DE33965C - Kondensator für Dampfmaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Condensator für Dampfmaschinen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Condensatoren für Dampfmaschinen, Vacuumpfannen und andere ähnliche Apparate, in welchen es nothwendig oder wünschenswerth ist, ein theilweises Vacuum zu schaffen und zu erhalten. Im besonderen jedoch bezieht sich die Erfindung auf jene Art von Condensatoren, welche als »Injector«- und »Ejector«-Condensatoren bekannt sind. Die. Condensatoren .dieser Klasse sind so, wie sie bisher in der Regel construirt wurden, in der Praxis nur in solchen Fällen zur Erzeugung und Erhaltung eines gleichförmigen Vacuums tauglich gewesen, wo das Einspritzwasser unter einem beträchtlichen Druck geliefert werden konnte oder ein Gefalle von wenigstens 10 m hatte. In allen Fällen machte das nothwendige Heben des Wassers über die Ausflufsöffnung des Einspritzrohres den Condensator zu einem grofsen und schwerfälligen Apparat. Aufserdem wurden zur Erlangung der nöthigen Geschwindigkeit des Einspritzwassers sehr enge und eingezogene Röhren angewendet und auf diese Weise der Apparat einer häufigen Verstopfung ausgesetzt. Ein anderer Nachtheil resultirte aus der Thatsache, dafs eine viel gröfsere Wassermasse gebraucht wurde, als zur Condensation erforderlich war, und dafs aus diesem Grunde die Temperatur im Heifswasserreservoir bedeutend erniedrigt und daher kaltes anstatt heifsen Wassers in den Dampfkessel eingeführt wurde.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die angeführten Nachtheile ?u beseitigen. Die Erfindung besteht wesentlich darin, dafs ein Condensator dieser Art mit einer Zwillingspumpe verbunden wird, welche so eingerichtet ist, dafs sie das Luft- und Wassergemisch ebenso schnell aus dem Condensator herausschafft, als es sich darin ansammelt, und auf diese Weise einen gleichförmigen und beständigen Strom bei einer hohen Geschwindigkeit erzeugt, und ohne dafs eine Unterbrechung eintritt. Die Erfindung umfafst auch verschiedene Constructionsdetails sowohl an dem eigentlichen Condensator, als auch an der mit demselben verbundenen Pumpe, welche Details den Apparat gedrungener in der Gestalt und seine Theile zugänglicher machen; auch bewirken dieselben eine schnellere und vollkommenere Condensation.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:
Fig. ι «ine Seitenansicht des Condensators, Fig; 2 eine Endansicht desselben, von der linken Seite der Fig. 1 gesehen (der obere Theil des eigentlichen Con4easators ist fortgelassen),

Fig. 3 ein Horizontalschnitt nach x-x, Fig. 1, die Pumpe im Grundrifs zeigend,

Fig. 4 ein Horizontalschnitt nach y-y, Fig. 1,

2, 5 und 6,

Fig. 5 ein Verticalschnitt nach x-x, Fig. 2,

3, 4 und 6,

Fig. 6 ein Querschnitt nach v-v, Fig. 1, 3, 4

^und. ⁵'

Fig. 7 ein Verticalschnitt nach Linien, welche

den Linien χ - ν der Fig. 6 entsprechen, eine Modification des Apparates zeigend,

Fig. 8 eine Seitenansicht der Pumpcylinder und des eigentlichen Condensators, eine andere Modification darstellend,

Fig. 9 eine Endansicht des letzteren, von der linken Seite der Fig. 8 gesehen,

Fig. io ein Verticalschnitt nach x-x, Fig. 8 und 11 (die Saug- und Druckventile und der obere Theil des eigentlichen Condensators sind fortgelassen),

Fig. 11 ein gleicher Schnitt nach x-x, Fig. g und ι o,

Fig. 12 ein Verticalschnitt in gröfserem Mafsstabe durch eines der Saugventile und dessen Sitz und

Fig. 13 ein Grundrifs des Ventilsitzes in demselben Mafsstabe.

Der eigentliche Condensator hat wesentlich dieselbe Construction wie der in der amerikanischen Patentschrift No. 227342 dargestellte. Derselbe besteht hauptsächlich aus einem verticalen Rohr 90, Fig. 1 und 5, an dessen oberem Ende ein Knierohr 91 befestigt ist, durch welches der zu condensirende Dampf eingeführt wird. Das Knierohr 91 ist mit einer Oeffhung 60 versehen, welche mit einer kleinen Kammer 92 communicirt. In die letztere tritt das Einspritzwasser durch eine Oeffnung 93 ein, die mit einem Rohr in Verbindung steht, welches das Einspritzwasser aus einem nicht tiefer als 7,6 m unter der Oeffnung 93 liegenden Reservoir erhält. Das Wasserzuflufsrohr wird mit dem gewöhnlichen Hahn oder Ventil versehen, um den Wasserausflufs in den Condensator reguliren zu können. Durch die Oeffnung 60 reicht in das Rohr 90 ein dünnes Rohr 89 hinein, welches an seinem unteren Ende einen Brausekopf 88 trägt. Letzterer kann, wie gezeichnet, mit dem Rohr 89 aus einem Stück bestehen oder von demselben abnehmbar sein. Die Bodenfläche der Kammer 92 ist etwas gröfser als diejenige der Oeffnung 60, so dafs ein schmaler Rand 9 auf dem Boden der Kammer gebildet wird, ■■ auf welchem der an dem oberen Ende des Rohres 89 befindliche Flantsch 8 ruht, der dazu dient, das Rohr in der richtigen Stellung zu-erhalten. Der Deckel 94 der Kammer 92 ■ ist abnehmbar angeordnet und das Rohr 89 , mit einem Handgriff 95 versehen, welcher bis ' nahe unter den Deckel der Kammer reicht, so i dafs das Rohr 89 nach Entfernung des Deckels 94 leicht aus dem Rohr 90 herausgenommen und wieder in dasselbe eingesetzt werden kann, ohne dafs andere Theile des Apparates abgenommen werden müssen. Diese Einrichtung ist von Wichtigkeit; denn da die Oeffnungeh in der Brause 88, wenn das Ein- ^: spritzwasser irgend welchen Schmutz oder Bodensatz enthält, sich leicht so verstopfen, dafs der Wasserdurchflufs aufhört, so ist es nothwendig, dafs die Brause zum Reinigen herausgenommen werden kann. Bei der in der amerikanischen Patentschrift No. 227342 dargestellten Construction konnte das Herausnehmen des Rohres 89 mit der Brause 88 nur dadurch bewirkt werden, dafs die Verbindung zwischen dem Condensator und dem Wasserzuführungsrohr getrennt wurde.

Das Rohr 90 verjüngt sich von seinem oberen bis zu seinem unteren Ende derart, dafs seine Ausflufsöffnung 96 beträchtlich verkleinert ist (Fig. 5 unterer Theil). Diese Oeffnung hat jedoch einen, solchen Querschnitt, dafs der Ausfiufs des Luft- und Wassergemisches die Capacität der Auslafsöffnung nicht übersteigt, wenn der Condensator in Thätigkeit ist. Das Rohr 97, in welches das Rohr 90 ausmündet, hat, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen gröfseren · Querschnitt als die Auslafsöffnung 96, so dafs das Luft- und Wassergemisch,, sobald es die Ausflufsöffnung passirt hat, so schnell abfliefsen kann, dafs es dem durch den Condensator laufenden Strom kein Hindernifs bietet.

Die soweit beschriebene Construction ist, wie schon erwähnt, mit Ausnahme der angeführten Details dieselbe, wie sie in der genannten amerikanischen Patentschrift dargestellt und beschrieben wurde.

Wo ein Condensator dieser Construction unter solchen Bedingungen angewendet wird, dafs das Einspritzwasser unter einem beträchtlichen Druck zugeführt werden kann, oder dafs das Endrohr 97 oder dessen Aequivalent eine grofse Länge, z.B. über iom, erhalten kann, läfst sich die von der Druckhöhe oder dem Gefälle des Wassers durch das Rohr 90 und das Endrohr 97 herrührende Geschwindigkeit des Wassers verwerthen, um in dem Condensator ein genügendes Vacuum zu erzeugen und zu erhalten. Wenn es aber unmöglich oder wenigstens sehr umständlich ist, eine dieser Bedingungen zu erfüllen, so ist es nothwendig, Vorkehrungen zu treffen, durch welche nicht nur das Luft- und Wassergemisch aus dem Condensator entfernt, sondern auch die Luft daran verhindert wird, nach aufwärts durch das Rohr 97 zu gehen und das Vacuum zu vernichten. Um den Condensator sehr wirksam zu machen, mufs man das Vacuum auf einer gleichförmigen Spannung erhalten und deshalb das Luft- und Wassergemisch in einem stetigen und ununterbrochenen Strom absaugen. Hierzu wird die Anwendung einer Zwillingspumpe empfohlen. Damit jedoch die Zwillingspumpe erfolgreich arbeiten kann, ist es nothwendig, dafs die Flüssigkeit, auf welche sie wirkt, von gleichförmiger oder fast gleichförmiger Dichtigkeit sei, so dafs den Kolben während ihres ganzen Hubes ein gleichförmiger oder fast gleichförmiger Widerstand dargeboten wird. Dieser Zustand ist in einem gewöhn-

lichen Condensator nicht vorhanden, in welchem sich das Wasser und die Luft und der nicht condensirte Dampf trennen können, ehe sie aus dem Condensator entfernt sind. Die Pumpe mufs dann während eines Theiles ihres Hubes auf Wasser und dann während des übrig bleibenden Theiles des Hubes auf Luft wirken. Bei Anwendung des Injector- oder des Ejector-Condensators jedoch sind das Einspritzwasser und das von der Condensation des Dampfes herrührende Wasser zusammen mit dem uncondensirten Dampf und der in den Condensator eingesaugten Luft, wenn sie aus dem Condensator kommen, so vollständig mit einander gemischt, dafs sie eine Flüssigkeit von fast gleichförmiger Dichtigkeit bilden, so dafs es möglich und vortheilhaft ist, die Zwillingspumpe zur Entleerung des Condensators anzuwenden.

Die in dem vorliegenden Falle gewählte Pumpe gleicht in ihrer allgemeinen Construction der bekannten Wort hington' sehen Duplexpumpe. Sie besteht aus zwei Dampfcylindern 50 und 51, Fig. 3, welche von dem Dampfkessel durch das Rohr 52 Dampf empfangen und mit den bekannten Steuerungen 80,81, Fig. 5, ausgerüstet sind, durch welche der Schieber des einen Cylinders von der Kolbenstange des anderen aus bewegt wird, und ferner aus zwei Pumpcylindern 70, 71, Fig. 4, welche mit Saug- und Druckkammern 98, 99, Fig. 5, in Verbindung stehen, und deren Plungerkolben direct mit den Kolbenstangen 75, 76 der Dampfcylinder verbunden sind.

Das Rohr 97 kann in die Saugkammer 98 ausmünden oder direct mit derselben in Verbindung stehen, wenn die Kammer 98 eine jener Lagen hat, welche sie gewöhnlich in Pumpen dieser Art einnimmt; aber wegen der Ersparnifs an Raum und Material und um ' dem Apparat eine genügende Festigkeit zu geben, ordnet man die Saugkammer Vorzugs- i weise so an, wie die Fig. 1 bis 7 zeigen.

Diese Construction ermöglicht, den eigentlichen Condensator direct über der Pumpe j anzubringen und das Rohr 97 in gerader Richtung nach unten durch die Druckkammer zu führen und ganz innerhalb des Pumpengehäuses anzuordnen. Bei dieser Construction sind beide Pumpcylinder und die Saug- und Druckkammer in ein einziges Gehäuse eingeschlossen. Die Pumpcylinder sind am Boden, die Druckkammer 99 ist am Kopf desselben gelegen, während sich die Saugkammer unmittelbar über den Pumpcylindern und unter der Druckkammer befindet. Das Rohr 90 ist auf den Kopf des Pumpengehäuses montirt, das Rohr 97 geht nach unten durch die Druckkammer und mündet dicht bei den Saugventilen in die Saugkammer. Der Raum zwischen der Saug- und der Druckkammer ist durch Scheidewände 74, Fig. 4 und 6, in vier Abtheilungen getheilt, und diese Abtheilungen bilden Kammern für die Saugventile 72, welche sich nach oben öffnen und auf der oberen Seitenwand der Saugkammer angeordnet sind. Die Saugventilkammern stehen mit Kanälen 73, Fig. 3 und 4, in Verbindung, welche jenseits der Saugkammer nach unten in die gegenüberliegenden Enden der Pumpcylinder einmünden. Die Druckventile 69 sind im Boden der Druckkammer angeordnet, und sie verschliefsen Oeffnungen, die mit den vier Kammern, in welchen die Saugventile liegen, communiciren. Die Druckkammer ist mit dem üblichen Stutzen 86 versehen, an welchem das Druckrohr 87 befestigt ist, und sowohl die Druckkammer, als auch die Saugventilkammern sind mit geeigneten Oeffnungen 85 ausgerüstet, welche der Hand Zugang zu den Ventilen gewähren.

Die Saug- und Druckventile können von irgend einer bewährten Construction sein, am vortheilhaftesten aber die in Fig. 12 dargestellte Form besitzen. Die Ventilsitze 68 haben am besten die in Fig. 12 und 13 gezeichnete Gestalt und werden so angeordnet, dafs sie etwas über die sie umgebende Fläche hervorstehen, so dafs ein Anhäufen von Bodensatz unter den Ventilen verhindert wird.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Condensationsapparates ist die folgende:

Sobald in die Cylinder 50, 51 Dampf eingelassen und die Pumpe in Bewegung gekommen ist, bildet sich in dem Condensator, der Dampfmaschine und dem Einspritzwasserzuführrohr ein Vacuum, welches das Einspritzwasser "zwingt, durch das Rohr 89 und den Brausekopf 88 in das Rohr 90 zu fliefsen. Nachdem darauf die Dampfmaschine in Bewegung gesetzt ist, tritt der Abdampf durch das Knierohr 91 über das Spritzwasser aus der Brause 88 und wird schnell condensirt. Die Geschwindigkeit des in den Condensator eintretenden Dampfes theilt sich dem Wasser mit, welches auch mit einer der Gröfse des Vacuums entsprechenden Geschwindigkeit eindringt, so dafs das Dampf- und Wassergemisch durch das Rohr 90 in das Rohr 97 und von da in die Saugkammer 98 mit einer hohen Geschwindigkeit gelangt und dabei allen uncondensirten Dampf oder alle Luft, welche mit dem Dampf in den Condensator kommt, in einem innig vermengten Zustand mit sich führt.

Das Luft- und Wassergemisch, welches auf diese Weise in die Saugkammer 98 eindringt, wird von der Pumpe abgesaugt und in die Druckkammer 99 getrieben, ehe seine Geschwindigkeit völlig gehemmt ist oder es genügende Zeit gewinnt, um sich zu trennen.

Aus der Druckkammer 9 g kann das Wasser durch das Rohr 87 in ein Speisewasserreservoir fliefsen oder in ein Gefäfs auf irgend eine beliebige Höhe gefördert werden.

. Die Zwillingspumpe saugt infolge ihrer besonderen Bewegung das Luft- und Wassergemisch aus der Kammer 98 in einem ununterbrochenen Strahl ab, verhindert dadurch ein Steigen oder Fallen desselben in dem Rohr 97 und folglich das Stocken oder Verändern des durch das Rohr 90 laufenden Stromes. Es ist noch zu bemerken, dafs die Kraft, welche dem durch den Condensator gehenden Luft- und Wassergemisch innewohnt, benutzt wird, um die Wirkung der Pumpe zu unterstützen. Durch Versuche ist ermittelt worden, dafs die Pumpe bei einem Vacuum von 711 mm im Condensator und bei genügendem Wasserzuflufs so constrain werden kann, dafs sie gegen einen Widerstand von ungefähr 152 mm Atmosphärendruck arbeitet.

In dem beschriebenen Apparat sind nur un- : gefahr 0,3 mehr Raum in den Pumpcylindern nöthig, um das Luft- und Wassergemisch zu entfernen, als zur blofseri Absaugung des Ein- : spritzwassers erforderlich sein würde. Die Mischung von Luft und Wasser geschieht in diesem Apparat in einer so vollkommenen Weise, dafs die Pumpe sich durchaus ruhig und gleichförmig bewegt und daher das Wasser auf eine beliebige Höhe fördern kann, ohne die Wirksamkeit des Condensators zu schwächen. Dies ist von Wichtigkeit in solchen Fällen, wo es gewünscht wird, das Wasser für ferneren Gebrauch in einem Hochreservoir zu sammeln, weil die Nothwendigkeit fortfällt, eine besondere Pumpe für diesen Zweck aufzustellen.

In der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Construction ist der eigentliche Condensator ganz über dem Pumpengehäuse angeordnet, nur das Rohr 97 befindet sich innerhalb des Gehäuses. Wenn es wünschenswerth sein sollte, den Apparat noch gedrungener zu bauen, so kann das untere Ende des Rohres 90 in das Rohr 97 hineingesteckt und hierdurch die Höhe des Apparates vermindert werden, ohne dais seine Wirksamkeit beeinträchtigt wird.

Wenn es aus irgend einem Grunde erforderlich sein sollte, die Saugkammern unter den Pumpcylindern anzuordnen, so kann dies in der Weise geschehen, wie die Fig. 8 bis 11 zeigen, wobei das Rohr 90 entweder zwischen die beiden Pumpcylinder oder an das eine Ende derselben placirt wird. In letzterem Falle kann das Rohr 97 horizontal liegen und eine Verlängerung der Saugkammer bilden, Fig. 8 und 11. Die beiden Pumpcylinder können mit einer einzigen Druckkammer versehen sein, in welche sie beide ihr Druckwasser schaffen, oder sie können mit besonderen Druckkammern ausgerüstet sein, welche, wie dargestellt, mit einem gemeinschaftlichen Auslafsstutzen in Verbindung stehen; die eigentliche Pumpe kann auch auf irgend eine der bei dieser Art von Pumpen gebräuchlichen Weisen constrain sein. Auch kann die Construction der die Pumpe treibenden Dampfmaschine innerhalb weiter Grenzen verändert werden (statt des einen Dampfcylinders können z. B. für jeden Pumpcylinder Compoundcylinder angewendet werden), wenn nur das Princip der Zwillingspumpe erhalten bleibt.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein Condensationsapparat für Dampfmaschinen, Vacuumpfannen und ähnliche Apparate, bestehend aus einer Zwillingspumpe und einem Injector- oder, Ejector-Condensator, welcher so angeordnet ist, dafs er mit der Saugkammer der Pumpe in Verbindung steht.
2. 2. Ein Condensationsapparat, bestehend aus der Zwillingspumpe, dem erweiterten, direct mit der Saugkammer der Pumpe communicirenden Rohr 97, welches in das Pumpengehäuse eingebaut sein kann oder nicht, dem Rohr 90 und der Brause 88.
3. 3. Die Combination des Rohres 90 mit der Kammer 92, deren Deckel 94 abnehmbar ist, und dem mit Brausekopf 88 und Handhabe 95 versehenen Rohr 89.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.