CH298632A - Gaskraftmaschinenanlage. - Google Patents

Description

      Gaskraftmaschinenanlage.       Der Vorrat     der    Erde an festen Brenn  stoffen ist     wesentlich    grösser als der an flüs  sigen Brennstoffen. Man ist daher bestrebt,  den flüssigen Brennstoff für     diejenigen:        Ma-          schirienanlagen    zu     verwenden,    die mit festem  Brennstoff gar nicht oder nur schwerlich be  trieben     werden;

      können, also .in erster Linie       fürVerkehrszwecke,    insbesondere     für    die     Luft-          fahrt.    Für alle übrigen Zwecke,     also        beson-          ders    für     stationäre        Anlagen,    wird' man sich  auf feste     Brennstoffe    beschränken müssen.

    Für     Motoranlagen,    die sich bekanntlich durch  einen besonders hohen     Wirkungsgrad    aus  zeichnen, kann     man.    bis     jetzt    mit Erfolg den  festen Brennstoff nur über die Vergasung ver  wenden.

   Man benötigt also     einen    Gaserzeuger,  der im Vergleich     zur    Motorenanlage einen  verhältnismässig grossen Raum     beansprucht.          ;Ulan    hat     nun    zwar schon bei     kleineren    und  mittleren     Schiffsanlagen,    erfolgreich Gaserzeu  ger     verwendet,    bei grösseren     Anlagen    stehen  jedoch der notwendige Raumbedarf und das  Gewicht der Anwendung von Gaserzeugern  hindernd im Wege.  



  Es ist nun bekannt, dass man in einem       Gaserzeuger    von bestimmter Grösse bedeutend  mehr Gas erzeugen     kann,    wenn man die Ver  gasung     unter    Druck vornimmt. So kann man  unter     Anwendung    von Sauerstoff und     Was-          serdampf    als     Vergasungsmittel    im Gaserzeu  ger eine     Leistungssteigerung    erreichen,

   die  mit der Wurzel aus dem     Druck        zunimmt.       Bei einem Druck im     Druckgaserzeuger    von       beispielsweise        2ä        at    erhält man also bei gleich  bleibender Grösse etwa     fünfmal    so     viel    Gas  wie bei einem normalen     Sauggaserzeuger.          Selbstverständlich    muss man bei einem Druck  gaserzeuger     entsprechend        iriehr        Brennstoff     einbringen.

   Aus dem erwähnten Zusammen  hang ersieht     man:    jedoch, dass     es    nicht vorteil  haft ist, mit. dem Druck     beliebig    hochzugehen,  da sich damit das Gewicht unzweckmässig er  höht und auch noch     Abdichtschwierigkeiten.          auftreten.    Ausserdem     werden,    die Druckkör  per, da sie     gleichzeitig    höheren     Temperaturen          ausgesetzt    sind, schwerer     und,    bedürfen einer       sorgfältigen;    Herstellung.

   Anderseits hat es       aber    auch keinen Zweck, mit dem     Druck_    zu  tief zu bleiben.     Uni    den     Brennstoff    in die       Druckgaserzeuger        einzubringen,    muss bekannt  lich eine Schleuse mit     gesteuerten    Ventilen  oder Schiebern     vorgesehen    werden, und eine  ähnliche     Vorrichtung    ist     erforderlich,

      um die  Asche     aus        dem    Druckraum     anzubringen.     Diese     Einrichtungen    müssen ohne Rücksicht  auf d     ie    Höhe ,des     Druckes    vorgesehen werden.

    Sie benötigen einen     gewissen    Raum und ein  bestimmtes Gewicht, was sich nur wenig mit  der Höhe     des        Druckes        ändert.    Bei     kleinen          Drücken    ist     somit    der     Mehraufwand    durch  die     Brennstoffeinschleusung    und     Aschenaus-          schleusung    grösser als der     Gewinn    durch die  vergrösserte Vergasungsleistung.

   Man braucht  nun aber bei Gasmotoren einen sehr     geringen         Gasdruck, der auch bei     Auflad@ebetrieb    des  Gasmotors nur     wenige    Zehntel     .Atmosphären     beträgt. Der     Druckgaserzeuger    sollte aber,  wie vorstehend dargelegt, mit einem     mittleren     Druck von 20     bis-    25     at        betrieben    werden.  



  Die     Gaskraftmaschinenanlage    nach der  Erfindung,     deren;        Treibmittel    in     einem        Druek-          gaserzeuger        hergestellt    wird,     kennzeichnet    sich  dadurch, dass eine     Entspannungsmaschine    an  geordnet ist, in der das brennbare Druckgas  vor seiner Verbrennung im Brennraum einer  Kraftmaschine     unter    Arbeitsleistung auf den  jeweiligen Betriebsdruck der Kraftmaschine  entspannt wird.  



  In der     Zeichnung        sind    zwei Ausführungs  beispiele der Anlage     nach    der     Erfindung    in.  schematischer Weise dargestellt, und zwar.  zeigen:       Fig.    1 eine     Anlage    mit einer     Kolben-          brennkraftmaschine        und          Fig.    2 eine Anlage mit einer Gasturbine.

    Bei den beiden in     Fig.1    und 2 im Schalt  schema dargestellten Gaskraftanlagen erfolgt  zunächst eine     Vorentspannung    des im Druck  gaserzeuger hergestellten Treibmittels unter       Arbeitsleistung    , in     einer    Entspannungsma  schine, bevor die endgültige Verbrennung im       Brennraum    der Kraftmaschine     stattfindet.     Dieser     Verbrennungsvorgang    kann entweder  im Arbeitszylinder einer     Kolbenbrennkraft-          masehine    oder in der     Brennkammer    einer Gas  turbinenan'lage durchgeführt werden.

   Von  der     Entspannungsmaschine,    in welcher also  das- Druckgas auf den jeweiligen Betriebs  druck der     nachgeschalteten    Kraftmaschine  entspannt     wird,    wird,     zweckmässigerweise    ein  Verdichter angetrieben, der die zum Betrieb  des     Driickgaserzeugers    erforderliche Verbren  nungsluft verdichtet.  



  Um die Energieverluste bei einer     Gas-          kraftanlage        möglichst,    gering zu halten, wird  bei einer Anlage gemäss     Fig.    1 die Luft für  den     Drückgaserzeuger    in einem     voll    den Mo  torabgasen     beaufschlagten        Abgasturbogebläse     vorverdichtet. Zur Reinigung des Gases kann  ein an sich     bekannter    Druckwäscher verwen  det werden. Bei der     Druckwäsche    benötigt  man Energie, um das Wasser auf den in der    Druckwäsche erforderlichen Druck zu bringen.

    Das Wasser hat jedoch beim Austritt aus  der Druckwäsche annähernd den gleichen  Druck     wie    beim     Eintritt.    in dieselbe. Man  kann es also in einer Entspannungsmaschine,  etwa einer     kleinen.    Wasserturbine, Arbeit ver  richten lassen, welche zum Antrieb der Was  serpumpe verwendet wird. Da aber     Entspan-          nung    und Verdichtung mit- Verlusten behaftet  sind, braucht man auch hier noch eine Zu  satzenergie.

   Es     werden:    daher nun     die        Gas-          entspannungsmaschine,    der Luftverdichter,  die     Wasserentspannungsmaschine    und die  Wasserpumpe     mit    einer einzigen     Zusatzkraft-          ina.schine,    etwa einem Elektromotor gekup  pelt.  



  In der     Fig.    1 ist der Gasmotor 1 mit  einer     Arbeitsmaschine,    beispielsweise einem  Generator 2, durch eine     Kupplung        3-verbun-          den.    Am Motor 1 ist ein     Abgasturbogebläse    1  vorgesehen,     welches    von en Abgasen des Mo  tors     beaufschlagt        wird    und die Luft aus der  Atmosphäre     ansaugt.    und über eine Leitung  5 zum Motor führt-.

   Von dieser Leitung 5       wird    :durch eine Leitung 6 ein Teil der Luft       abgezweigt.        und    einem besonderen Verdichter  7 zugeleitet. Von hier wird die Luft- durch  die Leitung 8 dem     Druckgaserzeuger    9 zuge  führt, welcher an seinem obern Ende eine  nicht näher dargestellte     Einschleusung    des.

         Brennstoffes    10 und am     untern        Ende    eine       ebenfalls    nicht näher gezeichnete     Ausschleu-          sung    der Asche 11     enthält-.    Aus dem Druck  gaserzeuger     wird    das erzeugte Gas durch eine  Leitung 12 über die     Di-lckwäsehe    13 der       Entspannungsmaschine    14 zugeführt.. Hier  wird     es    auf den vor dem Motor erforderlichen  Druck     entspannt    und durch die Leitung 15  zum Motor geleitet.

   Der Verdichter 7 und die       Entspannungsmaschine    14 sind durch eine  Kupplung 16 miteinander verbunden. Über  eine Kupplung 17 wird von der Entspan  nungsmaschine nach eine Wasserpumpe 18  angetrieben, die durch die Leitung 19 Wasser  ansaugt und durch die Leitung 20 dieses  Wasser in die     Druckwäsche    13 fördert. Das  Wasser verlässt die     Druckwäsche    durch die       Leitung    21 und gelangt in eine     Entspannungs.              maschine,    beispielsweise eine kleine Wasser  turbine 22, in der es auf den Atmosphären  druck     entspannt    wird     unci    durch. die Lei  tung 23 abfliesst.

   Die     Entspannungsmaschine     22 ist durch ,die Kupplung 24 mit der Pumpe  18 und eine Kupplung 25 mit einer     Zusatz-          kraftmaschine    26 gekuppelt.  



  Die     erfindungsgemässe    Anordnung einer       Entspannungsmaschine    kann     natürlich    auch  bei einer     Gaskraftanlage    erfolgen, bei welcher  an Stelle einer     Kdlbenbrennkraftmaschine     eine Gasturbine     als    Kraftmaschine vorgesehen  ist.

   Der von dieser     Gasturbine        angefriebene     Verdichter     fördert.        .die    für den gesamten Pro  zess     erforderliche    Luft.     Die    für den Druck  gaserzeuger     erforderliche    Luft wird in einem  besonderen Verdichter auf den     im    Druckgas  erzeuger herrschenden Druck weiterverdich  tet, da der im     Gastnrbinenprozess    günstige  Druck, also der Druck, bei dem der beste       Wirkungsgmad    erreicht     wird,    in den meisten  Fällen wesentlich tiefer     liegt,

      als der     für    den       Druckgaserzeuger        günstigste    Druck.  



  In der     Fig.    2 ist eine solche Anordnung  sinngemäss für eine     Gaskraftmaschinenanlage     mit Gasturbine     dargestellt.    Die Gasturbine 31  ist. über eine     Kupplung    32- mit einem Ver  dichter,     beispielsweise        Axialverdichter    33, ge  kuppelt. Der     Axialverdichter        saugt        die        Luft     durch die Leitung 34 aus der Atmosphäre an,  verdichtet sie und drückt sie durch     die    Lei  tung 35 über einen     Wärmeaustauscher    36 in  die     Brennkammer    37.

   In der     Brennkammer    37  wird     Brennstoff        eingeführt    und     das    gebildete  Verbrennungsgas     durch        cbe    Leitung 38 zu der  Turbine 31 geleitet.

   Nach Entspannung in der  Turbine 31 strömt das Gas durch die Leitung  39 in den     Wärmeaustauscher    36 und verlässt  ihn durch die Leitung 40, Von der Leitung  35 hinter dem     Wärmeaustauscher    36 wird  durch eine     Leitung    41     die    für den     Druckgas-          erzeu        ger    erforderliche Luft abgezweigt und  zur weiteren Verdichtung in     den.    Verdichter  42 geleitet. Nach     Verdichtung    auf den im       Drückgaserzeuger    herrschenden Druck wird  die Luft. durch die     Leitinnig    43 in den Druck  gaserzeuger 44 geleitet.

   Das im     Druckgaser-          zcuger        44    erzeugte Gas verlässt diesen durch    die     Leitung    45 und- tritt in eine Entspan  nungsmaschine 46     ein,    in der es auf den in  der     Brennkammer    37 herrschenden -Druck ent  spannt     wird.    Von der     Entspannungsmaschine     46 gelangt das Gas durch die Leitung 47 zur       Brennkammer    37.

   Die Entspannungsmaschine  46 ist durch eine     Kupplung    48 mit dem Ver  dichter 422     und        eine        Kupplung    49, mit der     Zu-          satzkraftmaschine   <B>50</B> gekuppelt.

       Zwischen          Druckgaserzeuger        44        und.        Entspannun#gsma-          schine    46 kann man     selbstverständlich    auch,  wie in     Fig.1    dargestellt, eine     Druckwäsche     oder eine andere     Reinigung        einschalten.    Die  Turbine 31 treibt auch die     Arbeitsmaschine     51 an.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gaskraftmaschänenanlage, deren Treibmit tel in einem Druckgaserzeuger hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Entspannungsmaschine (14 bzw. 46), in der das bremqbare Druckgas vor seiner Ver brennung im Brennraum einer Kraftmaschine (1 bzw.

   31)@ unter Arbeitsleistung auf den jeweiligen Betriebsdruck der Kraftmaschine entspannt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Gaskraft5naschinenanlaga nach Patent- anspruch, d'adizrch gekennzeichnet, dass die Verbrennung des Druckgases im Arbeitszylin der einer Kolbenbrennkraftmaschine (1) statt findet.

   2. Gaskraftmaschinenanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung des Druckgases in der Brenn kammer (37) einer Gasturbinenanlage statt findet.

   3-. Gaskraftmaschlnenanlage nach Patent ansprach, dadurch gekennzeichnet, dass von der Entspannungsmaschine (14 bzw. 46) der Verdichter (7 bzw. 42) für die im Druck gaserzeuger (9 bzw. 44) benötigte Vergasungs luft angetrieben wird. 4.

   Gaskraftmaschinenanlage nach Patent- anspruch und Unteransprüchen 1 und 3, da durch gekennzeichnet, dass die im Druckgas erzeuger (9) benötigte Vergasungsluft in. einem Verdichter vorverdichtet wird, der von einer von den Abgasen. der Kolbenbrenn- krafbmaschine (1) beaufschlagten Abgastur bine angetrieben wird. 5.

   Gaskraftmasehinenanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Gaserzeuger (9) ein Druckwäscher (13) für das erzeugte Druckgas angeordnet ist und .ass eine mit dem in diesem Druckwäscher (13) anfallenden Druckwasser beaufsehlagte Wasserkraftmaschine (22) eine Pumpe (18) antreibt., welche das Druckwasser in den Wäscher (13) fördert.