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Dampfkraftanlage. Bei Dampfkraftanlagen, bei welchen die Dampf erzeugende
Verbrennung der Heizstoffe unmittelbar in dem Dampf entwicklungsraum geschieht,
z. B. indem das Speise-,vasser in Heizflammen eingesprüht oder bei der sogenannten
flammenlosen Oberflächenverbrennung durch die heißen Heizgase verdampft wird oder
indem die Flamme unmittelbar in die zu verdampfende Flüssigkeit eingetaucht wird,
muß die Verbrennungsluft und bei gasförmigem Brennstoff auch dieser bis wenigstens
auf Dampfspannung verdichtet werden.
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Durch die zu diesem Zweck notwendigen Verdichter wird die Gesamtanlage
verwickelter; was besonders bei beweglichen Kraftanlagen, wie Lokomotiven, Lokomobilen,
Schiffsmaschinen, Dampfpflügen, Dampfautomobilen u. dgl. unbequem ist.
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Dieser Mißstand wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß für
derartige Kraftanlagen die Verdichtung der Luft und bei Verwendung von Gas als Heizmittel
auch des Gases durch gleichzeitig einem anderen Zweck der Kraftanlage dienende Einrichtungen
geschieht. Es ist z. B. bekannt, den Arbeitsraum von Dampfmaschinen sowohl für die
Expansionsarbeit des Dampfes als auch für die Verdichtung der Luft zwecks Preßluft-Lieferung
zu benutzen. Eine solche zu einer baulichen Einheit zusammengeschmolzene Dampfbetriebs-
undLuftverdichtungsmaschine ist zur Ausführung des Erfindungsgedankens geeignet,
und sie ergibt eine Gesamtanordnun=g, welche nicht verwickelter ist als eine Maschine,
die mit Dampf aus außenbefeuerten, keines Kompressors bedürfenden Kesseln betrieben
wird.
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In Abb. r ist eine derartige Anlage schematisch, zum Teil im Schnitt,
dargestellt. Von der Dampfmaschine D arbeiten die Seiten oberhalb der Kolben als
Verdichter, die Seiten unterhalb als Dampfmaschine. In L wird Luft verdichtet, in
g Gas, das z. B. im Generator G erzeugt, in R gereinigt und gekühlt wird. Preßluft
und Preßgas speisen die Brenner B der unterhalb des Spiegels des Speisewassers W
brennenden Flamme F. Das dadurch mit hoher Spannung entwickelte Treibgemisch aus
Wasserdampf und Verbrennungsgasen arbeitet dann in der Dampfmaschine D.
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Statt Gas kann auch ein flüssiger Brennstoff verbraucht werden, es
entfällt dann der Gasverdichter.
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Bei Mehrzylindermaschinen, Mehrfachexpansionsmaschinen oder Maschinen,
bei
welchen mehrere Kolben in demselben Zylinder arbeiten, kann
man je nach dem Bedarf an Luft und Gas für die Dampferzeugung alle oder nur einige
der Dampfarbeitsräume für die Luft- und Gasverdichtung benutzen. Auch kann man bei
diesen Anordnungen eine stufenweise Verdichtung in den verschiedenen Arbeitsräumen*
durchführen.
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Bei Schiffsantrieben ist es bekannt, zwischen Schraube und Treibmaschine
ein hydraulisches Getriebe für die Geschwindigkeitsänderung zwischenzuschalten.
Ein solches Getriebe ist schematisch in Abb. a dargestellt. Es besteht aus der Vereinigung
einer Pumpe P mit einem durch das von derselben geförderte Wasser getriebenen Wassermotor,
z. B. einer Turbine T. Saugt man nun in der Pumpe nicht nur Wasser, sondern durch
den Saugkopf S zugleich Luft mit ein, so wird letztere auf den Enddruck des Wassers
verdichtet. In einem der Turbine vorgeschalteten Abscheidekessel A trennt sich die
Preßluft wieder vom Wasser, die Luft wird der Flamme F des Dampferzeugers E zugeführt
und das Druckwasser durch Rohr t der Turbine T. Die Turbinenwelle
treibt den Propeller, die Unterwasserflamme F wird z. B. aus dein Behälter O durch
01 gespeist, das durch eine Abzweigleitung st unter den Druck der Preßluft
gesetzt wird. Das in E erzeugte Treibgemisch arbeitet in der Dampfmaschine M zum
Antreiben der Pumpe P.
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Statt die Luftverdichtung durch die Pumpen des hydraulischen Propellergetriebes
mitbesorgen zu lassen, kann dies auch durch andere für den Schiffsbetrieb erforderliche
Pumpen geschehen. Eine sehr einfache Schiffskraftanlage ergibt sich z. B. durch
Benutzung des bekannten Reaktionsantriebes an Stelle fester Propeller. Hierbei würde
die Pumpe zur Erzeugung des Druckwassers für den das Schiff vorwärts treibenden
Wasserstrahl zugleich die Preßluft für die Innenfeuerung des Dampfentwicklers mitliefern.
Eine solche einfache, z. B. für U-Boote, Fischerei- und Rettungsboote geeignete
Anlage entspricht der Anordnung nach Abb. 2, wenn inan sich Turbine T und
Welle w fortdenkt und die Druckwasserleitung t zu den Str ahlrlüsen des Reaktionspropellers
führt.
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Bei Benutzung von Dampfmaschinen zugleich als Luft- oder Gasverdichter
kann zii Zeiten höheren äußeren Kraftbedarfes die Dampfmaschine auch lediglich als
solche, also als stärkere Kraftmaschine arbeiten, wenn für die Dampferzeugung die
Verbrennungsluft durch Nebenverdichter mit eigenein Antrieb geliefert oder einem
Vorrat entnoininen werden kann, welcher zu Zeiten schwacher äußerer Belastung aufgefüllt
wird.
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Reichen die mit der Hauptmaschine oder mit sonstigen Elementen der
Anlage vereinigten Verdichter zur Schaffung der gewünschten Luftmengen oder der
Luftpressung nicht aus, oder soll auch während des Stillstandes der Hauptmaschine
Luft oder Gas verdichtet werden, so wird ein Hilfsverdichter mit besonderem Antrieb
vorgesehen. Da dieser nur einen Bruchteil der erforderlichen Gesamtleistung zu bestreiten
hat, so bleibt die Gesamtanordnung doch noch vorteilhafter, als wenn selbständige
Verdichter für die ganze Leistung angeordnet werden. Bei Lokomotiven bringt die
Luftverdichtung zugleich in der Dampfmaschine den Vorteil, daß sonst abzubremsende
Bewegungsenergie durch die Leistung der Verdichtungsarbeit zurückgewonnen und in
Preßluft gespeichert, nachher für die Dampferzeugung wieder nutzbar gemacht «-erden
kann. Während dieser Zeit arbeitet die Maschine dann lediglich als Kompressor. Verwendet
man, wie es zur Überwindung zeitweilig größerer Widerstände geschieht, Lokomotiven
mit zwei selbständigen Maschinen, so kann die sonst während der Dauer geringeren
Kraftbedarfs leer mitlaufende Nebenmaschine für die Luftverdichtung dienen. Um mit
dieser Maschine auch während des Stillstar.-des der Lokomotive Luft auf Vorrat zu
verdichten, um dann beim Anfahren die Maschine nur als Dampfmaschine zur Unterstützung
der Hauptmaschine arbeiten lassen zu können, wird das Treibwerk der Maschine nicht
starr, sondern abkuppelbar mit den Treibachsen oder Treibrädern verbunden.