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Dampferzeuger, bei welchem Wasser gegen eine stark erhitzte, von dem
domförmigen Kopf einer Brennstoffverbrennungskammer gebildete Fläche gespritzt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger, in welchem Wasser gegen eine
stark erhitzte Fläche gespritzt wird, um in Dampf verwandelt zu werden und der auf
diese Weise entwickelte Dampf von der Dampferzeugungskammer in eine I:Jberhitzerkammer
geleitet wird, in welcher seine Temperatur weiter erhöht wird, bevor er verwendet
wird.
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Es ist bei Dampferzeugern bekannt, den
Dampferzeugungsraum
mit einem Wasserrrantel zu umgeben, in welchem das Wasser vorgewärmt wird, bevor
es in den erwähnten Raum hineingelassen wird.
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Durch die vorliegende Erfindung soll eine erhöhte Wirkung des eigentlichen
Dampferzeugers und des Überhitzers sowie eine wirksamere Vorerwärmung des zu verdampfenden
Wassers erreicht werden.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Erzeugung von
Hochdruckdampf besitzt eine rohrförmige Brennstoffv erbrennungskammer mit einem
domförmigen hopf, gegen dessen Außenseite das in Dampf zu verwandelnde Wasser gespritzt
wird, und die Einrichtung zeichnet sich hauptsächlich dadurch aus, daß ein zweiter
rohrförmiger Teil mit domförmigem Kopf die Verbrennungskammer derart umgibt, daß
zwischen beiden rohrförmigen Körpern ein Dampferzeugungsraum entsteht. Hierbei strömen
die aus der Verbrennungskammer kommenden Verbrennungsgase in einen Kanal hinein,
der den zweiten rohrförmigen, mit dornförmigem Kopf versehenen Teil umgibt und dessen
eine Wand von der Wand einer Wasservorwärmungskammer gebildet wird.
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Vorzugsweise werden sowohl die Wasservorwärmekammer als die Überhitzerkammer
für den entwickelten Dampf dadurch geformt, daß man ein Paar rohrförmige Körper
mit domförmigen oberen Enden ineinander anordnet und die unteren Enden jedes Rohrpaares
flüssigkeitsdicht miteinander verbindet, wobei jedes Paar in dem inneren, mit Dom
versehenen Körper eine Heizkammer einschließt. Wie bei der eigentlichen Dampferzeugungskammer
bilden die beiden mit Dom versehenen Teile der Vorwärmekammer und der Überhitzerkammer
miteinander einen oberen kugelteilförmigen Flüssigkeitsraum, an welchen sich ein
unterer Ringraum ansetzt. In der Überhitzerkammer wie in der Dampferzeugungskammer
enthält der innere rohrförmige, mit Dom versehene Teil eine Verbrennungskammer,
in welcher der domförmige Teil der Wand darf Heizkörper für <-lie Flüssigkeit
bildet, die gegen denselben anschlägt. Auf Grund der oben beschriebenen Anordnung
der verschiedenen Kammern und besonders auf Grund der Weise, in welcher dieD:ampferzeugerkammer
und dieVorwärmekammer angeordnet und einem zwischen denselben liegenden Kanal zugeordnet
sind, erhält man eine viel bessere und wirksamere Wärmeübertragung als mit den früher
bekannten Dampferzeugungsapparaten.
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Die Erwärmung der Heizkörper für die einleitende Dampferzeugung und
für die Überhitzung des erzeugten Dampfes erfolgt vorteilhaft durch die Verbrennung
von flüssigem Brennstoff. Es wird vorzugsweise schweres Kohlenwasserstofföl benutzt,
welches ein hohes spezifisches Gewicht von ungefähr o,9o5 besitzt. Dieses Öl entwickelt
bei der Verbrennung eine sehr hohe Temperatur. In diesem Falle werden die hoch erhitzten
Verbrennungsprodukte, die aus der Verbrennungskammer entweichen und die vorher zur
Erwärmung des Körpers benutzt worden sind, gegen welchen das hoch erwärmte Wasser,
vorzugsweise in Form eines Sprühregens, geschleudert worden ist, zum größten Teil
benutzt, um das Wasser auf seinem Wege zur Dampferzeugungskammer zu erwärmen.
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Die zur Dampferzeugung und zur Dampf -fiberhitzung dienenden Vorrichtungen
können in verschiedener Weise aufgebaut werden.
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Jede dieser Vorrichtungen kann aus zwei zylindrischen Metallrohren
bestehen, die domförmige obere Enden besitzen und konzentrisch zueinander mit einem
gewissen Zwischenraum angeordnet werden. Die beiden Rohre sind an ihren unteren
Enden flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschrauben.
Auf diese Weise entsteht eine obere kugelteilförmige Kammer, an welche sich ein
unterer schmaler Ringraum ansetzt. Die beiden Kammern der beiden Vorrichtungen stehen
an ihren oberen Enden miteinander in Verbindung. Die Dampferzeugungskammer besitzt
einen oberen Einlaß für Wasser, während die Dampfüberhitzerkammer einen oberen Auslaß
für den hoch überhitzten Dampf aufweist. Die Erwärmung der inneren oder unteren
Wandung jeder Kammer, die gleichzeitig dieWandung der entsprechenden Verbrennungskammer
bildet, wird vorteilhaft durch die Verbrennung innerhalb der zuletzt genannten Kammer
eines flüssigen Brennstoffes bewirkt, der aus einer Brennerdüse austritt, welcher
der Brennstoff unter Druck durch eine innerhalb der Verbrennungskammer angeordnete
Rohrschlange zugeführt wird. Auf diese Weise wird der Brennstoff auf seinem Wege
zur Düse hoch erhitzt. -Die Dampferzeugungsvorrichtuing ist mit einer besonderen
Speisewasserkammer vereinigt, die einen Einläßstutzen besit±t, der mit einer Speisewasserpumpe
in Verbindung steht. Der Auslaß der Wasserkammer ist mit einer Düsenvorrichtung
verbunden, durch welche das Wasser in das obere Ende der Dampferzeugungskammer gespritzt
wird: Sowohl mit der Dampferzeugungskammer als auch mit der Wasserkammer sind Vorrichtungen
verbunden, wodurch das Wasser während seines Durchganges von der Wasserkammer zur
Dampferzeugungskammer auf eine hohe Temperatur gebracht wird infolge der Wärme-
der Verbrennungsprodukte, die von der Verbrennungskammer,
welche
mit der Dampferzeugungskammer vereinigt ist, strömen. Die Überhitzervorrichtung
kann bekleidet oder in anderer geeigneter Weise gegen Wärmeverluste infolge Strahlung
geschützt werden.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung Iheispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt: Abb. i einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung.
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Abb. 2 ist eine Aufsicht auf die Konstruktion des kombinierten Dampferzeugungs-
und Überhitzungsapparates gemäß der Erfindung.
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Abb.3 ist ein Längsschnitt einer Einzelheit.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Dampferzeuger
aus zwei konzentrisch angeordneten zylindrischen Rohren a und b, die domförmige
obere Enden besitzen und von zwei ähnlich geformten und konzentrisch angeordneten
Rohren c und d umgeben werden, welche ebenfalls domförmige obere Enden aufweisen.
Die beiden äußeren Rohre sind an ihren unteren Enden flüssigkeitsdicht miteinander
verbunden. DieVerbindung erfolgt beispielsweise durch Verschraubung. In ähnlicher
Weise sind die beiden inneren Rohre, zwischen denen die Dampferzeugungskammer e
gebildet wird, angeordnet. Das nach innen zu liegende der beiden äußeren Rohre,
d. h. das Rohr c, befindet sich in einem kurzen Abstand von dein äußeren Rohr b
des Dampferzeugers. Auf diese Weise wird ein ringförmiger Kanal f gebildet, der
auf der einen Seite mit dem unteren Ende der entsprechenden Verbrennungskammer g
in Verbindung steht, die durch das innere Rohr a. des Dampferzeugers gebildet wird.
Auf der anderen Seite mündet der Kanal f in den Auslaßstutzen lr. Das innere Rohr
c der beiden äußeren Rohre befindet sich ebenfalls in einem gewissen Abstand von
dem äußersten Rohr d, um auf diese Weise zwischen den Rohren . eine Speisewasserkaminer
i zu bilden, die mit einem Gewindenippel il versehen ist, der mit der Speisewasserleitung
verbunden wird. Achsial durch die domförmigen oberen Enden der beiden äußeren Rohre
c und d und durch das obere Ende des äußeren Rohres b des Dampferzeugers ist in
diese Teile flÜssigkeitsdicht ein Rohr k eingeschraubt, das an seinem unteren Ende
innerhalb der Dampferzeugungskammer e mit Muttern -in, ml ausgerüstet ist. Die untere
Mutter in" bildet infolge Anordnung von Löchern zn2, die mit dem inneren Raum des
Rohres k in Verbindung stehen, eine Wasserstreu,düse, um das Wasser auf die Oberseite
der Wandung a des Dampferzeugers zu spritzen. Innerhalb des Rohres k, derart, daß
ein ringförmiger, sich in der Längsrichtung erstreckender Wassereinlaßkanal n entsteht,
ist ein Rohr o angeordnet. Das untere Ende o1 sitzt fest in der Streudüse in' und
mündet in die Dampferzeugungskammer e, während das obere Ende des Rohres mit dem
oberen Teil des Kanales in Verbindung steht, in welchem das Rohr k steckt. Der Ringkanal
iz ist durch ein oder mehrere seitliche Löcher p in der Wandung des Rohres k mit
der Speisewasserkammer i verbunden. Die Anordnung ist derart, daß das unter Druck
in die Kammer i geführte Wasser, das von einem Speise-,v asservorwärrner kommen
kann, durch die seitlichen Öffnungen p in das Rohr k strömt, um dann durch den Kanal
zz und durch die Streudüse in' auf die Oberseite des Rohres a zu gelangen, welches
die Bedachung der Verbrennungskammer e bildet. Das Wasser wird während seines Durchganges
durch die Kammer i und durch das Rohr k infolge der hoch erhitzten Verbrennungsprodukte
auf eine hohe Temperatur gebracht. Die Verbrennungsprodukte strömen von der Verbrennungskammer
g durch den Kanal f, wie es weiter unten beschrieben ist. Um zu verhindern, daß
das Wasser bei der Berührung finit der erhitzten Bedachung der Verbrennungskammer
g eine kugelförmige oder tropfenförmige Gestalt annimmt, um dann nach unten auf
den Boden der Dampferzeugungskammer e zu rollen, kann die Bedachung, wie dargestellt,
mit einer Anzahl konzentrisch angeordneter, sich nach oben und außen erstreckender
Ringflanschen r versehen sein. Um ebenfalls zu verhindern, daß das '\@Tasser eine
kugelförmige Gestalt annimmt, oder um etwa entstehende Wassertropfen zu zerstören,
kann die Bedachung mit einer Anzahl sich nach oben erstreckender Vorsprünge i-1
versehen werden, wie es die Abb. 3 zeigt. Das Wasser, das etwa auf den ringförmigen
Boden der Dampferzeugungskammer e fällt, wird leicht durch die stark erwärmte Wandung
a der Verbrennungskainnier verdampft werden, mit welcher das Wasser in Berührung
kommt.
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Der Dampfüberhitzer besteht aus zwei koachsial zueinander angeordneten
Rohren s und t, die domförmige obere Enden besitzen und ähnlich wie die Rohre
a und b des Dampferzeugers in einem gewissen Abstand zueinander liegen.
Das obere Ende des äußeren Rohres t ist mit einem eingeschraubten Nippel t' versehen,
der ein Rohr 1c trägt, das sich bis in die Überhitzerkammer v erstreckt, die durch
die beiden Rohre s und t begrenzt wird. s' ist die entsprechende Verbrennungskammer,
welche durch das Rohr s gebildet wird.
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Die Oberseite des Rohres k der Dampferhitzungskammer e ist mit dem
Nippel t1 der Dampfüberhitzerkammer v durch eine Rohrleitung w unter Verwendung
von
mutüern w1 und w2 verbunden. Das Rohr kann mit einer Kompensationswindung
wa versehen sein. Wasser, das etwa mit dem Dampf in die überhitzerkammer v gelangt,
kann auf den ringförmigen Boden der Überhitzerkammer fallen, wo es leicht durch
die erhitzte Wand s der Verbrennungskammer verdampft wird, mit welcher das Wasser
in Berührung tritt. Das äußere Rohr t der Dampfüberhitzungskammer ist an seinem
oberen Teil mit einem seitlichen Schraubennippel t2 versehen, der zur Verbindung
mit einer Kraftmaschine oder einer anderen Einrichtung dient, in welcher der erzeugte
Überhitzerdampf benutzt werden soll. Der Dampferzeuger und der Dampfüberhitzer können,
wie dargestellt, vorteilhaft nebeneinander angeordnet werden und auf einer gemeinsamen
Platte x sitzen.
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Die Brenner für den flüssigen Brennstoff, die zurBeheizung desDampf
erzeugers und. des Überhitzers dienen, sind innerhalb eines ortsfesten Gehäuses
y angeordnet und mit diesem verbunden. An diesem Gehäuse befindet sich eine Platte
x, die den Dampferzeuger und den Überhitzer trägt und beweglich mit dem Gehäuse
in Verbindung steht. Die Verbindung erfolgt auf der einen Seite bei y1 mit dem Gehäuse,
während die Platte x auf der anderen Seite abnehmbar auf dem Gehäuse lagert. Zu
diesem Zwecke ist eine ausschwingbare Schraube z und eine Mutter u1 auf dieser Seite
vorgesehen. Die Platte x kann so mit den auf der Platte befestigten Teilen in leichter
Weise nach der einen Seite ausgeschwenkt werden, um die Brenner und die Verbrennungskammern
g und s1 zugänglich zu machen. Jeder Brenner besteht, wie dargestellt, aus einer
Rohrlänge i. Das Rohr ist an dem einen Ende an den rohrförmigen Ölzuflußnippel2
angeschlossen, der im unteren Teil des Gehäuses y befestigt ist, das seinerseits,
wie dargestellt, eine kegelstumpfförmige Gestalt besitzt. Die Rohrleitung i ist
am anderen Ende mit der sich nach oben erstreckenden und in der Mitte liegenden
Brennerdüse 3 verbunden, die von dem Nippel 2 getragen wird. Der mittlere Teil des
Rohres i ist als kegelförmige Rohrschlange ia ausgebildet, wobei diese Schlange
koachsial und oberhalb zu der Brennerdüse 3 liegt. Ferner ist oberhalb und koachsial
zur Brennerdüse 3 ein Rohr q., q.a von doppelkegelstumpfförmiger Gestalt angeordnet.
Der obere Teil q. dient zur Unterstützung der Rohrschlange 1a des Rohres i. Jedes
Rohr q., 4.a ist mit einem äußeren ringförmigen konischen Teil 5 versehen, der innerhalb
des Gehäuses y liegt und von diesem geschützt wird. Dieser Teil 5 dient gleichzeitig
als Zwischenwandung, um die Verbrennungskammer w bzw: s1 von dem unteren Teil des
Gehäuses abzutrennen. Das Gehäuse ist mit einer oder mehreren Öffnungen 6 zwecks
Zuführung der Luft zu der Brennerdüse 3 versehen. Jedes Brennerrohr q., 4.a ist
ferner mit einer äußeren segmentförmigen Zwischenwand 7 ausgerüstet, die sich gegen
einen Teil des unteren Endes der Verbrennungskammerwandung a bzw. s legt. Das Gehäuse
y ist oberhalb der ringförmigen konischen Unterteilungswände 5 mit einer Auslaßöffnung
lz versehen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die aus der Verbrennungskammer
g des Dampferzeugers kommenden Verbrennungsprodukte gezwungen werden, von der einen
Seite des Bodens der Kammer in das untere Ende des Kan_ales f zu strömen, welcher
den Dampferzeuger a, b umgibt, worauf die Gase dann nach oben strömen, um
schließlich auf der anderen Seite abwärts in die Auslaßöffnung h zu gelangen. Die
heißen Verbrennungsprodukte von dem unteren Ende der Verbrennungskammer s1 des Dampfüberhitzers
s, t strömen unmittelbar zur Auslaßöffnung h. Die Ölzuflußnippel 2 an den
unteren Enden des Gehäuses sind an ein gemeinsames Rohr 8 angeschlossen, dessen
eines Ende 891 mit der .Speisepumpe für den flüssigen Brennstoff in Verbindung steht.
Das andere Ende 8b dieses Rohres ist verschlossen oder, wie in gestrichelten Linien
dargestellt, mit einem Behälter 8c für flüssigen Brennstoff gekuppelt, der Luft
unter Druck enthält, so daß, wenn die Pumpe aussetzt, der flüssige Brennstoff selbsttätig
den Brennerdüsen 3 durch die Druckluft über ein Rückschlagventil 9 zugeführt wird,
welches selbsttätig schließt, wenn die Brennstoffpumpe arbeitet. Die Auslaßöffnung
12 kann mit einem Schornstein verbunden werden, wenn der Apparat in Verbindung mit
einer ortsfesten Kraftmaschine verwendet wird. Es kann auch ein wagerecht liegendes
Rohr io, wie auf der Zeichnung dargestellt, zur Anwendung kommen, wenn der Apparat
in ein Fahrzeug eingebaut wird, so daß in jedem Falle die Verbrennungsprodukte durch
Saugzugwirkung in Strömung versetzt werden. Im letzteren Falle kann an der Verbindungsstelle
des Auslasses h mit dem Saugzugrohr io eine Klappe ii angelenkt werden, die als
Schaufel dient, um die Verbrennungsprodukte, welche in das Rohr strömen, so zu richten,
daß der Richtungssinn der Fahrtrichtung des Wagens entspricht.
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Die oben beschriebene Einrichtung kann zur Erzeugung von überhitztem
Dampf oder einem anderen Fluidum mit hohem Druck verhältnismäßig kleine Abmessungen
besitzen. Der Druck des Dampfes kann 70 bis iq.o kg pro cm= betragen, wobei-
der Dampf
eine hohe Temperatur besitzt, so daß er im besonderen
bei Maschinen verwendet werden kann, die zum Antrieb von Fahrzeugen dienen. Die
Abmessungen des Dampferzeugers mit der Speisewasserkammer und dem dazwischenliegenden
Kanal sind bei eines Bremsleistung von ungefähr 30 PS eine Höhe von 313 mm,
bei einem Durchmesser von ungefähr 183 mm. Der Dampfüberhitzer hat eine Höhe von
ungefähr i8o bis Zoo mm und einen Durchmesser von i2o mm. Diese _<1bmessungsdaten
werden nur als Beispiel angegeben.= Die Einzelteile des Aufbaues können in verschiedener
Weise geändert werden. Die Teile, welche der Wärme ausgesetzt sind, bestehen aus
einem Metall, das einer Korrosion bei hohen Temperaturen widersteht.