DE312025C

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Publication number: DE312025C
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AUSQEtJEBPN AM 10. MAI 1919AUSQEtJEBPN ON MAY 10, 1919

KLASSE 14 h GRUPPECLASS 14 h GROUP

* ; Zusatz zum Patent 310895.*; Addendum to patent 310895.

Die - Erfindung betrifft eine Dampfmaschine mit Heizdampfentnahme nach Patent 310895, bei der eine Reihe von Auspuffrohren von der Kolbenlauffläche abgezweigt sind und gesteuerte Auslaßorgane nacheinander in der Weise öffnen, . daß immer das dem Kolben zunächst liegende Organ an die Reihe kommt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßorgane an einzelne Räume eines Speisewasservorwärmers oder andere Wärmeaustauschvorrichtungen in entsprechender Ab-, stufung angeschlossen -werden. Dadurch erzielt man eine Verbesserung des Dampfprozesses, insbesondere auch dann, \venn vorübergehend oder auch andauernd mit Auspuff gearbeitet wird, z. B. in der Weise, daß Speisewasser Stufenförmig so hoch erwärmt wird, daß es annähernd mit der Temperatur des Kesseldampfes in den Kessel eingeführt wird, wodurch der Verzicht auf Anwendung der Dampfkondensation reichlich hereingebracht, ja durch wesentliche Dampfersparnis> überboten wird.The invention relates to a steam engine with heating steam extraction according to the patent 310895, in which a number of exhaust pipes branch off from the piston running surface and open controlled outlet organs one after the other in such a way,. that always the piston first lying organ comes its turn, and is characterized in that the outlet organs to individual rooms of a feed water preheater or other heat exchange devices to be connected in a corresponding gradation. Achieved thereby an improvement in the steam process, especially if temporarily or is constantly working with exhaust, z. B. in such a way that Feed water is gradually heated to such an extent that it approximates the temperature of the boiler steam is introduced into the boiler, eliminating the need for application the steam condensation brought in abundantly, yes through substantial steam savings> is outbid.

Eine Heizdampfentnahme während der Kompression ist ja an sich bekannt, doch pflegt man bisher den Dampf durch Auslaßorgane zu entnehmen, die am Einströmende des Zylinders liegen, so daß der kalte Dampf die heißen Stellen der Zylinderwandung bestreicht und abkühlt. In dem Hauptpatent wurde schon gezeigt, daß man dies vorteilhaft so vornehmen wird, daß der Kompressionsdampf immer aus dem-dem Kolben zunächst liegenden Organ austritt und unmittelbar der jeweiligen Gebrauchsstelle zugeführt wird, wobei sowohl die »strömende Deckelkühlung« als auch die »strömende Kolbenkühlung« möglichst vermieden werden. Die Erfindung - wählt diese Zuführungsstellen in harmonisch abgestufter Weise, so, daß die jeweilig verfügbare Spannung und die zugehörigen Temperaturen die beste Verwendung finden.Removing heating steam during compression is known per se, but it is Up to now one usually used to take the steam through outlet organs at the inlet end of the cylinder so that the cold steam sweeps the hot spots on the cylinder wall and cools down. The main patent has already shown that this is advantageous will make so that the compression steam always from the piston first lying organ emerges and directly supplied to the respective point of use where both the "flowing cover cooling" and the "flowing piston cooling" should be avoided if possible. The invention - selects these feed points in a harmoniously graded manner, so that the respectively available voltage and the associated Temperatures find the best use.

Durch das zuerst zur Wirkung kommende (dem Kolben beim Rückgange ,zunächst Jiegende) Auslaßorgan wird zunächst der notwendige Druckabfall zu der gewünschten kleinsten Gegendruckspannung ;(z. B. dem Drucke im Blasrohr einer Lokomotive) herbeigeführt, dann; nach Schluß des ersten Auslaßorganes, werden reihenweise immer je ein ■ weiteres Auslaßorgan angehoben, wobei (etwa Unter bekannter Einschaltung eines Rückschlagventiles) Abdampf zu einer, besonderen Verbrauchsstelle abgelassen, wird., wobei im Zylinder die Kompression allmählich ansteigt, und entsprechend der steigenden Kompressionsspannung durch jedes .Auslaßventil weiter Abdampf zu den nächsten Verbrauchsstellen entlassen wird, bis die Spannung vor dem Kolben (die Kompressionsspannung) bis zur Eintrittsspannung des neu hinzutretenden Arbeitsdampfes (Frischdampf, Zuleitungsdampf) gestiegen ist, bzw. sich ihrThrough what comes first to effect (the piston when going back, initially lying) Outlet organ is first the necessary pressure drop to the desired one smallest back pressure stress; (e.g. dem Prints in the blowpipe of a locomotive) brought about, then; after the end of the first outlet organ, one further outlet element is always raised in rows, whereby (approx With the known activation of a non-return valve) exhaust steam to a special one Where the point of use is drained, the compression in the cylinder gradually increasing, and according to the increasing compression stress through each .Auslaßventil further exhaust steam is released to the next consumption points until the voltage in front of the piston (the compression stress) up to the entry stress of the newly added working steam (live steam, Supply steam) has risen, or you

soweit genähert. hat, als man das zulassen will oder praktisch erreichen kann. Man führt eine »schleichende Kompression« herbei, deren Spannungslinie sich ungefähr der Linie der Massenbeschleunigung des Gestänges anschließt, wie weiterhin noch näher erklärt wird. Die einzelnen Verbrauchsstelten werden nach Bedarf oder freier Wahl so zugeschaltet, wie der Abdampf seine Druckspannung abgeben soll, z. B. eine Abdampfturbine oder dgl., oder wo er sein noch verfügbares Wärmegefälle abgeben soll, z. B. eine Nieder-, druckdampfheizung, weiter eine Hochdruckdämpfheizung, Kochgefäße oder Speisewasservorwärmer. Bei den letzteren soll der Abdampf der, einander folgenden Ausströmorgane nacheinander in getrerinte Abteilungen des Heizraumes so eintreten, daß die Temperatur des Speisewasser immer mehr steigt, in möglichster Annäherung der Temperatur des Kesseldampfes. Der Vorgang soll an Hand der Zeichnung noch näher beschrieben werden. Die Belastung der Rückschlagventile, in den einzelnen Abdampf lei-approached so far. than you want to allow or can practically achieve. Man creates a »creeping compression«, the line of tension of which is roughly the same as The line of mass acceleration of the linkage connects, as will be explained in more detail below will. The individual consumption points are switched on as required or as required, how the exhaust steam should give off its compressive stress, z. B. an exhaust turbine or the like., Or where he is still available Should give off heat gradient, z. B. a low, pressure steam heating, further a high pressure steam heating, Cooking vessels or feed water preheaters. In the latter, the exhaust steam of the successive outflow organs should be enter one after the other in separate compartments of the boiler room so that the temperature of the feed water rises more and more, as close as possible to the temperature of the boiler steam. The process should be described in more detail using the drawing will. The load on the check valves in the individual exhaust steam

tungen wird etwa von Hand so eingestellt, daß die Gegendrucklinie (Kompressionslinie) im Drucklinienschaubilde eine günstige Form erhält, bzw. man bringt sie mit Druck- oder Temperaturreglern der Verbrauchsstellen (an sich bekannter Art) so in Verbindung, daß eine Einstellung in gewissen Grenzen selbsttätig erfolgt.is set by hand so that the counterpressure line (compression line) in the pressure line diagram a favorable form is obtained, or it is brought with pressure or Temperature regulators of the consumption points (known per se) in connection so that an adjustment takes place automatically within certain limits.

Wird aus irgendeinem Grunde (etwa vorübergehend) nur ein Teil des Dampfes entnommen, dann kann man die einzelnen Ausströmrohre so schalten, daß vorerst ein Teil des Dampfes der Kondensation zugeführt wird.If for some reason (e.g. temporarily) only part of the steam is withdrawn, then you can switch the individual exhaust pipes so that a part of the vapor is initially fed to the condensation will.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. ι die schematisch dargestellte Anordnung einer Dampfmaschine nach dem Hauptpatent mit Abdampfverwertung und Verteilung nach, getrennten Verbrauchsstellen, bzw. die stufenaftig hintereinander gereihte Heizwirkung, etwa in einem Speisewasservorwärmer, Fig. Ι the schematically illustrated arrangement of a steam engine according to the main patent with exhaust steam utilization and distribution according to, separate consumption points, or those lined up one behind the other Heating effect, for example in a feed water preheater,

Fig. 2 ein Drucklinien-Schaubild zur Darstellung der Spannungsverteilung.Fig. 2 is a print line diagram for illustration the stress distribution.

In Fig. ι ist α der Zylinder einer einfach wirkenden Dampfmaschine bzw\ die eine Seite eines doppelt wirkenden Dampf zylinders, b der hohle Zylinderdeckel, c der Dampfkolben, d das Dampfzuleitungsrohr, e das Einlaßsteuerungsventil, / der Einlaßkanal, g¹ bis g^l Auspuffrohre, welche direkt von der Zylinderwand des Arbeitsraumes α abzweigen, h¹ bis /ι⁴ eine Reihe gesteuerter Auslaßventile, die den Austritt regeln. Die Rohre g¹ bis g*In Fig. Ι α is the cylinder of a single-acting steam engine or \ one side of a double-acting steam cylinder, b the hollow cylinder cover, c the steam piston, d the steam supply pipe, e the inlet control valve, / the inlet duct, g ¹ to g ^l exhaust pipes , which branch off directly from the cylinder wall of the working space α , h ¹ to / ι ⁴ a series of controlled outlet valves that regulate the outlet. The pipes g ¹ to g *

. sind an getrennte Heizmäntel bzw. Abteilungen I bis IV des Heizmantels, z. B. eines Speisewasser - Heizkörpers k angeschlossen.. are to separate heating jackets or departments I to IV of the heating jacket, z. B. a feed water - radiator k connected.

In die Leitungen g¹ bis g⁴ sind feder- oder gewichtsbelastete Rückschlagventile m\ bis -m⁴ eingeschaltet, die in bekannter Weise dafür sorgen, daß nur Abdampf in die Heizmäntel strömt, wenn seine Spannung die. dort herrschende übersteigt. Außerdem sind Äbsperr-. organe (Schraubventile, Hähne o.. dgl.) η¹ bis w⁴, ο¹ bis o⁴ und p¹ bis p^l so angeordnet, · daß der Abdampf nach Wunsch auch an getrennte Verbrauchsstellen verschiedener Art oder' zu einem Kondensator geführt _;werden kann. Die Auslaßsteuerorgane h¹ bis /ι⁴ usw. werden, wie aus dem Hauptpatent hervorgeht, nacheinander durch eine geeignete Steuerung geöffnet; die Abfuhr des Auspuffdampfes an die jeweilig geeignete ■ Verbrauchsstelle ergibt sich .dann durch sinngemäßen wahlfreien Anschluß der einzelnen Rohre h¹ bis h⁴· usw. ,In the lines g ¹ to g ⁴ spring-loaded or weight-loaded check valves m \ to -m ^{4 are} switched on, which ensure in a known manner that only exhaust steam flows into the heating jackets when its voltage the. ruling there exceeds. In addition, are blocked. organs (screw valves, taps, etc.) η ¹ to w ⁴ , ο ¹ to o ⁴ and p ¹ to p ^l arranged in such a way that the exhaust steam, if desired, also leads to separate consumption points of different types or to a condenser _; can be. The outlet control members h ¹ to / ι ⁴ etc. are, as can be seen from the main patent, opened one after the other by a suitable control; the discharge of the exhaust steam to the appropriate ■ point of consumption is then obtained through appropriate optional connection of the individual pipes h ¹ to h ⁴ etc.,

Es ist ersichtlich, daß'man mit der neuen Einrichtung nach Bedarf durch einfaches Einstellen von Absperrorganen die verschiedenen Arbeitsweisen heranziehen . kann, die bei der Abdampfverwertung in Frage kornmen, und zwar:It can be seen that with the new device, as required, by simple Adjusting shut-off devices to use the various working methods. can the in the case of waste steam utilization, namely:

a) Arbeit mit Kondensation (oder· Auspuff ins Freie),a) work with condensation (or exhaust to the open air),

b) abgestufte Abgabe von Dampf nach wahlfrei angeschlossenen getrennten Verbrauchstellen, und ..b) graduated delivery of steam according to optionally connected separate consumption points, and ..

c) harmonisch abgestufte Abgabe an einen Heizkörper (z. B. für Speisewasservorwärmung). ■■ .c) harmoniously graduated delivery to a radiator (e.g. for feed water preheating). ■■.

Fig. 2 zeigt in einem schematischen Schaubilde, wie sich die Spannungen im Dampfzylinder gestalten werden. 1-2 ist die, Einströmung, .2-3 die Expansion; nun öffnet der Auslaßkanal h¹, wodurch der dem Auspuff entsprechende Spannungsabfall 3-4 herbeigeführt wird. Würden die übrigen Auslaßventile geschlossen bleiben, so steigt die Kompressions linie beim Kolbenrückgange bei Arbeit mit Auspuff entsprechend der punktierten Linie 4-5 an, was nicht brauchbar ist. Gibt man dagegen (mit beliebig vielen Auslaßventilen)· dem Dampf den Übergang frei, bis Punkt 6 des Schaubildes, und läßt dann erst die Kompression von 6 nach' 1 aufsteigen, so.erhält man ein Schaubild, das (bei' kleinem schäd- no liehen Raum) auf Unausführbarkeit (bei Arbeit mit Auspuff) schließen läßt, weil die schroff ansteigende Kompressionslinie die (nicht gezeichnete) Linie der Massenbeschleunigungsdrücke ungefähr im. rechten Winkel schneiden würde, d. h. es würden starke Stöße im Maschinengestänge auftreten. Tatsächlich schreckt das bei Lokomotiven und Lokomobilmaschinen von der Wahl eines kleinen schädlichen Raumes ab. Öffnet inan dagegen die Auslaßventile h², h^z, fr⁴ usw. (entsprechend den Kolbenstellungen H\ H³ und H⁴ im 'Fig. 2 shows in a schematic diagram how the stresses in the steam cylinder will develop. 1-2 is the inflow, .2-3 is the expansion; now the exhaust port h ¹ opens, causing the voltage drop 3-4 corresponding to the exhaust pipe. If the remaining exhaust valves would remain closed, the compression line increases when the piston returns when working with exhaust according to the dotted line 4-5, which is not useful. If, on the other hand, one releases (with any number of outlet valves) the transition to the steam up to point 6 of the diagram, and only then lets the compression increase from 6 to 1, a diagram is obtained which (with a small damage no borrowed space) suggests impracticability (when working with exhaust), because the steeply rising compression line approximates the (not shown) line of the mass acceleration pressures. would intersect at right angles, ie there would be strong jolts in the machine linkage. In fact, this discourages locomotives and locomotive engines from choosing a small noxious space. On the other hand, opens the exhaust valves h ² , h ^z , fr ⁴ etc. (corresponding to the piston positions H \ H ³ and H ⁴ in '

Schaubilde) nacheinander so, daß etwa die »schleichende« ' Kömpressionslinie 4 bis 7 (schematischer Ersatz für eine stufenförmig aufsteigende Linie) auftritt, so ist ein weicher Gang der Maschine gesichert und die Möglichkeit gegeben, den schädlichen Raum der Maschine (auch »Totraum« genannt) bis auf das kleinste praktisch zulässige Maß (durchschnittlich etwa r Prozent des nutzbaren Zylinderinhaltes) einzuschränken und den Dampfverbrauch in bisher unbekannter Weise herabzumindern.Diagrams) one after the other in such a way that, for example, the "creeping" compression line 4 to 7 (schematic substitute for a step-like ascending line) occurs, then a softer one Gear of the machine secured and given the opportunity to clear the harmful space of the Machine (also called »dead space«) down to the smallest practically permissible dimension (average about r percent of the usable cylinder content) and the Reduce steam consumption in a previously unknown manner.

Hätte man nach h¹ nur das Auslaßventil h* öffnen _; lassen (sobald der Kolben die Stellung H³ erreicht hat)*), so würde die Kompressionslinie die Form 4-8-9-1 annehmen. Bei wechselndem Bedarf an Abdampf oder Wechsel in der Zuschaltung der Verbrauchsteilen, kann die Kompressionslinie sich ändern, wird jedoch dabei die Eigenschaft des sanften Ansteigens beibehalten. Daß der Verlust an Schaubildfläche 4-6-7-4 bzw. 4-6-9-8-4 gegenüber einer Kompressionslinie nach 4-6-1 im Speisewasserverbrauch als »Mehrverbrauch« auftreten wird, ist selbstverständlich (wegen der nötigen Auffüllung des schädlichen Raumes und verringerter Diagrammfläche). Ein wesentlicher Gewinn durch die Ausnutzung des im Abdampf steckenden Wärmegefälles· bzw. der Flüssigkeitswärme kommt aber im Kohlenverbrauch der Maschine zum Ausdruck.If only the outlet valve h * had to be opened after h ¹ _; (as soon as the piston has reached position H ³ ) *), the compression line would take the form 4-8-9-1. If there is a change in the need for exhaust steam or if there is a change in the connection of the consumable parts, the compression line can change, but the characteristic of a gentle increase is retained. It goes without saying that the loss of the graph area 4-6-7-4 or 4-6-9-8-4 compared to a compression line after 4-6-1 in the feed water consumption will occur as "additional consumption" (because of the necessary replenishment of the harmful Space and reduced diagram area). A substantial gain through the utilization of the heat gradient contained in the exhaust steam or the heat of the liquid is expressed in the coal consumption of the machine.

Das in den Abteilungen I bis IV des Heizkörpers von Fig. ι sich bildende Niederschlagwasser wird von der Speisepumpe (nicht eingezeichnet) übernommen und dem Kessel zugeführt. Was noch an Abdampf in den Heizmänteln erübrigt, kann man, wenn es sich um Speisewassererwärmung einer Lokomotive oder Lokomobile handelt, in den Speisewasservorrat einleiten, den man in einem Behälter des Tenders mitführt und durch die Speisepumpe in den Kessel fördert. Es ist schon seit 60 Jahren oder mehr bei Lokomotiven bekannt, den Auspuffdampf in das Speisewasser einzuleiten; da jedoch die Menge des Auspuffdampfes zu groß war, konnte sie nicht bewältigt werden und. verursachte Stö-. rung durch die lästigen »Dampfschäden«, die ins Freie abziehen mußten. Dieser Übelstand fällt bei dem neuen Verfahren weg, weil es sich hier nur um verhältnismäßig geringe Dampf mengen handeln kann, welche bequem vom Speisewasser aufgenommen werden. Ein großer Teil des Dampfes geht ja durch das Blasrohr in den Schornstein ab (oder wird nach neueren Vorschlägen aueh zum Antriebe eines Turbinengebläses verwendet, - das den erforderlichen Zug für die Heizung beschafft). Während das sich zuerst öffnende Auslaßorgan h¹ genügend groß bemessen sein muß, um den gewünschten kräftigen Druckabfall zu erzielen, können die weiteren Auslaßorgane h², h^s, h* usw. wesentlich kleiner sein, da sie eine gedrosselte Kompressionslinie bewirken sollen, so daß die Veritilkanimern g^z, g^s, gⁱ usw. sehr klein ausfallen, also auch.ihre »schädliche Raumwirkung«, welche mehr oder weniger zur Wirkung kommt, wenn sie während der Arbeitsleistung des Kolbens reihenweise zugeschaltet und; mit, Arbeitsdampf aufgefüllt werden. The precipitation water that forms in sections I to IV of the radiator from FIG. 1 is taken over by the feed pump (not shown) and fed to the boiler. What exhaust steam is still needed in the heating jackets, if it is a matter of heating the feed water of a locomotive or locomobile, can be fed into the feed water supply, which is carried in a container in the tender and fed into the boiler by the feed pump. It has been known in locomotives for 60 years or more to introduce exhaust steam into the feed water; however, since the amount of exhaust steam was too great, it could not be dealt with and. caused disturbance. by the annoying "steam damage" that had to escape into the open. This drawback does not apply to the new process, because it can only be a relatively small amount of steam, which is easily absorbed by the feed water. A large part of the steam goes through the blowpipe into the chimney (or, according to more recent proposals, it is also used to drive a turbine fan - which provides the necessary draft for heating). While the outlet element h ¹ that opens first must be dimensioned sufficiently large to achieve the desired strong pressure drop, the further outlet elements h ² , h ^s , h * etc. can be significantly smaller, since they are intended to produce a throttled compression line so that the veritilkanimern g ^z , g ^s , g ⁱ etc. turn out to be very small, thus also their "harmful spatial effect", which more or less comes into effect when they are switched on in rows during the work of the piston and; be filled with, working steam.

Das neue Verfahren bzw. die- neue Einrichtung ist nicht an die. einstufige Maschine gebunden, sondern auch vorteilhaft auf die Hochdruc'kzylinder von Verbunddampfmaschinen anwendbar,'welche aber auch nur als »Gegendruckmaschine« aufgefaßt werden können. Weil der Abdampf hier nicht dem Aufnehmer entnommen wird, sondern direkt dem Hochdruckzylinder, so entfallen die N'achtei.le, die bezüglich .der Geschwindigkeitsregelung der »Aufnehmerdampf entnahme« eigentümlich sind. 'The new procedure or the new facility is not to the. single-stage machine tied, but also advantageously applicable to the high pressure cylinder of compound steam engines, 'which, however, only as "Counterpressure machine" can be understood. Because the exhaust steam here is not that Sensor is removed, but directly from the high pressure cylinder, so the N'chtei.le that regarding .the .peed control are peculiar to the "pick-up vapor extraction". '

Claims

Patent claim;

Steam engine with heating steam extraction according to patent 310895, in which a series of exhaust pipes are branched off from the piston running surface and controlled outlet organs open one after the other in such a way that the next member of the piston always comes in turn, characterized in that the outlet pipes (g ¹ , g ² , g ^s , g ^l etc;) can be connected to individual rooms of a feed water preheater or another heat exchange device.

*) H ¹ to H ^ are piston positions which correspond to the closure of the outlet organs h ¹ to / z ⁴ .

1 sheet of drawings.