DE386308C - Vorrichtung zur Steigerung der Leistung von mehrstufigen Dampfmotoren - Google Patents

Vorrichtung zur Steigerung der Leistung von mehrstufigen Dampfmotoren

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DE386308C
DE386308C DEW57876D DEW0057876D DE386308C DE 386308 C DE386308 C DE 386308C DE W57876 D DEW57876 D DE W57876D DE W0057876 D DEW0057876 D DE W0057876D DE 386308 C DE386308 C DE 386308C
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DE
Germany
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pressure
steam
increasing
performance
gases
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Expired
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DEW57876D
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ADOLF MERTZ
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ADOLF MERTZ
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02Regenerating by compression
    • F01K19/08Regenerating by compression compression done by injection apparatus, jet blower, or the like

Description

  • Vorrichtung zur Steigerung der Leistung von mehrstufigen Dampfmotoren. Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Leistung von mehrstufigen Dampfmotoren, das im wesentlichen darin besteht, daß der Gegendruck der Hochdruckstufe durch künstliche :Mittel vermindert wird, während die Aufnehmerspannung unverändert gelassen wird. Es wird von den nutzlos ai)-gehenden Heizgasen eines Dampfkessels herrührende N achüberhitzerwärme dem Abda;npf zugeführt und diese mit der entstehenden Kompressions- und Reibungswärme dazu benutzt, zusätzlich z. B. in Dampfform eingeführte Feuchtigkeit zu verdampfen.
  • Nach der Erfindung soll dieses Verfahren in der Weise weiter ausgebildet und verbessert «-erden, daß nicht nur der Gegendruck der Hochdruckstufe vermindert, sondern auch d?r Aufnehmerdruck durch ähnliche Mittel wesentlich gesteigert wird. Zu diesem Zw,-cke «-erden aus Nachüberhitzerteilen und Druckurnsetzungsdüsen bestehende Elemente mehrfach hintereinander im Gegenstrom zu den Heizgasen angeordnet. Dem steigenden Dampfdruck entsprechend werden die Elemente mit immer wärmeren Heizgasen in Berührung kommen, dabei aber in jedem Elein,@ut die Endtemperatur des Dampfes angenähert auf der Sattdampftemperatur des darin erzeugten Dampfdruckes gehalten, und zwar durch Einführung von Feuchtigkeit.
  • Die Abmessungen der Niederdruckstufe sowie die Füllung des Niederdruckzylinders werden in der Regel so gewählt, daß der Aufnehmerdruck etwa :2 bis 2,5 at. abs. beträgt. Nach der Erfindung ist aber auch der Aufnehmerdruck zu erhöhen, damit die durch mehrere Elemente erzeugte höhere Druckspannung des Dampfes in der Niederdruckstufe zur besseren Ausnutzung kommen kann. Um dieses zu erreichen, muß das Einströmungsvolumen derNiederdruckstufe durch bekannte Mittel vermindert werden.
  • Je mehr Elemente für die Druckerhöhung angeordnet -werden, um so kleiner muß das Einströmungsvolumen der Niederdruckstufe sein. Mit steigender Zahl der Elemente steigt auch der Wirkungsgrad des Nachüberhitzei s, (ia in jedem Element die Dainpfternperatvr angenähert zur Sattdampftemperatur übergeführt wird. Hierdurch wird die Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Heizgasen wesentlich erhöht und größer sein als bei einem in den Abgasen liegenden Gegenstrc:innachüberhitzer. Infolge dieser geringen Dampftemperatur kann daher die Wärme der abströmenden Feuergase mehr als bisher möglich ausgenutzt «-erden.
  • Jedes neu angegliederte Element erhält dom Dampfdruck und den Volumenverhältnissen entsprechende geringere Querschnitte als (las vorhergehende und dementsprechend höheren Druck, Dichte und Temperatur des Dampfes. Die Elemente werden so in die Rauchkammer des Kessels eingebaut, daß die Dampfströmung in Gegenstrom zu der Heizgasströmung erfolgt. Es ist dann eine sich wiederholende, vorteilhafte Umsetzung von Heizgaswärme in Nachüberhitzerwärme und darauffolgend in Wärme kinetische und potenzielle Energie vorhanden.
  • Je größer im Verhältnis das Arbeitsvolumen des Niederdruckzylinders ist, desto niedriger ist der Aufnehmerdruck, und je kleiner dieses \`erhältnis ist, um so höher ist der Druck.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt noch darin, daß, wie im Hauptpatent, der Dampf in jedem Element ohne Kompressions-, Reibungs- und Wirbelungswärine dem folgenden Element als trockener Sattdampf zugeführt wird. Die Dampftemperatur ist daher so niedrig wie möglich und die Einwirkung der Heizgase auf den Dampf infolge größerer Temperaturdifferenz vollkommener.
  • Ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. An den Heizröhrenkessel k schließt sich eine Überhitzerbüchse b an, in der mehrere hintereinander angeordnete Überhitzer iil, i%=, it-' liegen. Die Rauchgase ziehen in der Richtung von f1 nach f2. Die Dampfführung durch die Überhitzer und die dazwischen angeordneten Druckerhöhungsdüsen dl, d2, d` erfolgt im Gegenstrom zu den Heizgasen. Jede Druckerhöhungsdüse ist mit einer Zuleitung f versehen, durch welche zusätzliche Feuchtigkeit in beliebiger Form, z. B. in Form feuchten Kesseldampfes, eingeführt werden kann.
  • Die Vorrichtung wird wie folgt betrieben: Der vom Hochdruckdampf kommende Abdampf tritt bei e in den in den kältesten Rauchgasen liegenden Überhitzer i-°, wird mäßig erhitzt und in der Druckumsetzungsdüse dl etwa im Druck erhöht, z. B. von etwa 1,6 bis 2,5 at. abs., wobei die durch Überhitzung eingetretene Temperaturerhöhung durch Verdampfung der durch die Düse eingeführten zusätzlichen Feuchtigkeitsmengen wieder rückgängig gemacht wird. Infolgedessen herrscht zwischen dem aus der Druckumsetzungsdüse d- austretenden, im Druck erhöhten Dampf und dem in den wärmeren Rauchgasen liegenden Überhitzer ii2 ein Temperaturgefälle, das eine weitere Wärmeaufnahme aus den Rauchgasen in den Dampf gestattet. Es findet also im Überhitzer ii2 eine zweite Überhitzung statt, darauf folgt eine Druckerhöhung in der Düse d2 auf etwa= 3, 8 bis 4. at. abs. wiederum unter gleichzeitiger Temperaturherabsetzung. Der gleiche Vorgang wiederholt sich nun in den in den heißesten Rauchgasen liegenden Überhitzerteilen ic und der angeschlossenen Düse d3, wo eine Drucksteigerung bis auf etwa 6 at. abs. stattfindet. Bei a tritt der Dampf zur weiteren Ausnutzung der Niederdruckstufe oder auch zur nochmaligen Überhitzung aus. Die Druckerhöhung kann aber auch noch weiter getrieben werden durch die Einschaltung entsprechender LTberhitzer und Düsenelemente. Die Anzahl der Überhitzer und das Maß der Drucksteigerung wird sich j e nach der Art der Maschinen und der Temperatur der Rauchgase ändern.
  • Die Zuführung geringer Mengen Kesselclampf gemäß dem Hauptpatent trägt dazu bei, daß auch der summarische Anfangsdruck dem Enddruck für etwa 5o 'Prozent Druckzunahme in jedem Element entspricht. Das Zusammenführen des hochgespannten Kesseldampfes und des niedriggespannten Arbeitsdampfes erfolgt mit gleichem Druck, aber mit sonst verschiedenen Dampfzuständen.
  • Ist ein hoher Kesseldruck vorhanden und wird dieser wie gebräuchlich in einer größeren Anzahl von Arbeitsstufen ausgenutzt, z. B. drei- und vierfache Expansionsmotoren, so kann hier das Verfahren von besonders vorteilhafter Wirkung sein. Es ist dann nur, erforderlich, die Dimensionen der einzelnen Arbeitsstufen so zu wählen, daß eine Druckerhöhung des Arbeitsdampfes für jede nachfolgende Stufe eintreten muß. Vor jeder Stufe ist eine Anzahl Elemente für Gegendruckverminderung in die Heizgase einzubauen. Die eine Gruppe bildenden Überhitzerelemente ii', ii' und iP sind also mehrfach vorhanden, bei dreifach Expansionsmotoren also - zwei Gruppen, bei vierfach Expansionsmotoren drei Gruppen. Die Dimensionen des Dampfkessels sind so zu wählen, daß die abgehenden Heizgase eine höhere Temperatur erhalten, damit die hinzugekommenen neuen Gruppen für Gegendruckverminderung genügende Wärmemengen aus den abgehenden Heizgasen entnehmen können. Werden nun die Gruppen im Gegenstrom zu den Heizgasen gelegt, wie bei den einzelnen Elementen in der Zeichnung gezeigt ist, so ist eine vorteilhafte Ausnutzung der abströmenden Heizgase gewährleistet. Für jede nach der Dampfströmung rückwärts gelegene Ärbeitsstufe tritt nicht nur durch die Gegendruckverminderung eine Leistungserhöhung ein, es wird auch namentlich bei Kolbenmaschinen die immer schlecht zu beseitigende zu hohe Kompressionswirkung des Abdampfes so vermindert, daß alle schädliche Wirkung derselben aufgehoben werden kann und auch hierdurch ein erheblicher Zuwachs durch Leistungserhöhung eintritt.
  • Sinngemäß kann die Erfindung auf Turbinen angewandt werden. Es können z. B. eine Anzahl Dampfturbinen mit Aufnehmerleitungen für die Ausführung des Verfahrens vorhanden sein. Es ist dann nur dafür Sorge zu tragen, daß die Eintrittsexpansionsdüse zur folgenden Turbinenstufe einen kleinsten Querschnitt erhält, welcher sich den gewünschten Druckverhältnissen in den Aufnehmerleitungen anpaßt. Wie bei der Kolbenmaschine das Arbeitsvolumen der Niederdruckstufe für die Druckhöhe im Aufnehmer maßgebend ist, so bedingt bei Turbinen ein engster Querschnitt für die Eintrittsexpansionsdüse zur zweiten Turbine die Höhe der im Aufnehmer vorhandenen Spannung. Bei kleinerem Querschnitt wird der Dampf zurückgehalten und muß sich für die gleiche Arbeitsdampfmenge ein größerer Druck bei dichterem Volumen bilden.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSpRUcH: Vorrichtung zur Leistungssteigerung von Dampfkraftmaschinen nach Patent 386307, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere je aus einem Nachüberhitzerteil (ii-, ii2, ü'-) und einer daran angeschlossenen gekühlten, vorzugsweise mit Feuchtigkeitszuführung (f) ausgerüsteten Druckerhöhungsdüse (d'-, d2, d3) bestehende Elemente derart hintereinander geschaltet und in die Rauchgase des Kessels gelegt sind, daß in jedem Element zunächst eine Erhitzung des durchströmenden Dampfes und daran anschließend eine Druckerhöhung unter gleichzeitiger Temperaturherabsetzung stattfindet.
DEW57876D Vorrichtung zur Steigerung der Leistung von mehrstufigen Dampfmotoren Expired DE386308C (de)

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