DE538506C

DE538506C - Mit einer Brennkraftmaschine vereinigte Zweidruckdampfkraftanlage

Info

Publication number: DE538506C
Application number: DESCH84539D
Authority: DE
Inventors: Ernst Herse
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1927-11-18
Filing date: 1927-11-18
Publication date: 1931-11-14

Description

mit einer Brennkraftmaschine vereinigte Zweidruckdampfkraftanlage Die Erfindung betrifft eine Zweidruckkraftanlage, die mit einer Brennkraftmaschine vereinigt und insbesondere für Schiffsantrieb bestimmt und geeignet ist. Diese Anlage ist dabei eine solche, bei welcher die Kühlmantelwärme der Verbrennungszylinder zur Erzeugung des Niederdruckdampfes ausgenutzt wird.
Bei einer vereinigten Kraftanlage dieser Art zum Schiffsantrieb ergeben sich für die Erzeugung des Niederdruckdampfes aus der Kühlmantelwärme der Verbrennungszylinder und ebenso für die Überhitzung des Niederdruckdampfes Schwierigkeiten, wenn der Niederdruckdampf aus den Kühlmänteln der Verbrennungszylinder unmittelbar aus dem Speisewasser für die Dampfmaschinenanlage, d. h. also im Falle des Schiffsbetriebes aus dem Kondenswasser der Kondensationsanlage, erzeugt wird. Bekanntlich muß immer mit Undichtheiten am Kondensator und dem Eindringen von Seewasser in das Speisewasser gerechnet werden, welches bei der starken Verdampfung in den Kühlmänteln der Brennkraftmaschine in verhältnismäßig kurzer Zeit seine schädlichen Wirkungen äußern muß.
Nun ist es bei Eindruckdampfanlagen zur Ausnutzung der Kühlmantelwärme bereits bekannt, zur Vermeidung dieser Mängel den Betriebsdampf für die zusätzliche Dampfturbine oder Kolbendampfmaschine nicht unmittelbar aus dem Kühlwasser, sondern mittelbar durch ein mittels einer Pumpe in ständigem Kreislauf gehaltenes flüssiges Heizmittel zu erzeugen. Mit der Vermeidung der genannten Mängel ist aber auch in diesem Falle noch eine insofern beschränkte Ausnutzung der Kühlmantelwärme für die Dampfkraftanlage verbunden, als nur die Flüssigkeitswärme, nicht aber die Verdampfungswärme des flüssigen Heizmittels im Wärmeaustauscher ausgenutzt wird, wobei auch der Wärmeübergang ein weniger günstiger ist als bei kondensierendem Heizdampf, und daß ferner die Heißflüssigkeitspumpen bei den für eine Zweidruckdampfanlage in Frage kommenden hohen Drücken oder Temperaturen Betriebsschwierigkeiten ergeben, wie sie gerade im Schiffsbetrieb oder Lokomotivbetrieb möglichst zu vermeiden sind.
Demgegenüber sind bei der Zweidruckdampfbrennkraftmaschinenanlage gemäß der Erfindung folgende Kennzeichen vereinigt: Die Kühlmäntel der "Verbrennungszylinder sind als Heizdampferzeuger ausgebildet, die mit in einem geschlossenen Kreislauf umlaufendem Heizmittel arbeiten, und sind mit zwei Gruppen von Fallrohren versehen, von denen die eine die in den Zylinderköpfen abgeschiedene Heizflüssigkeit und die andere das Heizdampfkondensat aus den Heizvorrichtungen eines allen Verbrennungszylindern gemeinsamen Betriebsdampferzeugers in die Zylinderböden zurückführt. Der so durch den kondensierenden Dampf des umlaufenden Heizmittels mittelbar erzeugte Betriebsdampf wird durch denselben hochüberhitzten Frischdampf des Hochdruckkessels der Zweidruckanlage überhitzt, der in bekannter Weise zur Zwischenüberhitzung des Abdampfes der Hochdruckstufe der Dampfmaschine dient. Diese Ausbildung der Anlage hat den Vorteil, daß mit verhältnismäßig kleiner Heizfläche wegen des günstigen Wärmeaustausches zwischen kondensierendem Dampf und Wasser und dem günstigen Umlauf ohne Anwendung einer Pumpe in der Verdampfungsleitung der Kühlmäntel durch diese Betriebsdampf von der Spannung des Mitteldruckdampfes, 15 bis 2o at, der Zweidruckdampfmaschinenanlage erzeugt werden und mit dem Abdampf der Hochdruckstufe unter hoher Überhitzung gemischt werden kann.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise in Abb. i das Gesamtbild einer Ausführungsform einer vereinigten Kraftanlage gemäß der Erfindung, während Abb.2 einen Querschnitt durch den Betriebsdampferzeuger der Niederdruckstufe im Längsschnitt durch einen der Verbrennungszylinder zeigt. In Abb. i bezeichnet i den Hochdruckkessel für die Hochdruckstufe der Dampfmaschine, der eine beliebige Bauart für unmittelbare oder mittelbare Erzeugung des Hochdruckdampfes haben kann und nach dem Beispiel ein Wasserrohrkessel ist. 2 ist der Hochdruckzylinder der Dampfmaschine. 3, q. und 5 sind die Mitteldruck- und Niederdruckzylinder derselben, und 6 sind die Verbrennungszylinder der Brennkraftmaschine. Dampfmaschine und Brennkraftmaschine arbeiten in bekannter Weise auf dieselbe Schiffsantriebswelle 7.
Die Auspuffgase der Verbrennungszylinder gehen durch eine Leitung 8 nach einem Speisewasservorwärmer 9, den sie bei io verlassen, um unmittelbar oder durch einen Verbrennungsluftvorwärmer des Hochdruckkessels abzuziehen. Das Speisewasser wird dem Vorwärmer 9 bei 13 zugeführt. Gemäß der Erfindung sind die Kühlmäntel der Verbrennungszylinder, wie Abb. 2 zeigt, als Dampferzeuger von Heizdampf für die mittelbare Erzeugung des Niederdruckdampfes ausgebildet. Die Wandung des Verbrennungszylinders 12 bildet die Heizfläche für das Kühlmittel des Mantels, und der obere Zylinderdeckel 14 enthält den Dampfraum für den Heizdampf, in den dieser aus dem Mantelraum durch Einsetzrohre i i gelangt. Das sich in diesem abscheidende Wasser strömt durch Fallrohre 15 in den unteren Zylinderboden 16 zurück, während der entwickelte Heizdampf durch ein Steigrohr 17 in den nach dem Beispiel schlangenförmigen Heizkörper i8 gelangt, welcher im Wasserraum des sämtlichen Verbrennungszylindern gemeinsamen Betriebsdampfbehälters i9 liegt. Während der Beheizung des Betriebskesselwasser s kondensiert der Heizdampf und gelangt durch ein Fallrohr 2o gleichfalls in den unteren Zylinderboden 16 zurück. Der in dem Behälter i9 erzeugte \Tiederdruckbetriebsdampf gelangt durch eine Leitung 30 in einen überhitzer 21. Der im Hochdruckkessel i erzeugte Betriebsdampf wird in dem Überhitzer 22 dieses Kessels hochüberhitzt und wird in der Hauptsache durch eine Leitung 23 dem Hochdruckzylinder 2 der Dampfmaschine zugeführt. Ein Teil des hochüberhitzten Hochdruckdampfes geht durch eine Zweigleitung 24 in die Heizschlange des Überhitzers 21, um nach Abgabe seiner Überhitzungs- und des größten Teiles seiner Verdampfungs-wärme durch diese Leitung 24 in den Kondensator 25 der Dampfmaschine zu gelangen. In diesen Überhitzer 21 für den aus der Leitung 30 kommenden Niederdruckfrischdampf wird auch durch Leitung 26 der Abdampf des Hochdruckzylinders 2 geführt und mischt sich mit dem I@iederdruckfrischdampf, um wieder überhitzt durch eine Leitung 27 in den ersten Mitteldruckzylinder der Dampfmaschine zu gehen. Vorteilhaft ist ein Teil des hochüberhitzten Hochdruckdampfes mittels einer Leitung 28 noch durch die Heizschlange eines zweiten Zwischenüberhitzers 29 geführt, um den Zwischendampf vor dem letzten Niederdruckzylinder 5 der Dampfmaschine zu überhitzen. Die Speisung des Hochdruckkessels i kann entweder unmittelbar aus dem Speisewasservorwärmer 9 erfolgen oder aus dem Betriebskesselbehälter i9, in welchem Falle der Hochdruckkessel höher vorgewärmtes Speisewasser erhält und das gesamte vorgewärmte Speisewasser durch deri Behälter i9 geht. Die nicht dargestellte Ladepumpe der Brennkraftmaschine kann entweder von der Hauptwelle aus angetrieben werden oder durch eine dem letzten Niederdruckzylinder der Dampfmaschine nachgeschaltete Abdampfturbine. Eine solche vereinigte Dampf- und Brennkraftanlage kann mit Vorteil in der Weise betrieben werden, daß in dem Hochdruckkessel Hochspannungsdampf von etwa 6o bis 8o at für die Hochdruckstufe der Dampfmaschine erzeugt wird und in den Kühlmänteln der Verbrennungszylinder Heizdampf von etwa 25 bis 3o at, der durch die mittelbare Beheizung Niederdruckdampf von etwa 15 bis 2o at für die erste Mitteldruckstufe der Dampfmaschine liefert. Im Hochdruckzylinder der Dampfmaschine wird der Dampf auf den Druck des Niederdruckfrischdampfes entspannt, und das Gemisch beider erhält eire hohe Überhitzung durch den auf q.50° und darüber hochüberhitzten Frischdampf aus dem Überhitzer des Hochdruckkessels. Eine solche Anlage ergibt einen außerordentlich hohen thermischen Wirkungsgrad bei erhöhter Sicherheit gegen eine Verminderung der Leistung und Betriebsstörungen infolge von Undichtheit des Kondensators und von Mitreißen von Wasserteilchen in den Niederdruckdampfüberhitzer.

Claims

PATENTANSPRUCH: Mit einer Brennkraftmaschine vereinigte Zweidruckdampfanlage, bei welcher die Kühlmantelwärme der Verbrennungszylinder zur Erzeugung eines Teiles des in den Niederdruckstufen der Dampfmaschinen ausgenutzten Dampfes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmäntel (I2) der Verbrennungszylinder (6) als mit in einem geschlossenen Kreislauf umlaufendem Heizmittel arbeitende Heizdampferzeuger ausgebildet sind, welche mit Fallrohren (z5 und 2o) versehen sind, von denen die einen die im Zylinderkopf (1q.) abgeschiedene Heizflüssigkeit und die anderen das Heizdampfkondensat aus dem Heizkörper (z8) eines allen Verbrennungszylindern gemeinsamen Betriebsdampferzeugers (rg) in die Zylinderböden (z6) zurückführen, während der so erzeugfe Betriebsdampf durch hochüberhitzten Frischdampf des Hochdrucklcessels (z) überhitzt wird, der zur Zwischenüberhitzung des Abdampfes der Hochdruckstufe (2) der Dampfmaschine dient.