DE643143C

DE643143C - Dampferzeuger

Info

Publication number: DE643143C
Application number: DEG79762D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Vorkauf
Original assignee: Dr-Ing August-Theodor Herpen
Current assignee: Dr-Ing August-Theodor Herpen
Priority date: 1931-05-21
Filing date: 1931-05-21
Publication date: 1937-03-31

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger derjenigen Bauart, bei der durch Schleuderwirkung in einen doppelschenkligen Drehkörper Flüssigkeit von einem Schenkel durch den am Außenumfang des Drehkörpers liegenden Krümmer in den mit Flüssigkeit und daraus erzeugtem Dampf gefüllten anderen Schenkel gefördert wird, wodurch eine Druckerhöhung des Dampfes 'erzeugt wird.

Es sind Dampfkraftanlagen bekanntgeworden, bei denen der Dampferzeuger mit einem Teil der Dampfturbine und dem dazugehörigen Kondensator zusammen umläuft, wobei die Arbeitsflüssigkeit von dem Kondensator infolge der Schleuderwirkung wieder dem Dampferzeuger zugeführt tind hierdurch eine Druckerhöhung im Dampfraum erzeugt wird. Diese Anlage ist vollkommen in sich abgeschlossen, so daß sowohl der Dampf wie auch die Flüssigkeit innerhalb der sich drehenden Teile bleibt.

Das Wesen der Erfindung besteht demgegenüber in einer besonders vorteilhaften Einspeisung der Speiseflüssigkeit von einem feststehenden Behälter in einen mit Schleuderwirkung arbeitenden Dampferzeuger, und zwar soll erfindungsgemäß dem nur mit Flüssigkeit gefüllten Schenkel des Drehkörpers die Speiseflüssigkeit von 'einem außerhalb des Dampferzeugers liegenden feststehenden Behälter in ununterbrochener Leitung von der Achse aus zugeführt werden. Hierdurch wird neben anderen Verbesserungen der große Vorteil erzielt, daß eine völlig selbsttätige Einspeisung in den Dampferzeuger im Verhältnis zur Dampfbildung erfolgt, denn durch die beschriebene Art der Zuführung des Speisewassers wird immer entsprechend der Dampfleistung Flüssigkeit eingespeist, da der nur mit Flüssigkeit gefüllte, mit einem außenliegenden Behälter verbundene Schenkel das Bestreben hat, den anderen teilweise auch mit Dampf gefüllten Schenkel völlig mit Wasser anzufüllen. Je mehr Dampf sich also in dem zweiten Schenkel befindet, um so mehr steigert sich der Druck zum Einspeisen der Flüssigkeit.

Die einfachste Ausführungsform eines Dampferzeugers nach dem Erfindungsgedanken ist ein doppelscbenkliges Rohr, wie es beispielsweise in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist. Wenn in das doppelschenklige Rohr gemäß Abb. 1 Flüssigkeit eingeführt wird, so stellt sich, solange dieses Rohr nicht beheizt wird, die Flüssigkeit in beiden Sehenkern ι und 2 gleich hoch ein, und es tritt ein Ruhestand ein. Wenn aber der eine Schenkel ι dieses Rohres beheizt wird, was in der Weise geschehen kann, daß der Schenkel 2 durch eine Trennwand 3 vor der Einwirkung heißer Gase geschützt wird, wird in dem beheizten Schenkel 1 entweder warmes Wasser

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Heinrich Vorkauf in Berlin.

oder ein Dampf-Wasser-Gemisch erzeugt, dessen speziilsches Gewicht geringer als das spezifische Gewicht der nicht beheizten Flüssigkeit im Schenkel 2 ist. Die Folge hiervon·: ist, daß eine Auftriebskraft entsteht, die dem · Gewichtsunterschied der Flüssigkeitssäulen in den beiden Schenkeln ι und 2 entspricht.

Im Ruhezustand des doppelschenkligen Rohres sind diese Auftriebskräfte nicht besonders hoch. Sie lassen sich aber erheblich steigern, wenn das Rohr in Drehung versetzt wird, wodurch das doppelschenklige Rohr einer gegenüber der Erdbeschleunigung bedeutend größeren Beschleunigung, nämlich >5 der Fliehkraftbeschleunigung, ausgesetzt wird. Diese Verhältnisse sind in der Abb. 2 veranschaulicht.

Gemäß Abb. 2 tritt die zu verdampfende Flüssigkeit aus dem hochstehenden Behälter 4 über die Stopfbuchse 5 in die sich drehende Hohlwelle 6 ein, aus der sie in den Schenkel 2 des U-Rohres und von hier in den Schenkel 1 strömt, wodurch das U-Rohr vollständig mit Flüssigkeit angefüllt werden kann. Wird nun der Schenkel 1 durch heiße Gase beheizt, die an der Trennwand 3 vorbeistreichen, so entwickelt sich in dem Schenkel ι Dampf, der verdrängt wird und das U-Rohr über die Hohlwelle 6 und die Stopfbuchse 7 verläßt.

Im praktischen Betrieb würde natürlich ein doppclschenkliges Rohr, wie es die Abb. 2 zeigt, nicht genügend Dampf liefern können.

Ausführungsformen des Erfindungsg-egenstandes, wie sie für den praktischen Betrieb in Frage kommen, sind in den Abb. 3 und 4 beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Abb. 3 einen Längsschnitt durch den sich drehenden Dampferzeuger gemäß der Erfindung,

Abb. 4 einen Querschnitt nach Abb. 3. Wie aus den Abb. 3 und 4 hervorgeht, ist auf der Hohlwelle 6 ein doppelschenkliges Rohrsystem 1, 2 angeordnet, das durch die Drehung der Hohlwelle 6 ebenfalls in Drehung versetzt wird. Das zu verdampfende Wasser oder eine andere Flüssigkeit tritt aus dem hochstehenden Behälter 4 über die Stopfbuchse 5 in das rechte Ende der Hohlwelle 6 ein und strömt von hier in den Schenkel 2 des sich drehenden Rohrsystems 1, 2. Durch Verteilungsrohre 8 wird die Flüssigkeit in die Rohre 1 geleitet, strömt dann von hier über Sammelleitungen 9 und das Rohrsystem ι ο in den linken Teil der Hohlwelle 6, um die Anlage über die Stopfbuchse 7 zu verlassen. Solange den Rohren 1 keine Wärme zugeführt wird, werden sich diese Rohre nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren ebenfalls mit Wasser füllen. Beheizt man jedoch

die Rohre ι beispielsweise dadurch, daß Rauchgase in der Pfeilrichtung durch das drehende System gefördert werden, so der entstehende Dampf aus den Rohverdrängt und strömt über das linke s.iE/[»ie der Hohlwelle 6 irgendeiner Verwen-' dimgsstelle zu. Durch geeignete bauliche Maßnahmen, gegebenenfalls durch Anordnung von Trennwänden zwischen den Rohreu 2 einerseits und den Rohren 1 anderseits, oder durch Anordnung der Rohre 2 in einem entsprechenden Temperaturbereich der Heizgase, muß dafür Sorge getragen werden, daß in den Rohren 2 keine Dampfbildung stattlinden kann.

Wird nun dem erzeugten Dampf ein Widerstand entgegengesetzt, beispielsweise durch ein Drosselventil oder eine Arbeitsmaschine, so erhöht sich die Spannung dieses Dampfes, und der Dampf verdrängt das Wasser in den beheizten Rohren 1. .Wenn das ganze Wasser aus den Rohren 1 verdrängt werden soll, kann die hierzu erforderliche Dampfspannung berechnet \verden. Sie muß gleich sein dem Unterschied des durch die Schleudenvirkung der Flüssigkeit entstehenden Druckes in den Rohren 2 und des durch die Schleudenvirkung des Dampfes entstehenden Druckes in den Rohren 1.

Setzt man das spezifische Gewicht des Wassers gleich 1 und das spezifische Gewicht des Dampfes gleich 0,1, den Durchmesser des sich drehenden Rohrsystems gleich 0,9 m und die minutliche Umdrehungszahl gleich 4000, so berechnet sich der durch die Schleuderwirkung des Wassers entstehende Druck zu 178 kg/cm². Der durch die Schleudenvirkung des Dampfes entstehende Druck beträgt' 17,8 kg/cm². Sieht man von der Reibung in den Rohren ab, könnte bei den angenommenen Verhältnissen dementsprechend Dampf mit einem Druck von etwa 160 kg/cm² . erzeugt werden.

Die Ableitung des Dampfes erfolgt durch Verbindungskammern 9 und einen Überhitzer 10, in dem der Dampf getrocknet und überhitzt wird. Die Verwendung von Verbindungskammern 9 macht es möglich, den mittleren Teil der Hohlwelle entweder voll auszuführen oder lediglich eine Bohrung von sehr geringem Durchmesser vorzusehen, durch die Teile eines Thermostaten zum Regem der Dampftemperatur geführt werden können. Wie Abb. 3 zeigt, kann die Regelung der Dampftemperatur in der Weise vorgenommen werden, daß der Thermostat 11 in die Hohlwelle etwa an der Stelle eingeführt wird, an der der getrocknete und überhitzte Dampf in den Hohlteil der Welle 6 eintritt. Der Thermostat 11 steuert in bekannter Weise ein Ventil 12, das bei zu niedriger Temperatur des

Dampfes die Zufuhr der zu verdampfenden Flüssigkeit drosselt, und umgekehrt bei zu heißem Dampf Flüssigkeit in größeren Mengen in das Rohrsystem einströmen läßt.
Wenn eine derartige Regelung vorgesehen ist, so bezieht sie sich jedoch nur auf die Höhe der Überhitzung des Dampfes. Wie oben schon ausgeführt, ist bei dem Dampferzeuger, nach dem Erfindungsgedanken, eine to Regelung der einzuspeisenden Wassermenge nicht notwendig, da diese auf Grund des Verfahrens selbsttätig erfolgt.

Es ist jedoch nicht immer erforderlich, den Dampferzeuger so zu betreiben, daß eine restlose Verdampfung der Flüssigkeit und eine Trocknung sowie Überhitzung des Dampfes erfolgt. Der durch Schleuderwirkung erzeugte Druck kann vielmehr ebenfalls dazu dienen, um einen Umlauf durch das Rohrsystem zu erzeugen.

Abb. s zeigt die Verwirklichung dieses Gedankens in einer Ausführungsform. Wie aus dieser Abbildung hervorgeht, läuft die zu verdampfende Flüssigkeit dem sich drehenden Dampferzeuger aus "einem in bekannter Weise darüber angeordneten Behälter 16 über die Leitung 13 zu. Im Dampferzeuger selbst wird dann ein Dampf-Wasser-Gemisch, erzeugt, das den Dampferzeuger über die Stopfbuchse 7 verläßt und durch die Leitung 14 dem Hochbehälter 16 zugeführt wird. In diesem Behälter findet eine Trennung zwischen Flüssigkeit 'und Dampf statt. Der abgeschiedene Dampf verläßt den Hochbehälter 16 über die Leitung 15, um irgendeiner Verwendungsstelle zugeführt zu werden, während die nicht verdampfte Flüssigkeit über die Leitung 13 dem Dampferzeuger wieder zugeführt wird, um den beschriebenen Kreislauf von neuem zu beginnen.

Der Dampferzeuger besitzt in diesem Falle keine Überhitzerschlange 10, wie sie in Abb. 3 dargestellt ist.

Gegenüber Abb. 3 !unterscheidet sich Abb. 5 auch noch insofern, als der in den Rohren 1 erzeugte Dampf nicht durch auf der Welle angeordnete Kammern 9, sondern unmittelbar durch die Hohlwelle 6 abgeführt wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß der Dampferzeuger gemäß der Erfindung in allen Fällen angewendet werden kann, wo aus Wasser oder anderen Flüssigkeiten, beispielsweise Quecksilber, Dampf erzeugt lund zu Kraft- bzw. Heizungszwecken verwendet werden soll. Infolge der leichten und raumsparenden Bauart des neuen Dampferzeugers kann er nicht nur im Land- und

Schiffskesselbau, sondern auch bei Fahrzeugen aller Art, beispielsweise Kraftwagen, Lokomotiven oder Flugzeugen, Verwendung 60 finden.: ,

Claims

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger, bei dem durch Schleuderwirkung in einem doppelschenkligen Drehkörper Flüssigkeit von einem Schenkel durch den am Außenumfang des Drehkörpers liegenden Krümmer in den mit Flüssigkeit und daraus erzeugtem Dampf gefüllten anderen Schenkel gefördert 'und dadurch eine Druckerhöhung des Dampfes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem nur mit Flüssigkeit gefüllten Schenkel (2) die Speiseflüssigkeit von einem außerhalb des Dampferzeugers liegenden feststehenden Behälter (4) in ununterbrochener Leitung von der Achse aus zugeführt wird.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelschenklige Drehkörper (1, 2) als ein aus einem U-Rohr bzw. einem System von U-Rohren bestehenden Hohlkörper ausgebildet und mit dem einen Schenkel (2) an eine hohle, zum Zuführen der Speiseflüssigkeit dienende Welle (6) angeschlossen ist.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der hohlen Welle (6) Verteilerkammern (9) go angeordnet sind, an die die dampfführenden Schenkel (1) des Hohlkörpers (1, 2) angeschlossen sind.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die dampfführenden Schenkel (1) mit der hohlen Welle verbunden sind und der Dampf durch die hohle Welle abgeführt wird.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlkörper (1, 2) Überhitzerelemente (10) angeschlossen sind, deren Rohre radial zu der hohlen Welle (6) liegen.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem sich drehenden Verdampfer ein Behälter (16) mit Dampfentnahmeleitung (15) angeordnet ist, aus dem die zu verdampfende Flüssigkeit durch eine Leitung (13) dem Verdampfer zufließt und dem durch eine Leitung (14) ein Dampf-Flüssigkeits-Gemisch aus dem Verdampfer zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen