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Gaskraftmaschinenanlage Der Vorrat der Erde an festen Brennstoffen
ist wesentlich größer als der an flüssigen Brennstoffen. Man; ist daher bestrebt,
dem flüssigen: Brennistoff für diejenigen Maschinenanlagen zu verwenden, die mit
feistem Brennstoff gar nicht oder nur schwerlich betrieben werden können, also in
or&ter Linie] für Verkehrszwecke, insbesondere für die Luftfahrt. Für alle übrigem
Zwecke, also besonders. für stationäre Anlagen, wird man sich auf feste Brennsto
ffe beschränken müssen Für Motoranlagen, die sich bekanntlich durch einen besonders
hohen Wirkungsgrad auszeichnen, kann man bis jetzt mit Erfolg dien feisten Brennstoff
nur über die Vergasung verwenden. Man benötigt also einen Gaserzeuger, der im Vergleich
zur Motoranlage einen verhältnismäßig großen Raum beansprucht. Man hast nun zwar
schon bei kleineren und mittleren Schiffsanlagen erfolgreich Gaserzeuger verwernIet;
bei größeren Anlagen stehen jedoch der notwendige Raumbedarf und Gewicht der Anwendung
von Gaserzeugern hindernd im Wege.
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Esi ist nun bekannt, daß man in einem Gaserzeuger von bestimmter Größe
bedeutend mehr Gas eTzeugen kann, wenn man die Vergasung unter Druck vornimmt.
Bei einem Druckgaserzeuger nimmt die Leistung mit der Wurzel aus dem Druck zu.
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Bei einem Druck im Druckgaserzeuger von beispielsweise 25 at erhält
man also bei gleichbleibender Größe etwa fünfmal soviel Gas; wie bei einem normalen
Sauggaserzeuger. Selbistverständlieh mu:ß man bei einem Druckgaserrzeuger entsprechend
mehr Brennstoff einbringen. Ein weiterer Vorteil des Druckgatserzeugers liegt drin,
daß
man ein Gas. mit einem bedeutend höheren. Heizwert erhält. Aus diesem Zusammenhang
ersieht man jedoch auch, daß es, kaum Zweck hat, mit dem Druck zu hoch zu gehen,
denn bei sechsfacher Gaserzeugung braucht man bereits einen Druck im Gaserzeuger
von 36.%t und , bei siebenfacher einen solchen von: 49 at. Die Drücke steigen quadratisch
an und damit auch das Gewicht und die Schwierigkeiten. Die Abdichtung wird schilvieriger;
die Druckkörper werden, .da sie gleichzeitig höheren Temperaturen ausgesetzt sindi,
schwerer und bedürfen einer sorgfältigen Herstellung usw. Andererseits hat es aber
auch keinen Zweck, mit dem Druck zu tief zu: bleiben. Um den Brennstoff in die Druckgaserzeuger
einzubringen-, ruß bekanntlich eine Schleuse mit gesteuerten Ventilen oder Schiebern
vorgesehen werden, und eine ähnliche Vorrichtung isst erforderlich, um die Asche
aus dem Druckraum auszubringen. Diese Einrichtungen müssen ohne Rücksicht auf die
Höhe des Druckes vorgesehen werden-. Sie benötigen: einen gew.is@@en Raum und ein;
bestimmtes. Gewicht, was sich nur wenig mit der Höhe des Druckes ändert. Bei kleinen
Drücken ist somit der Mehraufwand durch .die Brennstoffeinschleusung und Aschenausschleus:ung
größ=er als. der Gewinn durch d!ie vergrößerte @er'gasungsleistung. Man braucht
nun aber bei Gasmotoreni einen sehr geringen Gasdruck, der auch bei "#--nifladebetrieb
des Gasmotors nur wenige Zehntel Atmosphären beträgt. Der Druckgaserzeuger sollte
.aber, wie, vorstehend dargelegt, mit einem mittleren Druck vom 2o bis, 25 at betrieben
werden.
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Nach der Erfindung wird nun eine wirtschaftlich arbeitende Gaskraftmaschinenanlage
mit geringem Raum- und Gewichts.auf-,vand dadurch erreicht, daß man einen Druckgaserzeuger
verwendet, diessen Gas in einer Entspannungsmaschine Arbeit leistest, bevor es in
den Motor geleitet wird!. In der Entspannungsmaschine wird das Gas auf den Druck
entspannt, mit dem es in: den Motor eintreten ruß. Die Entspann=ungsmaschine, die
eine Turbine oder eine Kolbenmaschine sein: kann:, treibt einen Verdichter an, der
die zum Betrieb des Druckgaserzeugers. erforderliche Luft verdichtet. Es ist bekannt,
da.ß bei einem Druckgaserzeuger, der mit höheren Drücken arbeitet, nur etwa halb
soviel oder noch weniger Luft benötigt wird, wie Gas erzeugt wird. Man hat also
gasseitig eine höhere Energie als luftseitig. Nach der Erfindung kann man .weiterhin
e=ine an sich bekannte Druckwäsche zur Reinigung des Gases benutzen. Bei einem Druck
von 2o bis 25 at beträgt der Siedepunkt des Wasisers ?,i i bis 223° C. Nach Austritt
aus der Druckwäsche hat also das Gas noch eine Temperatur von z5o bis 2oo° C. Da
bekann=tlich die Entspannungsleistung eines Gases direkt proportional der absoluten
Temperatur dese Gases ist, wird durch Artwendung einer Dru=ckwäsche die Entspannungsleistung
dies Gaisies vergrößert.
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Es ist zwar bekannt, bei einer mit flüssigem Brennstoff betriebenen.
Kolbenbrennkraftmaschine den Beennistoff vor der Einführung in die Kraftmaschin,e
auf den kritischen Zustand zu bringen:, d. h. ihn auf den kritischen Druck zu verdichten
und auf die kritische Temperatur zu. erhitzen, -und einen für die Verbrennung in
der Kraftmaschine nicht benotigteni Teil dess Brennstoffdampfes in einer zusätzlichen:
Kraftmaschine durch Entspan, nung Arbeit leisten- zu lassen. Bei diesem Verfahren
dient aber die Verdichtung des Beennstoffes auf den kritischen Druck lediglich zur
besseren Verdampfung bzw. Vernebelung. Der Energierückgew inn läßt sich lediglich
dem überschüssigen, zuviel verdumpften Brennstoff entnehmen. Beim Gegenstand der
Erfindung wird dagegen der gesamte in der Brennkraftmaschirne zur Verbrennung gelangende
Brennstoff vorher entspannt, so daß die Wiedergewinnung an Energie ganz erheblich
ist.
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Zur Lösung der Aufgabe, die Energieverlu=ste, bei einer Gaskraftanlage
möglichst gering zu halten, wird in Weiterbildung der Erfindung die Luft für den
Druckgaserzeuger in einem von den Motorabgasen: beauifschlagten Abgasturbogebläse
vorverdichtet, so daß das Druckverhältnis gleich ist. Man kann also bei günstigem
Gesamtwirkungsigra:d von Verdichter und Entspannungsmaschine die erforderliche Zusatzleistung
weiter verringern bzw. ganz entbehrlich machen, wenni das. Abgasturbogeblä.se d=ie
Luft roch weiter vorverdichtet und das Verhältnis von Luft zu Gas noch kleiner als
o,5 wird. Bei der Druckwäscher benötigt man Energie, um das Wasiser auf dien in,
der Druckwäsche erforderlichen Druck zu bringen. Das Wasser hat jedo=ch beim Austritt
aus; der Druckwäsche annähernd den gleichen Druck wie beim Eintritt in dieselbe.
Man kann es also ins einer Entspannungsmaschine, etwa einer kleinen Wasserturbine,
Arbeit verrichten lassen, welches zum Anitrieb der Wasserpumpe verwendet wird. Da
aber Endspannung und Verdichtung mit Verlusteis, behaftet sind, braucht ma,n auch
hier noch eine Zusatzenergie. Es! werden daher nun die Gasentspannungsmaschine,
der Luftverdichter, die Wasserentspannungsmaschine und die Wasserpumpe mit einer
einzigem: Zusatzkraftmaschine, etwa einem Elektromotor, gekuppelt.
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Die Anordnung nach der Erfindung kann: man natürlich auch bei. einer
Gasturbin=e anwenden. In diesen i Fall tritt an Stelle des Motors die Gasturbine
mit dem Verdichter. Der Verdichter fördert die für den gesamten Prozeß erforderliche
Luft. Die für den D:ruckgaseirzeuger erforderl=iche Luft wird in einem besonderen
Verdrichter auf den im Druckgaserzeuger herrschenden Druck weiterverdichtet, da
der im Gasturbinenprozesß günstige Druck, also der Druck, bei denn der beste Wirktuigsgrad
erreicht wird, in dien meisten Fällen we:s@entlich tiefer liegt als der für den.
Druckgaserzeuger günstigste Druck.
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In der Zeichnung wind s zwei Ausführungsbeispiele einer Anlage nach
der Erfindung !in schematischer Weiser dargestellt, und zwar zeigt Abb. r eine Anlage
mit einer Kolbenbrenokraftmaschine und Abb. 2 eine Anlage mit einer Gasturbine.
In
der Abb. i ist der Gasmotor i mit einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Generaltor
2, durch eine Kupplung 3 verbunden. Am Motor i ist ein Abgasburbogebläse 4 vorgesehen,
welches von den Abgasen dies Motors beaufschlagt wird und die Luft aus der Atmosphäre
ansaugt und über eine Leitung 5 zum Motor führt. Von. dieser Leitung 5 wird durch
eine Leitung 6 ein Teil der Luft abgezweigt und einem besonderen, Verdichter 7 zugeleitet.
Von hier wird die Luft durch die Leitung 8 dem Druckgmerzeuger 9 zugeführt, welcher
an seinem oberen Ende eine nicht näher dargestellte Einschleusung dies, Brennstioffes
io und, am unteren Ende eine ebenfalls nicht näher gezeichnete Ausschleusung der
Asche i i enthält. Aus dem Druckgaserzeuger wird: das erzeugte Gas durch eine Leitung
12 über die Druckwäscher 13 der Entspannungsmaschine 14 zugeführt. Hier wird, eis
a,urd den vor dem Motor erfordierliehein Druck entspannt und durch die Leitung 15
zum Motor geleitet. Der Verdichter 7 und die Entspannungsmaschine 14 sind durch
eine Kupplung 16 miteinander verbu.nde-n. Über einer Kupplung 17 wird von der Entspannungsmaschine
noch eine Wasserpumpe 18 angetrieben, die durch diie Leitung i9 Wasser ansaugt und
durch die Leitung 2o dieses Wasser in die Druckwäsche 13 fördert. Das Wasser verläßt
die Druckwäsche durch die Leitung 211 und' gelangt in eine Entspannungsmaschine,
beispielsweise eine kleine Wasserturbine 22, in der es auf dem Atmosphärendruck
entspannt wird, und durch die Leitung 23 abfließt. Die Entspannungsmaschine 22 ist
durch die Kupplung 24 reib der Pumpe i8 und eine Kupplung 25 mit einer Zusatzkraftmaschine
26 gekuppelt.
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In, der Abb. 2 ist die Anordnung sinngemäß für eine Gastturbirnei
dargestellt. Die Gasturbine 31 ist über eine Kupplung 32 mit einem Verdichter, beispielsweise
Axialverdichäer 33, gekuppelt. Der Axialverdichter saugt die Luft durch die Leitung
34 aus der Atmosphäre an, verdichtet sie! und drückt sie durch die Leitung 35 über
einen Wärmeaustauscher 36 in die Brennkammer 37. In der Brennkammer 37 wird Brennstoff
eingeführt und das gebildete Verbrennungsgas, durch. die Leistung 38 zu der Turbine
31 geleitet. Nach Entspannung in der Turbine 31 strömt das Gas durch die Leitung
39 in den Wärmeausitauscheir' 36 und verl.äßt ihn durch d-ie Leitung 4o. Von der
Leitung 35 hinter dem Wärmeaustauscher 36 wird durch eine Leitung 41 die für dien:
Druckgaserzeuger erfordenliehe Luft abgezweigt und zur weiteren Verdichtung in den
Verdichtür 42 geleitet. Nach Verdichtung auf den, im Druckgaserzeuger herrschenden
Druck wird die Luft durch die Leitung 43 in dem, Druckgaserzeuger 44 geleitet. Das
im Druckgaserzeuger 44 erzeugte Gas verläßt diesen durch die Leitung 45 und tritt
in eine Entspannungsmarschine 46 ein, in der eis auf den in der Brennkammer 37 herrschenden
Druck entspannt wird. Von der Entspannungsmaschine 46 gelangt das Gas durch die
Leitung 47 zur B@reminkammcr 37. Die Erntispannungsmaschine 46 ist durch eine Kupplung
48 mit dem Verdichter 42 und eine Kupplung 49 mit der Zusatzkraftmaschine 5o gekuppelt.
Zwischen Druckgaiserzeuger 44 und Entspannungsmaschine 46 kann man selbstverständlich
auch, wie in. Abb. i dargestellt, eine Druckwäsche oder eine andere Reiinigung einschalten.
Die Nutz:leisbungsturbine 31 treibt die Arbeitsmaschine 51 an.