DE275365C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 275365 KLASSE 46 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Oktober 1913 ab.

Der Nutzeffekt von Vorgängen, bei denen Kraft durch Dämpfe erzeugt wird, hängt von dem Temperaturgefälle zwischen dem erzeugten und dem verdichteten Dampfe ab. Es sind Versuche bekannt, diese Wirkung dadurch zu erhöhen, daß man Betriebsmittel mit verschieden hohen Siedetemperaturen anwendet. Der Vorgang ist alsdann folgender: Der erste Betriebsstoff mit der höchsten Siedetemperatur leistet in einer Kraftmaschine Arbeit und wird dann in einem Kondensator verdichtet, wobei die frei werdende Wärme zur Erzeugung des zweiten Betriebsstoffes verwendet wird; dieser wird in einer zweiten Kraftmaschine gleichfalls ^ur Arbeitsleistung benutzt. Unter Umständen kann die in ihm noch aufgespeicherte Wärme zur Erzeugung eines weiteren Mittels dienen. Um einen günstigen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es erforderlich, daß das erste Betriebsmittel neben einer sehr hohen Siedetemperatur eine niedrige Verdampfungswärme, spezifische und Molekularwärme besitzt. Alle . diese Erfordernisse zugleich besitzt aber keines der bisher als erster Betriebsstoff zur Anwendung gekommenen Mittel.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kraftmaschinenanlage, bei der als erster Betriebsstoff Quecksilber benutzt wird, welches den oben aufgestellten Bedingungen am besten entspricht. Als zweiter Betriebsstoff kommt, wie auch bei den bisher bekannten Ausführungen, Wasserdampf zur Anwendung.

Da ein Ausströmen von Quecksilberdampf ins Freie, etwa infolge von Undichtigkeiten in den Leitungen, Verluste und auch Gefahren mit sich bringen würde, ist es wünschenswert, das Quecksilber bei niedrigem Druck, etwa gleich oder niedriger als 1 Atm., zu verdampfen. Bei diesem Druck hat der Quecksilberdampf eine Temperatur von etwa 357 ° C. Da es bei 93,5 Prozent Vakuum mit etwa 236 ° C. verdichtet, so wird hierbei Wasserdampf von hohem Druck und hoher Temperatur erzielt. Es ergibt sich also bei dieser Anordnung eine gute Wärmeausnutzung.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Bauart beispielsweise dargestellt. Natürlich lassen sich die Einzelteile auch in anderer Weise ausführen. Fig. 1 gibt das schematische Bild der Gesamtanlage, Fig. 2 die Konstruktion der Quecksilberdampfkesselrohre, und Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen vor dem Kessel anzuordnenden Quecksilbervorwärmer.

Von der Feuerung α streichen die Verbrennungsgase an den Rohren b des Kessels c entlang. Die Rohre sind senkrecht angeordnet, und zwar in Abständen, die den Heizgasen eine günstige Strömung gestatten. Die unten geschlossenen Rohre b sind oben (Fig. 2) in

einem Deckel befestigt. In jedem Rohre b ist ein zweites Rohr d mit etwas Spiel in Länge und Durchmesser angebracht. Dieses Rohr wird durch kleine Ansätze am Umfang in b zentrisch gehalten, wodurch die Ringquerschnitte e zwischen beiden Rohren entstehen. Mit gleichen Ansätzen liegt d mit Spiel unten auf dem . Rohre b auf. Die schmale Bohrung f des Rohres d läuft am oberen Ende konisch aus.

ίο Die Rohre d werden aus einer hitzebeständigen Masse (Ton, Zement o. ähnl.) hergestellt, um einen möglichst großen Temperaturunterschied zwischen der Bohrung f und den Ringquerschnitten e zu erhalten. Die Wirkungsweise des Kessels ist folgende:

Im Ruhezustand ist der Kessel so weit mit Quecksilber gefüllt, daß alle Hohlräume e, f und die konischen Erweiterungen der Rohre d mit Quecksilber gefüllt sind. Bei Erwärmung wird das Quecksilber im Hohlzylinder e verdampft werden und in den Dampfraum g aufsteigen, wobei die Strömungs- und Verdampfungsgeschwindigkeiten von der zugeführten Wärme abhängen. Das von dem Dampf mitgerissene flüssige Quecksilber wird durch die Bohrungen f den Kreislauf wieder beginnen. Vom Dampfraum g fließt der Quecksilberdampf durch ein Rohr der Turbine h — etwa einer einstufigen Gleichdruckturbine — zu. Diese ist auf der Grundplatte i aufgebaut. Vom Abdampfstutzen der Turbine strömt der Dampf in den Kessel k, der als stehender Oberflächenkondensator gedacht ist. Der Quecksilberdampf umstreicht die kühlwasserdurchflossenen Rohre I, die oben und unten in Böden befestigt sind. Das verdichtete Quecksilber tritt am unteren Ende des Kondensators aus und strömt — falls der Kondensator höher als der Quecksilberkessel, steht — infolge seines Eigengewichtes durch das Rohr m und das Schlangenrohr η in den Kessel c zurück. Etwa im Turbinengehäuse verdichtetes Quecksilber fließt durch ein besonderes Rohr ebenfalls dem Rohre m zu. Die Schenkel des Rohres η müssen länger als 760 mm sein, um zu verhindern, daß Quecksilberdampf vom Kessel in den Kondensator zurückströmt. Vom Schlangenrohr η fließt das Quecksilber zuerst durch den Vorwärmer 0 und dann erst in den Kessel. Die Bauart des Vorwärmers ist der des Kessels ähnlich, jedoch durchströmt das Quecksilber der Reihe nach alle Rohre oder gleichzeitig mehrere Rohre. Diese Rohre p (Fig. 3) sind oben und unten in Böden befestigt. Sie enthalten Kerne q aus Ton oder Zement; diese sind durch Ansätze am Durchmesser sowie oben und unten in den Rohren gehalten und geben nur enge Ringquerschnitte r frei. Das Quecksilber fließt durch das Rohr s in den Ringquerschnitt des ersten Rohres, von da zum unteren Boden und steigt durch die Öffnung t und durch den Ringquerschnitt des zweiten Rohres zum oberen Boden auf. Das obere Ende des zweiten Rohres steht mit dem des dritten ebenfalls durch eine Öffnung in Verbindung und das Quecksilber gelangt, durch alle Rohre fließend, schließlich durch ein Verbindungsrohr zum Kessel c zurück. Es ist noch zu erwähnen, daß die wärmsten Heizgase den Kessel c und die kühleren die Rohre des Vorwärmers bestreichen. Das Gehäuse des Vorwärmers 0 endet in einem Rohransatz, der mit dem Schornstein in Verbindung steht. Im Feuerzug ist noch ein zweiter Vorwärmer u angebracht, der zur Erwärmung des Wassers für den Quecksilberkondensator dient.

Durch Anordnung des erhöhten Kondensators ist keine Pumpe zum Absaugen des Quecksilberkondensates erforderlich, und die ganze Quecksilberanlage ist bis auf die Turbinenstopfbuchsen luftdicht verschlossen. Diese können nach Art der Stopfbuchsen von Niederdruckturbinen gebaut sein. Zwischen dem Quecksilber-Frischdampf- und Abdampfrohr ist ein Nebenrohr mit einem Sicherheitsventil eingebaut, durch welches der Quecksilberdampf, ohne die Turbine zu durchfließen, in den Kondensator strömen kann, um zu vermeiden, daß bei unzulässiger Drucksteigerung Dämpfe aus den Stopfbuchsen ins Freie treten.

Der im Kondensator k erzeugte Wasserdampf fließt durch ein Rohr der Turbine ν ■— ζ. Β. einer mehrstufigen Gleichdruckturbine — zu, die auf der gleichen Grundplatte mit der Quecksilberturbine aufgebaut sein kann. Ebenso ist der Läufer mit dem Rade der Quecksilberturbine auf gleicher Welle angebracht gedacht, und beide Turbinen treiben einen Generator w an, der ebenfalls auf der Grundplatte i steht. Von der Turbine ν fließt der Abdampf in den Kondensator x, der als Oberflächenkondensator gezeichnet ist.

Eine einzige Pumpe y dient zum Entlüften beider Kondensatoren. Sie ist als Naßluftpumpe ausgeführt. Der Quecksilberraum des Kondensators k ist mit der Pumpe durch einen Zwischenzylinder ζ verbunden, der aus zwei Räumen besteht, die durch eine im oberen Teil* mit Löchern versehene Wand getrennt sind. Diese Wand verhindert, daß die Pumpe mit der Luft auch Quecksilberdampf mitsaugt; no dieser fließt vielmehr aus der dem Kondensator k näheren Kammer in das Rohr m und von da in den Vorwärmer. Die Luft wird jedoch durch die Löcher der Trennungswand in die zweite Kammer gesaugt, in die auch ein Rohr vom Kondensator χ mündet. Diese zweite Kammer steht mit der Pumpe in direkter Verbindung. Das Kondensat des Verdichters χ wird durch ein Rohr der Pumpe direkt zugeführt.

Die Regelung der Turbinen kann in irgendeiner der bekannten Bauarten ausgeführt sein. Vorteilhaft ist es, die Einlaßorgane, ζ. B. Ven-

Claims (1)

1. tile, so zu betätigen, daß Quecksilberdampf in die Turbine h tritt, bevor das Einlaßventil der zweiten Turbine öffnet. Nachdem dieses Ventil zu öffnen begonnen hat, bleibt die Bewegung der Organe eine gleichmäßige, bis beide ganz geöffnet sind. Ebenso schließt das Quecksilberventil später als das "Wasserdampfventil. So ist bei jeder Last die Öffnung des ersten Ventils größer als die des zweiten, und es übernimmt die

   ίο Wasserdampf tür bine den größten Teil der Belastungsschwankungen. Diese Einrichtung ist : deshalb vorteilhaft, weil weniger Gefahr vorliegt, daß der Wasserdampfkessel durch Belastungsschwankungen leidet, da in ihm entsprechend der relativ großen Wassermenge mehr Wärme aufgespeichert ist als in dem Quecksilberdampfkessel.

   Falls beide Turbinen nicht auf gleiche Last arbeiten, ist es wünschenswert, Mittel vorzusehen, daß im Falle des Sinkens der normalen Belastung der Quecksilberturbine deren überschüssige Kraft anderweitig verwendet werden kann, z. B. zur Entlastung der Wasserdampfturbine.

   Paten τ-Α ν spruch:

   ■ Kraftmaschinenanlage, bei welcher mindestens zwei Flüssigkeiten mit verschiedenen Siedetemperaturen zur Dampferzeugung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme des Abdampfes einer Quecksilberdampfkraftmaschine zur Erzeugung von Wasserdampf zum Betriebe einer Wasserdampfkraftmaschine verwendet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.