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Dampferzeuger mit einer den Wasserumlauf beschleunigenden FördervorAchtung.
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger mit einer den Wasserumlauf beschleunigenden
Fördervorrichtung. Neu ist, -daß die Fördervorrichtung eingeschaltet ist zwischen
zwei Sektionen eines Dampferzeugers, die gebildet sind durch Unterteilung des Dampfraumes
in solcher Weise, daß jede Sektion einen Dampf- und Wasserraum umfaßt, wobei die
Fördervorrichtung mit den beiden Sektionen einen geschlossenen Kreislauf bildet,
und Wasser in den Kessel durch den im Verhältnis zum verdampften Wasser erzeugten
Dampf gedrückt wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch den neuen Dampferzeuger, Abb. 2 ein Schnitt
nach ,lWnie 2-2 der Abb. i und Abb. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der
Abb. i, nämlich eine Darstellung einer bevorzugten Form der Zirkulationspumpe.
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Die Vorrichtung enthält den Heizkörper i, der aus einer beliebigen
Zahl getrennter, auf engem Raum zusammengedrängter Heizschlangen besteht, die die
von dem Brenner:2 erzeugte Hitze aufnehmen. In Abb. i sind sechs getrennte Heizschlangen
dargestellt, die in parallelen Ebenen und derart gewunden sind, daß alle Schlangen
im wesentlichen gleicher Länge sind. Das Einlaßrohr 3 jeder Schlange liegt
an der Oberseite derselben und ist unmittelbar mit dem Auslaßende 4 einer Speisepumpe
5 verbunden, die je für jede Schlange vorgesehen ist. Diese Pumpen
sind vorzugs--weise, wie in Abb. 3 dargestellt, rotierend und in ein geeignetes
Gehäuse 6 eingeschlossen, welches einen gemeinsamen Saugeinlaß
7 für alle Pumpen hat. Die Auslaßenden der Pumpen sind vorzugsweise einzeln
für jede Heizschlange vor gesehen. Zu diesem Zweck sind die Pumpen voneinander durch
Scheidewände 8 getrermt, die aus einem Stück mit dem Gehäuse gegossen oder
anderweitig an diesem befestigt sind. An der Oberseite, dieser Scheidewände
sind Öffnungen 9 vorgesehen, um die gleichmäßige Verteilung des einströmenden
Saugwassers über die verschiedenen Pumpen zu ermöglichen.
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Die Pumpe 5 kann von einer -beliebigen Kraftquelle aus
in Drehung versetzt werden. In Abb. i ist der einfachste und praktischste Antrieb
dieser Pumpen dargestellt, bestehend in der Verwendung einer rotierenden Dampfmaschine
i o, deren Welle i i sich bis in die verschiedenen darauf befestigten Pumpen hinein
erstreckt und in Lagern 12 und 13 ruht, die in den Endplatten 14 und 15
gehalten werden. In dieser Abbildung ist das Gehäuse der Dampfmaschine als aus einem
Stück mit dem Pumpengehäuse bestehend dargestellt.
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Die unteren Enden 16 der Heizschlangen sind nach aufwärts nach einem
Mehrfachverbindungsstück 17 geführt, welches unter Vermittlung der Rohrleitung
18 mit dem Dampfeinlaß ig der Dampfmaschine in Verbindung steht. Der Dampf wird
durch die öffnung 2o ausgestoßen und durch die Rohrverbindung 21 nach der Oberseite
eines Dampf aufnahmebehälters 22 geleitet, der ungefähr bis zur Hälfte mit Wasser
gefüllt und auf den Schlangen 24 gelagert ist.
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Wie ersichtlich, strömt aller in den Heizschlangen i erzeugter Dampf
durch die Hilfsmaschine io und treibt die Pumpen 5 mit einer Geschwindigkeit,
welche unmittelbar proportional der erzeugten Dampfmenge ist. Demzufolge steht das
in die Heizschlangen geförderte Wasser in direkter und selbsttätiger Beziehung zu
der erzeugten Dampfmenge.
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Der Einlaß 7 der Zirkulationspumpen ist mit dem Aufnahniebehälter
durch das Saugrolir
2,3 verbunden, welches am Boden des
Behälters inündet. In diesem Saugrohr ist ein Rückschlagventil 25 geeigneter
Bauart vorgesehen, um ein Zurückfließen des Wassers in den Aufnahmebehälter zu verhindern.
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Auf der Zeichnung ist der Danipferzeugcr init einer Vorwärmschlange
oder einern Fconomiser 26 versehen, der über -ler Dampferzeuger-chlange liegt.
Das Einlaßrohr 27
diese" Economisers ist in dem Auslaßende einer geeigneten,
nicht dargestellten Kesselspeisepumpe verbunden, während sein Auslaßende
--,8 init dein tiineren Ende &_s Aufnahmebeliälter§, in den er
an cler öffnung 29 mündet. in Verbindurg steht. Durch diese Anorünung wird
erreiebt, daß alles in den Aufnahinebehälter einiretende Wasser zuerst durch die
Heizgase, während es durch d21i Economiser strömt, vorgewärrnt wird.
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Der in den Schlangen erzeugte Dampf wird in dein Aufnahmebehälter:22
gesammelt und von dort zur Hauptantriebsmaschine des Fabrzeuges unter Vermittlung
einer geeig,-neten Rohrverbindung geleitet, die mit dem am Behälter vorgesehenen
Kriü-nmer 4.4 verbunden ist.
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Selbstverständlich kann die Vorrichtung Z>
mit jeder passenden
Wärtnequelle betrieben werden. Auf der Zeichnung ist ein vorzugsweise verwendetes
Heizsystern dargestellt. Es besteht aus dem Scheibenbrenner :2, der mit einer passenden
Zahl von Flammenöffnungen 30 und der zentralen Nabe 31 versehen ist. Eine
Mischung von Luft und hochzerstäubtem, - aus Kohlenwasserstoffen bestehendem
Brennstoff wird in den Brenner 2 mit Hilfe eines besonders ausgebildeten Ventilators
33 gedrückt, der mit dem Brenner durch die Leitungen 33 in Verbindung
steht. Z>
Alte unmittelbar den Flammen ausgesetzten Teile sind in einem Feuerkasten
34 einges#chlossen, der an allen Seiten mit isolierendem oder wärmebeständigem Material
35 und 36
ausgekleidet ist, um eine Wärineausstrahlung zu verhindern
-. sowie einen gleichfalls isolierten Deckel 37 besitzt, welcher als
Grundplatte für verschiedene äußere Teile der Vorrichtung dient.
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Die Heizgase werden, nachdem sie ihre Wärme an danDampferzeuger undEconomiser
abgegeben haben, aus dem Feuerraum in die Atmosphäre durch das geeignet gestaltete
Rohr 38 ausgestoßen, welches nahe der Oberseite des Feuerraums befestigt.
ist. Der Auspuff dieser Gase wird erheblich unterstützt durch den im Feuerraum herrschenden
Druck infolge der durch den Ventilator 32 erzwungenen Zirkulation.
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Zum Zwecke des Füllens der Heizschlangen mit Wasser, bevor die Vorrichtung
in Betrieb genommen wird, ist an dem Ende des Mehrfacliamschlußrohres 17 die Rohrverbindung
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vorgesehen, die sich durch den Deckel hindurch erstreckt und in (lern Ventil
4o und dem 1Zolii-niPPel 41 endet. An letzterem kann ein Schlauch befestigt werden.
In ähnlicher Weise werden die Ecanomiserschlange und der Aufnahinebehälter durch
die an der Oberseite des Behälters vorgesehene und normalerweise mit dem SchraubstÖPsel
43 verschlossene öffnung 42 gefüllt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Angenommen, die Vorrichtung
sei mit Wasser gefüllt und der Brennstoff entzündet, so steigt aller in den Heizschlangen
erzeugte Dampf in die Mehrfachverbindung 17, tritt in das Gehäuse der rotierenden
Dampfmaschine ein und treibt letztere wie auch die auf ihrer Wellenverlängerung
sitzenden Zirkulationspumpen. Der Dampf strömt dann in den Aufnahmebehälter durch
die Rohrverbindung 21 und wird endlich an die, Hauptkraftmaschine über den Krümmer
44 abgegeben. Das Speisewasser wird in die Ecconomiserschlange 26 gepumpt,
wo es vor Eintritt in den Aufnahmebehälter vorgewärmt wird.
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Das Wasser im Aufnahmebehälter wird mit Hilfe der einzelnen Umlaufpumpen
5 auf jede
Heizschlange verteilt, da die 'gemeinsame Saugleitung
--3 der Pumpen mit dem Boden des Aufnahmebehälters verbunden ist. Dieser
Vorgang dauert so lange, wie die Hauptmaschine läuft und Brennstoff dem Brenlier
zugeführt wird. Die verschiedenen Pfeile auf der Zeichnung deuten die normale Strömungsrichtung
von Wasser, Dampf und Heizgasen an. Infolge des mechanisch erzwungenen Umlaufes
kann der Durchmesser oder Querschnitt der Heizschlangen klein und ihre Länge groß
gehalten werden. Die ausnutzbare Heizfläche kann daher für eine gegebene umlaufende
Wassermenge sehr groß gemacht und die Dampferzeugung wesentlich beschleunigt werden.
Infolge der erhöhten Wassergeschwindigkeit wird die Ablagerung von Kesselstein,
01 oder anderen schädlichen Stoffen in den Heizschlangen. wesentlich verringert,
so daß der Wirkungsgrad des Dampferzeugers ein sehr guter wird.
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Wenn die Heizschlangen zuerst erhitzt werden, hat das Wasser, welches
diese Schlangen füllt, das Bestreben, in der umgekehrten Richtung zu zirkulieren,
d. h. aufzusteigen, die Umlaufpumpen zu überfluten und nach dem Aufnahrnebehälter
zu strömen. Es wird jedoch durch ein Rückschlagventil 25 daran verhindert,
letzteren zu erreichen. Diese Rückwärtsströmung wird daher kräftig verhindert und
das Wasser gezwungen, nach abwärts in die Heizschlange zu strömen und sich in den
unteren Röhren nahe den Flammen der
größten Temperatur auszusetzen.
Die Dampferzeugung tritt daher sehr rasch und kräftig ein. -
Der Dampfdruck
in der Mehrfachverbindung 17 ist immer etwas größer als -in dem Aufnahrnebehälter.
Der Druckunterschied entsteht durch die geringe Energiemenge, die in der rotierenden,
die Umlaufpumpen treibenden Hilfsdampfmaschine verbraucht wird.-Dieser Druckunterschied
genügt jedoch, um die richtige Drehung der Umlaufpumpen und demgemäß die genaue
Wirkung der ganzen Vorrichtung zu ermöglichen.
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Außerdem ist ohne weiteres ersihtlich, daß die Vorrichtung selbstregulierend
ist, weil, je
größer die von der Hauptmaschine ver brauchte Dampfmenge ist,
desto kleiner die Differenz im Dampfdruck zwischen den Hefzschlangen und dem Aufnahmebehälter
sein wird. Die Hilfsdampfmaschine läuft daher schneller, und der Wasserumauf in
den Heizschlangen wird verstärkt. Wenn der Dampf naß werden sollte, nimmt die durch
die Hilfsdampfmaschine strömende Dampf -menge ab, wobei die Geschwindigkeit der
Maschine und der Wasserpumpen verringert und die. Wassermenge verkleinert wird,
welche 'nach dem Dampferzeuger gefördert wird, bis der Dampf von neuem trocken wird,
so daß dann die Hilfsmaschine von neuem mit normaler Geschwindigkeit läuft. Dieses
Merkmal der, Erfindung, gemäß dem das Wasser in den Dampferzeuger in unmittelbarer.
Proportion zu der erzeugten Dampfmenge und als unr mittelbare Funktion der Dampfwirkung
-ein-Creführt wird, ist wichtig und neu. Die dargestellte rotierende Maschine ist
lediglich eine der möglichen Ausführungsformen, die verwendet werden können, um
zu erreichen, daß der erzeugte Dampf die Wassereinfährung regelt. Die Erfindung
schließt jede Anordnung ein, bei welcher die erzeugte Dampfmenge die nach dem Dampferzeuger
geförderte Wassermenge regelt, einerlei, ob das Wasser, wie dargestellt, aus der
Dampftro«mmel oder von einer äußeren Wasserquelle ent-, nommen wird.
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Es ist auch ohne weiteres ersichtlich, daß das Prinzip des Antreibens
von Hilfsvorrichtungen in Proportion mit der gesamten im Dampferzeuger entwickelten
Dampfrnenge nicht.nur auf den Antrieb von Speisewasserpumpen angewendet werden kann,
sondern ebenso auf den Antrieb anderer Hilfsvorrichtungen, wie die Maschinenkühlung
oder die Dynamornaschine, welche. den Strom für eine Batterie liefert, die in einem,
mit Dampfbetriebenen Automobil denienigen Motor treibt, welcher den Luftzug für
den Feuerraum liefert. Dasselbe Prinzip kann auch angewendet werden, um die Brennstoffzuführung
zur Feuerung zu regeln. Alle diese Vorrichtungen sollten, um die beste Wirkung zu
erzielen, mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die der durch den Dampferzeuger
entwickelten Dampfmenge entspricht, Trotzdem -dargestellt nur die Ver-# wendung-
der ganzen erzeugten Dampfmenge zum Antrieb einer Reihe von Wasserpumpen ist, dürfte
es ohne weiteres verständlich sein, daß die Erfindung im weiteren Sinne allgemein
den Antrieb von Hilfsvorrichtungen mit Hilfe oder unter dem Einfluß der gesamten
erzeugten Dampfmenge umfaßt, ebenso den Betrieb dieser Vorrichtungen unmittelbar
proportional zur erzeugten Dampfmenge.
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Es möge noch erwähnt werden, daß die Heizschlangen, insbesondere deren
untere Enden, niemals infolge Trockenlaufens ausgebrannt werden können, wie es häufig
bei Kesseln der sogenannten Flash-Bauart auftritt, wenigstens nicht, solange noch
Wasser in dem Aufnahmebehälter zum überfluten der Heizschlangen vorhanden ist. In
der Praxis wird der Aufnahmebehälter zweckmäßig ungefähr bis zur Hälfte mit Wasser
gefüllt.