DE830535C

DE830535C - Steam-powered power generator

Info

Publication number: DE830535C
Application number: DEP33476A
Authority: DE
Inventors: Piero Crocchi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-02-19
Filing date: 1949-02-06
Publication date: 1952-02-04

Description

Dampfbetriebener Stromerzeuger Die Erfindung betrifft einen dampfbetriebenen Stromerzeuger in Gestalt einer luftdicht abgeschlossenen Umlaufeinheit.Steam-powered power generator The invention relates to a steam-powered power generator Power generator in the form of an airtight closed circulation unit.

Bei den üblichen, mit Stromerzeugern gekuppelten Dampfturbinen ragt die Antriebswelle aus dem Turbinenkörper oder aus dem Kondensator durch eine Stopfbüchse heraus. Ein derartiges Aggregat ist nie vollständig luft- und dampfdicht.In the case of the usual steam turbines coupled with power generators, it protrudes the drive shaft from the turbine body or from the condenser through a stuffing box out. Such a unit is never completely airtight and vapor-tight.

Infolgedessen treten Dampfverluste an den Stopfbüchsen und anderen Packungen auf. Dadurch wird einmal eine zusätzliche ständige Nachlieferung des Antriebsmittels erforderlich, um die Flüssigkeit im Kessel auf dem gewünschten Stande zu halten sowie zum anderen die Anbringung einer Pumpe, um die Luft, welche durch die erwähnten Packungen in den Kondensator eindringt, abzusaugen.As a result, there is a loss of steam from the stuffing boxes and others Packs on. As a result, there is an additional constant subsequent delivery of the drive means required to keep the liquid in the kettle at the desired level and on the other hand, the attachment of a pump to the air flowing through the mentioned Packings penetrating into the condenser, suction.

Gemäß der Erfindung bilden der Kessel, die Turbine, der Kondensator und der Stromerzeuger eine Baueinheit, die vollkommen luftdicht ist. Der Induktor arbeitet in Dampf getaucht, d. h. die Kupplung der Antriebswelle mit der Generatorwelle außerhalb des Turbinengehäuses ist vermieden. Die Erfindung schafft daher eine Maschineneinheit mit einem luftdichten Gehäuse, in dem ein ständiger Unterdruck herrscht und in welchem das Treibmittel für unbegrenzte Dauer arbeitet, ohne daß es verlorengeht oder mit Luft in Berührung kommt. Darüber hinaus schafft die Erfindung eine Maschine, bei welcher alle Teile, d. h. Turbine, Kessel, Kondensator und Stromerzeuger einen einfachen und gedrängten Zusammenbau ergeben.According to the invention, the boiler, the turbine, the condenser form and the generator is an assembly that is completely airtight. The inductor works immersed in steam, d. H. the coupling of the drive shaft with the generator shaft outside the turbine housing is avoided. The invention therefore provides a machine unit with an airtight housing in which there is a constant negative pressure and in which the propellant works indefinitely without being lost or with Comes into contact with air. In addition, the invention provides a machine at which all parts, d. H. Turbine, boiler, condenser and power generator a simple one and crowded assembly.

Nach der Erfindung drehen sich der Kessel und der Oberflächenkondensator um eine gemeinsame Achse und sind so angeordnet, da$ der Kreislauf der Flüssigkeit ohne Pumpen gesichert ist.According to the invention, the boiler and the surface condenser rotate around a common axis and are arranged so that the circulation of the liquid is secured without pumping.

Ferner wird gemäß Erfindung der vom Generator erzeugte Strom mittels eines oder mehrerer isolierter, durch die Wände des luftdichten Gehäuses hindurchgeführter Drähte nach außen geleitet.Furthermore, according to the invention, the generator generated Electricity by means of one or more insulated ones through the walls of the airtight housing Passed wires passed to the outside.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein beliebiges Treibmittel, wie z. B. Quecksilber, schwere Kohlenwasserstoffe, Wasser, je nach den damit erzielbaren Vorteilen, verwendet werden kann, weil es nie erneuert zu werden braucht und weil es mit der Luft nicht in Berührung kommt, sich somit nicht verändern kann und schädliche Ausdünstungen nicht zur Folge hat.The invention achieves that any propellant, such as B. mercury, heavy hydrocarbons, water, depending on what can be achieved with it Advantages, can be used because it never needs to be renewed and because it does not come into contact with the air and therefore cannot change and is harmful Does not result in vapors.

Luft- und Kesselspeisepumpe werden vermieden, N%-eil durch die drehbare Anordnung des Kessels und des Kondensators das Kondensat vom Kondensator einfach durch die Wirkung der Zentrifugalkraft wieder in den Kessel zurückströmt. Schließlich ist der Aufbau der Maschine sehr einfach, und ihr Betrieb erfolgt ohne besondere Vber--,vachung und Kontrolle.Air and boiler feed pumps are avoided, N% due to the rotatable one Arrangement of the boiler and the condenser, the condensate from the condenser easy flows back into the boiler due to the effect of centrifugal force. In the end the construction of the machine is very simple, and its operation is done without special Vber, vachung and control.

Weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert ist. Es stellt dar Fig. 1 einen axialen Teilquerschnitt des Stromerzeugers gemäß der Erfindung, Fig.2 einen axialen Teilquerschnitt durch die Kühleinrichtung des Kondensators und eine abgewandelte Bauart des Generators, Fig.3 einen axialen Teilquerschnitt durch die Maschine mit einer anderen Ausführungsform des Generators.Further purposes and advantages of the invention emerge from the description, in which the invention is explained with reference to the drawings, for example. It puts Fig. 1 is an axial partial cross-section of the power generator according to the invention, 2 shows an axial partial cross-section through the cooling device of the condenser and a modified design of the generator, Figure 3 is an axial partial cross-section the machine with a different embodiment of the generator.

Fig. 1 zeigt ein luftdichtes Drehgehäuse A, welches den Kessel 8, die Turbine B, den Kondensator 20 und den Stromerzeuger C umfaßt. Dieses Gehäuse dreht sich als Einheit unter Abstützung auf die beiden Rollenlager 1 und 2, die sich ihrerseits auf ein Lager stützen, welches die Brennkammer 4, die Brenner 5 und das Auspuffrohr 6 für die Verbrennungsgase hält. Das Ganze wird von den Stützsäulen 3 getragen.Fig. 1 shows an airtight rotary housing A, which the boiler 8, the turbine B, the condenser 20 and the power generator C comprises. This case rotates as a unit with support on the two roller bearings 1 and 2, the in turn rely on a bearing which the combustion chamber 4, the burners 5 and holds the exhaust pipe 6 for the combustion gases. The whole is supported by the pillars 3 worn.

_Auf dieses Lager stützt sich ein Elektromotor 7, der dazu dient, dem ganzen Gehäuse eine Drehbewegung zu erteilen. Dieser Motor kann den Strom sowohl vom Stromerzeuger selbst als auch von jeder anderen elektrischen Stromquelle erhalten._An electric motor 7 rests on this bearing and serves to to give the whole housing a rotary motion. This motor can power both obtained from the generator itself as well as from any other electrical power source.

Der Kessel 8 hat eine ringartige Form und enthält die Turbinenräder i o, 11. Durch die Drehung der ganzen Einrichtung sammelt sich das Antriebsmittel längs der Wände des Kessels 8 an, während der Dampf längs der Kanäle 9 zum ersten Leitrad 1o der Turbine B strömt. Die Kanäle 9 sind in der wellenartigen Wand des Kessels 8 und der Wand 12 eingearbeitet, wobei letztere an den Stellen 13 und 14 durchlocht ist, so daß ein Durchgang für den Dampf gesichert ist, der in den lZanälen 9 überhitzt wird.The boiler 8 has a ring-like shape and contains the turbine wheels i o, 11. The rotation of the entire device collects the drive means along the walls of the boiler 8, while the steam along the channels 9 to the first Stator 1o of turbine B flows. The channels 9 are in the wave-like wall of the Boiler 8 and wall 12 incorporated, the latter at points 13 and 14 is perforated, so that a passage for the steam is secured, which in the lZanäle 9 is overheating.

Die Turbine B besteht aus einem oder zwei Rädern nach einer der an sich bekannten Arten. 1 n Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine mehrstufige Aktionsturbine mit drei Leiträdern 1o und drei Laufrädern fit dargestellt. Die Leiträder to drehen sich mit dein Kessel. Die Laufräder 1 i sind auf die Hauptwelle j,3 aufgekeilt, auf welcher auch der Induktor r6 des Stromerzeugers C befestigt ist.The turbine B consists of one or two wheels according to one of the on known species. 1 n FIG. 1 is an exemplary embodiment of a multi-stage action turbine shown with three idlers 1o and three impellers fit. The idlers to turn yourself with your kettle. The impellers 1 i are keyed onto the main shaft j, 3, on which the inductor r6 of the generator C is also attached.

Die Hauptwelle 15 dreht sich in den beiden Kugellagern 17 und 18, die innerhalb des dampfdichten Gehäuses befestigt sind und deshalb üi einer Dampfatmosphäre arbeiten, ohne mit der Außenluft Berührung zu haben. Der Anker 19 des Generators ist dagegen fest mit dein Kessel 8 und dem Kondensator 20 verbunden und dreht sich mit ihnen. Der Kondensator 2o besteht aus einem den Generator 16 - 19 umgebenden zylindrischen Ring. Seine Außenwand 21 ist leicht konisch ausgebildet, d. h. sein Außendurchmesser wird zum Kessel 8 hin größer, so daß das Kondensat durch die Zentrifugalkraft energisch nach dein Kessel 8 hinbewegt wird.The main shaft 15 rotates in the two ball bearings 17 and 18, which are fastened inside the vapor-tight housing and therefore in a vapor atmosphere work without coming into contact with the outside air. The armature 19 of the generator is, however, firmly connected to your boiler 8 and the condenser 20 and rotates with you. The capacitor 2o consists of a generator 16-19 that surrounds it cylindrical ring. Its outer wall 21 is slightly conical, i. H. be The outer diameter becomes larger towards the boiler 8, so that the condensate is caused by the centrifugal force is energetically moved towards your kettle 8.

Durch die Wirkung der Zentrifugalkraft dringt die Kühlluft durch die Offnullgeli 23, strömt durch den zwischen den Kondensator 20 und dem Generator 16 - 19 befindlichen Ringkanal 24, wo sie die Wand 22 abkühlt, und tritt alsdann durch die Öffnungen 25 aus, «welche luftdicht in den Wänden des Kondensators angeordnet sind. Auf diese Weise entsteht ein Luftstrom, der nur durch die Wirkung der Zentrifugalkraft den Kondensator und den Generator abkühlt.Due to the effect of centrifugal force, the cooling air penetrates through the Offnullgeli 23, flows through the between the capacitor 20 and the generator 16 - 19 located annular channel 24, where it cools the wall 22, and then passes through the openings 25, which are arranged airtight in the walls of the condenser are. In this way, an air flow is created that is only due to the action of centrifugal force cools the condenser and generator.

Die Arbeitsweise des Stromerzeugers ist folgende: Die für die Verbrennung notwendige Luft tritt durch die Öffnungen 26 ein, wobei sie die Außenwände des Kugellagers 17 abkühlt und den aus den Brennerei 5 austretenden Brennstoff verbrennt.The mode of operation of the generator is as follows: The one for combustion necessary air enters through the openings 26, whereby they the outer walls of the ball bearing 17 cools and burns the fuel emerging from the distillery 5.

Die Brenngase strömen durch die Brennkammer übertragen ihre Wärme an die Kesselwände und treten aus dem Auspuffrohr 6 aus. Die Kesselwände sind in geeigneter Weise finit Rippen versehen, um bei ihrer Drehung einen starken Luftstrom zu erzeugen.The combustion gases flow through the combustion chamber and transfer their heat to the boiler walls and exit the exhaust pipe 6. The boiler walls are in appropriately finite ribs provided in order to generate a strong air flow when they are rotated to create.

Die Brennkammer 4 läuft in eine Kurve 27 aus. die sich dem Vorsprieng 28 des Drehkessels 8 nähert, ohne ihn zu berühreie. Auf diese Weise wird der unerwünschte _\tistritt heißer Gase fast ganz vermieden.The combustion chamber 4 ends in a curve 27. which is the projection 28 of the rotary boiler 8 approaches without touching it. This way it becomes the undesirable _ \ tistribution of hot gases is almost entirely avoided.

Das ganze aus Kessel <8, Turbine B, Kondensator 20 und Stromerzeuger C bestehende luftdichte Gehäuse wird durch den Elektromotor 7 in Drehung versetzt. Der ini Kessel 8 erzeugte und in den Kanälen 9 überhitzte Dampf arbeitet in der Turbine B und strömt alsdann in den Kondensator 20. Das Kondensat fließt längs der konischen Außenwand 21 des Kondensators und von hier aus längs der Wand 29, welche die Turbine B vom Kessel 8 trennt. nach unten und dringt alsdann durch kleine Öffnungen 30 der Trennungswand der Leiträder 1o. Das Kondensat läuft dann infolge der Zentrifugalkraft durch das Rolir 31 in den Kessel 8 zurück.The entire airtight housing consisting of boiler 8, turbine B, condenser 20 and power generator C is set in rotation by the electric motor 7. The ini boiler 8 generated and superheated in the channels 9 steam works in the turbine B and then flows into the condenser 20. The condensate flows along the conical outer wall 21 of the condenser and from here along the wall 29, which the turbine B from the boiler 8 separates. downwards and then penetrates through small openings 30 in the partition wall of the guide wheels 1o. The condensate then runs back through the Rolir 31 into the boiler 8 as a result of the centrifugal force.

Der im Kessel 8 herrschende Druck wirkt natürlich dem Rücklauf des Kondensats in den Kessel entgegen. Um den Rücklauf auch bei geringen Drehgeschwindigkeiten zii ermöglichen, muß der Druck im Kessel daher verliiiltilismäßig gering sein. Um das zu erreichen, kann man Quecksilber als Treibmittel verwenden. Dadurch ist es möglich, bei sehr niedrigem Druck im Kessel zu arbeiten, z. B. 0,4 at, ein Druck, der einer Temperatur von ungefähr 300° C entspricht, während bei Wasser als Treibmittel dieser Temperatur ein Kesseldruck von ioo at entsprechen würde. Bei Anwendung von Quecksilber mit derart niedrigen Kesseldrücken genügen daher die durch verhältnismäßig niedrige Drehzahlen erzeugten Fliehkräfte, um das kondensierte Treibmittel durch das Rohr 31 in den Kessel 8 zurückzubefördern. Bei derart geringem Druck im Kessel werden Sicherheitsventile für den Kessel überflüssig.The pressure prevailing in the boiler 8 naturally affects the return of the Against condensate in the boiler. To reverse the motion even at low rotational speeds zii enable, the pressure in the boiler must therefore be relatively low be. To achieve this, one can use mercury as a propellant. This is it is possible to work at very low pressure in the boiler, e.g. B. 0.4 at, one pressure, which corresponds to a temperature of about 300 ° C, while with water as a blowing agent a boiler pressure of 100 atm would correspond to this temperature. When using Mercury with such low boiler pressures is therefore relatively sufficient low speeds generated centrifugal forces in order to carry the condensed propellant through to convey the pipe 31 back into the boiler 8. With such a low pressure in the boiler safety valves for the boiler become superfluous.

Die von den Laufrädern i i der Turbine B bewegte Hauptwelle 15 dreht sich mit hoher Geschwindigkeit in zur Kesseldrehung entgegengesetzter Richtung. Der mit der Hauptwelle 15 fest verbundene Induktor 16 dreht sich mit ihr, während der Anker icg sich zusammen mit dem Kessel 8 dreht. Durch die gegenseitige Drehung des Induktors 16 und des Ankers i9 entsteht eine E MK, die einem Schleifkontakt 32 mittels eines oder mehrerer isolierter, die luftdichte Wand des Generators C durchdringender Drähte zugeführt wird. Die Generatorspannung kann, außer dem Betrieb des Elektromotors 7 zu dienen, irgendeinem beliebigen Zwecke zugeführt werden.The main shaft 15 moved by the impellers i i of the turbine B rotates at high speed in the opposite direction to the rotation of the boiler. The inductor 16 fixedly connected to the main shaft 15 rotates with her while the armature icg rotates together with the boiler 8. Because of the mutual rotation the inductor 16 and the armature i9 creates an E MK, which is a sliding contact 32 by means of one or more isolated, the airtight wall of the generator C penetrating wires is fed. The generator voltage can, out of operation of the electric motor 7 to serve any purpose.

In Fig. i ist ein Wechselstromgenerator 16- 19 der Hochfrequenzbauart dargestellt, bei welchem der Induktor 16 aus zwei eisernen Zahnrädern ohne Wicklung und Isolierung besteht.In Fig. I, an alternator 16-19 is of the high frequency type shown in which the inductor 16 consists of two iron gears without a winding and isolation exists.

Die Kugellager 17 und 18 müssen in Dampfatmosphäre arbeiten, also bei verhältnismäßig hohen Temperaturen ohne Möglichkeit zur Überwachung der Schmierung, weil sie in dem luftdicht abgeschlossenen Gehäuse eingeschlossen sind. Um eine laufende Schmierung dieser Lager zu gewährleisten, kann man anstatt Quecksilber oder Wasser auch einen schweren Kohlenwasserstoff als Treibmittel benutzen oder auch eine andere, Schmiereigenschaften aufweisende Flüssigkeit, ohne daß sich dadurch an der Betriebweise etwas ändert.The ball bearings 17 and 18 must work in a steam atmosphere, so at relatively high temperatures without the possibility of monitoring the lubrication, because they are enclosed in the hermetically sealed housing. To an ongoing To ensure lubrication of these bearings, one can use mercury or water instead also use a heavy hydrocarbon as a propellant or another one, Liquid having lubricating properties without affecting the operating mode something changes.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.In Fig. 2 a modified embodiment of the invention is shown.

Das Kühlwasser wird dabei durch den einstellbaren Hahn 37 zugeführt. Es läuft in die Drehbanne 38 und wird von dort durch die Zentrifugalkraft in den kreisrunden Durchgang 39 gedrückt, aus dem es durch die Öffnungen 4o austritt, um sich alsdann auf dem Boden 41 niederzuschlagen. Von hier aus kann das Kühlwasser, falls erwünscht, einem nicht dargestellten Radiator zugeleitet werden, wo es abkühlt und zum einstellbaren Hahn 37 zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird ein geschlossener Kreislauf geschaffen.The cooling water is supplied through the adjustable tap 37. It runs into the rotating spans 38 and is from there by the centrifugal force into the pressed circular passage 39, from which it exits through the openings 4o to then to fall down on the floor 41. From here the cooling water, if desired, be fed to a radiator, not shown, where it cools and is returned to the adjustable tap 37. This way it becomes a closed one Cycle created.

Fig. 2 stellt ferner einen Wechselstromgenerator dar, dessen Induktor 35 als Dauermagnet ausgeführt und infolgedessen ohne Wicklung ist. Der Anker 35 dreht sich in fester Verbindung mit dem Gehäuse 36, ist jedoch außerhalb desselben angeordnet und arbeitet infolgedessen in Luft, ohne daß sich dadurch etwas an dem prinzipiellen luftdichten Aufbau des Aggregats ändert. An Stelle des Ankers ist die Wand des Gehäuses 36 unterbrochen und durch eine dünne Wand 34 aus isolierendem Material ersetzt, die mit der Wand des Gehäuses 36 vollkommen dicht verbunden ist.Fig. 2 also shows an alternator whose inductor 35 is designed as a permanent magnet and is consequently without a winding. The anchor 35 rotates in fixed connection with the housing 36, but is external to it arranged and consequently works in air without affecting the the basic airtight structure of the unit changes. In place of the anchor is the wall of the housing 36 interrupted and by a thin wall 34 of insulating Replaces material that is completely tightly connected to the wall of the housing 36.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 2. Fluch hier ist zwischen Induktor 33 und Anker 35 eine dünne Wand 34 aus isolierendem Material angeordnet. In diesem Fall steht der Anker 35 jedoch nicht mit der isolierenden Wand 34 in Verbindung, sondern ist mit einem festen Lager 49 verbunden, so daß er sich nicht drehen kann.Fig. 3 shows an arrangement similar to Fig. 2. Curse here is between Inductor 33 and armature 35 arranged a thin wall 34 made of insulating material. In this case, however, the armature 35 is not connected to the insulating wall 34, but is connected to a fixed bearing 49 so that it cannot rotate.

Man erzielt auf diese Weise ein Reaktionsmoment, welches das Gehäuse 36 in entgegengesetzter Richtung zur Turbinenwelle in Drehung setzt, so daß der Elektromotor 7 und der Schleifkontakt 32 (Fig. i) entbehrlich werden. :Maschinen dieser Bauart sind insbesondere für kleine Leistungen bestimmt.In this way, a reaction torque is achieved which the housing 36 sets in rotation in the opposite direction to the turbine shaft, so that the Electric motor 7 and sliding contact 32 (FIG. I) can be dispensed with. :Machinery of this type are particularly intended for small capacities.

Selbstverständlich sind zahlreiche andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar. Zum Beispiel kann die Kühlung des Kondensators durch einen zwangsläufigen Umlauf der durch einen Ventilator bewegten Luft verwirklicht werden.Numerous other embodiments of the invention are to be understood conceivable. For example, the cooling of the condenser by an inevitable Circulation of the air moved by a fan can be realized.

In ähnlicher Weise kann die Übertragung der Wärme auf die Kesselwand durch einen zwangsläufigen Umlauf der heißen Brenngase erhöht werden.The heat can be transferred to the boiler wall in a similar way be increased by an inevitable circulation of the hot combustion gases.

Der Überhitzer kann in manigfaltiger Weise ausgebildet sein oder auch vollständig weggelassen werden. Im zweiten Falle wird gesättigter Dampf in die Turbine geschickt und es können weitere 1 aßnahmen getroffen werden, um den Dampf trockenzuhalten. Auch die Brennkammer kann verschiedene Formen aufweisen. Sie kann auch für festen Brennstoff gebaut werden.The superheater can be designed in a variety of ways or can also be completely omitted. In the second case of saturated steam is sent to the turbine and it can be made more easures 1, dry hold the vapor. The combustion chamber can also have different shapes. It can also be built for solid fuel.

Das Drehgehäuse kann auch eine waagerechte Drehachse haben.The rotary housing can also have a horizontal axis of rotation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. From a steam boiler, a turbine, a surface condenser and a generator of existing steam-powered electricity generators, characterized in that that the drive means in a completely airtight rotary housing (A) rotates, the boiler (8), condenser (20) and turbine body (B) coming together rotate with the airtight rotary housing (A) on a common axis while the turbine wheels (io, i1) and the inductor (16, 33) of the power generator on one other coaxial shaft (15) are arranged, which are in the opposite direction rotates and is completely housed within the rotating housing without a There is a connection with the outside air.

2. Steam-powered power generator according to claim i, characterized in that the entire generator (C) is inside the rotating housing (A) is arranged, the armature fixedly connected to the rotating by an auxiliary motor relocated Housing is connected, while the inductor is firmly connected to the turbine axis stands, and the electricity generated by one or more isolated, the wall of the housing airtight penetrating wires is routed to the outside.

3. Steam-powered power generator according to claim i, characterized in that the inductor is fixed to the turbine shaft connected and arranged inside the rotating housing, while the armature outside this housing is arranged but rotatable with it, the housing wall at least partly made of insulating material and rotated by an electric motor is offset (Fig. a).

4. Steam-powered power generator according to claim i, characterized characterized in that the inductor is firmly connected to the turbine shaft and within of the rotating housing is arranged, while the armature is arranged outside of the same and is supported by a fixed bearing, the housing wall at least partially made of insulating material and the housing only by the reaction torque is set in rotation (Fig. 3).

5. Steam-powered power generator after a of the preceding claims, characterized in that a drive means Liquid having lubricating properties is used.

6. Steam powered generator according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling of the rotary condenser is done by air, through the action of centrifugal force is forced to move along the capacitor walls.

7. Steam powered Electricity generator according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary condenser is cooled by water supplied by an adjustable tap (37) falls into a round rotating tub (38) and is forced by centrifugal force will circulate along the condenser walls.