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Publication number: DE84244C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 14: Dampfmaschinen.CLASS 14: Steam Engines.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. Dezember 1894 ab.Patented in the German Empire on December 21, 1894.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, durch welches der in gesättigtem Zustande in den Dampfcylinder eintretende Dampf durch allmälige Verbrennung einer explosiblen Substanz während der Expansionsperiode und erforderlichenfalls auch während des Auspuffs derart überhitzt werden kann, dafs sich seine Temperatur während seines Voreilens im Cylinder annähernd constant auf der Höhe seiner Anfangstemperatur erhält.The present invention is a method by which the in saturated Condition steam entering the steam cylinder through gradual combustion of a explosive substance during the expansion period and, if necessary, during of the exhaust can be so overheated that its temperature during its The advance in the cylinder is kept approximately constant at the level of its initial temperature.

Die bisher bekannten Methoden der Ueberhitzung des Dampfes, möge diese nun in einem besonderen, aufserhalb der Maschine befindlichen Ueberhitzer oder durch Explosion eines Gasgemenges in der Dampfmaschine (Patent Schimming Nr. 47880) stattfinden, haben nach Angabe des Erfinders den Uebelstand, dafs dabei die Temperatur des Dampfes auf einen hohen Grad (300 bis 400°) gesteigert wird. Während nun bei der Gasmaschine eine solche Temperatur der darin arbeitenden Luft die Maschine nicht wesentlich schädigt, zeigt die Erfahrung, dafs der bis auf eine gleiche Höhe erhitzte Wasserdampf die von ihm berührten Maschinentheile heftig angreift, wodurch eine bequeme Benutzung des nach den bisherigen Methoden überhitzten Dampfes in der Dampfmaschine auf die Dauer unmöglich wird. Will man eine solche anbahnen, so mufs man die bisherigen Ueberhitzungsverfahren verlassen und ein neues ausfindig machen, bei dem die Ueberhitzung des Dampfes wenigstens bis zu einem gewissen Grade ganz ohne Erhöhung der seiner Admissionsspannung entsprechenden Temperatur vor sich gehen kann.Let the previously known methods of overheating the steam be combined into one special superheater located outside the machine or by explosion of one Gas mixtures take place in the steam engine (Schimming Patent No. 47880), according to The inventor stated that the temperature of the steam was reduced to one high degree (300 to 400 °) is increased. While this is the case with the gas engine The temperature of the air working in it does not significantly damage the machine Experience that the steam, heated to an equal height, touched that of it Attacks machine parts violently, whereby a comfortable use of the according to the previous Methods of superheated steam in the steam engine become impossible in the long run. Want to initiate such a process, the previous overheating methods must be abandoned and find a new one in which the overheating of the steam is at least up to one to a certain extent without any increase in the temperature corresponding to its admission tension can go on.

In Folgendem ist ein solches Verfahren beschrieben, und die zur Bethätigung desselben erforderliche Ueberhitzungsvorrichtung ist in Fig. ι und 2 der beiliegenden Zeichnung in Verbindung mit dem Cylinder einer horizontalen Dampfmaschine dargestellt.In the following, such a procedure is described, and how to operate it required overheating device is in Fig. ι and 2 of the accompanying drawing in Connection with the cylinder of a horizontal steam engine shown.

A ist der Treibcylinder, der mit einem durch Kesseldampf geheizten, wärmedicht umhüllten Mantel versehen ist. A is the driving cylinder, which is provided with a jacket that is heated by boiler steam and encased in a heat-tight manner.

Ein Compressor bekannter Bauart saugt ein in bekanntem Verhältnifs gemengtes Gemisch von Luft und .brennbarem Gas ein, comprimirt es bis auf etwas höhere Spannung als diejenige des Kesseldampfes und schafft es in einen kleinen Accumulator F. Letzterer besteht aus einem Reservoir, das mit einem dicht schliefsenden Kolben versehen ist, den ein zweiter, unter Kesseldampf stehender, etwas gröfserer Kolben in den Accumulator hineinzudrängen bestrebt ist (in Fig. 1 punktirt dargestellt) und so auch bei unregelmäfsiger Wirkung des Compressors die Spannung des Gasgemenges im Accumulator immer constant und etwas höher als diejenige des Kesseldampfes erhält.A compressor of known design sucks in a mixture of air and flammable gas mixed in known proportions, compresses it to a somewhat higher voltage than that of the boiler steam, and moves it into a small accumulator F. The latter consists of a reservoir which is closed with a tight seal Piston is provided, which a second, somewhat larger piston, standing under boiler steam, tries to force it into the accumulator (shown dotted in Fig. 1) and so, even with irregular action of the compressor, the tension of the gas mixture in the accumulator is always constant and somewhat higher than that of the boiler steam.

Der Accumulator ist mit einem Sicherheitsventil H versehen, durch welches, sobald es sich hebt, das comprimirte Gasgemenge in bekannter Weise durch das Rohr K in die Saugleitung oder in die Cylinder ■ des Compressors abgeleitet wird. Aus dem Accumulator gelangtThe accumulator is provided with a safety valve H through which, as soon as it rises, the compressed gas mixture is diverted in a known manner through the pipe K into the suction line or into the cylinder of the compressor. Comes out of the accumulator

das Gasgemenge durch das Rohr E zu dem Ventil G, welches von der Maschine mit Hülfe einer Kammscheibe gesteuert wird. Diese Kammscheibe kann vom Regulator der Maschine auf der Steuerwelle verschoben werden und hebt demgemä'fs das Ventil G mehr oder weniger, wodurch ein mehr oder weniger schneller Abschlufs erfolgt. Sobald das Ventil G geöffnet wird, strömt das Gasgemenge durch den Kanal b und das Diaphragma D in die Ventilkammer B. Letztere ist von dem Dampfcylinder durch das Ventil C getrennt, welches sich nach dem Cylinder hin öffnet, sobald der Druck in der Ventilkammer B den Druck im Cylinder übersteigt. Das Diaphragma D besteht aus zwei durchlöcherten Blechscheiben mit dazwischenliegendem Drahtnetz, welches hier wie das Drahtnetz einer Sicherheitslampe wirkt. Zwischen C und D sind in die Ventilkammer B zwei Drähte α eingeführt, die einen Theil des Stromkreises einer kleinen magnetelektrischen Maschine bilden, zwischen deren Spitzen beim Antrieb dieser Maschine durch die Dampfmaschine elektrische Funken überspringen, an denen sich das in die Ventilkammer B eintretende Gasgemenge entzündet.the gas mixture through the pipe E to the valve G, which is controlled by the machine with the aid of a comb disc. This comb disc can be shifted by the regulator of the machine on the control shaft and accordingly lifts the valve G more or less, which results in a more or less quicker closure. As soon as the valve G is opened, the gas mixture flows through the channel b and the diaphragm D into the valve chamber B. The latter is separated from the steam cylinder by the valve C, which opens towards the cylinder as soon as the pressure in the valve chamber B denies Pressure in the cylinder exceeds. The diaphragm D consists of two perforated sheet metal disks with a wire mesh in between, which here acts like the wire mesh of a safety lamp. Between C and D two wires α are inserted into the valve chamber B , which form part of the circuit of a small magneto-electric machine, between the tips of which, when this machine is driven by the steam engine, electric sparks jump over, on which the gas mixture entering the valve chamber B ignites .

Um beim Anhalten der Maschine Gasverluste zu verhüten, kann zwischen dem Accumulator F und dem Ventil G aufser einem von Hand zu schliefsenden Ventil eine Vorrichtung eingeschaltet werden, die beim Anhalten der Maschine selbstthä'tig den Accumulator von dem Rohre E absperrt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Schieber oder Schieberkolben c, an dessen Körper zwei Kolben von ungleichem Durchmesser befestigt sind, von denen der kleinere (e) unter dem Druck des Kesseldampfes, der gröfsere (g) dagegen unter dem des aus dem Steuerungskasten kommenden Dampfes steht. Beim Gange der Maschine stehen somit beide Kolben unter Dampf von gleicher Spannung, daher überwiegt der Dampfdruck auf den gröfseren Kolben d. Die Kolben werden also nach rechts geschoben und dadurch der in das Rohr E führende Kanal χ geöffnet (s. Fig. 2). Beim Anhalten der Maschine verschwindet der Druck im Steuerunffskasten und der Kesseldampf schiebt die Kolben nach links, wobei der Schieber c den Kanal χ schliefst.In order to prevent gas losses when the machine is stopped, a device can be switched on between the accumulator F and the valve G, apart from a valve to be closed by hand, which automatically shuts off the accumulator from the pipe E when the machine is stopped. This device consists of a slide or slide piston c, on whose body two pistons of unequal diameter are attached, of which the smaller (e) is under the pressure of the boiler steam, the larger (g), on the other hand, is under the pressure of the steam coming from the control box. When the engine is running, both pistons are under steam of the same tension, so the steam pressure on the larger piston d predominates. The pistons are thus pushed to the right, thereby opening the channel χ leading into the pipe E (see FIG. 2). When the machine is stopped, the pressure in the control box disappears and the boiler steam pushes the piston to the left, whereby the slide c closes channel χ.

Der zur Verwendung kommende Dampf soll möglichst trocken, d. h. möglichst frei von mechanisch mitgerissenem Wasser sein. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist nun folgende:The steam used should be as dry as possible, i.e. H. as free of mechanically entrained water. The mode of operation of the device is now as follows:

Der trockene Arbeitsdampf tritt gesättigt durch den Mantel und durch die Steuerung in den Cylinder ein und wirkt hier in diesem Zustande in gewöhnlicher Weise, ohne dafs ihm Wärme zugeführt wird, bis zum Anfang der Expansion. Bei deren Eintritt öffnet die Maschine das Ventil G und das Gasgemenge strömt während der Expansionsperiode und erforderlichenfalls auch während eines Theiles der Auspuffperiode aus dem Accumulator F durch dieses Ventil und durch das Diaphragma D in die Ventilkammer B. Hier entzündet sich das Gasgemenge, da das Drahtnetz des Diaphragmas D ein Hineinschlagen der Flamme in das Rohr E verhindert, an den zwischen den Spitzen der Drähte α α überspringenden elektrischen Funken in dem Mafse, wie es infolge seiner Spannung durch das von der Maschine mehr oder weniger gelüftete Ventil G und durch das Diaphragma . in die Ventilkammer B hineingetrieben wird, und schiefst in langgezogener Verbrennung in den im Cylinder expandirenden bezw. auspuffenden Dampf, indem es das bis dahin durch den im Cylinder herrschenden Druck geschlossene Ventil C öffnet. Die sehr heifsen Verbrennungsproducte des explodirten Gasgemenges vermischen sich sofort mit dem Dampf und überhitzen ihn derart, dafs bei entsprechender Abmessung des zur Verbrennung gelangenden Gasgemenges die Temperatur des Dampfes während der Explosion nicht wesentlich höher steigt als seine Anfangstemperatur, und während des Auspuffes nicht unter diese sinkt, so dafs trotz kräftiger Ueberhitzung des Dampfes in der Maschine weder eine ihr schädliche Temperatur auftreten noch die Cylinderwandungen eine niedrigere Temperatur als die Anfangstemperatur des Dampfes annehmen können. Durch letzteren Umstand wird : die Condensation des Arbeitsdampfes an den Cylinderwänden verhütet, weil der Dampf art diesen Wänden, die mindestens ebenso .heifs sind wie er selbst, nicht niederschlagen kann. Die einzelnen Elemente der hier beschriebenen Ueberhitzungsvorrichtung werden nicht als neu in Anspruch genommen, denn sie sind ihrem Wesen nach bekannt und als Mittel zur Erreichung anderer Zwecke, wenn auch in anderer Gestalt und Verbindung, bereits in Anwendung gekommen. . Indem sie aber alle zusammen in der hier beschriebenen und bisher nicht in Anwendung gekommenen Weise" auf den im Cylinder befindlichen Dampf einwirken , setzen sie ein Verfahren zur Ueberhitzung des Dampfes ins Werk, welches gekennzeichnet ist durch die allniälige Verbrennung des durch ein Drahtnetz in den Cylinder einströmenden Gasgemenges und durch die dadurch ermöglichte allmälige Ueberhitzung des Dampfes während der Expansionsperiode und erforderlichenfalls auch während des Auspuffes. Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dem Dampf in der Dampfmaschine grofse Wärmemengen zuzuführen, ohne dafs dabei die Nothwendigkeit vorliegt, seine Anfangstemperatur zu steigern, im Gegensatz zu den The dry working steam, saturated, enters the cylinder through the jacket and through the control, and acts here in this state in the usual way, without heat being supplied to it, until the beginning of the expansion. When it enters, the machine opens valve G and the gas mixture flows during the expansion period and, if necessary, also during part of the exhaust period from the accumulator F through this valve and through the diaphragm D into the valve chamber B. Here the gas mixture ignites, as the wire mesh of the diaphragm D prevents the flame from striking into the tube E , to the extent to which the electric sparks leaping between the tips of the wires α α as a result of its tension through the valve G, which is more or less ventilated by the machine, and through the diaphragm. is driven into the valve chamber B , and crookedly in elongated combustion in the expanding in the cylinder or. exhausting steam by opening valve C , which has been closed by the pressure prevailing in the cylinder. The very hot products of combustion of the exploded gas mixture immediately mix with the steam and overheat it in such a way that, given the appropriate dimensions of the gas mixture to be burned, the temperature of the steam does not rise significantly higher than its initial temperature during the explosion and does not fall below this temperature during the exhaust so that in spite of vigorous overheating of the steam in the machine neither a harmful temperature occurs nor the cylinder walls can assume a temperature lower than the initial temperature of the steam. The latter circumstance prevents the condensation of the working steam on the cylinder walls, because the steam cannot precipitate these walls, which are at least as hot as it is itself. The individual elements of the overheating device described here are not claimed to be new, because they are known by their nature and have already been used as a means to achieve other purposes, albeit in a different shape and combination. . But since they all act together in the manner described here and have not yet been used on the steam in the cylinder, they set in motion a process of overheating the steam, which is characterized by the all-round combustion of the gas in the cylinder through a wire mesh gas mixture flowing in and the gradual overheating of the steam made possible by this during the expansion period and, if necessary, also during the exhaust Contrast to the

bisher bekannten Ueberhitzungsverfahren, bei denen dem Dampf eine der obigen gleichwerthige Wärmemenge nur unter starker, der Maschine schädlicher Steigerung seiner Anfangstemperatur zugeführt werden kann. Hitherto known overheating processes in which the steam is one of the above equivalent The amount of heat can only be supplied with a strong increase in its initial temperature, which is harmful to the machine.

Claims

Patent claim:

A steam engine with steam overheating by supplying and burning combustible Gas mixtures or atomized liquids during the expansion period and if necessary also during the exhaust, characterized by a wire mesh through which the mixture flowing into the cylinder is guided it burns up not all at once, but as it flows through the wire network and thereby imparting so much heat to the vapor in the cylinder that its temperature does not rise significantly above its initial temperature during the expansion period and during the exhaust does not sink below this.

For this purpose ι sheet of drawings.