DE268704C

DE268704C -

Info

Publication number: DE268704C
Application number: DENDAT268704D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

\ PATENTAMT.

10

20

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kaltdampf mascliinenanlage zur Ausnutzung des in Kaltdämpfen enthaltenen Spannungsgefälles unter Einschaltung »rotierender« Motoren und Speisepumpen.

Es ist bekannt, sogenannte Kaltdämpfe — das. sind Arbeitsflüssigkeiten, die bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen von unter ΐοσ° C. sieden (wie SO.,, CO₂, NH₃ u. dgL) — in einem geschlossenen Rohrsystem dadurch zur Arbeitsleistung zu bringen, daß dieselben in einem Verdampfer eventuell noch unter Überhitzung erwärmt werden, sie sodann in einem Zylindermotor expandieren, worauf sie in einem Kondensator abgekühlt und kondensiert und schließlich von einer »Kolbenpumpe« wieder dem Verdampfer -— zwecks neuer Erwärmung — zugeführt werden. Es ist auch bekannt, bei derartigen, im Kreislauf arbeitenden Anlagen die Abkühlung der Dämpfe stufenförmig, d. h. zunächst mittels Wasser und darauf unter Anwendung einer künstlichen Kältcquclle, vorzunehmen.

Es ist schließlich auch bekannt, an Stelle des Zylinder-»Motors« eine Kaltdampfturbine Arbeit verrichten zu lassen, wobei jedoch als Speisepumpe Hubpumpen verwendet worden sind. Kreiselpumpen sind an sich zur Förderung von chemischen Stoffen ■ ebenfalls bekannt.

Die Verwendung dieser Zylinderpumpe hat eine' Reihe von schwerwiegenden Nachteilen im Gefolge, von denen die bekanntesten darin bestehen, das die Pumpe wegen des Hubwechsels »periodisch« arbeitet. Sie drückt und saugt also abwechselnd. Infolge solcher Arbeitsweise — und da Windkessel schwer anwendbar sind — zerreißt leicht die Flüssigkeitssäule. Es gibt in der Pumpe Schläge und Stöße, die der Stopfbuchsdichtung sehr nachteilig- sind, und da ohnehin die stark riechende Flüssigkeit (meist 5O₂) an der ein- ' und austretenden Kolbenstange gern adhäriert, · so tritt gar bald ein unerträglicher Geruch auf, der diesen Kaltdampfmaschinen meist den Markt verschloß.

Außerdem ist nicht unwesentlich, daß der hohe Verdampferdruck auf der Stopfbüchse lastet, was die Sache noch verschlimmert. ' Nach der Erfindung sollen die Mängel dadurch beseitigt werden, daß nur Turbinenaggregate als »Motor« und »Pumpe« angewendet werden, und zwar werden — je nach den Verhältnissen — diese Rotatationsmaschinen so angeordnet, daß die Stopfbüchse eventuell nur von dem Minimaldruck des Mediums (bei der »Turbine« also von dem »entspannten« Medium, bei der »Pumpe« eventuell von der Kondensatorspannung) getroffen wird, gegebenenfalls werden durch »Unterkühlung« Orte geringster Spannung zu diesem Zweck künstlich herge- ~ stellt. Auf diese Weise ist es möglich, die ohnehin leicht zu dichtende Stopfbüchse der Kreiselaggregate abzudichten, das Eindringen des Schmieröls der Stopfbüchsen, das bekanntlieh die Apparateflächen verschmiert, aber ganz zu hintertreiben.

Auf der Zeichnung Fig. 1 stellt KT eine solche Kaltdampfturbine beispielsweise dar (Fig. la zeigt den Querschnitt mit Stopfbüchse 5). Das Medium geht z. B. gespannt mit ir Atm. durch die .Düsensysteme D in die Turbine,

expandiert in derselben so, daß die Stopfbüchse S nur vom Druck des entspannten Mediums (Kondensatordruck) z. B. 2V₂ Atm. getroffen wird. Das entspannte Medium tritt

. 5 bei A aus, passiert den Kondensator und wird als Flüssigkeit »kontinuierlich« (also nicht

·■.'■■:■■ stoßweise) der »Rotationspumpe« P zugeführt. Bei letzterer ist es möglich, den geringsten

:]'/'■ Druck auf die Stopfbüchse einwirken zu lassen.

Die Pumpe P drückt — in bekannter Weise — dann die hochgespannte Flüssigkeit in den durch eine Wärmequelle W beheizten Verdampfer V, von wo der gleiche Kreislauf wieder beginnt.

Fig. ib verdeutlicht »schematisch« am Diagramm die bei den Temperaturen 60 und 15⁰ auftretenden Druckverhältnisse (für schweflige Säure).

Auf der Zeichnung ist in Fig. 2 dargestellt, daß

zwischen Verdampfer V und Turbine ein Überhitzer U eingeschaltet ist, der bekanntlich bei Dampfturbinen große Vorteile durch Volumenvergrößerung des überhitzten Dampfes bringen kann. Diese Überhitzung ist in KaItdainpfturbinen ausnutzbar, da sie die Stopfbüchse nicht zu treffen braucht (eventuell Düsenexpansion), bei Zylindermaschinen war sie unmöglich, wie allgemein bekannt (die unter Hochdruck stehenden Stopfbüchsen für .Kolbenstange und Ventile litten solche nicht). Die — übrigens bekannten — Vorteile der Überhitzung sind am Diagramm 1-2-3-5 (Fig-^2a) durch die Fläche 3-5-7-6 verdeutlicht.

Unter Umständen kann es wirtschaftlich sein, hinter den Kondensator C (Fig. 2) einen Tiefkühler TC zu schalten, der den großen Arbeitsgewinn -^- der in »Turbinen« infolge der unbeschränkten Expansion möglich ist — gleichfalls nutzbar macht.

Fig. 2 b verdeutlicht schematisch den Gewinn, den das Diagramm 1^2-3-5 erhält, wenn man SO₂ von z. B. + 15 ° C. auf — 20⁰ unterkühlt. Die schraffierte Fläche stellt den Gewinn dar (der natürlich bei Zylindermotoren — wegen des endlichen Zylirtdervolumens — nicht annähernd erreicht werden kann).

Sobald Tiefkühlung angewendet wird, empfiehlt es sich, die Stopfbüchse mit einem Hohlraum zu versehen, so daß sie unter dem geringen Druck des Tiefkühlers — vermittels entsprechender Rohrleitung — gehalten werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Im geschlossenen Kreislauf arbeitende Kaltdampfmaschinenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine aus einer Turbine und die zur Förderung des Kondensates dienende Pumpe aus einer Kreiselpumpe besteht und die zwischen beiden Maschinen angeordnete Kühlvorrichtung eine Stufenkühlung mit Wasser und einem künstlichen Kältemittel ist. .

2. Ausführungsform der Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,, daß die Stopfbüchsen der rotierenden Apparate mit dem Tiefkühler so in Zusammen-'

..■•"^: hang gebracht sind, daß nur dessen geringe Spannung auf der Stopfbuchse nach außen lastet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen;