DE504039C

DE504039C - Process for the operation of detonation combustion power turbines with coal dust with the addition of an ignition fuel

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Publication number: DE504039C
Application number: DEH110799D
Authority: DE
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1927-03-31
Filing date: 1927-03-31
Publication date: 1930-07-31

Description

Verfahren zum Betriebe von Verpuffungsbrennkraftturbinen mit Kohlenstaub unter Zusatz eines Zündbrennstoffes Verfahren zum Betriebe von Brennkraftmaschinen mit Kohlenstaub unter Zusatz eines Zündbrennstoffes sind bekannt. Nach den bekannten Verfahren wird der Zündbrennstoff, soweit es sich um Verpuffungsverfahren handelt, entweder in dem Zeitpunkt eingeführt, in dem der Eintritt der Verpuffung beabsichtigt ist, oder die Ein, führung des Zündbrennstoffes erfolgt gleichzeitig und zusammen mit dem Betriebsstoff; schließlich ist die gleichzeitige Anwendung beider Verfahren vorgeschlagen worden. Die bekannten Verfahren haben jedoch erhebliche Nachteile. Bei dem ersten Verfahren muß die gesamte Zündbrennstoffmenge unmittelbar im Augenblick der Verpuffung in die Verbrennungskammer eingespeist werden. Es ist unmöglich, in derart kurzen Zeiten die gesamte Füllung der Verpuffungskammer mit Zündbrennstoff und dementsprechend eine gute Mischung zwischen Kohlenstaub und Zündbrennstoff zu bewirken. Es treten also Teilverbrennungen und Nachbrennungen in gewissen Zonen auf, so daß sich der Verbrennungsvorgang unregelmäßig abwickelt und Aussetzer unvermeidlich werden. Wird dagegen das Verfahren nach der zweiten oder dritten Art ausgeübt, so besteht die erhebliche Gefahr, daß sich der Zündbrennstoff schon verhältnismäßig früh an einzelnen von der vorhergehenden Verpuffung in der Verbrennungskammer zurückgebliebenen glühenden oder schwelenden Kohlenstaubteilchen entzündet und auf diese Weise eine Vorzündung stattfindet. Diese Vorzündung ist nicht nur betriebsnachteilig, sondern sie ist auch wirkungslos, weil nur der geringe, in die Verpuffungskammer bis zur Vorzündung eingespeiste Teil der Kohlenstaubladung verbrennt und die so entstandene schwache Verbrennung einen entsprechend geringen Verpuffungsdruck und eine wirkungslose Beaufschlagung des Turbinenlaufrades zur Folge hat.Process for operating deflagration combustion turbines with pulverized coal with the addition of a pilot fuel process for operating internal combustion engines with coal dust with the addition of a pilot fuel are known. According to the known The pilot fuel, as far as it is a deflagration process, either introduced at the time the deflagration is intended to occur is, or the introduction of the pilot fuel takes place simultaneously and together with the fuel; Finally, the simultaneous use of both methods has been proposed. However, the known methods have considerable disadvantages. In the first method, the total amount of pilot fuel must be instantaneous the deflagration are fed into the combustion chamber. It is impossible to be in such short times the entire filling of the deflagration chamber with pilot fuel and accordingly a good mix between pulverized coal and pilot fuel cause. Partial burns and afterburning occur in certain zones so that the combustion process develops irregularly and misfires inevitable will. If, on the other hand, the procedure is carried out according to the second or third type, so there is a considerable risk that the pilot fuel is already proportionate early on left behind from the previous deflagration in the combustion chamber glowing or smoldering coal dust particles ignited and in this way a Preignition takes place. This preignition is not only disadvantageous in terms of operation, but it is also ineffective, because only the minor one, in the deflagration chamber up to The pre-ignition part of the coal dust charge burns and the resulting part weak combustion a correspondingly low deflagration pressure and an ineffective one The impact of the turbine impeller.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile. Die Erfindung besteht darin, daß der Zündbrennstoff in die Verpuffungskaminer nach Beginn der Kohlenstaubladung eingeführt und die Einführung vor der Fremdzündung des Gemisches beendet wird. Das neue Verfahren weist also den Fortschritt auf, daß einerseits eine genügend lange Zeit zur Einführung des Zündbrennstoffes in die Verbrennungskammer zur Verfügung steht, so daß die Bildung eines die gesamte Verbrennungskammer erfüllenden, gleichmäßig zündfähigen Gemisches ermöglicht wird; andererseits ist die Gefahr, daß der Zündbrennstoff mit glühenden Kohlenstaubteilchen in Berührung kommt und die unfertige Ladung zur Entündung bringt, wesentlich verringert, wenn z. B. der größte Teil der Kohlenstaubladung schon eingeführt ist, ehe die Einführung des Zündbrennstoffes beginnt. Es ist zwar schon bekannt, bei Dieselmaschinen den schwer zündenden Brennstoff vor dein leicht zündenden einzuführen. Das dort vorgeschlagene Verfahren dient jedoch lediglich einer Aufbereitung des schwer zündenden Brennstoffes, um eine Entzündung im Totpunkt mit Sicherheit herbeiführen zu können. Die gemäß vorliegender Erfindung erreichte neue Wirkung in bezug auf die Leitung des Verpuffungsverfahrens wurde bei der bekannten Maßnahme nicht erreicht.The invention aims to avoid these disadvantages. The invention consists in that the pilot fuel in the deflagration after the start of Coal dust charge introduced and the introduction before the spark ignition of the mixture is terminated. The new method shows the progress that on the one hand a long enough time for the pilot fuel to be introduced into the combustion chamber is available so that the formation of the entire combustion chamber filling, uniformly ignitable mixture is made possible; on the other hand the danger is that the pilot fuel comes into contact with glowing coal dust particles and the unfinished charge ignites, significantly reduced if z. B. the the largest part of the coal dust charge has already been introduced before the introduction of the pilot fuel begins. It is already known that diesel engines use hard-to-ignite fuel before introducing your easily igniting. However, the method proposed there serves only a preparation of the difficult-to-ignite fuel in order to ignite it to be able to bring about with certainty in the dead center. According to the present invention reached new effect in terms of guiding the deflagration process was found in the known Measure not achieved.

Die Zeichnung stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar.The drawing shows an embodiment of the invention.

Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die gemeinsame Einführungsvorrichtung für Kohlenstaub, flüssigen Brennstoff und Ladeluft einer Verpuffungsbrennkraftturbine.Fig. I shows a vertical longitudinal section through the common insertion device for coal dust, liquid fuel and charge air of a deflagration combustion turbine.

Abb. ia.zeigt eine Aufsicht auf die Schrägnockensteuerung der Kohlenstaubzumeßvorrichtung, während Abb.2 einen Schnitt durch eine Verpuffungskaminer mit einer Außenansicht auf die Brennstoffzuführungseinrichtung und ihre Steuerung in verkleinertem Maßstab wiedergibt.Fig. Ia. Shows a plan view of the inclined cam control of the coal dust metering device, while Fig.2 shows a section through a deflagration chimney with an exterior view on the fuel supply device and its control on a reduced scale reproduces.

Abb. 3 und 3a zeigen eine Ausbildung des Kohlenstaubverteilungsschiebers. An den Hohlraum der Verpuffungskaminer v schließt sich ein Ventilgehäuse g an, das einen Ventileinsatz a aufnimmt. In diesem sitzt axial verschiebbar das Ladeluftventil b mit Ventilspindel c, welche auf der ganzen Länge von einer Bohrung za durchsetzt ist. In die Bohrung ist im Innern des Ventilkegels b ein federbelastetes kleines Ventil d eingesetzt; den Abschluß der Bohrung nach dem Inneren der Verpuffungskammer zu bildet ein mit schräg gestellten Löchern versehener Stopfend'.Fig. 3 and 3a show an embodiment of the coal dust distribution slide. A valve housing g connects to the cavity of the deflagration chamber v, which accommodates a valve insert a. The charge air valve is located in this axially displaceable b with valve spindle c, which is penetrated by a bore za along its entire length is. In the bore inside the valve cone b is a spring-loaded small one Valve d inserted; the completion of the bore to the interior of the deflagration chamber zu forms a tamping end provided with oblique holes'.

Der Ventilschaft ist mit scheibenartigen Vorsprüngen c' versehen, denen gegenüber sich Aussparungen im Ventileinsatz befinden. Der Ventilschaft ist mit einem Kolben e verschraubt, der sich in einem Zylinder im äußeren Teil des Ventileinsatzes dichtend führt. An die Bohrung n schließt sich die Brennstoffleitung n', an die innere Höhlung des Ventileinsatzes der Stutzen r zur Zuführung von Ladeluft an. Nach dem Innern der Verpuffungskammer setzt sich der Ventileinsatz in einen zylindrischen Hals a' fort. Der Ventileinsatz ist nach außen durch einen Deckelf abgeschlossen, so daß zwischen diesem und dem Kolben ein zylindrischer Raum für die Zuführung von Steueröl verbleibt; das Steueröl wird durch den Stutzen q zugeführt, in den die Steuerölleitung q' mündet. In das Innere des Ventileinsatzes mündet ferner ein Kanals; er endigt in einer ebenen Fläche des Gehäuses g, auf welcher ein Schieber la gleitet. Dieser wird durch einen Schieberdeckel i durch Federn angepreßt. Nach oben zu schließt sich an den Kanal der Kohlenstaubbehälter t an. Der Schieber wird durch einen Winkelhebel k gesteuert, und zwar durch eine Rolle, welche auf einer Nockenscheibe L mit Nocken in anliegt.The valve stem is provided with disk-like projections c 'opposite which there are recesses in the valve insert. The valve stem is screwed to a piston e, which is sealed in a cylinder in the outer part of the valve insert. The fuel line n 'connects to the bore n, and the connector r for the supply of charge air connects to the inner cavity of the valve insert. After the interior of the deflagration chamber, the valve insert continues in a cylindrical neck a '. The valve insert is closed to the outside by a cover elf, so that a cylindrical space for the supply of control oil remains between this and the piston; the control oil is supplied through the nozzle q, into which the control oil line q 'opens. A channel also opens into the interior of the valve insert; it ends in a flat surface of the housing g on which a slide la slides. This is pressed by springs through a slide cover i. Towards the top adjoins the channel of the coal dust container t. The slide is controlled by an angle lever k, namely by a roller which rests on a cam disk L with cams in.

Die Wirkung dieser Teile ist die folgende: Solange noch kein Steuerdrucköl hinter den Kolben e geleitet ist, wird er durch den Überdruck der höher als Atmosphärendruck gespannten Ladeluft nach außen, das Ventil also auf seinen Sitz gedrückt. Wird nun 0ldruck hinter dem Kolben e durch den Stutzen q zugeführt, so bewegt sich der Kolben nach links, das Ventil öffnet sich, Ladeluft tritt atls dein Zuführungsstutzen r durch den Hohlraum des Ventileinsatzes und strömt durch das Ventil in die Verpuffungskaminer, und zwar in einem ringzylindrischen Strahl, da sie zwischen dem zylindrischen Fortsatz des Ventilkegels und dem hohlzylindrischen Fortsatz ä des Ventilsatzes geführt ist. Bereits kurz vor der Öffnung des Ladeluftventils oder etwas später ist durch hin und her gehende Bewegung des Schiebers h, hervorgerufen durch Einwirkung des Nockens in auf den Winkelhebel h, eine abgemessene Menge Kohlenstaub aus dem Trichter t in den Hohlraum des Ventileinsatzes a geworfen worden. Der Kohlenstaub wird von der strömenden Ladeluft erfaßt und durch die Vorsprünge c' des Ventilschaftes c innig in der Luft durchwirbelt und mit in die Verpuffungskammer gerissen. Nach Beginn der Einströmung des Luftkohlenstaubgemisches wird durch das Rohr n' mittels einer Brennstoffpumpe eine abgemessene Menge leicht zündbaren Brennstoffes in das Innere des Ventilschaftes vorgeschoben; der Brennstoff strömt durch das Zündölventil d und die Bohrungen d' des Abschlußstückes in kegelförmig gerichteten Strahlen in den ringzylindrischen Luftschleier, mit dem er innig durchmengt wird. Nachdem die Zuführung der Kohlenstaubladung und danach die Zuführung des Zündbrennstoffes beendet ist, erfolgt die Zündung in der Verpuffungskaminer.The effect of these parts is as follows: As long as there is no control pressure oil is passed behind the piston e, it is higher than atmospheric pressure due to the overpressure tensioned charge air to the outside, i.e. the valve is pressed onto its seat. Will now Oil pressure is supplied behind the piston e through the nozzle q, the piston moves to the left, the valve opens, charge air enters at the inlet port through the cavity of the valve insert and flows through the valve into the deflagration chamber, namely in an annular cylindrical beam, since it is between the cylindrical extension of the valve cone and the hollow cylindrical extension ä of the valve assembly is performed. Shortly before the charge air valve opens or a little later, it's done and moving movement of the slide h caused by the action of the cam in on the angle lever h, a measured amount of coal dust from the funnel t been thrown into the cavity of the valve insert a. The coal dust is from the flowing charge air detected and through the projections c 'of the valve stem c swirled intimately in the air and torn into the deflagration chamber. After the beginning the inflow of the air-carbon dust mixture is through the pipe n 'by means of a Fuel pump a measured amount of easily ignitable fuel into the interior of the valve stem advanced; the fuel flows through the pilot oil valve d and the bores d 'of the end piece in conically directed rays in the ring-cylindrical air curtain with which it is thoroughly mixed. after the Feeding of the pulverized coal charge and then the feeding of the pilot fuel ended ignition takes place in the deflagration chamber.

Da zur Zündung der Kohlenstaubladung eine bestimmte kleine Menge des Zündöles ausreichend ist, wird man vorteilhaft die Zündölpumpe vom Regler unabhängig machen, dagegen die Steuerung des Schiebers, welcher die Kohlenstaubladung bestimmt, durch den Regler beeinflussen lassen. Dies ist in der Zeichnung dadurch angedeutet, daß der Nocken, wie Abb. ia erkennen läßt, als Schrägnocken ausgebildet ist und auf einer mit Ringnut versehenen Hülse sitzt, die durch einen Regler verschoben werden kann.Since a certain small amount of the Ignition oil is sufficient, the ignition oil pump is advantageously independent of the controller make, on the other hand, the control of the slide, which determines the coal dust load, can be influenced by the controller. This is indicated in the drawing by that the cam, as Fig. ia shows, is designed as an inclined cam and sits on a sleeve provided with an annular groove, which is moved by a regulator can be.

Abb.2 zeigt in schematischer Darstellung die Gesamtanordnung der Teile zueinander. Die Verpuff ungskalnmer v enthält das Spül- luftventil x, das Ladeluft-Zündöl-Kohlenstaubv entil g, das Düsenventil ,s und die Zündvorrichtung y. Eine ölsteuerung tc versorgt durch die Leitung q' den Kolben des Ladeluftventils und durch Leitung x' einen entsprechenden Kolben des Spülluftventils mit Drucköl, das zu bestimmten Zeiten zugelassen und durch Verbindung mit einer Abflußöffnung wieder abgelassen wird.Fig. 2 shows a schematic representation of the overall arrangement of the parts to one another. The Verpuff ungskalnmer v containing the flushing air valve x, the charge-air ignition oil-Kohlenstaubv alve g, the nozzle valve, and s y are the ignition device. An oil control tc supplies the piston of the charge air valve through line q 'and a corresponding piston of the scavenging air valve through line x' with pressurized oil, which is admitted at certain times and drained again through a connection to a drain opening.

Eine Brennstoffpumpe o, angetrieben durch einen Nocken auf derselben Steuerwelle, von der aus der Hebel k gesteuert wird, drückt zu bestimmter Zeit durch Leitung p' die abgemessene Zündölmenge in das Ladeluftventil. Ladeluft strömt durch das Rohr r' dem Stutzen r zu. Die Welle der Ülsteuerung und die Nockenwelle sind zur Sicherung des zeitlichen Zusammenarbeitens (z. B. durch Kettenräder und Kette) miteinander gekuppelt. Eine Verbindungsleitung t' zwischen der Ladeluftleitung r' und dein Kohlenstaubbehälter t setzt diesen unter den gleichen Druck mit der Ladeluft, damit das Durchschleusen des Kohlenstaubes durch den Schieber 1a nicht durch Überdruck im Inneren des Ventileinsatzes aufgehalten wird. In dem bisher beschriebenen Beispiel ist angenommen, daß die Steuereinrichtung zwischen dem Ventilraum und dem Kohlenstaubbehälter in der einen Stellung diese beiden Räume miteinander verbindet, in der anderen Stellung voneinander abschließt und daß während der Verbindungszeit eine gewisse Kohlenstaubmenge hindurchfällt. Hierbei mußte vorausgesetzt werden, daß der Druck im Kohlenstaubbehälter gleich oder um einen gewissen gleichbleibenden Betrag höher war als der Druck im Ventilraum. Um die Kohlenstaubmenge unabhängig vom Druck im Behälter bemessen zu können, kann statt dessen ein Durchschleusen des Kohlenstaubes in der Weise stattfinden, daß die Steuereinrichtung einen Hohlraum enthält, der in der einen Stellung nur mit dem Kohlenstaubbehälter, in der anderen Stellung nur mit dem Ventilraum in Verbindung steht, und daß vor der Füllung bzw. der Entleerung des Kohlenstaubs ein Druckausgleich mit dem betreifenden Raum vorgenommen wird. Abb.3 und 3a zeigen in zwei verschiedenen Stellungen eine solche Anordnung der Steuereinrichtung. Die Ausflußöffnung des Kohlenstaubbehälters t und die Einfüllöffnung s des Ventilraumes sind so gegeneinander versetzt, daß der Füllkanal j im Schieber h beide Öffnungen in keiner Stellung gleichzeitig freigibt. Es ist ferner rechts und links vom Füllkanal j des Schiebers ein Druckausgleichkanal h' und h" vorgesehen. In der Stellung der Abb. 3 ist der Füllkanal j, mit Kohlenstaub unter dem Druck des Behälters t gefüllt, auf dein `Fege in der Pfeilrichtung begriffen, um in die Ausflußöffnung s entleert zu werden. Kurz bevor diese Entleerung stattfindet, wird durch den Druckausgleichkanal lz" der Füllkanal j auf den Druck des Ventilraumes gebracht, um die Entleerung zu erleichtern. Nachdem durch völlige Überdeckung von Kanal j und Ausflußöffnung s die Entleerung stattgefunden hat und der entleerte Schieber gemäß Abb.3a in der Pfeilrichtung zurückkehrt, wird der Druckausgleichkanal h' mit dem Kohlentrichter t in Verbindung gebracht, um bei der nun folgenden Überdeckung der beiden öffnungen j und t ein unbehindertes Einfließen des Kohlenstaubes in den Kanal s zu ermöglichen.A fuel pump o, driven by a cam on the same control shaft from which the lever k is controlled, pushes the measured amount of ignition oil into the charge air valve at a certain time through line p '. Charge air flows through the pipe r 'to the connection piece r. The oil control shaft and the camshaft are coupled to one another to ensure that they work together over time (e.g. by means of chain wheels and a chain). A connecting line t 'between the charge air line r' and the coal dust container t puts it under the same pressure as the charge air so that the passage of the coal dust through the slide 1a is not stopped by overpressure inside the valve insert. In the example described so far, it is assumed that the control device between the valve chamber and the pulverized coal container connects these two spaces to one another in one position, closes them off from one another in the other position and that a certain amount of pulverized coal falls through during the connection time. It had to be assumed that the pressure in the coal dust container was the same or a certain constant amount higher than the pressure in the valve chamber. In order to be able to measure the amount of coal dust independently of the pressure in the container, the coal dust can instead be passed through in such a way that the control device contains a cavity that is in one position only with the coal dust container and in the other position only with the valve chamber Connection is, and that before the filling or emptying of the coal dust, a pressure equalization with the relevant space is made. Fig.3 and 3a show such an arrangement of the control device in two different positions. The outflow opening of the coal dust container t and the filling opening s of the valve chamber are offset from one another in such a way that the filling channel j in the slide h does not release both openings in any position at the same time. There is also a pressure equalization channel h 'and h "provided to the right and left of the filling channel j of the slide. In the position of Fig. 3, the filling channel j, filled with coal dust under the pressure of the container t, is grasped in the direction of the arrow in order to be emptied into the outflow opening s. Shortly before this emptying takes place, the filling channel j is brought to the pressure of the valve chamber through the pressure equalization channel lz "in order to facilitate the emptying. After j by complete coverage of the channel and outflow s has taken place the drain and the deflated slide is returned according to Fig.3a in the arrow direction, the pressure equalization channel is h 'with the coal hopper t associated to the two openings in the now following coverage j and t allow the coal dust to flow unhindered into the canal.

In den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird der Kohlenstaub erst in dem Ladeluftventileinsatz mit der Ladeluft gemischt. Es ist jedoch auch möglich, den Kohlenstaub mit der Ladeluft vor deren Eintritt in den Ladeluftventileinsatz zu mischen.In the embodiments of the invention shown in the drawing the coal dust is only mixed with the charge air in the charge air valve insert. However, it is also possible to mix the coal dust with the charge air before it enters to mix in the charge air valve insert.

Es ist nicht unbedingt nötig, daß die zur Zerstäubung des Kohlenstaubes benötigte Luft die Ladeluft ist; es kann auch von der Ladeluft gesonderte, z. B. höhergespannte Luft zur Einführung des Kohlenstaubes benutzt werden. In diesem Falle ist also ein besonderes Ventil zur Zuführung der Kohlenstaubverteilungsluft angeordnet. Der Zündbrennstoff kann in diesem Falle ebenfalls durch das Kohlenstaubverteilungsluftventil oder durch das Ladeluftventil eingeführt werden.It is not absolutely necessary for the pulverized coal to be atomized required air is the charge air; it can also be separate from the charge air, e.g. B. Higher pressure air can be used to introduce the coal dust. In this case a special valve is therefore arranged for supplying the coal dust distribution air. The pilot fuel can also pass through the pulverized coal air valve in this case or introduced through the charge air valve.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the operation of deflagration internal combustion turbines with coal dust with the addition of a pilot fuel, characterized in that the pilot fuel is introduced into the deflagration chamber after the start of the pulverized coal charge and the introduction is terminated prior to spark ignition of the mixture.

2. Procedure according to claim i, characterized in that when there are changes in the machine load only the amount of the fuel, not the pilot fuel, is changed.

3. The method according to claim i, characterized in that together with the charge air both the service and the pilot fuel are introduced into the deflagration chamber will.