DE541682C - Dampferzeuger mit Verpuffung des Brennstoffes - Google Patents

Description

• Dampferzeuger mit Verpuffung des Brennstoffes Man hat die Beobachtung gemacht, daß Brennstoffgemische in geschlossenen Gefäßen unter Druckentwicklung rascher und mit höheren Temperaturen verbreilnen (verpuffen) als in offenen Räumen bei Atmosphärendruck. Während also beispielsweise für die offenen Brennkammern der Dampfkesselfeuerungen große Räume verlangt werden müssen. um dem Gemisch die nötige Zeit zur vollkommenen Verbrennung; zu gebet. und das Entweichen umverbrannter Teile zu ver--hüten. verpuffen Brennstoffe. wie Gas, Öl, Kohlenstaub und ähnliche feinverteilte Stoffe, in geschlossenenBfenllkammern inBruchteilen von Sekunden. - Die Größe des Kammerinhaltes wird nicht mehr durch die Verbrennungszeit, sondern lediglich durch die je Verpuffungsspiel zuführbare Brennstofigetnischmenge bestimmt.
• Es ist ferner bekannt, daß der Wärmeübergang von Gasen und Flüssigkeiten von der Dichte und Strömungsgeschwindigkeit wesentlich abhängt. Es war also anzunehmen, daß sich mit zunehmender Geschwindigkeit der Heizgase auch eine Verringerung der Heizflächen herbeiführen läßt. Über die Hölle des Wärmeüberganges bei sehr großen Geschwindigkeiten (mindestens aoo m/Sek.) und dem tatsächlichen Einfluß auf die Bemessung der Heizflächengröße lagen jedoch bisher keine zuverlässigen Angaben vor. Vollkommen fehlten ferner Einrichtungen, die es ermöglicht hätten. Heizgasen auf wirtSchaftliche_Weise sehr hohe Ström lungsgescilwindi@T-keit zu erteilen.
• In vorliegender Erfindung «-erden nun die Verhältnisse. die sich bezüglich Gier Verbrennung bei der Verpuffung in geschlossenen Behältern und bezüglich des Wärmeüber-anges bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten erbeben. zum Zwecke der Dainpferzeu-ung vereint nutzbar gemacht. Gegenstand der Erfindung ist ein Dampferzeuger, bei welchem Brennstoff t Gas. i_)1. Kohlenstaub o. d,-l. i in einer Verbrennungskammer unter Druckentwicklung verpufft wird. Erfindungsgemäß wird die durch die Verpuffung= entstehende Druckerhöhung zum größten Teil zum Erzielen hoher Strömungsgeschwindigkeiten der Verbrennungsgase (Heizgase) verwendet zum Zwecke, den Wärineiibergang an die Heizflächen zu erhöhen.
• Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel dieses Dampferzeugers. Statt der offenen Brennkammer gewöhnlicher Dampfkessel besitzt derselbe ein geschlossenes Gefäß i. da; durch Rohr 2 mit einem Brennstoffluft;enlisch geladen wird. Ist die Verbrennun;-kammer gefüllt, so wird das Gemisch durch eine z. Ir elektrische "Zündvorrichtung 3 eiltzundet ull(l verpufft unter Druckentwicklung. wobei sich das selbsttätige Rückschlagventil 4 schlielit. Die durch die Verpuffung eintretende Temperatur- und Druckerhöhung der Ladung treibt

  nun dieVerbrenntinsprodukte mitsehr -roßer

  Geschwindigkeit durch die aus einer Anzahl

  von e11;11en Rühren bestehenden Düsen @, wo-

  bei die gesamte innere Warlne u11(1 die kine-

  tische Energie der ausströmenden Gase. und

  zwar letztere in 1Forin voll heibungswärrne.

  an die Düsenwände al>,=egehen werden .oll.

  Ist das Ausstrülnen beendet. t1.11. der Druck

  in der Verbrennungskaninier unter den Auf-

  ladedruck de. frischen Gemisches -esunken.

  so öffnet sich das Rückschla gventil .4 und

  killt frisches Gemisch eintreten. (las. den Ah-

  asrest vor sich hintreibend, die Kaininer neu

  allfiiilt. Ist die Ladung beendet. s.1 erfolgt

  eine neue Zünduri-. und das Spiel beg=innt voll

  nettem. Infolge des verliültnisnl@ilii@= kleinen

  ()uerschnittes der Düsen und des sich daraus

  C'1"@el)e11@1eIl@i1'Cilllllllg@\\"1(ICr@L@@ltle@kann auch

  olnie =luslaLlventil ein gewisser Ladedruck

  aufrechterhalten werden.

  1)ie an die Verbren111111-skanliner- und

  Diiseilw;in(le abgegebene Wärme iiiul,) von

  (lern zu verdampfenden Wasser abgeführt

  werden. Z11 diesem Zwecke wird (las zu ver-

  danil>fende Wasser mit hoher Geschwindigkeit

  rin diesen Teilen vorbei-eführt. Hierfür um-

  geben die Zylinder G und ; die Verbrennungs-

  kanntier und die Düsen derart, daß das

  Wasser 1I1 eine dünne -Schicht aufgeteilt und

  (licht an die abzukühlenden Flächen heran-

  geführt wird. Der Umlauf des Wassers wird

  ini vorliegenden Beispiel durch den Unter-

  schied der Schwere (res Dampfblasen führen-

  den rechten und (res kälteren. Daniptfblasen

  freien linken Teiles des Dampferzeugers be-

  wirkt. Hierbei dient das Fallrohr S auch zur

  Aufnahme des kalten Speisewassers. das bei c)

  eingeführt wird. Der entwickelte Dampf

  scheidet sich im Oberkessel io aus. der in üb-

  licher Weise mit Wasserstands-las i i. Sicher-

  heitsventil 12 und Dampfdom 13 ausgerüstet

  ist. Bei 14 verläßt der erzeugte Dampf den

  Kessel. während die Alwase durch den Blech-

  kegel i @ ins Freie gelangen.

  Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des

  Dampferzeugers gemäß der Erfindung. bei

  welchem (las Brennstoffluftgeinisch mit höhe-

  rem Ladedruck- angeliefert wird. Es ist

  wieder i die V erbrennungskannner. = die Ge-

  mischzuleitung. 3 die Zfndvorrichtung und +

  ein Riickschlagventil. Das Brennstoffluft-

  gerniscli oder die Verbrennungsluft allein.

  falls Kohlenstaub oder 01 als Brennstoff die-

  nen, wird mittels eines Verdichters t0 auf

  Druck gebracht. Der Antrieb dieses Ver-

  dichters erfolgt durch eine Gasturbine 1;, die

  von den noch mit hoher Geschwindigkeit strö-

  nienden Verbrennungsprodukten beaufschlagt

  wird. Zu divzem "/.weck münden die als

  Heizkörper dienenden Rohre ; in eine Leit-

  vorrichtung i8. die den Gasen die zur Beauf-

  schlagurig (res Rades erforderliche Richtung

  gibt. hie verbrauchten Gase gehen (rann

  durch Kamin il; ins Freie. Werden auch

  hinter der Gasturbine Heizflächen angebracht,

  SV kinn die \"(-@Il der Gasturbine atlt;@eI@@llllil@iie

  Arbeit fast vollständig, zur Dampferzeugung

  zuri;ck@e\vonnen werden, denn nur tlie äuße-

  ren Verluste. wie Lagerreibung, Allkühlung

  und L-nclichti`=keit, gehen verloren, während

  die ;esa reite Verdichtungsarbeit in Form von

  \\'ärnle (lern Wärmekreislauf erhalten bleibt.

  hie tasturbine kann als sogenannte Esplo-

  sionszas turbine betrieben werden. indem die

  Gase st();@\veise, (l. 11. mit veriinderlicheni

  Druck- uild 'N#@-ärnie,efälle, auf das Radtreffen,

  sie kann aber auch als Gleichdruckturbine

  arbeiten. wenn die Gase vor der Leitvorricli-

  tung auf einen gleichbleibenden Druck gestaut

  wer(en und dann mit glcichl)leilirn<lem Ge-

  falle auf (las Rad strömen. Die voni Ver-

  dichter 1b verdichtete Luft geht durch Rohr 2

  nach dein Riicksclilagventil 4.. 1)as Arbeits-

  verfahren ist (las -leiehe wie im ersten Bei-

  spiel. Um den Wasserumlauf zu erhöhen. ist

  iin vorlie-enden Ausführungsbeispiel eine

  1-niwälzpunil)e iy vorgesehen, die von irgend-

  einer hraft(luelle. z. B. Elektromotor, Dampf-

  turbine oller auch von (leg Gasturbine selbst:

  an- trieben wird. Das kältere Wasser wird

  ebenialls clurch Führungszylinder (i und ; an

  Verbrennungskammer und Düsen vorbei-

  getrieben. Um eine einfache Verbindung von

  der Verbrennungskammer nach (lern Leit-

  apparat der Gasturbine zu erhalten, sind die

  Diisen zwischen zwei zvlindriselie Rohre;

  und =o verlegt. Das hocherhitzte und Dampf-

  blasen fahrende Wasser tritt durch Rohr 21

  in den eigentlichen Kesselraum. der wieder.

  wie Üblich. mit Wasserstandsglas i i, Sicher-

  heitsventil 12. Darnpfdoni 13 und Dampf-

  entnahmerolir 1.1 versehen ist.

  Für hohe Ladedrücke wird es sich enil)-

  fehlen. die Verbrennungskammer auch mit

  einem Ausströmventil z= zu versehen, (las

  während der Ladung geschlossen bleibt und

  sofort nach der Verpuffung öffnet. Dieses

  Ventil wie das Einlaßventil und die Zündung

  können durch eine mechanische Steuerung be-

  tätigt werden. z. B. durch eine 'Nockenwelle,

  die von einem besonderen Motor angetrieben

  wird oder auch von Drucköl, wobei dann ein

  Motor die illpumppe und @-erteilervorricliturig

  antreibt. Die mechanische Steuerung der

  Ventile und Zündung erlaubt auch eine gute

  Regelung (res 1)anil)ferzetirers. -Mit der Ven-

  ti@bctätirun;@ kann auch gleichzeitig eine Re-

  gehing des Verdichters, z. 13. durch Drossel-

  klappe oder verstellbare Ditftisoren. und eine

  Regelung (leg Speisewasserinen;=e bewirkt

  werden. so (laß der Dampferzeuger Schwan-

  kUngen des Dampfverbrauches unmittelbar

  zu folgen vermag. Aus diesem Grunde kante

  auch der Wasserraum des Damlifer:_eug@rs

  auf ein -Mindestmaß verringert werden.

  Ein Teil der Wärineaustauschfächen (Ver-

  brennungslcanuner oder Düsenwände) kann

  selbstverständlich nach zur 1`hei-llitztilig de:

  Dampfes verwendet werden.

Claims (1)

1. I'.\-rii 1 -r-1 @ s i-it i* (:i1 f: i. Dampferzeuger, bei dein ein Brenn- stofft in einer Verbrennungskammer unter Druckentwicklung verpufft wird. dadurch gekennzeichnet. dafi die durch die Ver- puffung entstehend-,- Druckerhöhung der Verbrennungsase zum größten Teil zum Erzielen hoher @trönnu@gsgescl@windig- keiten (mindestens 2oom:Sek.;, verwendet wird zwecks Erhöhung des Wärmeüber- ganges an die Heizflächen. a. Dampferzeuger nach :Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß Brennstoff oder Luft oder ein Brennstoffluft-einisch mit Vorverdichtung in die Verbrennungs- kaminer geliefert wird und der antrieb der Maschine (to) ztun Einführen Imw. Vorverdichten des Brennstoffes oder der Verbrennungsluft oder des Genfisches bei- der durch eine Gasturbine (1;) erfolgt. die ihre Energie von dein verpuffenden Brennstottluftgemisch erhält (v1-1. Abb. 2 .