DE27834C - Verfahren und Apparat zur Rückführung des Maschinenabdampfes in den Kessel - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom 25. December 1883 ab.

Zweck vorliegender Erfindung ist, nahezu den gesammten, in der Dampfmaschine verwendeten Dampf dadurch wieder nutzbar zu machen, dafs er theils in dampfförmigem Zustande, theils als condensates Wasser nach dem Kessel zurückgeführt wird. Auf diese Weise soll neben anderen Vortheilen eine grofse Erparnifs an Brennmaterial erzielt werden.

In Ausführung der Erfindung wird ein Theil des Dampfes sofort nach seiner Volldruckarbeit abgeführt und in der nachbeschriebenen Weise mittelst Pumpen nach dem Kessel zurückgebracht. Der übrige Theil des Dampfes betreibt die Maschine durch seine Expansion unter Zuhülfenahme eines Vacuums. Nach der Condensation dieses Dampfes wird das gebildete Wasser im Verein mit Luft, einem anderen Gase oder Dampf nach den oben genannten Pumpen zurückgeführt, in denen es sich mit dem Dampf sättigt, worauf endlich dieser gesättigte -Dampf oder die Mischung von Dampf und Wasser mit der Luft oder anderem Dampf vermittelst der Pumpen nach dem Kessel zurückgeleitet wird.

Das Weiterpumpen von Dampf mittelst einer Pumpe bewirkt in Gegenwart einer Flüssigkeit von gewöhnlicher Temperatur ein Aufwallen, da der Dampf beim Hingang in die Flüssigkeit hinein comprimirt wird, während er sich beim Rückgange des Kolbens wieder von derselben trennt. Es wird deshalb zu dem bestehenden Dampfdruck vermöge des Druckes eines anderen Gases oder Dampfes ein anderweiter Druck hinzugefügt, durch welchen ein dem Kesseldruck entsprechend gleicher Druck gebildet wird, so dafs das Dampfquantum jedes Hubes mit der Minimalmenge des eingeführten Elements in den Kessel zurückgeht und so ein continuirlicher Kreisprocefs für den Dampf erzielt wird.

Die Bedingungen zur Erreichung dieses Zieles sind Dampf von hoher Spannung und hoher Temperatur, Wasser von derselben Temperatur und so viel von einem zuzufügenden Elemente, als sich zur Ausgleichung des Ausfalles in dem verminderten Drucke nöthig macht. Auf diese Weise wird die aufwallende und nutzlose Wirkung in eine nutzbare umgesetzt und durch den auf das zugesetzte Element ausgeübten Druck ein vollständiger Kreisprocefs hergestellt. Als hinzuzufügendes Element eignet sich die Luft am besten, die in den Pumpen comprimirt wird.

Luft und Dampf behalten ihre von einander unabhängigen Eigenschaften als solche bei. Der Dampf tritt ohne Druckzunahme in das Wasser, während die durch Druckzunahme in ihrer Spannung erhöhte Luft sich mit der Dampfmenge mischt.

Die Luft hält sich über dem Wasser auf; werden dann, wie Erfinder vorschlägt, die Auslafsventile am unteren Theil der Pumpe angebracht, so bleibt die Luft oben in den todten Räumen der Pumpe und giebt beim Rückgange des Kolbens den auf dieselbe ausgeübten Druck wieder ab. Der Ueberschufs an Luft geht mit der Dampf- und Wassermenge nach vorwärts, ist aber auf das zur Vollendung der Vorwärtsbewegung des Dampfes und Wassers erforderliche Quantum beschränkt.

Zur Ausführung dieser Erfindung ist die Bestimmung der Stelle, an welcher der Dampf

nach den Pumpen abgeleitet werden soll, von grofser Wichtigkeit. Es soll die Ableitung in allen Fällen an derjenigen Stelle bewirkt werden, an welcher die Volldruckwirkung ihr Ende erreicht und die Expansion des Dampfes eintritt. Die nach den Pumpen abgeleitete Dampfmenge soll ungefähr ²/₃ derFüllung betragen. Die Pumpen werden von solcher Gröfse construirt, dafs sie, von der Maschinenwelle aus gleichhubig mit dem Arbeitscylinder betrieben, jede angemessene Dampfmenge am Ende der Einströmung vom Maschinencylinder entnehmen können.

Für eine so construirte Maschine empfiehlt Erfinder hinter einander stehende Cylinder (Tandem-System), von denen der kleinere Cylinder volle Füllung unter Kesseldruck erhält; der gröfsere Cylinder, dessen Volumen ungefähr achtmal gröfser als das des kleineren ist, wirkt beim Rückgang durch Expansion seinen Antheiles am Dampfe des kleinen Cylinders.

In der ersten Pumpe soll geringerer Spielraum über die Hubhöhe hinaus, als in der zweiten (oder den anderen) Pumpen sein. Das Weiterpumpen von der einen Pumpe nach der anderen erfolgt nach dem bekannten stufenweisen Verfahren, durch welches der Dampf nach und nach auf den gewünschten Druck gebracht wird. Eine Luftpumpe dient dazu, den Condensator von etwaigen Ansammlungen von Luft zu befreien, die sich bei der Condensation des Dampfes ausscheidet. Ferner macht sich eine Vorrichtung nöthig, um den Dampfpumpen die nöthige Luft oder anderen Dampf zuzuführen. In dem in den Kessel führenden Rückleitungsrohr mufs ein Rückschlagventil angebracht sein.

Es empfiehlt sich, die nach dem Kessel zurückzuführende Dampfmenge sofort nach Beendigung des wirksamen Kolbenhubes im kleinen Cylinder nach den Dampfpumpen abzuleiten, und es mufs deshalb die Pumpe dergestalt an die Welle angehängt werden, dafs sie mittelst Ventils ihre Füllung im richtigen Zeitpunkt empfängt. Der übrig bleibende Dampf bewirkt sodann durch Expansion den Rückgang des Maschinenkolbens im grofsen Cylinder und wird dabei durch das Vacuum im Oberflächencondensator unterstützt. Da in den ersten Pumpencylinder eine Hochdruckfüllung eingelassen wird, so treibt dieselbe den Pumpenkolben auf etwa ²/₃ des Hubes durch Expansion.

Nach dem Arbeiten des Dampfes in dem grofsen Maschinencylinder wird derselbe im Oberflächencondensator condensirt und dann als¹ Wasser in den ersten Pumpencylinder in dem Moment übergeführt, in welchem der Pumpenkolben bei seinem Rückgange den im Pumpencylinder befindlichen Dampf in die zweite Pumpe treibt. Die erste Wirkung des so fortgetriebenen Dampfes wird eine derartige theilweise Condensation sein, dafs er das Wasser auf seine Temperatur erwärmt, worauf der Dampf in Gegenwart von Wasser von gleicher Temperatur weiter geführt wird. Die Gesammtfüllung wird dann durch Compression der Luft oder eines anderen Gases auf den nöthigen Druck gebracht.

Soll die Erfindung bei schon bestehenden Maschinen zur Anwendung gelangen, so wird von der Dampffüllung die oben angegebene Menge am Ende der Einströmung mittelst automatisch wirkender Ventile fortgeleitet, die sich gerade an derjenigen Stelle im Cylinder befinden, an welcher die Expansion nach Abschlufs des Schiebers eben beginnt. Sonst ist die Anordnung dieselbe wie vorher.

Fig. ι zeigt den Grundrifs einer nach dieser Erfindung construirten Maschine mit Zubehör, Fig. 2 einen Längsschnitt der hinter einander liegenden Cylinder und die Anordnung der Schieber, und Fig. 3 den Längsschnitt eines gewöhnlichen Cylinders für den Fall, dafs die Erfindung an einer schon bestehenden Maschine zur Anwendung gelangt. Fig. 4 und 5 zeigen endlich noch den Querschnitt der ersten und der zweiten Dampfpumpe.

A, Fig. i, ist der kleine, A¹ der grofse Cylinder, B der Dampferzeuger und C ein Oberflächencondensator. D ist die erste, D¹ die zweite Pumpe, während D² die Luftpumpe bezeichnet. E ist das Rückschlagventil. Durch Rohr α wird der Dampf nach Vollendung des wirksamen Kolbenhubes im kleinen Cylinder A nach den Pumpen, und zwar zunächst nach der Pumpe D geleitet, während der übrige Dampf mittelst des Rohres b nach dem grofsen Cylinder A¹ übergeführt wird. Nach Vollendung der Expansion dieses Dampfes im grofsen Cylinder wird derselbe behufs Condensation durch Rohr c nach dem Oberflächencondensator C geleitet und von diesem das gebildete Wasser durch Rohr d nach der Luftpumpe Z>³ und weiter durch Rohr e e und Ventil / nach der ersten Pumpe D geführt. Da bei jeder Umdrehung der Maschine nur einmal ein Entweichen von Dampf aus dem Hochdruckcylinder A nach der Pumpe D stattfindet, so kann der Kolben der letzteren nur von einer Seite zur Wirkung kommen. Sind nur zwei hinter einander stehende Cylinder vorhanden, so wirken die entgegengesetzten Seiten des Pumpenkolbens wie eine Luftpumpe, welche die Luft durch Rohr g und Ventil χ aus dem Condensator C wegführt und durch Ventil i in die Atmosphäre entweichen läfst.

Die in der Pumpe D comprimirte Dampfmenge wird mit dem von der Pumpe D² zugeführten Wasser und der Luft durch Ventil / und Rohr m nach der Pumpe D¹ geführt, Fig. 5.

Die Mischung geht dann von der einen Seite durch Rohr η und Ventil ο nach der anderen Seite des Kolbens und wird darauf durch Ventil/ und Rohr q in den über der Pumpe D¹ angeordneten Windkessel r, Fig. 5, geprefst. Aus diesem Behälter wird dann die Mischung mittelst des Rohres ί und des Ventiles E an den Kessel B abgegeben, aus dem der Dampf durch Rohr t und den Hahn u nach dem kleinen Cylinder A zurückgeführt wird.

Soll die Erfindung an schon bestehenden Maschinen zur Verwendung gelangen, so wird die erforderliche Menge Volldruckdampf in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise dadurch abgeführt, dafs unterhalb des Cylinders zwei Ventile ν υ in solcher Stellung angebracht sind, dafs sie eine bestimmte Dampfmenge nach dem Schlüsse der Einströmung auslassen. Von diesen Ventilen ν ν wird der Dampf in der beschriebenen Weise nach den Pumpen D und Z>² übergeführt, während der Auspuffdampf am Ende des Hubes mit dem Oberflächencondensator C in der gleichen Weise, wie vorher, in Verbindung gebracht wird. Von hier an ist der Procefs derselbe, wie der vorher beschriebene.

w w, Fig. i, sind ein Saug- und ein Druckventil.

Claims (2)

1. P ATENT-An Sprüche:

   ι . Zum Zwecke der Erreichung eines möglichst vollkommenen Kreisprocesses bei Dampfmaschinen das Verfahren, einen Theil des Dampfes, nachdem letzterer unter Volldruck in dem Cylinder seine Arbeit verrichtet hat, nach den Pumpen abzuleiten, den in dem Cylinder zurückbleibenden Dampf durch Expansion mit Hülfe eines Vacuums wirken zu lassen und zu Wasser zu condensiren, darauf das Condensationswasser mit Luft oder einem anderen Gase zum Zwecke der Sättigung des Dampfes ebenfalls nach den genannten Pumpen abzuleiten und dann den gesättigten Dampf oder die Mischung von Dampf und Wasser mit der Luft oder einem anderen Gase nach dem Kessel zurückzuführen.
2. 2. Zur Ausführung dieses Verfahrens die Combination einer Dampfmaschine AA¹, des Kessels B, des Condensators C, der Pumpen DD¹, der Luftpumpe D* und der verschiedenen Verbindungsrohre und Ventile.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.