DE375195C - Einrichtung zur Abwaermeverwertung bei Verbrennungskraftmaschinen mit Heisskuehlung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Abwärmeverwertung bei Verbrennungskraftmaschinen mit Heißkühlung. Die Anwendung der Heißkühlung von Verbrennungskraftmaschinen zur Beeinflussung des Verbrennungsvorganges oder zur Ausnutzung der Kühlmittelwärme zeigt folgende Schwierigkeiten: Benutzt man das Kesselwasser des Dampferzeugers als Kühlmittel, so hat man sich mit dem bei höheren Temperaturen erheblichen Überdruck und der Steinbildung im Kühlmantelraum abzufinden. Benutzt man zur Kühlung besonderes, reines Umlawfwasser, indem man dessen Wärme durch eine Rohrschlange im Dampferzeuger an das Kesselwasser überführt, so entfällt zwar die Steinbildung im Mantelraum der Verbrennungsmaschine; es bleibt aber der der Temperatur der Heißkühlung entsprechende Dampfdruck zu ertragen. Bei höheren Temperaturen ist dies baulich und betrieblich nahezu unerträglich.
• Benutzt man Lösungen wie Natronlauge oder Leichtschmelzmetallegierungen als umlaufendes Zwischenmittel, so entfällt zwar der Dampfdruck im Mantelraum; dafür frieren diese Stoffe bei Betriebunterbrechung ein und können bei Wiederinbetriebnahme in den Verbindungsleitungen nicht ohne weiteres zum Umlauf gebracht werden.
• Diese Schwierigkeit soll die vorliegende Erfindung beseitigen. Letztere besteht .darin, daß der Kühlmantelraum mit einem hochsiedenden Stoff, z. B. Metallegierungen, angefüllt, in diesen eine Rohrschlange eingebettet und diese mit einer zweiten, im Dampferzeuger angebrachten Heizfläche (Rohrschlange) durch Rohrleitung verbunden wird. In den beiden Rohrschlangen nebst Verbindungsleitungen befindet sich Wasser oder ein anderer flüssiger Stoff, welcher, z. B. durch eine Umlaufpumpe, zum Umlauf gebracht wird. Der in der Rohrschlange entstehende Dampfdruck ist infolge der Rohrfarm, leicht beherrschbar und gestattet, mit der Kühltemperatur hoch hinaufzugehen, soweit der Dampfdruck dabei in Frage kommt. Hierdurch wird Hochdruckdampferzeugung aus der Kühlmittelwärme ermöglicht.
• Eine solche Anordnung ist .in Abb. r für den Fall einer Kolbenverbrennungskraftmaschine dargestellt. Links ist die Verbrennungskraftmaschiiie mit der Zylinderlauf!büchse la, dem Kühlmantel in und, dem Kühlraum r dargestellt. r enthält das Kühlmittel t mit hohem Siedepunkt. In t eingebettet ist die Rohrschlange 1i, welche innerhalb des Dampferzeugers w als zweite Rohrschlange h fortgesetzt wird und mit ihr durch die Leitungen 1" und 1" verbunden ist. h, 1, 1, und 1, sind mit reinem Wasser oder mit einer Lösung, die bei Außentemperatur flüssig ist, angefüllt. Für den Umlauf sorgt die Umlaufpumpe p. Der Dampferzeuger w kann einen besonderen Bestandteil des Dampfkessels k bilden (wie gezeichnet) oder aber in letzterem aufgehen. Liegt der Wasserspiegel s des Kessels k innerhalb w (wie gezeichnet), so können die oberen Windungen der Rohrschlange 1, zur Dampftrocknung und -überhitzung herangezogen werden. Der Kessel k kann außerdem mit einer Feuerungsanlage, z. B. einer Ölfeuerung f, ausgerüstet werden; hierdurch .kann bei Inbetriebnahme der Anlage durch Umlauf des Zwischenmittels umgekehrt Wärme vom Kessel k in die Verbren.nungskraftmaschine übertragen werden und so die letztere betriebsverbessernd vorgewärmt werden. Der letztere Umstand ist als besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung aufzufassen.
• Verbindungsleitungen a. und b sorgen für den Umlauf des Kesselwassers durch, den Verdampfer w. Leitung c gestattet den Abfluß ,des erzeugten Dampfes. Für die Ausdehnung des Kühlmittels t ist ein Expansionsgefäß e angeordnet. Die Ausdehnung des .in h, 1" l3 und 1, umlaufenden Zwischenmittels ermöglicht das geschlossene Expansionsgefäß d, welches gleichzeitig gestattet, z. B. durch: Luftdruck, das Zwischenmittel unterhöheren Druck zu setzen, als seinem Dampfdrucke entspricht und damit ein einwandfreies Arbeiten der Umlaufpumpe p zu sichern.
• Die Erfindung kann auch auf die vereinigte Dampf- und- Verbrennungskraftmaschine ausgedehnt werden, bei welcher beispielsweise die eine Kolbenseite Verbrennungsseite, die andere Dampfseite ist. In ,dieser Form ermöglicht die vorliegende Erfindung, beim Inbetriebsetzen der Anlage durch das obengenannte Vorwärmen der Maschine vom Kessel aus, während des Betriebes aber durch die Möglichkeit, hohe Kühltemperaturen anzuwenden, die sonst zu befürchtende Salpetersäurebil,dung in der Maschine und damit eine rasche Zerstörung derselben zu verhüten.
• Eine solche Anordnung ist an dem: Beispiel der Abib.2 erläutert. o ist der Verbrennungsraum, p die Dampfseite, k der gemeinsame Kolben, l d'ie Kühlschlange, t das hochsiedende Kühlmittel, a die Kolbenstange, la ,die Zylinderbüchse, c der D,ampfverteilungskanal, s das S.teuergehawse für die Dampfseite, z die Dampfzul:eitung.
• Zwecks Ausnutzung der Abgaswärme können die Abgase in an sich bekannter Weise in dem System so verwertet werden:, daß sie entweder in .einem besonderen, mit dem Kessel k oder dem Dampferzeuger w oder beiden in Verbindung stehenden Vorwärmer .abgekühlt: werden, oder d'aß sie in ein. besonderes Heizflächensystem unmittelbar zur Dampferzeugung durch den Dampferzeuger oder den Kessel geleitet werden. Ferner läßt sich eine Trocknung oder Überhitzung des Dampfes durch die Abgase erzielen. Ebenso ist eine Hintereinanderschaltung von Überhitzer, Kessel oder Dampferzeuger und Vorwärmer zwecks Abgaswärmeverwertung .möglich.
• Es kann aber auch das Wasser der. Kühlschlange unmittelbar in Dampfform umgesetzt und in dieser Form zur Arbeitsleistung oder für Heizzwecke herangezogen werden. Zweckmäßig wird man: das Kondensat wieder in die Schlange zuTückspeisen.
• Zur Vergrößerung .der Wärmeübertragung ist die Zylinderbüchse h auf der Außenfläche mit Ringnuten in Schraubenlinie versehen., welche die Windungen der Kühlschlange l bei geringster Wandentfernung in sich aufnehmen. Die Anwendung von Leichtschmelzmetall als Kühlmittel t verbürgt einen besonders guten Wärmeübergang. Von :besonderer Bedeutung :ist die Erfindung für den Betrieb v'on Dampfdiesellokomotiven.
• Die Ausdehnung der Erfindung auf @d-ie Verbrennungsturbine ist ohne weitere Erläuterung verständlich.

Claims (3)

1. PATEN T-ANSPRÜCI3E: i. Einrichtung zur Abwärmeverwertung bei Verbrennungskraftmaschinen mit Heißkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel von einem hochsiedenden Kühlmittel, insbesondere einer Leichtschmelzmetallegierung, erfüllt ist, in welchem eine wärmeaufnehmende Heizfläche, zweckmäßi;g in Ro'hrschlangenform, eingebettet ist, die ihrerseits ein umlaufendes, leichter siedendes Kühlmittel enthält und mit einer zweiten, wärmeäibgeben,den Heizfläche (Rohrschlange) innerhalb eines Dampferzeugers zu einem geschlossenen System verbun-,den ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch, gekennzeichnet, daß sie bei einer vereinigten Dampf- und Verbrennungskraftmaschine Anwendung findet, insbesondere bei der @Dampfdiesellokomotive.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch :gekennzeichnet, d'aß die Auspuffgase des Motors zur Dampferzeugung, .Dampfüberhitzung und Speisewasservorwärmung .mit herangezogen werden. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da& im Kühlmantelrauin der Verbrennungskrafbmaschine außer der Kühlschlange und der Kühlmittelfüllung weitere, lediglich der Volumenverdrängung oder der Ersparnis von hochwertigem Kühlmittel dienende feste Körper, z. B. Metalle, in Draht- oder Röhrenform eingelagert werden. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines E'xpansionsgefäß;es der obere Teil des Kühlmantellraumes, vom; Kühlmittel frei gehalten und mit einem: neutralen, das Kühlmittel nicht angreifenden Schutzmittel (Gas, Flüssigkeit, fester Körper in. Pulverform) -angefüllt wird. 6. Einrichtung, nach Anspruch i, dadurch, gekennzeichnet, daß - das Wasser der Rohrschlange unmittelbar zur Dampferzeugung zwecks Arbeitsleistung in einer Dampfkraftmaschine, gegebenenfalls unter Rückführung dh :res, Kondensates in die Rohrschlange, verwendet wird.