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Gelenkige Leitung, insbesondere zum Befördern der Verbrennungsgase von einem Dampfkessel- element zu einem anderen.
Die Anordnung von Lokomotivdampfkesseln, die mit Speisewasservorwärmern verbunden sind, um eine bessere Ausnutzung der Verbrennungsgase zu erzielen, hat stets auf grosse Schwierigkeiten gestossen, besonders wenn die Dampfkessel und die Wasservorwärmer grosse Abmessungen aufweisen und deshalb auf getrennten Fahrzeugen oder auf verschiedenen Lokomotivteilen aufgestellt werden müssen, die nicht so miteinander verbunden sind, dass sie ein starres System bilden.
Die Verbrennungsgase, welche vom Dampferzeuger nach dem Wasservorwärmer geleitet werden müssen, besitzen meistens noch eine sehr hohe Temperatur von ungefähr 400 bis 460 C. Es ist daher nicht leicht, eine Leitung zu bauen, welche trotz der relativen Verstellungen der zwei Kesselelemente genügend dicht ist, die hohen Temperaturen ertragen kann und keine komplizierten Anordnungen erfordert, um die Schmierung der beweglichen, miteinander in Berührung stehenden und somit der Reibung unterworfenen Teile zu bewirken ; die Schmierung ist eben infolge der hohen Temperaturen schwer durchzuführen.
Die Aufgabe wird gelöst : a) dadurch, dass die Grösse der miteinander in Berührung stehenden und relative Bewegungen ausführenden Teile möglichst verringert wird ; b) dadurch, dass mit den besagten Flächen ein System von unter sich getrennten Abteilungen gebildet wird, so dass der Druckabfall zwischen der Atmosphäre und dem Leitungsinneren unterteilt und der Druck somit verringert wird, welcher das Entweichen der Gase an den Stellen unvollkommener Dichtigkeit der besagten Flächen bewirkt ; c) dadurch, dass in den erwähnten Abteilungen eine Abstufung der Temperatur der entweichenden Gase bewerkstelligt wird, so dass die Störung der normalen thermischen Zustände des Systems auf ein Minimum herabgesetzt und keine beträchtlichen Verluste verursacht werden ;
d) dadurch, dass die der höheren Temperatur weniger ausgesetzten Flächen zur Erhöhung der Dichtigkeit benutzt, geschmiert und in den Stand versetzt werden, das Gewicht der darauf lastenden Elemente besser tragen zu können.
Der in der beiliegenden Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellte Erfindungsgegenstand erfüllt alle erwähnten Anforderungen. Fig. 1 veranschaulicht eine allgemeine beispielsweise Anordnung einer gelenkigen Leitung zwischen zwei Elementen A und B eines Lokomotivdampfkessels, welcher aus zwei getrennten Teilen besteht, wobei diese zwei Teile entweder auf zwei getrennten Fahrzeugen oder auf einem gemeinsamen Fahrzeug nichtstarrer Bauart aufgestellt sein können, so dass die obengenannten Elemente A und B ihre gegenseitige Lage ändern können. Fig. 2 und 3 veranschaulichen zwei Arten von Gelenkverbindungen in grösserem Massstabe.
Damit die Verbrennungsgase aus dem Feuerraum 1 nach dem Schornstein 2 ziehen können, ist es notwendig, dass die Leitung 3 insbesondere bei den Kupplungen 4 und 5, trotz der gegenseitigen Verstellungen der Elemente A und B, dicht bleibt.
Es ist auch klar, dass die Vorrichtung wirksam sein muss, gleichgültig, ob die Verbrennungsgase aus dem Feuerraum 1 durch Unterdruck nach 2 gesaugt oder durch einen in 1 herrschenden Überdruck nach 2 gedrückt werden. In ersterem Falle besteht in der Leitung 3 ein niedrigerer Druck als dem Aussendruck entspricht und somit hat die Luft das Bestreben, von aussen in das Leitungsinnere
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über die Stellen unvollkommener Dichtigkeit einzudringen. Im zweiten Fall, da der Gasdruck innerhalb der Leitung 3 höher ist als der Aussendruck, haben dagegen die Gase das Bestreben, über die etwa - vorhandenen lecken Stellen nach aussen zu entweichen.
Der Winkel, den die Hauptquerschnitte der zwei Kupplungen zwischen sich einschliessen, hat keine Bedeutung und kann, in Abhängigkeit von der Anordnung der Elemente A und B und zur Erzielung einer mehr oder weniger bequemen Montage, bei etwaigen Kontrollen und Entfernung der Elemente A und B, jedem Werte zwischen 0 und 90 entsprechen.
Die sphärischen bzw. die zylindrischen Oberflächen können sowohl an der Leitung als auch an den an den Elementen A und B befestigten Teilen in der Weise angebracht werden, dass sie den Wert der Erfindung nicht beeinträchtigen.
Fig. 1 stellt eine der erwähnten Kupplungen dar, welche aus drei Sätzen sphärischer und zylindrischer Oberflächen besteht. Die drei sphärischen Flächen 6, 7 und 8 haben ihren gemeinschaftlichen Mittelpunkt in 9 und sämtliche werden daher längs ihrer grössten Kreise von den drei zylindrischen Flächen 10, 11, 12 gleichzeitig berührt ; diese zylindrischen Flächen sind zueinander koaxial angeordnet und haben einen Durchmesser, welcher demjenigen der zugehörigen Flächen gleich ist, selbst wenn die zylindrischen Flächen sich um den Punkt 9 drehen und ihre gemeinsame Achse sich verstellt, wobei sie doch stets durch den Punkt 9 geht.
Es folgt, dass, sofern es die Abmessungen der einzelnen Elemente zulassen, die Leitung 3 ihre Stellung ändern und sich verstellen kann, ohne dass die Berührung zwischen den zylindrischen und den sphärischen Flächen aufgehoben wird.
Längs der sich ergebenden Berührungslinien bildet sich daher diejenige Abdichtung, deren Verwirklichung der Zweck der vorliegenden Erfindung ist und die sich dem Entweichen der Gase vom Leitungsinneren nach aussen oder umgekehrt entgegensetzt, je nachdem der grössere Druck innen oder aussen herrscht. Um entweichen zu können, müssten die Gase ferner, in dem Fall nach Fig : 2, die drei aufeinanderfolgenden Widerstände der drei Berührungsflächen überwinden.
Der Druckunterschied zwischen dem Leitungsinneren und der Atmosphäre, der die Undichtigkeit verursacht, zerfällt daher in drei Teile und-abgesehen von der günstigen Einwirkung wichtiger Erscheinungen-ist der eventuelle Verlust auf denjenigen reduziert, welcher durch ein Drittel des zwischen dem Leitungsinneren und der Atmosphäre tatsächlich bestehenden Druckunterschiedes hervorgerufen werden könnte.
Proportionelle Änderungen werden eintreten, wenn die Zahl der Paare der Berührungsflächen eine verschiedene ist.
Die erwähnten wichtigen Erscheinungen erhöhen den Wert der Erfindung. Wenn die Temperatur im Leitungsinneren grösser ist als die Aussentemperatur, nimmt das Volumen der kalten Luft zu, welche über die Berührungsflächen etwa eindringen könnte, u. zw. um ein Zweihundertdreiundsiebzigstel für jeden Grad Celsius erhöhter Temperatur, welche die eingedrungene Luft in der Abteilung 13 und dann in der Abteilung 14 vorfindet. Aus diesem Grunde ist das Gewicht der Luft, welche eindringen kann, beträchtlich verringert, zum Vorteil der thermischen Bilanz des Systems.
Die Paare 8 und 12 der Berührungsflächen, welche einen grösseren Durchmesser besitzen und von der Leitung entfernter liegen, weisen, im Vergleich mit den Verbrennungsgasen, eine verhältnismässig sehr niedrige Temperatur auf, weshalb es möglich ist, beide Flächen oder eine derselben mit teilweise elastischen Stoffen oder Geweben zu überziehen, um den Vorteil zu erhalten, dass deren Dichtigkeit verbessert und für deren Schmierung gesorgt wird.
Wenn die Berührungs-oder Stützfläche der äusseren Teile vergrössert werden soll, z. B. mit Rücksicht auf das erhebliche Gewicht der Leitung oder um eine besser abdichtende Wirkung zu erzielen, kann man die sphärische Fläche von einem oder mehreren Ringen 15 und 16 umgeben, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Ringe, deren Innenwand der sphärischen Fläche genau angepasst ist, weisen aussen eine zylindrische Form auf und liegen an der Innenfläche der äussersten zylindrischen Fläche 12 der Kupplung satt an.
Dank der konzentrischen Anordnung der sphärischen Flächen und dank der koaxialen Lage der zylindrischen Flächen, kann die Leitung 3 immer ihre Stellung mit Bezug auf die ortsfesten Teile ändern und den letzteren näher rücken oder sich von ihnen weg bewegen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gelenkige Leitung, insbesondere zum Befördern der Verbrennungsgase von einem Dampfkesselelement zu einem andern, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdichtigkeit durch die kontinuierliche Berührung längs des grössten Kreises zweier oder mehrerer konzentrischer sphärischer Flächen, welche das Ende eines Leitungselementes bilden, mit andern die besagten sphärischen Flächen umhüllenden zylindrischen Flächen, welche das Ende eines andern Leitungselementes bilden, gesichert ist, wobei letzteres Leitungselement an einem der zu verbindenden Dampfkesselelemente befestigt ist.