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Anordnung eines Dampfzylinders für hohe Überhitzung. Es ist bekannt,
daß der thermische Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine um so besser wird, j e
weiter die Temperaturgrenzen des Prozesses auseinanderliegen.
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Zu diesem Zweck überhitzt man den Dampf. Da die bisher üblichen überhitzer
eine Dampftemperatur von etwa mehr als 4.0o° C kaum zulassen wird zum Zwecke der
Verarbeitungsmöglichkeit hoch überhitzten Dampfes in Dampfzylindern von Kolbenmaschinen
vorgeschlagen, den mit dem Zylinder unmittelbar verbundenen, in die Feuerung eines
Kessels ragenden Überhitzer als Zylinderhaube auszubilden und zwischen Arbeitszylinder
und Zylinderhaube Drosselstellen derart anzuordnen, daß sich die Zylinderhaube bei
der Expansion des Dampfes im Zylinder nicht zu sehr abkühlt.
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. Es sind zwar Einrichtungen bekannt, mit denen ebenfalls schon angestrebt
wurde, hoch überhitzten Dampf in Zylindern zu verarbeiten. Bei diesen Einrichtungen
ist zwischen Steuervorrichtung und Arbeitskolben im Unterschied vom Erfindungsgegenstand
ein mit Feuergasen geheiztes Röhrensystem und eine Vorrichtung zum Überhitzen des
Arbeitsdampfes beim Hingang des Kolbens und zu dessen Abkühlung beim Kolbenhergang
eingeschaltet. Röhrensysteme sind aber, wenn verhältnismäßig hohe Dampfüberhitzungsgrade
gefordert werden, leicht der Gefahr des Durchbrennens ausgesetzt. Dieser Übelstand
ist durch den als Zylinderhaube ausgebildeten Überhitzer gemäß der Erfindung vermieden.
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Die in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Anlage besteht aus
einem Dampfkessel z für normalen Druck, dem ein Hochdruckkessel a vorgescbaltet
ist. Unmittelbar über der Feuerung befindet sich die Zylinderhaube 3, die ohne gesteuertes
Absperrorgan mit dem Zylinder 4 einer Hochdruckdampfmaschine 5 in Verbindung steht.
Durch die Entnahme der Wärme unmittelbar über der Feuerung ist trotz der hohen Temperatur
des überhitzten Dampfes ein außerordentlich hohes Temperaturgefälle gegenüber den
Rauchgasen vorhanden, es genügt zusammen mit der Wirkung der Wärmestrahlung eine
sehr
kleine Heizfläche zur Erzielung hoher Überhitzung. Der von dem Kessel 2 erzeugte
Hochdrucknaßdampf strömt, passend durch Maschine 5 gesteuert, in die Zylinderhaube
3, wird dort hoch überhitzt, leistet bei der Expansion nützliche Arbeit und strömt
dann durch im Zylinderinante16 befindliche Schlitze der Dampfleitung 7 für Normaldruckdampf
zu. Eine Überhitzung von 5oo bis 6oo° ist bei der gezeichneten Anlage ohne Gefahr
möglich, da in dem Überhitzer 3, der ähnlich der Glühhaube eines Glühkopfinotors,
beispielsweise aus Gußeisen oder Stahlguß, hinreichend kräftig gestaltet ist, sich
nur die ungefähr einem Kolbenhub entsprechende Dampfmenge befindet, und es wird
das mögliche Durchbrennen dieser Glühhaube lediglich an dem Stillstand der Hochdruckmaschine
bemerkt werden. Explosionen oder gefährliche Dampfausströmungen sind nicht möglich,
da die ausströmenden Dampfmengen im Vergleich zu denjenigen der üblichen Überhitzerbauarten
gering sind und außerdem durch den Stillstand der Hochdruckmaschine eine weitere
Nachströmung von Hochdrucknaßdampf in die Zylinderhaube nicht möä ]ich ist.
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Außerdem wird durch den engen Zusammenbau der überhitzerhaube mit
dem Kraftzylinder jeder Wärmeverlust vermieden. Die Steuerung der Maschine ist leicht
betriebsfähig zu halten, da sie mit dem hoch überhitzten Dampf überhaupt nicht in
Berührung kommt. Die Zylinderwandungen können ferner durch strömenden Hochdruckdampf
in dem Mantel 6 genügend herabgekühlt werden. Die Erneuerung der Zylinderhaube läßt
sich ohne große Kosten und mit ganz geringer Betriebsstörung vornehmen. In einem
solchen Falle würde der Dampf des Hochdrucknaßdampfkessels in üblicher Weise in
dem Dampfdorn des Normaldruckkessels überströmen.
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Wenn ein unmittelbarer Anbau der Zylinderhaube an den Dampfzylinder
nicht möglich ist, kann durch ein entsprechend bemessenes Zwischenstück die Zylinderhaube
ohne gesteuertes Absperrorgan mit dem Dampfzylinder verbunden sein. Um möglichst
hohe Temperatur des Heißdampfes mit der geringsten Heizfläche der Zylinderhaube
zu erreichen, ist es unter Umständen zweckmäßig, zwischen Glühkopf und Lauffläche
des Zylin-(lers Drosselstellen, z. B. Ouerschnittsverengerungen, durch besondere
Kanäle einzubauen. Dadurch wird erreicht, daß bei der Expansion des Dampfes dem
Glühkopf zu viel Wärme nicht entzogen wird. Damit der schädliche Raum nicht über
Gebühr groß wird, soll diese Verbindung nur kurz sein. Das Verbrennen der Zylinderhaube
läßt sich beispielsweise dadurch vermeiden, rlaß die Haube schwenkbar angeordnet
ist und beim Abstellen der Hochdruckmaschine aus der Feuerung herausgeschwenkt werden
kann. Zur Verringerung des schädlichen Raumes und zur Verbesserung der Wärmeübertragung
an den Dampf kann die Zylinderhaube mit eingegossenen spiralförmigen Dampfkanälen
oder mit passenden Rippen zur Verbesserung der Wärmeaufnahme versehen sein. Ein
Durchbrennen der Zylinderhaube beim Abstellen der Hochdruckmaschine läßt sich auch
durch die nachstehend beschriebene Ano # r dnung vermeiden. Durch die unterbrochene
Dampfaufnahme steigt der Druck im Hochdruckkessel an, öffnet dann selbsttätig ein
Ventil, welches Naßdampf in die Zylinderhaube 3 strömen läßt. Der Kolben wird dadurch
in seine Endstellung gebracht, und der Dampf strömt, nachdem er die bei stillstehender
Maschine schädliche Wärme aufgenommen hat, durch die Zylinderschlitze der Niederdruckleitung
ztt.