DE703195C - Thermal power plant - Google Patents
Thermal power plantInfo
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- DE703195C DE703195C DE1938M0141617 DEM0141617D DE703195C DE 703195 C DE703195 C DE 703195C DE 1938M0141617 DE1938M0141617 DE 1938M0141617 DE M0141617 D DEM0141617 D DE M0141617D DE 703195 C DE703195 C DE 703195C
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmekraftanlage für umlaufende Maschinen, die derart betrieben wird, daß einem Arbeitsmittel Wärme bei gleichbleibendem Volumen zugeführt und bei gleichbleibendem Druck entzogen wird, wobei die bei gleichbleibendem Druck entzogene Wärme mindestens zum Teil die Wärmezufuhr bei gleichbleibendem Volumen deckt und bei der nach der durch dieThe invention relates to a thermal power plant for rotating machines that is operated in such a way that a working medium heat with constant volume is supplied and withdrawn at constant pressure, with the constant Heat withdrawn from pressure, at least in part, the heat input with constant volume covers and at the after the by the
ίο Abwärme der Kraftmaschine erfolgten Vorwärmung unter gleichbleibendem Volumen eine Verbrennung vorgesehen wird.ίο Waste heat from the engine was preheated a combustion is provided with a constant volume.
Es sollen in Zeitabständen wirkende Zündeinrichtungen vermieden werden.Ignition devices that operate at intervals should be avoided.
Die Verwendung von umlaufenden Entspannungsmaschinen kommt nur dann gegenüber Kolbenmaschinen voll zur Geltung, wenn die Anlage gänzlich kolbenfrei gebaut werden kann. Gleichzeitig ist es notwendig, daß der Raum gleichbleibenden Volumens, d. h. derjenige Raum, in welchem die Drucksteigerung infolge Erwärmung unter gleichbleibendem Volumen stattfindet, nach erfolgter Entspannung des Wärmedruckes gut durchgespült wird.The use of revolving relaxation machines only comes into its own compared to piston machines if the system is built completely piston-free can. At the same time it is necessary that the space be of constant volume, i. H. the one Room in which the pressure increase as a result of heating takes place with a constant volume, after relaxation the thermal pressure is flushed through well.
Um einen hohen Wirkungsgrad und kleine Abmessungen zu erhalten, ist es ferner notwendig, daß die Frischluft vor Eintritt in die Kammer gleichbleibenden Volumens mechanisch vorverdichtet und das hieraus entstandene Druckgefälle in einer Kraftmaschine zur Arbeitsleistung herangezogen wird. Schließlich wird mit vorverdichteter Verbrennungsluft eine umfassende Verbrennung erzielt und damit eigentlich erst recht Befreiung von in Zeitabständen wirkenden Zündeinrichtungen ermöglicht.In order to obtain high efficiency and small dimensions, it is also necessary to that the fresh air before entering the chamber of constant volume mechanically precompressed and the resulting pressure gradient in a power machine for Work performance is used. Finally, with pre-compressed combustion air a comprehensive combustion is achieved and thus actually even more liberation from in Time intervals acting ignition devices allows.
Diese Forderungen werden durch eine Anlage erfüllt, bei der mehrere Behälter vorhanden sind, die abwechslungsweise nacheinander der Füllung und gleichzeitigen Durchspülung der Restgase, der Zuschaltung in einen Gegenstromaustausch-Kreislauf und der Entspannung des durch Austausch- und Verbrennungswärme erzeugten Druckes in eine Turbine unterzogen werden. Die Behälter werden je abwechslungsweise nacheinander mit mechanisch vorverdichteter Frischluft gefüllt. Gleichzeitig werden die Restgase, die noch unter dem Druck der VorverdichtungThese requirements are met by a system in which there are several containers are that alternately one after the other of filling and simultaneous flushing the residual gases, the connection in a countercurrent exchange circuit and the relaxation of the exchange and combustion heat generated pressure in a turbine. The containers are alternately one after the other filled with mechanically pre-compressed fresh air. At the same time, the residual gases that still under the pressure of pre-compression
stehen, ausgespült. Nach Beendigung der Füllung mit Frischluft werden die Füll- und Spülleitung jeweilen vom frisch gefüllten Behälter abgeschaltet und dieser dafür mit einem durch einen Gegenstromaustauscher führenden Umwälzkreislauf verbunden; die Frischluft des Behälters wird sodann im Gegenstrom zu den Abgasen durch den Austauscher gewälzt und dabei unter gleichbleibendem Volumen vorgewärmt. Die vorgewärmte Frischluft wird einer Verbrennung unterzogen. Die Wärme, die durch die Abgasvorwärmung und durch die Verbrennung zugeführt wird, verursacht eine entsprechende Druckerhöhung des Arbeitsmittels; dieses wird schließlich in eine Turbine entlassen, welche den Wärmedruck zur Arbeitsleistung verwertet. Der Eintrittsdruck dieser Turbine wechselt zwischen größtem Verbrennungsdruck und Vorverdichtungsdruck. Das durch die mechanische Vorverdichtung erzeugte Druckgefälle wird schließlich in einer zweiten Turbine, die dauernd mit dem Vorverdichtungsdruck beaufschlagt wird, zur Arbeitsleistung herangezogen. Zwischen der Austauschvorwärmung des Arbeitsmittels durch die Abgase und seiner Entspannung wird es mindestens teilweise einer Verbrennung unterzogen. stand, rinsed. After completion of the filling with fresh air, the filling and The flushing line is switched off in each case from the freshly filled container and this with it connected to a circulation circuit leading through a countercurrent exchanger; the Fresh air from the container is then passed through the exchanger in countercurrent to the exhaust gases rolled and preheated while maintaining the same volume. The preheated Fresh air is subjected to combustion. The heat generated by the exhaust gas preheating and is supplied by the combustion, causes a corresponding increase in pressure of the working medium; this is finally discharged into a turbine, which uses the thermal pressure to perform work recovered. The inlet pressure of this turbine alternates between the highest combustion pressure and precompression pressure. The pressure gradient generated by the mechanical pre-compression is finally used in a second Turbine, which is continuously charged with the pre-compression pressure, for work performance used. It becomes between the exchange preheating of the working medium by the exhaust gases and its relaxation at least partially subjected to combustion.
Erfindungsgemäß erfolgt nun die Verbrennung der mechanisch stark vorverdichteten, nachher in geschlossenem Raum vorgewärmten Frischluft in einem Brennraum B, der als Teil einer kolbenlosen Kammer mit gleichbleibendem Volumen, d. h. desjenigen Raumes, in welchem die Drucksteigerung infolge Austauschvorwärmung unter gleichbleibendem Volumen erfolgt, ausgebildet ist, in welchem wenigstens an einem Ort eine über der Zündtemperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches liegende Temperatur unterhalten wird (z. B. durch Flammen, Funken, Zündkörper oder Zünddrähte), derart, daß sich das eingeführte Brennstoff-Luft-Gemisch daran sicher entzündet; der durch Wärmeaufnahme unter gleichbleibendem Volumen entstandene Druck sowie das mechanisch erzeugte Druckgefälle werden je in mindestens einer Gasturbine entspannt.According to the invention, the combustion of the mechanically strongly pre-compressed fresh air, which is subsequently preheated in a closed space, takes place in a combustion chamber B, which is designed as part of a pistonless chamber with a constant volume, i.e. the room in which the pressure increase takes place under constant volume as a result of exchange preheating which at least at one location a temperature above the ignition temperature of the fuel-air mixture is maintained (e.g. by flames, sparks, ignition bodies or ignition wires) in such a way that the introduced fuel-air mixture is safely ignited thereon; the pressure resulting from the absorption of heat with constant volume and the mechanically generated pressure gradient are each released in at least one gas turbine.
Es sind zwei wesentlich verschiedene räumliche Anordnungen des Brennraumes möglich, indem dieser entweder als Bestandteil der Behälter angeordnet wird oder als Bestandteil des abwechslungsweise verschiedenen Behältern zugeschalteten Restes des Umwälzkreises. In letzterem Falle genügt ein einziger Brennraum, ebenso wie ein einziger Austauscherteilraum, um mit mehreren Behältern zusammenzuarbeiten, indem er zusammen mit dem Austauscherteilraum abwechslungsweise nacheinander den verschiedenen Teilräumen zugeschaltet wird und je mit dem Austauscherteilraum und dem gerade zugeschalteten Behälter die Kammer gleichbleibenden Volumens bildet. ·Two significantly different spatial arrangements of the combustion chamber are possible, by placing it either as part of the container or as part of it of the remainder of the circulation circuit switched on alternately to different containers. In the latter case, a single combustion chamber is sufficient, as is a single exchanger compartment, to cooperate with multiple tanks by alternating along with the exchanger compartment the various sub-rooms are switched on one after the other and each with the exchanger sub-room and the container just switched on forms the chamber of constant volume. ·
Die Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1, ib und ic betreffen Beispiele für die erstgenannte Anordnung, bei der die Brennräume als Teilräume der Behälter VB vorgesehen und in ebenso großer Anzahl vorhanden sind wie die Behälter Vb- Fig. 2 und 3 betreffen Beispiele für den zweitgenannten Vorschlag, bei dem für mehrere Behälter Vb nur ein Brennraum vorgesehen ist, der zusammen mit dem Austauscherteilraum VA den verschiedenen Behältern VB abwechslungsweise nacheinander zugeschaltet wird. In Fig. 3 ist der nur einmal ausgeführte Teil der Kammer gleichbleibenden Volumens, der in allen Aufheizzeiten Teilraum der Kammer gleichbleibenden Volumens bleibt, noch um einen Kühlraum bereichert, in welchem ein Teil der im Austauscherteilraum oder Behälter oder in beiden Räumen zusammen zugeführten Wärme durch Austausch nach außen abgegeben wird.The drawing shows, for example, embodiments of the subject matter of the invention. Fig. 1, ib and ic relate to examples of the first-mentioned arrangement, in which the combustion chambers are provided as sub-chambers of the container V B and are present in the same number as the containers Vb only one combustion chamber is provided for several containers Vb , which, together with the exchanger compartment V A, is alternately connected to the various containers V B one after the other. In Fig. 3, the only once executed part of the chamber of constant volume, which remains subspace of the chamber of constant volume in all heating times, is enriched by a cooling space in which part of the heat supplied in the exchanger compartment or container or in both rooms together by exchange is released to the outside.
Das Beispiel einer Wärmekraftanlage nach Fig. ι sieht zur Austauscherwärmung im Gegenstrom mehrere Behälter VBX, VBi, Vß% usw. vor, die abwechslungsweise nacheinander gefüllt, erwärmt und entleert und je in der Erwärmungszeit mit dem Räume V A des Austauschers 1 verbunden werden und je mit dem Raum VA zusammen die Kammer gleichbleibenden Volumens bilden.The example of a thermal power plant according to Fig. Ι provides several containers V BX , V Bi , Vß% , etc., which are alternately filled, heated and emptied and each connected to the room V A of the exchanger 1 during the heating time and each with the space V A together form the chamber of constant volume.
Es befindet sich zunächst die Kammer VBl in der Spül- und Füllzeit. Ein Verdichter 4 fördert dann durch die Leitung α über das Ventil ia Frischluft in den Behälter VB1 und spült gleichzeitig durch das Ventil I6 und die Leitung b die restliche Warmluft vom Behälter B1 zum Sammelraum 7. Nach Beendigung der Füllung des Behälters VBX werden die Ventile ia und i& geschlossen und dafür die Ventile id und ie geöffnet, so daß nun die Frischluft mit Hilfe eines Gebläses 8 durch das Ventil ie und die Leitung e zum Räume VA des Austauschers 1 geleitet und von dort durch die Leitung d zurück zum Ventil id und zum Behälter VBl geführt wird. Da im Austauscherteil VA Wärme unter dem gleichbleibenden Volumen VA und VBX aufgenommen wird, ergibt sich im gleichbleibenden Volumen VA und Vm eine Temperatur- und Druckerhöhung. Chamber V Bl is initially in the rinsing and filling time. A compressor 4 then conveys through conduit α via the valve i a fresh air into the container V B1 and rinsed at the same time through the valve I 6 and the line b the remaining warm air from the container B 1 to the collection chamber 7. After completion of the filling of the container V BX the valves i a and i & are closed and the valves i d and i e are opened, so that the fresh air is now conducted with the aid of a fan 8 through the valve i e and the line e to the room V A of the exchanger 1 and from there through the line d back to the valve i d and to the container V Bl . Since in the exchanger part V A heat is absorbed below the constant volume V A and V BX , there is an increase in temperature and pressure in the constant volume V A and V m.
Im Anschluß an die Vorwärmung durch die Wärmezufuhr an den Raum VA soll nun eine weitere Wärmezufuhr durch Verbrennung der Luft in einem Brennraume stattfinden. Diese Wärmezufuhr kann erfindungsgemäß in der gleichen Zeit wie die Vorwärmung stattfinden oder erst nach Beendigung der WärmezufuhrFollowing the preheating by the supply of heat to the room V A , a further supply of heat is to take place by burning the air in a combustion chamber. According to the invention, this supply of heat can take place at the same time as the preheating or only after the supply of heat has ended
durch Austauschvorwärmung, d. h. nach Schließen der Ventile id und ie; sie kann sogar in die nachfolgende Entspannungszeit fallen. Je nachdem, ob die Verbrennung in die Vorwärme- oder Entspannungszeit oder dazwischen fallen soll, wird die räumliche • Anordnung des Verbrennungsraumes in verschiedener Weise vorgesehen. In Fig. ι ist lediglich angedeutet, daß ■ der Brennraumby exchange preheating, ie after closing the valves i d and i e ; it can even fall into the subsequent relaxation period. Depending on whether the combustion should take place in the preheating or relaxation time or in between, the spatial arrangement of the combustion chamber is provided in different ways. In Fig. Ι it is only indicated that ■ the combustion chamber
»ο Bestandteil des Raumes VB bildet, während Fig. ι a und ι c spezielle räumliche Lagerungen der Brennräume zeigen.»Ο forms part of the space V B , while Fig. Ι a and ι c show special spatial storage of the combustion chambers.
In Fig. ι a liegt der Brennraum zwischen Ventil id, 2d, 2>a un<i Behälter Vßi, VB2, VB3, In Fig. Ι a the combustion chamber is located between valve i d , 2 d , 2> a un <i container Vßi, V B2 , V B3 ,
«5 mit dem er jeweils verbunden bleibt. Die vom Austauscherraum VA herkommende vorgewärmte Frischluft verbrennt daher im Brennraum B noch während der Umwälzzeit, und die Ventile id und ie, 2d, 3d und 2e, 3e schließen«5 with which he remains connected. The preheated fresh air coming from the exchanger chamber V A therefore still burns in the combustion chamber B during the circulation time, and the valves i d and i e , 2 d , 3 d and 2 e , 3 e close
»ο erst, nachdem der Raum VBi, VB2, VB3 mit Verbrennungsgasen gefüllt ist.»Ο only after the room V Bi , V B2 , V B3 has been filled with combustion gases.
In Fig. ι b liegt der Brennraum B zwischen dem Behälter VB1, VB2, VB3, mit dem er wiederum verbunden bleibt, und dem Ventil ic, 2C, 3C, welches den Weg zur Kraftmaschine überwacht. Bei dieser Anordnung tritt eine Verbrennung der vorgewärmten Luftmenge daher erst nach Schließen der Ventile id und ie, 2d> Za un(i 2e> Ze un(i nach Öffnen des Ventils ic, 2e, Zc ein, d. h. in der Entspannungszeit, indem vor Eintritt in die Kraftmaschine der Brennraum B1, B2, B3 durchströmt werden muß.In Fig. Ι b the combustion chamber B is located between the container V B1 , V B2 , V B3 , to which it in turn remains connected, and the valve i c , 2 C , 3 C , which monitors the path to the engine. With this arrangement, combustion of the preheated air volume does not occur until the valves i d and i e , 2 d> Za un ( i 2 e> Ze un ( i) are closed after the valve i c , 2 e , Zc has opened , ie in the relaxation time, in that the combustion chamber B 1 , B 2 , B 3 must be flowed through before entering the engine.
In Fig. ic liegt der Brennraum, der wiederum mit Behälter VB verbunden bleibt, in der gemeinsamen Zuleitung zu den Ventilen d und c, so daß sowohl in der Vorwärme- als auch in der Entspannungszeit eine Verbrennung stattfinden kann.In FIG. 1C, the combustion chamber, which in turn remains connected to container V B , is in the common supply line to valves d and c, so that combustion can take place both in the preheating and in the expansion time.
Es lassen sich weitere Anordnungen denken, die erlauben, die Verbrennung während beliebiger Teile der Vorwärme- oder Entspannungszeit oder auch in einer zwischen diesen beiden eingeschalteten eigenen Verbrennungszeit vorzunehmen.Other arrangements can be envisaged that allow combustion to take place during any Parts of the preheating or relaxation time or also in a separate combustion time between these two to undertake.
Da der Brennraum B1, B2, B3 mit Behälter ^Bu VB2, VB3 verbunden bleibt, muß dafür gesorgt werden, daß während der nicht eigentlichen Verbrennungszeit, insbesondere während der Füllzeit der Räume VB mit Frischluft (von Leitung» her), keine wesentlichen Frischluftmengen verbrennen. Dies kann durch Drosselung der Brennstoffzufuhr geschehen. In den Fig. 1 a, 1 b, ic ist zudem die Führung der Zuleitung ia in der Weise vorgesehen, daß die Frischluft den Brennraum nicht durchströmt. Es läßt sich aber bei genügender Brennstoffdrosselung auch der Fall denken, in welchem die Frischluftzuleitung τ a unmittelbar durch den Brennraum führt und dabei auf denselben eine vorteilhafte Kühlwirkung ausübt, während gleichzeitig wenigstens an einem Ort darin eine über der Zündtemperatur des Brennstoff-Luft-Gemisches liegende Temperatur, z. B. durch Flammen, Funken, Zündkörper oder Zünddrähte, unterhalten wird, solange sich das Brennstoff-Luft-Gemisch daran entzündet.Since the combustion chamber B 1 , B 2 , B 3 remains connected to the container ^ Bu V B 2, V B3 , it must be ensured that during the non-actual combustion time, in particular during the filling time of the rooms V B with fresh air (from line » here), do not burn any significant amounts of fresh air. This can be done by throttling the fuel supply. In FIGS. 1 a, 1 b, ic the supply line i a is also routed in such a way that the fresh air does not flow through the combustion chamber. With sufficient fuel throttling, however, the case can also be conceived in which the fresh air supply line τ a leads directly through the combustion chamber and thereby exerts an advantageous cooling effect on the same, while at least one location therein is above the ignition temperature of the fuel-air mixture Temperature, e.g. B. is entertained by flames, sparks, detonators or ignition wires, as long as the fuel-air mixture ignites on it.
Während der Verbrennungszeiten muß natürlich die Brennstoffzufuhr (Leitung K) jeweils auf den Nennwert gehoben werden, so daß sich eine in Zeitabständen veränderliche Brennstoffzufuhr ergibt. Diese Betriebsweise wird durch die zweite, später beschriebene Anordnung geändert.During the combustion times, of course, the fuel supply (line K) must be raised to the nominal value, so that the fuel supply is variable at time intervals. This mode of operation is changed by the second arrangement described later.
Nach Beendigung der Umwälzzeit werden die Ventile id und ie geschlossen und anschließend oder allenfalls nach Ablauf einer dazwischengeschalteten Verbrennungszeit das Ventil vc geöffnet, worauf sich die Verbrennungsgase in die Kraftmaschine 5 (Fig. 1), die z. B. eine Gasturbine ist, entleeren und darin Entspannungsarbeit leisten. Gleichzeitig beginnt im Raum VB2, der in der nun beendeten Arbeitszeit gefüllt worden ist, die Umwälzzeit zur Austauschvorwärmung und anschließend die Verbrennung, während der Raum VB3 frisch gefüllt und über Ventil 3ft und Leitung b gespült wird. In der nächstfolgenden Zeit wird wiederum der Raum VBl gefüllt, während der Raum VB2 entspannt und der Raum VB3 unter gleichbleibendem Volumen Wärme aufnimmt. Das Spiel wiederholt sich beliebig oft.After the circulation time has ended, valves i d and i e are closed and then, or at most after an intervening combustion time has elapsed, valve v c is opened, whereupon the combustion gases enter the engine 5 (FIG. 1), the z. B. is a gas turbine, drain it and do relaxation work in it. At the same time , the circulation time for exchange preheating and then the combustion begins in room V B2 , which has been filled during the working hours that have now ended, while room V B3 is freshly filled and flushed via valve 3 ft and line b. In the next following time, the room V Bl is again filled, while the room V B2 relaxes and the room V B3 absorbs heat while the volume remains the same. The game repeats itself as often as you like.
Die bei der Spülung aus dem Raum VB ausströmenden Restgase gelangen über die Leitung & in den Sammelraum 7 (Fig. 1), wo sie sich jeweils mit den Abgasen der Kraftmaschine 5 mischen und gemeinsam mit denselben das mechanisch erzeugte Druckgefälle in der Kraftmaschine 6 (z. B. Gasturbine) verwerten. Deren Abgase durchströmen den Raum Vc des Austauschers und geben einen Teil der Restwärme an den Teilraum VA der Kammer gleichbleibenden Volumens ab. Schließlich entweichen die Abgase durch die Leitung g. Die Turbinen 5 und 6 treiben beispielsweise den Verdichter 4 und den Stromerzeuger 9 an.The residual gases flowing out of the space V B during purging reach the collecting space 7 (Fig. 1) via line &, where they mix with the exhaust gases from the engine 5 and, together with them, the mechanically generated pressure gradient in the engine 6 ( e.g. gas turbine). Their exhaust gases flow through the space V c of the exchanger and give off part of the residual heat to the sub-space V A of the chamber of constant volume. Finally, the exhaust gases escape through line g. The turbines 5 and 6 drive the compressor 4 and the power generator 9, for example.
In den Räumen VB1, VB2, VB3 wechseln die Zeiten des Füllens, Wärmeaufnehmens unter gleichbleibendem Volumen und Entleeren ab, indem stets einer derselben gefüllt wird, der zweite unter gleichbleibendem Volumen Wärme aufnimmt und die Gase aus dem dritten in der Kraftmaschine entspannt werden. Die Fig. 1 a, 1 b, ic tragen die gleichen Bezeichnungen wie Fig. ι und sind nach dem oben Gesagten ohne weiteres verständlich.In the rooms V B1 , V B2 , V B3 the times of filling, heat absorption with constant volume and emptying alternate, in that one of them is always filled, the second absorbs heat with constant volume and the gases from the third are released in the engine . FIGS. 1 a, 1 b, ic have the same designations as FIG. 1 and are easily understandable after what has been said above.
Eine von den bisher beschriebenen abweichende Anordnung zeigt Fig. 2, bei welcher der Brennraum B auf der Austauscher-An arrangement that differs from the previously described arrangement is shown in FIG. 2, in which the combustion chamber B on the exchanger
sehe der Ventile id, 2d, $d, d. h. unmittelbar in Reihe mit dem Austauscherteil V A liegt. Der Brennraum braucht daher nur in einfacher Ausführung vorgesehen zu werden und wird gemeinsam mit dem Räume V A durch Beeinflussung der Ventile id, 2d, 3d und ι,,, 2e, 3e den verschiedenen Räumen V B abwechslungsweise nacheinander zugeschaltet, indem die \'entile id und ie nur je in der Vorwärmezeit ίο (die hier gleichzeitig Verbrennungszeit ist) des Behälters VBl, die \%itile 2d und 2e in jener des Behälters VB2 und die Ventile 3,/ und 3e in jener des Behälters Vbs offen stehen. Die Vorgänge sind hier also folgende: Nach Füllung des Raumes VB1 durch den Verdichter 4, die Leitung α und das Ventil ia und gleichzeitiger Spülung der Restgase durch das Ventil ib und die Leitung b in den Sammelraum 7 werden die Ventile ia und I6 geschlossen und die Ventile id und i,, geöffnet. Mit Hilfe des Gebläses 8, welches hier beispielsweise in die Leitung c eingebaut ist, wird die Frischluft vom Raum V1n durch das Ventil ie und die Leitung e zum Vorwärmeraum VA gefördert, wo sie Wärme unter gleichbleibendem Volumen durch Austausch übernimmt, und anschließend durch den Brennraum B, wo die Verbrennung stattfindet, ge- I schickt, um über die Leitung d und das Ven- j til id zum Raum Vn zurückgeführt zu werden. Nach Umwälzung der gewünschten Frisch- ! luftmenge des Raumes VB1, d. h. nach Füllen j des Raumes VBl mit der gewünschten Menge j an Verbrennungsgasen, werden die Ventile id \ und ie wieder geschlossen und dafür das Ven- 1 til ic geöffnet, so daß sich die Entspannung in j der Turbine 5 vollziehen kann. Dafür tritt j nun beispielsweise der in der vorangehenden Arbeitszeit gefüllte Raum Vm durch öffnen der Ventile 2d und 2C mit den Räumen VA und B in Verbindung. Es folgt die Umwälzung der Frischluft des Raumes VB» durch VA und B mit Hilfe des Gebläses 8, so daß nun j die Luft von VBi durch Umwälzung in VA , vorgewärmt und in B verbrannt wird. In der : nächsten Arbeitszeit treten die Räume V A j und B über die Ventile 3(? und 2>e mit den in ! der vorhergehenden Arbeitszeit mit Frischluft gefüllten Behälter VBs in Verbindung, dessen Luft nun unter gleichbleibendem Volumen mit j Hilfe der Umwälzung durch die Räume VA und B, d. h. durch Aufnahme von Austausch- j wärme in V^ und durch Verbrennung in B, \ auf Temperatur und Druck gebracht wird, j Gleichzeitig unterliegen die anderen Behälter \ der Entspannung oder Füllung. Dieses Spiel j wiederholt sich beliebig oft.see the valves i d , 2 d , $ d , ie directly in series with the exchanger part V A. The combustion chamber therefore only needs to be provided in a simple design and is connected to the various chambers V B alternately one after the other together with the chambers V A by influencing the valves i d , 2 d , 3 d and ι ,,, 2 e , 3 e, by the \ 'entile i d and i e only in the preheating time ίο (which is also the combustion time here) of the container V Bl , the \% itile 2 d and 2 e in that of the container V B2 and the valves 3, / and 3e are open in that of the container Vbs. The processes here are therefore as follows: After the space V B1 has been filled by the compressor 4, the line α and the valve i a and simultaneous purging of the residual gases through the valve i b and the line b into the collecting chamber 7, the valves i a and I 6 closed and the valves i d and i ,, opened. With the help of the fan 8, which is built into the line c here, for example, the fresh air is conveyed from the room V 1n through the valve i e and the line e to the preheating room V A , where it takes over heat by exchanging the same volume, and then sent through the combustion chamber B, where the combustion takes place, in order to be returned to the chamber V n via the line d and the valve i d. After the desired fresh! air volume in room V B1 , d. H. After the space V B1 has been filled with the desired amount j of combustion gases, the valves i d \ and i e are closed again and the valve i c is opened so that the expansion in j of the turbine 5 can take place. For this purpose, for example, the space V m that was filled in the previous working time now comes into connection with the spaces V A and B by opening the valves 2 d and 2 C. This is followed by the circulation of the fresh air of the room V B » through V A and B with the aid of the fan 8, so that now the air from V Bi is preheated by circulation in V A and burned in B. In the next working time, the rooms V A j and B come into contact via the valves 3 (? And 2> e with the container V Bs which was filled with fresh air in the previous working time, the air of which is now kept at a constant volume with the help of the circulation through the spaces V A and B, ie by taking up exchange heat in V ^ and by burning in B, \ is brought to temperature and pressure, j At the same time the other containers \ are subject to relaxation or filling. This game j is repeated as often as you like.
Während der Umwälzzeit besteht hier ! das gleichbleibende Volumen abwechslungsweise aus den Räumen VA + JS + VBl oder j VA + B + }r Ri oder VA + B -\- Vm; die Räume VA + B sind in jeder Arbeitszeit Teilbestand der Kammer gleichbleibenden Volumens. Das Gebläse 8 läutt dauernd. Durch den Raum Vq strömen stetig die Abgase der Turbine 6, die im übrigen beispielsweise denselben Kreislauf durchlaufen, wie in Fig. 1 beschrieben. Durch die Räume VA und B ist, mit Ausj nähme der Störungen infolge Umschaltens von einem Räume VB auf den nächsten, ebenfalls dauernd eine Luft- oder Gasströmung vorhanden, so daß im Brennraum B eine Flamme dauernd unter Last brennen kann, ohne, wie im Fall der Fig. 1, während längerer Zwischenzeiten zum Leerlauf verurteilt zu sein. Die Brennstoffzufuhr an den Brennraum bedarf daher hier keiner sich wiederholenden Regelung.During the overturning period there is here! the constant volume alternately from the spaces V A + JS + V Bl or j V A + B + } r Ri or V A + B - \ - V m ; Rooms V A + B are part of the chamber of constant volume at all working hours. The fan 8 rings continuously. The exhaust gases from the turbine 6, which otherwise run through the same circuit, for example, as described in FIG. 1, continuously flow through the space Vq. Through the rooms V A and B , with the exception of the disturbances due to switching from one room V B to the next, there is also a constant flow of air or gas, so that in the combustion chamber B a flame can burn continuously under load, without how in the case of FIG. 1, to be doomed to idle during longer intermediate times. The fuel supply to the combustion chamber therefore does not require any repetitive regulation here.
Es kann von Vorteil sein, einen Teil der in die Räume VA und B zugeführten Wärme in einen Kühlraum nach außen abzugeben, also nicht zur Entspannung in der Turbine zu verwenden. Insbesondere kommt Wärmeabgabe an eine Dampfkraftanlage in Frage, und zwar vorzugsweise durch Wärmeaustausch in einem Kessel, Überhitzer oder Vorwärmer. Es sei nur erwähnt, daß in Fig. 1 ein solcher Kühlraum, d. h. z. B. Dampfkessel in der Zuleitung c zur Turbine 5, und zwar im gemeinsamen Teilstück zwischen den Ventilen 1 c, 2C, 3C und Turbine 5, angeordnet werden kann. In Fig. ι a ist ein solcher Kühlraum VD in der Leitung c strichpunktiert angedeutet. In Fig. ι a könnte er beispielsweise auch zwischen Brennraum B1 und VB1 sowie zwischen Bt und VB2, Bs und VBi vorgesehen werden. Insbesondere sei noch der in Fig. 3 dargestellte Fall hervorgehoben, in welchem der Kühlraum VD zusammen mit den Räumen VA und B jeweils den verschiedenen Behältern VB zugeschaltet wird.It can be advantageous to give off some of the heat supplied to spaces V A and B to the outside in a cooling space, that is to say not to use it for expansion in the turbine. In particular, heat transfer to a steam power plant comes into question, specifically preferably by heat exchange in a boiler, superheater or preheater. It should only be noted that in Fig. 1 such a cooling space, ie, for example steam boilers c in the supply line to the turbine 5, namely in the joint portion between the valves 1 c, 2 C, 3 C and turbine 5, can be placed. In Fig. Ι a, such a cooling space V D in line c is indicated by dash-dotted lines. In Fig. 1 it could for example also be provided between combustion chamber B 1 and V B1 and between Bt and V B 2, B s and V Bi . In particular, the case shown in FIG. 3 should be emphasized, in which the cooling space V D, together with the spaces V A and B, is connected to the various containers V B in each case.
Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 eben dadurch, daß derjenige Teil der Kammer gleichbleibenden Volumens, der abwechslungsweise den verschiedenen Räumen VB zugeschaltet wird und in jeder Arbeitszeit Teilbestand der Kammer gleichbleibenden Volumens bildet, nicht nur aus dem Austauscherraum VA und dem Brennraum B besteht, sondern daß im Anschluß an diese beiden Räume no noch ein Kühlraum V0 liegt, in welchem ein Teil der vorher zugeführten Wärme nach außen, d. h. an den Raum Ve abgegeben wird.Fig. 3 differs from Fig. 2 precisely in that that part of the chamber of constant volume which is alternately connected to the different rooms V B and forms part of the chamber of constant volume at every working time, not just from the exchanger chamber V A and the combustion chamber B exists, but that following these two spaces no there is still a cooling space V 0 , in which part of the previously supplied heat is given off to the outside, ie to space Ve .
In der Umwälzzeit wird daher hier die Frischluft des gerade zugeschalteten Behäl- ■ ters VB mit Hilfe des Gebläses 8 nacheinander durch die Räume VA, B und VD gewälzt, um im Raum VA Austauschwärme aufzunehmen, im Behälter B verbrannt zu werden und im Kühler V0 wiederum einen Teil der Wärme an den Raum Vn abzugeben und mitDuring the circulation time, the fresh air from the container V B that has just been switched on is therefore circulated through the rooms V A , B and V D one after the other with the aid of the fan 8 in order to absorb exchange heat in room V A , to be burned in container B and in the cooler V 0 in turn to give off part of the heat to the space Vn and with
der Austrittstemperatur von Raum VD wieder in den Raum Vg zurückgeführt zu werden. Alle drei Räume VA, B1 VD werden hier gemeinsam den verschiedenen Räumen Vβ abwechslungsweise zu- oder von denselben abgeschaltet. Die Wärme im Kühler VD wird beispielsweise an Wasserdampf abgegeben, der im Raum VE verdampft, im Überhitzer Ii überhitzt wird, sich in der Dampfturbine i2 entspannt, im Kondensator 13 verflüssigt und im Speisewasservorwärmer 14 durch die Abgase vorgewärmt wird. Auch zur Überhitzung kann die aus dem Kühler VD austretende Umwälzluft der Kammer gleichbleibenden Volumens verwertet werden, in welchem Falle die Leitung d auch noch durch den Raum Vp geführt werden muß. Es können daher auch die Abgase der Turbine 5 (Leitung c) oder des Sammelraumes 7 (Leitung f) oder die Restgase der Räume VB (Leitung V) usw. zur Überhitzung verwendet werden, in welchem Falle der Raum VF des Überhitzers an die betreffenden Leitungen angeschlossen werden muß.the outlet temperature from room V D to be returned to room Vg . All three rooms V A , B 1 V D are here alternately switched on or off from the different rooms Vβ together. The heat in the cooler V D is given off, for example, to water vapor that evaporates in the space V E , is superheated in the superheater Ii, expands in the steam turbine i2, liquefied in the condenser 13 and is preheated in the feedwater preheater 14 by the exhaust gases. The circulating air of the chamber of constant volume emerging from the cooler V D can also be used for overheating , in which case the line d must also be passed through the space Vp . It can therefore also the exhaust gases of the turbine 5 (line c) or the collecting chamber 7 (line f) or the residual gases of the rooms V B (line V) etc. can be used for overheating, in which case the space V F of the superheater to the relevant lines must be connected.
»5 Natürlich können beliebige Frischwärmequellen ebenfalls zur Verdampfung oder Überhitzung herangezogen werden.»5 Of course, any fresh heat sources can also be used for evaporation or Overheating.
In sämtlichen Schaltungsbeispielen mit Kühlraum V0 kann die räumliche Anordnung desselben auch derart vorgesehen werden, daß der Kühlraum VD oder mindestens ein Teil desselben mit dem Brennraum B zu einer Einheit zusammengefaßt ist, indem der Brennraum in den Kühlraum eingebaut ist, so daß. die Wärmeabgabe an den in dem Raum VE enthaltenen Wärmeträger so hoch ist, daß sich in dem Brennraum mindestens während der Verbrennung eine erhebliche Temperaturerniedrigung vollzieht. In Fig. 4 ist eine konzentrische Umfassung des Brennraumes B durch den Raum VE dargestellt. Es lassen sich auch andere Anordnungen denken, z. B. mit Röhren im Innern des Brennraumes (Fig. 5) oder um denselben herum (Fig. 6). •45 Durch das Anordnen des Brennraumes B in Reihe zum Austauscherteil VA des gleichbleibenden Volumens wird also erreicht, daß für mehrere Räume VB nur ein einziger Brennraum verwendet werden muß, daß in diesem Brennraum eine dauernde Flamme ohne zeitliche Brennstoffregelung aufrechterhalten werden kann, die nie im Leerlauf arbeiten muß, und schließlich werden gegenüber der Anordnung ohne Verbrennung keine zusätzlichen Ventile benötigt.In all circuit examples with cooling chamber V 0 , the spatial arrangement of the same can also be provided in such a way that the cooling chamber V D or at least a part of it is combined with the combustion chamber B to form a unit in that the combustion chamber is built into the cooling chamber, so that. the heat dissipation to the heat transfer medium contained in the space V E is so high that a considerable decrease in temperature takes place in the combustion chamber at least during the combustion. In Fig. 4, a concentric enclosure of the combustion chamber B is shown by the space V E. Other arrangements can also be thought of, e.g. B. with tubes inside the combustion chamber (Fig. 5) or around the same (Fig. 6). • 45 By arranging the combustion chamber B in series with the exchanger part V A of the constant volume, it is achieved that only a single combustion chamber has to be used for several rooms V B so that a permanent flame can be maintained in this combustion chamber without fuel regulation never has to work at idle, and finally no additional valves are required compared to the arrangement without combustion.
Während im Falle, in welchem die Brennräume als Teilräume der Behälter VB gebaut werden, durch Anordnung der Lage derselben oder durch Anordnung der Leitungen und Ventile i„ 2C, Se, die zu der Turbine 5 führen, erreicht werden kann, daß auch während der Entspannungszeit Wärme zugeführt wird, kann im Falle, in welchem der Brennraum in Reihe zum Raum VA liegt, dieselbe Wirkung dadurch erreicht werden, daß man den Weg 6g zur Turbine durch Öffnen des Ventils ic,2c, 3C freigibt, bevor man die Räume VA und B durch Schließen der Ventile id und ie, 2d und 3e vom angeschlossenen Räume Vß\, VB2, VBS abtrennt. Eine Wärmezufuhr während der Entspannung hat den Vorteil, daß man die Entspannung vom rein adiabatischen Gebiet auf das isothermische oder das Gleichdruckgebiet bringen kann. Sofern man eine Turbine als Kraftmaschine 5 vorsieht, kann es von Vorteil sein, während der Entspannung gerade so viel Wärme zuzuführen, daß über einem größten Bereich der Entspannungszeit die Entspannungsgeschwindigkeit gleichbleibt, so daß die Schaufelwinkel über diese ganze Zeitdauer hinweg in bezug auf die auftretenden Geschwindigkeiten die bestmöglichen bleiben. Das frühzeitige öffnen des Turbinenventils kann natürlich z. B. auch im Falle der Fig. ia dazu verwendet werden, während der Entspannung noch Wärme zuzuführen. While in the case in which the combustion chambers are built as sub-chambers of the container V B , by arranging the position of the same or by arranging the lines and valves i " 2 C , Se, which lead to the turbine 5, it can be achieved that even during the expansion time heat is supplied, in the case in which the combustion chamber is in series with space V A , the same effect can be achieved by opening the path 6g to the turbine by opening the valve i c , 2 c , 3 C before the spaces V A and B are separated from the connected spaces Vβ \, V B 2, V BS by closing the valves i d and i e , 2 d and 3 e . A supply of heat during the relaxation has the advantage that you can bring the relaxation from the purely adiabatic area to the isothermal or constant pressure area. If a turbine is provided as the engine 5, it can be advantageous to supply just enough heat during the expansion that the expansion speed remains the same over a large part of the expansion time, so that the blade angle over this entire period of time in relation to the speeds occurring remain the best possible. The early opening of the turbine valve can of course, for. B. can also be used in the case of Fig. Ia to add heat during the relaxation.
Die Anordnung des Kühlraumes in Reihe zum Austauscherraum VA, d. h. auf der Austauscherseite der Ventile id, 2d, 3^ ie, 2e, 3e, kann natürlich auch in jenem Falle vorgesehen werden, in welchem der Brennraum Teilraum von VB ist, so daß dann die beiden Räume VA und VD gemeinsam zu den verschiedenen Räumen VB und B zugeschaltet werden.The arrangement of the cooling space in series with the exchanger space V A , ie on the exchanger side of the valves i d , 2 d , 3 ^ i e , 2 e , 3 e , can of course also be provided in those cases in which the combustion chamber is part of V B is, so that the two rooms V A and V D are then switched on together to the different rooms V B and B.
In sämtlichen Beispielen könnte an Stelle der Frischluft ein brennbares Gas, an Stelle des Brennstoffes ein Sauerstoffträger treten.In all of the examples, a combustible gas could be used instead of fresh air of the fuel enter an oxygen carrier.
τϊ -.τϊ -.
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