DE56023C - Durch ein Gemisch von nassen Dämpfen und Wasser getriebenes Kreiselrad - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Turbine durch ein Gemisch von Dampf und Wasser bezw. durch sehr nassen Dampf zu treiben.

Die Ausflufsgeschwindigkeit für ein vollkommen homogenes Gemisch von ι kg Dampf auf

m — ι kg Wasser ist M₁ = —-S=-, wobei M₀

ym

die Ausflufsgeschwindigkeit des trockenen Dampfes bezeichnet. Es ist dieses das Gesetz der Ausflufsgeschwindigkeit eines Gemisches von Flüssigkeiten von ungleicher Dichtigkeit. In diesem Falle ist die mechanische Arbeit

Xm: 75Xzg = -

Bezeichnet man nun mit L₀ die zur Verfügung stehende Arbeit, so haben wir L₁ = L₀, oder in Worten ausgedrückt, keinen Arbeitsverlust.

Nehmen wir den zweiten Fall an. Die Ausflufsgeschwindigkeit eines nicht ganz homo-

„ . , . , U₀

genen Gemisches ist M₉ = —-^{6 2}

(m

1) M₀

wobei M₀ ¹ die Ausflufsgeschwindigkeit des Wassers bei einer Pression von P-Atmosphären innerhalb des Kessels bezeichnet. Nach dem Gesetz des Stofses ist, wenn eine Masse Ai₁ mit einer Geschwindigkeit V₁ gegen eine mit V₂ sich bewegende Masse Ai₂ stöfst, die daraus resultirende gemeinsame Geschwindigkeit V₀ =

M, v, + Ai₉ V₉ ,,.,..,, i=-^—■— , es entsteht hierbei iedoch

Af₁ -f Af₂ ' ' ■

ein grofser Arbeitsverlust.

Dritter Fall. Die Ausflufsgeschwindigkeit des heifsen Wassers aus einem Kessel, worin eine Pression von P (= 5) Atmosphären bei einer Temperatur von 1 oo° -j- t° herrscht, ist in diesem k ^>C u

dritten Falle M₃

k ist hier ein

Erfahrungscoefficient. Man betrachtet hier jFkg, bei einer Temperatur von ι oo° + t° aus dem Kessel austretend. Eine Mischung giebt also (F-— i) kg Wasser zu ioo° und ι kg Dampf, ebenfalls zu ioo°.

Da dieses Gemenge jedoch nicht vollkommen homogen ist, so mufs der Coefficient k in Anwendung gebracht werden, und man erhält für diesen dritten Fall als Arbeit L₃ =

k L k

—² ° , also einen Bruchtheil -^₅- der Arbeit

des trockenen Dampfes.

Nach Versuchen soll ι Theil Dampf mit 5 Theilen Wasser homogen gemischt bei einer Turbine denselben Nutzeffect geben wie rein trockener Dampf. Ist das Gemisch jedoch nicht homogen, so ist die Arbeit des nassen Dampfes nur Y₆ der des trockenen Dampfes. Haben wir ferner ein homogenes Gemisch von ι Theil Wasser, welchem noch 3 Theile Wasser nicht homogen beigemischt sind, so giebt dieses die Hälfte der Arbeit des trockenen Dampfes.

Dieses nasse Heifswasserdampfgemisch ist jedoch ein doppeltes, d. h. neben dem homogenen Gemisch ist noch viel nicht homogenes beigemischt, wie z. B. die Dämpfe bei der Entwickelung aus homogenen und nicht homo-

genen Gemischen bestehen und äufserdem noch viele Wassertheilchen mechanisch gebunden mit sich führen. Bei dieser Turbine ist darauf zu achten, dafs die nicht homogene Mischung möglichst verringert und das homogene Gemisch möglichst vergröfsert werde.

Bei Fig. ι auf beiliegender Zeichnung strömt der Dampf durch S₃ in das weitere T-förmige Rohr JWm₁. In dem horizontalen Theil W₂ dieses Rohres befindet sich die Scheibe χ χ, welche man von aufsen durch Kurbel g in eine beliebige Lage versetzen kann. Auf dieser Scheibe setzen sich gröfsere mitgerissene Wassertheilchen ab, tropfen dann herab und sammeln sich im unteren Theil Jn₁ des Rohres, wo sie einen Wassersack bilden, während das homogene Dampfgemisch durch die schnabelförmigen Oeffnungen ο O₁' den Turbinenschaufeln a a zugeführt wird. Das Rohr i i saugt unten bei WZ₁ Wasser auf und sendet bei I₁ einen heifsen Wasserstrahl in den Dampf (nach Art der Injectoren). Das Wasserstandsglas η η zeigt die Höhe des Wasserstandes bei Wt₁ an. Sinkt der Wasserspiegel, so ist dieses ein Zeichen, dafs die Dämpfe zu trocken geworden sind. Man läfst alsdann die Speisepumpe E rascher arbeiten. Steigt der Wasserspiegel zu hoch, so mufs weniger Wasser zugeführt werden. Der Schwingungspunkt M des Hebels K ist daher in einer Schleife verstellbar angeordnet.

Die in Fig. ι dargestellte Anordnung läfst sich für jeden Dampfkessel, bei dem das Dampfrohr nahe dem Wasserspiegel liegt, verwenden.

Die Oeffnungen ο O₁ sind für ein bestimmtes Gemisch berechnet. Um dieselben reguliren zu können, kann das Rohr i durch einen Schlitz mit Stellschraube y vor- und rückwärts verschoben werden, wodurch dann die konischen Spitzen J₁ I₁ die Oeffnungen ο O₁ verengen oder erweitern. Desgleichen dient die mit Spitzen versehene Stange.? t (durch Schraube^ verstellbar) zum Reguliren der Oeffnungen Z₁Z₁. Damit das homogene Dampfgemisch möglichst vergröfsert werde, ist im Kessel nahe der Austrittsöffnung S₃ eine Scheidewand B, welche bis zum Wasserspiegel reicht, angebracht. Da nun, sobald die Turbine in Thätigkeit ist, der Druck im Kessel gröfser ist als im T^förmigen Rohr m, so ist auch in der durch B gebildeten Abtheilung P des Kessels der Druck niedriger als im Kessel A. Läfst man nun in diese Abtheilung P eine Reihe Röhre Zi₂, welche mit ihrem unteren Ende bis in den unteren- Theil des Kessels reichen, münden, so wird das Wasser in denselben in die Höhe gedrückt und bei h ausfliefsen. Auf diese Weise entsteht eine rege Wassercirculation, welche eine intensive homogene Dampfentwickelung bewirkt.

Um nun im Gehäuse der Turbine ein möglichstes Vacuum zu erzeugen, mufs eine Condensation hergestellt werden. Die Turbine a a wird daher mit den Centrifugalflügeln b b, Fig. ι und 2, versehen. ■ .; ■

Die Wirkung der Flügel ist die, dafs sie zunächst die schweren Wassertheile ausscheiden und den Dampf stark verdichten. Durch eine Kühlschlange oder Injection läfst sich dann die Condensation noch beschleunigen. Das condensirte Wasser sammelt sich in Z.

Das Wasser hat immer noch eine hohe Temperatur, wenn es durch die Pumpe E in den Kessel zurückgebracht wird, so dafs der Arbeitsverlust in jeder Beziehung sehr gering ist.

Da die Ausflufsgeschwindigkeit eine Function von P: ρ ist, so ist es dasselbe, ob P= 5 und ρ — 1, oder ob P= 1 und ρ = ^!/₅ ist. Man kann daher für bewohnte Räume Dampfkessel ohne jeden Ueberdruck verwenden, wenn man nur für eine genügende Condensation Sorge trägt.

Man mufs dann Flüssigkeiten von hohem Siedepunkt, 170 bis 200⁰, benutzen. Am vortheilhaftesten ist eine starke Salzlösung. Man verbindet dann mit der erzeugten Arbeit zugleich die Zimmerheizung.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine durch ein Gemisch von homogenen Dämpfen und Wasser getriebene Turbine, bestehend aus der in einem Gehäuse % laufenden Turbine mit den Schaufeln a, auf welche homogene Dämpfe, durch ein T-förmiges Rohr WiWJ₁ passirend, durch die schnabelförmigen Oeffnungen ο O₁ geleitet werden, während durch Rohre i i aus dem Wassersack m Wi₁ heifses Wasser angesaugt und dem Dampfstrahl beigemischt wird, während die vom Dampf mitgerissenen gröfseren Wassertheile auf der von aufsen verstellbaren Scheibe χ χ sich absetzen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.