DE406915C

DE406915C - Stationary heat storage locomotives

Info

Publication number: DE406915C
Application number: DEW65221D
Authority: DE
Original assignee: ADOLF MERTZ
Current assignee: ADOLF MERTZ
Publication date: 1924-12-31

Description

Stationäre Wärmespeicherlokomobile. Das Hauptpatent betrifft eine stationäre Wärmeepeicherverbundlokomobile, die aus einem Hochdruck- und einem als Wärmespeicher wirkenden Niederdruckkessel besteht, der das Fundament oder das Belastungsgewicht der Verbundmaschine bildet. Die ganze Anlage ist auf einem gemeinsamen Mauerwerkträger aufgebaut, so daß durch den engen Zusammenbau Platzbedarf und Abkühlungsverluste denkbar gering ausfallen. Es ist im Hauptpatent eine zweikurblige Verbundmaschine mit zwei nebeneinander befindlichen Dampfzylindern gezeigt.Stationary heat storage locomotives. The main patent concerns one stationary thermal storage compound locomotive, consisting of a high-pressure and an as There is a heat accumulator acting low-pressure boiler, which is the foundation or the load weight the compound machine forms. The whole system is on a common masonry support constructed so that space requirements and cooling losses due to the close assembly turn out to be extremely low. In the main patent it is a two-crank compound machine shown with two adjacent steam cylinders.

In einer Verbundmaschine lassen sich wohl Kesselspannungen bis zu etwa 2o Atm. vorteilhaft für Kraftzwecke ausnutzen, höhere Spannungen aber weniger gut.In a compound machine, boiler voltages of up to about 20 atm. take advantage of strength for purposes of strength, higher tensions but less Well.

Die Erfindung bezweckt nun eine Verbesserung der im Hauptpatent geschützten Erfindung in der Richtung, daß eine besonders hohe Dampfspannung Verwendung finden und vorteilhaft ausgenutzt «erden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, werden der Maschinenanlage Expansionsstufen und der Kesselanlage Nachüberhitzer angegliedert. Durch diese Maßnahmen wird die durch Kraftleistung nicht ausnutzbare, gebundene Verdampfungswärme des Dampfes ganz wesentlich vermindert und ein viel größerer Teil freier, auch für Kraftleistung gut ausnutzbarer Wärmemengen in dem Arbeitsprozeß verwandt. Ein besonderer Vorteil liegt noch darin, daß trotz der Erweiterungen der gedrungene Zusammenbau von Kessel, Maschine und Mauerwerkträger bestehen bleiben kann. Um dieses zu erreichen, wird die zweikurblige Kurbelwelle beibehalten. Jede Kurbelseite treibt aber bis zu zwei tandemartig voreinanderliegende Verbundzylinder an, so daß aus der einfachen Verbundmaschine ohne wesentliche Platzbedarfs- und Abkühlungssteigerungen eine drei- oder vierfache Expansionsdampfmaschine hergestellt werden kann. Bei dreifacher Expansion kann in der ersten Stufe ein Kesseldruck von etwa 8o bis zu 2o Atm., in der zweiten Stufe von etwa 2o bis zu 3 Atm. und in der dritten Stufe der Restdruck von 3 Atm. bis auf die Kondensatorspannung ausgenutzt werden. Bei vierfacher Expansion kann die Kesselspannung annährend bis zu dem kritischen Dampfdruck von 224 Atm. gesteigert werden. Aber dieser hohe Druck hat nur:einegeringere adiabatische Expansionsausnutzung als etwa ein Kesseldruck von 8o Atm. infolge des geringeren Wärmeinhaltes. Darum dürfte dem heutigen Stande der Technik entsprechend eine dreifache Expansion bei etwa 8o Atm. Dampfdruck vollständig ausreichend sein, um die beste Wärmeausnutzung des Dampfes zu erzielen.The invention aims to improve the invention protected in the main patent in such a way that a particularly high vapor tension can be used and advantageously exploited. In order to achieve this goal, expansion stages are added to the machine system and post-superheaters to the boiler system. By means of these measures, the bound heat of vaporization of the steam, which cannot be used by power output, is very substantially reduced and a much larger part of free heat quantities that can also be used well for power output are used in the work process. A particular advantage is that, despite the extensions, the compact assembly of boiler, machine and masonry girders can be retained. To achieve this, the two-crank crankshaft is retained. However, each side of the crank drives up to two composite cylinders lying in front of one another in tandem, so that a three- or four-fold expansion steam engine can be produced from the simple composite machine without significant increases in space requirements and cooling. With three-fold expansion, a boiler pressure of around 8o to 2o atm. In the first stage, in the second stage from around 2o to 3 atm. and in the third stage the residual pressure of 3 atm. except for the capacitor voltage. With fourfold expansion, the boiler voltage can almost reach the critical vapor pressure of 224 atm. can be increased. But this high pressure has only: a lower adiabatic expansion utilization than a boiler pressure of 8o atm. due to the lower heat content. Therefore, according to the current state of the art, a threefold expansion at about 8o atm. Steam pressure must be completely sufficient to achieve the best heat utilization of the steam.

Das hohe Druckgefälle in den einzelnen Expansionsstufen bedingt bei der Verwendung gesättigten Dampfes wesentliche thermische Verluste der Dampfzylinderwandungen. Diese werden durch die Überhitzung des Dampfes vermindert, wenn durch die Höhe der überhitzung der Dampf in der ganzen Stufe im gasförmigen Zustand arbeitet. Diese Erwägung hatte bei der Ausführung nach dem Hauptpatent bereits zur Anwendung der Überhitzung geführt, und es wird nach der Erfindung noch Nachüberhitzung des Dampfes angewendet, um auch den niedrigeren Stufen die Vorteile der Überhitzung zu sichern. Der enge Zusammenbau der ganzen Anlage bietet auch hier noch den besonderen Vorteil, daß die Verbindungsleitungen zwischen den überhitzern und den Dampfzylindern denkbar kurz werden und am wenigsten Abkühlungswärme verlorengeht.The high pressure gradient in the individual expansion stages causes the use of saturated steam causes significant thermal losses in the steam cylinder walls. These are diminished by the overheating of the steam, if by the amount of superheating the steam in the whole stage works in the gaseous state. These Consideration had already to apply the Overheating performed, and there is still post-superheating of the steam according to the invention applied to the lower levels as well Advantages of overheating to secure. The close assembly of the whole system also offers something special here Advantage that the connecting lines between the superheaters and the steam cylinders be as short as possible and the least amount of cooling heat is lost.

Die Lage des Wärmespeichers mit der damit verbundenen Maschine kann nun verschieden sein, je nachdem der praktische Betrieb auf Heizung oder Krafterzeugung Rücksicht zu nehmen gebietet. Nach der Erfindung kann der Wärmespeicher in der Mitteldruckstufe oder auch in der Niederdruckstufe eingeschaltet sein. Dieses ist ein besonderer Vorzug der Erfindung, da sich die Speicherung auf ein großes Druckgebiet erstrecken kann. In der Regel wird man der niedrigeren Temperatur wegen die Speicherung in die Niederdruckstufe legen, und es sind Mittel vorhanden, die Niederdruckaufnehmerspannung dem Heizbedarf entsprechend wesentlich zu steigern. Die Anwendung sehr hoher Dampfspannungen läßt die Anwendung eines hohen Gegendruckes für die Hochdruckstufe zu. Soll ein solcher hoher Gegendruck Verwendung finden, so ist die Lage des Speichers in der Mitteldruckstufe bedingt. In diesem Fall wird der Mittel- und Unterdruckstufe nur sehr wenig Dampf zugeführt, und es werden die Leistungen in ihnen vermindert.The location of the heat accumulator with the machine connected to it can now be different, depending on the practical operation on heating or power generation Consideration is required. According to the invention, the heat accumulator can be in the medium pressure stage or be switched on in the low pressure stage. This is a special one Advantage of the invention, since the storage extends over a large printing area can. As a rule, the lower temperature means that it is stored in put the low pressure stage, and there are means available, the low pressure transducer voltage to increase significantly according to the heating requirement. The use of very high steam tensions allows the use of a high back pressure for the high pressure stage. Should a find such high back pressure use, so is the location of the memory in the Medium pressure level conditional. In this case, the medium and low pressure levels are only very little steam is supplied and the performances in them are reduced.

In der Zeichnung ist die Anlage schematisch im Grundriß dargestellt. Es ist a der Hochdruckkessel, b ein dazugehöriger Hauptüberhitzer; b1 und b2 sind Aufnehmer bildende Nachüberhitzer für Niederdruckdampf, c ist ein in eine Aufnehmerleitung eingeschalteter Kessel für Niederdruckdampf.In the drawing, the system is shown schematically in plan. It is a the high pressure boiler, b an associated main superheater; b1 and b2 are Post-superheater forming a sensor for low-pressure steam, c is a in a sensor line switched on boiler for low pressure steam.

In der Abb. i ist der Kessel c zwischen Hoch- und Mitteldruckzylinder geschaltet und wird mit einem dem Abdampfdruck des Hochdruckzylinders entsprechenden Druck betrieben.In Fig. I, the boiler c is between the high and medium pressure cylinders and is switched with a pressure corresponding to the exhaust pressure of the high pressure cylinder Pressure operated.

In der Abb. 2 ist der Kessel c zwischen :Mittel- und Niederdruckzylinder geschaltet und wird mit dem Abdampfdruck des Mitteldruckzylinders betrieben. In den Abb. i und 2 ist eine Dreifachexpansionsmaschine auf dem Niederdruckkessel befestigt dargestellt. Die Maschine kann aber auch gemäß dem Hauptpatent unter dem Niederdruckkessel unmittelbar auf dem gemeinschaftlichen Mauerwerkträger i angeordnet sein, wobei der Kessel c ein Belastungsgewicht für die Maschine bildet.In Fig. 2, the boiler c is between: medium and low pressure cylinder switched and is operated with the exhaust pressure of the medium pressure cylinder. In Figs. i and 2 a triple expansion machine is attached to the low pressure boiler shown. However, the machine can also be used under the low-pressure boiler according to the main patent be arranged directly on the communal masonry girders i, wherein the boiler c forms a loading weight for the machine.

Nach der Abb. i wird der in dem Kessel a erzeugte und in dem Hauptüberhitzer b überhitzte Dampf dem Hochdruckzylinder k durch die Leitung f zugeführt. Der Abdampf dieses Zylinders steht mit dem Kessel c durch. Rohrleitung f 1 in Verbindung und strömt unter Aufnahme der in dem Kessel c erzeugten geringen Dampfmenge durch den Nachüberhitzer bi zu dem Mitteldruckzylinder k1. Von hier wird der Dampf durch Rohrleitung/2 und Nachüberhitzer b2 zu dem Niederdruckzylinder k2 geführt und hier der Dampf bis auf die Kondensatorspannung ausgenutzt. Wird aber zu einem Zwecke Dampf von Mitteldruckspannung etwa. 15 bis 2o Atm. gebraucht, so wird dieser Dampf dem Aufnehmer durch bekannte Ventilzusammenstellungen entnommen und nur der übrigbleibende Restdampf durch _VUttel- und Niederdruckzylinder geführt und ausgenutzt.According to Fig. I, the one generated in the boiler a and in the main superheater b superheated steam is supplied to the high pressure cylinder k through line f. The exhaust steam this cylinder stands by with the boiler c. Pipeline f 1 in connection and flows through the taking up the small amount of steam generated in the boiler c Post-superheater bi to the medium pressure cylinder k1. From here the steam is passed through pipe / 2 and after-superheater b2 led to the low-pressure cylinder k2 and here the steam up to used on the capacitor voltage. But becomes vapor of medium pressure voltage for one purpose approximately. 15 to 20 atm. used, this steam is known to the transducer Valve assemblies removed and only the remaining steam through _VUttel- and low pressure cylinders guided and exploited.

Nach der Abb. 2 wird der in dem Kessel a erzeugte Dampf durch den Hauptüberhitzer b dem Hochdruckzylinder k zugeführt und dessen Abdampf durch Rohrleitung/, und Nachüberhitzer bi zu dem Mitteldruckzylinder k, Der Abdampf dieses Zylinders steht mit dem Kessel c durch die Rohrleitung f2 in Verbindung und strömt unter Aufnahme der in dem Kessel c erzeugten geringen Dampfmenge durch den Nachüberhitzer b2 zu dem Niederdruckzylinder k2. Es kann hier der Abdampf des Mitteldruckzylinders in größerer oder geringerer Menge und bis zu etwa 5 Atm. Dampfspannung für Heizzwecke auf bekannte Weise entnommen werden.According to Fig. 2, the steam generated in the boiler a is through the Main superheater b is fed to the high-pressure cylinder k and its exhaust steam through pipeline /, and post-superheater bi to the medium pressure cylinder k, the exhaust steam of this cylinder communicates with the boiler c through the pipe f2 and flows under intake the small amount of steam generated in the boiler c by the post-superheater b2 the low pressure cylinder k2. The exhaust steam from the medium pressure cylinder can be used here greater or lesser amount and up to about 5 atm. Steam tension for heating purposes can be removed in a known manner.

Die Anordnung der Dampfzylinder kann verschieden sein, wie Abb. i und 2 zei gen, aber immer ist eine zweikurblige Welle bei drei bis vier Expansionsstufen vorhanden.The arrangement of the steam cylinder can be different, as shown in Fig. I and 2 show, but there is always a two-cranked wave at three to four expansion stages available.

Die Abb.3 zeigt statt der Nebenanordnung der Dampfzylinder eine ebenfalls brauchbare, aber entgegengesetzte Lage der einzelnen Zylinder. Es ist auch ein eventuell vorhandener vierter Zylinder unter k3 punktiert angegeben.The figure 3 shows instead of the secondary arrangement of the steam cylinder one as well useful but opposite position of the individual cylinders. It is also a possibly existing fourth cylinder indicated by dotted lines under k3.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Stationary heat storage locomotives with multiple Expansion according to patent 392247, characterized in that a two-crank three or - Quadruple expansion steam engine with up to two in tandem in front of each other Composite cylinders is on or under the receiver boiler.

2. Traction engines after Claim i, characterized in that behind the heat accumulator (c) intermediate or Post-superheater elements (b1, b2) are arranged, which are heated by the coldest exhaust gases will.