Аппарат для получения парогазовой смеси высокого давления

Аппарат для получения парогазовой смеси высокого давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Qo 15 )8

Класс 13-g

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ аппарата для получения парогазовой смеси высокого давления.

К патенту В. Г. Дымнича, заявленному 7 февраля 1925 года (заяв. спид. ¹ 1938).

О выд»че патента опубликовано 81 августа lo>|> года. Действие патент» расп1>ост1>аннстся на l 5 л T oT 31»»i vcT» 1п 6 год».

Предметом предлагаемого изобретения является аппарат для получения парогазовой смеси высокого давления.

Аппарат применим как для стационарных, так и для подвижных установок в различных отраслях техники и для разных целей, как, например: для получения высокого парогазовогодавления, пригодного для приведения вдействие турбо-машин, ныне работающих перегретым паром; для центрального отопления зданий, взамен котлов парового и водяного отопления; для выпечки хлеба, вместо нефтяных форсунок, дров и для многих других технических и хозяйственных целей.

Фиг. 1 изображает передний вид предлагаемого аппарата, а фиг. 2 — разрез его.

Аппарат состоит из металлического цилиндра 1, снабженного рубашкою 2; в пространстве 3 между стенками цилиндра 1 и рубашки 2 помещается вода, внутри же самого цилиндра располо>кены четыре змеевика 4, 5, б, 7 из тугоплавкого металла. (Число змеевиков может быть произвольно). Вокруг цилиндров 1, 2 расположены пять металлических ба;юнов 8. 9, 10, 11, 12 меньшего диаметра: из них два баллона 8, 9, расположенные вверху и непосредственно соединенные помощью разветвляющейся трубы 13 с центральным цилиндром 1 и его водяным пространством 3, нано:шяются водой одновременно, при заряжении до предельного уровня. Третий средний баллон 10, расположенный между баллонами 8, 9, наполняется сжатым воздухом, который поступаст в баллон по трубопроводу 14, а затем идет из этого ! баллона ло трубке 1э к камере смешения !б и к двум нижним баллонам 11, 12. Один нижний баллон (левый) П наполняется водой по трубопроводу 17, который подводит ее»ространству 3 центрального цилиндра 1, к змеевикам б и 5 и к переднему и заднему охладительным сифонным ко:и,— цам 18 19

Другой нижний баллон (правый) 12, соединенный с змеевиком 7, наполняется нефтью или иным горючим.

Уровень воды и нефти в бал:юнах определяется ло водомерным стеклам 20, 21, 22,23, давление же как в центральном цилиндре 1, так и в пяти окружающих его баллонах 8, 9, 10, 11, 12 олре1 деляется помощью манометров 30, 31, 32, 33, 34, 35.

Для достижения полнои оезопасно TH от взрыва центрального цилиндра и верхних баллонов 8, 9, 10 имеются предохранительные клапаны с противовесами 36, 37, 38. Указанный порядок размещения баллонов не обязателен.

Для приведения аппарата в действие, его нужно предварительно зарядить. Для этой цели от городского водопровода или от другого иного источника подводят водопроводную магистраль, которую через нагнетательный насос соединяют с отростком трубы 39. Затем открывают водовпускные краны 40, 41, 42 и держат их открытыми до тех пор, пока не наполнится пространство 3 двойной рубашки центрального цилиндра и баллоны П, 8, 9 ло ripeдельного уровня (показанного пунктиром a), rro можно наблюдать через водомерные стекла 20, 21, 22 или открытием кранов 24 — -25, 26- — 27 и 28, после чего крапы 40, 41, 42 закрывают. Затем с отростком трубы 43 соединяют нефтепроводную магистраль от какого-либо источника через нефте-нагнетательный насос; открывают краны 44, 45 для питания нефтью и держат их открытыми до тех пор, пока ( оаллон 12 не наполнится до пределгяюго уровня (отмечен пунктиром b), что также можно видеть через указательное стекло 23 или пробой крана 29. По достижепии этого, краны 44, 45 закрывают.

Далее, в верхний средний баллон 10 накачивают сжатый воздух помощью обыкновенного насоса-компрессора, трубопровод которого саед>шяегся с отростком трубы 14. Давление воздуха в ба iлоне 10 определяется мяномезром 31.

При первоначальном заряжении воздух вводимый в баллоны 11, 12 для вьггеснения соответственно воды и нефти, накачивается обыкновенным ручным насосом, резиновая шланга которого соединяется с отростком трубки 46.

По достижении в ба rno raw П, 12 пятишести атмосфер давления, накачивание воздуха прекращают. Закрьпгают кран 47; давление определяется манометром 34, 35.

По заряжении аппарата производится подготовка его к действию, для чего открывают кран 48, при чем нефть, находящаяся в баллоне 12, давлением воздуха вытесняется ерез трубку и кран

49 и пос упае в змеевик 7, pacrro.гоженный внутри центрального цилиндра 1.

Когда змеевик 7, находящийся внутри цилиндра, и змеевик 50, находящийся под камерой воспламенения 51, будут заполнены нефтью, открывают газовый кран 5, при чем является возможность

2, убедиться в наличии нефти в змеевиках г

/, эО; одновременно с этим через форсунку 53 в чашечку 54 наливают нефть, затем открывают крышку 55, расположенную под камерой воспламенения 51, и предохранительный клапан 56, который расположен в вытяжной трубе 57 и снабжен противовесом 38.

Положив затем в наполненную нефтью чашечку 54 немного пакли, зажигают эту последнюю, при чем первоня сальные, образующиеся от горения нефти в чашечке 54, продукты сгорания высасываются через отверстие 58, служащее как бы поддувалом. Для усиления тяги и для отведения газов из помещения в атмосферу на свободный конец трубы 57 предохранительного клапана 56 насаживак>я дополнительную тяговую труоу (не показанну|о не чертеже).

Пока происходит накаливание змеевика 50 и испарение находящейся в пем нефти, открывают четыре водопроводных крана 41, 59, 60. 61 и вода, находящаяся в баллоне 11, давлением воздуха вытесняется по трубке 62, заполняя змеевик 4, так же расположенный внутри центрального цилиндра.

По наполнении пространства 3 двойной рубашки центрального цилиндра и расположенных внутри него змеевиков

6, 5 и 4 водою, я змеевика 7 нефтью, мо>кно, следовательно, без всякого рис. кя, ввести внутрь ци,чиндра 1 пламя.

Ч. гя этого открывают газовый кран 52, образовавшийся от горения нефти в змеевике 50 га; устремляется через форсунку 53, поднимая температуру и, следовательно, усиливая и газообразование до степени, достаточной для начал.,— ного действия.

Для дальнейшего развития и ускорения действия можно через вентиль 6> впустить нефтяной газ в камеру смешешения 16, откуда, при постепенном открывании вентиля 64, газ поступает в камеру воспламенения 51, при чем наличие и качество сме< и в камере смещения определяется особою контрольною трубкою 65.

При поступлении нефтяного газа в камеру воспламенения 51 первоначальная вспьппка его происходит от пламени, проникающего в эту камеру через всасывающее отверстие 58, имеющееся в змеевике 50. Можно производить зажигание газа и электрической искрой от особого приспособления 66, которое устанавливается против отверстия для выхода газов. Газ, поступающий из камеры 16 в камеру 51, моментально вспыхивает и вся масса образующегося

s ней пламени распространяется по всему пространству цилиндра, где размещены змеевики 4, 5, 6, 7. При этом вся теплота, развивающаяся от горения внутри цилиндра, передается внутренним стенкам самого цилиндра и стенкам

«етырех змеевиков, из коих один 7 —— наполнен нефтью и 4, 5 и 6 †-водой.

Нефть и вода, заполняющие змеевики, будучи раз ьединены тонкими слоями под действием высокой температуры пламени быстро испаряются. Газ, полученный из нефти в змеевике 7, поступает в отводную трубку 67, проходит через змеевик 50 и через вентиль 63, попадает в камеру смешения 16 и, так как винтиль 64 открыт — то поступает через его отверстие в камеру воспламенения 51. Таким образом поддерживается непрерывность поступления и горения, а следовательно, и непрерывность газообразования в змеевике 7 с полною отдачею тепла как стенкам цилиндра, так и стенкам змеевиков 4, 5, 6, 7.

Пары, образующиеся из воды в змеевиках 4, 5, 6, ускоряют кипение воды как в рубашке центрального цилиндра, так и в баллонах 8, 9, до половины наполненных водой.

Описанный процесс должен поддерживаться до тех пор, пока не будет достигнуто кипение воды в упомянутых вместилищах и повышающее давление пара в баллонах 8 и 9 †-до пяти и более атмосфер. Величина давления пара в баллонах 8, 9 определяется манометрами 30, 32; как только давление пара в баллонах 8, 9 указанной величины (от 5 до

6 атм.), открывают кран 68 и пускают пар в насос-компрессор (не показ. на черт.), приводя его в действие для накачивания воздуха в баллон 10. Когда давление в баллоне 10 достигнет 5 — 6 атмосфер, открывают краны 69, 70, 71, при чем воздух, пройдя по трубке 72, поступает в баллоны 11 и 12, производя давление на находящуюся в них воду и нефть вместо воздуха, который, при начале действия, накачивался в них ручным насосом. В дальнейшем краны 69, 70, 71 остаются открытыми и накачивание воздуха паровым компрессором продол жается до тех пор, пока в баллоне 10, а также в соединенных с ним баллонах

11 и 12 не будет достигнут известный максимум высокого давления. Параллельно с повышением давления воздуха в баллонах 11, 12 и 10 повышается и давление пара в баллонах 8, 9, при этом давление воздуха не должно превышать давления пара и обратно.

Когда давление воздуха в баллоне 10 и пара в баллонах 8, 9 достигнет 50—

75 атмосфер, тотчас же закрывают кран 59 и открывают кран 73, 74. Этим прекращается приток в змеевик 4 из баллона 11 воды, вместо которой вводится насыщенный пар, поступающий из баллона 8 по трубке 75 или из змеевиков

5, 6 по трубке 76, 62 через кран 73.

Насыщенный пар при прохождении по змеевику 4 перегревается до высокой температуры; при этом нужно, конечно, принимать в расчет температуры плавления металла, из которого изготовлены части аппарата, подвергающиеся действию этой высокой температуры, которая вну, три центрального цилиндра и в камере воспламенения 51 определяется по термометру 77. Полученный в змеевике 4 перегретый пар направляется в баллоны

8, 9 не по прежнему пути через кран

78, так как он в это время закрывается, а по трубке 79 идет к вентилю 80. внутреннее же горение продол>кает еще поддерживаться поступающим через отверстие 58 атмосферным воздухом.

До сих пор горение внутри центрального цилиндра поддерживалось исклю-! чительно воздухом, поступающим из атмосферы через отверстие 58, при чем все продукты, полученные от сгорания

« газов внутри цилиндра, также уходили в атмосферу через вытяжную трубу 57.

Теперь, когда давление в баллоне 10 достигло И« — 75 атмосфер, отверстие 58 постепенно закрывают крышкою 55 и этим прекращают приток воздуха из атмосферы; одновременно с этим открывают кран 81 и вентиль 82 и пускают и камеру смешения 16 сжатый воздух из баллона 10, каковой воздух и заменяет собой воздух, поступавший до сих пор через отверстие 58 из атмосферы.

Одновременно с закрыванием отверстия 58 следует также закрыть и отверстие вытя>кной трубы 57 помощью предохранительного клапана 56. В дальнейшем в камеру смешения 16 будут поступать нефтяной газ из змеевика 7, перегретый пар из змеевика 4 и сжатый воздух из баллона 10; все эти вещества имеют одинаковое высокое давление, нри чем приток их в потребном количестве регулируется вентилями 63, 64, 80, 82.

В камере 16происходит смешение газов, которые под давлением стремительно врываются в камеру воспламенения 51 «ерез отверстие регулирующего вентиля 64.

Процесс горения становится еще интенсивнее, а температура поднимается еще выше, не смотря íà "î,,что доступ атмосферного воздуха и свободный выход продуктов сгорания в атмосферу прекращен.

Рассмотрение химического состава веществ (воздух, вода, нефть), образу>ощих смесь, взятых в е/>-ом отношении, дает основание предполагать, что горение газов в закрытом цилиндре вполне допустимо, при том при очень высокой температуре.

От пламенного горения газов и закрытом цилиндре получаются газообразные продукты сгорания, которые. расширяясь от непрерывного горения, постоянно доставляют высокое давление, действуюп<ее на стенки цилиндра. Это давление передается из центрального цилиндра через отверстие трубы 83 для утилизаilHH с соответствующими техническими или хозяйственными целями.

Для того, чтобы высокая температура внутренних газов пламенного горения не оказывала разрушительного действия на расположенные внутри цилиндра змеевики 4, 5, 6, 7, необходимо температуру внутри цилиндра понижать до безвредного для змеевиков предела. С этой целью имеется специальная кольцевая трубка 18, расположенная в передней части цилиндра и снабженная на всей своей окружности рядом мелких отверстий, открывающихся в сторону змеевиков 4, 5, 6, 7. Из баллонов 8, 9 через краны 84, 85 в кольцо 18 пускаю г насыщенный пар, который через упомянутые отверстия поступает в сферу пламени, чем и достигается требуемое понижение температуры; этот пар, кроме того, увеличивает плотность газов в ци линдре, нри чем кольцо 18 вместе с тем способствует выталкиванию продуктов сгорания из цилиндра.

Если бы насыщенного пара оказалось недостаточно для охлаждения пламенных газов, то через кран 86 в то же кольцо 18 можно направить необходимое количество воды, находящейся под высоким воздушнымдавлением. из баллона 11.

Выходя из отверстий кольца 18 и приходя в соприкосновение со змеевиками и с пламенем, вода способствует более сильному охлаждению змеевиков, при чем сама, от соприкосновения с пламенем и с сильно нагретыми стенками, обращается в пар, увеличивающий плотность газов в цилиндре 1.

В случае применения полученного давления пламенных газов sse для центрального отопления или т. и, целей, а для приведения в действие турбо-машин, то для устранения разрушительного действия высокой температуры на лопатки турбо-машины в задней части цилиндра 1, в направлении к выходному отверстию трубы 83, устанавливают второе сифонное трубчатое кольцо 19, устроиство и деиствие которого аналогично с таковыми же переднего кольца 18.

Из описанного действия аппарата можно заключить, что коэффициент полезного деиствня предлагаемого аппарата должен бьггь очень высок, "àê ни одна калория развивающегося тепла не уходит в пространство, ранее окончательного ее использования, ни один кубическии сантиметр газа и пара не уходит, не произведя определенной полезной работы.

Il вв!Iì вт плтвнт л.

Аппарат для получения парогазовой смеси высокого давления, характеризующийся применением рабочей цилиндрической камеры 1 с водяной рубашкой

3 — — 2, заполненной нагревательными змеевиками 4, 5, б и 7, снабженной предохранителем 5б и выводной трубой

83, в каковую камеру под давлением через камеру смешения 16 и зажигательную камеру 51 подаются: подогретая в змеевиках 7 и 50 нефть, сжатый воздух из баллона 10, перегретый в змеевиках пар из баллонов 8 и 9 и пар нли вода из баллона 11 через кольцевые трубы 18 и 19, при чем в рабочем состоянии вся смесь в баллоне 1 должна находиться под давлением; во время же росжига при помощи зажигательного приспособления 50, 53 и 54 при откры том отверстии 58 и при помощи вытяж, ной трубы, надеваемой на отвод 57, открытого предохранителя — - рабочая камера может сообщаться с атмосферой.