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Kesselspeisevorriclltung mit Abdampfvorwärmer.
Abdampfvorwärmer, insbesondere solehe, die bei Lokomotiven Verwendung finden, ergeben bekanntlieh in erster Linie aus dem Grunde nicht die volle theoretisch errechenbare Wirtschaftlichkeit, weil diese zur Voraussetzung hat, dass das ganze'zur Verdampfung gelangende Wasser während jener Phasen gespeist wird, in denen der Lokomotivregler geöffnet, also Abdampf vorhanden ist.
Diese Voraussetzung kann jedoch im allgemeinen nicht streng durchgeführt werden, sondern es muss stets ein Teil des zu speisenden Wassers auch bei geschlossenem Regler in den Kessel gefördert werden ; dieses Wasser kann bei den gebräuchlichen Einrichtungen nicht durch Abdampf erwärmt werden, weil bei geschlossenem Regler kein Abdampf zur Verfügung steht.
Es sind nun Einrichtungen bekannt, die darauf abzielen, auch das bei geschlossenem Regler zu speisende Wasser mittels Abdampfes vorzuwärmen, indem durch Zwischenschaltung eines Warmwasserbehälters ein Wasservorrat geschaffen wird, der bei offenem Lokomotivregler durch Abdampf erwärmt, aber erst bei geschlossenem Regler in den Kessel gefördert wird.
Die beschränkten Raumverhältnisse auf der Lokomotive machen es aber unmöglich, den Warmwasserbehälter so gross zu machen, dass er die bei geschlossenem Regler erforderliche Wassermenge in einem für alle Fälle ausreichenden Masse aufnehmen kann. Es verbleibt vielmehr fast immer noch ein gewisser Rest, der aus dem Kaltwasserbehälter naehgepumpt werden muss, um den gesunkenen Kessel- wasserstand auf die gewünschte Höhe zu bringen.
Die erwähnten Speiseeinrichtungen mit zwisehengeschaltetem Warmwasserbehälter müssen nun notwendigerweise so eingerichtet sein, dass das Personal bloss einen oder zwei Handgriffe zu betätigen hat und dass die Anlagen im übrigen selbsttätig arbeiten, d. h. dass bei offenem Lokomotivregler je nach Erfordernis aus dem Kaltwasserbehälter in den Kessel oder in den Warmwasserbehälter, bei geschlossenem Regler hingegen aus dem Warmwasserbehälter in den Kessel gefördert wird. Trotz der Verschiedenartigkeit der Speisemögliehkeiten darf also die Einrichtung an die Aufmerksamkeit des Personals keine grossen Anforderungen stellen.
Die bisher bekannten Einrichtungen der beschriebenen Art lassen nun bloss folgende drei Speisemögliehkeiten zu :
1. Bei offenem Regler kann aus dem Kaltwasserbehälter in den Kessel gespeist werden ; 2. bei offenem Regler kann aus dem Kaltwasserbehälter in den Warmwasserbehälter gespeist werden ; 3. bei geschlossenem Regler muss aus dem Warmwasserbehälter in den Kessel gespeist werden.
Dadurch ist die Speisevorriehtung aber eine unvollständige geworden, denn es kommen Fälle vor, in denen die Vorrichtung überhaupt nicht imstande ist, Wasser in den Kessel zu bringen, u. zw. dann, wenn der Warmwasserbehälter bei geschlossenem Regler bereits entleert ist, bevor der Wasserspiegel im Kessel die erforderliche Höhe erreicht hat.
Die Erfindung besteht in einer Einrichtung, die diesem Mangel abhilft, indem sie bei geschlossenem Regler die Speisung von vorgewärmtem Wasser sowohl aus dem Kaltwasserbehälter als auch die Speisung aus dem Warmwasserbehälter ermöglicht, wobei jedoch gleichzeitig auch durch die gleiche Einrichtung bei offenem Regler die Speisung aus dem Kaltwasserbehälter in den Kessel sowie auch die Füllung des Warmwasserbehälters ermöglicht wird, ohne einen weiteren Speiseapparat oder eine umständlicher Bedienung zu erfordern als die gebräuchlichen Speiseeinrichtungen.
Dem obenerwähnten Mangel ist dadurch in vollkommener Weise abgeholfen und die Speiseeinriehtung wird dadurch erst zu einer vollwertigen Anordnung, deren Mängel nicht erst, wie bisher, durch Betätigung der zweiten Speisevor-
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der Lokomotive, Fig. 2 den Schnitt durch einen gemäss der Erfindung eingerichteten Abdampfinjpktor und einen mit dem Injektor in Verbindung stehenden Armaturkopf zeigt, während in Fig. 3 die Sonderausführung eines Speiskopfes dargestellt ist, der zweckmässig bei diesen Einrichtungen Verwendung findet.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen Abdampfinjektor, in dem besondere automatisch wirkende Ventile eingebaut und durch Leitungen 5, 6, 8, 9 und 10 mit einem Armaturkopf 16 verbunden sind.
Der Armaturkopf 16 ist durch die Leitung 7 über das Absperrorgan 21 an den Dampfraum des Kessels angeschlossen. Von ihm führen ferner zwei Speisewege zum Kessel. Der eine wird durch die Leitung 13 gebildet und führt durch den Speiskopf 19 zum Kessel ; den andern Weg stellt die Leitung 14 dar, die zunächst in den Warmwasserbehälter 18 führt und sich als Speiseleitung 20 zum Speiskopf 22 fortsetzt. Vom Abdampfinjektor 1 führt ferner die Leitung 10 zu einem Ventil 17, das im folgenden Zusatzventil genannt wird. Es ist durch die Gabelleitungen 11 und 12 einerseits mit dem Armaturkopf 16, anderseits mit dem Wasserbehälter 18 in Verbindung.
Der Abdampf des Arbeitszylinders der Lokomotive wird nach Passieren des Ölabscheiders 15 durch die Leitung 3 dem Abdampf Injektor zugeführt ; das Tenderwasser erhält der Abdampfinjektor durch die Leitung 2. Schliesslich ist die Frischdampfzufuhr zum Zylinder durch die Leitung 4, die sich in die beiden Leitungen 5 und 6 gabelt, einerseits mit dem Abdampfinjektor und anderseits mit dem Armaturkopf 16 verbunden.
Die in Fig. 2 gezeichneten Stellungen der Ventile entsprechen durchwegs dem Speisen aus dem
Kaltwasserbehälter bei geschlossenem Regler, wobei gleichzeitig auch das Warmwasser aus dem Behälter 18 zum Kessel abfliessen kann.
Es gibt vier Betriebsphasen für die Kesselspeisung, denen die Anlage gerecht werden soll.
1. Der Regler ist geschlossen und es soll gespeist werden. In diesem Falle gibt es drei Mög- lichkeiten : a) Es wird durch Öffnen des Steuerventiles 23 bei geschlossenem Zusatzventil17 der Warmwasserbehälterinhalt zum Kessel entleert. b) Es werden sowohl das Steuerventil 23 als auch das Zusatzventil17 geöffnet, so dass gleichzeitig das warme Wasser aus dem Behälter zum Kessel abfliesst und mittels Frisehdampfes Tenderwasser in den Kessel gefördert wird. e) Das Steuerventil 23 und Zusatzventil17 sind offen, der Behälter 18 ist jedoch schon entleert und es wird bloss mittels Frischdampfes Tenderwasser direkt in den Kessel gespeist.
2. Der Regler der Lokomotive ist geschlossen und es besteht kein Bedürfnis zu speisen. In diesem Fall sind die beiden Ventile 23 und 17 geschlossen.
3. Der Regler ist offen und es besteht kein Bedürfnis zu speisen. In diesem Fall sind sowohl das Steu3rventil 23 als auch das Zusatzventil17 geschlossen, wodurch der Abdampf allein Wasser in den Behälter fördert.
4. Der Regler ist offen und es tritt Bedürfnis zu speisen ein. Das Steuerventil 23 wird geöffnet, das Zusatzventil17 bleibt geschlossen. Der Injektor speist dann mit Abdampf und Frischdampf Tenderwasser in den Kessel.
Diesen vier Möglichkeiten wird die in Fig. 2 dargestellte Anlage gerecht, deren Anordnung und Wirkungsweise im folgenden beschrieben ist.
Es sei der mit 1a bezeichnete Betriebsfall, nämlich Speisung von Warmwasser aus dem Behälter in den Kessel bei geschlossenem Regler ins Auge gefasst. Dabei muss das Steuerventil 23 geöffnet und das Zusatzventil17 geschlossen sein. Der Frischdampf wird vom Kessel durch das Dampfeinlassorgan 21 (Fig. 1) entnommen und gelangt durch das Rohr 7 und das Steuerventil 23 in den Raum 44. Der Dampfdruck hebt das Gegenventil 26 an und presst es auf seinen oberen Sitz. Dies ist möglich, weil der Regler geschlossen ist und sowohl die Leitungen 4 ; 5 und 6 als auch der über dem Gegenventil 26 befindliche Raum, in dem sich das mit dem Ventil 26 verbundene Rückschlagventil 35 befindet, drucklos sind.
Der Dampf tritt nun durch die Öffnung 36 in die Leitung 11 und gelangt von dort durch die Leitung 12 in den Behälter 18, wodurch dieser unter Kesseldruck gesetzt wird. Das warme Wasser kann nun aus dem Behälter 18 durch die Leitung 20 und den Speiskopf 22 zum Kessel abfliessen.
Der mit 1b bezeichnete Betriebsfall liegt vor, wenn gleichzeitig auch durch Frischdampf Tenderwasser in den Kessel gefördert werden soll.
Es wird dann ausser dem Steuerventil 23 auch das Zusatzventil 17 geöffnet. Der Dampf tritt nun durch die Leitung 11 auch in die Leitung 10 und bewirkt am Abdampfinjektor, dass das Gegenventil 29 nach links geworfen und auf seinem linken Sitz niedergehalten wird. Im Raum 37 des Abdampfinjektors herrscht also Kesseldruck. Dadurch wird das Ventil 38 nach rechts geworfen und das Wasserventil. 39 geöffnet. Auch das Gegenventil 30 wird angehoben und auf seinen oberen Sitz gepresst, wodurch der Weg in den Raum 40 und weiters in den Raum 42 nach Passieren des nach rechts geschobenen Gegenventils 41 freigegeben wird.
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aus dem Raum 40, durch die Drossellöcher 50 auf Abdampfdruck herabgedrosselt, zur Abdampfdüse 46.
Es setzt nun Förderung von Tenderwasser über die Mischdüse und das Druckventil 4. 3 in das Rohr 9 ein. Vom Rohr 9 gelangt das geförderte Wasser in das Rohr 18 und durch den Speiskopf 19 in den Kessel.
Die beiden Speiseprozesse finden gleichzeitig und vollkommen automatisch nach Öffnen des Steuerventils 28 und des Zusatzventils 17 statt.
Bei diesem Betriebsfall (H) hat die in Fig. 1 dargestellte Anordnung, wenn zwei Speisköpfe 19 und 22 vorgesehen sind, folgenden Nachteil :
Das Anstellen des Injektors durch Öffnen des Zusatzventils 17 bewirkt eine kleine Drucksenkung in den Zuleitungen zu diesem Ventil, insbesondere im Rohr 11 und in weiterer Folge auch im Rohr 12 und schliesslich ebenso im Behälter 18. Aus diesem Grund kann der Kesseldruek das Rückschlagventil im Speiskopf 22 geschlossen halten und das warme Wasser kann aus dem Behälter 18 nicht zum Kessel abfliessen.
Dieser Schwierigkeit wird auf folgende Weise abgeholfen :
Der Förderdruck der Speisevorriehtung, ob Pumpe oder Injektor, kann stets so eingerichtet sein, dass er den Kesseldruck in bestimmten Grenzen überschreitet. Dieser Überschuss an Druckenergie wird durch eine Düse im Speiskopf in Gesehwindigkeit umgesetzt, welche einen Druckabfall in der Umgebung der Düse hervorruft und zum Absaugen des Warmwassers aus dem Behälter verwertet wird.
Die vom Warmwasserbehälter kommende Speiseleitung 20 wird deshalb gemäss der Erfindung zu einem kombinierten Speiskopf geführt, der auch das vom Injektor kommende Speisewasser aufnimmt und beispielsweise gemäss Fig. 3 ausgebildet wird. Durch die Klappe 51 wird ein Zurücktreten von Kesselwasser in den fallweise drucklosen Behälter verhindert. Mittels der Düse 52 wird die Geschwindigkeit des vom Injektor kommenden Druckwasser so weit erhöht, dass im Ringraum 58 der erforderliche Druckabfall auftritt, der ein Absaugen des Warmwassers aus dem Behälter durch die Leitung 20 bewirkt.
Sind Steuerventil 23 (Fig. 2) und Zusatzventil 17 so lange offen. bis der Behälter entleert ist, so speist nur mehr der Injektor allein mit Frisehdampf durch die Leitung l") in den Kessel. Dies entspricht dann dem mit 1 c bezeichneten Betriebsfall.
Während des mit 2 bezeichneten Betriebsfalles ist bei geschlossenem Regler kein Speisen nötig.
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Beschreibung der Dampfwege in diesem Fall erübrigt sich.
Für den unter J angeführten Betriebsfall, bei dem der Regler offen ist und keine Speisenotwendigkeit besteht, sind ebenfalls das Steuerventil 2.) und das Zusatzventil 17 geschlossen gehalten. Dabei strömt jedoch Dampf vom Einströmrohr oder Schieberkasten durch die Leitung 4 in die Leitungen 5 und 6. Da der Raum 37 im Abdampfinjektor drucklos ist, wird infolge des Kolbenansatzes 31 das Gegenventil 30 auf seinen unteren Sitz und das Ventil 29 auf seinen rechten Sitz gedrückt. Dadurch kommt der Raum 37 unter Druck, der das Ventil 38 nach rechts verschiebt und so dass Wasserventil 39 öffnet.
Der im Raum 37 herrsehende Dampfdruek überträgt sich auch durch die nun freigegebene Öffnung des oberen Sitzes beim Ventil 30 in den Raum 45, wodurch der Kolben 32 niedergedrückt und das Abdampfventil 33 geöffnet wird. Der Abdampf strömt durch die Düse 46 und mischt sich in der anschliessenden Mischdüse mit dem durch Ventil 39 eintretenden Tenderwasser, so dass eine Warmwasserströmung über das Druckventil 43 in das Rohr 9 einsetzt.
Da das Ventil 23 geschlossen ist, wird das Ventil 24 offen gehalten und der Weg durch die Leitung 14 zum drueklosen Behälter 18 wird für das eintretende Warmwasser frei. Der aus der Leitung 4 kommende Schieberkastendampf gelangt durch das Rohr 6 zum Ventil 35 im Armaturkopf 16. Dieses Ventil 35 wird auf seinen Sitz gedrückt und so der Schieberkastendampf am Weiterströmen gehindert.
Der unter 4 angeführte Betriebsfall liegt dann vor, wenn der Regler offen ist und Wasser in den Kessel gefördert werden soll. Für diesen Fall ist bloss das Steuerventil 28 zu öffnen. Der hiedurch im Raum 44 auftretende Kesseldruck hat auf das Gegenventil 26, das infolge seines Gewichtes auf seinem unteren Sitz ruht, keine weitere Wirkung. Ein Anheben dieses Ventils ist in diesem Fall ausgeschlossen, weil im darüber befindliehen Raum Schieberkastendruck vorhanden ist.
Der Kesseldampf strömt also aus dem Raum 44 durch die obere Öffnung beim Ventil 26 in den Raum 48 und weiter in das Rohr 8, schiebt das Ventil 41 in seine linke Ruhelage und tritt durch die Frischdampfdüse 49 in den Injektor. Die übrigen Ventile im Injektor befinden sich in der gleichen Lage, wie im früher beschriebenen Betriebsfall 3. Es sind also das Wasserventil 39 und das Abdampfventil 33 geöffnet.
Der Unterschied besteht bloss in dem durch die Düse 49 eintretenden Frischdampfstrahl, der das durch die Düsen strömende Dampfwassergemisch befähigt, den Kesseldruck zu überwinden. Das durch das Druckventil 48 austretende Förderwasser strömt durch dir Leitung 9 zum Armaturkopf 16 und findet hier, da das Ventil 23 geöffnet ist, den Weg 14 zum Behälter durch das Ventil 24 geschlossen, so dass es durch die Leitung 13 und den Speiskopf 19 in den Kessel strömen muss.
Es ist also in allen Fällen immer möglich, den Injektor als unabhängige Speisevorrichtung zu benutzen, insbesondere auch dann, wenn der Behälter leer und der Regler. geschlossen ist.