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Gasdampferzeuger für Brennkraftmaschinen - Die Erfindung betrifft
einen Gasdampferzeuger für Brennkraftmaschinen, insbeso-ndere Brennkraftturb-inen.
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Es sind bereits derartige Gasdampferzeuger bekannt, bei denen ein
Gemisch aus Luft, zerstäubtem Brennstoff und üterhitztem Dampf in eine Bremikammer
eingeführt und der Brennstoff dort gezündet und verbrannt wird.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Gasdaxnpferzeuger
zu schaffen, bei dem der Wasserdampf zerlegt wird, womit eine plötzäche- Steigerung
der Energieerzeugung verhunden ist. Daß von einer bestimmten Temperatur ab eine
Zerlegung des Wasserdampfes einsetzt, deren Ausmaß mit der Höhe der Temperatur wächst,
ist bekannt. Es ist auch bekannt, daß diese Erscheinung dazu benutzt werden kann,
um die Energieerzeugung zu steigern.
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Die bekannten Vorrichtungen sind jedoch nicht zur Lösung der Erfindungsaufgabie
geeignet. Insbesondere weisen die Anlagen der oben beschriebenen Art den. Nachteil
auf,_ daß es ihnen unmöglich ist, die für eine Zerlegung erforderliche hohe Temperatur
dauernd in ini wesentlichen gleichbleibender Höhe aufrechtzuerhalten. Der Brennraumist
außerdem zerklüftet und ungünstig gestaltet, daß sich nur eine niedrige Verbrennungshöchstemperatur
eZge-bien wird.
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Erfindungsgemäß soll die Aufgabe dadurch gelöst werden, daß das aus-
Verbrennungs,-gasen, Luft und Heißdampf bestehende G#emisch in der Brennkammer ausschließlich
von außen durch das sie =schließende Wasser eines Dampferzeugers gekühlt und der
Brennraum unter Vermeidung scharfer Ecken und Kanten birnenförmig mit einem etwa
kugelförmigen Zündraum und einem schlank auslaufenden Ansat * zstück zum
übergang iii die das Gas-Dampf-Gemisch abführende Leitung ausgebildet -wird. Auf
diese Weise wird die Brennkammer nur so viel gekühlt, wie für einen sicheren Betrieb
notwendig ist; trotz der Kühlung bleibt das Gemisch auf einer Temperatur, bei der
der Wasserdampf mit Sicherheit zerlegt werden kann. Das hoch erhitzte, die Brennkammer
umgebende Wasser trägt dazu bei, die Temperatur des Gasgemisches ständig auf der
gewünschten Höhe zu halten. Das Gasgemisch wird durch den birnenförmigen Ansatz
schnell aus dem kugelförrm,*gen Teil der Brennkammer abgeführt, so daß die Gase
nur kurze Zeit der Kühlwirkung des Wassers.ausgesetzt sind. Eine Abkühlun,g des
Gasgemisches in größerem Ausmaße findet erst in Wärmeaustauschern statt, die der-Brennkämmer
und dem Naßdampfkessel nachgeschaltet und die so weit von der eigentlichen Verbrennungskammer
#entfernt sind, daß die hier bewirkte Temperaturerniedrigung nicht die- Zerlegung
des Wasserdampfes ungünstig zu beeinflussen vermag.
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Durch die Erfindung wird also infolge der Zharlegung des Wasserdampfes
bei gleicher
Brennstoffmen ge eine erhöhte Gasmenge erzeugt, was
sich in einer E-rhöhung der Drehzahl des nachgeschalteten Krafterzeugers auswirkt.
Wenn aber die Drehzahl gleichbleibend gehalten v.-ürde. würde eine -rößere Leistun-
erzeu-t, was auf eine Verringerung C 23 des spezifischen Brennstoffverbrauches
herauskommt.
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Die Brennkammer birnenförmig mit einem etwa kugelförmigen Zündraum
und einem schlank auslaufenden Ansatzstück auszubilden, ist bei Gasturbin-en bekannt.
Bei Gasdampferzeu g ern ist diese jedoch nicht ini Zusammenhailge mit den
anderen oben an 1-e-"ebenen -Merkmalen benutzt worden, um eiiie Zerlegun.- des Wasserdampfes
zu erreichen.
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-eckmäßigerweise erfolgt die überhitzung des Dampfes, der in dem die
Brennkammer unischlielkriden Dampferzeuger ist, in einer Wärmeaustauschvorrichtung,
die die das Gas-Dampf-Gemisch abführende Leitung hinter dem Dampferzetiger unigibt.
Auf diese Weise wird die durch das Wasser aufgenoininene Wärme in den Arbeitsvor-an-
zurückgef ührt.
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Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
sind an Hand der Abbildungen erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellen. Es zeigen Fig. i einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Gasdampferzeu-"er, U Fig. 2 eine Ansicht auf den Gasdampferzeu-,#er nach Fig. i,
> Z,
Fi g' 3 eine Ansieht von der Seite auf den Gasdampferzeuger nach
Fig. i, Fig. 4 eine Ansicht von oben auf einen Teil des Gasdampferzeugers nach Fig.
i.
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In dem Dampferzeuger i sind zwei birnenförmig ausgebildete Brennkammern
Svor-,gesehen. In den kugelförmig ausgebildeten > Z,
Teil des Brennraumes
münden i. das Brennstoffventil 9,
2. die Zündvorrichtung io und
3. ein Luftdampfventil 12, in das die den Überhitzten Dampf zuführende Leitung
5 und die von dem Luftdruckventil 33 kommende Luftleitung einmünden.
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Die Bremikammern 8 sind von dem Wasser des Dampfer7,eugers
i umgeben und werden auf diese Weise gekühlt, indem gleichzeitig Dampf erzeugt wird.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung werden die Brennkaiiimern 8 außen zweckmäßigerweise,
wie dargestellt, mit Kühlrippen versehen.
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Der in dem Kessel i erzeugte Dampf saminelt sich in dem DampfdOM 2,
an den einerseits das Sicherheitsventil 3, anderseits die Sattdampfleitung4'
anschließt, die in den Überhitzeirkessel, 15 führt. Der Brennraum der Brennkammer
8 ist unter Vermeidung scharfer Ecken und Kanten birnenförmig mit einen.i
etwa 'kugelförmigen Zündraum und einem schlank auslaufende4 Ansatzstück zum t'bergang
in die das Gas-Dampf-Gemisch abführende Leitung 16.ausgebildet. Der Brennrauin der
Brennkammer 8
ist \,on der Abführleitun- 16 durch eine vor-ZD zugsweise als
Lavaldüse ausgebildete Düse i i ,getrennt. Hinter der Düse vereinigen sich die beiden
von den Brennkammern kommenden Abführleitungen zu einer Leitung 16. Der die Gasdampfleitung
16 unischlielkride überhitzerkessel 15 ist hinter dem Dampferzeuger i angeordnet
und enthält eine Leitung 18, die die Gasdarnpfleitung 16 schraubenförmig umwindet.
Die Rohrleitung iS ist einerseits nach dem Innern des Überhitzerkessels 15
zu offen und dort ziveckmäßigerweise schwanenhalsförmig ausgebildet. Nach der anderen
Seite zu geht die Leitung 18 in das Dampfausströmrohr 20 über, das wiederum
in der Heißdampfleitung 5 endet. Diese Leitung schließt, wie schon oben ausgeführt,
an das Luftdampfventil 12 an.
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Die Isolierung des den Heißdampf führenden Rohres innerhalb des Cberhitzerkessels
und des Wasserraumes des Dampferzeugers erfolgt dadurch, daß das Rohr von eimm zweiten
Rohre umschlosseii wird und der Zwischenraum zwischen beiden mÖglichstluftleer ist.
Die Speisepumpe35 saugt aus dem Wasserbehälter36 und führt das notwendige Speisewasser
durch die- Leitung38 über die L#eitung40 in den Dampftrzeuger i. An die Leitungen38
sind außerdem noch Leitungen 41 und 42 angeschlossen. Die Leitungen4i führen das
für die Kühlung der Turbinenanlage erforderliche Kühlwasser, während durch Leitungen42
und die Zerstäuberdüsen 22 Wasser in fein zerstäubtem Zustande einerseits unmittelbar
in die Gasdampfleitung 16, anderseits in den Überhitzerkessel 15 gespritzt werden
kann. Die Brennkammerwird während des Ladevorganges mit Luft, zerstäubtem Brennstoff
und Heißdarnpf gefüllt. Sie steht hierbei zweckmäßigerweise unter überdruck-. Nachdem
dieses Gemisch mittels der Zündvorrichtung io zur Zündung gebracht worden ist, gibt
es einen Teil seiner Wärme zur Erzeugung des Dampfes in dem Dampferzeuger i und
zur Überhitzung dieses Dampfes in der Überhitzervorrichtung 15, 18
ab. Die
Düse i i liegt ebenso wie die Brennkammer8 innerhalb des Wasserraum,es des Dampfkessels
und ist auf diese Weise weit-"ehend vor Betriebsstörungen bewahrt.
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Die Wasserleitunge1142 mit den dazugehörigen Zerstäuberdüsen22 dienen
zuerst dazu, um den für die Gasdampferzcugung notwendigen überhitzten Dampf während
des
Anfahrens zu liefern, indem Wasser iii fein zerstäubtem Zustande
entweder unmittelbar in das Gasdampfrolir 16 oder den überhitzerkessel 15 gespritzt
wird. Man kann außerdem auf diese Weise während des normalen Ganges der Maschine
durch Erhöhung oder Verminderung der Heißdampfmenge den Gang der Turbine regeln.