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Verfahren zum Betriebe eines Wärmespeichers und Einrichtungen dafür
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betriebe eines Wärmespeichers,
in dem die Wärme der Abgase einer Brennkraftturbine auf die Verbrennungsdruckluft
und gegebenenfalls das brennbare Gas übertragen wird und der aus mindestens je drei
zeitlich gegeneinander versetzt arbeitenden Wärmeaustauschern besteht. Beim Umschalten
solcher Wärmespeicher für Brennkraftturbinen, die mit ununterbrochener Verbrennung
in der mit Druckluft und Brennstoff gespeisten Brennkammer arbeiten, darf weder
die Stetigkeit der Verbrennung beeinträchtigt werden noch dürfen sich Stauungen
und Rückdrucke beim Abfluß der Abgase ergeben, durch die das Drehmoment der Turbine
ungünstig beeinflußt werden würde. Dies wird nicht bereits dadurch erreicht, daß
in benannter Weise mehr als je zwei durch die Abgase der Brennkraftturbine beheizte
Wärmespeicher für die Verbrennungsluft und gegebenenfalls für das brennbare Gas
vorgesehen und zeitlich gegeneinander versetzt umgesteuert werden. Hierdurch wird
nur erreicht, daß stets ein Abfluß für die heißen Abgase und ein Zufluß für die
Druckluft und gegebenenfalls das verdichtete brennbare Gas offen steht. Es besteht
aber auch die Möglichkeit, daß nach dem Durchfluß der Druckluft durch den Wärmespeicher
beim Umsteuern der Einlaß für die; heißen Abgase früher oder gleichzeitig mit dem
Auslaß öffnet, wodurch die im Wärmespeicherraum noch vorhandene Druckluft in die
Abgaskammer der Turbine schlägt, wodurch sich starke Rückdrucke auf das Laufrad
ergeben. Wird anderseits nach dem Aufheizen des Wärmespeichers durch die heißen
Abgase derart umgesteuert, daß der Einlaß für die Verbrennungsdruckluft gleichzeitig
oder später öffnet als der Auslaß für diese, so schlagen die heißen Verbrennungsgase,
die unter dem vollen Druck der Brennkammer stehen, in den Wärmespeicherraum zurück,
wodurch ebenfalls Störungen und Zerstörumgen auftreten. Noch schlimmere Folgen können
bei dem Wärmespeicher für das brennbare Gas auftreten.
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Unter den für Wärmespeicher vorgeschlagenen Umschalteinrichtungen
befinden sich auch solche Steuerorgane, besonders für die Wärmespeicher metallurgischer
Öfen, bei deren Bewegung ein Gasweg abgesperrt wird, ehe ein anderer freigegeben
wird. Auch sind für die Luftvorwärmer von Kesselfeuerungen Ausführungen von Wärmespeichern
bekannt, bei, denen die Wärmespeichermasse sich ständig bewegt und bei, der Bewegung
aus einem Gasstrom in den anderen einen strömungslosen Abschnitt durchläuft. Für
die mit
hohem Druck arbeitenden Verbrennungsturbinen wird die bei
diesen vorliegende Aufgabe durch die bekannten Einrichtungen nicht gelöst. Im besonderen
sind die mit Wärmespeicher arbeitenden Luftvorwäriner fizf Kesselfeuerungen schon
deshalb nicht iüF@*, solche Verbrennungsturbinen geeignet, weile dabei keine gegen
hohe Druckunterschiede dichtende Gasabschlüsse möglich sind.
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Im Gegensatz zum Betriebe mit diesen bekannten Einrichtungen besteht
das Verfahren zum Betriebe der Wärmespeicher für Brennki aftturbinen nach der Erfindung
darin, daß während des Umschaltens der Speicher für mir kurze Zeit weder von den
heißen Abgasen noch auch von der zu erwärmenden verdichteten Brennluft durchströmt
wird und das Auslaßorgan für die wärmeabgebenden Gase früher als das Einlaßorgan
für diese und das Einlaßorgan für die verdichtete Luft oder das verdichtete Gas
früher als das Auslaßorgan für diese öffnet. Durch diese besondere Art drei oder
mehr Wärmespeicher zu betreiben, wird die angestrebte Wirkung eines völlig stetigen
Turbinendrehmoments mit Sicherheit erreicht, weil den Abgasen stets ein Abflußweg
und der Druckluft stets ein Zufluß zur Brennkammer offen steht, ohne daß während
des Umschaltens ungünstige Unterbrecliungen oder Rückströmungen stattfinden können.
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In solchen Fällen, in denen. der Brennkamnzer der Verbrennungsturbine
nicht flüssiger, sondern gasförmiger Brennstoff zugeführt wird, empfiehlt es sieb,
mindestens drei Wärtnespeicher für diesen mit einem solchen Teil der Abgase aufzuheizen,
daß das Brenngas auf etwa die gleiche Temperatur wie die Brennluft vorgewärmt wird,
wenn man es nicht vorzieht, die Brenngase durch einen Oberflächenwärmeaustauscher
zu erwärmen, durch welchen ein solcher Teil der Abgase im Gegenstrom zum Brenngase
geschickt wird, claß dieses auf annähernd die gleiche Temperatur wie die Brennluft
vorgewarnit wird.
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Dabei werden die Wärmespeicher für diese Arbeitsverfahren, bei denen
Ein- und Auslaßräume finit Steuerorgan einerseits für die wärmeabgebenden Gase,
anderseits für die zu erwärmende verdichtete Luft oder das verdichtete Brenngas
vorgesehen sind, zweckmäßig in der Weise betrieben, daß das Auslaßorgan für die
wärmeabgebenden Gase früher als das zugehörige Einlaßorgan und das Einlaßorgan für
die verdichtete Luft oder das verdichtete Gas früher als das zugehörige Auslaßorgan
öffnet. Die Wärniespeieher, welche der Erwärmung des verdichteten Brenngases dienen,
erhalten zweckmäßig eine Hilfsauslaßleitung für das Brenngas, durch welche dieses
von dem Wärmespeicherraum dein Saugraum des Gasverdichters «-leder ztigeführt wird
und deren Absperrorgan sich kurze Zeit vor dem Eintritt der wärmeabgebenden Gase
in dem Wärinespeicherraum öffnet. Dabei wird in diese Hilfsleitung zweckmäßig eine
Gaspumpe beliebiger Art eingeschaltet.
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Die Zeichnungen stellen Wärmespeicher für das Arbeitsverfahren nach
der Erfindung in verschiedenen Anordnungen dar. Abb. i zeigt den Längsschnitt durch
einen Wärmespeicher, von welchem also mindestens drei für eine Turbine zu verwenden
sind, bei dem die wärmespeichernde Masse in Form eines Hohlzylinders oder mehrseitigenHohlprismas
angeordnet ist. Diese wärmespeichernde Masse wird von den heißen Gasen radial in
der einen Richtung zweckmäßig von innen nach außen und von den zu erwärmenden Gasen,
also der Druckluft oder dem verdichteten Brenngase, in umgekehrter Richtung durchströmt.
Die Wärmespeichermasse besteht dabei zweckmäßig aus aufeinandergeschichteten Blechen,
welche die Stärke etwa eines Millimeters oder weniger besitzen und für die Gasströmung
Spalte von Bruchteilen eines Millimeters zwischen sich frei lassen. Dabei müssen
diese Bleche aus einem Werkstoff besteben, der bei den hohen Temperaturen, denen
sie ausgesetzt werden, widerstandsfähig ist, d. 1i. keine Oxyd- oder Zunderschicht
ansetzt. Beispielsweise geeignete Werkstoffe sind die Chromnickellegierungen oder
die Chromnickel-Aluniinium-Legierungen des Eisens.
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Die engen Spalten zwischen den einzelnen Blechen für den Durchtritt
der Gase können leicht dadurch erzielt werden. daß in die Bleche kleine Buckeln
eingepreßt werden, die sieh auf das nächstfolgende Blech legen, wobei die Höhe dieser
Buckel der Stärke des Spaltes entspricht, der zwischen den Blechen frei bleiben
soll.
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Um einen möglichst völligen Wärmeaustausch zwischen den heißen Abgasen
und der zu erliitzendeii Luft oder des zu erhitzenden Brenngases herbeizuführen,
muß die Wärmespeicherinasse in Strömungsrichtung des Gases Unterbrechungen aufweisen,
um die Wärmeleitung in dieser Richtung zu erschweren. Dadurch wird erreicht, daß
die einzelnen durch Spalten voneinander getrennten Blechstreifen, welche die hindurchströinenden
Gase nacheinander erreichen, stufenweise aufgebeizt und in umgekehrter Reihenfolge
stufenweise abgekühlt «-erden, wodurch einerseits eine möglichst weitgehende Abküh-lung
der Abgase und andererseits eine möglichst hohe Aufheizung der Druckluft oder des
Bremigases erzielt wird. Je weitgehender dabei die Unterteilung der wärmespeichernden
Masse in '-,triiinungcricbttinr, ist, um se
günstiger ist es für
die angestrebte Wirkung. Die Unterteilung sollte möglichst in zehn oder mehr Streifen
vorgenommen sein.
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. Bei der in Abb. i dargestellten Ausführung eines Wärmespeichers
mit der W ärmespeichermasse a ist für den Eintritt der heißen Gase der Stutzen b
vorgesehen, von dem aus die heißen Gase durch Öffnungen c, die auf einem Zylinder
angeordnet sind und durch den Kolbenschieber d verschlossen werden können, in den
Innenraum der wärmespeichernden Massen ai gelangen.
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Auf dem Wege durch die engen Spalten zwischen den Blechen, welche
die wärmespeichernde Masse bilden, geben die heißen Gase ihre Wärme an die Bleche
ab und gelangen auf diese Weise abgekühlt in den Ringräum e, welcher die wärmespeichernde
Masse umgibt und der- durch den Mantel f umschlossen ist.
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In diesem Ringraum e strömen die heißen Gase abwärts, gelangen auf
diesem Wege in den unteren Deckelraum g und aus ihm durch die Öffnungen des Kolbenschiebers
1a zum Austrittsstutzen i.
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Während dieser Zeit des Aufheizens verschließen die Kolbenschieber
k und m die Wege für die durch den Wärmespeicher zu erhitzende Luft oder das zu
erhitzende Gas. Sobald jedoch der Wärmespeicher durch die heißen Abgase genügend
aufgeheizt ist, ,wird umgeschaltet, wobei die Kolbenschieber d und lt die von ihnen
gesteuerten Öffnungen verschließen und damit den heißen Abgasen den Durchtritt durch
den Wärmespeicher versperren. Sobald diese Schieber geschlossen haben, öffnen die
Kolbenschieber k und m. die von ihnen gesteuerten -Öffnungen und geben dadurch der
Druckluft, die durch den Stutzen n ein- und durch den Stutzen o austritt, den Weg
durch den Wärmespeicher frei. Auf diesem Wege gelangt die Druckluft vom Eintrittsstutzen
n durch den Schieber k zunächst zum unteren Deckelraum g und aus diesem in den Mantelraum
e, aus dem sie radial von außen nach innen durch die Spalten zwischen den Blechen,
die die Wärme aufgenommen haben, in den Innenraum des Hohlkörpers a und aus diesem
durch die vorn Schieber m freigegebenen Öffnungen zum Austrittsstutzen o strömt.
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Um die metallenen Wände, welche mit den heißen Gasen in Berührung
kommen, vor zu hohen Erhitzungen zu schützen, sind sie mit einem Futter aus feuerfesten
Stoffen, z. B. feuerfesten Steinen, ausgekleidet,und, soweit erforderlich, auch
noch mit Kühlung versehen.
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Die' dünnen Bleche, welche die wärmespeichernde Masse 'bilden, sind
in radialer Richtung durch Spalten P unterbrochen, um eine Wärmeleitung in Richtung
der Strömung der Gase möglichst zu verhindern. Durch eine solche Unterteilung- kann
erreicht werden, daß die innere Schicht der wärmespeichernden Bleche die Temperatur
der heißen Abgase erreicht, während gleichzeitig die äußerste Schicht der wärmespeichernden
Bleche erst eine ganz geringfügige Erwärmung aufweist.
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Bei denjenigen Turbinen, bei denen Gase als Brennstoff für die Erhitzung
der Treibluft verwandt werden, sind außer den Wärmespeichern für die Treibluft,
die den Brennern zugeführt werden soll, auch Wärmespeicher vorzusehen, um die brennbaren
Gase vor ihrer Verbrennung vorzuwärmen.
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Da die hierfür erforderlichen Wärmespeicher ebenso wie diejenigen
für die Erhitzung der Luft durch die heißen Abgase aufgeheizt werden, welche außer
Stickstoff und Kohlensäure infolge des Luftüberschusses bei der Verbrennung auch
noch Sauerstoff enthalter2, so würde es zu Unzuträglichkeiten führen, wenn bei dem
mit verdichtetem Brenngas gefüllten Speicher nach dem Abschließen der Schieber k
und n2 die Schieber d und h den heißen Abgasen den Durchtritt sofort freigeben
würden, weil dann die brennbaren Gase zum Teil verbrennen und zum Teil urverbrannt
durch den Auslaßi hinausgeschoben oder, was noch bedenklicher sein würde, infolge
ihres Überdruckes den heißen Abgasen entgegenströmen würden.
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Um dieses zu verhindern, ist ein besonderer Stutzen q vorgesehen,
durch den die brennbaren Gase nach dem Abschließen der Schieber k und in und ehe
die Schieber d
und h öffnen, dem Saugraume des Gasverdichters wieder zugeführt
und dadurch bis auf atmosphärische Spannung oder noch etwas darunter entspannt werden,
so daß das im Wärmespeicher vorhandene Gasgewicht nur noch gering ist. Eine weitere
Verringerung ist dadurch möglich, daß in die an den Stutzen q angeschlossene Leitung
eine Gaspumpe eingeschaltet wird, die auch aus einem Strahlapparat bestehen kann,
der mit einem Teil des bereits verdichteten Gases als Treibstoff betrieben wird,
um auf die Weise im Raume des Wärmespeichers einen Unterdruck zu erzeugen, wodurch
das in ihm vorhandene Gasgewicht noch weiter verringert wird.
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Soll verdichtete Brennluft durch denWärmespeicher erhitzt werden,
so sind, wie schon erwähnt wurde, die Schieber d und h während des Aufheizens
offen, während die Schieber k und m gleichzeitig geschlossen sind.
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Ist die Zeit der Aufheizung beendigt, so schließt zunächst der Schieber
d ab und gleich darauf der Schieber h. Dann öffnet der Schieber k und gleich darauf
der Schieber m,
worauf der Speicher von der zu erwärmenden Luft
durchströmt wird. Hat sich der Speicher auf diese Weise abgekühlt, so schließt zunächst
der Schieber m und gleich darauf der Schieber k, dann öffnet der Schieber 1r, wodurch
die verdichtete Luft durch den Stutzen i., soweit sie noch im Wärmespeicher vorhanden
war, austreten kann, und gleich darauf der Schieber d. Das Aufheizen kann dann wieder
beginnen.
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Soll Brenngas mittels des Wärmespeichers erwärmt werden, so verlaufen
die Schieberbewegungen ebenso, jedoch wird beim Übergange vom Brenngas, welches
den Speicher abgekühlt hat, auf die Abgase, die ihn wieder erhitzen sollen, nach
dem Abschließen der Schieber h und nz, ehe die Schieber h und d geöffnet
werden, das im Wärmespeicher vorhandene Brenngas zum größten Teil, wie bereits oben
beschrieben wurde, durch den Stutzen q abgeführt.
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Die Schieber, welche den Durchgang der Gase steuern, können beispielsweise
durch unrunde Scheiben bewegt werden. Auch können sie durch Ventile ersetzt werden.
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Die Abb.2 und 3 der Zeichnung zeigen eine andere Ausführung der Verbrennungsturbine
mit Wärmespeicher für das Arbeitsverfahren der Erfindung. Die in Ansicht gezeichnete
Turbine 2 besitzt einen zweckmäßig nach unten gerichteten Abgasstutzen 3, an welchen
zwei Zwillingswärmespeicher :I und 5 angeschlossen sind, die die Abb. 3 in Ansicht
in Richtung der Achse der Turbine gesehen zeigt, während die Abb. :2 einen
Schnitt durch einen der beiden Zwillingswärmespeicher zeigt, und zwar die linke
Hälfte einen senkrechten Schnitt und die rechte Hälfte einen Schnitt nach der Linie
A-A.
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Die aus dem Ablaßstutzen 3 der Turbine 2 ausströmenden heißen Abgase
werden durch den.in Mittelstellung gezeichneten Schieber 6 derart gesteuert, daß
sie entweder dein links oder dein rechts vom Abgaskanal angeordneten Wärmespeicher
zugeführt werden. Die gezeichnete 'Mittelstellung des Schiebers 6 ist nur= eine
Durchgangsstellung während des Umsteuerns. Wird er mittels der Schieberstange ;
, auf der auch der Schieber 8 befestigt ist, von rechts nach links bewegt, so gibt
zunächst dieser Schieber 8 den Austritt der Gase aus dein Speicherraum ins Freie
frei. Gleich hinterher öffnet der Schieber 6, wodurch dann die heißere Abgase in
der Richtung der gefiederten Pfeile die Wärinespeichermassen 9 und io durchströmt.
Die durch die Speichermasse 9 hindurchströmenden Gase gelangen, nachdem sie sich
abgekühlt haben, in den Kanal i i, welcher auf dem größten 'feile des Umfanges,
wie dies auch der links dargestellte senkrechte Schnitt erkennen läßt, die Speichennassen
umgibt, in den Raum 12, in welchem sie sich mit dem Teil der Gase vereinigen, der
durch die Speichermasse io hindurchgetreten ist, um mit ihm zusammen in den Raum
des Schiebers 8 und durch diesen hindurch in den Auslaßkanal 13 zu gelangen. Während
dieser Zeit hält der Schieber 14 den Kanal 15 geschlossen.
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Sobald auf diese Weise die Speichermassen 9 und io hoch genug aufgeheizt
sind, bewegen sich die Schieber 6, 8 und 16 nach rechts, wodurch den aus dein Abgasstutzen
3 der Turbine austretenden heißen Abgasen der bisherige Weg zu den Speicherräumen
verschlossen und durch den Schieber 8 auch der Austritt ins Freie versperrt wird.
Dafür können jetzt die heißen Abgase in entsprechender Weise, wie vorher durch die
Speichermasse 9 und io, durch die Speichermasse 17 und i g strömen.
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Gleichzeitig bewegt sich aber auch der Schieber 1q., welcher zunächst
den Ringkanat i9 für die durch den Stutzen 2o eintretende Druckluft freigibt und
gleich darauf den Kanal 15 öffnet, durch den die in der Wärmespeichermasse erwärmte
Druckluft zum Stutzen 21 und von hier durch die Rohre 22 zur Brennkammer der Turbine
2 gelangen kann.
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Bei dieser in der Abb.2 dargestellten Stellung des Schiebers 1d gelangt
die Druckluft in Richtung der nicht gefiederten Pfeile zu den Wärmespeichertnassen
9 und io und durchströmt diese in umgekehrter Richtung wie vorher die heißen Abgase,
wird dadurch aufgeheizt und gelangt zum I,7-anal 15 und aus diesem, wie bereits
erwähnt, zum Stutzen 21.
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Auf diese Weise werden die vier Einzelwärm:espeicher zeitlich gegeneinander
versetzt umgesteuert, wodurch erreicht wird, daß fast während der ganzen Zeit immer
zwei Wärmespeicher aufgeheizt werden, während die anderen beiden durch die vorzuwärmende
Druckluft abgekühlt werden. Lediglich im Augenblick des Umsteuerns steht, aber auch
nur für einen Augenblick, sowohl den heißen Abgasen als auch der Druckluft der Weg
nur durch je einen der Wärmespeicher offen. Ganz unterbrochen wird aber das Abströmen
der heißen Abgase sowohl als auch der Zustrom der vorzuwärmenden Druckluft nie.
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Der Schieber 6, welcher bei dieser Ausführung unter hohen Temperaturen
zu arbeiten hat, wird an seinen Stirnflächen zweckmäßig in bekannter Weise gegen
die Einwirkung der hohen Temperaturen der Abgase durch Wärmeisolierung in bekannter
Weise geschützt und im Innern durch die Kolbenstange 7 hindurch in bekannter Weise
durch Wasserkühlung abgekühlt.
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Zur \Terkleinerung des schädlichen Raumes
der Speicherräume
empfiehlt es sich, zwischen den Speichermassen 9 und iö, 17 und 18 Füllkörper 23
vorzusehen, wie dieses im senkrechten Schnitt auf der linken Seite der Zeichnung
dargestellt ist.
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Die Wärmespeichermassen können bei= spielsweise durch spiralförmig
aufgewickelte Bänder von z. B. 5 mm Breite und i mm Stärke gebildet werden, die
zwischen sich durch eingepreßte Vorsprünge Spalten von Bruchteilen eines Millimeters
für den Durchtritt der Gase frei lassen. Diese in axialer Richtung flachen Spulen
sind mit Abständen von z. B. 0,5 mm aneinandergefügt, um die Wärmeleitung in Strömungsrichtung
der Gase zu unterbinden. Auf diese Weise werden Speichermassen gebildet, die ringförmige
Scheiben osind, von denen die Zeichnung Meridianschnitte darstellen.
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Abb. 4 zeigt eine etwas abweichende Ausführung, bei der die Steuerung
der Abgase zweier Wärmespeicher nicht mehr starr miteinander verbunden ist, sondern
unabhängig bewegt werden kann, wodurch erreicht wird, daß zeitweilig für einen Augenblick
immer nur eile Speicher vom Durchfluß der. Gase abgesperrt wird, während die drei
anderen in Tätigkeit bleiben. Die Ausführung ist dabei, wie die Abb.4 erkennen läßt,
derartig gewählt, daß der Schieber 6 der Ausführung nach Abb. 2 durch das ventilartige
Ende 24 des Schiebers 25 ersetzt ist. Dabei hat das Ventil 24 einen zylindrischen
Ansatz 26, welcher den Zweck hat, zu erreichen, daß bei der Bewegung des Schiebers
25 nach außen zunächst die Öffnungen 27 das Innere des Speichers mit dem Austrittsstutzen
28 verbinden, während gleich hinterher, sobald der zylindrische Ansatz 26 den Durchtritt
für die Gase freigibt, der Eintritt der heißen Verbrennungsgase in den Speicher,
und zwar in den Raum zwischen den 'Speichermassen 9 und io freigibt. Im übrigen
ist die Wirkung die gleiche, wie bei Abb. 2 beschrieben wurde.
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Eine andere beispielsweise Ausführung zeigen die Abb.5 und 6. Es handelt
sich auch hier wiederum um vier Wärmespeicher, von denen jeder eine scheibenförmige,
wirksame Masse besitzt, die wiederum aus einer größeren Anzahl von Schichten spiralförmig
aufgespulter Metallbänder bestehen -kann, wie dieses bei Abb. 2 beschrieben wurde.
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Es ist wiederum angenommen, daß die heißen Abgase der Verbrennungsturbine
durch den -nach unten gerichteten Abgasstutzen 3 der Turbine austreten und aus ihm
in den Schieberkasten 29 gelangen, von welchem die Abb.5 links der Mittellinie den
Schnitt A-A zeigt, während der rechts der Mittellinie gezeichnete Teil den Schnitt
D-D darstellt, der durch die Stege der Schieberbüchse und im übrigen durch die Mitte
der Wärmespeichermasse geführt ist. Die Abb. 6 zeigt rechts der Mittellinie den
Schnitt C-C, der waagerecht durch die Mitte der Wärmesp:eichermasse geführt ist
und gleichzeitig einen Meridianschnitt durch die Schieber 30 und 31 darstellt, welche
den Zutritt der heißen Abgase zu den Speicherräumen steuern.
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Bei der gezeichneten Stellung des Schiebers 31 strömen die heißen
Abgase aus dem Schieberraum 29, in Richtung der gefiederten Pfeile zur Wärmespeichermasse
32 und durch diese hindurch unter Abgabe der Wärme zum Schieberraum 33 mit dem Muschelkolbenschieber
34, um durch den Stutzen 35 ins Freie zu entweichen.
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Die gleichen Vorgänge, die sich in dem Wärmespeicher mit der Speichermasse
32 abspielen, gehen gleichzeitig auch in dem diagonal gegenüberliegenden Speicher
vor sich, der hinter dem Speicher 36 liegt. Während diese beiden Speicher durch
die heißen Abgase aufgeheizt werden, werden die anderen beiden Speicher, d. h. der
Speicher 36 und derjenige mit der Wärmespeichermasse 37, durch die verdichtete Brennluft
abgekühlt.
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Die verdichtete Brennluft tritt durch den Stutzen 38 in den Ringraum
des Muschelkolbenschiebers 39 und aus diesem durch die Fenster in der Schieberbüchse
4o in den Raum vor der wirksamen Wärmespeichermasse 37. Diese durchströmt die Druckluft
in umgekehrter Richtung wie zuvor die heißen Abgase der Turbine und wird dadurch
stufenweise aufgeheizt. Die auf die Weise hocherhitzte Druckluft strömt, da der
Schieber 30 ihr den Weg versperrt, wie die Abb. 5 erkennen läßt, nach unten zum
Schieberraum 40, der als Schnitt B-B in Abb. 6 links der Mittellinie dargestellt
ist. In dieser Schieberbüchse 4o sind die beiden Schieber 41 und 42 vorgesehen,
von denen der Schieber 41 eine Stellung einnimmt, die es der erhitzten Druckluft
gestattet, aus dem Raume 43 in den Schieberbüchsenraum 40 überzutreten und aus diesem
zum Stutzen 44 zu gelängen, von dem sie durch das Rohr 45 zur Brennkammer der Turbine
geführt werden.
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Sollen die Wärmespeicher umgesteuert werden, so werden zwei Wärmespeicher
gleichzeitig umgesteuert, beispielsweise der Wärmespeicher 36 und derjenige mit
der Speichermasse 32. Es setzen sich sämtliche Schieber, die zu diesen beiden Wärmespeichern
gehören, in Bewegung, d. h. also die Schieber 3 r, 34, 42 und derjenige, welcher
dem Schieber 34 beim Wärmespeicher 36 entspricht. Dann öffnet für die Zufuhr der
Druckluft zur Turbine der Schieber 3.1 vor dem Schieber .12 und
für
den Abfluß der heißen Abgase der <lein Schieber 3.4 entsprechende Schieber des
Wärmespeichers 36 vor dem Schieber 3i. Dadurch wird erreicht, daß sich die Räume
mit der Wärmespeichermasse 32 zunächst mit Druckluft füllen, ehe die Verbindung
mit der Brennkarniner der Turbine hergestellt wird, so daß nicht aus dieser heiße
Druckluft zurückschlagen kann. Andererseits wird bei dem Wärmespeicher 3(erzielt,
daß die in ihm noch vorhandene Druckluft von voraufgegangenem Vorgarige zunächst
herausgelassen wird, ehe die Verbrennungsabgase in ihn eintreten können, wodurch
vermieden wird, daß der im Wärmespeicher 36 beim Umsteuern noch vorhandene Druckluftv
orrat in den Abgasraum der Turbine zuriiclcschlägt.
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Während die Wä rinespeicher 36 und derjenige mit der Speichermasse
32 umgesteuert werden, bleiben der @Värmespeiclier finit der Speichermasse
3; und der hinter dem Speicher 36 liegende im normalen Betriebe, so daß der Abfluß
der heißen Abgase von der Turbine und der Zufluß der verdichteten Verbrennungsluft
zur Brennkammer keine Unterbrechung erfahren.
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@Vährend die Wärmespeicher nach den Abb. a bis 6 in erster Linie dazu
bestimmt waren, an den nach unten gerichteten Abgaskanal der Turbine angeschlossen
zu «-erden, stellen die Abb. ; und 8 eine Ausführung dar, bei welcher die einzelnen
Wärniespeieher an den die Turbinenwelle ringförmig umgebenden Abgasraum .I6 angeschlossen
sind. Dieser Abgasraum .46 ist durch die Ventile d; von den als Ringkammerteile
ausgebildeten Wärmespeichern mit der wirksamen Wä rmespeichermasse 48 getrennt.
Öffnet das Ventil ..1;, so öffnet auch der Kolbenschieber49. durch den das Ventil
entlastet wird, und zwar gibt dieser Kolbenschieber 49 beim Öffnen die Auslaßöffnungen
5o etwas früher frei, als der zylindrische Ansatz 5 t des Ventils ,4; den heißen
Abgasen den Eintritt in den Speicherraum gestattet. Sobald den heißen Abgasen der
Durchtritt durch die Speichermasse .I8 freigegeben ist, strömen sie in Richtung
der gefiederten Pfeile durch die Wärmespeicherniasse hindurch und gelangen dann
abgekühlt in den ringförmigen Abgaskanal 32, den sie nach unten durch den
Stutzen 53 verlassen.
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Ist auf diese Weise die Wärmespeichermasse genügend hoch aufgeheizt,
so schließen das Ventil a.; und der Kolbenschieber .I9 ab, und es öffnet sieh das
mit Kontenschieber 54 versehene Ventil 53, «-elches ebenfalls mit einer zylindrischen
Überdeckung versehen ist, so dalä zunächst der Kolbenschieber 54 der zu erwärmenden
Druckluft, die durch den Stutzen 56 und @l`ii Kanal 57 zuströmt, ticti Zutritt zum
Wärinespeicherraum freigibt. Die Druckluft durchströmt die Wärmespeichermasse in
Richtung der nicht gefiederten Pfeile und gelangt auf diesem Wege durch das geöffnete
Ventil 55 hindurch in den Ringkanal 58, aus dein sie den Brennkammern der Turbine
zuströmt.
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Wie die einzelnen Wärmespeicher in Ringkammerteilen untergebracht
sind, ist aus der Abb. S zu ersehen. Es sind dabei zehn solche ringteilförinige
Wärmespeicher angenommen, «-elche zusammen nicht den ganzen Umfang in Anspruch nehmen,
sondern den unteren Teil des Umfanges frei lassen. Dies empfiehlt sich in denjenigen
Fällen, in denen ein Teil des Umfanges des Turbinenlaufrades finit Kühlluft beaufschlagt
ist. Iin vorliegenden Falle ist angenommen, <1a1 dieses der untere Teil ist.
Diese Kühlluft wird möglichst getrennt von den heißen Abgasen abgefangen, um nicht
mit durch die @@';irtnespeicher zu gehen, sondern durch den Raum 59 zum Auslaß 6o
geführt zu werden, durch den sie die Maschine verlä 1t.
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m * äßig Die Wä aus rmespeicherniasse Blechen, deren Flächen besteht
parallel zv; zur Turbinenachse, also auch parallel zti der Achse der Ventile 4;
und ; 5 verlaufen. Dabei können diese Bleche entweder radial oder nahezu radial
angeordnet werden, wobei es sich empfiehlt, Keilstücke einzufügen, i%-ie die Abb.8
dieses erkennen läfit, oder sie können nahezu tangential oder schließlich als Kreisbogenabschnitte
ausgeführt werden, wie dieses in einzelnen Ringkammerteilen in Abb.8 ebenfalls dargestellt
ist. In Strömungsrichtung der Gase werden diese Bleche -.8 vorteilhaft durch Einschnitte
unterbrochen, durch welche die Wärmeleitfähigkeit in Strömungsrichtung der Gase
weitgehend unterbunden wird, was für eine günstige Wirkung der Würinespeicherniasse
von Vorteil ist. Für die Erreichung dieses Zweckes ist es besonders einpfehlens@#,-ert,
aufeinanderfolgende Schlitze gegeneinander zti versetzen, wie dieses Abb. ; zeit.
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Die Räume, durch die die heiGen Gase strömen. «-erden zwecknt:il@ig
in bekannter Weise finit einem die W:ii-nie schlecht ]eitenden feuerbeständigen
Baustoff ausgekleidet, während es für die Metallwände l;iinstig ist, sie mit Wasserkühlung
zu versehen, uni ungünsti-e Verformungen zu vermeiden.