DE38055C - Absorptions-Dampfmaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und den zur Ausübung desselben geeigneten Apparat, um mit Gas gesättigte Flüssigkeiten, insbesondere Ammoniakwasser, für motorische Zwecke nutzbar zu machen. Das Verfahren besteht darin, dafs die in einem Kessel aus der Ammoniakfiüssigkeit entwickelten Dämpfe nach einem zweiten, mit derselben Flüssigkeit theilweise gefüllten Behälter übergeführt, die mit dem Ammoniakdampf übertretenden Wassertheilchen in letzterem Reservoir von dem Ammoniakdampf getrennt werden und nun in dem zweiten Behälter eine Ueberhitzung des Ammoniakdampfes bewirkt wird, so dafs derselbe als Betriebskraft nutzbar gemacht und die Spannung des Dampfes durch geeignetes Ueberleiten der binären Flüssigkeit aus dem Kessel nach dem Reservoir (Drucksteigerung), oder umgekehrt aus dem Reservoir nach dem Kessel (Druckminderung) geregelt werden kann. Dem Kessel· wird gleichzeitig Ammoniakwasser entzogen, dasselbe abgekühlt und zur Absorption des vom Betriebscylinder kommenden Dampfes benutzt. Die Flüssigkeit wird dabei unter Kesseldruck belassen und als Strahl in die Absorptionskammer oder in eine besondere Kammer des Cylinders geleitet, und schliefslich (nach der Absorption) durch eine Pumpe wieder nach dem Kessel oder dem die Betriebskraft enthaltenden Reservoir zurückgedrückt. Der Abdampf wird nach vorangegangener Absorption zur Ueberhitzung des im Cylinder wirksamen Dampfes nutzbar gemacht. Das Verfahren kann dahin erweitert werden,, dafs auch direct in den Betriebscylinder eine gewisse Menge gekühlter Ammoniaklösung eingeleitet und mit dem innerhalb des Cylinders expandirten, bereits thätig gewesenen Dampf in Berührung gebracht wird. Es wird hiermit bezweckt, durch die Condensation oder Absorption des Dampfes dem Cylinder . die bei der vorangegangenen Expansion des Arbeitsdampfes entnommene Wärme wieder zurückzugeben.

Ein zur Ausübung des Verfahrens geeigneter Apparat ist auf beiliegender Zeichnung in drei, in den zur Condensation des Abdampfes dienenden Einzelheiten etwas abweichenden Modificationen dargestellt. Der Dampf wird in dem Kessel A, Fig. 1, erzeugt, welcher durch das unterhalb des Flüssigkeitsniveaus angeordnete, mit Ventil b¹ versehene Rohr b mit dem als Ueberhitzer und Aufspeicherungsraum der Betriebskraft dienenden Behälter B communion. Der Dampfdom steht durch ein mit Rückschlagventil a^x versehenes Rohr α mit dem oberen Theil des Behälters B in Verbindung, so dafs also (bei genügendem Ueberdruck) nur aus dem Kessel A Dampf nach B, nicht aber umgekehrt aus jB nach A überströmen kann. Vom unteren Theil des Kessels A führt ein Rohr d durch den Boden des Behälters B und die in letzterem befindliche Flüssigkeit in die Höhe bis in den Dampfraum, fällt dann in Schlangenwindungen bis zur Flüssigkeit und geht in gerader Richtung durch letztere und den Boden von B hindurch wieder nach aufsen.

Das Schlangenrohr dient zur Ueberhitzung des Dampfes im Behälter B, und zwar ohne

dafs dabei die Temperatur der in B enthaltenen Flüssigkeit selbst wesentlich erhöht würde. Die durch das Schlangenrohr d kreisende Flüssigkeit tritt bereits etwas gekühlt in den Kühler C ein, welcher durch das Rohr h mit kaltem Wasser gespeist wird, und in welchem das Rohr d ebenfalls zur Schlange/ gewunden ist. Die durch das Kühlen wieder stark absorptionsfähige schwache Ammoniaklösung wird darauf mit dem Abdampf in Berührung gebracht.

An dem Rohr d ist ein Sicherheitsventil d¹ mit Hebel d² und Belastungsgewicht d^s angebracht; letzteres kann so verstellt werden, dafs das Ventil offen steht und die heifse Flüssigkeit des Kessels frei durch das Rohr d hindurchströmen kann.

Eine von dem Hebel nach oben reichende verticale Stange steckt in einer Stopfbüchse a!⁴, welche durch Rohr d^T° mit dem Behälter B communicirt, so dafs bei zu hohem Druck in letzterem das Ventil dⁱ geschlossen und ein weiteres Durchströmen heifser Kesselflüssigkeit durch das Rohr d und somit auch die weitere Steigerung der Temperatur im Behälter B so lange abgeschnitten wird, bis dieselbe wieder auf den für den Betrieb geeigneten Grad herabgegangen ist.

Vom oberen Theil des Behälters B führt das mit Drosselventil m¹ versehene Dampfzuleitungsrohr M nach dem Arbeitscylinder D. Der Abdampf tritt durch Rohr ο in die Absorptionskammer E, welche durch das Rohr h mit kaltem Wasser gespeist wird.

Das Rohr d tritt innerhalb einer Erweiterung o¹ in das Rohr ο ein, das Ende von d ist nach unten gekrümmt und mündet in ein Strahlrohrmundstück, so dafs die unter Druck zufliefsende Absorptionsflüssigkeit als Injectionsstrahl in die Absorptionskammer E einströmt und hierdurch die Absorption des Abdampfes herbeigeführt wird. Es entsteht hierbei nach dem Kolben der Maschine hin gleichzeitig ein gewisses Vacuum.

Um einen constanten, für die Absorption hinreichend grofsen Zuflufs an schwacher Lösung unter Kesseldruck zu sichern, geht von dem Rohr d vor dem Ventil d¹ ein Nebenrohr ρ mit Ventil P¹ ab, welches geöffnet wird, sobald sich das Ventil d¹ schliefst und den Zuflufs frischer Flüssigkeit durch das Schlangenrohr innerhalb des Behälters -B abschneidet, so dafs also dann die Flüssigkeit direct durch ρ in den Kühler C und weiter in die Absorptionskammer E strömen kann.

Nach erfolgter Absorption wird die Flüssigkeit durch die Pumpe F, in deren Stiefel die Flüssigkeit aus dem Absorptionsgefäfs E durch das mit Regulirhahn s^l versehene Rohr s einfliefst, durch Rohr r nach dem Kessel A zürückgedrückt, woselbst der Dampf durch die Wärme wieder frei wird.

Der Dampfcylinder mufs mit einem Doppelmantel oder einer Schutzbekleidung versehen sein, da er sich sonst in Anbetracht des niederen Siedepunktes des Ammoniaks zu stark abkühlen würde.

Die auf die Expansion des Dampfes folgende starke Temperaturerniedrigung im Cylinder kühlt den Cylinder so stark ab, dafs ein beträchtlicher Theil der Wärme des nächst eingeleiteten frischen Dampfes zur Wiedererwärmung des Cylinders verbraucht werden würde.

Um dies zu verhindern und den Cylinder dauernd auf einer Temperatur von etwa 55⁰C zu erhalten, werden zweckmäfsig Einrichtungen getroffen, wie solche durch die in Fig. 2 dargestellte Modification veranschaulicht werden, bei welcher übrigens das vom Kessel A ausgehende Dampfrohr α zwecks Förderung der Absorption unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche in den Behälter B ausmündet.

Der Abdampf steigt hier im Rohr P in die Höhe und trifft dann auf die durch das Rohr d zugeführte gekühlte, schwache Lösung.

Das Rohr d ist vom Kühler C ab entsprechend hoch geführt und hier durch Einfügen eines T-Rohrstückes mit Strahlrohr i mit dem Rohr Q. verbunden, in dessen oberes Ende das Rohr P mittelst Kniestückes k seitlich einmündet. Der unter Kesseldruck aus dem Rohr i austretende Flüssigkeitsstrahl reifst den in P hochsteigenden Abdampf an sich und absorbirt denselben.

Die durch Q. niederfliefsende, den Ammoniakdampf enthaltende Flüssigkeit erfüllt den um den Cylinder befindlichen Mantelraum und erhält den Cylinder auf geeigneter Temperatur. Nach Abgabe der Wärme gelangt die Flüssigkeit durch das Rohr W in den Condensator E. Von dem T-Stück des Rohres d führt ein dünneres Rohr S direct nach dem in die Absorptionskammer E mündenden Rohr T. Wird die Erwärmung des Cylinders zu stark, so dafs der von der Wärmflüssigkeit absorbirte Dampf wieder entbunden wird, so wird der Mantelraum des Cylinders durch das nach dem Condensator E führende Rohr R¹ mit dem Rohr S verbunden, so dafs der Dampf aus dem Mantelraum mit der in 5 befindlichen gekühlten Flüssigkeit in Berührung treten kann, wodurch die Absorption des Dampfes bewirkt und ein Gegendruck durch diesen Dampf beseitigt wird.

Sollte die durch S zufliefsende Flüssigkeit nicht hinreichen zur vollen Absorption sämmtlichen Dampfes, so setzt man das Rohr d durch das Rohr B¹ direct mit dem Rohr T in Verbindung, worauf unbedingt rasch eine vollständige Absorption dieser Dämpfe erfolgen wird.

Die aus dem Condensator E abfliefsende Flüssigkeit kann durch die Pumpe F entweder durch Rohr D¹ nach dem Kessel A oder durch "Rohr C¹ nach dem Behälter B zurückgedrückt werden. Die Rohre C¹ und D¹ sind mit Ventilen/¹ bezw./² versehen. Es kann hierdurch die Spannung in den beiden Behältern A und B nach Bedarf sehr leicht regulirt werden. Der Betriebsdampf, welcher mit etwa nur iio° C. in den Cylinder tritt, wird bald im Anfange des Kolbenhubes gedrosselt.

Bei der darauf erfolgenden Expansion des Dampfes tritt eine starke Abkühlung desselben ein; um nun zu verhindern, dafs auch der Cylinder diese starke Abkühlung erleidet, findet die Vereinigung des Abdampfes und der Absorptionsflüssigkeit in dem Mantelraum des Cylinders selbst statt, so dafs die bei der Absorption hier frei werdende Wärme den Cylinder beständig auf geeigneter Temperatur erhält.

Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Apparat führen von dem Rohr d noch besondere Zweigrohre H und J nach den beiden Enden des Cylinders. In den Rohren sind Ventile K und L angeordnet, deren Stellhebel durch eine Stange m verbunden sind und durch ein auf der Maschinenwelle sitzendes Excenter N umgesteuert werden, so dafs die Ventile K und L dem Gange der Maschine entsprechend abwechselnd geschlossen und geöffnet werden und der Kühlflüssigkeit den Zutritt zu den Cylinderböden gestatten. Der Betriebsdampf tritt durch Rohr M aus dem Behälter B in den Cylinder D, treibt den Kolben mit vollem Druck vorwärts, bis der Dampfzutritt abgeschnitten wird, und nun wirkt der Dampf bis zum Ende des Kolbenhubes durch Expansion.

Sobald der Kolben seinen Rückgang beginnt, öffnet sich das Ventil L und ein Strahl gekühlter, schwacher Lösung tritt aus dem Rohr J in den Cylinder.

Die abgekühlte Flüssigkeit äbsorbirt augenblicklich den expandirten Dampf, erzeugt hierdurch an dieser Seite des Kolbens ein theilweises Vacuum, und die bei der Absorption frei werdende Wärme erhitzt in geeigneter Weise den Kolben und die Cylinderwandung, so dafs der später für den Rückhub eintretende Dampf nicht unnütz abgekühlt und in seiner Wirkung beeinträchtigt wird.

Bei andauerndem Betriebe oder bei Ueberschufs der Absorptionslösung steigt die Erwärmung leicht so hoch, dafs ein Theil des absorbirten Dampfes wieder entbunden wird. Dieser Dampf wird dann aber durch das Rohr P sofort nach dem Rohr S abgesaugt und hier absorbirt.

Die im Innern des Cylinders sich sammelnde Flüssigkeit wird durch die beiden Rohre /ΐ¹ abgeleitet, welche, um Dampfaustritt zu ver-.

hüten, mit Condensationswassertöpfen versehen sind. (Letztere sind in der Zeichnung nicht dargestellt.) Diese Condensationswasserableiter werden dann zweckmäfsig mit dem nach dem Absorptionsgefäfs E führenden Rohr W verbunden.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Verfahren zur Nutzbarmachung gashaltiger Flüssigkeiten, insbesondere von Ammoniakwasser, für motorische Zwecke, darin bestehend, dafs die im Verdampfungskessel entwickelten Dämpfe zunächst in einen mit der gleichen Flüssigkeit theilweise gefüllten Behälter geleitet, in diesem von den Wassertheilchen befreit und mittelst vom Verdampfungskessel entnommener Flüssigkeit überhitzt werden, und dafs die letztere Flüssigkeit nach weiterer Abkühlung gleichzeitig zur Absorption des Abdampfes benutzt und nach erfolgter Condensation wieder zur Betriebsflüssigkeit zurückgeleitet wird.

2. Bei dem unter 1. angegebenen Verfahren die Regelung der Dampfspannung durch directes Ueberleiten von Flüssigkeit aus dem Kessel in den Ueberhitzungsbehälter (Drucksteigerung) bezw. umgekehrt aus dem Ueberhitzer in den Kessel (Druckminderung), oder durch entsprechendes Rückleiten der zur Absorption benutzten Flüssigkeit in den Kessel oder in das Ueberhitzungsgefäfs.

3. Bei dem unter 1. angegebenen Verfahren die Absorption des Abdampfes entweder direct im Cylinder oder unter Saugwirkung aufserhalb des Cylinders, sowie das Einleiten der Flüssigkeit nach der Absorption in den Cylindermantel- Hohlraum zwecks Erwärmung des durch die Expansion des Betriebsdampfes abgekühlten Cylinders.

4. Zur Ausübung des durch die Ansprüche 1., 2. und 3. gekennzeichneten Verfahrens ein Apparat, bestehend aus dem Verdampfungskessel A, dem durch Rohr b damit in Verbindung stehenden Ueberhitzungskessel B, dem nur im oberen Theil des letzteren angeordneten Schlangenrohr, dessen beide aufserhalb des Behälters B befindliche Enden durch Rohr ρ verbunden sind und welches einerseits an den Verdampfungskessel angeschlossen ist, während das andere Ende zunächst als Schlange f durch einen Kühler c geführt ist und dann als Injectorrohr d in dem nach dem Condensator E führenden Rohr oo^l, Fig. 1, und event, mittelst einer Zweigleitung auch in dem nach dem Cylindermantelraum führenden Rohr Q. ausmündet, Fig. 2, wobei in letzterem Falle ein Rohr P den Abdampf vom

Cylinder nach dem oberen Ende von Q. leitet, in Verbindung mit der zur Rückleitung der Absorptionsflüssigkeit nach dem Kessel bezw. dem Ueberhitzungsgefäfs dienenden Pumpe F nebst Rohren C¹ und D¹. In Combination mit dem durch Anspruch 4. gekennzeichneten Apparat die Anordnung der vom Rohr d abzweigenden, nach den beiden Cylinderenden führenden Rohre H und /, Fig. 3, mit den vom Excenter N mittelst Gestänges m gesteuerten Ventilen K und L zwecks selbsttätiger abwechselnder Injection der Absorptionsflüssigkeit in die Expansionsräume des Cylinders.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.