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Vorrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Zuges in Lokomotiven.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Zuges, die insbesondere für die Feuerbuchsen von Lokomotiven anwendbar ist, die jedoch auch für ortsfeste oder Schiffskessel dienen kann.
In den Lokomotiven ist der Durchtrittswiderstand der Heizgase durch die Rauchröhren immer recht beträchtlich und bei den neuzeitlichen Maschinen erreicht der Unterdruck in der Rauchkammer 200 bis 250 mm Wassersäule.
Für einen derartigen Unterdruck besitzen die Arten der Zugerzeugung durch Expansion, wie sie in der Regel Verwendung finden, nur einen schlechten Wirkungsgrad, während die Zuganordnung mittels eines Saugventilators sehr viel wirtschaftlicher ist. Doch ist dieses letzterwähnte Verfahren auf Lokomotiven nur insoweit anwendbar, a ! s Dampfhilfsvorrichtungen vorgesehen sind, welche die Zugerzeugung auch im Falle des Stillstandes des Ventilators sicherstellen.
Die vorliegende E. findung bezweckt, diesen be : den Forderungen zu entsprechen und einen leichten Übergang von der einen Wi kungsweise in die andere zu gestatten, wobei der Wirkungsgrad in beiden Fällen so hoch wie möglich bleibt. Die Vorrichtung zur Zugerzeugung für Lokomotiven, welche einen von allen abzusaugenden Gasen durchströmten Ventilator enthält, ist durch ein bewegliches Absperrorgan gekennzeichnet, das einerseits die Velrängerung des Ausströmrohres des Ventilators zu bilden und sich im normalen Betrieb gegen den Schornstein abzustützen imstande ist, so dass sich die an die Ausströmung des Ventilators anschliessende Gasausdehnung ungestört fortzusetzen vermag, während andrerseits dieses Absperrorgan, wenn es beim Betrieb mittels Hilfsdampfstrahlen vei schoben wird, eine fraktionierte Expansion des Dampfes gewährleistet,
die einen Saugzug der Gase durch das durch den doppelkegelförmigen Teil des Kamins gebildete Strahlrohr erzielt. In der Ausführungsform der neuen Vorrichtung, welche allgemein als die vorteilhafteste anzusehen ist, wird das Ausströmrohr des Ventilators durch ein doppelkegelförmiges Rohr gebildet.
In der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, stellt
Fig. i einen Schnitt durch die Gesamtanordnung, die auf der Rauchkammer einer Lokomotive angeordnet ist, im normalen Betriebe dar.
Fig. 2 zeigt im Schnitt als Teildarstellung das Absperrorgan in derjenigen Lage, in welcher der Betrieb mittels Hilfsdampfes erfolgt.
Fig. 3 stellt im einzelnen eine Trag-und Bewegungsvorrichtung für das Absperrorgan dar, die der Deutlichkeit wegen in den Fig. i und 2 fortgelassen worden ist.
Fig. 4 veranschaulicht eine Vorderansicht der Rauchkammer mit der meistens benutzten Art der Anordnung der Ventilatoren.
Fig. zeigt schliesslich schematisch die Form, welche der Gasstrom in der Regel beim Austritt aus dem Ventilatorauspuff annimmt,
Auf der Rauchkammer a der Lokomotive ist das Saugrohr des Ventilators angeordnet, dessen Ausströmung durch eine Düsen-oder Rohrleitung c in den Kamin d von Doppelkegelform erfolgt. Dieser Kamin. ist zweckmässig wagrecht angeordnet und biegt erst in seinem hinteren Ende nach oben um. Der bewegliche Absperrschieber e, der aussen um die Düse c herumgelegt ist, kann durch irgendein geeignetes Mittel, beispielsweise durch eine
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Schraubenspindel j gemäss Fig. 3 bewegt werden, deren Ende in Fig. i andeutungsweise dargestellt ist. Um das Rohr c sind ausserdem noch zwei ringförmige Hilfsdampfstrahlrohre fund hangeordnet.
Bei normalem Betrieb liegt das Absperrorgan e hinter dem Düsenrohr, und zwar in seiner Verlängerung, wie in Fig. i veranschaulicht. Sein hinterer Rand stützt sich gegen die Stirnseite des Kamins d, so dass dieser gegenüber der Rauchkammer vollkommen abgeschlossen ist. Unter diesen Umständen wird der Ventilator b von allen abzusaugenden Gasen durchströmt, die er durch das Düsenrohr c und das Absperrt'gan e ausströmen lässt, in welchem sich die in der Düse begonnene Entspannung der Gase fortsetzt.
Wird der Ventilator stillgesetzt, so wird der Betrieb ausschliesslich mittels Dampfes aufrecht erhalten ; man verschiebt alsdann das Absperrorgan e in die durch Fig. 2 dargestellte Lage. Der Dampf kann aus dem Ringrohr f oder dem Rohr h entweichen, je nachdem Auspuffdampf aus der Rohrleitung g oder Frischdampf aus dem Rohr i Verwendung findet.
Beide Ringrohre können auch gleichzeitig im Betriebe sein.
Nach dem Austritt aus dem Ringrohr f oder h expandiert der Dampf in dem zwischen dem Düsenrohr c und dem Absperrorgan e verbleibenden Raume, wodurch er das Ansaugen einer bestimmten Gasmenge hervorruft, deren Gemisch mit dem Dampf am anderen Ende des Absperrorgans unter einem genügenden Druck austritt, so dass eine nochmalige Ent- spannung dieses Gemisches in dem Kamin eine Saugwirkung hervorruft, unter deren Einfluss eine zusätzliche Gasmenge mitgerissen wird.
Infolge dieser beiden aufeinanderfolgenden Expansionen, sowie der kegelförmigen oder im allgemeinen doppelkegelförmgen Gestalt des Absperrorgans e wird die Ausnutzung des
Dampfes sehr zweckmässig und der durch diese Vorrichtung erzeugte Zug ist durchaus mit dem durch den Ventilator hervorgerufenen vergleichbar.
Auf diese Weise wird es durch ein einziges Organ, nämlich durch den Absperr- schieber e, möglich, den Betrieb der Lokomotive in beiden Betriebsarten des künstlichen
Zuges sicherzustellen.
Die Doppelkegelform ist für das Ausströmrohr c deswegen benutzt worden, weil die Erfahrung gezeigt hat, dass der Gasstrahl beim Verlassen der Ventilatormündung, im Gegensatz zu der üblichen Annahme, sich nicht sofort ausbreitet, sondern sich zunächst zusammenzieht, um sich erst später zu erweitern, also etwa, wie dies die Linie k andeutet (vgl. Fig. 5). Dadurch, dass für das Ausströmrohr diese dem Strahl sich an passende Form Anwendung flndet, wird der Strömungsverlust durch Wirbel vermieden und der Gasdurchfluss erleichtert.
Bisher ist in der Beschreibung stets nur von einem Ventilator die Rede gewesen, um die Erläuterung möglichst zu vereinfachen. Zur Erleichterung des Einbaues auf Lokomotiven und aus Symmetrierücksichten sowie um eine Reserve zu schaffen, ist es jedoch stets angezeigt, mehrere Ventilatorkamingruppen vorzusehen, und zwar wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, in der Regel zwei Gruppen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass diese Vorrichtung zur Zugerzeugung gegebenenfalls in zahlreichen Fällen auch Anwendung bei ortsfesten oder Schiffskesseln finden kann, und zwar erstens mit Rücksicht auf die Tatsache, dass man mehr und mehr Dampfkessel mit hoher Verdampfungsziffer anzuwenden sucht, dass zweitens minderwertige Brennstoffe häufig verfeuert werden, die stärkeren Zug in der Feuerung notwendig machen, und dass drittens. zweckmässig Vorwärmer Verwendung finden, welche in der Rauchgasströmung einen stärkeren Widerstand hervorrufen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Vorrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Zuges in Lokomotiven mittels eines von allen anzusaugenden Gasen durchströmten Ventilators, gekennzeichnet durch ein bewegliches Absperrorgan, das einerseits die Verlängerung des Auströmrohres des Ventilators zu bilden und sich im normalen Betrieb gegen den Schornstein abzustützen imstande ist, so dass sich die an die Ausströmung des Ventilators anschliessende Gasausdehnung ungestört fortzusetzen vermag, während andrerseits dieses Absperrorgan, wenn es beim Betrieb mittels Hilfdampfstrahlen verschoben wird, eine fraktionierte Expansion des Dampfes gewährleistet, die einen Saugzug der Gase durch das durch den doppelkegelförmigen Teil des Kamins gebildete Strahlrohr erzielt.
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Device for generating an artificial train in locomotives.
The subject of the invention is a device for generating an artificial train, which can be used in particular for the fire sockets of locomotives, but which can also be used for stationary or ship boilers.
In the locomotives, the resistance of the heating gases to penetrate through the smoke tubes is always quite considerable and in modern machines the negative pressure in the smoke chamber reaches 200 to 250 mm water column.
For such a negative pressure, the types of draft generation by expansion, as they are usually used, have only a poor degree of efficiency, while the draft arrangement by means of a suction fan is very much more economical. However, this last-mentioned method is only applicable to locomotives to the extent that a! s Steam auxiliary devices are provided, which ensure the generation of draft even if the fan stops.
The present invention aims to meet these two requirements and to allow an easy transition from one mode to the other, with the efficiency remaining as high as possible in both cases. The device for generating drafts for locomotives, which contains a fan through which all gases to be extracted, is characterized by a movable shut-off device which, on the one hand, forms the extension of the outflow pipe of the fan and, in normal operation, is able to support itself against the chimney so that the the gas expansion following the outflow of the fan is able to continue undisturbed, while on the other hand this shut-off device, if it is pushed during operation by means of auxiliary steam jets, ensures a fractional expansion of the steam,
which achieves an induced draft of the gases through the jet pipe formed by the double-conical part of the chimney. In the embodiment of the new device, which is generally to be regarded as the most advantageous, the outlet pipe of the fan is formed by a double-conical pipe.
In the drawing, which shows an embodiment of the invention, represents
Fig. I is a section through the overall arrangement, which is arranged on the smoke chamber of a locomotive, in normal operation.
Fig. 2 shows in section as a partial representation of the shut-off device in that position in which the operation takes place by means of auxiliary steam.
FIG. 3 shows in detail a support and movement device for the shut-off element, which has been omitted from FIGS. 1 and 2 for the sake of clarity.
Figure 4 illustrates a front view of the smoke chamber with the most commonly used type of fan arrangement.
Fig. Finally shows schematically the shape which the gas flow usually assumes when exiting the fan exhaust,
The suction pipe of the fan is arranged on the smoke chamber a of the locomotive, and it flows out through a nozzle or pipe c into the chimney d of the double cone shape. This fireplace. is expediently arranged horizontally and only bends upwards at its rear end. The movable gate valve e, which is placed around the outside of the nozzle c, can by any suitable means, for example by a
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Screw spindle j are moved according to FIG. 3, the end of which is indicated in FIG. In addition, two annular auxiliary steam jet pipes are arranged around pipe c.
During normal operation, the shut-off element is located behind the nozzle pipe, specifically in its extension, as illustrated in FIG. Its rear edge is supported against the face of the chimney d so that it is completely closed off from the smoke chamber. Under these circumstances, the fan b is traversed by all the gases to be sucked off, which it allows to flow out through the nozzle pipe c and the shut-off device e, in which the expansion of the gases that began in the nozzle continues.
If the fan is shut down, operation is maintained exclusively by means of steam; the shut-off element e is then shifted into the position shown by FIG. The steam can escape from the ring pipe f or the pipe h, depending on whether exhaust steam from the pipe g or live steam from the pipe i is used.
Both ring tubes can also be in operation at the same time.
After exiting the ring pipe f or h, the steam expands in the space remaining between the nozzle pipe c and the shut-off element e, causing a certain amount of gas to be sucked in, the mixture of which with the steam exits at the other end of the shut-off element under sufficient pressure, so that a repeated expansion of this mixture in the chimney causes a suction effect, under the influence of which an additional amount of gas is entrained.
As a result of these two successive expansions, as well as the conical or generally double-conical shape of the shut-off element e, the utilization of the
Steam very useful and the train generated by this device is quite comparable to that caused by the fan.
In this way it is possible to operate the locomotive in both operating modes of the artificial one through a single organ, namely through the gate valve e
Train.
The double cone shape was used for the outlet pipe c because experience has shown that, contrary to common assumption, when the gas jet leaves the ventilator mouth, it does not expand immediately, but contracts first, only to expand later, i.e. roughly as indicated by the line k (cf. FIG. 5). Because the outflow pipe is used in a suitable shape for the jet, the flow loss due to vortices is avoided and the gas flow is facilitated.
So far, only one fan has been mentioned in the description in order to simplify the explanation as much as possible. To facilitate installation on locomotives and to take account of symmetry and to create a reserve, however, it is always advisable to provide several fan chimney groups, namely, as indicated in FIG. 4, usually two groups.
It should also be pointed out that this device for generating drafts can also be used in numerous cases in stationary or ship boilers, firstly with regard to the fact that more and more steam boilers with a high evaporation rate are sought, and secondly, low-quality fuels often are burned, which require a stronger draft in the furnace, and thirdly. It is advisable to use preheaters, which cause greater resistance in the flue gas flow.
PATENT CLAIMS: i. Device for generating an artificial train in locomotives by means of a ventilator through which all gases to be sucked in flow, characterized by a movable shut-off device which, on the one hand, forms the extension of the vent pipe of the ventilator and, during normal operation, is able to support itself against the chimney so that the the outflow of the fan is able to continue the subsequent gas expansion undisturbed, while on the other hand this shut-off device, if it is moved during operation by means of auxiliary steam jets, ensures a fractional expansion of the steam, which achieves an induced draft of the gases through the jet pipe formed by the double-cone-shaped part of the chimney.