DE46120C - Verfahren und Einrichtungen zur Erzeugung bewegender Kraft durch Einwirkung der Dämpfe leicht siedender Flüssigkeiten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46: Luft- und ,Gaskraftmaschinen.

Dr. PAUL de SUSINI in PARIS.

leicht siedender Flüssigkeiten.

Patenürt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1888 ab.

Wenn man es ermöglichen kann, als Triebkraft an Stelle des Wasserdampfes Schwefeläther, dessen Siedepunkt bei 35⁰C. liegt, Chlorwasserstoffäther oder Chloräthyl, dessen Siedepunkt bei 11⁰C. liegt, oder Methyläther, der bei 20° C. unter Null siedet, zu verwenden, so wird man, ohne den Anschaffungswerth dieser Flüssigkeiten in Betracht zu ziehen, als unbestreitbar annehmen können, dafs die Ersparnifs an Brennstoff zur Erzeugung des Dampfes bei erstgenannter Flüssigkeit, dem Schwefeläther, 6 5 pCt, bei den anderen aber sogar 89 pCt. und 100 pCt. betragen wird, wobei die zur Kühlung bezw. zur Erzeugung des Druckes zur Flüssigmachung des Methyläthers, der einer Erwärmung nicht bedarf, sondern die zu seiner Verflüchtigung und zur Spannung seiner Dämpfe nöthige Wärme aus der Atmosphäre entnimmt, erforderliche Arbeit in Berechnung gezogen ist.

Um nun die Benutzung dieser Flüssigkeiten und ihrer Dämpfe als Triebkraft industriell ausführbar zu machen, ist es nothwendig, Vorkehrungen zu treffen, dafs:

ι. nicht die geringsten Theilchen der Flüssigkeit und ihrer Dämpfe verloren gehen;

2. auf eine einfache und absolut sichere Weise jede Möglichkeit des Entweichens von Dampf oder Flüssigkeit vermieden wird;

3. die Spannung der Dämpfe in eine leicht zu regierende, regelmäfsige Bewegung umgesetzt wird, wobei weder Gefahren, noch Verluste irgend welcher Art entstehen;

4. die Dämpfe, welche leicht condensiren und Fettsubstanzen zersetzen, vor Abkühlung und vor der Berührung mit dem Schmiermaterial bewahrt werden;

5. die Flüssigkeiten in unbegrenzter Dauer ohne Veränderung fortbenutzt ,werden können, indem sie in beständiger Folge wechselweise aus dem flüssigen in den Dampfzustand und umgekehrt verwandelt werden;

6. die Kraftmaschine einfacher und billiger construirt ist als die gebräuchlichen Dampfmaschinen und:

7. der Dampf als Triebkraft völlig ersetzt werden kann und Maschinen von der geringsten Triebkraft von 1 Kilogrammmeter bis zu 100 000 Pferdekräften erstellt werden können.

Die Zeichnungen stellen drei verschiedene Ausfuhrungsformen nach dieser Erfindung gebauter Kraftmaschinen dar.

Fig. ι ist eine mittelst Aether, Wasser und Luftdruck betriebene Kraftmaschine. Fig. 2 stellt den zugehörigen Dampfentwickelungsapparat in vergröfsertem Mafsstabe für sich dar. Fig. 3 ist eine mittelst Aether, Wasser und Luftdruck betriebene Pumpe und Fig. 4 eine dergleichen Presse.

Die Kraftmaschine, Fig. 1, umfafst folgende Haupttheile: einen Dampfentwickler, einen Wasserbehälter, einen Motor, einen Rücklauf-

sammelbehälter, zwei Heizungen und einen Kühlapparat.

Der Dampfentwickler A besteht aus einem kleinen Stahlcylinder, dessen Rauminhalt den zehnten Theil des Behälters B beträgt, mit dem der Cylinder in Verbindung steht. Die Stärke der Wandungen ist dem zu erzielenden Spannungsdruck angemessen. Im Innern des Cylinders befindet sich eine Kühlschlange α¹, welche im Stande ist, die im Cylinder enthaltene Flüssigkeit fast augenblicklich zu kühlen. Diese Kühlschlange wird durch ein Rohr y gespeist, welches entweder comprimirte Luft oder Ammoniak oder schweflige Säure zuführt. Der Cylinder ist mit einem Mantel C umkleidet, der rings herum einen Hohlraum d bildet, in welchem Dampf oder heifses Wasser circuliren kann; diese Heizflüssigkeit kommt aus einem Heizapparat e, der die Temperatur im Raum d nach Gefallen steigern kann. Der Raum d kann durch einen Auslaufhahn f entleert werden. Ein Thermometer g zeigt die Wärmegrade im Dampfentwickler an, ein Manometer h die Spannung.

Der Entwickler A steht durch Rohr a mit Hahnverschlufs b mit dem Wasserbehälter B in Verbindung.

Der Stahlcylinder des Entwicklers A ist zur Hälfte mit Chlorwasserstoffäther oder Schwefeläther gefüllt; der erstere Fall ist hier angenommen, im letzteren ist die Kühlvorrichtung von geringerer, die Heizvorrichtung dagegen von gröfserer Bedeutung.

Die Wasserbehälter B können jede beliebige Form und Gröfse haben, je nachdem ihre Aufstellung es zweckmäfsig erscheinen läfst; ihr Rauminhalt verhält sich zu dem des Entwicklers wie ι ο: ι. Die Wandungen sind zweckmäfsig aus Stahl und dem Innendruck an Stärke angemessen. Die Zahl dieser Behälter kann vergröfsert werden, je nach der zu erzeugenden Triebkraft und der zur Entleerung und Füllung je eines Behälters zu verwendenden Zeit; diese kann nach Belieben gewählt werden.

Die Behälter B stehen durch die Rohre A mit dem konischen Kranz der Turbine C in Verbindung, auf welche sie den im Entwickler A erzeugten Druck übertragen. Die Rohre i sind mit dem Ventil k versehen, welches wechselweise den einen und den anderen Behälter B mit der Turbine in Verbindung setzt und den Durchflufs des Wassers regulirt. Diese Rohre i reichen bis nahezu auf den Boden der Behälter B herab und vereinigen sich zu einem Rohr vor der Einmündung in die Turbine. Mit dem Rücklaufsammelbehälter D stehen die Wasserbehälter B durch die Rohre / in Verbindung, welche vom Boden des Behälters D ausgehen und oben in die Behälter B einmünden; die Ventile m dieser Rohre / vermitteln eine abwechselnde Füllung der Behälter B. Jeder Behälter B ist mit Wasserstandszeigern η oben und unten versehen, welche die Füllung bezw. Entleerung zu beobachten gestatten, ferner mit Thermometer g und Manometer ο zur Controle der im Behälter herrschenden Temperatur und Spannung.

Das als Betriebsflüssigkeit dienende Wasser ist mit Chlornatrium (Seesalz) gesättigt; in dieser Lösung sind die Dämpfe und das Chloräthyl und Methyl, wie der Schwefeläther bei einer Temperatur von 25⁰ C. absolut unlöslich.

Die Lösung rectificirt beständig die Dämpfe, mit denen sie in Berührung kommt, welche sich niemals verändern können, und sie überträgt auf die Turbine den Druck, den sie von den aus dem Entwickelungsapparat zugeführten Dämpfen des Chloräthyls, Chlormethyls oder Schwefeläthers empfängt. Nachdem die Flüssigkeit die Turbine durchströmt und in Drehung gesetzt hat, gelangt sie durch den Auslauf s in den Sammelbehälter D, wird von dort durch Rohr / abgesaugt und gelangt in den Behälter B, in dem sich ein Vacuum bildet, nachdem die Aetherdämpfe, die den Behälter füllten, durch Kühlung des Entwicklers A condensirt worden sind.

Man wird als Motor diejenige Ausführungsform annehmen, welche den gröfsten Nutzeffect giebt, den wenigsten Raum beansprucht und am billigsten ist.

Die Turbine C-ist von einem absolut luftdicht schliefsenden Gehäuse r umgeben, durch welches die durch Stopfbüchsen geführte Turbinenwelle g hindurchführt; mit dem Sammelbehälter steht das Gehäuse r durch den Auslauf s in Verbindung.

Das aus den Behältern B kommende Rohr i verjüngt sich vor dem Eintritt in die Turbine und bildet einen · Hals j mit konischem Ausflufs, dessen Querschnitt regulirt werden kann, je nachdem die Maschine schneller oder langsamer arbeiten soll.

Der Behälter D hat beliebige Form, seine Wandungen sind keinem Druck ausgesetzt und können daher bedeutend schwächer sein als diejenigen des Entwicklers A und Behälters B. Der Rauminhalt des Behälters D ist gröfser als der des Behälters B. Das aus der Turbine ausströmende Wasser mischt sich mit demjenigen, welches im Behälter D enthalten ist und . etwa die Hälfte eines Cylinderinhaltes B beträgt. Eine Rohrschlange W im Behälter D bringt die in letzterem sich mischende Wassermenge auf gleiche Temperatur. Die Speisung der Behälter B wird in diesem Behälter D be-

ständig bereit gehalten. Die Heizung der Rohrschlange W geschieht von einem kleinen Dampfkessel aus oder durch Circulation heifsen Wassers unter hohem Druck. Auf diese Weise kann man das Wasser im Behälter beständig auf einer bestimmten Temperatur erhalten, welche 50 bis 8o° C. nicht übersteigen darf, die äufserste Grenze entspricht einer Spannung von 39 Atmosphären.

Die Heizung des Dampfentwicklers- A geschieht durch Einlafs von Dampf oder heifsem Wasser durch Rohr e in den Zwischenraum d. Diese Einrichtung gestattet eine Heizung je nach Bedarf, welche fast augenblicklich durch Oeffnung des Hahnes f abgestellt werden kann. Die Kühlvorrichtung für den Dampfentwickler A ist sehr einfach. Durch Rohr y wird in die Kühlschlange a¹ comprimirte Luft, Ammoniak oder schweflige Säure eingelassen; durch die plötzliche Ausdehnung wird die erforderliche Abkühlung erzielt, welche jedoch nicht unter den Nullpunkt herabgehen darf; diese Temperatur genügt zur Destillation des Chloräthyls.

Die Wirkungsweise dieser Maschine ist folgende:

Die Dampfentwickler A sind zur Hälfte mit Chloräthyl (oder Schwefeläther u. s. w.) gefüllt, die Hähne b, ebenso die Hähne χ und \ der Heiz- und Kühlvorrichtung geschlossen. Die Behälter B werden mit einer gesättigten Lösung von Chlornatrium gefüllt, welche im Behälter D auf 6o° C. erwärmt worden ist und mindestens noch 53⁰ C. hält. In dem Behälter D bleibt noch so viel von der Lösung zurück, als ein halber Behälter B fafst, um letztere jeden Augenblick auffüllen zu können.

Die Turbine steht noch still. Nun wird der Hahn χ des Heizrohres e geöffnet, Dampf strömt in den Raum d und den Behälter A; das Chloräthyl erhitzt sich und Spannung tritt fast augenblicklich ein. Sobald das Thermometer 53⁰ C. zeigt, ist eine Spannung von 12 Atmosphären erreicht. Nun öffnet man den Hahn b des Uebergangsrphres α zum Behälter B. Die Chlöräthyldämpfe strömen in letzteren über, werden aber durch Berührung mit der Salzlösung, welche ebenfalls 53⁰ Wärme hält, weder concentrirt, noch ihrer Spannung beraubt; die Salzlösung kann durch die Dämpfe nicht zersetzt werden. Die Spannung der' Dämpfe überträgt ihren Druck voll und unmittelbar auf diese Salzlösung. Nun wird der Hahn k geöffnet, der den Behälter B durch Rohr i mit der Turbine C in Verbindung bring't.

Die Salzlösung im Behälter B wird durch den Druck ausgetrieben und strömt durch das Rohr i, dessen Hals j sie gegen die Schaufeln, der Turbine entsendet und letztere in Drehung setzt. Danach fliefst die Lösung herab in den Behälter D, wo sie fast augenblicklich die wenigen Wärmegrade, die sie im Kreislauf verloren hat, wieder gewinnt.

Die Geschwindigkeit der Bewegung und die erzeugte Kraft stehen im Verhältnis: 1. zum Druck, der vom Dampfentwickler A ausgeht, und welcher nach Gefallen durch Erhöhung oder Minderung der Heizwirkung verändert werden kann; 2. zum Querschnitt der Ausmündung j, welche gleichfalls regulirbar ist durch eine Kurbelstellvorrichtung.

Ist der gröfste Theil des Inhaltes im ersten Cylinder B aus letzterem ausgetrieben, was man an dem unteren Wasserstandszeiger η leicht bemerkt, so wird Hahn R geschlossen und die Ausströmung gesperrt, die Erwärmung des Entwicklers A wird durch Schliefsung des Hahnes χ abgestellt und durch Oeffnung des Hahnes \ wird Kühlung eingelassen. Indessen ist der zweite Behälter B unter Dampfdruck gesetzt, sein Auslafshahn -R wird geöffnet und die Turbine wird durch die Lösung aus diesem Behälter weiter getrieben.

Im ersten entleerten Behälter B sind etwa 20 cm Höhe der Lösung zurückgeblieben, in welche die untere Mündung des Rohres i eintaucht. Der obere Leerraum wird von den Chloräthyldämpfen eingenommen, welche weder entweichen, noch durch Berührung mit einer Fettsubstanz eine Aenderung erfahren können. Auch die Flüssigkeit am Boden bleibt unverändert, kann nicht entweichen, noch sich zersetzen.

Durch Einlafs des Kühlmittels in die Schlange α¹ des Entwicklers A wird in letzterem die Temperatur fast unmittelbar auf o° C. erniedrigt. Die Chloräthyldämpfe im Behälter B ziehen sich« dadurch in den Behälter A zurück, wo sie sich concentriren und wieder flüssig werden.

Sind alle Dämpfe condensirt, was man an dem Stand des auf den Nullpunkt zurückgehenden Manometers bemerkt, so schliefst man den Hahn b des Rohres α und sperrt die Verbindung zwischen dem Entwickler A und Behälter B; in letzterem bleibt nur die geringe Menge der Lösung am Boden. Im übrigen bildet sich ein Vacuum, in welchem sich nur etwas Wasserdampf ohne Druck aufhält.

Nun öffnet man den Hahn m und läfst aus dem Behälter D wieder erwärmte Salzlösung einströmen; diese Einströmung wird befördert theils durch Druck im Behälter D, theils durch Ansaugung durch das Vacuum im Behälter B, ausgeübt durch das von der Turbine beständig nachströmende Wasser. Der mit dem Be-

hälter D in Verbindung gesetzte Behälter B füllt sich also unverzüglich und ersetzt dann wieder den anderen, welcher leer wird.

In gleicher Weise wird die wechselweise Beschickung und Entleerung der beiden Behälter ununterbrochen fortgesetzt. Das Oeffnen und Schliefsen der verschiedenen Hähne kann durch selbsttätige Vorrichtungen, z. B. durch Schwimmer, die mit dem Spiegel der Lösung in den Behältern B steigen oder fallen, oder durch andere mechanische Vorrichtungen stets zur geeigneten Zeit herbeigeführt werden, so dafs gar keine Ueberwachung erforderlich und jedes Entweichen von Dampf infolge von Unaufmerksamkeit ausgeschlossen ist. Ein solches " Entweichen würde stattfinden, wenn der Behälter B bis zur Mündung des Rohres i entleert werden würde.

In Fig. 3 ist die Anwendung desselben Systems als Pumpwerk dargestellt. Dasselbe besteht aus dem beschriebenen Dampfentwickler A, einem Wasserbehälter B und einem Saugkasten Z)¹.

Das Entwickelungsgefäfs A ist hier von einem offenen Cylinder umgeben, wodurch der Behälter A mittelst der ihn jeweilig umspielenden Temperatur erwärmt oder gekühlt werden kann.

Der Wasserbehälter B steht mit dem ' Entwickler A, wie in Fig. i, durch Rohr a mit dem Saugkasten £>' oben durch Rohr g^l in Verbindung; er ist' ganz mit einer gesättigten Chlornatriumlösung gefüllt. Vom Boden des Behälters B führt ein Rohr d¹ in den oberen Theil des Saugkastens D¹; letzterer hat aufserdem ein Wassersaugrohr j¹.

Um diese Pumpe in Betrieb zu setzen, öffnet man, bei einer im Behälter D¹ und im Apparat A gleichmäfsig vorhandenen Temperatur von 11° C, den Hahn b des Rohres a, die Chloräthyldä'mpfe werden sofort Jn den Behälter B strömen und das in demselben befindliche Wasser durch Rohr d^l hinauf in den Behälter JD¹ drücken. Die in letzterem befindliche Luft entweicht aus den Röhren V-. Der Behälter D¹ ist an Raumgehalt etwas kleiner, als der Behälter D; sobald er gefüllt ist, was man an den Wasserstandszeigern η erkennt, schliefst man die Luftrohre I¹ und den Hahn e¹ des Rohres d^l.

Im Behälter B bleibt noch eine gewisse Menge der Flüssigkeit zurück, welche ein Entweichen. von Dämpfen durch Rohr d¹ verhütet.

Dann verfährt man wie bei dem zuerst beschriebenen Motor, läfst den Entwickelungsapparat durch eine kälteerzeugende Mischung abkühlen und der Chlorä'thyldampf zieht sich sofort aus dem Behälter B in den Apparat A zurück, wo er wieder flüssig wird. Wenn das Manometer ο des Behälters B auf ο steht, schliefst man den Hahn b und öffnet den Hahn h¹ des Rohres g^]. Die in D¹ enthaltene Salzlösung wird durch das Vacuum in B angesaugt und strömt in diesen Behälter, den sie füllt, während zugleich in D¹ ein Vacuum entsteht.

Nach Entleerung von D¹ wird Hahn h¹ abgeschlossen und Hahn A:¹ des Saugrohres j¹ geöffnet, welches nun sofort Wasser anzieht, bis der Behälter D¹ gefüllt ist. Wenn dies geschehen, was man an dem Wasserstandszeiger η erkennt, schliefst man den Hahn k¹ und öffnet den Hahn des Ausflufsrohres m\ zugleich auch die Luftventile l^l. Das Wasser fiiefst aus m^l aus und kann von da durch eine zweite gleichartige, io m höher aufgestellte Pumpe weiter gehoben werden.

In Fig. 4 ist die Anwendung der Triebkraft auf eine hydraulische Presse dargestellt.

Aus dem Behälter B wird die Salzlösung durch die aus dem Entwickler A kommenden Dämpfe durch Rohr P mit Hahnverschlufs m² in den Cylinder C¹ des hydraulischen Kolbens D- gedrückt. Die im Behälter B enthaltene Salzlösung wird durch Rohrschlange W auf gleichen Wärmegrad mit den eintretenden Dämpfen gebracht. Der auf diese Weise erzeugte hydraulische Druck kann auf enorme Höhe gebracht werden; das Rohr i² braucht nur ganz eng "zu sein.

In den Vorrichtungen Fig. ι und 3 sind die üblichen Sicherheitsventile, Mannlöcher und Füllrohre, als zur Erklärung unwesentlich, weggelassen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Das Verfahren zur Erzeugung einer bewegenden Kraft durch Einwirkung der gespannten Dämpfe von Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt (insbesondere Schwefeläther, Chloräthyl, Methyläther) auf eine Chlornatrium- oder gleichartige Lösung, welche die Dämpfe nicht condensirt, von diesen auch nicht zersetzt wird, so dafs eine unveränderte Erhaltung der bewegenden und der bewegten Betriebsflüssigkeit erzielt wird.
2. 2. Zur Ausführung des im Anspruch 1. gekennzeichneten Verfahrens: die Verbindung eines (oder mehrerer) Dampfentwickler (AJ, in denen die leicht siedende Flüssigkeit durch wechselweise Erwärmung und Kühlung (oder Druck) abwechselnd verflüchtigt und condensirt wird, mit einem (oder mehreren) Behältern (B), welche die Salzlösung enthalten, die, durch den Druck der gespannten Dämpfe ausgetrieben, mit der diesem Druck entsprechenden Kraft ein Triebwerk (Turbine oder dergleichen) in

   Wirkung setzt und nach Condensirung der Dämpfe im Behälter A durch das im Behälter jB entstehende Vacuum wieder angesaugt wird, wobei ein Entweichen der treibenden Dämpfe durch einen beständigen Flüssigkeitsverschlufs unmöglich gemacht ist. Zur Ausführung des im Anspruch i. bezeichneten Verfahrens: die Verbindung des Dampfentwicklers (A) nebst Behälter (B) mit einem Saugkasten (D¹) von kleinerem Rauminhalt, derart, dafs der Saugkasten zunächst durch die aus dem Behälter B theilweise ausgetriebene Flüssigkeit gefüllt, dann durch das Vacuum im Behälter B entleert wird und nun selbst ein Vacuum bildet, welches durch Ansaugung von Flüssigkeit etc. als Pumpwerk wirkt.

   Zur Ausführung des im Anspruch ι. bezeichneten Verfahrens: die Verbindung des mit einer Salzlösung gefüllten, unter Wirkung des Dampfentwicklers A stehenden, Behälters B mit dem Cylinder (G¹) eines hydraulischen Kolbens (D²) zur Herstellung einer hydraulischen Presse.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.