DE268704C

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Publication number: DE268704C
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KAISERLICHESIMPERIAL

\ PATENTAMT.\ PATENT OFFICE.

1010

2020th

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kaltdampf mascliinenanlage zur Ausnutzung des in Kaltdämpfen enthaltenen Spannungsgefälles unter Einschaltung »rotierender« Motoren und Speisepumpen.The subject of the present invention is a cold steam machine system for utilization the voltage gradient contained in cold vapors when "rotating" motors are switched on and feed pumps.

Es ist bekannt, sogenannte Kaltdämpfe — das. sind Arbeitsflüssigkeiten, die bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen von unter ΐοσ° C. sieden (wie SO.,, CO₂, NH₃ u. dgL) — in einem geschlossenen Rohrsystem dadurch zur Arbeitsleistung zu bringen, daß dieselben in einem Verdampfer eventuell noch unter Überhitzung erwärmt werden, sie sodann in einem Zylindermotor expandieren, worauf sie in einem Kondensator abgekühlt und kondensiert und schließlich von einer »Kolbenpumpe« wieder dem Verdampfer -— zwecks neuer Erwärmung — zugeführt werden. Es ist auch bekannt, bei derartigen, im Kreislauf arbeitenden Anlagen die Abkühlung der Dämpfe stufenförmig, d. h. zunächst mittels Wasser und darauf unter Anwendung einer künstlichen Kältcquclle, vorzunehmen.It is known that so-called cold vapors - that is, working fluids that boil at atmospheric pressure and at temperatures below ΐοσ ° C. (such as SO. ,, CO ₂ , NH ₃ and the like) - in a closed pipe system thereby to work performance bring that they are heated in an evaporator possibly still under overheating, they then expand in a cylinder engine, whereupon they are cooled and condensed in a condenser and finally fed back to the evaporator by a "piston pump" - for the purpose of renewed heating. It is also known to cool the vapors in such systems, which operate in a circuit, in stages, ie initially by means of water and then using an artificial cold source.

Es ist schließlich auch bekannt, an Stelle des Zylinder-»Motors« eine Kaltdampfturbine Arbeit verrichten zu lassen, wobei jedoch als Speisepumpe Hubpumpen verwendet worden sind. Kreiselpumpen sind an sich zur Förderung von chemischen Stoffen ■ ebenfalls bekannt. After all, it is also known to use a cold steam turbine instead of the cylinder "engine" To have work done, but lifting pumps have been used as feed pumps are. Centrifugal pumps are also known per se for pumping chemical substances.

Die Verwendung dieser Zylinderpumpe hat eine' Reihe von schwerwiegenden Nachteilen im Gefolge, von denen die bekanntesten darin bestehen, das die Pumpe wegen des Hubwechsels »periodisch« arbeitet. Sie drückt und saugt also abwechselnd. Infolge solcher Arbeitsweise — und da Windkessel schwer anwendbar sind — zerreißt leicht die Flüssigkeitssäule. Es gibt in der Pumpe Schläge und Stöße, die der Stopfbuchsdichtung sehr nachteilig- sind, und da ohnehin die stark riechende Flüssigkeit (meist 5O₂) an der ein- ' und austretenden Kolbenstange gern adhäriert, · so tritt gar bald ein unerträglicher Geruch auf, der diesen Kaltdampfmaschinen meist den Markt verschloß.The use of this cylinder pump has a number of serious disadvantages, the best known of which is that the pump works "periodically" because of the stroke change. So she presses and sucks alternately. As a result of such a way of working - and since air tanks are difficult to use - the liquid column tears up easily. There are in the pump knocks and bumps that are very nachteilig- the gland seal, and there anyway (usually 5O ₂₎ like adheres strongly smelling liquid on the one 'and emergent piston rod, · as an unbearable smell occurs even soon, which usually closed the market for these cold steam engines.

Außerdem ist nicht unwesentlich, daß der hohe Verdampferdruck auf der Stopfbüchse lastet, was die Sache noch verschlimmert. ' Nach der Erfindung sollen die Mängel dadurch beseitigt werden, daß nur Turbinenaggregate als »Motor« und »Pumpe« angewendet werden, und zwar werden — je nach den Verhältnissen — diese Rotatationsmaschinen so angeordnet, daß die Stopfbüchse eventuell nur von dem Minimaldruck des Mediums (bei der »Turbine« also von dem »entspannten« Medium, bei der »Pumpe« eventuell von der Kondensatorspannung) getroffen wird, gegebenenfalls werden durch »Unterkühlung« Orte geringster Spannung zu diesem Zweck künstlich herge- ~ stellt. Auf diese Weise ist es möglich, die ohnehin leicht zu dichtende Stopfbüchse der Kreiselaggregate abzudichten, das Eindringen des Schmieröls der Stopfbüchsen, das bekanntlieh die Apparateflächen verschmiert, aber ganz zu hintertreiben.In addition, it is not insignificant that the high evaporator pressure on the stuffing box burdens, which makes matters worse. ' According to the invention, the shortcomings are to be eliminated in that only turbine units can be used as "motor" and "pump", depending on the circumstances - These rotary machines are arranged in such a way that the stuffing box may only be from the minimum pressure of the medium (in the case of the »turbine« that means from the »relaxed« medium, in the case of the "pump" may be affected by the capacitor voltage), if necessary places of lowest tension are artificially created for this purpose by "hypothermia" represents. In this way it is possible to use the packing box, which is easy to seal anyway To seal centrifugal units, the penetration of the lubricating oil of the stuffing boxes, which is known the surfaces of the apparatus smeared, but completely thwarted.

Auf der Zeichnung Fig. 1 stellt KT eine solche Kaltdampfturbine beispielsweise dar (Fig. la zeigt den Querschnitt mit Stopfbüchse 5). Das Medium geht z. B. gespannt mit ir Atm. durch die .Düsensysteme D in die Turbine,In the drawing, FIG. 1, KT shows such a cold steam turbine, for example (FIG. La shows the cross section with the stuffing box 5). The medium goes e.g. B. tense with ir atm. through the nozzle systems D into the turbine,

expandiert in derselben so, daß die Stopfbüchse S nur vom Druck des entspannten Mediums (Kondensatordruck) z. B. 2V₂ Atm. getroffen wird. Das entspannte Medium trittexpands in the same so that the stuffing box S only from the pressure of the relaxed medium (condenser pressure) z. B. 2V ₂ atm. is hit. The relaxed medium occurs

. 5 bei A aus, passiert den Kondensator und wird als Flüssigkeit »kontinuierlich« (also nicht. 5 off at A , passes the condenser and becomes "continuous" as a liquid (i.e. not

·■.'■■:■■ stoßweise) der »Rotationspumpe« P zugeführt. Bei letzterer ist es möglich, den geringsten· ■. '■■: ■■ intermittently) fed to the »rotary pump« P. With the latter, it is possible to have the slightest

:]'/'■ Druck auf die Stopfbüchse einwirken zu lassen. :] '/' ■ Allow pressure to act on the stuffing box.

Die Pumpe P drückt — in bekannter Weise — dann die hochgespannte Flüssigkeit in den durch eine Wärmequelle W beheizten Verdampfer V, von wo der gleiche Kreislauf wieder beginnt.The pump P then presses - in a known manner - the highly stressed liquid into the evaporator V, which is heated by a heat source W , from where the same cycle begins again.

Fig. ib verdeutlicht »schematisch« am Diagramm die bei den Temperaturen 60 und 15⁰ auftretenden Druckverhältnisse (für schweflige Säure).Fig. Ib illustrates' schematically «on chart the pressure conditions occurring at the temperatures of 60 and 15 ⁰ (for sulfuric acid).

Auf der Zeichnung ist in Fig. 2 dargestellt, daßOn the drawing it is shown in Fig. 2 that

zwischen Verdampfer V und Turbine ein Überhitzer U eingeschaltet ist, der bekanntlich bei Dampfturbinen große Vorteile durch Volumenvergrößerung des überhitzten Dampfes bringen kann. Diese Überhitzung ist in KaItdainpfturbinen ausnutzbar, da sie die Stopfbüchse nicht zu treffen braucht (eventuell Düsenexpansion), bei Zylindermaschinen war sie unmöglich, wie allgemein bekannt (die unter Hochdruck stehenden Stopfbüchsen für .Kolbenstange und Ventile litten solche nicht). Die — übrigens bekannten — Vorteile der Überhitzung sind am Diagramm 1-2-3-5 (Fig-^2a) durch die Fläche 3-5-7-6 verdeutlicht. A superheater U is connected between the evaporator V and the turbine, which, as is known, can bring great advantages in steam turbines by increasing the volume of the superheated steam. This overheating can be exploited in KaItdainpfturbinen, since it does not have to hit the stuffing box (possibly nozzle expansion), in cylinder machines it was impossible, as is well known (the high pressure stuffing boxes for the piston rod and valves did not suffer from this). The - by the way well-known - advantages of overheating are ^{illustrated in the diagram 1-2-3-5 (Fig. 2a} ) by the area 3-5-7-6.

Unter Umständen kann es wirtschaftlich sein, hinter den Kondensator C (Fig. 2) einen Tiefkühler TC zu schalten, der den großen Arbeitsgewinn -^- der in »Turbinen« infolge der unbeschränkten Expansion möglich ist — gleichfalls nutzbar macht.Under certain circumstances, it can be economical to connect a freezer TC after the condenser C (Fig. 2), which also makes the large gain in work - ^ - which is possible in "turbines" due to the unrestricted expansion - usable.

Fig. 2 b verdeutlicht schematisch den Gewinn, den das Diagramm 1^2-3-5 erhält, wenn man SO₂ von z. B. + 15 ° C. auf — 20⁰ unterkühlt. Die schraffierte Fläche stellt den Gewinn dar (der natürlich bei Zylindermotoren — wegen des endlichen Zylirtdervolumens — nicht annähernd erreicht werden kann).Fig. 2 b illustrates schematically the gain that the diagram 1 ^ 2-3-5 receives when SO ₂ of z. B. + 15 ° C. to - 20 ⁰ undercooled. The hatched area represents the gain (which, of course, cannot even come close to being achieved in cylinder engines - because of the finite cylinder volume).

Sobald Tiefkühlung angewendet wird, empfiehlt es sich, die Stopfbüchse mit einem Hohlraum zu versehen, so daß sie unter dem geringen Druck des Tiefkühlers — vermittels entsprechender Rohrleitung — gehalten werden kann.As soon as freezing is applied, it is advisable to provide the stuffing box with a cavity so that it is below the small Pressure of the freezer - by means of appropriate piping - can be maintained can.

Claims

Patent Claims:

1. Working in a closed circuit Cold steam engine system, characterized in that the engine is off a turbine and the pump serving to convey the condensate from one There is a centrifugal pump and the cooling device arranged between the two machines has a stage cooling with water and an artificial refrigerant. .

2. Embodiment of the system according to claim i, characterized in that, the stuffing boxes of the rotating apparatus together with the freezer

.. ■ • " ^: are brought up so that only its low tension is exerted to the outside on the stuffing box.

For this 1 sheet of drawings;