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Dampfkraftanlage, in deren Dampferzeuger der zu verdampfende Wärmeträger
zum Zwecke der Drucksteigerung im Dampfraum der Fliehkraft unterworfen wird Die
Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung der im Patent 640 558 beschriebenen
Dampfkraftanlage, deren wesentlichstes Merkmal darin besteht, daß sie einen der
Dampferzeugung dienenden Behälter besitzt, in dem der zu verdampfende Wärmeträger
zum Zwecke der Drucksteigerung im Dampfraum der Fliehkraft unterworfen wird, derart,
daß die Einspeisung des zu verdampfenden Wärmeträgers von außen her durch Fliehkraft
entgegen dem im Behälter herrschenden Dampfdruck erfolgt. Der zu diesem Zwecke zweckmäßig
umlaufend ausgebildete, der Dampferzeugung dienende Behälter bildet dabei zusammen
mit der Kraftmaschine z. B. einer Turbine eine Einheit. Als Heizquelle hierfür dient
vorzugsweise ein mit Rücksicht auf die besondere Form des Dampferzeugers ringförmig
ausgebildeter Brenner z. B. ein Gas-Luft-Gemisch-Brenner.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist eine Verbesserung der dort beschriebenen
Anlage mit dem Ziele einer besseren Ausnutzung der Heizgase und einer besonders
zweckmäßigen Ausbildung und Anordnung der Mittel zur Luft- oder Brennstoffgemischvorwärmung.
Die meisten der bisher bekannten Luft- oder Brennstoffgemischvorwärmer könnten ohne
weiteres auch bei der im Hauptpatent beschriebenen Dampfkraftanlage verwendet werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich eine weit bessere Ausnutzung der Abgase zum
Zwecke der Vorwärmung der Verbrennungsluft oder des Brennstoffes dann erzielen läßt,
wenn man, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, die noch heißen Abgase nach dem
Verlassen der Darnpferzeugerheizflächen einem diese Heizflächen ringförmig oder
zylindrisch umgebenden Luft- oder Brennstoffgemischvorwärmer zuleitet. Es wird hierbei
der eigenartigen Ausbildung des Dampferzeugers und der radial gerichteten Strömung
der Abgase Rechnung getragen und die Vorwärmeinrichtung möglichst an die Stelle
gelegt, an der die Abgase noch am heißesten sind. Gleichzeitig paßt sich der Vorwärmer
bei der vorgeschlagenen Ausbildung und Anordnung den übrigen Teilen der Dampfkraftanlage
insofern am vorteilhaftesten an, als diese übrigen Teile auch fast durchweg ringförmig
und mittelpunktsgleich zueinander angeordnet sind, wie z. B. die Kraftmaschine,
der Kessel, der Kondensator oder der Düsenkranz.
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Würde beispielsweise der Vorwärmer in üblicher Bauart lediglich in
den Abgasstutzen der Anlage eingebaut, so gingen beträchtliche Wärmemengen dadurch
verloren, daß die ringförmig am Umfange des Kessels radial
austretenden
Abgase lediglich eine nutzlose, ja sogar schädliche Beheizung des Kesselgehäuses
hervorrufen würden. Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch aus Gründen einer Raumersparnis
zweckmäßig, was vdx@ ' um so größerer Wichtigkeit ist, als die Kraftanlage im besonderen
als Antrieb für Fahrzeuge oder Flugzeuge verwendet werden soll. Die ringförmige
Ausbildung eines Luftvorwärmers ist für eine Brennkraftmaschine bereits vorgeschlagen
worden. Sie ist aber in Verbindung mit umlaufenden Dampferzeugern noch neu und erbringt
für Anlagen der beschriebenen Art ganz besondere Vorteile.
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Bei der Ausbildung und Anordnung des Luftvorwärmers gemäß der Erfindung
läßt sich das Gegenstromverfahren leicht dadurch verwirklichen, daß der Luftvorwärmer
in eine größere Anzahl von Hohlräumen unterteilt wird, `die derart miteinander in
Verbindung stehen, daß die angesaugte Frischluft erst die außenliegenden, dann nach
dem Mittelpunkt fortschreitend die innenliegenden Hohlräume durchströmt. Diese Hohlräume,
die zweckmäßig aus Rohrabschnitten bestehen, können auch derart miteinander in Verbindung
gebracht werden, daß die Frischluft am Umfange fortschreitend oder etwa spiralig
nach dem Mittelpunkt hin verlaufend diese durchströmt.
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Nach eine weiteren >lerkinal der Erfindung: ist der uftVOrwärmer derart
ausgebildet, daß er als geschlossene Baueinheit in das Gehäuse des Dampferzeugers
oder der Turbine eingesetzt oder aus diesem entfernt werden kann. Es wird hierdurch
eine äußerst bequeme Aufstellung des Luftvorwärmers ermöglicht. Bei etwaigem Schadhaftwerden
des Vorwärmers, der zweckmäßig aus Baustoff guten W ärmeleitvermögens, z. B. Kupfer,
hergestellt wird, dürfte sich die leichte Auswechselbarkeit besonders vorteilhaft
auswirken. Der Luftvorwärmer kann statt feststehend auch drehbar angeordnet sein,
z. B. mit dem umlaufenden Dampferzeuger umlaufen. In diesem Falle müßte die vorgewärmte
Luft etwa durch die zu diesem Zweck hohle Welle des Dampferzeugers oder sonst irgendwie
dein Brenner der Dampfkraftanlage zugeführt werden.
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Die ringförmige oder zylindrische Ausbildung des Luft- oder Brennstoffgemischvorwärmers
erweist sich nicht nur bei Verwendung gasförmigen Betriebsstoffes vorteilhaft, sondern
ganz besonders auch. in den Fällen, in denen flüssige Brennstoffe mit Luft gemischt
zur Verbrennung gelangen, und zwar aus folgenden Gründen: Wie bereits erwähnt, ist
der Luftvorwärmer in eine größere Anzahl zweckmäßig aus Rohren gebildete Hohlräume
unterteilt, die in mehreren Reihen um den umlaufenden Dampferzeuger oder die Turbine
angeordnet sind. Die Einrichtung kann nun so getroffen sein, .daß der Brennstoff
vermittels Düsen. in eine #<lieser Hohlraumreihen, zweckmäßig in die dem Mittelpunkt
zunächst gelegene, eingeblasen wird. Die Mischung der Luft mit dem Brennstoff erfolgt
somit in einer größeren Anzahl verhältnismäßig kleiner Hohlräume. Dieser Umstand
macht es möglich, an Stelle von Gas auch schwerflüchtige, flüssige Brennstoffe,
allerdings durch engere Düsen, in derselben Weise einzuspritzen und somit eine gute
Vergasung zu erzielen. Im Falle eines Fehlers am Brenner schlägt unter Umständen
die Flamme in die erwähnten, nur verhältnismäßig kleinen Hohlräume zurück und ruft
hier eine Explosion hervor, die jedoch infolge der geringen Gasmenge harmlos verläuft.
Die Verwendung derartiger kleiner Gasräume wird durch die ringförmige, zweckmäßig
konzentrische Anordnung erleichtert, wenn nicht gar überhaupt erst ermöglicht.
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Um die Kraftanlage sowohl mit gasförmigem als auch mit flüssigem Brennstoff
betrei-. ben zu können, werden die mit dem Luftvorwär mer zusammenarbeitenden Düsen
zweckmäßig auswechselbar ausgebildet.
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Der Luftvorw ärmer braucht nicht als geschlossener Ring- oder Zylinderkörper
ausgeführt zu sein. Er kann z. B. auch in Form mehrerer Ringstücke ausgebildet sein,
also in Gruppen unterteilt sein, deren jede einen nur dieser Gruppe zugeördneten
Lufteinlaß besitzt. Diese Ausführung mag vielleicht dann vorteilhaft sein, wenn
statt eines geschlossenen Ringbrenners mehrere Einzelbrenner Verwendung finden,
die sich nur auf einen Teil des Kesselumfanges erstrecken.
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Der Deutlichkeit halber soll erwähnt werden, daß eine ringförmige
Ausführung des Luftvorwärmers dann in Frage kommt, wenn wie beim nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispiel nur eine einstufige oder zumindest eine in axialer Richtung
nur kurz bemessene Turbine zur Anwendung kommt. Ringförmig wird der Vorwärmer immer
dann sein, wenn der Umlaufkessel Scheibenform besitzt. Zylindrisch wird aus naheliegenden
Gründen der Vorwärmer dann sein, wenn eine mehrstufige Turbine oder ein walzenförmiger
Drehkessel zur Anwendung gelangt.
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Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Dampfkraftanlage sind an
Hand der Zeichnung nachfolgend näher beschrieben.
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Fig. i zeigt teilweise einen Schnitt durch das Kesselgehäuse, den
Ringbrenner, den Luftvorwärmer und den aus radial angeordneten, U-förmig gebogenen
Rohren hergestellten Drehkessel. Der Kessel läuft um eine nicht
dargestellte
waagerecht liegende Achse um. Alle für das Verständnis der Erfindung unwesentlichen
Teile sind der Einfachheit Halber weggelassen.
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Fig. 2 zeigt stark verkleinert den Luftvor-«>ärmer und den Dampfkessel
in axialer Richtung gesehen.
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In dein zweckmäßig als Gußkörper hergestellten Gehäuse i ist der Gas-Luft-Gemisch-Brenner
5 angeordnet. Der Brenner 5 besteht aus einem feuerfesten Werkstoff, z. B. Schamottestein,
und wird von zwei mit einem Flansch versehenen Ringen 4. und 3 gehalten. Im Brenner
5 befinden sich Schlitze, Bohrungen oder ähnliche Öffnungen, durch die das Gas-Luft-Gemisch
hindurchströmt. In das Gehäuse i ist der Luftvorwärmer eingesetzt, der aus zwei
metallischen Ringen 6 und 7 besteht, in denen Rohrstücke 8 befestigt sind. Die Ringe
6 und 7 sowie die Rohrstücke 8 werden vor dem Einbau in das Gehäuse i als starres
Ganzes zusammengebaut und hernach in das Gehäuse eingesetzt. Am Umfange des gebläseähnlich
geformten Gehäuses i befindet sich der Abgasraum i9, von dem aus die Abgase durch
einen Stutzen ins Freie oder zu weiterer Verwertung gelangen. Um das Gehäuse i herum
ist ein weiteres Gehäuse :2 aus Blech angeordnet, und zwar so, daß zwischen beiden
Gehäusen ein Kanal verbleibt, in den die Luft bei 12 eintritt. Die zu erwärmende
Luft strömt von da, entsprechend den angedeuteten Pfeilen, durch die am äußersten
Umfange des Luftvorwärmers ringförmig angeordneten Rohre 8 in den ebenfalls ringförmigen
Raum 2o, von da durch die mittlere Rohrreihe in den Ringraum 13. Hier erfolgt die
Mischung der vorgewärmten Luft mit dem Heizgas, welches aus dem Ringraum i o durch
Düsen i i ausströmt. Derartige Düsen i i befinden sich vor den Rohren 8 der dem
Mittelpunkt zunächst liegenden Rohrreihe. Von hier aus gelangt das vorgewärmte Brenngemisch
in den Raum 14 und dann zum Brenner 5 und wird dort verbrannt. Vor dem Brenner laufen
die umlaufenden Heizflächen des Dampfkessels, bestehend aus einer größeren Anzahl
U-förmig gebogener Rohre 17, 17', Heizrippeni5 und spiralig verlaufender
Rippen 16, um. Die Rippen 15 und 16 saugen das Gas-Luft-Gemisch an und befördern
die noch heißen Abgase durch den Luftvorwäriner in den Abgasraum i9: und von da
ins Freie. Die Kesselteile 15, 16, 17 sind auf einer aus Fig. 2 ersichtlichen Welle
i& gelagert. Der Raum io für die Heizgase sowie die Düsen i i befinden sich
in dem als Absc1.ilußdeclcel für das Gehäuse i dienenden 'Cehäüseteil9, der mit
diesem durch Schrauben verbunden ist und dadurch den Vorwärmer 6, 7,. 8 in seiner
Lage sichert. Statt der einfachen Rohrstücke 8 könnten natürlich auch oberflächenvergrößerte
Rohre, z. B. Rippen- oder Wellrohre, verwendet werden.