DE94975C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 14: Dampfmaschinen.

C. BOURDON in PARIS. Condensator mit Wasserkreislauf.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 25. April 1897 ab. Längste Dauer: 12. September 1911.

Vorliegende Erfindung betrifft weitere Ausführungsbeispiele des durch Patent Nr. 92318 geschützten Condensators mit Wasserkreislauf, dessen wesentlichste Bestimmung ist, einen Ersatz zu schaffen für den mit Luftpumpe arbeitenden Condensator bei Dampfmaschinen.

Die verschiedenen Anwendungsweisen des Condensators sind in Folgendem beschrieben:

Fig. ι und 2 zeigen den Condensator aus den gleichen Theilen bestehend, wie nach dem Haupt-Patent dargestellt, aber in einer abweichenden Zusammensetzung.
■ Immer ist ein Düsensystem A vorhanden, das vor das Saugrohr der Centrifugalpumpe B geschallet ist, die beispielsweise von einem Elektromotor mittelst Riemscheibe und Riemen betrieben werden kann. Man lä'fst den Motor mit derjenigen Geschwindigkeit laufen, die für das theilweise Vacuum, das man zu erzielen wünscht, angemessen ist. Das Druckrohr der Pumpe jB mündet in die vor dem Düsensystem liegende Kammer C. Das Düsensystem A kann senkrecht oder waagrecht angeordnet werden.

In die Saugseiten desPumpengehäuses münden zwei Rohre b b' ein (Fig. 2), die in ein einziges Rohr übergehen. Wenn man eine Centrifugalpumpe anwendet, um einen beständigen Kreislauf der Flüssigkeit zu veranlassen, so können diese beiden Rohre b b' unter sehr günstigen Verhältnissen das überschüssige Wasser abführen, das in den Kreislauf eingetreten ist, sowie die überschüssige Luft oder anderes Gas, die etwa angesaugt worden sind. Letztere sammeln sich zufolge des Unterschiedes im specifischen Gewicht stets auf der Mitte des Pumpengehäuses, woselbst die Rohre b b' einmünden. Auf diese Weise wird die Wirkung der Centrifugalkraft dazu benutzt, in der P.umpe selbst die Ausscheidung von Wasser und Gasen zu bewirken. Hierin soll die Wirkung des Condensators erhöht werden und derselbe sich einfacher gestalten.

In dem Düsensystem A liegen, wie dargestellt, mehrere Düsen α mit Spielraum in einander geschachtelt, so dafs durch diese Spielräume der Dampf angesaugt wird, der sich im Wasser condensirt, sowie Luft, die vom Dampf mitgeführt werden kann.

Die Centrifugalpumpe B hebt das Wasser in die Kammer C, an deren unteren Theil sich die erste Düse λ' des Düsensystems A anschliefst.

Das durch das Rohr D in den Condensator gelangende kalte Wasser kann auf zweierlei Arten in den Kreislauf eintreten, wie in der Beschreibung zum Haupt-Patent angegeben, und zwar entweder mittelst eines Rohres H (Fig. 2), aus welchem das kalte Wasser regenartig in die Saugkammer des Hauptdüsensystems A eingeführt wird.

Wie das Hauptdüsensystem A besteht auch das Hülfsdüsensystem -Έ aus mit Spielraum in einander geschachtelten kegelförmigen Düsen, deren Spielräume gleichzeitig saugend wirken.

Der Eintritt des Wassers in das Düsensystem E kann geregelt werden mittelst eines Ventils e, das mittelst Spindel und Handrades stellbar ist und eine in die oberen Düsen eintretende Regelungsnadel trägt.

Das Strahlrohr des Hülfsdüsensystems tritt in die oberste Düse des Düsensystems A an einer Stelle ein, wo die Saugwirkung am stärksten ist. Das kalte W'asser gelangt daher in das Düsensystem E mit grofser Geschwindigkeit, die einerseits durch das Vacuum veranlafst wird, welches aus der Condensation des Dampfes herrührt, und andererseits durch die Saugwirkung die in dem HülfsdUsensystem bei dem Durchgang des von der Pumpe in das Hauptdüsensystem A eingetriebenen Wassers herbeigeführt wird. Auf diese Weise erzielt man also eine vermehrte Saugwirkung.

Das Hauptdüsensystem A absorbirt die Luft, die in den Condensator gelangt, und allen Dampf, dessen Condensirung bei der Temperatur des Wassers ermöglicht ist, das durch die Düsen sich fortbewegt. Das Hülfsdüsensystem E ist vorwiegend dazu bestimmt, die Condensation des Dampfes - bei einer Temperatur herbeizuführen, die sich nach der mehr oder weniger gröfseren Wassermenge regelt, die dem Hülfsdüsensystem zugeführt wird, und nach der Temperatur dieses Wassers.

Man kann bei dieser Anordnung den Dampf in zwei verschiedenen Perioden ausströmen lassen, entweder mittelst Ventile, die während der der Ausströmung voraufgehenden Zeit geöffnet würden, oder mittelst eines Schiebers, der am Ausströmungsrohr angebracht ist und zwei Oeffnungen enthält, von welchen die eine zum Hauptdüsensystem A, die andere zum Hülfsdüsensystem E gehört. Die erstere würde geöffnet sein während der der Ausströmung voraufgehenden Zeit und die letztere während der Ausströmung selbst. Dieser Schieber könnte durch ein Excenter oder einen Daumen bethätigt werden.

Auf diese Weise wird der Dampf mit dem verhältnifsmäfsig warmen Wasser in Berührung gebracht, das durch das Hauptdüsensystem A circulirt während der der Ausströmung voraufgehenden Zeit, für welche es nicht nöthig ist, ein hohes Vacuum zu haben, wogegen zur Zeit der Ausströmung nur noch wenig Dampf durch das Hülfsdüsensystem E zu absorbiren übrig bleibt, das kaltes Wasser zugeführt erhält, um das normale Vacuum innezuhalten.

Die zweite Anordnung zur Einführung kalten Wassers in den Condensator besteht in Uebereinstimmung mit der Einrichtung nach dem Haupt-Patente darin, dafs das Wasser in Regenform in die Saugkammer des Hauptdüsensystems A eingeführt wird.

Zu diesem Zweck dient ein Rohr H, das entsprechend hergerichtet ist. Die dadurch bewirkte Einführung von Wasser vervollständigt die Condensation des Dampfes und das Hauptdüsensystem A saugt das Wasser zusammen mit der in den Condensator enthaltenen Luft an.

Bei dieser Anordnung umhüllt das frische Wasser gewissermafsen das durch die Pumpe in Kreislauf versetzte warme Wasser, während in dem vorigen Falle das frische Wasser nach dem Durchgang in das Hülfsdüsensystem E mitten in den Strahl warmen Wassers, das durch das Hauptdüsensystem A circulirt, eingeführt wird und mit dem zu condensirenden Dampfe nicht so unmittelbar in Berührung tritt.

Die Einführung des Wassers durch das Rohr H ist für die Condensation günstig, aber diese Einrichtung hat den Nachtheil, dafs, wie bei einem gewöhnlichen Condensator, das Injectionswasser in ein Vacuum eingeführt wird, so dafs die Luft, die das Wasser enthält, frei wird und sich in dem Condensator verbreitet. Es ist daher nöthig, diese Luft durch das Hauptdüsensystem A absorbiren zu lassen.

Es ist nun bekannt, dafs diese Saugdüsensysteme einen mangelhaften Wirkungsgrad haben, und es empfiehlt sich daher, sie möglichst wenig wirken zu lassen. Bei der erst beschriebenen Anordnung vollzieht sich die Ausscheidung der Luft aus dem Injectionswasser nicht in dem Hülfsdüsensystem E.

Die beiden Einrichtungen können auch gleichzeitig verwendet werden.

Wenn der Condensator bei einer Dampfmaschine verwendet wird, so genügt es, um zu verhindern, dafs das W^Tasser in den Cylinder übertritt, an dem Ausströmungsrohre einen Lufthahn anzubringen, den man in dem Augenblick öffnet, wo man das Dampfabsperrventil der Maschine schliefst. Die Kurbelwelle macht unter der Wirkung des Schwungrades nach dem Schlüsse des Absperrventils noch eine Zahl von Umdrehungen, welche dann die Saugwirkung andauern läfst und den Wassereintritt in den Cylinder verhindert. Der Condensator wird gleich beim Anlassen der Maschine mit in Thätigkeit gesetzt.

In der Beschreibung zum Haupt-Patente ist schon angegeben, wie eine Verminderung des Wasserverbrauches, die man bei dem vorliegenden Condensator erzielt, eine neue Combination zu einer praktischen machen würde, welche die Vortheile der Oberflächencondensation hat, d. h. eine Berührung des condensirten Dampfes und des kalten Wassers verhindert, das zur Absorption der Condensationswärme dient.

Die diesen Zweck erfüllende Einrichtung ist . kein Oberflächencondensator im eigentlichen Sinne, sondern ein Condensator mit Kühler und in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.

Hier ist der Condensator mit Wasserkreislauf mit A bezeichnet und die - Centrifugal-

pumpe mit B. Der Kühler setzt sich zusammen aus einem Behälter M, in welchem eine Anzahl von Gefäfsen L aus verzinktem Blech oder Kupfer untergetaucht sind, deren gewellte Oberfläche grofs genug ist, um die erforderliche Kühlung zu bewirken.

Eine Centrifugalpumpe P, die von der gleichen Welle wie die Pumpe B getrieben wird, unterhält in dem Behälter M einen beständigen Umlauf von Wasser, das zur Kühlung dient. Diese Condensation ist namentlich für Schiffsmaschinen bestimmt, bei welchen die Pumpe in den Behälter M eine gewisse Menge Seewasser umlaufen lassen wird, die der Anzahl der zu absorbirenden Calorien angemessen ist. Es ist ersichtlich, dafs die Kühlfläche und das Wasservolumen in genügend weiten Grenzen verändert werden können, um das gewünschte Ergebnifs zu erzielen. Man kann also einem Kühler wenig Oberfläche geben und dafür viel Wasser umlaufen lassen, oder man kann dem Kühler eine grofse Oberfläche geben und die umlaufende Wassermenge verringern.

Um eine gute Vertheilung des Kühlwassers zu erreichen, ist das Druckrohr R der Pumpe B mit dem Innern des Behälters unten in Verbindung gebracht, und an der Oberseite des Rohres befinden sich mehrere Schlitze, durch welche das Wasser in die Räume zwischen den Gefäfsen N eingedrückt wird.

Das aus den Düsen kommende Wasser tritt in die Gefäfse N durch Röhren an ihrem oberen Theil ein und durch Röhren an ihrem unteren Theil wieder aus. Die Eintritts- und Austrittsröhren sind an ein Vertheilungsrohr S und ein Sammelrohr S' angeschlossen. Auf dem Rohr S ist ein Becken T angeordnet, welches das aus den Condensationsdüsen kommende Wasser aufnimmt und der von den Düsen angesaugten Luft den Austritt gestattet. Das Rohr S' steht mit den Düsen zur Einführung frischen Wassers in den Condensator in Verbindung. Die beschriebene Construction des Kühlers kann mannigfach geändert werden, sie ist aber wenig kostspielig und läfst den Vortheil ersehen, den man bei dieser Art des Betriebes erzielt, welcher nicht die Benutzung eines Röhrenbündels erfordert, das zahlreiche Dichtungsstellen hat.

Der beschriebene Apparat kann nicht nur zum Condensiren von Dampf verwendet werden, sondern auch zum Ansaugen von Gasen und Flüssigkeiten aus gewissen Massen und Ueberführung derselben in die Atmosphäre oder in andere Behälter.

Beispielsweise kann der Apparat dazu.dienen, ein theilweises Vacuum in Behältern zu erzeugen. Dazu ist es nöthig, dafs der Umlauf der Flüssigkeit beständig geschlossen ist. Zu diesem Zweck wird ein kleiner Zusatz von Wasser, wie beispielsweise durch ein Rohr H oder ein Hülfsdüsensystem E (Fig. 2) gemacht, um dasjenige Wasser zu ersetzen, was die Luft oder die Gase beim Durchgang durch die Rohre b b' der Centrifugalpumpe mitreifsen.

Hätte man ein geringes Volumen Gas unter einem geringen Druck anzusaugen, so könnte dies durch das Hülfsdüsensystem E geschehen, das in diesem Falle lediglich zur Herstellung des theilweisen Vacuums benutzt wurde, während das Hauptdüsensystem A die Geschwindigkeit des in das erstere System eintretenden Wassers zu erhöhen hätte. Dies würde ermöglichen, die Umlaufgeschwindigkeit herabzusetzen, es würde aber nöthig sein, eine beträchtliche Menge Wasser durch das Düsensystem E gelangen zu lassen, die verloren sein würde.

Der Apparat könnte beispielsweise bei Gasanstalten als Extractionsapparat dienen. Er würde dann den Vortheil haben, das Gas, das .durch die Rohre b b' der Centrifugalpumpe austreten würde, zu waschen und zu kühlen.

Wenn aus einem Räume gesaugt wird, in welchem nicht ein zu hohes Vacuum herzustellen ist, so kann die Strahlkraft des Apparates das Gas durch die Rohre b b' der Pumpe mit einem Druck treiben, der nach der Geschwindigkeit sich richtet, mit welcher die Pumpenwelle sich dreht.

Auch liefsen sich mit dem Apparate, wenn auch mit weniger Energie, gashaltige Massen bewegen.

Zum Ansaugen von Flüssigkeiten würde die durch das Rohr H oder durch das Düsensystem E kommende Flüssigkeit durch eine constante Menge der gleichen Flüssigkeit angesaugt werden, die durch die Centrifugalpumpe in Bewegung gesetzt und einen geschlossenen Kreislauf machen würde. Das Ueberdrücken würde durch die Rohre b b' der Centrifugalpumpe erfolgen. Im Falle der Benutzung des Apparates als Condensator mit Wasserkreislauf werden gleichzeitig Luft und Wasser angesaugt.

In Folgendem wird noch die Anordnung des Apparates für Schiffsmaschinen beschrieben.

Es wurde schon oben bemerkt, dafs die Einführung kalten Wassers in den Kreislauf auf zwei Arten erfolgen könnte, und zwar mittelst eines Hülfsdüsensystems E (Fig. 1 und 2) oder mittelst eines Rohres H, welches das Wasser in die Saugkammer des Hauptdüsensystems A in Regenform überführt.

Die betreffende Einrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.

Das Hauptdüsensystem A ist beibehalten. Der Zugang des kalten Wassers erfolgt durch ein Rohr I mit einem Hahn R', welches an das Saugrohr H' der Centrifugalpumpe B artgeschlossen ist.

Das überschüssige Wasser und die durch das Hauptdüsensystem A angesaugte Luft werden nicht durch zwei Rohre aus dem Pumpengehäuse abgeführt, sondern^ es ist zu diesem Zweck zwischen dem Saugrohr des Düsensystems A und dem Saugrohr der Pumpe ein Behälter F eingeschaltet, an welchem eine Ueberlauföffnung T' vorgesehen ist.

Die aus dem Düsensystem A kommende Flüssigkeit gelangt nicht direct in-den Behälter, denn dann würde ihre in dem Düsensystem A erlangte lebendige Kraft vollständig verloren gehen. Um diese lebendige Kraft möglichst zu erhalten und die Arbeit der Pumpe zu vermindern, wird die Flüssigkeit durch ein Rohr D' geführt, das durch den Behälter F sich erstreckt und oben oder ringsum mit Löchern verseh'en ist, durch welche überschüssiges Wasser und Luft oder Gas entweichen. An dies Rohr D' schliefst sich ein Rohrfortsatz G gleicher Weite an, welcher in das Hauptrohr H' über die Eintrittsstelle für kaltes Wasser sich erstreckt. Auf diese Weise wird in dem Saugrohr H' eine weitere Saugvorrichtung geschaffen, die den Eintritt des kalten Wassers in den Kreislauf erleichtert.

Hätte man das kalte Wasser aus einer bestimmten Tiefe zu beschaffen, so könnte es nöthig. werden, die Menge des von der Pumpe aus dem Behälter entnommenen warmen Wassers zu regeln. Zu diesem Zweck kann ein Ventil zwischen den Behälter und das Saugrohr der Pumpe eingeschaltet werden.

Hat dagegen das Injectionswasser einen bestimmten Druck, so kann man es in den Kreislauf auf irgend eine Weise und an irgend einer Stelle der Saugleitung oder Druckleitung der Pumpe einführen.

Die Einführung des kalten Wassers kann somit auf verschiedene W^reise stattfinden. Wesentlich ist nur die allgemeine Anordnung, mit welcher ein und dieselbe Wassermenge durch ein Düsensystem geführt wird, derart, dafs:

1. dies Wasser allen Dampf, den es aufnimmt, absorbirt, indem man den Eintritt des kalten Wassers so regelt, dafs der Austritt bei einer Temperatur stattfindet, die mit Rücksicht auf das herzustellende Vacuum so hoch wie möglich ist;

2. dafs man über genügende lebendige Kraft zum Ansaugen der Gase verfügt;

3. dafs man die nach Austritt des Wassers aus dem Düsensystem erlangte lebendige Kraft in der Pumpe ausnutzt, so dafs nur die Arbeit aufzuwenden ist, welche die aus dem Kreislauf der Flüssigkeit entstehenden Verluste ausgleicht.

Bei der vorher beschriebenen Einrichtung kann also unter ganz neuen Verhältnissen die Oberflächencondensation mittelst eines einfachen Kühlers durchgeführt werden, der das Austrittswasser kühlt und es in das Düsensystem wieder zurückzuführen ermöglicht.

Bei Schiffsmaschinen kann dies in noch einfacherer Weise erzielt werden, dadurch, dafs man längs des Schiffsrumpfes angeordnete Kühlflächen benutzt.

In Fig. 7 und 8 sind drei auf einander folgende Bekleidungsbleche des Schiffsrumpfes mit f g h bezeichnet. Hier ist parallel zum Bleche g ein dünnes Blech i aufgenietet, wodurch eine enge Kammer gebildet ist, die sich nach Bedarf über die ganze Länge der Schiffsseite erstrecken kann. Da diese Kammer mit dem Seewasser in directer Berührung ist, so wird eine um so stärkere Kühlwirkung erzielt, je schneller das Schiff fährt. In diese Kammer wird das überschüssige Wasser der Pumpe zur Kühlung abgeführt.

Um an Röhren zu sparen, ist die Kammer durch eine Mittelwand r in zwei Abtheilungen getheilt, die an den Enden durch Durchlässe ss' Verbindung haben. Das warme Wasser läuft daher nach beiden Enden durch die Kammer, kühlt sich in derselben und wird durch das Rohr η aus der unteren Abtheilung dem Düsensystem wieder zugeführt. Oberhalb der Wasserlinie wird die mitgeführte Luft durch zwei Rohre m aus der Kühlkammer abgeführt.

Diese Anordnung bietet also bei Benutzung des Condensators für Schiffsmaschinen den grofsen Vortheil, die Circulationspumpe fortzulassen und eine sehr einfache Condensationsvorrichtung benutzen zu können.

Eine Vorkehrung zum Einspritzen kalten Wassers in die Kammer χ (Fig. 6) kann nach Bedarf getroffen werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Ausführungsform des durch Patent Nr. 92318 geschützten Condensators mit Wasserkreislauf, bei welcher für den Austritt von Luft und Gasen eine Communication des geschlossenen Kreislaufs, in welchem die flüssige Masse durch das Düsensystem bewegt wird und Saugwirkung herbeiführt, mit der freien Luft hergestellt ist, sei es zum Zweck der Condensirung von Dampf durch Vermischen oder Oberflächenkühlung, sei es zum Ansaugen von Gasen und Flüssigkeiten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.