DE251808C

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Publication number: DE251808C
Application number: DENDAT251808D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 251808 KLASSE 13 d. GRUPPE

CHARLES CAILLE in LE PERREUX, Seine.

Verfahren zur Überhitzung von Dampf. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Mai 1911 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 28. Februar 1911 anerkannt.

die Priorität

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Überhitzung von Dampf.

Bei den bekannten Überhitzern ist der

Dampf im Überhitzer stets noch gesättigt und kann nur durch eine Temperaturerhöhung von der in ihm enthaltenen Feuchtigkeit be-

. freit werden. Infolgedessen muß man den Überhitzern eine ziemlich beträchtliche Größe geben und sie an einer Stelle in detv Weg der Feuergase einschalten, die nicht zu weit von der Feuerung entfernt ist. Wenn einem solchen Überhitzer infolge einer Verminderung oder eines Aussetzens der Dampfentnahme nicht genügend frischer Dampf zugeführt wird, so kann ferner ein Verbrennen des Röhrenbündels eintreten,. falls man nicht Vorrichtungen vorsieht, um diesem Übelstand zu begegnen.

Das Verfahren gemäß dieser Erfindung vermeidet alle diese Übelstände. Das neue Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß der Druck des Dampfes zwischen der Entnahmestelle und einem Überhitzer vermindert wird, und zwar zweckmäßig um einen konstanten Betrag, und daß gleichzeitig der Aufnehmer für den Dampf von verminderter Spannung mindestens auf der Temperatur gehalten wird, die der Dampf vor seiner Spannungsverminderung hatte. Letzteres wird beispielsweise dadurch erreicht, daß der Spannungsabfall in einem geeigneten Aufnehmer vor sich geht, der im Dampfraum des Kessels angeordnet ist. Der Dampf erfährt also eine isothermische Expansion, und man erhält vollkommen trockenen Dampf mit einem Überhitzer von sehr geringen Abmessungen, der an einer von der Feuerung entfernten Stelle, z. B. in der Rauchkammer, angeordnet sein kann.

Eine Ausführungsform einer zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Anlage ist in Fig. ι in Anwendung an einen Lokomotivkessel dargestellt. Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zur Verminderung der Spannung des Dampfes in einem Schnitt in größerem Maßstäbe.

Gemäß Fig. 1 ist der zylindrische Kessel a der Lokomotive in üblicher Weise mit einem Dampfdom b versehen, in dem das gebräuchliche, vom Maschinisten von außen zu bewegende Dampfentnahmeventil c angeordnet ist. Der durch das Ventil c dem Kessel entnommene Dampf geht in eine Leitung d, die nach einem Druckverminderungsbehälter e führt. Beim Austritt aus diesem Behälter e, in dem der Druck des Dampfes herabgesetzt wird, wird der Dampf auf der Temperatur gehalten, die er vor seiner Spannungsverminderung besaß. Zu diesem Zwecke geht der Dampf, in den Aufnehmer f, der aus einem Rohr oder einem Röhrenbündel von geeigneten Abmessungen besteht und im Dampf raum g des Kessels angeordnet ist. An den Aufnehmer f ist der Überhitzer h angeschlossen, der erheb-

lieh kleiner als üblich gehalten werden und in der Rauchkammer i der Lokomotive angeordnet sein kann.

Die Wirkung der Spannungsverminderung des Dampfes auf seinem Wege von der Leitung d zum Überhitzer h unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung seiner Anfangstemperatur ist ohne weiteres verständlich. Es tritt hierbei infolge der Druckverminderung" bei kon-

ίο stanter Temperatur eine Verdampfung des im Dampf enthaltenen Wassers ein. Der Aufnehmer / bildet so eine Kammer für vollständige Verdampfung, so daß der Dampf im Überhitzer h vollständig trocken anlangt. Im Überhitzer erfährt er eine Temperaturerhöhung, deren Folge auch eine Drucksteigerung ist, die bis zum Einlaß in die Dampfmaschine bestehen bleibt. Bei jeder Füllungsperiode in der Dampfmaschine ergibt sich in dem Aufnehmer / eine Druckverminderung, deren Folge ist, daß der Druckverminderungsbehälter e frischen Dampf in den Aufnehmer / eintreten läßt, der die bestimmte Spannungsverminderung erfährt und· dessen Feuchtig- keit verdampft wird. Alsdann wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge.

Das Druckverminderungsgefäß e ist vorteilhaft so ausgebildet, daß der veränderliche Druck P, der im Kessel g herrscht, ' nicht bis auf einen ein für allemal bestimmten Wert P¹ vermindert wird, sondern daß vielmehr die Differenz zwischen dem veränderlichen Druck-P und dem ebenfalls veränderlichen Druck p des Aufnehmers / eine Konstante bleibt, deren Wert man allerdings beliebig bestimmen und einstellen kann. Bezeichnet also P den veränderlichen Druck im Kessel und p den veränderlichen Druck im Aufnehmer /, so hat man stets P — p^k, wobei k eine Konstante ist, die durch entsprechende Regulierung der Einstellorgane des Druckverminderungsgefäßes e bestimmt werden kann. Die Temperatur des entspannten Dampfes wird auf der Höhe gehalten, die der Dampf vor seiner Entspannung hatte, so daß also durch die Entspannung eine vollständige Verdampfung, d. h. also eine vollständige Trocknung des dem Kessel entnommenen Dampfes erzielt wird.

Das Druckverminderungsgefäß e ist in Fig. 2 veranschaulicht. Es besteht aus einem

: äußeren Gehäuse e, das durch eine Öffnung e¹ mit dem Dampf raum g des Kessels und durch einen Stutzen e² mit der Leitung d in Verbindung steht. In dem Gehäuse e ist eine Kammer j angeordnet, die· durch einen Stutzen j¹ mit dem Aufnehmer / in Verbindung steht. In dieser Kammer j ist eine zylindrische Büchse m angeordnet, die mit zwei Reihen Öffnungen n, n¹ versehen ist, die die Verbindung zwischen der Leitung d und dem Aufnehmer / herstellen können und durch deren Schluß diese Verbindung unterbrochen wird. Das völlige oder teilweise Öffnen und Schließen dieser Durchlässe wird . beeinflußt durch die jeweilige Stellung des beweglichen Organs, das in der Büchse m angeordnet ist.

Dieses bewegliche Organ besteht aus der Stange q und den darauf sitzenden Kolbenschiebern. Für die Öffnungen n, n¹ sind zwei Kolben 0, o¹ von gleichem Durchmesser angeordnet. Eine vom Stutzen e² abgezweigte Leitung e^s steht durch eine öffnung 1 mit der oberen Fläche eines Kolbens r¹, durch eine Öffnung 2 mit der unteren Fläche eines KoI-bens' r² und der oberen Fläche eines Kolbens r^s und schließlich durch eine Öffnung 3 mit der unteren Fläche des Kolbens r³ in Verbindung. Mit anderen Worten, der Stutzen e¹ ist durch die Zweigleitung e'⁶ in ständiger Verbindung mit den Kammern v, t und u. Die Kammer y zwischen den Kolben r¹ und r² steht durch eine Leitung w mit der Kammer j des Druckverminderungsgefäßes e in Verbindung. Die beiden Kolben r¹ und r^s haben denselben Durchmesser. Der Durchmesser des Kolbens r² ist größer. Die Stange q, die alle diese Kolben trägt, ist oben durch die Gehäusewand verlängert und trägt hier einen Teller q¹, auf den sich eine Feder χ mit regelbarer Spannung stützt.

Die Spannung dieser Feder bestimmt den Wert der Konstanten k = P — p und sichert die Spannungsverminderung des Dampfes.

Der in die Leitung d gelangte Dampf geht durch e² und e^s in die Büchse m und in die Kammern v, t und u. Da die Kolben r¹ und r^s gleiche Durchmesser haben, so heben sich die auf diese beiden Kolben ausgeübten Drücke auf. Dasselbe gilt für die Kolben 0 und o¹. Dagegen steht der Kolben r² auf der unteren Fläche unter der Einwirkung des Druckes des noch nicht entspannten Dampfes, während auf der oberen Fläche des Kolbens r² der Druck des Aufnehmers f herrscht. Bezeichnet man den Inhalt der Fläche des Kolbens r ² mit S und den Inhalt der Fläche des Kolbens r³ mit s, so sucht sich die Stange q mit dem darauf sitzenden Kolben unter der Einwirkung einer Kraft zu heben, die gleich ist (S—s) · P, während die entgegenwirkende Kraft, die die Stange mit dem Kolben abwärts zu drücken strebt, sich zusammensetzt aus (S — s) · p und der Spannung k der Feder x. Das bewegliche Organ nimmt also eine die Durchlässe n, n¹ abschließende Gleichgewichtslage ein, wenn

(S — s)-P = (S — s)-p + k

ist, was man auch schreiben kann

Da S — s konstant ist, so genügt es, wenn man den Wert P — p verändern will, die Konstante k zu verändern.

. Sobald sich während des Betriebes der Wert von p infolge einer Dampfentnahme vermindert, vergrößert sich der Wert P — p, und das Gleichgewicht ist gestört. Infolgedessen öffnen sich die Durchlässe η und n¹. Da, wie oben erwähnt, der von dem Druck P

ίο auf den Druck p gebrachte Dampf auf einer Temperatur gehalten wird, die mindestens gleich ist der Temperatur des Dampfes im Kessel, so geht die Trocknung des Dampfes im wesentlichen schon in dem Aufnehmer / vor sich, und man kann den Überhitzer h wesentlich kleiner nehmen als gewöhnlich, wenn nicht gar ganz fortlassen.

Die Einschaltung des Kolbens r² mit der Oberfläche ,S zwischen den beiden Kolben r¹ und r'⁶ mit der kleineren Oberfläche ί ermöglicht die Herabsetzung des Wertes der Konstanten k, indem man 5" und .? genügende AVerte für die gute Wirkung der Vorrichtung gibt. Infolge der Möglichkeit, die Spannung der Feder χ sehr schwach zu wählen, erhält man eine außerordentliche Empfindlichkeit und Schnelligkeit der Wirkung, die durch die Trägheit der Massen nicht beeinträchtigt wird.

Der Aufnehmer / kann in manchen Fällen gleichzeitig auch als Überhitzer ausgebildet werden, ebenso wie auch der Überhitzer andererseits den Aufnehmer bilden kann.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Überhitzung von Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf vor dem Eintritt in den Überhitzer durch Druckverminderung bei gleichbleibender Temperatur getrocknet bzw. in geringem Grade vorüberhitzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.