DE904367C - Gaskraftmaschinenanlage - Google Patents

Gaskraftmaschinenanlage

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DE904367C
DE904367C DEM964D DEM0000964D DE904367C DE 904367 C DE904367 C DE 904367C DE M964 D DEM964 D DE M964D DE M0000964 D DEM0000964 D DE M0000964D DE 904367 C DE904367 C DE 904367C
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DE
Germany
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gas
pressure
engine
gas generator
compressed
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Expired
Application number
DEM964D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Dr-Ing Alfre Schuette
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE904367C publication Critical patent/DE904367C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2700/00Supplying, feeding or preparing air, fuel, fuel air mixtures or auxiliary fluids for a combustion engine; Use of exhaust gas; Compressors for piston engines
    • F02M2700/12Devices or methods for making a gas mixture for a combustion engine

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Gaskraftmaschinenanlage Der Vorrat der Erde an festen Brennstoffen ist wesentlich größer als der an flüssigen Brennstoffen. Man; ist daher bestrebt, dem flüssigen: Brennistoff für diejenigen Maschinenanlagen zu verwenden, die mit feistem Brennstoff gar nicht oder nur schwerlich betrieben werden können, also in or&ter Linie] für Verkehrszwecke, insbesondere für die Luftfahrt. Für alle übrigem Zwecke, also besonders. für stationäre Anlagen, wird man sich auf feste Brennsto ffe beschränken müssen Für Motoranlagen, die sich bekanntlich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnen, kann man bis jetzt mit Erfolg dien feisten Brennstoff nur über die Vergasung verwenden. Man benötigt also einen Gaserzeuger, der im Vergleich zur Motoranlage einen verhältnismäßig großen Raum beansprucht. Man hast nun zwar schon bei kleineren und mittleren Schiffsanlagen erfolgreich Gaserzeuger verwernIet; bei größeren Anlagen stehen jedoch der notwendige Raumbedarf und Gewicht der Anwendung von Gaserzeugern hindernd im Wege.
  • Esi ist nun bekannt, daß man in einem Gaserzeuger von bestimmter Größe bedeutend mehr Gas eTzeugen kann, wenn man die Vergasung unter Druck vornimmt. Bei einem Druckgaserzeuger nimmt die Leistung mit der Wurzel aus dem Druck zu.
  • Bei einem Druck im Druckgaserzeuger von beispielsweise 25 at erhält man also bei gleichbleibender Größe etwa fünfmal soviel Gas; wie bei einem normalen Sauggaserzeuger. Selbistverständlieh mu:ß man bei einem Druckgaserrzeuger entsprechend mehr Brennstoff einbringen. Ein weiterer Vorteil des Druckgatserzeugers liegt drin, daß man ein Gas. mit einem bedeutend höheren. Heizwert erhält. Aus diesem Zusammenhang ersieht man jedoch auch, daß es, kaum Zweck hat, mit dem Druck zu hoch zu gehen, denn bei sechsfacher Gaserzeugung braucht man bereits einen Druck im Gaserzeuger von 36.%t und , bei siebenfacher einen solchen von: 49 at. Die Drücke steigen quadratisch an und damit auch das Gewicht und die Schwierigkeiten. Die Abdichtung wird schilvieriger; die Druckkörper werden, .da sie gleichzeitig höheren Temperaturen ausgesetzt sindi, schwerer und bedürfen einer sorgfältigen Herstellung usw. Andererseits hat es aber auch keinen Zweck, mit dem Druck zu tief zu: bleiben. Um den Brennstoff in die Druckgaserzeuger einzubringen-, ruß bekanntlich eine Schleuse mit gesteuerten Ventilen oder Schiebern vorgesehen werden, und eine ähnliche Vorrichtung isst erforderlich, um die Asche aus dem Druckraum auszubringen. Diese Einrichtungen müssen ohne Rücksicht auf die Höhe des Druckes vorgesehen werden-. Sie benötigen: einen gew.is@@en 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 Aschenausschleus:ung größ=er als. der Gewinn durch d!ie vergrößerte @er'gasungsleistung. Man braucht nun aber bei Gasmotoreni einen sehr geringen Gasdruck, der auch bei "#--nifladebetrieb des Gasmotors nur wenige Zehntel Atmosphären beträgt. Der Druckgaserzeuger sollte .aber, wie, vorstehend dargelegt, mit einem mittleren Druck vom 2o bis, 25 at betrieben werden.
  • Nach der Erfindung wird nun eine wirtschaftlich arbeitende Gaskraftmaschinenanlage mit geringem Raum- und Gewichts.auf-,vand dadurch erreicht, daß man einen Druckgaserzeuger verwendet, diessen Gas in einer Entspannungsmaschine Arbeit leistest, bevor es in den Motor geleitet wird!. In der Entspannungsmaschine wird das Gas auf den Druck entspannt, mit dem es in: den Motor eintreten ruß. Die Entspann=ungsmaschine, die eine Turbine oder eine Kolbenmaschine sein: kann:, treibt einen Verdichter an, der die zum Betrieb des Druckgaserzeugers. erforderliche Luft verdichtet. Es ist bekannt, da.ß bei einem Druckgaserzeuger, der mit höheren Drücken arbeitet, nur etwa halb soviel oder noch weniger Luft benötigt wird, wie Gas erzeugt wird. Man hat also gasseitig eine höhere Energie als luftseitig. Nach der Erfindung kann man .weiterhin e=ine an sich bekannte Druckwäsche zur Reinigung des Gases benutzen. Bei einem Druck von 2o bis 25 at beträgt der Siedepunkt des Wasisers ?,i i bis 223° C. Nach Austritt aus der Druckwäsche hat also das Gas noch eine Temperatur von z5o bis 2oo° C. Da bekann=tlich die Entspannungsleistung eines Gases direkt proportional der absoluten Temperatur dese Gases ist, wird durch Artwendung einer Dru=ckwäsche die Entspannungsleistung dies Gaisies vergrößert.
  • Es ist zwar bekannt, bei einer mit flüssigem Brennstoff betriebenen. Kolbenbrennkraftmaschine den Beennistoff vor der Einführung in die Kraftmaschin,e auf den kritischen Zustand zu bringen:, d. h. ihn auf den kritischen Druck zu verdichten und auf die kritische Temperatur zu. erhitzen, -und einen für die Verbrennung in der Kraftmaschine nicht benotigteni Teil dess Brennstoffdampfes in einer zusätzlichen: Kraftmaschine durch Entspan, nung Arbeit leisten- zu lassen. Bei diesem Verfahren dient aber die Verdichtung des Beennstoffes auf den kritischen Druck lediglich zur besseren Verdampfung bzw. Vernebelung. Der Energierückgew inn läßt sich lediglich dem überschüssigen, zuviel verdumpften Brennstoff entnehmen. Beim Gegenstand der Erfindung wird dagegen der gesamte in der Brennkraftmaschirne zur Verbrennung gelangende Brennstoff vorher entspannt, so daß die Wiedergewinnung an Energie ganz erheblich ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe, die Energieverlu=ste, bei einer Gaskraftanlage möglichst gering zu halten, wird in Weiterbildung der Erfindung die Luft für den Druckgaserzeuger in einem von den Motorabgasen: beauifschlagten Abgasturbogebläse vorverdichtet, so daß das Druckverhältnis gleich ist. Man kann also bei günstigem Gesamtwirkungsigra:d von Verdichter und Entspannungsmaschine die erforderliche Zusatzleistung weiter verringern bzw. ganz entbehrlich machen, wenni das. Abgasturbogeblä.se d=ie Luft roch weiter vorverdichtet und das Verhältnis von Luft zu Gas noch kleiner als o,5 wird. Bei der Druckwäscher benötigt man Energie, um das Wasiser auf dien in, der Druckwäsche erforderlichen Druck zu bringen. Das Wasser hat jedo=ch beim Austritt aus; der Druckwäsche annähernd den gleichen Druck wie beim Eintritt in dieselbe. Man kann es also ins einer Entspannungsmaschine, etwa einer kleinen Wasserturbine, Arbeit verrichten lassen, welches zum Anitrieb der Wasserpumpe verwendet wird. Da aber Endspannung und Verdichtung mit Verlusteis, behaftet sind, braucht ma,n auch hier noch eine Zusatzenergie. Es! werden daher nun die Gasentspannungsmaschine, der Luftverdichter, die Wasserentspannungsmaschine und die Wasserpumpe mit einer einzigem: Zusatzkraftmaschine, etwa einem Elektromotor, gekuppelt.
  • Die Anordnung nach der Erfindung kann: man natürlich auch bei. einer Gasturbin=e anwenden. In diesen i Fall tritt an Stelle des Motors die Gasturbine mit dem Verdichter. Der Verdichter fördert die für den gesamten Prozeß erforderliche Luft. Die für den D:ruckgaseirzeuger erforderl=iche Luft wird in einem besonderen Verdrichter auf den im Druckgaserzeuger herrschenden Druck weiterverdichtet, da der im Gasturbinenprozesß günstige Druck, also der Druck, bei denn der beste Wirktuigsgrad erreicht wird, in dien meisten Fällen we:s@entlich tiefer liegt als der für den. Druckgaserzeuger günstigste Druck.
  • In der Zeichnung wind s zwei Ausführungsbeispiele einer Anlage nach der Erfindung !in schematischer Weiser dargestellt, und zwar zeigt Abb. r eine Anlage mit einer Kolbenbrenokraftmaschine und Abb. 2 eine Anlage mit einer Gasturbine. In der Abb. i ist der Gasmotor i mit einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Generaltor 2, durch eine Kupplung 3 verbunden. Am Motor i ist ein Abgasburbogebläse 4 vorgesehen, welches von den Abgasen dies Motors 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 Druckgmerzeuger 9 zugeführt, welcher an seinem oberen Ende eine nicht näher dargestellte Einschleusung dies, Brennstioffes io und, am unteren Ende eine ebenfalls nicht näher gezeichnete Ausschleusung der Asche i i enthält. Aus dem Druckgaserzeuger wird: das erzeugte Gas durch eine Leitung 12 über die Druckwäscher 13 der Entspannungsmaschine 14 zugeführt. Hier wird, eis a,urd den vor dem Motor erfordierliehein Druck entspannt und durch die Leitung 15 zum Motor geleitet. Der Verdichter 7 und die Entspannungsmaschine 14 sind durch eine Kupplung 16 miteinander verbu.nde-n. Über einer Kupplung 17 wird von der Entspannungsmaschine noch eine Wasserpumpe 18 angetrieben, die durch diie Leitung i9 Wasser ansaugt und durch die Leitung 2o dieses Wasser in die Druckwäsche 13 fördert. Das Wasser verläßt die Druckwäsche durch die Leitung 211 und' gelangt in eine Entspannungsmaschine, beispielsweise eine kleine Wasserturbine 22, in der es auf dem Atmosphärendruck entspannt wird, und durch die Leitung 23 abfließt. Die Entspannungsmaschine 22 ist durch die Kupplung 24 reib der Pumpe i8 und eine Kupplung 25 mit einer Zusatzkraftmaschine 26 gekuppelt.
  • In, der Abb. 2 ist die Anordnung sinngemäß für eine Gastturbirnei dargestellt. Die Gasturbine 31 ist über eine Kupplung 32 mit einem Verdichter, beispielsweise Axialverdichäer 33, gekuppelt. Der Axialverdichter saugt die Luft durch die Leitung 34 aus der Atmosphäre an, verdichtet sie! und drückt sie durch die Leitung 35 über einen Wärmeaustauscher 36 in die Brennkammer 37. In der Brennkammer 37 wird Brennstoff eingeführt und das gebildete Verbrennungsgas, durch. die Leistung 38 zu der Turbine 31 geleitet. Nach Entspannung in der Turbine 31 strömt das Gas durch die Leitung 39 in den Wärmeausitauscheir' 36 und verl.äßt ihn durch d-ie Leitung 4o. Von der Leitung 35 hinter dem Wärmeaustauscher 36 wird durch eine Leitung 41 die für dien: Druckgaserzeuger erfordenliehe Luft abgezweigt und zur weiteren Verdichtung in den Verdichtür 42 geleitet. Nach Verdichtung auf den, im Druckgaserzeuger herrschenden Druck wird die Luft durch die Leitung 43 in dem, Druckgaserzeuger 44 geleitet. Das im Druckgaserzeuger 44 erzeugte Gas verläßt diesen durch die Leitung 45 und tritt in eine Entspannungsmarschine 46 ein, in der eis auf den in der Brennkammer 37 herrschenden Druck entspannt wird. Von der Entspannungsmaschine 46 gelangt das Gas durch die Leitung 47 zur B@reminkammcr 37. Die Erntispannungsmaschine 46 ist durch eine Kupplung 48 mit dem Verdichter 42 und eine Kupplung 49 mit der Zusatzkraftmaschine 5o gekuppelt. Zwischen Druckgaiserzeuger 44 und Entspannungsmaschine 46 kann man selbstverständlich auch, wie in. Abb. i dargestellt, eine Druckwäsche oder eine andere Reiinigung einschalten. Die Nutz:leisbungsturbine 31 treibt die Arbeitsmaschine 51 an.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gaskraftmaschinenanlage, bestehend aus einem Druckgaserzeuger und einer von diesem gespeistem, Kojlbengasmaschine bzw. einer Brennkammer mit nachgeschalteter Gasturbine, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Entspannungsmaschine (14 bzw. 16), in der das brennbare Druckgas vor seiner Verbrennung in der Kolbenbrennkraftmaschine (i) bzw. in der Brennkammer (37) der Gasturbine (31) Arbeit leistet.
  2. 2. Gaskrafbmaschinenanlagci nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der Entspannungsmaschine (14 bzw. 46) der Verdichter (7 bzw. 42) für die Gaserzeugerluft angetrieben wird.
  3. 3. Gaskraftma.schinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, -daß die Luft für den Druckgaserzeuger (9 bzw. 44) durch einen Verdichter vorverdichtest wird, der von einer von dien Abgasen der- Gasmaschine (i) beaufschi ten Abgasturbine (4) angetrieben wird
  4. 4. Gaskraftmaschinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer eingeschalteten Druckwaschanlage (13) für das: Druckgas hiinter den Gaserzeuger (9 btzw. 44) eine mit dem Druckwaschwasser .beaufschlagte Wasserkraftmaschine (22) die Pumpe (18) zur Förderung des Druckwasisers, in. der Waschanlage (13) in an sich bekannter Weise antreibt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 717 195; französische Patentschrift Nr. 861 59o.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE947843C (de) * 1954-09-11 1956-08-23 Henschel & Sohn G M B H Verfahren zur Verwendung des bei Druckvergasern anfallenden Schleusengases im Gasturbinenbetrieb
DE969721C (de) * 1944-05-25 1958-07-10 Aeg Waermekraftanlage mit einem Druckgaserzeuger zum Erzeugen von Gas fuer den Betrieb der Feuerung eines Dampferzeugers oder eines Gaserzeugers fuer aerodynamische Turbinen
DE1104264B (de) * 1955-08-24 1961-04-06 Prvni Brnenska Strojirna Zd Y Verfahren zum Verwerten fester Brennstoffe in Gasturbinenanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR861590A (fr) * 1938-12-13 1941-02-12 Sulzer Ag Installation de turbines à gaz
DE717195C (de) * 1937-05-14 1942-02-07 Milo Ab Gasturbinenanlage mit Gleichdruckverbrennung des Treibmittels

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