DE60423C - Dampfwasserheber - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei bisher ' ausgeführten Dampfwasserhebern wirkt der Arbeitsdampf entweder unmittelbar oder durch Vermittelung von metallenen bezw. hölzernen, als Schwimmer ausgebildeten Kolben auf die Wassersäule. Im ersten Fall findet einerseits zur Zeit der Druckperiode durch die Berührung des heifsen Dampfes mit dem kalten Wasser eine sehr starke Condensation des Dampfes und folglich ein bedeutender Kraftverlust statt, während andererseits zur Zeit der Saugperiode die obersten Schichten des Wassers verdampft und die darunter befindlichen durch die ihnen dabei entzogene Wärme abgekühlt werden. Im zweiten Fall wird ein grofser Theil der dem Dampf innewohnenden Kraft zur Ueberwindung der Reibung verbfaucht, welche der Schwimmerkolben an der Cylinderwandung erleidet, und aufserdem ist auch hier infolge der ungenügenden Abdichtung des Kolbens gegen die Cylinderwandung Dampfverlust durch Condensation nie zu verhüten.

Diese Uebelstände sollen durch die den Gegenstand dieser Erfindung bildende Einrichtung vermieden werden. Die letztere besteht darin, in dem Cylinder oder Gefä'fs des Dampfwasserhebers auf der Wassersäule an stelle des hohlen, metallenen oder massiven, hölzernen Kolbens eine Schicht einer Flüssigkeit zu lagern, welche sich nicht mit Wasser mischt, leichter als das Wasser ist und ohne chemische Zersetzung oder physikalische Aenderung sowohl die Einwirkung der Kälte als auch diejenige der Wärme erträgt, soweit dies für den vorliegenden Zweck erforderlich ist. Diese als Kolben dienende Flüssigkeit mufs ferner der Einwirkung des unter Druck befindlichen Dampfes wiederstehen und auch, ohne sich zu verflüchtigen, die Einwirkung der Luftleere aushalten.

Flüssigkeiten, welche diesen Bedingungen genügen, sind die nicht mit Wasser mischbaren, schwer siedenden Kohlenwasserstoffverbindungen, vornehmlich Steinöl.

Ein von einer solchen Flüssigkeit gebildeter Kolben bewahrt während des fortdauernden Hin- und Herganges beständig in seinen obersten Schichten eine hinreichend hohe Temperatur, um während der Druckperiode, die Condensation des Dampfes, welche in den bisherigen Apparaten bei der Berührung des Dampfes mit dem kalten Wasser bezw. dem metallenen oder hölzernen Kolben eintritt, zu verhüten.

Die Wärmeleitung durch den flüssigen Kolben auf das darunter befindliche Wasser ist eine äufserst'geringe, wie durch zahlreiche Versuche erwiesen wurde, und daher gar nicht in Betracht zu ziehen.

Der beschriebene flüssige Kolben läfst sich in allen solchen Dampfwasserhebern anwenden, bei welchen die Arbeitskammer anfänglich mit Wasser gefüllt ist und immer ein Theil dieses Wassers in der genannten Kammer zurückbleibt.

Ferner läfst sich der beschriebene flüssige Kolben auch in solchen Apparaten unterbringen, welche einen Wasserkolben enthalten und zum Verdünnen und Verdichten von Luft und Gasen dienen.

Als Beispiele sind im Nachfolgenden zwei mit dem neuen Kolben versehene Apparate beschrieben, von denen der eine zum An-

saugen und Fortdrücken von Flüssigkeiten, der andere zum Verdichten von Gasen dient.

Fig. ι zeigt den ersteren zum Theil in An^ sieht, zum Theil im Schnitt.

ι ist ein grofser cylindrischer Behälter, welcher innen und aufsen mit einer die Wärme schlecht leitenden Masse bekleidet und sowohl oben als unten geschlossen ist.

Auf dem Deckel dieses Behälters ist zum Zweck der Verminderung des schädlichen Raumes eine Haube 2 vorgesehen, in deren oberes Ende ein Rohr 3 einmündet, welches abwechselnd mit einem Dampferzeuger und einem Condensator in Verbindung gebracht wird.

Von dem unteren Theil des Behälters 1 zweigt seitlich ein Rohr 4 ab, durch welches die zu hebende Flüssigkeit angesaugt und fortgedrückt wird.

Beim Beginn der Arbeit ist der Behälter 1 bis zur Linie χ - χ mit kaltem Wasser gefüllt. Von dieser Linie an bis zum unteren Ende der Eintrittsöffnung des Rohres 3 lagert auf dem Wasser der Steinölkolben, welcher als Wärmespeicher dient und die Berührung des heifsen, vom Kessel kommenden Dampfes mit dem kalten Wasser verhütet.

Wenn nun Dampf in den Behälter 1 eingelassen wird, so treibt ersterer den Steinölkolben und das darunter befindliche Wasser vor sich her, wobei letzteres durch das Rohr 4 nach aufsen gedrückt wird. Man läfst den Dampf nur so lange einwirken, bis die Gröfse der Verschiebung des Steinölkolbens ungefähr gleich einem Drittel der Höhe des Behälters 1 geworden ist. In diesem Augenblick wird das Rohr 3 mit dem Condensator verbunden und infolge dessen über dem Steinölkolben Luftleere erzeugt, worauf durch das-Rohr 4 von Neuem Wasser angesaugt und demgemäfs der Steinölkolben wieder nach oben bewegt wird. Nun wird wieder Dampf eingelassen u. s. f.

Der dargestellte Dampfwasserheber arbeitet mit Expansion und ist mit selbsttätiger Steuerung versehen, deren Einrichtung folgende ist.

An jeder Seite des Behälters 1 ist ein langes, cylindrisches, oben und unten geschlossenes Gefäfs 5 bezw. 6 angeordnet, von denen 5 höher als 6 gelegen ist. Beide Gefäfse 5 und 6 stehen oben und unten durch die Rohre 7 und 8 bezw. 9 und 10 mit dem Behälter i in Verbindung. In jedem Gefäfs befindet sich ein Schwimmer 11 bezw. 12, welche an der Bewegung der im Gefäfs 1 vorhandenen Flüssigkeit theilnehmen. Der Schwimmer 11 ist an seinem oberen und an seinem unteren Ende mit je einer Stange 13 bezw. 14 versehen, von denen 13, wenn der Schwimmer sich seiner zulässig höchsten Stellung nähert, eine in das obere Ende des Gefäfses 5 verschiebbar und dicht geführte Stange 15 nach oben bewegt, während die Stange 14 bei der umgekehrten Bewegung des Schwimmers auf eine im unteren Ende des Gefäfses 5 ebenso wie die Stange 15 angeordnete Stange 16 einwirkt und letztere nach unten bewegt. Jede der Stangen 15 und 16 ist mit einem einarmigen Hebel 17 bezw. 18, deren freie Enden durch eine. Kette 19 mit einander verbunden sind, so gekuppelt, dafs, wenn die Stange 15 nach oben geht, der Hebel 17 und durch die Kette 19 auch der Hebel 18 nach oben gedreht werden, wobei auch die Stange 16 gehoben wird. Geht die Stange 16 dagegen nach unten, so findet der umgekehrte Vorgang statt. Die Kette 19 steht mit einem DampfvertheilUngsorgan 20 in Verbindung, welches dazu dient, die Verbindung zwischen dem Dampferzeuger und dem Gefäfs ι nach Bedarf herzustellen und zu unterbrechen.

Die Leitung 3, welche oben in den Behälter ι einmündet und abwechselnd mit dem Dampferzeuger und dem Condensator verbunden wird, ist am unteren Ende mit zwei Rohren 21 und 22 in Verbindung, von denen 21 zum Dampferzeuger und 22 zum Condensator führt. Jedes dieser Rohre 21 und 22 ist mit einem Absperrhahn 23 bezw. 24 versehen, welche bald gemeinsam, bald unabhängig von einander bewegt werden müssen. Zu dem Zweck ist der Schlüssel jedes Hahnes 23 bezw. 24 mit der Kolbenstange eines kleinen Dampfcylinders 25 bezw 26 gekuppelt. Der Dampfcylinder 25 steht mit dem oben genannten Vertheilungsorgan 20 in Verbindung, welches mittelst des Schwimmers 11 umgesteuert wird. Ist der letztere in seiner höchsten Lage, so tritt Dampf unter den Kolben des Cylinders 25. Hierdurch wird der Hahn 23 geöffnet, also Dampf in den Behälter ι eingelassen. Gleichzeitig wird der Hahn 24 der Condensatorleitung geschlossen, indem der Kolben des Dampfcylinders 26 nach abwärts bewegt wird. Letzteres erfolgt durch Vermittelung eines doppelarmigen Hebels 27, welcher seinen Drehpunkt zwischen den beiden Hähnen 23 und 24 auf einer Säule hat und mit dem freien Ende jedes Armes in je eine oben offene Gabel eingreift, welche an den oberen Enden der Kolbenstangen der Dampfcylinder 25, 26 vorgesehen sind.

Sobald der in den Behälter ι eingelassene Dampf den Steinölkolben und das darunter befindliche Wasser so weit herabgedrückt hat, dafs der Schwimmer 11 das Vertheilungsorgan 20 umsteuert, tritt Dampf über den Kolben des Dampfcylinders 25 und findet Schliefsen des Hahnes 23 statt. Der Hahn 24 bleibt hoch geschlossen, weil die Kolbenstange des Dampfcylinders 25 wegen der oben offenen Gabel der Kolbenstange bei dieser Bewegung

ohne Einflufs auf den doppelarmigen Hebel 27 ist. Der Dampf im Behälter 1 expandirt nun, bis der andere Schwimmer 12 seine tiefste zulässige Lage erreicht hat. Dieser Schwimmer ist nur an seinem unteren Ende mit einer Stange 28 ausgerüstet, welche, ebenso wie die untere Stange 14 des Schwimmers 11, auf eine im Gefäfs 6 dicht geführte Stange 29 und einen damit verbundenen einarmigen Hebel 30 einwirkt' Der Hebel 30 steht, durch eine Kette 31 mit dem Schlüssel eines Hahnes 32 in Verbindung, welcher in die zum Dampfcylinder 26 führende und dort unter dem Kolben einmündende Leitung eingeschaltet ist. Bei der Abwärtsbewegung des Schwimmers 12 wird der Hahn 32 geöffnet und der Kolben des Cylinders 26 gehoben.

Der expandirte Dampf wird dann aus dem Behälter 1 abgesaugt und zwar durch eine Kühlschlange 34 hindurch, welche innerhalb des mit Wasser gefüllten Gefäfses 33 angeordnet ist. Dieses Gefäfs communicirt einerseits durch das Rohr 4 mit dem Behälter 1, andererseits durch die Ventile 35 und 36 bezw. mit der Saug- und mit der Druckleitung für das zu hebende Wasser. Das andere Ende der Schlange 34 mündet in ein Gefäfs 37 ein, welches als Sauger dient und in welchem mittelst eines Ejectors ein Vacuum aufrecht erhalten wird, das der Höhe der angesaugten Wassersäule gleichwerthig ist.

Infolge des Absaugens des Dampfes aus dem Behälter 1 steigt der Steinölkolben wieder nach oben und wird unterhalb desselben wieder Wasser durch das Gefäfs 33 hindurch angesaugt. Hierbei wird zunächst der Schwimmer 12 gehoben und der Hahn 32, welcher den Dampfzutritt zum Cylinder 26 gestattete, durch die Wirkung einer Feder 38 geschlossen. Daraufhebt sich auch der Schwimmer 11, und das Vertheilungsorgan 20 wird umgesteuert, worauf wieder Dampf unter den Kolben des Cylinders 25 gelangt und der Hahn 23 geöffnet, der Hahn 24 aber geschlossen wird. Nun wiederholt sich der vorhin beschriebene Vorgang u. s. f.

Der zum Verdichten von Luft dienende Apparat ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

ι ist der Behälter, in welchem der Steinölkolben untergebracht ist. Dieser Behälter ist anfangs bis zur Linie x-x mit Wasser gefüllt, auf welchem der Steinölkolben schwimmt. Zur Rechten und zur Linken des Behälters 1 ist je ein Gefäfs 2 bezw. 3 aufgestellt, welche abwechselnd als Verdichter dienen und durch die Röhren 4 und 5 mit der Vertheilungsvorrichtung 6 (Hahn, Schieber oder Ventil) verbunden sind, von welcher ein Rohr zum Behälter 1 führt.

Die Gefäfse 2 und 3 sind an ihrem oberen Ende mit je einer Haube ausgerüstet, auf welcher die Saug- und Druckventile 7 und 8 für die Luft angeordnet sind. Das Gefäfs 2 ist bis zur Linie 14-14 und das Gefäfs 3 bis zur Linie 13-13 mit Wasser gefüllt.

Das obere Ende des Behälters 1 wird durch das Rohr 3 und den Vertheiler 12 abwechselnd mit dem Dampferzeuger und dem Condensator 9, 10 nebst Sauger 11 in Verbindung gebracht. Hierzu dienen ähnliche Einrichtungen, wie die in Fig. 1 dargestellten. Der Einfachheit halber ist hier im Behälter 1 nur ein vom Steihölkolben getragener Schwimmer 4 angegeben, welcher nach vollendeter Saugperiode die Mündung des Rohres 3 verschliefst.

Ist letzteres geschehen, so werden die Vertheiler 6 und 12 so eingestellt, dafs der Behälter ι mit dem Gefäfs 3 communicirt und oben an den Behälter 1 Dampf eintritt. Es wird dann aus dem Behälter 1 Wasser in das Gefäfs 3 gedrückt, wobei zunächst die in 3 befindliche Luft bis zu einer Spannung verdichtet wird, welche gleich ist dem Druck des in ι enthaltenen Dampfes. Sowie die Luft den gewünschten Druck erlangt hat, tritt sie durch das Druckventil 8 in die mit diesem verbundene Druckleitung, während das Gefäfs 3 sich gleichzeitig mit Wasser füllt. Sobald das Gefäfs 3 voll ist, stellt der Vertheiler 6 die Verbindung zwischen dem Behälter ι und dem Gefäfs 2 her, wohingegen der Vertheiler 12 die Verbindung zwischen dem Behälter 1 und dem Dampfkessel unterbricht.·' Nun expandirt der in 1 enthaltene Dampf und es findet dann so lange Fortdrücken von Wasser aus 1 in das Gefäfs 2 statt, bis zwischen dem Druck, welchen der Dampf am Ende der Expansion hat, und der Spannung der im Gefäfs 2 verdichteten Luft das Gleichgewicht hergestellt ist. Hierauf werden die Vertheiler 6 und 12 umgesteuert und dadurch der Behälter 1 einerseits mit dem Gefäfs 3, andererseits mit dem Condensator 10 und Sauger 11 verbunden.

Es tritt folglich der gröfsere Theil des Wassers aus 3 in 1, während 3 sich gleichzeitig durch das Saugventil 7 mit Luft von atmosphärischer Pressung füllt. Nach vollendeter Saugperiode beginnt wieder der vorhin beschriebene Vorgang, nur mit dem Unterschied , dafs dieses Mal zuerst das Gefäfs 2, in welchem die Luft bereits durch die Wirkung der Expansion des Dampfes etwas verdichtet worden war, mit dem Behälter 1 verbunden wird.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Dampfwasserheber, bei welchem der Verlust an der dem Betriebsdampf innewohnenden Kraft, sowie der sonst durch die Reibung metallener oder hölzerner Schwim-

   merkolben verursachte Verlust dadurch auf ein sehr geringes Mafs herabgemindert ist, dafs auf der Wassersäule eine als Kolben dienende Schicht eines. nicht mit Wasser mischbaren fettigen Körpers, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffverbindung lagert, welche die Berührung des Dampfes mit der Wassersä'ule verhütet, die Uebertragung von Wärme auf das Wasser verhindert und ohne chemische Zersetzung oder physikalische Aenderung sowohl die Einwirkung des Dampfes als auch diejenige der Luftleere aushalf.

   Eine Ausführungsform des durch den Anspruch i. gekennzeichneten Dampfwasserhebers, bei welchem die Bewegung der den genannten Kolben tragenden Wassersä'ule in der Weise zum Verdünnen bezw. Verdichten von Luft und Gasen nutzbar gemacht ist, dafs der den Kolben enthaltende Behälter ι, Fig. 2, unten mit zwei oder mehreren Gefäfsen 2, 3 communicirt, welche oben mit Saug- und Druckventüen versehen sind und von denen bei einem Niedergang des Kolbens zunächst das Gefäfs 2 bezw. 3 oder mehrere Gefäfse 2 bezw. 3 durch den mit vollem Druck wirkenden Dampf vollständig und darauf . das oder die anderen Gefäfse (3 bezw. 2) durch die Wirkung der Expansion des Dampfes zum Theil mit Wasser gefüllt werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.