DE206704C

DE206704C -

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Publication number: DE206704C
Application number: DENDAT206704D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

^PATENTSCHRIFT

- M 206704 KLASSE 46^. GRUPPE

- THEODOR SCHTCHERBAKOFF in MOSKAU.

Es sind Verfahren zur Erzeugung eines Gasdampfgemisches bekannt geworden, bei denen die Mischung des Wasserdampfes nicht nur mit dem zugleich mit Druckluft in einen Gasdampfkessel eingeführten Brennstoff während der Verbrennung des Brennstoffluftgemisches, sondern auch mit dem zur Kraftmaschine strömenden Gasdampfgemisch erfolgt. Die Erzeugung des in den Verbrennungsraum einzuführenden Wasserdampfes erfolgte hierbei durch Mischung von Wasser mit der erhitzten' bzw. zu erhitzenden Luft.

Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung eines zur Erzeugung eines derartigen Gasdampfgemisches dienenden Kessels und zeichnet sich dadurch aus, daß der den Verbrennungsraum in bekannter Weise umgebende Dampfkessel mit einem Dampfsammler in Verbindung steht, welcher die den Verbrennungs- - 20 raum mit der Kraftmaschine verbindende Leitung als Heizmantel umgibt. Diese Anordnung ermöglicht, die Temperatur der Verbrennungsgase in dem Gasdampfkessel nicht nur zur Erzeugung des dem fertigen Gasdampfgemisch in der Leitung zuzumischenden Wasserdampfes zu verwenden, sondern auch zur Bildung des Wasserdampfes, der in den Verbrennungsraum selbst eingeführt werden soll, so daß an der Eintrittsstelle des Verbrennungsraumes Druckluft, Brennstoff und Wasserdampf in voneinander unabhängigen Kanälen zugeführt werden können.

Durch diese unabhängige Zuleitung der drei das Gasdampf gemisch bildenden Aggregate wird erreicht, daß der Durchtrittsquerschnitt der drei Zuführungsleitungen unabhängig voneinander geregelt werden kann.

Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. -

Fig. χ ist die Gesamtanordnung im Längsschnitt,

Fig. 2 das Arbeitsdiagramm,

Fig. 3 ein Längsschnitt des die Injektoren tragenden Stutzens des Gasdampfkessels, Fig. 4 eine Vorderansicht zu Fig. 3.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Einzelheiten zu dem Stutzen nach Fig. 3.

Das Arbeitsverfahren gemäß der Erfindung gestaltet sich nach dem aus Fig..2 ersichtlichen Diagramm in folgender Weise:

Zwischen den Kurvenpunkten 0 -1 wird die reine atmosphärische Luft isothermisch und teils adiabatisch durch einen Kompressor bis 5 oder mehr Atmosphären komprimiert und durch Rohrleitungen zugleich mit den Brennstoffen in das Flammrohr oder in den Feuerraum eines Gasdampfkessels geleitet, wo die Entzündung des Gemisches erfolgt.

Die beim Verbrennen der Heizstoffe erzeugte Wärme wird teils zum Erwärmen der Verbrennungsprodukte, teils zum Verdampfen des Wassers im Gasdampfkessel und teils zur Überhitzung des aus dem letzteren in das Gasgemisch der Verbrennungsprodukte eingeleiteten Dampfes verbraucht.

Die Verbrennung des Heizstoffes, die Verdampfung des Wassers, die Zusetzung von Dampf zu den Verbrennungsprodukten und die Vergrößerung ihres Volumens bzw. die isothermische Expansion bei einer Temperatur von höher als 300 ° C. vollziehen sich zwischen den Punkten 1-2 (Fig. 2) der Kurve.

Zwischen den Punkten 2-3 (Fig. 2) findet eine adiabatische Expansion des Gasdämpfgemisches in kalorischen Kraftmaschinen statt, ' die zur Arbeit mit einem bis zu einer Temperatur von 300 bis 500 ° C. und höher erwärmten Gas- und Dampfgemisch eingerichtet sind.
Alle Brennstoffe können dabei in jedem physikalischen Zustande ausgenutzt werden. Sind sie flüssig oder gasförmig, so kann man sie unter Druck im zerstäubten Zustande mittels Injektoren in das Flammrohr oder den Feuerraum einführen; feste Brennstoffe werden durch mechanischen Druck in Pulver- oder Staubform hineingeleitet.

Der zur Ausführung des Verfahrens dienende Gasdampfkessel besteht im wesentlichen aus einem Flammrohr oder einem Feuerraum A, von welchem aus eine Verbindungsleitung A' zum Motor C führt. In die Verbindungsleitung ist ein Abschlußorgan K zum Absperren des Gasdampfgemisches, ein Pyrometer P zur Bestimmung der Temperatur des letzteren und ein weiteres Abschlußorgan k eingebaut, welch letzteres die Zuführung des aus dem Kessel kommenden .Wasserdampfes zu dem an der Verbrennungsstelle gebildeten Gasgemisch ermöglicht. An dem Gasdampfkessel ist weiterhin ein Stutzen A² vorgesehen, in welchem drei Injektoren a, b, c (s. Fig. 3 bis 6) vorgesehen sind, die in-die Verbrennungskammer Brennstoff, Luft und eine bestimmte Menge Dampf unter einem Drucke von 5 oder mehr Atmosphären hineinleiten.

Der zur Erzeugung des Wasserdampfes dienende Kessel B umgibt das Flammrohr A und steht durch einen Stutzen mit einem Dampfsammler B' in Verbindung, welcher die den Verbrennungsraum A mit der Kraftmaschine C verbindende Leitung A' als Heizmantel umgibt.

Die Anordnung der Injektoren a, b und c ist zweckmäßig derart, daß dieselben in einer von dem Stutzen A^% getragenen Büchse u unter einem Winkel von 120 ° gegeneinander

- versetzt untergebracht sind; der eine Inj ektor a ist durch eine Rohrleitung mit dem Behälter für den flüssigen, gasförmigen oder festen Heizstoff verbunden, der zweite, b, mit dem Luftbehälter oder dem Kompressor und der dritte, c, mit dem Dampfsammler. Durch Längsbohrungen der Büchse u ist außerdem ein positiver und ein negativer isolierter Platinkontakt an die Verbrennungsstelle geführt.

In die öffnungen der Injektoren a, h, c sind als Nadelventile ausgebildete Stifte a', V, ti zur Regelung des Brennstoff-, Luft- und Dampfeintritts eingesetzt. Das Verschieben der Stifte a', b', ti geschieht mit Hilfe von Hebeln e, f, g, die mittels einer mit drei schrägen Schlitzen ti, f, g' versehenen Hülse 0 eingestellt werden. Dreht man diese Hülse O mit Hilfe eines Handgriffes χ nach der einen oder der anderen Seite, so werden durch die Ver-Schiebung der Führungsschlitze die Stifte a', V, ti aus den konischen Öffnungen der Injektoren heraus- bzw. in dieselben hineingeschoben, wobei die öffnungen vergrößert bzw. verkleinert werden.

Zwecks besserer Zerstäubung des flüssigen Brennstoffes ist der Injektor α innen mit einem Gewinde versehen.

Die Inbetriebsetzung des Gasdampfkessels erfolgt entweder auf elektrischem Wege unter Einführung von Brennmaterial und Luft durch die Injektoren α und b und die -Zuführung von elektrischem Strom zu den Platinkontakten oder' durch Anwärmen des Brennstoffes und der Luft mittels einer unter dem Rohr des Injektors b angezündeten Lötlampe, wobei das bei geöffneten Injektoren α und b entzündete Feuer durch die ununterbrochene Zufuhr von Brennstoff und Luft unterhalten wird. Wenn bei beiden Arten der Inbetrieb-Setzung die Rohrmündung der Injektoren in eine solche Glut gerät, daß die Verbindung von Luft und Brennstoff selbständig sich fortsetzen kann, kann der Induktiönsstrom unterbrochen bzw. die Lötlampe entfernt werden. Der Kessel ist betriebsfähig, wobei er die erste Zeit mit angewärmten Verbrennungsprodukten und dann nach Erhöhung des Dampfdruckes mit einem Gemisch von Verbrennungsprodukten und Dampf arbeitet.

Das auf diese Weise erzeugte und in den Motor eingeführte Gasdampfgemisch kühlt sich während der Expansion und Arbeitsleistung sehr rasch ab und erfordert daher im Gegensatz zu den mit innerer Verbrennung arbeitenden Kraftmaschinen keine Abkühlung der Zylinderwandungen ; vielmehr werden letztere mit^; einem Dampfmantel oder mit einer für Wärme undurchdringlichen Schutzhülle zweckmäßig versehen.

Der Motor kann ein- oder mehrzylindrig, hin und her gehend oder umlaufend ausgebildet sein und als einfach wirkende Zweitaktmaschine arbeiten; während des ersten Taktes erfolgt die Füllung des Zylinders mit dem Gasdampf gemisch und die Expansion des letzteren, während des zweiten Taktes das Ausstoßen der Abgase. Die Arbeitsweise kann jedoch auch die eines zweifach wirkenden Motors sein, indem man das Gemisch auf beiden

Seiten des Zylinders eintreten läßt, wobei man Dampfmaschinen üblicher Bauart, welche bis - zur Temperatur von höher als 300 ° C. zu arbeiten vermögen, anwenden kann.
Die Regulierung der Arbeit des Gasdampfkessels sowie der mit dem Gasdampfgemisch ' arbeitenden Kraftmaschine geschieht lediglich auf Grund der Angaben des in die Verbindungsleitung A' zwischen Gasdampfkessel und Kraftmaschine eingebauten Pyrometers P. Die Temperaturangaben des Pyrometers zeigen auch die erforderlichen Quantitäten von Heizstoff, Luft und Wasser an, die in den Gasdampfkessel zum Speisen der Kraftmaschine eingeführt werden müssen.

Durch die Verwendung des Pyrometers werden die bei den bisherigen Verfahren mit Gasdampfkesseln auftretenden Nachteile beseitigt, welche darin bestehen, daß man bisher keine Kontrolle über die Zusammensetzung des Gas-, Druckluft- und Wasserdampfgemisches hatte, so daß man die Wasserzuführung und die Größe der Kühlfläche des Verbrennungsraumes nicht zu regulieren vermochte.

Die durch den Pyrometer bewirkte Überwachung der Anlage gewährleistet eine Steigerung des wärmetechnischen Wirkungsgrades.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasdampfgemisches mit mehrfacher Dampfbeimischung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur im Verbrennungsraum und die Regelung der Temperatur des fertigen Gemisches in der Zuleitung nach dem Motor durch Zuführung von Wasserdampf aus einem das Zuleitungsrohr (A') umgebenden und mit dem den Verbrennungsraum (A²) umschließenden Dampfkessel (B) in Verbindung stehenden Dampfmantel (B¹).

2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasdampfgemisches nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zuführungsdüsen für Brennstoff, Druckluft und Was- serdampf beherrschenden, parallel zu einander verlaufenden Nadelventile (a!, b', c') mit den Enden ihrer Spindel unter der Wirkung von radial angeordneten Hebeln (e, f, g) stehen, welche mittels der in einer Hülse (0) angeordneten schrägen Schlitze (e',f, g') eine Verschiebung erfahren, wodurch der Durchgangsquerschnitt der Düsen regelbar wird. -

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.