Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem und überhitztem Dampf. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von hochgespanntem und überhitztem Dampf, der sich für Krafterzeugung eignet, und die Erfindung bezweckt, den Dampf in ökono- mischerer und vorteilhafterer Weise als bis her üblich zu erzeugen.
Beim Verfahren gemäss vorliegender Er findung presst man Wasser unter Druck durch eine Leitung, in welcher es allmählich auf diejenige Temperatur, welche dem zu er zeugenden Dampfdruck ungefähr entspricht, gebracht wird, und spritzt dann das so er hitzte Wasser in den obern Teil einer Dampf erzeugerkammer gegen einen in derselben sich befindenden hocherhitzten Teil, so dass es zum grössten Teil augenblicklich in Dampf umgewandelt wird, worauf man den erhalte nen Dampf von dem obern Teil dieser Dampf erzeugerkammer mittelst einer weiteren Lei- tu# - durch den obern Teil einer separat ge- _en Dampfüberhitzerkammer hindurch t,
in welcher der Dampf auf einen hoch c: ten Teil des Überhitzers auftrifft und daot_. überhitzt und dann aus diesem obern Teil der Kammer abgeleitet wird, wobei in beiden Kammern neben dem Dampf vorhan denes Wasser sich von ersterem abscheidet und in den untern erhitzten Teil der Kam mern fällt, in welchem .es verdampft wird, so dass der hochgespannte, überhitzte Dampf in trockenem Zustand aus dem obern Teil -der Überhitzungskammer nach einer Verbrauchs stelle geleitet werden kann.
Die Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Dampferzeuger und einen Überhitzer, welche zur Heizung getrennte Verbrennungsräume aufweisen, und deren Dampferzeuger- und Überhitzerkammern in ihren obern Teilen miteinander verbunden sind, in welchen Kam merteilen unterhalb der Stellen, an welchen Wasser bezw. Dampf eintritt, hocherhitzte Teile vorgesehen sind, welche durch die obern Wandungen der Verbrennungsräume gebildet sind;
ferner ist,die Einrichtung mit einer Lei tung versehen, durch welche Wasser mittelst einer Pumpe in den obern Teil der Dampfer zeugerkammer gepresst wird, sowie auch mit Mitteln, um das Wasser in dieser Leitung auf eine Temperatur zu erhitzen, welche ungefähr derjenigen des zu erzeugenden Dampfdruckes entspricht.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einrich tung zur Ausführung des Verfahrens gemäss ,der Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung dargestellt, und zwar in Fig. 1 im Vertikal schnitt, und in Fig. 2 im Grundriss; Fig. 3 zeigt ein Detail im Schnitt.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 weist der Dampferzeuger zwei konzen trisch zueinander angeordnete Zylinder a. und b auf, mit kuppel- oder halbkugelförmigen obern Enden, deren untere Enden dampfdicht, zum Beispiel durch Verschrauben, miteinan der verbunden sind. Die Zylinder a. und b sind durch zwei ähnlich gestaltete und kon zentrisch zueinander angeordnete Zylinder c und d, deren obere Enden ebenfalls halb- li#ugelförmig gestaltet s;nd, umgeben und diese äussern Zylinder sind an ihren untern Enden ebenfalls dampfdicht miteinander verbunden.
Die beiden innern Zylinder et und<I>b</I> schl_e- ssen zwischen sich die Dampferzeugerl,:ammer e ein. Der Zylinder c befindet sich in klei nem Abstand von dem Zylinder ddes Dampf erzeugers, so dass er mit demselben einen ringförmigen Kanal f bildet, -der ' einerse*ts mit, dem untern Ende des entsprechenden Ver brennungsraumes g, welcher durch den innern Zylinder a des Dampferzeugers gebildet wird, in Verbindung steht und anderseits mit. einem Auslass li für die Verbrennungsgase.
Der Zy linder c ist ebenfalls in einem gewissen Ab stand vom Zylinder d angeordnet und bildet mit letzterem eine Wasserzufuhrkammer i, in welcher ein Nippel i.' eingeschraubt ist, zwecks Verbindung mit einer Pumpe, welche das zu verdampfende Wasser unter Drucli# zuführt.
Ein vertikal angeordnetes Rohr k. gebt in axialer Richtung durch die obern Wandungen der Zylinder c und<I>d</I> und<I>b</I> hindurch und ist in diese Wandungen einge schraubt, so,dass eine dampfdichte Verbindung mit jedem Zylinder entsteht;
am untern Ende des Rohres k innerhalb der Dampferzeuger kammer e sind Muttern irr, in' vorgesehen, von welchen die untere, nämlich rill, mit Durch bohrungen in-, versehen ist, welche mit dein Innern des Rohres k, in Verbindung stehen und eine Spritzdiise bilden,
durch welche das zit verdampfende Nasser auf .die obere Wan dung -des Zylindes cis welche den hocherhitz ten Teil des Vcrhrennungsraumes g im Dampferzeuger bildet, gespritzt wird, Zwobei es zum grössten Teil und augenblieklieh ver dampft.
Innerhalb d(,s Rohres k: ist ein Rohr o konzentrisch und fest angeordnet, -,wodurch zwischen den Rohren k und o ein Ringkanal n gebildet wird, durch welchen das Wasser hindurchströmt; das untere Ende o' passt ge nau in die Spritzdüse ni' und ist gegen die Dampferzeugerkammer e offen; das obere Ende des. Rohres o ist. mit dem obern Endteil der Bohrung des Rohres k, in offener Verbin dung.
Der Ringl@anal r? steht durch im Rohr 7c vorgesehene seitliche Löcher p mit der \N,rasserzufulirliammer i. in Verbindung.
Die Anordnung ist derart, dass das unter Druck in die Kammer i, eingefiilirte Wasser durch die seitlichen Löcher p des Rohres<I>7e</I> in den Ring kanal ri fl-*esst;
und von dort durch die Spritz düse in.' auf die obere> Wandung des Zylin ders o, wobei das Wasser auf seinem Weg durch die Kammer und das Rohr k allmäli- lieh auf eine holte Temperatur, welche dem zu erzeugenden Dampfdruck ungefähr ent spricht, durch die heissen Verbrennungsgase, welche von dem Verbrennungsraum g durch den Rangraum f strömen, zu dem vorgenann ten Z:weel@ erhitzt wird.
Um zu verhindern, dass 'N,#Tasserteilclien beim Kontakt mit der er hitzten obern Wandung des Verbrennungs raumes g Kugelform annehmen und nach un ten in nie Dampferzeugerkammer e rollen, ist jene Wandung mit einer Anzahl von kon zentrisch zueinander angeordneten und nach aussen und oben sich erstreckenden ringför migen Rippen r versehen. Wasser, das neben dem Dampf noch vorhanden ist, scheidet sich von ersterem ab,
fällt in den riiigförmi-en untern Teil der Dampferzeugerkammer e und wird durch dic#. erhitzte seitliche Wandung n des Verbrennung@-raumes, mit welcher es in Berührung kommt. rasch verdampft. Der Überhitzer weist zwei konzentrisch zueinander angeordnete Zylinder s und i auf, welche halbkugelförmige obere Enden be sitzen, die in einem Abstand voneinander sich befinden.
Im obern Ende des äussern Zylinders <I>t</I> ist ein Nippel<I>t'</I> eingeschraubt, mit wel chem eine Leitung zc verbunden ist, die sich in die Überhitzerkammer v, welche durch :den Zwischenraum zwischen den beiden Zylindern s und t gebildet wird, erstreckt. Der zuge hörige Verbrennungsraum s' wird durch den Zylinder s gebildet.
Eine Leitung zv verbindet mittelst Schraubenkupplung w' und w2 das obere Ende des Rohres k der Dampferzeugerkam- mer e mit dem Nippel t' der Überhitzerkam- mer v. Im Rohr w ist eine Expansionswin dung w' vorgesehen. Wasser, das im Dampf in der Überhitzerkammer vorhanden ist, scheidet sich von Dampf ab und fällt in den ringförmigen untern Teil dieser Kammer, wo es durch die Berührung mit der erhitzten Wandung s rasch verdampft wird.
Der Zy linder t besitzt in seinem obern Teil einen seitlich angeordneten Nippel t2 zwecks Ver bindung mit einer Maschine oder einer andern Vorrichtung, in welcher der erzeugte über hitzte Dampf Verwendung findet. Der Dampferzeuger und der Überhitzer sind nebeneinander angeordnet und von einer ge meinsamen Platte x getragen.
Die Brenner für flüssigen Brennstoff, welcher zur Heizung des Dampferzeugers und Überhitzers verwendet wird, sind innerhalb eines Gehäuses y vorgesehen, auf welchem die Platte<I>x</I> befestigt ist. Die Platte <I>x</I> ist auf einer Seite bei y ' mit dem Gehäuse y ge lenkig verbunden und auf der andern Seite mittelst einer verschwenkbaren Schraube z und Flügelmutter z' am Gehäuse befestigt, so dass die Platte x mit den auf ihr befestig- ten Teilen, falls erwünscht, ausgeschwenkt werden kann,
um Zutritt zu den Brennern und zu den Verbrennungsräumen g und s' zu gewähren. Jeder Brenner weist eine Rohr leitung 1. auf, welche an ihrem einen Ende mit einem Nippel 2 verbunden ist, durch welchen der flüssige Brennstoff, zum Bei- spiel Öl, zugeführt wird; der Nippel 2 ist im untern Teil -des Gehäuses y fest. Mit ihrem andern Ende ist die Leitung 1 mit einer zentral angeordneten und nach oben gerich teten Brennerdüse 3, welche von dem Nippel 2 getragen ist, verbunden.
Ein Teil der Lei tung 1 ist schraubenförmig gewunden, wobei die Windungen 1a auf einem Kegelmantel liegen und oberhalb und konaxial zur Bren- nerdüse 3 angeordnet sind. Oberhalb und koaxial zur Brennerdüse 3 ist ein rohrför- miger Körper 4, 4a, bestehend aus zwei ab gestumpften Konussen, angeordnet, dessen Oberteil 4 die Schraubenwindung la des Rohres 1 abstützt.
Jeder Rohrkörper 4, 4a trägt ferner einen nach aussen sich er streckenden konischen Teil 5, der vom Ge häuse y getragen wird und als Trennungswand dient, um die Verbrennungsräume g bezw. s' von dem untern Teil des Gehäuses abzu schliessen, welcher mit Öffnungen 6 versehen ist, um Luft zu den Brennerdüsen 3 zuzu lassen.
Jeder Rohrkörper 4, 4a besitzt ferner eine nach aussen sich erstreckende segment- förmige Trennwand 7, welche sich gegen einen Teil des untern Endes der Wandung a bezw. s des Verbrennungsraumes abstützt. In einem Teil des Gehäuses y, der oberhalb der Trennungswände 5 liegt, ist eine Aus lassöffnung h für die Verbrennungsgase vor handen.
Die Anordnung ist derart, da.ss die heissen Verbrennungsgase des Verbrennungs raumes y des Dampferzeugers gezwungen werden, auf einer Seite des untern Endes des Verbrennungsraumes in das untere Ende des ringförmigen Kanals f einzutreten, in dem selben noch oben zu strömen und auf der gegenüberliegenden Seite nach abwärts, um zur Austrittsöffnung lz zu gelangen.
Die heissen Verbrennungsgase des Verbrennungs raumes s' des Überhitzers s, t strömen aus dem untern Teil des Verbrennungsraumes direkt nach der genannten Austrittsöffnung <I>da.</I> Beide Nippel 2 für die Ölzuführung sind mit ihrem untern Ende an eine gemeinsame Leitung 8 angeschlossen, welche mit ihrem Ende 8a mit einer Brennstoffpumpe verbun den werden kann.
Das andere Ende 8b dieser Leitung ist, wie in punktierten Linien ge zeigt, mit einem Brennstoffbehälter 8e, in welchem Druckluft über dem Brennstoff :ich befindet, verbunden, so dass, wenn die Brennstoffpumpe aus irgend einem Grund stillsteht, flüssiger Brennstoff automatisch aus dem Behälter den Brennerdüsen 3 durch die Wirkung der Druckluft über ein R.üe1L- schlagkugelventil 41 zugeführt wird,
iv obei das Rückschlagventil sich automatisch wäh rend dem Arbeiten der Pumpe schliesst. Der Brennstoff tritt unter der Druckwirkung aus der Düse 3 in Gestalt eines Strahles aus.
Die Auslassöffnung h ist mit. einer hori zontalen Saugleitung 10 verbunden, im Falle die Einrichtung auf einem Strassenfahrzeug gebraelit ist, so dass die Verbrennungsgase <B>i</B> ang<B>Z,</B> durch die Wirkung des Luftzuges abgesaugt werden. In diesem Falle wird an der Verbin dungsstelle des Auslasses 1z mit dem Saug rohr 10 zweckmässig eine drehbare Klappe 11 vorgesehen, welche die Verbrennungsgase in einer solchen Richtung in das Rohr<B>1.0</B> lei tet, welche der Bewegungsrichtung des Fahr zeuges entspricht.
Die vorbeschriebene Einrichtung kann auf mannigfache Weise abgeändert werden. So kann beispielsweise, um die Wasserteile, zu verhindern, dass sie Kugelform annehmen, oder um bereits gebildete Wasserkügelchen zu zerstören, der obere Wandungsteil von a mit einer Anzahl von nach oben sich erstrek- kenden, zugespitzten Vorsprüngen r" ver sehen sein, wie in Fig. 3 gezeigt.
Die Aus lassöffnung 1z kann auch mit einem Kamin verbunden sein, wenn die Einrichtun- bei einer stationären Maschine gebraucht wird.
Die Heizung des Dampferzeugers und Überhitzers gesrlrieht vor,eilhafterweise dur-lr Verbrennen von flüssigem Brennstoff, zum Beispiel von einem Schweröl, wie das mexi kanische Brennöl, welches ein hohes spezi fisches Gewicht, zum Beispiel (1,90N besitzt und beim Verbrennen eine sehr hohe Tem peratur entwickelt.
Die vorliegend beschriebene Einrichtung kann sehr klein lochalten werden, um über hitzten Dampf von sehr hohem Druck, zum Beispiel von 70 bis 140 Atmosphären und von sehr hoher Temperatur zu erzeugen und eignet sich vor allem für Maschinen von Kraftfahrzeugen. Beispielsweise wird für eine Maschine von 30 PS der Dampferzeuger mit Wasserzufuhrkammer und ringförmiger Heizkammer etwa 30 cm hoch bei einem Durchmesser von 17 cm, während der Über- hitzer eine Höhe von 17 bis 20 cm und einen Durchmesser von etwa. 11 cm erhält.
Diese Dimensionen sind natürlich nur beispiels weise Angaben.
Die der Hitze ausgesetzten Teile der Ein richtung können aus einem Metall hergestellt werden, welches der Korrosion bei hohen Temperaturen widersteht.