DE3335178A1

DE3335178A1 - Stromerzeuger in thermosiphonbauweise

Info

Publication number: DE3335178A1
Application number: DE19833335178
Authority: DE
Inventors: Yasuaki Hitachi Akatsu; Seiichiro Sakaguchi; Koji Shiina
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1984-04-19
Also published as: US4546608A; FR2533621B1; FR2533621A1; DE3335178C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise mit einer Schwerkraft-Wärmerohrkonstruktion. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Stromerzeuger, in dem ein Arbeitsmedium in einem senkrechten geschlossenen Kessel eingeschlossen ist und eine wiederholte Verdampfung und Kondensation erfährt, wobei sein Dampf eine Turbine antreibt, die zur Erzeugung von elektrischem Strom mit einem Generator verbunden ist.

Im allgemeinen ist ein Abwärme verwendendes Kraftwerk von großer Bauweise mit komplizierter Konstruktion einschließlich einer mit dem Generator verbundenen Turbine, eines Kondensators, einer Pumpe zur Rezirkulation des Arbeitsmediums, eines Verdampfers und eines Rohrleitungsnetzes zur Verbindung dieser Bauteile. In vereinfachter Form des oben angegebenen Kraftwerks gibt es einen Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise, der als Energiequelle für die Turbine ein Schwerkraftwärmerohr verwendet. Bei diesem Stromgenerator ist jedoch der Stromerzeugungswirkungsgrad häufig auf Grund der Schwierigkeit herabgesetzt, eine stabile und gute Zirkulation des Arbeitsmediums im geschlossenen Kessel aufrechtzuerhalten.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Stromerzeugers in Thermosiphonbeuweise, der eine kompakte und einfache Konstruktion hat und eine stabile und gute Zirkulation des Arbeitsmediums im geschlossenen Kessel aufrechterhalten kann, wodurch ein hoher Stromerzeugungswirkungsgrad gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruch 1 ,

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt eines bisherigen Schwerkraftwärmerohrs :

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt eines bisherigen Stromgenerators in Thermosiphonbauweise mit einem Schwerkraftwärmerohr;

Fig.3A einen senkrechten Schnitt einer ersten Ausführungsform eines Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung.

Fig.3B eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform zur Erläuterung der Drücke eines Arbeitsmediums in der Vorrichtung,

Fig. 4 und 5 senkrechte Schnitte einer zweiten bzw. dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.6A einen senkrechten Schnitt eines Verdampfers in den Ausführungsformen von Fig. 2, 4 und 5;

Fig.6B einen Schnitt VIB-VIB von Fig. 6Ά;

Fig.6C und 6D den Fig. 6A und 6B ähnliche Schnitte einer Abänderung der Konstruktion von Fig. 6A und 6B;

Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt einer in der ersten bis dritten Ausführungsform anwendbaren Vorrichtung zur Erleichterung der Bildung von Dampfblasen;

Fig.8A bis 8E senkrechte Schnitte der Einzelheit einer bei den ersten bis dritten Ausführungsformen anwendbaren Einspritzvorrichtung für die Flüssigkeit eines Mediums mit niedrigem Siedepunkt;

Fig. 9 einen Teilschnitt einer Rückschlagventilvorrichtung, die in Verbindung mit der Einspritzvorrichtung für die Flüssigkeit des Mediums mit niedrigem Siedepunkt verwendet wird;

Fig.1OA und 10B senkrechte Schnitte einer im Kondensationsabschnitt vorgesehenen Einspritzvorrichtung für den Dampf des Mediums mit niedrigem Siedepunkt;

Fig.11 einen Teilschnitt einer in Verbindung mit der Einspritzvorrichtung für den Dampf des Mediums mit niedrigem Siedepunkt vorgesehene Rückschlagventilvorrichtung;

Fig.12A und 12B Schnitte einer am geschlossenen Kessel vorgesehenen Rippenanordnung;

Fig.13A und 13B senkrechte Schnitte der Konstruktion der inneren Umfangsflache des Kondensationsabschnitts des geschlossenen Kessels;

Fig.14 einen senkrechten Schnitt einer vierten Ausführungsform des Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung;

Fig.15A einen senkrechten Schnitt des Strömungswegs des Arbeitsmediums in der vierten Ausführungsform;

Fig.15B einen Schnitt einer Abänderung der Anordnung von Fig. 15A.

Fig.16A einen senkrechten Schnitt der inneren Konstruktion des Verdampfungsabschnitts in der vierten Ausführungsform;

Fig.16B einen Schnitt XVIB-XVIB;

Fig.16C und 16D der Fig. 16B ähnliche Darstellungen einer bei der vierten Ausführungsform anwendbareren Einrichtung zur Verhinderung des Mischens von Dampfblasen;

Fig. 17 einen senkrechten Schnitt einer fünften Ausführungsform des Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung;

Fig. 18 einen senkrechten Schnitt einer sechsten Ausführungsform des Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung;

Fig. 19 einen senkrechten Schnitt einer siebten Ausführungsform des Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung;

Fig. 20 einen senkrechten Schnitt einer Abänderung der siebten Aus führungs form;

Fig. 21 einen senkrechten Schnitt einer achten Ausführungsform des Stromgenerators in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung:

In allen Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder äquivalente Teile oder Glieder.

Fig. 1 zeigt ein bisheriges Schwerkraftwärmerohr. Dieses Wärmerohr hat einen unteren Verdampfungsabschnitt 4a und einen oberen Kondensationsabschnitt 4c. Der Dampf eines auf Grund einer Erhitzung im Verdampfungsabschnitt 4a erzeugten Arbeitsmediums wird im Kondensationsabschnitt 4c kondensiert. Das Kondensat wird durch Schwerkraft zum Verdampfungsabschnitt 4a zurückgeführt, so daß das Arbeitsmedium auf natürliche Weise zirkuliert wird.

Gemäß Fig. 1 ist der Verdampfungsabschnitt 4a durch eine Trenn-

wand 4d am Unterteil eines geschlossenen Rohrs 4 begrenzt. Der Kondensationsabschnitt 4c ist im Oberteil des Rohrs 4 ausgebildet. Der Zwischenteil des Rohrs 4 zwischen dem oberen Kondensationsabschnitt und dem unteren Verdampfungsabschnitt bildet einen wärmeisolierten Abschnitt 4b. Das Rohr 4 wird nach einem Evakuieren mit dem Arbeitsmedium 12 in flüssigem Zustand beschickt. Wenn der Verdampfungsabschnitt 4a durch gemäß Pfeilen A außen zugeführte Wärme erhitzt wird, kocht das im flüssigen Zustand befindliche Arbeitsmedium 12 und erzeugt Dampf, der gemäß einem Pfeil C in den Kondensationsabschnitt 4c aufsteigt, wo der Dampf in die flüssige Phase kondensiert wird und gemäß Pfeilen B Wärme nach außen liefert. Das Kondensat wird dann durch Schwerkraft zum Verdampfungsabschnitt 4a zurückgeführt.

Durch das zyklische Rezirkulieren des Arbeitsmediums 12 in der beschriebenen Weise kann eine große Wärmemenge kontinuierlich zu einem unterschiedlichen Ort gefördert werden. Zur Förderung der Rezirkulation des Arbeitsmediums wurde die Befestigung eines Dochts an der Innenfläche des Rohrs 1 vorgeschlagen. Der Docht besteht zum Beispiel aus einem Metall mit hoher Porosität, z. B. einem metallischen Glied mit einem die Dochtwirkung verbessernden geeigneten Material. Diese Maßnahme ist jedoch nicht so wirksam, wenn sie bei dem oben beschriebenen Schwerkraftwärmerohr angewendet wird.

Daher wurde die oben beschriebene Vorrichtung bisher hauptsächlich als Wärme sammelnder Wärmeaustauscher verwendet in Verbindung mit verschiedenen industriellen Anlagen zur Verlagerung der Wärme durch die Luft unter Verwendung des Arbeitsmediums 12. Es ist jedoch schwierig, den erzeugten Dampf als Energie für den Antrieb der Generatorturbine zweckmäßig zu verwenden. Für gewöhnlich wird die Abwärme von Fabriken als äußere Wärmequelle zur Erhitzung des Verdampfungsabschnitts 4a verwendet, so daß der Dampfstrom leicht instabil wird auf Grund einer Temperaturänderung des die Abwärme von den Fabriken befördernden Mediums.

Fig, 2 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Stromerzeugers in Thermosiphonbauweise mit einem Schwerkraftwärmerohr. Diese Vorrichtung hat eine Turbine 7 im Strömungskanal des Arbeitsmediums im Wärmerohr-Kessel 4. Diese Turbine entnimmt die Energie des Arbeitsmediums„ Somit arbeitet bei dieser Ausführungsform das Wärmerohr als eine Art von Wärmekraftmaschine.

Gemäß Fig. 2 hat der geschlossene Kessel 4 einen unteren Verdampfungsabschnitt 4a, einen dazwischen liegenden wärmeisolierten Abschnitt 4b und einen oberen Kondensationsabschnitt 4c. Der angegebene Docht 5 haftet an der Innenfläche des Kessels Der wärmeisolierte Abschnitt 4b ist an einer gegenüber dem Verdampfungsabschnitt 4a und dem Kondensationsabschnitt 4b versetzten Stelle ausgebildet und ermöglicht den Einbau der Turbine 7. Die Turbine 7 ist in einem Zwischenteil 6a eines wärmeisolierten Kanals 6 eingebaut und wird von einer Welle 8 gehalten, die über ein Lager 9 von der Wand des wärmeisolierten Abschnitts 4b gelagert wird. Die Welle 8 ist über ein Getriebe 10 mit der Welle eines nicht gezeigten Generators verbunden. Der Kessel 4 enthält ein Arbeitsmedium, das eine Phasenänderung von flüssig zu Dampf und umgekehrt erfährt.

Wenn der Verdampfungsabschnitt 4a gemäß den Pfeilen A durch die Wärme erhitzt wird, wird das Arbeitsmedium im Docht 5 verdampft und wird zu Dampf, der durch den wärmeisolierten Kanal 6 nach oben strömt und die Turbine 7 antreibt, wenn er durch die im Zwischenteil 6a des wärmeisolierten Abschnitts angeordnete Turbine 7 strömt. Danach strömt der Dampf gemäß dem Pfeil C nach oben in den Kondensationsabschnitt 4c, wo er durch die abstrahlende Wärme gemäß den Pfeilen B in die flüssige Phase kondensiert. Das Kondensat wird dann gemäß einem Pfeil D in den Verdampfungsabschnitt zurückgeleitet. Dieses Wärmerohr kann daher als Wärmekraftmaschine dienen.

Beim herkömmlichen Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise von Fig. 2 ist es ziemlich schwierig, eine angemessene Zirkulationsströmung (Pfeile C und D) des Mediums zu erzielen, d. h. eine

mäßige Aufwärtsströmung des Dampfs gemäß dem Pfeil C und eine mäßige Abwärtsströmung des Kondensats längs des Dochts 5 gemäß den Pfeilen D, so daß der Stromerzeugungswirkungsgrad sehr niedrig ist. Auf Grund der Schwierigkeit beim Aufrechterhalten einer konstanten Erhitzungsrate durch die äußere Wärme ist zusätzlich der Strom des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt, etwa Freon, Ammoniak oder dgl., für das Arbeitsmedium häufig instabil. Zur Beseitigung dieser instabilen Strömung muß die Wärmekapazität des Wärmerohrs erhöht werden zur Verbesserung von ^dessen Stabilität gegen Lastschwankungen. Dies erfordert eine Erhöhung der Wärmeübergangsfläche und der Größe des wärmeisolierten Abschnitts, wodurch die Größe des Wärmerohrs insgesamt unpraktisch erhöht wird. Da der wärmeisolierte Abschnitt 4b, wie oben ausgeführt, versetzt ist, kann kein einfaches gerades Rohr als Material für das Wärmerohr verwendet werden.

Diese Probleme oder Nachteile des Standes der Technik werden jedoch durch die Erfindung beseitigt, was aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist.

Fig. 3A zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Der Verdampfungsabschnitt 4a hat eine erste Vorratskammer 22 und eine zweite Vorratskammer 21, die eine Heizmedium-Flüssigkeit 11 und eine Flüssigkeit 12 eines Mediums mit niedrigem Siedepunkt speichern können, die ineinander unlöslich sind. Der Verdampfungsabschnitt 4a hat ferner einen begrenzten Raum oder Pumpraum 2 3 zur Erzeugung der Dampfblasenpumpwirkung. Die erste Vorratskammer 22 und die zweite Vorratskammer 21 sind durch eine Trennplatte 13 voneinander getrennt. Ein Fallrohr 13a für die Flüssigkeit 12 des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt ist mit der zweiten Vorratskammer 21 verbunden und erstreckt sich von dieser aus nach oben. Der Pumpraum 2 3 ist gebildet zwischen einem äußeren Trennrohr 14b, das in geeignetem Abstand von der Innenfläche des geschlossenen Kessels 4 angeordnet ist, und einem inneren Trennrohr 14a, das im äußeren Trennrohr

14b in geeignetem Abstand hiervon angeordnet ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Flüssigkeit 12 in der zweiten Vorratskammer 21 in die im Pumpraum 23 gespeicherte Flüssigkeit 11 eingespritzt wird. Die Pumpwirkung wird erzeugt, wenn die Dampfblasen des Mediums mit dem niedrigen Siederpunkt im Pumpraum 23 erzeugt werden, so daß das Zweiphasenmedium mit der Flüssigkeit 11 und dem Dampf 12b der Flüssigkeit 12 zur Oberseite des Pumpraums 2 3 geschickt wird, wobei eine Gas-Flüssigkeit-Trennung im Oberteil des Pumpraums 23 erfolgt, die den Dampf 12b von den Flüssigkeiten 11 und 12 trennt. Der auf diese Weise abgetrennte Dampf 12b der Flüssigkeit 12 wird in den Raum im wärmeisolierten Abschnitt 4b eingeführt. Der Kondensationsabschnitt 4c hat eine dritte Vorratskammer 24, in die der Dampf der von der Turbine 7 abgegebenen Flüssigkeit 12 kondensiert und gespeichert wird. Wenn auch aus der Zeichnung nicht klar ersichtlich, so steht die Vorratskammer 24 mit dem zur zweiten Vorratskammer 21 führenden Fallrohr 13a für die Flüssigkeit 12 in Verbindung. Der Verdampfungsabschnitt 4a, der isolierte Abschnitt 4b und der Kondensationsabschnitt 4c sind im hohlen zylindrischen geschlossenen Kessel 4 untergebracht, der keine Krümmung aufweist. Der Dampf 12b der Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt wird in einen Einlaßkanal 16c eingeführt, der eine Verbindung zwischen dem wärmeisolierten Abschnitt 4b und der Turbine 7 herstellt, wodurch die Turbine angetrieben wird.

Die Flüssigkeit 12 in der dritten Vorratskammer 24 wird wieder zur zweiten Vorratskammer 21 zurückgeleitet. Die dem angegebenen Zweiphasenmedium entnommene Heizmittel-Flüssigkeit 11 wird zum Teil 22b der ersten Vorratskammer 22 im Pumpraum 23 zurückgeleitet. Wenn gemäß dieser Anordnung die Flüssigkeiten 11 und erhitzt werden und die Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt in den Pumpraum 23 eingespritzt wird, werden Dampfblasen 12a der Flüssigkeit 12 im Pumpraum 23 erzeugt. Folglich bewirkt die natürliche Rezirkulationsströmung eine Wiederholung der Verdampfung und Kondensation zum ständigen Antreiben des Gene"

rators 18. Die erste Ausführung der Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben. Das Unterteil, Mittelteil und Oberteil des im Kessel 4 begrenzten Raums bilden den Verdampfungsabschnitt 4a, den wärmeisolierten Abschnitt 4b bzw. den Kondensationsabschnitt 4c. Die Turbine 7 befindet sich außerhalb des Oberteils des Kessels 4. Der Generator 18 ist über eine Welle 8 mit der Turbine 7 verbunden. Der Verdampfungsabschnitt 4a enthält die erste Vorratskammer 22 zur Speicherung der Heizmittel-Flüssigkeit 11, eine zweite Vorratskammer 21 zur Speicherung der Flüssigkeit 12 des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt und den begrenzten Pumpraum 2 3 zur Erzeugung der Dampfblasenpumpwirkung. Im einzelnen ist die untere Vorratskammer 22 durch das Unterteil des Raums im Kessel 4 gebildet. In diesem Raum befindet sich das äußere Trennrohr 14b, das in geeignetem Abstand von der inneren Umfangsfläche des Kessels 4 angeordnet ist, und das innere Trennrohr 14a, das innerhalb des äußeren Trennrohrs 14b in geeignetem Abstand hiervon angeordnet ist. Der durch das äußere Trennrohr 14b und das innere Trennrohr 14a begrenzte Raum bildet den begrenzten Raum oder Pumpraum 23. Die zweite Vorratskammer 21 ist in einer kastenförmigen Wand ausgebildet, die in geeignetem Abstand von der Bodenfläche des Kessels 4 angeordnet ist. Der untere Endteil des Pumpraums 2 3 befindet sich in der Nähe der Trennplatte 13, die einen Teil der kastenförmigen Wand bildet. Die Trennwand 13 ist mit einer Einspritzeinrichtung 15 für das Medium mit dem niedrigen Siedepunkt versehen zum Einspritzen der Flüssigkeit 12 von der zweiten Vorratskammer 21 in den Pumpraum 23. Das Fallrohr 13a für die Flüssigkeit 12 befindet sich im wesentlichen radial innerhalb des Kessels 4, erstreckt sich nach oben und ist mit der zweiten Vorratskammer 21 verbunden. Der Pumpraum 23 speichert die Flüssigkeit 11. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Dampfbläsen 12a der Flüssigkeit 12 gebildet werden, wenn die Flüssigkeit 12 von der Einspritzeinrichtung 15 in den Pumpraum 2 3 eingespritzt wird. Der Kessel 4 wird durch die gemäß den Pfeilen A von außen her zugeführte Wärme erhitzt zur Erhitzung der Flüssig-

keit 11 , in die die ebenfalls erhitzte Flüssigkeit 12 eingespritzt wird, wodurch die Dampfblasen 12a der Flüssigkeit 12 erzeugt werden.» Die Dampf blasen 12a, die sich natürlich nach oben bewegen, erzeugen eine Dampfblasenpumpwirkung, die eine Aufwärtsströmung der Zweiphasenflüssigkeit erzeugen, die aus der Heizmittel-Flüssigkeit 11 und dem Dampf 12b des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt im Pumpraum 23 besteht.

Die Flüssigkeit 11 wird im Teil 22a der zweiten Vorratskammer 22 aufgerührt, die an die innere Umfangsflache des Kessels 4 angrenzt, d. h. im Raum zwischen dem Spalt zwischen dem äußeren Trennrohr 14b und der inneren Umfangsflache des Kessels 4 und dem Spalt zwischen dem Boden der zweiten Vorratskammer 21 und der Bodenfläche des Kessels 4. Diese Flüssigkeit 11 verhindert, daß jegliche Schwankung der von außen her zugeführten Wärme unmittelbar auf den Pumpraum 23 und die zweite Vorratskammer übertragen wird, wodurch der Strom der Flüssigkeiten 11 und 12 stabilisiert wird.

Der wärmeisolierte Abschnitt 4b enthält einen Raum, der gegenüber der äußeren Wärme isoliert ist. Der Dampf 12b der Flüssigkeit 12, der bei der Gas-Flüssigkeit-Trennung des Zweiphasenmediums erzeugt wird, tritt durch diesen Raum hindurch. Der Dampf 12b erfährt in der an der oberen Außenseite des Kessels angeordneten Turbine 7 eine adiabatische Expansion, wird durch ein sich durch den Kessel 4 erstreckendes Turbinenauslaßrohr 4d geschickt und wird in einer im Kondensationsabschnitt 4c vorgesehenen Niederdruckkammer 17 gespeichert. Die die Flüssigkeit speichernde dritte Vorratskammer 24 umgibt die Niederdruckkammer 17. Die Niederdruckkammer 17 ist mit einer Einspritzeinrichtung 17a für den Dampf 12b der Flüssigkeit mit dem niedrigen Siedepunkt versehen und spritzt den Dampf 12b in die in der dritten Vorratskammer 24 enthaltene Flüssigkeit 12.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3A besteht die Einspritzeinrichtung 17a aus einer Vielzahl von Einspritzlöchern in der die

Niederdruckkammer 17 umgebenden Wand. Daher wird der Dampf 12b teilweise im Turbinenauslaßrohr 16d und teilweise durch die unmittelbare Berührung mit der Flüssigkeit 12 kondensiert. Eine Trennplatte 13b am unteren Endteil der dritten Vorratskammer 24 angrenzend an den wärmeisolierten Abschnitt 4b schließt die Unterseite der dritten Vorratskammer 24. Eine nicht dargestellte Einrichtung stellt eine Verbindung zwischen der dritten Vorratskammer 24 und dem Fallrohr 13a her.

Eine Hochdruckkammer 16b für den Dampf 12b befindet sich unter Zwischenschaltung eines Wärmeisolators 25 an einem Teil des Raums in der dritten Vorratskammer 24 angrenzend an die Unterseite der Niederdruckkammer 17. Die Hochdruckkammer 16b und der wärmeisolierte Abschnitt 4b stehen über einen Steigkanal 16a für den Dampf 12b miteinander in Verbindung. Der in der Hochdruckkammer 16b befindliche Dampf 12b wird über den Einlaßkanal 16c in die Turbine 7 eingeführt. Der Einlaßkanal 16c erstreckt sich durch die Niederdruckkammer 17 und die dritte Vorratskammer 24. Der Verdampfungsabschnitt 4a, der wärmeisolierte Abschnitt 4b und der Kondensationsabschnitt 4c befinden sich im nicht gebogenen Kessel 4. Eine Rippenanordnung 4aa befindet sich auf Wandteilen des Kessels 4 um den Verdampfungsabschnitt 4a und den Kondensationsabschnitt 4b. Die Turbine 7 ist außen an der Oberseite des Kessels 4 lösbar befestigt. Die äußere Umfangswand des Kessels 4 ist an ihren zwischen dem Verdampfungsabschnitt 4a und dem wärmeisolierten Abschnitt 4b und zwischen dem Kondensationsabschnitt 4c und dem wärmeisolierten Abschnitt 4b mit einer Verdampfungsabschnitt-Montageverbindung 14 d bzw. einer Kondensationsabschnitt-Montageverbindung 4e versehen, um die Verbindung dieser Teile mit den äußeren nicht gezeigten Kanälen zu erleichtern.

Die oben beschriebene erste Ausführungsform arbeitet in der folgenden Weise.

Der Verdampfungsabschnitt 4a ist mittels der Verdampfungsab-

schnitt-Montageverbindung 4d mit einem nicht gezeigten und eine Medium- oder Niedertemperaturwärmeguelle enthaltenden Kianal so verbunden, daß er in diesem Kanal ragt. Wenn die Wärme gemäß den Pfeilen A zugeführt wird, wird sie zum Innenraum des Verdampfungsabschnitts 4a übertragen und erwärmt die Heizmittel-Flüssigkeit 11 im Raum zwischen der Wand des Kessels 4 und dem äußeren Trennrohr 14b und auch die Heizmittel-Flüssigkeit 11 im Raum zwischen dem Boden des Kessels 4 und dem Boden der zweiten Vorratskammer 21. Die Flüssigkeit 11 in diesen Räumen dient als Puffer zur Aufnahme jeglicher Schwankungen der Wärmeliefermenge von der äußeren Energiequelle und auch als Wärmespeicher während des Betriebs der Vorrichtung.

Dann wird die Flüssigkeit 12 des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt in der zweiten Vorratskammer 21 vorerhitzt und durch die Einspritzeinrichtung 15 in den Pumpraum 23 eingespritzt. Folglich werden Dampfblasen 12a des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt im Pumpraum erzeugt, bewegen sich in diesem nach oben und bewirken eine Pumpwirkung, die eine Aufwärtsströmung des aus der Flüssigkeit 11 und dem Dampf 12b bestehenden Zweiphasenmediums im Pumpraum 23 bewirkt, was durch einen Pfeil E angegeben ist. Dann erfolgt eine Gas-Flüssigkeit-Trennung auf der Flüssigkeitsoberfläche im Pumpraum 23 zur Trennung der Flüssigkeit 11 vom Dampf 12b. Folglich strömt der Dampf 12b nach oben in den wärmeisolierten Abschnitt 4b. Andererseits strömt die von der Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt getrennte Heizmittel-Flüssigkeit 11 nach unten durch den Teil 22b der Vorratskammer 22 zwischen dem Fallrohr 13a und dem inneren Trennrohr 14a gemäß einem Pfeil F und wird im Teil 22b gespeichert. Selbst wenn eine geringe Menge an nicht verdampfter flüssiger Komponente der Flüssigkeit 12 in der Abwärtsströmung der Flüssigkeit 11 auf Grund einer unzureichenden Erhitzung durch die Außenwärme enthalten sein sollte, entsteht kein wesentliches Problem, da diese nicht verdampfte Komponente erhitzt und rezirkuliert wird. Wenn daher der Kessel einmal durch die von außen zugeführte Wärme erhitzt ist, wird durch die

Dampfblasenpumpwirkung die natürliche Rezirkulationsströmung erzeugt und beinahe ständig im Verdampfungsabschnitt 4a aufrechterhalten .

Andererseits wird der Dampf 12b durch den wärmeisolierten Abschnitt 4b bewegt, steigt durch den Steigkanal 16a gemäß den Pfeilen C und wird in der Hochdruckkammer 16b vorübergehend gespeichert. Dieser Dampf 12b wird dann durch den Einlaßkanal 16c in die Turbine 7 eingeführt. Der Dampf 12b erfährt dann eine adiabatische Expansion und treibt die Turbine 7 an, die ihrerseits über den Rotor 8 den Generator 18 antreibt. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird für die Turbine 7 eine Radialturbine verwendet, da diese Turbinenart mit höherem Wirkungsgrad als die Axialturbine arbeiten kann. Der Dampf 12b wird durch das Turbinenauslaßrohr 16d aus der Turbine 7 entleert , vorübergehend in der Niederdruckkammer 17 gespeichert und dann durch die Einspritzeinrichtung 17a in die Flüssigkeit 12 in der dritten Vorratskammer 24 eingespritzt. Der Dampf 12b wird durch unmittelbare Berührung mit der Flüssigkeit 12 kondensiert. Im einzelnen wird der Dampf 12b teilweise im Turbinenauslaßrohr 16d und teilweise durch unmittelbare Berührung mit der flüssigen Phase des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt kondensiert, während er gemäß den Pfeilen B Wärme nach außen liefert, und wird in der dritten Vorratskammer 24 gespeichert. Dann strömt die in der dritten Vorratskammer 24 enthaltene Flüssigkeit 12 gemäß den Pfeilen D nach unten durch das Fallrohr 13a und wird in die im Verdampfungsabschnitt 4a befindliche zweite Vorratskammer 21 zurückgeleitet. Dieser Vorgang wird zyklisch wiederholt zur kontinuierlichen Erzeugung von elektrischem Strom.

Es folgt in Verbindung mit Fig. 3B eine Erläuterung der in jedem Teil der Vorrichtung nach der Erfindung entwickelten Drücke.

Der Druck P-. der in der Vorratskammer 21 im Verdampfungsabschnitt 4a befindlichen Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt ist gleich der Summe des Sättigungsdrucks P_ der

J. O

Flüssigkeit 12, der auf die Flüssigkeit in der dritten Vorratskammer 24 im Kondensationsabschnitt 4c wirkt, und der Druckhöhe r~Lr., die durch die Flüssigkeitssäule in der Vorratskammer 24, im Fallrohr 13a und in der Vorratskammer 21 gebildet ist. r_f bedeutet hier das spezifische Gewicht der Flüssigkeit 12, während L_f den Höhenunterschied darstellt. Der Druck P, des Heizmediums ist gleich der Summe des Sättigungsdrucks P^ des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt im wärmeisolierten Abschnitt 4b und der Druckhöhe r, L, der Flüssigkeit in der ersten Vorratskammer 12. r, bedeutet hier das spezifische Gewicht der Heizmedium-Flüssigkeit, während L, den Höhenunterschied darstellt.

Für das Einspritzen der Flüssigkeit 12 von der zweiten Vorratskammer 21 in die erste Vorratskammer 22 in der erläuterten Weise, müssen der Druck P^ des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt und der Druck P, des Heizmediums der folgenden Bedingung genügen:

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß bei der ersten Ausführungsform des Stromerzeuges in Thermosiphonbauweise nach der Erfindung alle Bauteile mit Ausnahme der Turbine und des hiermit verbundenen Generators innerhalb des keine Biegung aufweisenden geschlossenen Rohrs zusammengebaut sind. Somit ist die Vorrichtung insgesamt sehr kompakt und einfach. Zusätzlich wird das Arbeitsmedium kontinuierlich im geschlossenen Kessel zirkuliert und wiederholt durch die Dampfblasenpumpwirkung die Verdampfung und Kondensation zyklisch, ohne irgendeine gesonderte Umwälzpumpe zu erfordern. Folglich wird der Stromerzeugungswirkungsgrad durch Verringerung der Eingangsenergie verbessert. Bei der beschriebenen ersten Ausführungsform besteht

der Stromerzeuger in Thermosxphonbauweise aus zwei Teilen: Dem Kessel 4 mit den Wärmeaustauschabschnitten für die Verdampfung und Kondensation des Mediums und dem Energieaufnahmeabschnitt mit der Turbine und dem Generator, die außerhalb des Kessels 4 angeordnet sind. Es ist daher möglich, den die verschiedenen Bestandteile aufnehmenden Kessel 4 und den Energieaufnahmeabschnitt mit der Turbine 7 und dem Generator 18 in Form von getrennten Einheiten zu bauen, so daß die gesamte Vorrichtung einfach und mit niedrigen Kosten durch Verbinden dieser gesondert ausgebildeten Einheiten montiert werden kann.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung, in der dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben Teile oder Glieder wie in Fig. 3S verwendet werden.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich der Einlaßkanal 16c und das Turbinenauslaßrohr 16d durch die im Kondensationsabschnitt 4c befindliche Vorratskammer 24 zur Turbine 7. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind diese Rohre außerhalb des Kessels 4 verlegt und mit der Turbine verbunden. Die zweite Ausführungsform enthält nicht die bei der ersten Ausführungsform verwendete Hochdruckkammer 16b für den Dampf 12b. Der zwischen dem wärmeisolierten Abschnitt 4b und der Turbine 7 angeschlossene Einlaßkanal 16c befindet sich außerhalb des Kessels 4. Die Niederdruckkammer 17 für das Medium mit dem niedrigen Siedepunkt ist mit der Turbine 7 über das Turbinenauslaßrohr 16d verbunden, das sich ebenfalls auf der Außenseite des Kessels 4 befindet.

Gemäß dieser Anordnung wird zur Verbesserung des Kondensationswirkungsgrads die unerwünschte Kondensation des Dampfs 12b im Turbineneinlaßkanal 16c durch unmittelbaren Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit 12 in der Vorratskammer 24 vermieden. Zusätzlich kann die Konstruktion der gesamten Vorrichtung dank demWeglassen der Hochdruckkammer 16b für den Dampf 12b vereinfacht werden.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben Teile und Glieder wie in Fig. 3A verwendet. Bei dieser dritten Ausführungsform befinden sich Turbinen 7 im Raum innerhalb des wärmeisolierten Abschnitts 4b des Kessels. Diese Turbinen haben eine gemeinsame Welle, die über Lager 9 von der Wand des Kessels 4 gelagert werden. Wie bei der zweiten Ausführungsform hat die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform keine Hochdruckkammer 16b für den Dampf 12b, der vom wärmeisolierten Abschnitt 4b in die Turbine 7 über die Einlaßkanäle 16c eingeführt wird, die sich innerhalb des Kessels 4 befinden. Der von den Turbinen 7 abgegebene Dampf 12b des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt wird in die Niederdruckkammer 17 für das Medium mit dem niedrigen Siedepunkt durch die Turbinenauslaßrohre 16d eingeführt, die sich ebenfalls im Kessel 4 befinden. Der Raum um die Turbinenauslaßrohre 16d ist mit einem wärmeisolierenden Material 25 ausgefüllt. Somit befinden sich bei der dritten Ausführungsform alle Turbinen 7, der Einlaßkanal 16c und die Turbinenauslaßrohre 16d innerhalb des Kessels 4, so daß die Konstruktion der Vorrichtung noch kompakter ist. Diese Ausführungsform hat aber Probleme in Verbindung mit der Schwierigkeit der Montage der Turbinen 7 im Kessel 4 auf Grund des erforderlichen Vorsehens von Dichtungen zwischen der Welle 8 der Turbinen und der Wand des Kessels 4.

Fig. 6A und 6B zeigen eine Einzelheit des Verdampfungsbeschnitts 4a bei den oben beschriebenen Ausführungsformen. Wie ausgeführt, nimmt der Verdampfungsabschnitt 4a das äußere Trennrohr 14b und das innere Trennrohr 14a auf. Der durch diese Rohre gebildete begrenzte Pumpraum 23 nimmt die Heizmittel-Flüssigkeit 11 auf. Dampfblasen 12a der Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt werden gebildet, wenn diese Flüssigkeit in die Heizmittel-Flüssigkeit 11 eingespritzt wird. Bei der in Fig. 6A und 6B dargestellten Ausführungsform hat der Pumpraum 23 eine geringe radiale Breite, erstreckt sich im wesentlichen senkrecht auf einer gegebenen Länge (vgl. Fig. 6A) und hat einen kontinuier-

- 26 lichen kreisförmigen Querschnitt gemäß Fig. 6B.

Fig. 6C zeigt eine Abänderung, bei der der Pumpraum 23 durch eine Vielzahl von Trennplatten 14c in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist. Die Trennplatten 14c erstrecken sich senkrecht und radial im Pumpraum 23 und verbinden die inneren und äußeren Trennrohre 14a bzw. 14b. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Dampfblasen 12a sich in voneinander unabhängigen Abschnitten des Pumpraums ohne gegenseitiges Mischen nach oben bewegen können. Wenn die Dampfblasen 12a sich unter Bildung von größeren Dampfblasen miteinander mischen, ist der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs zwischen den Flüssigkeiten 11 und 12 herabgesetzt und wird in der Aufwärtsströmung des Zweiphasenmediums eine instabile Strömungskomponente erzeugt. Es ist ersichtlich, daß die Abänderung von Fig. 6C, in der der Pumpraum 23 in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt ist, in der Beseitigung derartiger Probleme wirksam ist.

Fig. 6D zeigt eine weitere Abänderung, bei der eine Vielzahl von Trennrohren mit kleinem Durchmesser im Pumpraum nebeneinander liegend in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Dampfblasen 12a werden in den jeweiligen Trennrohren 14d erzeugt. Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß diese Anordnung denselben Vorteil wie die in Verbindung mit Fig. 6C erläuterte Anordnung hat.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur Förderung der Dampfblasenerzeugung im Pumpraum 23. Bei diesem Beispiel besteht das innere Trennrohr 14a, das eines der Bestandteile des Pumpraums ist, aus einer porösen Platte 14a¹. In der dem Pumpraum 23 zugewandten Innenfläche des äußeren Trennrohrs 14b ist in Umfangs- und Axialrichtung eine Vielzahl von Ausnehmungen 20 ausgebildet. Jede Ausnehmung 20 hat eine verengte Eintrittsöffnung und einen weiten Innenraum. Die von der Einspritzein-

; - 27 -

richtung 15 für die Flüssigkeit 12 in den" Pumpraum 23 eingespritzte Flüssigkeit 12 wird in jeder Ausnehmung 20 eingefangen und bildet Kerne für das Sieden, wodurch das Sieden gefördert wird. Folglich können die Dampfblasen 12a wachsen, so daß die Dampfblasenerzeugung gefördert wird. Dasselbe gilt auch für die poröse Platte 14a¹. Folglich werden die Dampfblasen 12a des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt gemäß dem Pfeil E nach oben bewegt, während sie an Größe zunehmen. Wenn auch beim dargestellten Beispiel die Ausnehmungen 20 in der inneren Umfangsflache des äußeren Trennrohrs 14b ausgebildet sind, können sie auch in der äußeren ümfangsflache des inneren Trennrohrs 14a¹ oder in diesen beiden Rohren ausgebildet sein. Es ist auch möglich, das äußere Trennrohrs 14b aus einer porösen Platte zu bilden.

Verschiedene Ausführungsformen der Einspritzeinrichtung 15 für das Medium mit dem niedrigen Siedepunkt und bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen anwendbar werden in Verbindung mit Fig. 8A bis 8E beschrieben.

Gemäß Fig. 8A bilden eine Trennplatte 13 die zweite Vorratskammer 21 und ist mit einer Einspritzdüse 15a für die Flüssigkeit mit dem niedrigen Siedepunkt versehen, die zum unteren Ende des Pumpraums 23 zwischen dem inneren Trennrohr 14a und dem äußeren Trennrohr 14b mündet. Zwischen dem unteren Ende des inneren Trennrohrs 14a und der Trennplatte 15 ist ein Spalt gebildet und ermöglicht das Strömen der Heizmittel-Flüssigkeit 11 gemäß dem Pfeil G in den begrenzten Pumpraum. Die Flüssigkeit 12 des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt in der zweiten Vorratskammer 21 wird gemäß einem Pfeil H durch die Düse 15a in den Pumpraum eingespritzt zur Erzeugung von Dampfblasen 12a des Mediums mit dem niedrigen Siedepunkt. Fig. 8B zeigt eine Anordnung, bei der eine Trennplatte 13 aus einer porösen Platte 15c besteht und zum Einspritzen der Flüssigkeit 12 dient. Bei einer in Fig. 8C gezeigten abweichenden Anordnung ist ein sich verjüngendes inneres Trennrohr 14a" vorgesehen, das die Größe des

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Pumpraums nach unten allmählich verringert, wobei Flüssigkeit 12 durch die poröse Platte 15c eingespritzt wird. Bei dieser Anordnung kann die Geschwindigkeit der Aufwärtsströmung des Zweiphasenmediums erhöht werden. Bei einer in Fig. 8D gezeigten weiteren abweichenden Anordnung ist eine Trennwand 1 3d vorgesehen, die die äußere Umfangsflache der zweiten Vorratskammer 21 von der inneren Umfangsflache des äußeren Trennrohrs 14b entfernt, wobei Einspritzöffnungen 15b in der Trennwand 13d zum Einspritzen der Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt dienen.

Fig. 8E zeigt eine weitere unterschiedliche Anordnung, bei der die äußere Umfangsflache der zweiten Vorratskammer 21 von der inneren Umfangsflache der äußeren Trennwand 14b entfernt ist und bei der gleichzeitig Trennwände 13e und 13f mit den Einspritzöffnungen 15b für die Flüssigkeit 12 angeordnet sind, um den Boden der Vorratskammer 21 vom Boden des äußeren Trennrohrs 14b zu entfernen. Gemäß dieser Anordnung kann eine längere Vorheizzeit der Flüssigkeit 12 und eine Vergrößerung der Einspritzfläche erzielt werden.

Bei den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ist zwischen dem unteren Ende des inneren Trennrohrs 14a und der Oberseite der zweiten Vorratskammer 21 ein Spalt gebildet, der das Strömen der Flüssigkeit 11 in den Pumpraum 23 ermöglicht. Gleichzeitig kann in Nähe des Spalts ein Rückschlagventil 19 vorgesehen sei, vgl. Fig. 9. Im einzelnen befindet sich das Rückschlagventil 19 auf der Trennplatte 13 zwischen der zweiten Vorratskammer 21 und dem Pumpraum 23 und kann die Flüssigkeit im Pumpraum 23 daran hindern, gemäß dem Pfeil G durch die Einspritzöffnung 15b in die zweite Vorratskammer 21 zurückzuströmen_f und kann das Strömen der Flüssigkeit 12 durch die Einspritzöffnung 15b in den Pumpraum 23 zulassen.

Fig. 1OA und 10B zeigen Beispiele der Einspritzeinrichtung 17a für den Dampf 12b. Im einzelnen zeigt Fig. 10A ein Beispiel,

das bei der Ausfuhrungsform von Fig. 3A anwendbar ist. Gemäß Fig. 1OA nimmt die Niederdruckkammer 17 für den Dampf 12b das Turbinenauslaßrohr 16d auf, das von der Oberseite der Niederdruckkammer 17 ausgeht. Das Turbinenauslaßrohr 16d wird an seinem in der Nähe des Einsetzendes gelegenen Teil von einem Aufnahmebehälter 16e gehalten, der in der Niederdruckkammer 17 angeordnet ist. In der oberen Wand der Niederdruckkammer 17 ist eine Vielzahl von Einspritzöffnungen 17a¹ für den Dampf 12b ausgebildet. Der in der Niederdruckkammer 17 befindliche Dampf 12b wird durch die Einspritzöffnung 17a¹ in die in der Vorratskammer 24 befindliche Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt eingespritzt. Diese Anordnung bewirkt die Kondensation des Dampfs 12b durch unmittelbare Berührung mit der Flüssigkeit 12. Der Aufnahmebehälter 16e nimmt das in der Vorratskammer 24 befindliche Kondensat auf, das aus dieser durch die Einspritzöffnungen 17a¹ tropft. Wenn z. B. der Betrieb der Vorrichtung während einer Zeitdauer unterbrochen ist, kann der Druck in der Vorratskammer 24 höher als der Druck in der Niederdruckkammer 17 werden. Das Tropfen des Kondensats kann in einem solchen Fall auftreten.

Fig. 10B zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem das Turbinenauslaßrohr 16d in die Niederdruckkammer 17 von unten her eingesetzt ist. Dieses Beispiel kann daher bei den Ausführungsformen von Fig. 4 und 5 angewendet werden. Eine Vielzahl von Einspritz öffnungen 17a¹ zum Einspritzen des Dampfs in die Flüssigkeit 12 sind in der Umfangswand der Niederdruckkammer 17 ausgebildet. Die äußere Umfangsflache der Niederdruckkammer 17 befindet sich in Nähe der den Kondensationsabschnitt des Kessels 4 bildenden Innenfläche, so daß es möglich ist, den Dampf 12b in Berührung mit dem kältesten Teil der Flüssigkeit 12 zu bringen, wodurch der Kondensationswirkungsgrad erhöht wird.

Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen kann mit einem Rückschlagventil versehen sein, das ein Strömen der Flüssigkeit 12 in die Niederdruckkammer 17 verhindert. Fig. 11 zeigt ein

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Beispiel für ein derartiges Rückschlagventil 19'. Im einzelnen ist das Rückschlagventil 19" an der Wand der Niederdruckkammer befestigt und hindert die Flüssigkeit 12 am Zurückströmen von der Vorratskammer 24 in die Niederdruckkammer 17, gestattet jedoch ein Strömen des Dampfs 12b von der Niederdruckkammer 17 durch die EinspritzÖffnungen 17a¹ in die Vorratskammer 24.

Fig. 12A und 12B zeigen Beispiele für die Konstruktion der um den Verdampfungsabschnitt 4a und den Kondensationsabschnitt 4c gelegenen Teile der äußeren Umfangswand des Kessels 4. Diese Beispiele sind bei jeder der ersten bis dritten Ausführungsformen anwendbar. Für gewöhnlich ist das mit der äußeren Umfangswand des Kessels 4 in Berührung gebrachte Fluid verunreinigt. Für gewöhnlich wird zum Erhitzen des Verdampfungsabschnitts 4a Abwasser von Fabriken oder geothermisches Wasser verwendet, während Wasser für beispielsweise industrielle Zwecke zum Abführen der Wärme vom Kondensationsabschnitt 4c verwendet wird. Wenn daher die äußere Umfangsflache des Kessels 4 zur Verbesserung des Wärmeübergangswirkungsgrads aufgerauht ist, wird die Oberfläche des Kessels 4 leicht durch die Verunreinigungen verunreinigt, was dagegen einen geringeren Wirkungsgrad gibt. Zur Vermeidung dieses Problems ist es ratsam, Rippenanordnungen 4aa gemäß Fig. 3A, 4 und 5 auf der Außenfläche des Kessels 4 zu verwenden. Fig. 12A zeigt eine durch ein Rohr mit hohen Rippen 4ab gebildete Rippenanordnung 4aa, während Fig. 12B eine durch scheibenförmige Rippen 4ac gebildete Rippenanordnung zeigt. Durch geeignete Wahl der Teilung dieser Rippen kann jegliche ungünstige Wirkung des verunreinigten Fluids beseitigt werden. Zusätzlich kann die axiale Länge des Kessels 4 durch Verwendung von Rippen mit ausreichend großer Wärmeübergangsfläche verkürzt werden.

Fig. 13A und 13B zeigen Beispiele für die Konstruktion der inneren umfangsflache des Kondensationsabschnitts 4c im Kessel 4. Diese Beispiele sind auf jede der ersten bis vierten Ausführungs-

formen anwendbar. Beim Beispiel von Fig. 13A sind auf der den Kondensationsabschnitt 4c begrenzenden inneren Umfangsfläche des Kessels 4 eine Vielzahl von Rippen 4f mit scharfen Kanten und mit geeigneter Teilung in axialer Richtung ausgebildet. Diese Rippen 4f erhöhen wirksam den Wärmeübergangskoeffizienten zur Verbesserung der Kondensation im Kondensationsabschnitt. Eine ähnliche Wirkung wird bei einem weiteren in Fig. 13B gezeigten Beispiel erzielt, bei dem der Kessel 4 aus einem Rohr mit Nuten in seiner inneren Umfangsfläche besteht.

Fig. 14 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform hat auch einen mit dem Arbeitsfluid gefüllten geschlossenen Kessel 4, der den Verdampfungsabschnitt 4a, den wärmeisolierten Abschnitt 4b und den Kondensationsabschnitt 4c bildet. Eine Stromerzeugungseinheit mit der Turbine 7 und dem hiermit über die Welle 8 verbundenen Generator 18 ist am Kessel 4 befestigt. Zur Trennung der flüssigen Phase und der Dampfphase der Arbeitsflüssigkeit 12 sind im Kessel 4 eine Trennplatte 13 und ein Fallrohr 13a vorgesehen. Zusätzlich befindet sich im Verdampfungsabschnitt 4a ein Zweiphasenstrom-Trennrohr 14zur Stabilisierung der Arbeitsflüssigkeit 12. Ferner befinden sich im Kondensationsabschnitt 4c eineHochdruckkammer 16 und eine Niederdruckkammer 17 zur Aufnahme des Dampfs 12b vor dem Eintreten in die Turbine 7 bzw. nach dem Austreten aus der Turbine 7. Zur Erleichterung der Verbindung mit äußeren Kanälen sind eine Verdampfungsabschnitt-Montageverbindung 4d und eine Kondensationsabschnitt-Montageverbindung 4e an den Teilen des Kessels 4 zwischen dem Verdampfungsabschnitt 4a und dem wärmeisolierten Abschnitt 4b bzw. zwischen dem Kondensationsabschnitt 4c und dem wärmeisolierten Abschnitt 4b ausgebildet.

Wie aus einem Vergleich zwischen Fig. 14 und Fig. 3A ersichtlich ist, unterscheidet sich die vierte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform nur durch die Konstruktion des Verdampfungsabschnitts 4a und dem verwendeten Arbeitsmedium. Es sind nämlich die übrigen Teile dieser Ausführungsformen identisch.

Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wird anstelle des Zweikomponenten-Arbeitsmediums der ersten Ausführungsform ein Einkomponenten-Arbeitsmedium verwendet. Ferner ist bei der vierten Ausführungsform das Trennrohr 14 im Kessel 4 in Nähe von dessen innerer Umfangsflache angeordnet, wobei das der ersten Ausführungsform ähnliche Fallrohr 13a in der Mitte des Kessels 4 angeordnet ist. Das untere Ende des Trennrohrs 14 ist mit dem unteren Ende des Fallrohis 13a über eine ringförmige Trennplatte 13 verbunden, die der Innenfläche der Bodenwand des Kessels 4 zugewandt ist. Folglich ist zwischen der Innenfläche der Bodenwand des Kessels 4 und der Trennplatte 13 eine Vorratskammer 21A zur Speicherung der Flüssigkeit des Arbeitsmediums ausgebildet. Diese Vorratskammer 21A steht in Verbindung mit dem Fallrohr 13a und auch mit dem Pumpraum 23A zwischen der inneren Umfangsfläche des Kessels 4 und dem Trennrohr 14. Die vierte Ausführungsform verwendet als Arbeitsmedium nur das Medium mit dem niedrigen Siedepunkt. Der Betrieb der vierten Ausführungsform ist wie folgt.

Wenn der Verdampfungsabschnitt 4a im Unterteil des Kessels 4 durch Wärme A erhitzt wird, die von einem durch den mit dem Kessel 4 verbundenen Kanal strömenden Medium oder einer Niedertemperatur-Wärmequelle abgeleitet wird, wobei dieser Kanal über die Verdampfungsabschnitt-Montageverbindung 4d mit dem Kessel verbunden ist, wird die Wärme durch den Verdampfungsabschnitt 4a so zum Innenraum geliefert, daß die im Pumpraum 23A befindliche Flüssigkeit 12 mit dem niedrigen Siedepunkt erhitzt wird. Der Pumpraum 2 3A ist durch die den Aufwärtsstrom begrenzende Trennwand 14 gebildet. Folglich werden Kerne für Dampfblasen in den Ausnehmungen erzeugt, die in der Innenfläche ausgebildet sind, um das Wachsen der Dampfblasen 12a des Arbeitsmediums zu ermöglichen. Das aus der flüssigen Phase und der Dampfphase bestehende Zweiphasen-Arbeitsmedium störmt dann gemäß dem Pfeil E durch den begrenzten Pumpraum 23A zur Erzeugung der Pumpwirkung. Danach erfolgt eine Gas-Flüssigkeit-Trennung auf der Flüssig-

keitsoberflache im Pumpraum 23A, so daß der Dampf 12b nach oben strömt, während die nicht verdampfte Flüssigkeit 12 durch die von außen zugeführte Wärme zum Sieden gebracht und verdampft wird. In der Zwischenzeit wird die Flüssigkeit 12 in einer Menge, die der durch die Verdampfung verloren gegangenen Menge der Flüssigkeit 12 entspricht, durch das Fallrohr 13a zur Vorratskammer 21A geliefert. Inzwischen wird die durch die Dampfblasen 12a verdrängte und zerstreute Flüssigkeit 12 im Raum zwischen dem Fallrohr 13a und dem Trennrohr 14 gesammelt und allmählich erhitzt, um an dessen Oberfläche zum Sieden gebracht zu werden.

Andererseits strömt der auf diese Weise erzeugte Dampf 12b des Arbeitsmediums nach oben durch den von einem wärmeisolierenden Material abgedeckten wärmeisolierten Abschnitt 4b und dann durch den Steigkanal 16a in die Hochdruckkammer 16, um in dieser vorübergehend gespeichert zu werden. Der Dampf wird dann durch das Turbineneinlaßrohr 16c in die Turbine 7 eingeführt und erfährt eine adiabatische Expansion für deren Antrieb. Die Turbine 7 treibt ihrerseits über die Welle 8 den Generator 18 an und erzeugt hierdurch elektrischen Strom. Die Turbine 7 ist vorzugsweise eine Radialturbine, die einen höheren Wirkungsgrad als Axialturbinen hat.Der Dampf 12b wird nach der adiabatischen Expansion durch das Turbinenauslaßrohr 16d in die Niederdruckkammer 17 eingeführt und in dieser vorübergehend gespeichert. Der Dampf 12b wird dann durch die Einspritzeinrichtung 17a in Form von Dampfblasen 12a in die Flüssigkeit 12 eingespritzt. Folglich wird das Dampf 12b durch unmittelbare Berührung mit der Flüssigkeit 12 kondensiert, die dieselbe Zusammensetzung wie der Dampf hat und auf Grund der Wärmestrahlung vom Kondensationsabschnitt 4c kondensiert wurde.

Folglich wird die Flüssigkeit 12 durch das Fallrohr 13a zur Vorratskammer 21A durch die Kraft zurückgeführt, die durch die Differenz der Druckhöhe der Flüssigkeit 12 und den Sättigungskondensationsdruck erzeugt wird. Die Flüssigkeit wird

dann im Pumpraum 2 3A zum Sieden gebracht und der oben erläurte Arbeitszyklus wiederholt.

Bei der oben beschriebenen vierten Ausführungsform hat der Verdampfungsabschnitt 4a des Kessels 4 einen solchen Innenaufbau, daß die Flüssigkeit 12 des Arbeitsmediums durch Kanäle strömt, die durch das Fallrohr 13a, die Trennplatte 13 und das Trennrohr 14 für die Aufwärtsströmung vollkommen getrennt sind, vgl. Fig. 15A. Diese Anordnung ist aber nicht ausschließlich und kann durch eine weitere Anordnung gemäß Fig. 15B ersetzt werden. In der Anordnung von Fig. 15B ist nämlich im Unterteil des Trennrohrs 14 eine Öffnung so ausgebildet, daß die Flüssigkeit 12, die in den Raum H zwischen dem Trennrohr 14 und dem Fallrohr 13a gemäß dem Pfeil F eingeführt wurde, durch die Öffnung gemäß dem Pfeil G zum Pumpraum 23A zikuliert wird. Ob die in Fig. 15A gezeigte Konstruktion oder die in Fig. 15B gezeigte Konstruktion genommen werden sollte, ergibt sich aus der folgenden Bedingung. Die Menge der beim Sieden von der Flüssigkeitsoberfläche aufsteigende Flüssigkeit 12 wird nämlich bestimmt durch das Druckgleichgewicht zwischen dem Sättigungsdampfdruck des Arbeitsmediums im Verdampfungsabschnitt 4a und dem Sättigungskondensationsdruck desselben im Kondensationsabschnitt und durch den Druckhöhenunterschied der Flüssigkeit in beiden Abschnitten, d. h. durch den Gleichgewichtszustand zwischen der dem Verdampfungsabschnitt 4a zugeführten Wärme und der vom Kondensationsabschnitt abgestrahlten Wärme. Somit wird die Anordnung von Fig. 15A vorzugsweise dann angewendet, wenn die Menge der in den Raum H strömenden Flüssigkeit 12 klein ist, während die Anordnung VDn Fig. 15B vorzugsweise dann angewendet wird, wenn die Menge der in den Raum H eingeführten Flüssigkeit 12 groß ist.

Die Dampfblasenpumpwirkung erzeugt eine natürliche Zirkulationsströmung des aus der Arbeitsmittel-Flüssigkeit 12 und den Dampfblasen 12a bestehenden Zweiphasenmediums, das sich durch den Pumpraum 23A nach oben bewegt, der zwischen dem Trennrohr 14

und der inneren ümfangsfläche des Verdampfungsabschnitts 4a gebildet ist. Um ein Vereinigen der Dampfblasen 12a des Dampfes 12b zu verhindern und hierdurch eine stabile Pumpwirkung durch Dampfblasen zu erzielen, wird vorzugsweise eine Trennplatte 14c gemäß Fig. 16C oder ein Trennrohr 14d gemäß Fig. 16D verwendet. Im einzelnen ist bei der Anordnung gemäß Fig. 16C der begrenzte Pumpraum 23A in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Abschnitten durch eine Vielzahl von Trennplatten 14c unterteilt, die sich radial erstrecken und das Trennrohr 14 mit der Umfangswand des Kessels 4 verbinden und sich senkrecht durch den Pumpraum 23 erstrecken. Andererseits ist bei der Anordnung von Fig. 16D eine Vielzahl von Trennrohren 14d im Pumpraum 23A in Umfangsrichtung nebeneinander so angeordnet, daß die Dampfblasen des Arbeitsmittels in den jeweiligen Trennrohren 14d erzeugt werden.

Im folgenden wird in Verbindung mit Fig. 17 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrie ban. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform von Fig. 14 in folgenden Punkten. Der Verdampfungsabschnitt ist so aufgebaut, daß die Aufwärtsströmung an der radial inneren Seite erfolgt, während die Abwärtsströmung an der radial äußeren Seite erfolgt. Zusätzlich sind die Hochdruckkammer und die Niederdruckkammer im Kondensationsabschnitt 4c weggelassen. Ferner wird der Dampf 12b des aus den Turbinenauslaßrohre 14d austretenden Arbeitsmittels mit der Wand des Kondensationsabschnitts 4c in Berührung gebracht, um die Kondensation zu fördern. Bei dieser fünften Ausführungsform ist daher der Innenaufbau des Kessels sehr stark vereinfacht.

Im einzelnen nimmt bei dieser fünften Ausführungsform der Erfindung der Kessel 4 ein Trennrohr 14b auf, das sich senkrecht im wesentlichen längs der Achse des Kessels 4 von der oberen Wand hinab bis in Nähe des unteren Endes des Kessels 4 erstreckt. Der unter dem unteren Ende des Trennrohrs 14b gelegene Teil des Raums im Kessel 4 dient als Vorratskammer 21A für die Arbeite-

mittel-Flüssigkeit 12, während der Raum innerhalb des im Verdampfungsabschnitt gelegenen Teils des Trennrohrs 14b als begrenzter oder Pumpraum 23A dient, der die Dampfblasenpumpwirkung erzeugt. Ein Dampfeinführungsrohr oder -kanal 16C im Trennrohr 14b erstreckt sich vom wärmeisolierten Abschnitt 4b durch den Kondensationsabschnitt 4c hinauf zum Einlaß der Turbine 7, die sich über der oberen Wand des Kessels 4 befindet, so daß der im Pumpraum 23A erzeugte Dampf des Arbeitsmediums durch den Dampfeinführungskanal 16C gemäß dem Pfeil C in die Turbine eingeführt wird. Die Turbinenauslaßrohre 16d führen von den Dampfauslässen der Turbinen 7 durch die obere Wand des Kessels in den Kondensationsabschnitt 4c des Kessels 4. Die vom Kessel 4 aufgenommenen Teile der Turbinenauslaßrohre 16d befinden sich zwischen dem Trennrohr 14b und der inneren Umfangsflache des Kessels 4, die den Kondensationsabschnitt 4 begrenzt. Eine Vielzahl von Einspritzöffnungen 17a zum Einspritzen des Dampfs zur inneren Umfangsfläche des Kessels 4 sind in der Wand der Turbinenauslaßrohre 16d ausgebildet. Daher wird der eingespritzte Dampf kondensiert und gemäß dem Pfeil D zur Vorratskammer 21A zurückgeführt.

Fig. 18 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich ein Trennrohr 14b" im wesentlichen längs der Achse des Kessels 4 von einer Stelle in Nähe der unteren Wand des Verdampfungsabschnitts 4a zum im wesentlichen in der Höhe mittleren Teils des wärmeisolierten Abschnitts 4b. Ein weiteres Trennrohr 14b" erstreckt sich im wesentlichen koaxial zum Trennrohr 14b¹ von einer Stelle angrenezend an das obere Ende des Trennrohrs 14b¹ im wärmeisolierten Abschnitt 4b bis zur oberen Wand des Kessels Der unter dem unteren Ende des Trennrohrs 14b¹ gelegene Teil des Raums im Kessel 4 dient als Vorratskammer 21A für die Arbeitsmittel-Flüssigkeit 12. Der Raum innerhalb des Trennrohrs 14b¹ im Verdampfungsabschnitt 4a bildet den Pumpraum 23A, der die Dampfblasenpumpwirkung erzeugt. Das Oberteil des im wärme-

isolierten Abschnitt 4b angeordneten Trennrohrs 14b¹ ist mit dem Turbineneinlaßrohr 16c verbunden, das sich außerhalb des Kessels 4 zum Dampfeinlaß der Turbine 7 erstreckt, die über dem Kessel 4 angeordnet ist. Das untere Ende des oberen Trennrohrs 14b" im wärmeisolierten Abschnitt 4b und der Dampfauslaß der Turbine 7 sind durch ein Turbinenauslaßrohr 16d miteinander verbunden, ,das sich außerhalb des Kessels 4 erstreckt. Der in Nähe des oberen Endes des Trennrohrs 14b" gelegene Wandteil ist mit Einspritzöffnungen 7a versehen, durch die der durch den Turbinenauslaß 16d in das Trennrohr 14b" eingeführte Dampf zu der den Kondensationsabschnitt 4c begrenzenden inneren Umfangsfläche des Kessels 4 eingespritzt wird. Daher wird der im Pumpraum 23A erzeugte Dampf durch das Turbineneinlaßrohr 16c in die Turbine 7 eingeführt, während der Dampf nach der Expansion in der Turbine 7 durch den Turbinenauslaß 16d in das Trennrohr 14b" eingeführt und aus diesem durch die Einspritzöffnung 7a auf die innere Umfangsflache des Kessels 4 gespritzt wird. Der eingespritzte Dampf des Arbeitsmediums wird kondensiert und zur Vorratskammer 21A zurückgeleitet. Gemäß dieser Anordnung kann die unerwünschte Kondensation des Dampfs im Turbineneinlaßrohr 16c auf Grund des indirekten Wärmeaustauschs mit der umgebenden flüssigen Phase des Arbeitsmediums vermieden werden. Zusätzlich wird der Innenaufbau des Kondensationsabschnitts in vorteilhafter Weise vereinfacht.

Fig. 19 zeigt eine siebte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Turbine im wärmeisolierten Abschnitt 4b des Kessels 4, wobei ihre Welle durch Lager 8 von der Wand des Kessels 4 gelagert werden.

Bei dieser siebten Ausführungsform ist die bei der vierten Ausführungsform von Fig. 14 verwendete Hochdruckkammer für den Dampf des Arbeitsmediums weggelassen, so daß dieser Dampf vom wärmeisolierten Abschnitt 4b in die Turbine 7 durch ein im Kessel 4 angeordnetes Turbineneinlaßrohr 16c eingeführt wird.

Der Dampf des Arbeitsmediums wird nach der Expansion in der Turbine 7 in die Niederdruckkammer 17 für den Arbeitsmitteldampf durch das Turbinenauslaßrohr 16d entleert, das ebenfalls im Kessel 4 angeordnet ist. Der Raum um das Turbinenauslaßrohr 16d ist mit Wärmeisoliermaterial gefüllt. Die übrigen Teile dieser siebten Ausführungsform sind denjenigen der vierten Ausführungsform identisch. Bei dieser siebten Ausführungsform befinden sich die Turbine 7, das Turbineneinlaßrohr 16c und das Turbinenauslaßrohr 16d innerhalb des Kessels 4, so daß die Konstruktion in vorteilhafter Weise kompakter ist. Andererseits ist jedoch eine mühsame Arbeit für den Einbau der Turbine 7 im Kessel 4 erforderlich.

Fig. 20 zeigt eine Abänderung der in Fig. 19 gezeigten siebten Ausführungsform. Diese Ausführungsform verwendet anstelle des geraden Fallrohrs 13a der siebten Ausführungsform ein sich verjüngendes Fallrohr 13a¹, dessen Querschnittsfläche sich über seiner Länge von einem im wärmeisolierten Teil gelegenen Teil zum.unteren Ende allmählich verringert. Die Verwendung dieses sich verjüngenden Fallrohrs hat den folgenden Vorteil. Die Geschwindigkeit der Abwärtsströmung der Flüssigkeit des Arbeitsmittels im Fallrohr wird so erhöht, daß die Flüssigkeit mit erhöhter Geschwindiekeit in den Pumpraum 23A eingeführt wird. Folglich kann die Anfangsgeschwindigkeit des Arbeitsmittels im begrenzten Raum erhöht werden, um die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs des Arbeitsmittels zu vergrößern, wodurch die Wirksamkeit der Dampflieferung in das Turbineneinlaßrohr 16c verbessert wird. Zusätzlich erzeugt das Einspritzen der Flüssigkeit des Arbeitsmittels aus dem unteren Ende des Fallrohrs eine Art von ümrühreffekt. Bei der in Fig. 2 0 gezeigten Abänderung sind das Trennrohr 14 und die Trennplatte 13 weggelassen, wobei der Pumpraum 23A zwischen dem den Verdampfungsabschnitt 4a begrenzenden Teil der Wand des Kessels 4 und dem Fallrohrs 13a¹ ausgebildet ist.

Fig. 21 zeigt eine achte Ausführungsform der Erfindung. Diese achte Ausführungsform hat einen Innenaufbau des Verdampfungsabschnitts 4a, der von demjenigen der in Fig. 19 gezeigten siebten Ausführungsform geringfügig abweicht.

Bei der achten Ausführungsform ist der Außenumfang der Trennplatte 13 der siebten Ausführungsform so verlängert, daß er mit der inneren ümfangsflache des Kessels 4 verbunden werden kann. Der durch die innere Ümfangsflache des Kessels 4 und das Fallrohr 13a gebildete Raum wird als Pumpraum 23A verwendet. Eine Vielzahl von Trennrohren 14', 14" und 14"' ist in diesem Pumpraum 23A im wesentlichen konzentrisch zum Fallrohr 13a angeordnet und unterteilt den Pumpraum 23A in eine Vielzahl von ringförmigen Unterräumen. Die bei der dritten Ausführungsform verwendete Trennplatte 13 verwendet eine Vielzahl von Einspritzöffnungen 13' zum Einspritzen der Flüssigkeit des Arbeitsmittels in jede ringförmige Kammer. Durch Anwendung der Mehrfachrohrkonstruktion wie in der achten Ausführungsform kann das Dampfblasenverhältnis im aufwärtsgerichteten Zweiphasenstrom des Mediums erhöht werden, um die Verdampfungsrate der Flüssigkeit des Arbeitsmittels zu erhöhen. Bei der achten Ausführungsform der Erfindung ist die Menge des im Kessel 4 eingeschlossenen Arbeitsmediums beträchtlich erhöht und erfordert entsprechend eine größere Wärmezufuhr und -abfuhr.

Offensichtlich kann der Kessel 4 der vierten bis achten Ausführungsform verschiedene abändernde Konstruktionen verwenden, wie das Hochrippenrohr 4ab von Fig. 12A, die Scheibenrippen 4ac von Fig. 12B, Rippen 4f mit scharfen Kanten nach Fig. 13A und das Rohr mit den inneren Umfangsnuten nach Fig. 13B.

Wie beschrieben, schafft die Erfindung einen Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise, der eine einfache Konstruktion hat und allein durch eine äußere Erwärmung betreibbar ist, die auf Grund der Dampfblasenpumpwirkung und der Wirkung der Schwerkraft eine beinahe ständige natürliche Rezirkulation des Ar-

beitsmediums erzeugt. Es ist daher durch die Erfindung möglich, einen kompakten Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise zu erzielen, der zweckmäßig in kleinen und mittleren Kraftwerken verwendbar ist.

Claims

BEETZ & PAHTHER
Sieinsdorfstr. IG, SOOO München 22

81-35.362P(35.363H)

28. September 1983

HITACHI, LTD,

6, Kanda Surugadai 4-chome,

Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise

Ansprüche

λ.) Stromerzeuger in Thermosiphonbauweise, gekennzeichnet

- durch einen geschlossenen Kessel (4), der mit einem Arbeitsmedium (11, 12) gefüllt ist und einen unteren Verdampfungsabschnitt (4a), einen oberen Kondensationsabschnitt (4c) und dazwischen einen wärmeisolierten Abschnitt (4b) aufweist,

- durch eine mit einem Generator (18) verbundene Turbine (7),

- durch eine erste Kanalanordnung (16c), die den im Verdampfungsabschnitt (4a) erzeugten Dampf (12b) in die Turbine (7) einführt, und

- durch eine zweite Kanalanordnung (16d), die den von der Turbine (7) kommenden Dampf (12b) in den Kondensationsabschnitt (4c) einführt,

- wobei der Verdampfungsabschnitt (4a) aufweist: eine Vorratskammer (21), die das Arbeitsmedium (11, 12) in flüssiger Phase speichert, und einen Dampfblasen-Pumpraum (23), der mit der Vorratskammer (21) in Verbindung steht und bei Erhitzung eine Aufwärtsbewegung der Dampfblasen (12a) des Arbeitsmediums (11, 12) erzeugt, wodurch

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der Dampf (12b) des Arbeitsmittels (11, 12) durch die erste Kanalanordnung (16c) zur Turbine (7) gefördert wird, und

- durch eine dritte Kanalanordnung (13a), die die kondensierte Flüssigkeit zur Vorratskammer (21) zurückführt.

2. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Heizmedium (11) und ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält, die ineinander unlöslich sind,

- daß die dritte Kanalanordnung ein Fallrohr (13a) enthält, das sich im Kessel (4) vom wärmeisolierten Abschnitt (4c) abwärts zur Vorratskammer (21) erstreckt, und

- daß der Stromerzeuger ferner aufweist:

- eine Trennwand (14a), die den über der Vorratskammer (21) gelegenen und das Fallrohr (13a) umgebenden Raum in einen radial inneren Raum und einen radial äußeren Raum unterteilt, der mit der Flüssigkeit des Heizmediums (11) gefüllt ist, wobei der radial äußere Raum den Pumpraum (23) bildet, und

- eine Einspritzeinrichtung (15), die an einer die Vorratskammer (21) von den radial inneren und äußeren Räumen trennenden weiteren Trennwand (13) angeordnet ist und die Flüssigkeit des Mediums (12) mit dem niedrigen Siedepunkt von der Vorratskammer (21) in den Pumpraum (23) einspritzt.

3. Stromerzeuger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

- daß eine im Kessel (4) angeordnete weitere Trennwand (14b) einen Spalt bildet zwischen der inneren Umfangsfläche des Kessels (4) und dem durch den Pumpraum (23) und die Vorratskammer (21) gebildeten Raum und

- daß der Spalt mit dem flüssigen Heizmedium (11) gefüllt ist.

Stromerzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet

- durch eine im Pumpraum (23) angeordnete Trennanordnung (14c; 14d), die den Pumpraum (23) in eine Vielzahl von kleinen Abschnitten unterteilt, die in Umfangsrichtung des Kessels (4) nebeneinander liegen.

ο Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß wenigstens eine (14b) der den Pumpraum (23) bildenden Trennwände (14a, 14b) mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (20) versehen ist, von denen jede eine verengte Öffnung und einen erweiterten Innenraum hat.

ο Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß wenigstens eine (14a¹) der den Pumpraum (23) bildenden Wände (14a¹, 14b) aus porösem Material besteht.

7„ Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (7) und der Generator (8) über dem und außerhalb des Kessels (4) angeordnet sind.

8. Stromerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (7) im wärmeisolierten Abschnitt (4b) enthalten ist=

ο Stromerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Kondensationsabschnitt (4c) enthält: eine mit der zweiten Kanalanordnung (16d) verbundene Dampfkammer (17) und eine um diese herum ausgebildete und mit der Vorratskammer (21) in Verbindung stehende Kondensatkammer (24), und

- daß die Dampfkammer (17) und die Kondensatkammer (24) durch eine mit einer Dampfeinspritzeinrichtung (17a) versehene Trennwand getrennt sind.

10. Stromerzeuger nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die erste Kanalanordnung (16c) einen Kanal aufweist, der sich vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) durch den Kessel (4) zum Turbineneinlaß erstreckt, und

- daß die zweite Kanalanordnung (16d) einen Kanal aufweist, der sich vom Turbinenauslaß durch den Kessel (4) zum Kondensationsabschnitt (4c) erstreckt.

11. Stromerzeuger nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die erste Kanalanordnung (16c) einen Kanal aufweist, der sich außerhalb des Kessels (4) zwischen dem wärmeisolierten Abschnitt (4b) und dem Turbineneinlaß erstreckt, und

- daß die zweite Kanalanordnung (16d) einen Kanal aufweist, der sich außerhalb des Kessels (4) vom Turbinenauslaß in den wärmeisolierten Abschnitt (4b) im Kessel (4) und dann in den Kondensationsabschnitt (4c) erstreckt.

12. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält,

- daß die dritte Kanalanordnung ein Fallrohr (13a) aufweist, das sich im Kessel (4) vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) in die Vorratskammer (21) erstreckt,

- daß der Stromerzeuger eine Trennwand (14b) aufweist, die der inneren Umfangsflache des Kessels (4) gegenüberliegt und sich vom Niveau der Vorratskammer (21) nach oben durch den Verdampfungsabschnitt (4a) erstreckt zur Bildung des Pumpraums (23) zwischen der inneren Umfangsflache des

Kessels (4) und der Trennwand (14b), und

- daß das Fallrohr (13a) und der Pumpraum (23) an ihren unteren Enden mit der Vorratskammer (21) in Verbindung stehen.

13» Stromerzeuger nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Kondensationsabschnitt (4c) aufweist: eine mit der zweiten Kanalanordnung (16d) in Verbindungen stehende Dampfkammer (17) und eine um diese herum ausgebildete und mit dem oberen Ende des Fallrohrs (13a) in Verbindung stehende Kondensatkammer (24), und

- daß die Dampfkammer (17) und die Kondensatkammer (24) durch eine mit einer Dampfeinspritzeinrichtung (17a) versehene Trennwand voneinander getrennt sind.

14o Stromerzeuger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (7) und der Generator (18) außerhalb des und über dem Kessel (4) angeordnet sind.

15,, Stromerzeuger nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die erste Kanalanordnung (16c) einen Kanal aufweist, der sich vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) durch den Kessel (4) vorbei an der Dampfkammer (17) und der Kondensatkammer (24) zum Turbineneinlaß erstreckt, und

- daß die zweite Kanalanordnung (16d) einen Kanal aufweist, der sich vom Turbinenauslaß durch die Kondensatkammer (24) zur Dampfkammer (17) erstreckt.

16. Stromerzeuger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Turbine (7) im Kessel (4) vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) aufgenommen wird.

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17. Stromerzeuger nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet

- durch eine Trennanordnung (14c; 14d), die den Pumpraum (23) in eine Vielzahl von kleinen in ümfangsrichtung nebeneinanderliegenden Abschnitten unterteilt.

18. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält,

- daß die Turbine (7) und der Generator (18) außerhalb des und über dem Kessel (4) angeordnet sind, und

- daß der Stromerzeuger ein nach unten offenes Trennrohr (14b) aufweist, das sich im Kessel von dessen oberer Wand abwärts bis in Nähe von dessen unterer Wand derart erstreckt, daß der im Verdampfungsabschnitt (4a) gelegene Teil des im Trennrohr.(14b) befindlichen Raums den Pumpraum (23A) bildet, während der unterhalb des Trennrohrs (14b) gelegene untere Raum im Kessel (4) die Vorratskammer (21A) bildet,

- daß die erste Kanalanordnung (16c) einen Kanal aufweist, der sich vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) durch das Trennrohr (14b) vorbei am Kondensationsabschnitt (4c) zum Turbineneinlaß erstreckt,

- daß die zweite Kanalanordnung (16d) einen Kanal aufweist, der sich vom Turbinenauslaß zu dem im Kondensationsabschnitt (4c) zwischen dem Trennrohr (14b) und der inneren Umfangsflache des Kessels (4) gelegenen Raum erstreckt, und

- daß die dritte Kanalanordnung einen Raum aufweist, der durch das Trennrohr (14b) und die innere Umfangsflache des Kessels (4) gebildet ist und an seinem unteren Ende mit der Vorratskammer (21) in Verbindung steht.

19. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält,

- daß die Turbine und der Generator (18) außerhalb des und über dem Kessel (4) angeordnet sind,

- daß sich ein nach unten offenes erstes Trennrohr (14b¹) im Kessel (4) von einem Niveau in Nähe der unteren Wand des Kessels (4) bis hinauf zum wärmeisolierten Abschnitt (4b) erstreckt,

- daß sich ein zweites Trennrohr (14b") im Kessel (4) von einer am oberen Ende des ersten Trennrohrs (14b¹) gelegenen Stelle zur oberen Wand des Kessels (4) erstreckt und an seinem Oberteil mit einer Dampfeinspritzeinrichtung (17a) versehen ist,

- daß der im Verdampfungsabschnitt (4a) gelegene Teil des Raums im ersten Trennrohr (14b¹) den Pumpraum (23A) bildet,

- daß der unter dem ersten Trennrohr (14b') gelegene untere Raum des Kessels (4) die Vorratskammer (21A) bildet,

- daß die erste Kanalanordnung (16c) einen Kanal aufweist, der an einer im wärmeisolierten Abschnitt (4b) gelegenen Stelle mit dem oberen Ende des ersten Trennrohrs (14b¹) in Verbindung steht und sich von dieser Stelle aus außerhalb des Kessels (4) zum Turbineneinlaß erstreckt,

- daß die zweite Kanalanordnung (16d) einen Kanal aufweist, der sich außerhalb des Kessels (4) vom Turbineneinlaß aus erstreckt und mit dem unteren Ende des zweiten Trennrohrs (14b") im wärmeisolierten Abschnitt (4b) in Verbindung steht, und

- daß die dritte Kanalanordnung einen Raum aufweist, der durch das erste Trennrohr (14b'), das zweite Trennrohr (14b") und die innere Umfangsflache des Kessels (4) gebildet ist und an seinem unteren Ende mit der Vorratskammer (21A) in Verbindung steht.

20. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

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- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält,

- daß sich ein im Kessel (4) angeordnetes Fallrohr (13a¹) vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) abwärts zu einem Niveau in Nähe der unteren Wand des Kessels (4) erstreckt,

- daß der zwischen dem wärmeisolierten Abschnitt (4b) und seinem unteren Ende gelegene Teil des Fallrohrs (13a¹) einen Querschnitt hat, der längs der Länge des Fallrohrs (13a¹) nach unten abnimmt,

- daß der im Fallrohr (13a¹) befindliche Raum einen Teil der dritten Kanalanordnung bildet,

- daß der Raum über der unteren Wand des Kessels (4) die mit dem Fallrohr (13a¹) in Verbindung stehende Vorratskammer bildet,

- daß der Pumpraum (2 3A) durch den Teil des Raums gebildet wird, der durch die innere Umfangsflache des Kessels (4) und das im Verdampfungsabschnitt (4a) gelegene Fallrohr (13a¹) gebildet ist, und

- daß der den Pumpraum (23A) bildende Raumteil an der Oberseite der Vorratskammer angeordnet ist und an diese angrenzt.

21. Stromerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Arbeitsmedium (11, 12) ein Medium (12) mit niedrigem Siedepunkt enthält,

- daß die Vorratskammer (21) zwischen den unteren Wand des Kessels (4) und einer Tremmwand (13) angeordnet ist, die im Kessel (4) der unteren Wand gegenüberliegt,

- daß die dritte Kanalanordnung ein Fallrohr (13a) aufweist, das sich im Kessel (4) vom wärmeisolierten Abschnitt (4b) abwärts zum Verdampfungsabschnitt (4a) erstreckt und durch die Trennwand (13) mit der Vorratskammer (21) in Verbindung steht,

daß der Pumpraum (23A) durch den Teil des Raums gebildet ist, der durch die innere Umfangsflache des Kessels (4), die Trennwand (13) und das im Verdampfungsabschnitt (4a) gelegene Fallrohr (13a) gebildet ist, daß der Pumpraum (23Ä) durch eine Vielzahl von um das Fallrohr (13a) herum angeordneten Trennrohren (14¹, 14", 14'") in eine Vielzahl von kleinen Abschnitten unterteilt ist, die in radialer Richtung nebeneinanderliegen, und daß die Trennwand (13) mit einer Einspritzeinrichtung (13') versehen ist, die das Arbeitsmedium (11, 12) von der Vorratskammer (21) in die kleinen Abschnitte einspritzt.