DE57202C - Ammoniakdampfmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Ammoniakdampfmaschine.

Diese Erfindung betrifft eine Ammoniakmaschine, in welcher aus Ammoniakwasser durch Hitze Ammoniakgas zum Antrieb der Maschine entwickelt und der Abdampf durch eine dem Heizapparat entnommene schwache' Lösung wieder aufgesaugt wird, worauf sowohl die Absorptionsflüssigkeit als auch der Abdampf zusammen in den Heizapparat zurückgeführt werden.

Fig. ι zeigt eine Seitenansicht, theilweise im Längenschnitt, eines nach vorliegender Erfindung ausgeführten Apparates, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Absorptionsapparat und Fig. 3 einen senkrechten . Schnitt in vergröfsertem Mafsstabe . durch den Ammoniakwasserbehälter W.

A ist ein Dampfkessel beliebiger Construction, welcher mit einem zur Erhitzung des Ammoniakwassers dienenden zweiten Kessel B, der einfach »Heizapparat« genannt werden soll,-so in Verbindung steht, dafs der Wasserdampf aus dem Kessel A durch das Verbindungsrohr A¹ überströmt, wenn das Ventil a^l geöffnet wird. Dieser Dampf wird, nachdem er in dem Röhrensystem des Heizkessels B circulirt hatj in den Dampfkessel A zurückgeführt. Der Heizkessel B ist über und unter der Flüssigkeitslinie mit Röhren und mit Dampf-., kammern ι, 2, 3, 4 an den Kopfseiten versehen. Die Röhren und Kammern sind so angeordnet, dafs der durch das. Dampfrohr A¹ kommende Dampf zuerst in die Kammer 1, von da durch die Röhren b¹ in die Kammer 2 strömt, dann durch die Röhren £² nach der Kammer 3 und aus dieser durch die Röhren b³ in die. Kammer 4 gelangt, von wo er dann durch das Verbindungsrohr A² in den Wasserraum des Dampfkessels A zurückgeführt wird; in dem Rohr A² befindet sich ein sich nach unten .hin öffnendes Ventil a²·. .- ' . ,

Die unteren Röhren des Heizapparates B sind vom Ammoniakwasser umgeben. f^l und/² sind waagrechte Platten, welche verhüten, dafs Wasser mit dem Dampf in' die Maschine gelangt, und welche das Ammoniakgas zwingen, über' die erhitzten Flächen der Röhren in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen des die Röhren durchströmenden. Dampfes seinen Weg zu nehmen, wobei es überhitzt wird... In den meisten Fällen wird die Anordnung einer einzigen solchen Platte genügen.

Wenn im Kessel A Dampf entwickelt und durch Oeffhung des Ventils α^λ in den Heizapparat B gelassen istj- den er, wie oben angegeben, durchströmt, so wird man finden, dafs er zuerst in dem über der Flüssigkeit befindlichen Raum den Ammoniakdampf schnell überhitzt, dafs er jedoch in dem unteren, in der Flüssigkeit liegenden Raum theilweise condensirt wird, weil dort der Wärmeverlust durch Abgabe an' die Flüssigkeit bedeutend gröfser ist; es wird eine Circulation von Dampf in dieser Richtung stattfinden. Ein Temperaturunterschied des Ammoniakdampfes im oberen Theil des Kessels und in der Flüssigkeit im unteren Theil des Kessels wird immer bestehen bleiben, und eine beständige Circulation des Dampfes wird hervorgerufen durch die Entziehung von so erwärmter Flüssigkeit, welche dann dazu dient, in gekühltem Zustande den Abdampf der Maschine zu absorbiren und ihn so angereichert mittelst einer Pumpe in den Heizkessel bei einer Temperatur" zurückzubefördern, welche niedriger ist,als die im Heizkessel herrschende Wärme.

Das aus der Ammoniakflüssigkeit ausgetriebene Gas wird überhitzt und alle von dem

Gas etwa mitgerissenen flüssigen Theile werden verdampft, bevor sie aus dem Heizapparat in den Cylinder der Maschine gelangen. Das Ventil α² im Rohr A² dient dazu, ein Einströmen von Wasser aus dem Kessel A in den Heizapparat B zu verhüten, wenn das Ventil a¹ geschlossen ist, da das Rohr A² in das Wasser des Dampfkessels A eintaucht.

C ist das Hauptventil für den aus dem Heizkessel ' ausströmenden Ammoniakdampf und C¹ das Drosselventil für die Maschine, in deren Cylinder der Dampf durch das Rohr D geleitet wird. Bei Verbundmaschinen, wie hier angenommen, 'wird der Dampf dem Hochdruckcylinder E -zugeführt, aus welchem der Abdampf in einen Behälter F str.ömt, aus dem er durch das Rohr G in den Niederdruckcylinder H gelangt, aus dem er nach verrichteter Arbeit^ in das Rohr L entweicht. / ist ein Rohr, welches die Absorptionsflüssigkeit aus dem Heizkessel B nach dem Dampfabzugsrohr des Cylinders H führt und sie dort durch einen Strahlapparat J ausspritzt. Der Durchgang durch das Rohr / wird durch den Hahn C² geregelt. Das Rohr / ist durch den Behälter F hindurchgeführt und bildet dort eine Schlange, -welche dem aus dem Cylinder E entweichenden Dampf Wärme zuführt, nachdem er durch Expansion einen Theil seiner Wärme verloren hat. Aus dem Behälter F führt das Rohr / durch einen mit Kühlwasser gespeisten Behälter K, in welchem es ebenfalls eine Schlange bildet; das Kühl-. wasser wird durch ein Rohr K¹ zugeleitet und fliefst durch ein Rohr K² ab.

Die durch den Strahlapparat J verstäubte Flüssigkeit gelangt zusammen mit dem Ammoniakabdampf durch das Rohr L in eine Kammer M, welche in später beschriebener Weise als Heizkammer für die freie Flüssigkeit dient und nach Art eines Flächencondensationsapparates eingerichtet ist. Nachdem die Absorptionsflüssigkeit die Röhren m m dieser Heizkammer M durchlaufen hat, gelangt sie zusammen mit dem Abdampf durch Rohr O . in den Absorptionsapparat JV; aus diesem wird das Gemisch durch Pumpe P und Rohr S¹ abgesaugt.

Der Absorptionsapparat JV hat an beiden Kopfseiten je einen durch aufgeschraubte Kappen Q¹ Q² gebildeten Doppelboden, welche Wasserkammern bilden, die durch den Behälter JV hindurchgehende Röhren re¹«¹«²«² η³ μ³ η* π⁴ n⁵ n^s verbunden sind. Die Wasserkammern 5, 6, 7, 8 und 9 der beiden Doppelboden werden durch Scheidewände q¹ q² q³ gebildet; das Kühlwasser strömt durch das Zuflufsrohr r¹ ein und durch das Abflufsrohr r² wieder aus. Die Scheidewände ^¹ q² q³ bilden je die Fortsetzung von Scheideplatten O¹ O² O³, welche die ganze Breite des Behälters JV einnehmen und in der Länge bis nahe an die gegenüberliegende Wand heranreichen. Auf diese Weise ist der obere Theil des Absorptionsbehälters in vier Kammern getheilt, welche unter sich durch die schmalen Durchgänge i¹ i² i³ in Verbindung stehen, die für die Flüssigkeit und das Gas, das nicht durch die in den Platten O¹ O² O³ angebrachten Löcher ρ von einer Kammer in die andere gelangt ist, als Abzug dienen.

Das 'Gemisch von Absorptionsflüssigkeit und Ammoniakdampf gelangt zuerst in die oberste, von den Röhren w¹ n^l durchquerte Kühlkammer des Absorptionsapparates und schreitet dann von Kammer zu Kammer nach unten fort, theils vermöge des Gewichts der Flüssigkeit, theils wegen der fortwährenden Vermin-' derung des von dem Gas wegen seiner fortschreitenden Absorption im unteren Theil des Apparates eingenommenen Raumes, theils auch unter der Wirkung der Vacuumpumpe P, welche das von der Flüssigkeit immer mehr absorbirte Gas durch das Rohr S² in den Behälter W befördert. Ein Theil des Gemisches von Flüssigkeit und Gas gelangt von einer Kammer zur anderen durch die Löcher ρ in den Platten O¹ O² O³, das Uebrige nimmt den Weg durch die Durchgänge i¹ i² f³ an den Enden der Platten. Aus der unteren Kammer, in welcher die. Röhren 72* liegen, gelangt die nun schon stark abgekühlte Flüssigkeit, welche den gröfsten Theil des Gases absorbirt hat, in die letzte Kammer des Absorptionsbehälters, welche, wie nachbeschrieben, eingerichtet ist und wo noch eine weitere Absorption stattfindet. Von der Kammer mit den Röhren κ⁴ wird die unterste Kammer getrennt duixh eine Platte O⁴, welche L-förmig gestaltet ist und die ganze Länge des Behälters JV einnimmt; diese Platte ist nahe über dem Boden des Behälters JV angeordnet und hat nur geringen Abstand von demselben. In dem von der Platte O⁴ überdeckten Raum befindet sich eine senkrechte Platte O⁵, Fig. 2, welche auf dem Boden des Behälters JV befestigt ist und mit ihrer oberen Kante bis nahe an die Platte O⁴ heranreicht, ohne jedoch diese zu berühren. Diese Einrichtung der Platten O⁴ und O⁵ hat zur Folge, dafs der von ihnen umschlossene Raum beständig bis zur Höhe der Platte O⁵ mit Flüssigkeit gefüllt ist, und dafs kein Gas durch das von der Platte O⁴ überdeckte Abzugsrohr, S¹ entweichen kann, ohne durch die in dem Raum zwischen den Platten O⁴ und O⁵ eingeschlossene Flüssigkeit hindurchzugehen. Letztere bildet daher einen sicheren Flüssigkeitsverschlufs gegen das Entweichen der freien Gase; wenn letztere sich dennoch in solcher Menge ansammeln, dafs sie sich dennoch ihren Weg durch die Flüssigkeit bahnen, so ist diese Menge doch so gering, dafs sie. von der Flüssigkeit absorbirt werden mufs, wenn letztere genügend kühl ist.

Der Absorptions- oder Kühlapparat N ist als mit Kühlröhren und durch Scheidewände hergestellten Kammern ausgerüstet dargestellt; diese Einrichtung empfiehlt sich besonders als sehr wirkungsvoll zur Absorption des Gases, aber sie ist nicht unbedingt erforderlich. Die schliefsliche Absorption des Gases in dem von den Platten O⁴ und O⁵ umgrenzten Raum kann beispielsweise auch dadurch bewirkt werden , dafs man das freie Gas durch einen zweiten, mit gekühlter Flüssigkeit gefüllten Kühlapparat hindurchgehen läfst.

Das Druckrohr S² der Vacuumpumpe P steht mit dem unteren Ende des Rohres 7'¹ des Behälters W in directer Verbindung; das Rohr T¹ führt in den oberen Theil des Behälters W hinauf und ergiefst dort seinen Inhalt. μ¹ ist das. Saugrohr einer zweiten Pumpe P¹, welche die Flüssigkeit aus dem Behälter W absaugt und sie durch Rohr u², Heizkammer M und Rohr w³ zurück in den Heizapparat B befördert.' Der Behälter W ist cylindrisch, und in dem Aufsenbehälter ist ein zweites cylindrisches Gefäfs T² angeordnet, ' dessen Flantsch am oberen Ende, so weit vorsteht, dafs er auf einem an der Innenwand des Mantels W befestigten Ring R ruhen und an diesem befestigt werden kann; der Ring und der Flantsch bilden einen luftdichten Abschlufs des Raumes zwischen den Cylindern T² und W. Der- Cylinder T² ist unten und oben offen; sein unteres Ende reicht bis nahe an den Boden des Gefäfses W herab, hat jedoch so viel Abstand· von demselben, um den freien Ausflufs der Flüssigkeit aus dem Innern des Cylinders T² in den umgebenden ringförmigen Raum zu gestatten. T³ ist ein oben geschlossener und unten offener Cylinder, in welchen das Rohr T¹ bis nahe an den Deckel hinaufreicht. Durch die obere Verschlufsplatte des Behälters W führen Stangen χ herab, welche durch Löcher in den auf dem Cylinder T^s befestigten Ringen' / hindurchgehen; durch diese Führungen ist der Cylinder T³ auf den Stangen χ verschiebbar. Auf den unteren Enden der Stangen χ sind Spiralfedern Y angebracht, welche gegen eine auf das untere Ende der Stangen aufgeschraubte Mutter oder eine aufgesteckte Scheibe wirken. Diese Federn Y dienen dazu, die heftige Erschütterung aufzufangen, welche entstehen würde, wenn das durch den Hub der Pumpe P plötzlich einströmende Gas oder Luft den Cylinder T³ gehoben hat und letzterer dann wieder herabfällt. Tⁱ ist' ein Luftabzugsrohr, welches. aus dem oberen Theil des Behälters W ins Freie führt, und T⁵ ein mit Hahnverschlufs C ³ versehenes Rohr, welches durch den Mantel W hindurchgeht und in das innere Gefäfs T² mündet.

Wenn die Maschine in Gang gesetzt ist, nehmen die Abdämpfe des Ammoniakgases nebst Luft und uncondensirbaren Gasen ihren Weg durch die Absorptionsgefäfse, werden von der Pumpe P abgesaugt und durch die Rohre S² und T¹ in den Behälter W gedrückt. Das Ammoniakgas ist von der begleitenden Flüssigkeit absorbirt worden, bevor es das obere oder Ausgangsende des Rohres T¹ erreicht;' die an dieser Stelle ausströmende Luft zusammen mit den nicht condensirbaren Gasen üben gegen den Deckel des Cylinders T³ einen Druck aus, der für gewöhnlich durch das Eigengewicht dieses Cylinders unwirksam gemacht wird.

Die aus dem Rohr T¹ oben ausströmende Flüssigkeit fliefst innerhalb des umgebenden Cylinders T³ herab und aus dessen unterem offenen Ende heraus in den, unteren Theil des umgebenden Cylinders T², ohne die im unteren Theil des Behälters W befindliche Flüssigkeit in heftige Bewegung zu setzen, da die den Cylinder T³ umgebende Flüssigkeit meist höher steht als die darin befindliche, weil nämlich die Luft und die nicht condensirbaren Gase im Cylinder T³ den Flüssigkeitsspiegel herabdrücken. Wenn die Maschine längere Zeit hindurch stillgestanden hat oder wenn der Heizapparat oder die Maschine geöffnet worden sind, oder wenn auf sonstige Weise eine gröfsere Menge Luft in den Apparat eingedrungen oder angesaugt worden ist und die Vacuumpumpe erreicht, nachdem die Maschine in Gang gesetzt ist, so wird diese Luftmenge den Cylinder T³ emporheben und den Flüssigkeitsspiegel im unteren Theil dieses Cylinders so weit herabdrücken, dafs ein Entweichen der Luft zwischen den Cylindern T² und T³ stattfinden kann. Für gewöhnlich wird die in den Behälter W während des Ganges der Maschine hineingedrückte Luft, nicht hinreichen, um den Cylinder T² emporzuheben, sondern sie .wird nur die Flüssigkeit aus dem unteren Theil des Cylinders herausdrängen und dann durch den Zwischenraum zwischen T"² und T^B entweichen, um aus dem oberen Theil des Behälters W durch das Rohr Tⁱ auszuströmen. Das freie Gas, welches denselben Weg nehmen will wie die Luft, wird durch die zwischen den Behältern T² und T³ befindliche Flüssigkeit absorbirt.

W,enn die Maschine mit Ammoniakgas betrieben wird, so wird kein OeI zum Schmieren des Cylinders und des Ventilkastens gebraucht; es kommt jedoch oft vor, dafs die Maschine vorher mit Dampf betrieben worden ist und im Cylinder sich noch Schmieröl befindet, welches dann durch das Abgangsrohr in den Absorptionsapparat gelangt. . Wenn dieses OeI mit Ammoniak in Berührung kommt und hohen Wärmegraden ausgesetzt wird, so geht es mit dem Ammoniak eine Verbindung ein, welche die gehörige Entwickelung der Ammoniakdämpfe aus der Lösung beträchtlich

Claims (1)

1. stört. Es ist deshalb nothwendig, das etwa vorhandene OeI abzufangen, bevor es in den Heizkessel B gelangt. , Dies geschieht innerhalb des Flüssigkeitsbehälters W in folgender Weise: das OeI würde mit der Luft im Innern des Cylinders T³ niedergehen und, da es leichter ist als Ammoniakwasser, auf letzterem obenauf schwimmen, innerhalb des Cylinders T². Hier kann es bequem entfernt werden, indem man den Hahn C³ des Rohres T⁵ öffnet und die Flüssigkeit aus dem oberen Theil des Cylinders Γ¹ abläfst.

   Der ringförmige Raum, welcher im Behälter W den oberen Theil des Cylinders' T² über dem Saugrohr u^l umgiebt, ist geräumig genug, um auch'aufsergewöhnlich grofse, aus dem Cylinder T² kommende Mengen zu fassen, bevor solche durch die Saugpumpe P¹ in den Heizkessel B abgepumpt werden.

   Z ist eine senkrecht angeordnete Glasröhre, deren oberes Ende mit dem den Cylinder T^B umgebenden Luftraum innerhalb des Mantels W in Verbindung steht und dessen unteres Ende durch ein Verbindungsrohr in das. Innere des Cylinders T² etwas unterhalb der Einmündung des Rohres T⁵ führt. Das Vorhandensein von OeI oder anderen fremden Substanzen im oberen Theil des Cylinders T² wird dadurch bemerklich werden, dafs sie in das aufsen. angebrachte Glasrohr eindringen, worauf man dann den Hahn C³ öffnet. . -

   Es ist leicht ersichtlich, dafs die Cylinder T² T³ auch an anderer Stelle aufserhalb des Behälters W in die Leitung S² eingeschaltet werden könnten und dann denselben Zweck erfüllen würden; die Anordnung innerhalb des Behälters erscheint jedoch als die einfachste und zweckmäfsigste. Auch könnte man den Behälter W durch eine mittlere Scheidewand in zwei Theile zerlegen, deren einer zur Aufnahme der hineingepumpten Flüssigkeit -und zum Ausscheiden der gleichzeitig eindringenden Luft dienen würde, während aus dem anderen Theil das Absaugen der Flüssigkeit nach dem Heizkessel B zu geschehen hätte. Jedoch erscheint auch demgegenüber die gezeichnete Einrichtung als die zweckmäfsigere. Die Pumpe P¹ saugt die Flüssigkeit aus dem Behälter W an und drückt sie zunächst durch Rohr u² in die Heizkammer M, in welcher die Röhren m m liegen, wo die Flüssigkeit von der in der Absorptionsflüssigkeit entwickelten Wärme angewärmt wird; aus der Kammer M gelangt dann die Flüssigkeit durch Rohr μ³, in welches ein Ventil u⁴ eingeschaltet ist, in den Heizkessel B zurück. ·

   Aus dem Rohr M³ zweigt ein Rohr.«⁴ nach dem Ventilkasten des Maschinencylinders E ab. In diesem Zweigrohr befindet sich ein Ventil C⁴, dessen Oeffnung die in .der Heizkammer M angewärmte Flüssigkeit von Zeit zu Zeit in den Ventilkasten und Cylinder einläfst, sobald die Schmierung der Arbeitsflächen erforderlich erscheint. Dies wird hauptsächlich beim Ingangsetzen der Maschine der Fall sein. Die Entnahme dieser Schmierflüssigkeit aus dem Rohr u^z bietet den Vortheil, dafs auf diese Weise eine starke Lösung zu jeder Zeit unter einem gröfseren Druck, als solcher iri dem Maschinencylinder überhaupt vorkommt, erhältlich ist.

   Pateντ-Anspruch:

   Bei einer Ammoniakmaschine, bei welcher das aus Ammoniakwasser durch zugeleiteten Dampf erzeugte Gas zum Betrieb einer Maschine benutzt wird:,

   a) die Einrichtung, dafs der im Dampfkessel (A) erzeugte Dampf zuerst nach dem oberen

   - Theil des Heizkessels (B) zur Ueberhitzung der entstandenen Ammoniakgase geführt, dann zum Erhitzen der Flüssigkeit durch den unteren Theil des Kessels (B) geleitet wird, auf diesem Wege allmälig condensirt und so nach vollständiger Ausnutzung seiner Heizkraft durch eigene Schwere nach dem Dampfkessel (A). zurückkehren kann;

   b) die Anordnung von horizontalen oder seitlichen Scheidewänden (f¹/²) in dem Heizkessel (B), welche eine seitliche, dem. Weg des durch die Röhren (b¹ b² b^s) fliefsenden Dampfes entgegengesetzt gerichtete Strömung der Flüssigkeit bezw. der daraus gebildeten Gase zum Zwecke besserer Erhitzung her- ■ vorrufen sollen; -

   c) die Einrichtung, dafs der durch Strahlapparat (J) mit zugeführter schwacher Lösung aus dem Heizkessel vereinigte Abdampf der Maschine auf seinem Weg zum Absorptionsapparat (N) seine Wärme in einer Kammer (M) an die durch Pumpe (P¹) nach dem Heizkessel (B) zurückgeleitete und bei der Absorption abgekühlte gesättigte Lösung abgiebt und dieselbe so vorwärmt;

   d) die Einrichtung, dafs die Cylinder bezw. Kolben und die Ventilschieber der Maschine statt mit OeI mit Ammoniakwasser geschmiert werden, welches nach Bedarf durch^ Rohr (u⁵)- bezw. Ventil (C*) der nach dem Kessel (B) zurückkehrenden und unter stärkerem, als dem im Cylinder herrschenden Druck stehenden Lösung entnommen werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.