DE277316C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■- M 277316 KLASSE 59 c. GRUPPE

SOCIETE ANONYME POUR SEXPLOITATION DES PROCEDES WESTINGHOUSE-LEBLANC

in PARIS.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. April 1912 ab.

Die Bemessungen aller Teile eines Dampfstrahlapparates, der einen Stoff aus einem Raum unter dem Druck p ansaugen und ihn unter einem Druck P in einen Raum drücken soll, müssen je nach den Drücken p und P andere sein. Auch der Querschnitt der Rohrhälse, aus denen der bewegende Dampf austritt, muß sich nach dem Anfangsdruck dieses Dampfes richten.

Der Dampfstrahlapparat muß im allgemeinen im Augenblick seiner Inbetriebsetzung den Druckunterschied erzeugen, den er auch im weiteren hervorrufen soll. . Dieser Unterschied, der anfänglich Null ist, wächst allmählich, bis die Drücke p und P ihre Betriebswerte erreicht haben. Wenn die Bemessung in Hinsicht darauf gemacht worden ist, die größtmögliche Leistung während des normalen Ganges zu erzielen, so zeigt sich bei der Inbetriebsetzung, daß der Dampfstrahlapparat für diese unrichtig gewesen ist, denn man hat dann p = P; während des Betriebszustandes herrscht aber die Beziehung P -—, welche größer sein muß.

Auch kann der Dampfstrahlapparat nicht selbst ansaugen, sobald der Betriebswert der

Beziehung — eine gewisse Größe überschreitet.

Um das Ansaugen zu bewirken, kann man eine augenblickliche Veränderung in der Bemessung des Dampf Strahlapparates vornehmen und ihn allmählich auf seinen normalen Zustand bringen, sobald das Ansaugen einmal eingetreten ist. Man kann die Drücke p und P auch günstig im Augenblick des Inbetriebsetzens in der Weise ändern, daß die normale Bemessung des Dampf strahlapparat es noch für die erhaltenen neuen Drücke zureicht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen neuen Dampfstrahlapparat, bei dem man die Bemessungen ändern kann, um ihm das Ansaugen zu gestatten. Er ist in an und für sich bekannter Weise mit konzentrischen Kränzen von Düsen zum Überleiten des Betriebsdampfes in einen Diffusor versehen, und das Kennzeichnende und für die erstrebte höhere technische Wirkung Wesentliche liegt bei ihm darin, daß die Düsen Gruppen bilden, von denen jede einen oder mehrere Kränze umfaßt, und bei denen in jeder Gruppe das Verhältnis des Halsquerschnittes der zugehörigen Düsen zu demjenigen der Austrittsöffnung konstant ist, dieses Verhältnis aber bei jeder anderen Düsengruppe ein anderes ist, wobei jede Düsengruppe ihre eigene, nach Erfordernis drosselbare Dampfleitung hat.

Die einzigen beweglichen oder veränderungsfähigen Teile, die sich in diesem Dampfstrahlapparat finden, sind einfache Hähne, welche man nur angemessen zu betätigen braucht, um die gewollten Bemessungsänderungen zu

erzielen. Die Anordnungen bei diesem neuen Apparat sind also sehr einfach, und die praktischen Versuche haben ihre volle Wirksamkeit erwiesen.

Eine beispielsweise Ausführungsform dieses neuen Dampfstrahlapparates ist in Fig. ι veranschaulicht. Der Betriebsdampf wird in den Mitnehmerraum A mittels einer verhältnismäßig großen Zahl von an Weite zunehmenden Röhren eingeführt, die so gegeneinander versetzt sind, wie das bei B¹, B², B³, B⁴ veranschaulicht ist. Diese Rohre bilden konzentrische Kreise, von denen in dem für die beispielsweise Darstellung gewählten Fall also drei vorhanden sind, nämlich aus den Rohren B¹, B², B³ bestehend, die das mittlere Rohr B⁴ umgeben.

Es sei nun angenommen, daß die Austrittsöffnungen aller dieser Rohre denselben Querschnitt haben. Notwendig ist dies freilich nicht.

Der angesaugte Stoff gelangt durch den Stutzen C in den Mitnehmerraum A, an dessen Austrittsseite sich ein sich verengendes Rohrstück D anschließt, das in den Raum mündet, in den der angesaugte Stoff gedrückt werden soll.

Das Besondere dieser Einrichtung liegt nun in folgendem:

Erstens, alle Rohre von ein und demselben Kranz gehen von ein und demselben Ringraum aus, der von den übrigen getrennt ist. In der dargestellten Ausführungsform sind vier solche Räume vorhanden, wobei jedoch der oberste bzw. äußerste Raum, nämlich Z?⁴, nicht als Ringraum anzusprechen ist, weil von ihm nur die mittlere Düse B⁴ ausgeht. Dahingegen sind die Räume E³, E², E¹ Ringräume, von denen aus die Düsen B^s, B², B¹ gespeist werden.

Der Betriebsdampf wird in jeden von diesen Räumen durch eine besondere Leitung F¹, F², F³, F* eingeführt, «und jeder ist mit einem Hahn H¹, H², H³, Hⁱ versehen. Außerdem sind noch Druckanzeiger I¹, I², I³, J⁴ vorhanden, die an den in Rede stehenden Leitungen zwischen den Hähnen und den Düsenspeiseräumen angeordnet sind.

Man kann also in jede Rohrleitung Dampf von irgendwelcher gewollten Spannung schicken, der entweder dieselbe Spannung haben kann, wie sie in der allgemeinen Leitung G herrscht, oder eine hiervon mehr oder weniger abweichende bzw. geringere, und somit kann dadurch auch die Saugwirkung der Düsen bzw. Düsenkränze sehr verschiedenartig gemacht werden.

Zweitens, die Düsenhälse, d. h. dasjenige Stück jeder Düse, wo der konvergierende Teil

in den divergierenden übergeht, hat bei allen Düsen ein und desselben Kranzes den gleichen Querschnitt, aber dieser ist von dem Querschnitt der betreffenden Stelle der anderen Düsen verschieden, was von sämtlichen Düsenkränzen gilt.

Die Erfinderin hat durch Versuche festgestellt, daß es am vorteilhaftesten ist, denjenigen Düsen, die den größten Kranz bilden, den größten Querschnitt an der Halsstelle zu geben und diesen Querschnitt dann bei den Düsen der engeren Kränze abnehmen zu lassen.

Beim normalen Betriebszustande sind alle Düsen in Tätigkeit, und da sie alle den gleichen Austrittsquerschnitt haben, so ist auch ihre Leistung im wesentlichen die gleiche. Die Dampfspannung wird dabei bei den einzelnen Düsenkränzen so bestimmt, daß sie jeweils um so viel niedriger ist, wie der Halsquerschnitt größer ist. Die Zeiger der Spannungsmesser stehen dann natürlich verschieden, wie dies auch aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Die Austrittsquerschnitte der Düsen müssen immer so sein, daß bei normalem Betriebe der Dampf mit einem Druck austritt, der sich nur wenig von dem Druck p unterscheidet, den man in dem Mitnehmerraum A aufrechterhalten will; stets aber muß der Druck höher sein. Im Augenblick des Ansaugens wird der Druck in dem Mitnehmerraum A im allgemeinen gleich P sein. Es sei hier nun angenommen, daß es sich um einen konstanten Druck handle. Damit nun der Dampf mit großer Geschwindigkeit aus den Düsen austritt, muß seine Spannung nicht unter den Druck P sinken, wie es in dem Werk von Stodola über Dampfturbinen gezeigt ist. Man nähert sich dieser Bedingung sehr weitgehend, indem man allen nur zur Verfügung stehenden Dampf einzig in den größten Düsenkranz, also in den Ringraum E¹ und in die Düsen B¹, überströmen läßt, in welchem Falle also nur der Hahn H¹ offen ist. Hierbei sei daran erinnert, daß die Hälse der Düsen B¹ den größten Querschnitt haben.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich der Druck p bei diesen Verhältnissen mindert und er einen Wert P₁ annimmt, der kleiner als der Druck P ist.

Danach schließt man nun den Hahn H¹ allmählich, während man den Hahn H² öffnet, derart, daß der ganze zur Verfügung stehende Dampf nunmehr durch die beiden Düsenkränze B¹ und B² hindurchgeht, und mit diesem Einstellen fährt man fort, bis man an den Druckanzeigern J¹ und /² erkennt, daß durch die in Rede stehenden beiden Düsenkränze die gleiche Dampfmenge hindurchgeht; es zeigt sich dann, daß der Druck in dem Raum A eine neue Größe annimmt, die man mit p_z

bezeichnen kann und die geringer ist als der Wert p_v

Indem man so arbeitet, bedient man sich allmählich solcher Dampfstrahlapparate, die

S nur einen, zwei usw. Düsenkränze haben, welch letztere aber immer dieselbe Betriebsdampfmenge liefern, und man bildet den Dampfstrahlapparat allmählich aus einem mit einem Düsenkranz zu einem mit zwei Düsenkränzen usw. aus, nach Maßgabe dessen, wie sich der Druck in dem Mitnehmerraum erniedrigt.

Diese Arbeitsweise wird möglich gemacht, weil die Querschnitte der Düsenhälse, die nacheinander in Betrieb gesetzt werden, verschieden sind; es ist dies eine ungemein wichtige Bedingung.

Auf diese Weise haben die in Betrieb befindlichen Düsen eine Leistung, die um so viel größer ist, daß sie auf einen Raum mit erhöhtem Druck arbeiten können. Dies gestattet den von den Düsen kommenden Dampfbüscheln, eine genügende Geschwindigkeit anzunehmen, um sich durch das anschließende Rohr D zu erstrecken, ohne doch sich zu sehr auszubreiten und ohne den ganzen Querschnitt desselben zu gebrauchen, d. h. nicht sogleich, sondern erst nach Zurücklegen eines gewissen Weges, wodurch es dem angesaugten Stoff unmöglich gemacht wird, zurückzufließen.

Alle diese notwendigen Betätigungen können ausgeführt werden, ohne daß man sozusagen zu tasten braucht. Es ist nur nötig, auf den Skalen der Spannungsanzeiger von vornherein Marken von solcher Lage vorzusehen, daß, wenn die Zeiger auf diese Marken einspielen, die verschiedenen Düsenkränze dann mit Dampf von der richtigen Spannung gespeist werden.

Die Erfinderin hat auch versucht, den Dampf zuerst in die mittleren Düsen zu schicken und diesen den weitesten Halsquerschnitt zu geben, und dieser ist mittels Nadelventile veränderlich gemacht worden. Diese Einrichtung hat aber weitaus geringere Ergebnisse gezeitigt, als mit der vorstehend beschriebenen erreichbar sind. Es ist wahrscheinlich, daß die Mitnehm wirkung des durch die mittleren Düsen gebildeten Dampfbüschels im Verein mit der verzögernden Wirkung der Wände das Entstehen eines Ringwirbels herbeiführt, der das Büschel umgibt, wodurch viel Arbeit von diesem genommen wird, was im weiteren sein schnelles Ausbreiten veranlaßt. Diese Erscheinung zeigt sich nicht mehr innerhalb des hohlen Büschels, welches durch das Gesamt der von den Düsen der äußeren Kränze ausgehenden Dampfstrahlen erzeugt wird, denn die verzögernde Wirkung der Wände macht sich im Inneren dieses hohlen Büschels nicht bemerkbar.

Schließlich hat die Erfinderin auch gefunden, daß es in den meisten Fällen genügt, zum Ansaugen den Dampf einzig in die Düsen des äußeren Kranzes zu schicken, sobald einmal der Dampf auf den Druck p_x gebracht ist.

Wenn man den Zeiger des Spannungsmessers / auf die Stellung bringen wollte, welche dem normalen Betrieb entspricht, so würde der Druck in dem Mitnehmraum A einen neuen Wert p\ annehmen, der kleiner als p_x und genügend niedrig wäre, daß man den Dampfstrahlapparat endgültig anlassen und ihn auf den normalen Betriebszustand bringen könnte, indem man die Hähne H¹, H^s und H* zu gleicher Zeit öffnet. Dies hat die Erfinderin zu der in Fig. 2 veranschaulichten veränderten Ausführungsform des Apparates geführt, die einfacher als die in Fig. 1 gezeigte ist, weil sie nur zweier Dampfleitungen bedarf, da alle die Düsen, die nicht zu dem äußersten Kranz gehören, an die gemeinsame Leitung F² angeschlossen sind. Alle diese von der Leitung i⁷² aus gespeisten Düsen sind gewissermaßen parallel geschaltet, und sie haben Hälse von gleichem Querschnitt, sobald die Austrittsöffnungen unter sich gleich sind.

Im übrigen ist es klar, daß nach diesem Prinzip auch noch andere Ausführungsformen eines Dampfstrahlapparates hergestellt werden können.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Dampfstrahlapparat mit konzentrischen Kränzen von Düsen zum Überleiten des Betriebsdampfes in einen Diffusor, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen Gruppen bilden, von denen jede einen oder mehrere Kränze umfaßt, und bei denen in jeder Gruppe das Verhältnis des Halsquerschnitts der zugehörigen Düsen zu demjenigen der Austrittsöffnung konstant ist, dieses Verhältnis aber bei jeder anderen Düsengruppe ein anderes ist, wobei jede Düsengruppe ihre eigene, nach Erfordernis drosselbare Dampfleitung hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.