wieder hergestellt ist.
Beim nächsten Druckabfall in dem Sammelbehälter setzt das von den Signalen der Drucksonde 200 gesteuerte Schrittschaltwerk 210 die Brennkammer 170c in Funktion.
4üS851/0889
Während vorausgehend von Wasserstoff als Brennstoff die Rede war, können selbstverständlich auch andere Brennstoffe in Verbindung mit der Erfindung Anwendung finden, wie z.B. Benzin. Der Hauptvorteil der Erfindung jedoch, der darin besteht, in die Atmosphäre nur sauberen Wasserdampf entweichen zu lassen, wird freilich nur unter Verwendung eines Brennstoffgemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff erreicht.
- Patentansprüche -
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Claims (24)

Patentansprüche
1. Generator zur Erzeugung eines heißen, gespannten Arbeitsgases, wie z.B. Wasserdampf, gekennzeichnet durch mindestens eine Brennkammer (70; 170), die nach Maßgabe des gewünschten Druckes unter Entspannung aus einer Quelle (50; 150) eines verflüssigten Brenngases, insbesondere verflüssigten Wasserstoffs, speisbar ist und eine Zündvorrichtung (65aj S) aufweist.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (70j 170) unter Entspannung zusätzlich aus einer Quelle (52; 152) flüssigen Sauerstoffs speisbar ist.
3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzufuhr im Verhältnis zur Brenngaszufuhr derart gesteuert ist, daß in der Brennkammer (70; 170) ein stöchiometrisches Brenngas-Sauerstoff-Gemisch zustandekommt.
4. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der angeschlossenen Arbeitsmaschine (18) ein Kondensator (40; C) nachgeschaltet ist, dessen Kondensat in den Generator (z.B. 1) zurückgeführt wird.
5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kondensator (40) ein Verdampfer (60, 66) zumindest für das der Brennkammer (70) zugeführte Brenngas vorgesehen ist.
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4Ü3851 /0889
2426372
— J. O —
6. Generator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Kondensat in die Brennkammer (70; 170) eingespritzt wird.
7. Generator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kondensatleitung (46) einen Wärmetauscher (36) passiert, der von einem Teil des die Arbeitsmaschine (18) verlassenden Abdampfes durchströmt ist.
8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wärmetauscher (36) durchströmende Abdampf bzw. hieraus resultierendes Kondensat ins Freie entweicht.
9. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest das der Brennkammer (70) zugeführte, sich entspannende Brenngas zu Kühlzwecken, beispielsweise an einem mit der Arbeitsmaschine
,- „> , ,elektrischen ,_„. . . . .
(18) gekuppeltenfGenerator (26), ausgenutzt wird.
10. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Arbeitsgas der Brennkammer (70; 170) selbst entnommen wird.
11. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkammer (70) von einem Wassermantel umgeben ist.
12. Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser des Wassermantels, vorzugsweise nach Verdampfung, in die Brennkammer (70) eingespritzt wird.
13. Generator nach Anspruch 12 mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das rückgeführte Kondensat
4 0 3 8 5 1/0889 -16"
vor seiner Einspritzung den Wassermantel bildet.
14. Generator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkammer (70) langgestreckt und aufrechtstehend ist und daß der Wassermantel einen ringförmigen Strömungskanal (80) bildet, in dem ein bis über den Wasserspiegel (L) reichender Ringraum (85) für den nach unten in die Brennkammer abströmenden Dampf abgeschirmt ist.
15. Generator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (85) unterseitig bis auf Dampfaustrittsöffnungen geschlossen ist, an die sich in die Brennkammer (70) führende Dampfinjektionsrohre (88) anschließen.
16. Generator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfinjektionsrohre (88) in ein Sprühdüsen (92) aufweisendes, vorzugsweise den Brenner (65) umgebendes Verteilerrohr (90) münden.
17. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet , daß die Zündvorrichtung ein während des Betriebs dauernd eingeschaltetes elektrisches Widerstandsheizelement (65a) ist.
18. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkammer (170) in Abhängigkeit von Druck und/oder Temperatur des Arbeitsgases intermittierend in Funktion setzbar ist.
19. Generator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für das den Generator verlassende Arbeitsgas ein mit einer Drucksonde (200) ausgerüsteter Sammelbehälter (T) vorgesehen ist.
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20. Generator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet , daß er mehrere miteinander abwechselnd in Funktion setzbare Brennkammern (170a, 170b, 170c) aufweist.
21. Generator nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß in den Zu- und Ableitungen (154, 164, 102) der Brennkammer(n) (170) durch elektrische Signale gesteuerte Ventile (151,' 153, 106) vorgesehen sind.
22. Generator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung (S) eine durch Signale aus der gleichen Signalquelle (200) steuerbare Funkenzündung ist.
23. Generator nach Anspruch 21 oder 22 mit Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß von der Signalquelle (200) ein Schrittschaltwerk (210) mit Kontakten (216a, 216b, 216c; 218a, 218b, 218c) für die einzelnen Brennkammern (170a, 170b, 170c) steuerbar ist.
24. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsmaschine ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitender Drehkolbenmotor (18) ist.
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DE19742426872 1973-06-04 1974-06-04 Generator zur erzeugung eines heissen, gespannten arbeitsgases Ceased DE2426872A1 (de)

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