DE691549C

DE691549C - Kraftanlage mit einer mittels Dampf niedriger Verdampfungstemperatur getriebenen Turbine

Info

Publication number: DE691549C
Application number: DE1938SC115787
Authority: DE
Inventors: Emile Franciskus Joha Schnabel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-06-16
Filing date: 1938-05-21
Publication date: 1940-05-30

Description

Kraftanlage mit einer mittels Dampf niedriger Verdampfungstemperatur getriebenen Turbine Die Erfindung betrifft eine Kraftanlage mit einer mittels Dampfes niedriger Verdampfungstemperatur getriebenen Turbine, wobei der Dampf durch Erhitzen leicht verdampfbarer Flüssigkeiten entsteht, in einer Strahldüse und in den Schaufeln des Turbinenrades expandiert und seiner Sondererhitzung unterworfen wird. Bei derartigen Kraftanlagen hat man bereits das Treibmitteldurch äußere Erhitzung der Düse überhitzt. Diese äußere Erhitzung der Strahldüse genügt aber meistens nicht für solche Kraftanlagen, die mit einem Treibmittel von niedriger Verdampfungstemperatur betrieben werden.
Erfindungsgemäß wird .daher die Sondererhitzung insofern erweitert, .als eine unmittelbare Erhitzung des Dampfes in der Düse mittels in die Düse eingeführter erhitzter Flüssigkeit, wie Öl, Glycerin . o. dgl., stattfindet, die mit dem Dampf .vermischt und. mitgerissen wird, wodurch-,eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Anlagen erreicht wird.
Als leicht verdampfbare Flüssigkeit hat sich Methylchlorid sehr geeignet erwiesen, aber auch Ammoniak oder Schwefeldioxyd können verwendet werden. Das in die Strahldüse eingeführte erhitzte öl oder Glycerin fördert die Verdampfung stark und hält den Dampf während der Expansion warm. Zum letzterwähnten Zweck trägt auch die äußere Erhitzung der Strahldüse bei.
Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich in verschiedener Weise verwirklichen. So kann für das Zuführen des erhitzten öles oder Glycerins in die Strahldüse diese Düse selbst verwendet 'werden, die dann die erhitzte Flüssigkeit ansaugt. Eine Umwälzpumpe für das öl oder Glycerin erübrigt sich dann. Das öl oder Glycerin kann in der Turbine durch Schleuder- oder Schwerkraftwirkung aus dem Dampfe ausgeschieden und von der Sammelstelle her nach einem Flüssigkeitserhitzer und zur Strahldüse zurückgeführt werden. Man bekommt eine sehrgedrungene Anlage, wenn die äußere Erhitzung der Strahldüse und das Verdampfen der Flüssigkeit durch die die Strahldüse .uixd den Verdampfer umgebende erhitzte Flüssigkeit eit stattfindet. Es ist allerdings .ein Quecksilberdampfkessel bekanntgeworden, bei dem das Verdampfen der Flüssigkeit durch eine den Verdampfer umgebende Wärmeflüssigkeit erfolgt. Abgesehen davon, daß diese bekannte Einrichtung einen anderen Gegenstand wie die Erfindung behandelt, ist weiterhin der Unterschied gegeben, daß nach der Erfindung neben der Heizung des Verdampfers durch die umgebende Wärmeflüssigkeit die letztere gleichzeitig auch noch die Düse von innen erhitzt.
Die Strahldüse kann aber auch elektrisch oder mittels öles geheizt werden.
An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung erläutert. Es zeigt: Fig. i einen Querschnitt durch die Anlage, Fig.2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. i.
Aus einem nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter wird mittels einer an dem Turbinengehäuse i angebauten, gleichfalls nicht dargestellten, von der Turbine getriebenen Zahnradpumpe flüssiges Methylcblorid (C H3 Cl) in den Verdampfer 2 gedrückt (s. Pfeil P in Fig. i). Dieser Verdampfer 2 befindet sich in einem Gefäß 4, in das von einem Erhitzer 5 her durch das Steigrohr 6 hindurch heißes öl hineingeführt wird. Das öl hat z. B. eine Temperatur von ioo bis 130° C. Es sind geeignete öle im Handel, die meistens für Kühlmaschinen verwendet werden.
Das Methylchlorid wird im Raum 2 verdampft und auf z. B. 25 bis 5o atü gebracht. Der hochgespannte Dampf strömt nun mit großer Geschwindigkeit durch die Strahldüse 3, in die ein Rohr 7 einmündet. Durch dieses Rohr 7 wird heißes öl aus dem Gefäß 4 in die Strahldüse 3 geführt. Die durch den Schlitz 8 zwischen dem Rohr 7 und der Düse 3 schnell abströmenden Methylchloriddämpfe saugen das öl an. und reißen @es mit. -Die Spaltbreite 8 ist einstellbar, indem das Rohr ? in Längsrichtung der Strahldüse 3 verschiebbar ist. -Die Methylchloriddämpfe werden demnach mit heißem öl vermischt und expandieren in der Düse 3. Außer der unmittelbaren Erhitzung durch das heiße öl findet noch eine Erhitzung der Dämpfe durch die heißen Wände der Strahldüse 3 statt. Diese Strahldüse wird nämlich von außen durch das heiße öl in dem Gefäß 4 erhitzt. Durch die Erhitzung des Methylchloriddampfes während des Expandierens wird eine zu starke Abkühlung vermieden.
Das Dampf-öl-Gemisch arbeitet nun auf das Turbinenrad g. Dieses kann ein Gleichdruckrad oder ein Rad wie bei Freistrahlturbinen üblich sein.
Im Turbinenrad findet schon eine bedeutende ölabscheidung statt. Die Dämpfe expandieren bis auf Kondensatordruck, d. h. bei einem Wasser gekühlten Kondensator bis auf etwa 5 at, bei Luftkühlung bis auf etwa 7 at. Die Temperatur sinkt von etwa i oo bis 130° C bis auf 20° C bei Wasserkühlung und bis auf etwa 32` C bei Luftkühlung.
Das durch Schleuder- oder Schwerkraftwirkung abgeschiedene öl sammelt sich auf dem Boden des Turbinengehäuses i. Die Methylchloriddämpfe werden bei io zum Kondensator geleitet. Im Raum i i findet eine Schwerkrafttrennung des öles aus dem Dampfe statt.
Das öl steht im Gehäuse i, in dem Erhitzer 5 und in dem Gefäß ¢ unter dem Endexpansionsdruck.
Das öl läuft stets durch den Erhitzer 5 und die Düse 3 um.
Die ölheizvorrichtung 5 kann mittels eines vollselbsttätigen ölbrenners 12 oder jeder anderen Wärmequelle, also auch elektrisch, betrieben werden. Die Abgase entweichen durch die Kanäle 13 und 14 zum Auslaß 15. Zum Regeln der Erhitzung kann ein Thermostat vorhanden sein.
Die Steuerung der Turbine erfolgt durch Regelung der Menge der eingespritzten Flüssigkeit. Zu diesem Zweck kann eine Umlaufleitung mit einem Regelventil an der Zahnradpumpe für das Methylchlorid vorhanden sein.
Das Gefäß 4 und sonstige dafür in Betracht kommende Teile werden gut gegen Wärmeausstrahlung geschützt. Ein odermehrere Sicherheitsventile werden vorteilhaft angebracht. Als weitere Sicherung kann eine vom Druck beeinflußte selbsttätige Einrichtung vorhanden sein, die den ölbrenner oder die elektrische Erhitzung bei Gefahr ausschaltet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kraftanlage mit einer mittels Dampfes niedriger Verdampfungstemperatur getriebenen Turbine, wobei der Dampf durch Erhitzung leicht verdampfbarer Flüssigkeit entsteht, in eüier Stralildüse und in den Schaufeln des Turbinenrades expandiert und neben einer äußeren Erhitzung der Düse einer Sondererhitzung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondererhitzung auch durch unmittelbare Erhitzung des Dampfes in der Düse mittels in die Düse eingeführter erhitzter Flüssigkeit, wie Öl; Glycerin o. dgl., die mit dem Dampf vermischt und mitgerissen wird, stattfindet. a. Kraftanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Flüssigkeit durch den Dampf angesaugt und mitgerissen wird, indem eine Leitung vom Wärmeflüssigkeitsbehälter her in die Düse einmündet. 3. Kraftanlage nach Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und innere Erhitzung der Düse und das Verdampfen der Flüssigkeit mittels der gleichen erhitzten, die Düse und den Verdampfer umgebenden Wärmeflüssigkeit erfolgt.