DE2308344A1 - Einrichtung zum abscheiden von schmiermittel aus dem dampfkreislauf einer dampfmaschine - Google Patents

Description

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Uin*h«n22. St.in«dorl«lr.1· 23083 A A

65-20.2O2P(2O.2O3H) 20. 2. 1973

THERMO ELECTRON Corporation, Valtham (Mass.)

V. St. A.

Einrichtung zum Abscheiden von Schmiermittel aus dem Dampfkreislauf einer Dampfmaschine

In Dampfmaschinen, die ein Schmiermittel verwenden, das nicht völlig von der Dampfseite der Anlage getrennt ist, droht zumindest etwas Schmiermittel durch die Dichtungen in den Arbeitsmittelstrom einzudringen. Diese Gefahr ist besonders offensichtlich im Entspanner. In geschlossenen Anlagen bewirkt solches Eindringen von Schmiermittel nicht nur Verlust an Schmiermittel, sondern auch Verschmutzung des Arbeitsmittelstromes. Daher erfordern Dampfmaschinenanlagen dieser Art mit geschlossenem Kreislauf Abscheider, welche das eingedrungene Schmiermittel aus dem Arbeitsrait-.telstrom abzuscheiden und zu einem Schmiermittel-Speicherraum zurückzufordern erlauben.

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Daher ist die Aufgabe der Erfindung, eine Dampfmaschinenanlage zu liefern, die eine einfache und billige Einrichtung zum Abscheiden von Schmiermittel aus dem Arbeitsmittelstrom enthält.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Dampfmaschine mit einer Niederdruck-Ölabscheide-Einrichtung zu liefern, welche Billigkeit und Einfachheit in der Abscheidung von Schmiermittel aus dem Arbeitsmittelstrom ergibt.

Eine noch andere Erfindungsaufgabe ist, einen Schmiermittelabscheider zu liefern, der mit einem anderen auf der Dampfseite befindlichen Bestandteil der Dampfmaschinenanlage zusammenarbeitet.

Die Erfindung enthält eine Einrichtung zum Abscheiden von Schmiermittel aus dem Arbeitsmittelstrom in einer Dampfmaschinenanlage, in der ein Schmiermittel von höherem Dampfdruck als dem Dampfdruck des Arbeitsmittels verwendet wird. In der Dampfmaschine wird Arbeitsmittel-Dampf unter Druck von einem Dampferzeuger zu einem Entspanner geleitet und in diesem entspannt, um Arbeit zu leisten. Vom Entspanner kann das Arbeitsmittel zu einem WärmerUckgewinnungs-Wärmetauscher und danach in einen Kondensator strömen. Eine Speisepumpe fördert das kondensierte Arbeitsmittel durch den VärmerUckgewinnungs-Värmetauscher zum Dampferzeuger zurück. Dann wiederholt sich der Kreislauf.

Der Bestandteil der Maschinenanlage, der das Schmiermittel abscheiden soll, muß auf der Dampfseite der Dampfmaschinenanlage angeordnet sein, d. h. er muß im Arbeitsmittel-Kreislauf stromunterhalb des Dampferzeuger-Austritts

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und stromoberhalb des Kondensator-Einlasses angeordnet sein. Vorzugsweise wird der Schmiermittel-Abscheider im Niederdruckteil der Dampfseite der Maschinenanlage, stromunterhalb des Entspanner-Austritts angeordnet, wo ein Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher als eine Kombination aus WärmerUckgewinnungs-Wärmetauscher und Schmiermittel-Abscheider benutzt werden kann und daher ein besonderer Anlagenteil, der die Schmiermittel-Abscheidung zu bewirken hätte, entbehrlich wird. Im Niederdruckteil dieser aus Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher und Schmiermittel-Abscheider kombinierten Vorrichtung trennt sich die vom Entspanner kommende Mischung aus Arbeitsmittel und aus Schmiermittel in ihre Bestandteile, weil diese voneinander verschiedenen Aggregatzustand haben. Das abgeschiedene Arbeitsmittel strömt weit besser im Dampfkreislauf; das abgeschiedene Schmiermittel wird in einen Schmiermittel-Speicherraum geführt, der auf einem solchen Druck gehalten wird, daß ein Druckgefälle von jener kombinierten Vorrichtung zum Schmiermittel-Speicherraum entsteht. Der Schmiermittel-Speicherraum kann auf einem niedrigeren Druck als demjenigen des Dampfteils der
kombinierten Vorrichtung dadurch gehalten werden, daß der Schmiermittel-Speicherraum mit einem Ort der Dampfmaschinenanlage, an dem solch niedriger Druck vorhanden ist, z. B. mit dem Kondensator-Austritt, verbunden wird. Es ist Vorsorge getroffen, zur Benutzung einer ventillosen Einrichtung für die Zuleitung von Schmiermittel aus der kombinierten Vorrichtung in den Schmiermittel-Sammelraum.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein schematisches Bild einer Dampfmaschinenanlage, welche die erfindungsgemäße Schmiermittelabscheide-Einrichtung enthält;

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Figo 2 ein typisches Druck-Enthalpie-Diagramm für die Maschine der Fig. 1 j

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer für Gebrauch in Verbindung mit der Dampfmaschine der Fig. 1 geeigneten Schmiermittel-Abscheide-Einrichtung;

Figo U ein Schnittbild eines Einzelteils der Einrichtung der Fig. 3;

Fig. 5 ein Beispiel einer Kombination aus Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher und Schmiermittel-Abscheider, die in Verbindung mit der Schmiermittel-Abscheide-Einrichtung der Fig. 3 geeignet ist;

Fig. 6 ein Teil-Schnittbild einer Alternativ-Ausführung der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung,,

Man betrachte nun Fig. 1, welche ein schematisches Bild einer Dampfkraftanlage zeigt, und Fig. 2, die ein typisches Druck-Enthalpie-Diagramm für die Maschine der Fig. 1 zeigt. Die durch Kreise umrandeten Zahlen der Fig. 1 entsprechen den numerierten Zustandsstellen der Fig. 2»

Die Maschine kann als Rankine-Kreislauf-Maschine bezeichnet werden und ist durch eine "Dampfsei te" und eine "Flüssig-Seite" gekennzeichnet. Die Dampfseite ist derjenige Teil des Kreislaufes, der vom Dampferzeuger 10 durch den Entspanner 14 und die kombinierte Vorrichtung 20 zum Kondensator 2k geht. Dies zeigt, daß die kombinierte Vorrich-

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tung 20 zu beiden Seiten der Anlage gehört und daher eine "Dampfseite" und eine "Flüssig-Seite" aufweist.

Ein Dampferzeuger 10 verdampft die ihm durch die Speisepumpe 30 zugeführte Arbeitsflüssigkeit bei wesentlich gleichbleibendem Druck; dieser ist im Druck-Enthalpie-Diagramm der Figo 2 durch die Linie 7-1 dargestellt» Das verdampfte Arbeitsmittel wird dann durch die Leitung 12 zum Entspanner 14 geleitet, worin der Dampf unter einem wesentlichen Temperatur- und Druckabfall entspannt wird und Arbeit leistet, was in Fig. 2 durch die Linie 1-2 gezeigt ist. Das Arbeitsmittel strömt dann durch die Leitung 18 zum kombinierten Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher und Schmiermittel-Abscheider 20. Das Arbeitsmittel tritt in die Dampfseite 21 dieser kombinierten Vorrichtung 20 ein und gibt einen Teil der in ihm verbleibenden Wärmeenergie an das durch die Flüssigseite 23 strömende Arbeitsmittel ab. Dies ist thermopdynamisch durch die Linie 2-3 des Druck-Enthalpie-Diagramms gezeigt» Von der Dampfseite der kombinierten Vorrichtung 20 wird das Arbeitsmittel durch die Leitung 22 zum Kondensator 2k geführt, indem es vollständig niedergeschlagen wird, was im Druck-Enthalpie-Diagramm durch die Linie 3-5 gezeigt ist. Vom Kondensator wird die Arbeitsflüssigkeit durch die Leitung 26 in den Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 geführt.

Die Pumpe 30 fördert dann das flüssige Arbeitsmittel vom Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 durch die Leitungen 29 und 30 und durch die Flüssig-Seite 23 der kombinierten Vorrichtung 20 und zurück durch die Leitung 33 zum Dampferzeuger 10. Das Arbeitsmittel wird, während es durch die Flüssig-Seite 23 der kombinierten Vorrichtung 20 gefördert wird,

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durch den aus dem Entspanner 14 durch die Dampf-Seite 21 strönenden Abdampf erwärmt. Weitere Erwärmung und völlige Verdampfung findet im Dampferzeuger statt. Im Druck-Enthalpie-Diagramm ist der Pump-Vorgang durch die Linie 5-6, der Wärmerückgewinnungs-Vorgang durch die Linie 6-7 und der Verdampfungsvorgang durch die Linie 7-1 dargestellt. Die Anlage kann sowohl mit Naßdampf als auch mit Überhitzung betrieben werden; Betrieb mit Überhitzung ergibt bessere Leistung»

Der Entspanner 1U enthält einen Schmiermittel-Speicherraum 16, von dem aus verschiedene Teile des Entspanners geschmiert werden» Zum Beispiel kann als der Schmiermittel-Speicherraum die Kurbelwanne eines mit hin- und hergehendem Kolben arbeitenden Entspanners oder eine Kammer, von welcher Schmiermittel zu den Lagern einer Entspannungsturbine gefördert wird, dienen. Das Schmiermittel neigt während des Entspannungsbetriebes dazu, in kleinen Mengen in den Arbeitsmittelstrom einzudringen. Solches Eindringen sucht man durch Dichtungen zu verhüten; aber viele selbst der wirksamsten und brauchbarsten Dichtungen lassen einiges Schmiermittel in den Arbeitsmittelstrom entweichen. Die Dampfanlage der Fig. 1 ist eine geschlossene Anlage, in welcher Arbeitsmittel im Kreislauf verdampft, entspannt, niedergeschlagen und wieder verdampft wird» Daher muß Schmiermittel, das in den Arbeitsmittelstrom eingedrungen ist, entfernt werden, damit es sich nicht im Strom ansammelt, was die Leistung der Maschine verschlechtern würde.

Die kombinierte Vorrichtung 20 dient als Wärmerückgewi nnungs- Wärme tau se her dazu, Wärme zwischen der Dampf-Seite und der Flüssig-Seite der Maschine zu übertragen. Sie

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dient auch dazu, Schmiermittel aus dem Arbeitsmittel strom zu entfernen.

Im allgemeinen bringen Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher flüssiges Arbeitsmittel in Wärmetausch mit dampfförmigem Arbeitsmittel und enthalten rohrförmige oder andere Wände, welche getrennte Strömungswege für das Arbeitsmittel in Dampfform und für das Arbeitsmittel in flüssiger Form liefern. Diese Rohrleitungen oder sonstwie geformten Wände können so gestaltet sein, daß sie einen gekrümmten Stromweg für das Arbeitsmittel auf der Dampf-Seite des Wärmetauschers bilden, der die im Arbeitsmittel-Dampf etwa vorhandenen Schmiermitteltropfen zwingen wird, sich zu vereinigen. Dies ist näher verständlich durch Blick auf Fig. Diese zeigt, daß die Temperatur auf der Dampfseite eines typischen Wärmerückgewinnungs-Wärmetauschers zwischen etwa 105 C und etwa 225 C bei Drücken von etwa 2 at betragen kann. Bei diesen Verhältnissen ist das Arbeitsmittel dampfförmig und das Schmiermittel flüssig. So läßt sich durch Ausnutzung dieses Unterschiedes der Aggregatzustände auf der Dampfseite des Wärmerückgewinnungs-Wärmetauschers das Schmiermittel vom Arbeitsmittel trennen.

Ein Beispiel einer kombinierten Einrichtung, die als Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher und als Schmiermittel-Abscheider dient, ist in Fig. 5 dargestellt. Der gekrümmte Weg für das Arbeitsmittel auf deren Dampf-Seite 21 bewirkt, daß wesentlich alles Schmiermittel im Arbeitsraittelstrom aus diesem ausgeschieden wird.

Das abgeschiedene Schmiermittel wdrd zu einem Schmiermittel-Speicherraum zurückgeführt auf eine Art und Weise,

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die am besten aus Fig. 1 und Fig. 3 verständlich ist. Das in dieser Kombinationseinrichtung 20 aus dem Arbeitsmittel ausgeschiedene Schmiermittel wird in den Schmiermittel-Speicherraum 16 für den Entspanner ~\k zurückgefördert. Damit diese Rückforderung stattfindet, darf der Druck in dem Schmiermittel-Speicherraum 16 nicht höher als der Druck in der kombinierten Vorrichtung 20 sein. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Schmiermittel-Speicherraum durch eine Abzugsleitung 3k zu einer Stelle der Anlage entlüftet wird, an welcher der Druck niedriger als der der kombinierten Vorrichtung 20 ist, z„ B. zum Auslaß aus dem Kondensator Zk oder zum Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28. Fig. 2 zeigt, daß zwischen den Zustandspunkten 3 und 5 ein kleineres Druckgefälle herrscht. Dieses reicht aus, Schmiermittel-Abfluß zu bewirken.

Wie Fig. 3 und Fig. 5 zeigen, tritt verdampftes Arbeitsmittel aus dem Entspanner durch die Leitung 18 in die kombinierte Vorrichtung 20 ein und durch die Leitung 22 aus ihr aus. Arbeitsmitteldampf strömt dann zum Kondensator 2k, zum Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 und zur Speisepumpe 30, wie oben beschrieben. Die Pumpe fördert dann das verflüssigte Arbeitsmittel zur Flüssig-Seite der kombinierten Vorrichtung 20. Flüssiges Arbeitsmittel strömt in die kombinierte Einrichtung durch die Leitung 31 ein und aus der Einrichtung durch die Leitung 35 aus. Auf der Flüssig-Seite der Kombination aus Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher und Schmiermittel-Abscheider ist das Arbeitsmittel auf einem verhältnismäßig kleinen Raum beschränkt, während es auf der Dampfseite der kombinierten Vorrichtung sich verbreitert und wesentlich den ganzen verbleibenden Raum erfüllt.

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Die kombinierte Vorrichtung 20 kann von beliebiger passender Bauart sein; ein Beispiel ist in Figo 5 dargestellt» Dies.e Kombinationsvorrichtung 20 enthält ein Gehäuse 40, das einen Kanal 42 bildet, der im wesentlichen die Dampf-Seite der kombinierten Vorrichtung bildet» Innerhalb des Gehäuses 40 ist ein Rohr 44 gewickelt, das hervorstehende Rippen 46 hat. Dieses Rippenrohr.44 bildet im wesentlichen die Flüssig-Seite der Kombinationsvorrichtung insofern, als es flüssiges Arbeitsmittel von der Pumpe durch die Leitung 31 erhält und dieses auf dessen Weg durch die Kombinationsvorrichtung zur Leitung 32 hin umgrenzt. Die Rippen 46 fördern den Wärmetausch zwischen dem verdampften Arbeitsmittel und dem flüssigen Arbeitsmittel und verschärfen die Krümmung des krummen Strömungsweges auf der Dampf-Seite der kombinierten Vorrichtung und fördern somit die Schmiermittel-Abscheidung. In diese Vorrichtung sind ein System von Umlenkplatten 48 und eine zylindrische Führung 50 eingebaut, so daß auf der Dampfseite der Vorrichtung das gesamte Arbeitsmittel durch den vom Rohr 44 und seinen Rippen 46 geformten gekrümmten Pfad strömt. Da das aus der Leitung 18 in das Gehäuse 40 eingetretene Arbeitsmittel sich in dem vom Rippenrohr und seinen Rippen gebildeten krummen Kanal ausbreitet, strömt es dort mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit. Dies vermehrt den Wärmetausch, und die Schmiermittel-Abscheidung ist im wesentlichen vollkommen.

Die kombinierte Vorrichtung 20 ist mit einem Ablaufraum 52 versehen. Der Ablaufraum kann an einem Ende des Gehäuses 40 dadurch gebildet werden, daß man diese Kombinationsvorrichtung in zur Waagerechten geneigter Stellung hält, so daß das Schmiermittel sich hierin sammelt - so-

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fern die Maschine, in der sie angewendet wird, solche Anordnung erlaubt. Abgeschiedenes Schmiermittel wird aus dem Ablaufraum 52 durch die Zuteileinrichtung 32 zum Schmiermittel-Speicherraum 16 gefördert. Der Schmiermittel-Speicherraum 16 wird zum Arbeitsmittel-Vorrat«»bel\äl ter 28 durch die Abzugs-Leitung Jh entlüftet. Der Arbeitsmittel-Vorratsraum ist gewöhnlich der Punkt niedrigsten Drucks in der Anlage. Der Schmieröl-Speicherraum wird also auf diesem niedrigsten Druck gehalten, auf einem Druck, der niedriger ist als irgendein Druck auf der Dampfseite der Kombinationsvorrichtung. Jedoch ist zur Sicherheit in der Leitung 3k ein Rückschlagventil 36 angeordnet, welches verhindert, daß Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittel-Vorratsbehälter zum Schmiermittel-Speicherraum 16 läuft, wenn sich im Arbeitsmittel-Vorratsbehälter ein Druck einstellt, der höher als derjenige in der kombinierten Vorrichtung ist₀ Das Rückschlagventil 36 zeichnet sich dadurch aus, daß in ihm praktisch kein Druckgefälle auftritt; es kann aus einer leichten Aluminiumkugel 56 bestehen, die in einem Käfig gehalten wird, der einen Ventilsitz 58 und einen Niederhalter 60 aufweist.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung bildet die Zuteil-Einrichtung 32 eine ständig offene Leitung, die von der Dampf-Seite der kombinierten Vorrichtung zum Schmiermittel-Speicherraum 16 führt. Diese Leitung ist ständig offen, und es ist eine geeignete Vorrichtung vorgesehen, welche genau diejenige Menge von Arbeitsflüssigkeit zuteilt, welche dort hindurchfließen darf. Das Zuteilen kann auf zahlreiche Arten geschehen, z. B. dadurch, daß man eine feste Düse am Schmiermittel-Ausgang aus dem Gehäuse ko vorsieht, oder dadurch, daß man - falls die Umstände das ge-

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statten - dem Rohr eine Länge und einen Innendurchmesser gibt, die für das angenommene Druckgefälle die gewünschte Durchflußmenge ergeben. Die Zuteilungs-Funktion der Düse 32 oder Leitung 32 oder einer Kombination beider läßt sich folgendermaßen bestimmen: Die Gestaltung der Zuteil-Einrichtung richtet sich nach der Höchstmenge der Schmiermittel-Abscheidung und dem Druckgefälle zwischen der Dampfseite der Kombinations-Vorrichtung und dem Schmiermittel-Speicherraum. Dementsprechend ist die Zuteil-Einrichtung so gestaltet, daß sie diejenige Schmiermittelmenge hindurchfließen läßt, die der beim angenommenen Druckgefälle angenommenen Höchstmenge abgeschiedenen Schmiermittels entspricht. Da das Schmiermittel in dem Arbeitsmittelstrom nicht mit gleichbleibendem Mengen-Tempo eintritt und daher aus dem Arbeitsmittel nicht mit gleichbleibendem Mengen-Tempo abgeschieden wird, so wird, wenn die Menge der Schmiermittel-Abscheidung unter denjenigen Höchstwert fällt, für den die Zuteil-Einrichtung ausgelegt worden ist, Arbeitsmittel durch die Zuteil-Einrichtung in den Schmiermittel-Speicherraum eindringen. Daher kann man für das höchste angenommene Druckgefälle die Höchstmenge an Arbeitsmitteldampf, die durch den Schmiermittel-Speicherbehälter dringen wird, unter Annahme einer Schmiermittel-Stromwege Null bestimmen, um sicher zu sein, daß die Menge solchen Arbeitsmittel-Durchflusses für die betrachtete Maschine nicht zu hoch ist. Die Menge durchfließenden Arbeitsmittels ist äußerst gering, da dieses, wenn es durch die Zuteil-Einrichtung hindurchfließt, dampfförmig ist und daher nur geringen Druckabfall erfährt. Die sehr kleine Menge verdampften Arbeitsmittels, die in den Schmiermittel-Speicherraum eindringt, fließt durch diesen hindurch und durch die Abzugs-Leitung 3^ zum Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 und schadet daher der Maschinenleistung nicht.

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Eine Maschinenanlage der in Fig. 1-3 dargestellten Art arbeitet im allgemeinen mit einem Druck am Dampferzeuger-Einlaß von ungefähr 37 ata. Der Schmiermittel-Speicherraum 16, die Dampf-Seite der Rückgewinnungsvorrichtung 20 und der Arbeitemittel-Vorratsraum 28 arbeiten sämtlich zwischen '\ _fk ata und 2,8 ata, wobei der Schmiermittel-Speicherraum und der Arbeitsmittel-Vorratsbehälter im wesentlichen einander gleichen Druck haben und die Dampfseite der Rückgewinnungsvorrichtung einen etwas höheren Druck als jene beiden Anlageteile hat. Dieser Druckunterschied ist in Fig. 2 zwischen den Zustandspunkten 3 und 5 dargestellt. Typische Druckunterschiede zwischen den Zustandspunkten 3 und 5 betragen zwischen 0,07 at und 0,35 at. Es ist gewöhnlich erwünscht, daß der Mindestwert (das ist 0,07 at) derjenige ist, für den die Zuteil-Einrichtung ausgelegt ist. Die Zuteil-Einrichtung wird so bemessen, daß sie den Höchstwiderstand bietet, welcher abgeschiedenes Schmieröl in einer Menge abfließen läßt, die gleich der angenommenen Höchstmenge abgeschiedenen Schmiermittels ist. Daher kann, wenn die angenommene Höchstmenge Schmiermittels aus dem Arbeitsmittelstrom abgeschieden wird, kein verdampftes Arbeitsmittel durch die Schmiermittel-Abscheidevorrichtung zum Schmiermittel-Speicherraum fließen. Andererseits kann unter denselben Umständen, wenn kein Schmiermittel vorhanden ist, Arbeitsmittel zum Arbeitsmittel-Vorratsbehälter fließen.

Bei einer von der Anmelderin gebauten 6-PS-Anlage mit Kolben-Entspannungsmaschine beträgt die typische Schmiermittel-Abscheidemenge 0,45 kp/Std. Bei einem Druckabfall von 0,1 at zwischen der Dampfseite der Kombinationsvorrichtung 20 und dem Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 fördert eine 320 mm lange Leitung von 9 mm Durchmesser 0,^5 kp/Std

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eines bestimmten Schmiermittels, Dies fördert - so kann man annehmen - etwa 0,0021 kp/Std Arbeitsmittel, wenn kein Schmiermittel im Kreislauf ist. Die Durchflußmenge an Arbeitsflüssigkeit im Kreislauf der Maschine beträgt durchschnittlich unter normalen Bötriebsverhältnissen etwa 227 kp/Std. Man wird verstehen, daß diese kleine Arbeitsmittelmenge, die durch die Zuteil-Einrichtung und durch den Schmiermittel-Speicherraum 16 hindurchgeht, keine spürbare Wirkung auf den Maschinenwirkungsgrad ausübt.

Ein wesentliches Erfordernis der Erfindung ist, daß ein Druckgefälle vom Schmiermittel-Abscheider zum Schmiermittel-Speicherraum hergestellt wird. Bei der vorhergehenden Erörterung ist angenommen worden, daß der Schmiermittel-Abscheider und der Schmiermittel-Speicherraum auf wesentlich gleicher Höhe angeordnet sind. Aber Höhenunterschied zwischen ihnen bewirkt ein Druckgefälle, da dieses durch die Wirkungsweise des Gerätes mit dem Höhenunterschied zusammenhängt. Dies muß bei der Zueinanderordnung des Schmiermittel-Speicherraumes und des Schmiermittel-Abscheiders und beim Entwurf der Zuteil-Einrichtung beachtet werden« Zum Beispiel muß bei der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn die Kombinations-Vorrichtung 20 tiefer als der Schmiermittel-Speicherraum 16 angeordnet ist, die Zuteil-Einrichtung so bemessen werden, daß sie kleineren Strömungswiderstand bietet. Offensichtlich kann der Schmiermittelspeicherraum nicht so viel höher als die Kombinations-Vorrichtung angeordnet werden, daß die durch diese Anordnung geschaffene Druckhöhe gleich groß wie oder größer als das Druckgefälle wäre, das in der Maschine zwischen der Kombinations-Vorrichtung 20 und dem Arbeitsmittel-Vorratsbehälter 28 besteht, wie es im Druck-Enthalpie-Diagramm der

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Fig. 2 zwischen den Zustandspunkten 3 und 5 dargestellt ist, Es hat sich gezeigt, daß Höhenunterschied zwischen der Kombinations-Vorrichtung 20 und dem Schmiermittel-Speicherraum 16 etwa 0,25 at Druckgefälle je 1 m Höhenunterschied ergibt.

Man kann auch andere Arten von Zuteil-Einrichtungen als die oben beschriebene verwenden. Zum Beispiel ist in Fig. 6 eine Kombinations-Vorrichtung gezeigt, die mit einem Ablaufsammeltank 52' für abgeschiedenes Schmiermittel versehen ist. Fig. 6 zeigt auch, daß die Kombinations-Vorrichtung 20 mit einem einstellbaren Ventil anstelle einer ständig offenen Düse als Zuteil-Einrichtung ausgestattet werden kann. Solches Zuteilventil kann ein auf einen Flüssigkeitsstand ansprechendes Ventil sein, das vom AbIauf-Sammeltank 52* betätigt wird.

Aus dem Dargelegten ist ersichtlich, daß jede beliebige Kombination von Arbeitsmittel und Schmiermittel verwendet werden kann, sofern diese Mittel sich miteinander und mit den anderen Teilen der Maschinenanlage vertragen und sofern das Schmiermittel thermodynamische Eigenschaften besitzt, welche Verdampfen und Schmiermittel beim Schmiermittelabscheiden verhindern. Beispiele geeigneter Arbeitsmittel sind Trifluoräthylen in wäßrigen Mischungen, reines Trifluorethylen, Thiophen und Pyridin. Das Druck-Enthalpie-Diagramm der Fig. 2 entspricht im allgemeinen dem erstgenannten Mittel.

Die Erfindung ist anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden. Es versteht sich aber für die Fachwelt von selbst, daß diese geändert werden kann, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

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Claims (1)

1. Ansprüche

   M. ,Dampfmaschinenanlage mit einem Dampferzeuger, welcher Arbeitsmittel verdampft, mit einem Entspanner, der das vom Dampferzeuger verdampfte Arbeitsmittel arbeitleistend entspannt, mit einem Schmiermittel-Speicherraum, mit einem Kondensator, der den aus dem Entspanner austretenden Arbeitsmittel-Dampf verflüssigt, mit einer Speisepumpe, die das verflüssigte Arbeitsmittel in den Dampferzeuger zurückfordert, und mit einer Schmiermittel-Abscheidevorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß sie enthält:

   a) eine stromunterhalb des Auslasses aus dem Dampferzeuger (1O) stromoberhalb des Einlasses in den Kondensator (2k) angeordnete Vorrichtung (20) zum Abscheiden von Schmiermittel aus dem Arbeitsmittel,

   b) eine Schmiermittel-Zuteileinrichtung (32) in Form einer ständig offenen Rücklaufleitung (32) von der Schmiermittel-Abscheidevorrichtung (20) zum Schmiermittel-Speicherraum (16), welche eine abgemessene Menge Schmiermittels, das in den Arbeitsmittelstrom eingedrungen ist, zum Schmiermittel-Speicherraum (16) leitet,

   c) eine Abzugsleitung (3Mi welche den Schmiermittel-Speicherraum (16) zu einem Ort (28) der Anlage, an dem ein niedrigerer Druck als der in der Schmiermittel-Abscheidevorrichtung (20) herrschende Druck vorhanden ist, entlüftet und dadurch im Schmiermittel-Speicherraum (16) einen Druck einstellt, der niedriger als der im Schmiermittel-Abscheider herrschende Druck ist.

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   2. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Abzugsleitung (3*0 ein Sicherheits-Rückschlagventil (36) enthält, welches Strom von Arbeitsmittel aus dem genannten Raum (28) verhältnismäßig niedrigen Drucks zum Schmiermittel-Speicherraum (16) verhindert.

   3» Dampfmaschinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (36) einen Druckabfall aufweist, der wesentlich gleich Null ist»

   k, Dampfmaechinenanlage mit einem Arbeitsmittel und einem Schmiermittel, dessen Dampfdruck relativ zum Dampfdruck des Arbeitsmittels niedrig ist, dadurch g e k e η η zeichnet , daß sie enthält:

   a) einen Dampferzeuger (1O), welcher Arbeitsmittel verdampft ,

   b) einen Entspanner (i*0, welcher verdampftes Arbeitsmittel entspannt und dadurch Arbeit liefert,

   c) einen Schmiermittel-Speicherraum (16) für den Entspanner (1*O, .

   d) einen Kondensator (24), der das aus dem Entspanner austretende Arbeitsmittel verflüssigt,

   e) eine Speisepumpe (30), die das verflüssigte Arbeitsmittel vom Kondensator zum Dampferzeuger zurückfördert,

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   f) eine Vorrichtung (2O), welche eine Korabination aus einem Värmerückgewinnungs-Värmetauscher und einem Schmiermittel-Abscheider bildet und das vom Entspanner kommende
   Arbeitsmittel und das in den Arbeitsmittelstrom eingedrungene Schmiermittel aufnimmt und welche das Schmiermittel in sich sammelt und das Arbeitsmittel zum Kondensator abfließen läßt,

   g) eine Zuteil-Einrichtung (32), welche das Schmiermittel aus der kombinierten Vorrichtung (20) zum Schmiermittel-Speicherraum (i6) zurückführt, und

   h) eine Abzugsleitung (3*0 t welche den Schmiermittel-Speicherraum (i6) zu einem Ort (28) der Anlage, an dem ein niedrigerer Druck als der in der Schmiermittel-Abscheidevorrichtung (20) herrschende Druck vorhanden ist, entlüftet und dadurch im Schmiermittel-Speicherraum (16) einen Druck einstellt, der niedriger als der im Schmiermittel-Abscheider herrschende Druck ist.

   5. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteil-Einrichtung (32) eine ständig offene, auf bestimmte Veite kalibrierte Leitung (32) enthält, welche bei bestimmtem Druckgefälle zwischen der kombinierten Vorrichtung (20) und dem Schmiermittel-Speicherraum (16) eine bestimmte Menge Schmiermittel hindurchströmen läßt.

   6. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteil-Einrichtung (3*0 eine Abzugsleitung (32) enthält, welche von oberhalb des Flüssigkeits-

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   spiegeis des Schmiermittel-Speicherraums (16) zu einem Ort der Maschinenanlage führt, an dem ein niedrigerer Druck als der in der Kombinations-Vorrichtung (20) vorhandene Druck herrscht.

   7. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Arbeitsmittel-Vorratsbehälter (28) enthält, der vom Kondensator (2k) verflüssigtes Arbeitsmittel aufnimmt und in den die Abzugsleitung (32) vom Schmiermittel-Speicherraum (i6) an einer Stelle zwischen dem Auslaß des Kondensators (24) und dem Flüssigkeitsspiegel des Vorratsbehälters (28) einmündet.

   8. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch 7₈ dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Abzugsleitung (32) ein Rückschlagventil (36) aufweist, welches Arbeitsmittelstrom in den Schmiermittel-Speicherraum (16) aus der zwischen dem Auslaß des Kondensators (2k) und dem Flüssigkeitsspiegel des Vorratsbehälters (28) gelegenen Stelle verhindert.

   9. Dampfmaschinenanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (36) einen Druckabfall aufweist, der wesentlich gleich Null ist»

   10. Verfahren zum Betrieb einer Dampfmaschinenanlage mit einem Dampferzeuger, welcher Arbeitsmittel verdampft, mit einem Entspanner, der das vom Dampferzeuger verdampfte Arbeitsmittel arbeitsleistend entspannt, mit einem Schmiermittel-Speicherraum, mit einem Kondensator, der den aus dem Entspanner austretenden Arbeitsmitteldampf verflüssigt, mit einer Speisepumpe, die das verflüssigte Arbeitsmittel in

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   den Dampferzeuger zurückfördert, wenn wenigstens etwas

   Schmiermittel aus der Maschine in den Arbeitsmittelstrom eintritt, dadurch gekennzeichnet , daß

   die Betriebsweise folgende Schritte enthält;

   a) Abscheiden des Schmiermittels im flüssigen Zustand aus dem Arbeitsmittelstrom, während das Arbeitsmittel sich in dampfförmigem Zustand befindet,

   b) Innehalten des Druckes im Schmiermittel-Speicherraum unterhalb desjenigen Druckes, bei dem das Abscheiden des Schmiermittels erfolgt, und

   c) Überleiten des abgeschiedenen Schmiermittels in den Schmiermittel-Speicherraum mittels des Druckunterschiedes, der aus jener Innehaltung des Druckes folgt.

   11. Verfahren zum Betrieb einer Dampfmaschinenanlage mit einem Dampferzeuger, welcher Arbeitsmittel verdampft, mit einem Entspanner, der das vom Dampferzeuger verdampfte Arbeitsmittel arbeitleistend verdampft und betrieblich mit einem Schmiermittel-Speicherraum verbunden ist, mit einem Kondensator, der den aus dem Entspanner austretenden Dampf verflüssigt, mit einem Wärmerückgewinnungs-Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dampfförmigem Arbeitsmittel und flüssigem Arbeitsmittel bewirkt, und mit einer Speisepumpe, die verflüssigtes Arbeitsmittel zum Dampferzeuger zurückfordert, wobei wenigstens einiges Schmiermittel aus dem Entspanner in den Arbeitsmittelstrom eindringt, dadurch gekennzeichne t , daß das Verfahren folgende Schritte enthält:

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   a) Abscheiden von Schmiermittel, das in den Arbeitsmittelstrom eingetreten ist, aus dem Arbeitsmittelstrom im Värmeriickgewinnungs-Wärme tauscher,

   b) Erhalten des Schmiermittel-Speicherraums des Entspanners auf einem Druck unterhalb des Druckes des Wärmetauschers und

   c.) Überleiten des beim Abscheiden abgeschiedenen
   Schmiermittels aus dem Wärmetauscher zum Schmiermittel-Speicherraum des Entspanners mittels des Druckunterschiedes, der aus jener Innehaltung des Druckes folgt.

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