Hochdrucklokomotive mit Zwischenüberhitzung. Bei Zweidrucklokomotiven, bei denen in dem Niederdruckkessel ein erheblicher An teil der Gesamtdampfmenge erzeugt wird, kann die Zwischenüberhitzung zweckmässig in der Weise erfolgen, dass der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine mit überhitz tem Niederdruckdampf gemischt wird.
Bil det man aber die Hochdrucklokomotive in der Weise aus, dass der zur Arbeitsleistung in der Lokomotivmaschine erforderliche Dampf fast ausschliesslich im Hochdruck kessel gewonnen wird, während der Rauch rohrkessel hauptsächlich als Vorwärmer dient und gegebenenfalls nur einen geringen Bruchteil der Gesamtdampfmenge erzeugt, so bietet die Zwischenüberhitzung nicht un erhebliche Schwierigkeiten. Die konstruktiv einfach zu lösende Zwischenüberhitzung in einem .Feuergasüberhitzer kommt nicht in Frage, weil das in dem Abdampf enthaltene (J1 in einem solchen Überhitzer festbrennen würde.
Die Überhitzung durch den von dem Hochdruckkessel kommenden Sattdampf ist nicht ausreichend, weil man damit die ge wünschte hohe Überhitzungstemperatur nicht erhält. Die gewünschte hohe Überhitzungs temperatur kann man erreichen, wenn man den Hochdruckdampf vor seiner Verwendung als Heizdampf im Zwischenüberhitzer hoch überhitzt. Die Schwierigkeit liegt dabei darin, den Überhitzer bei den gegebenen Raumverhältnissen der Lokomotive so unter zubringen; dass dem Hochdruckdampf die nötige Überhitzungswärme zugeführt werden kann.
Die Erfindung gibt eine Lösung die ser Aufgabe für eine Hochdrucklokomotive mit einem Rauchrohrvorwärmer, der im Ab gaszug des die Feuerbüchse mit umfassenden Hochdruckkessels liegt.
Demgemäss besteht die Erfindung darin, dass der Überhitzer für den Hochdruck dampf, welcher als überhitzter Heizdampf für einen Zwischenüberhitzer dient, in wel chem der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine wieder hocherhitzt wird, ganz oder zum Teil in einem von der Hochdruck feuerbüchse zum Rauchrohrvorwärmer füh renden Heizzuge liegt.
Um ein Verbrennen des Überhitzers, besonders bei starker Rost belastung, zu verhüten, sind in dem Heiz- zug besondere Wasserrohre des Hochdrucl,:- kessels angeordnet, welche die von der Feue rung kommenden Feuergase zunächst durch streichen müssen, ehe sie zum Überhitzer ge langen.
Eine zweckmässige Ausführung der Erfindung besteht darin, dass in dem von der Hochdruckfeuerbüchsg zum Rauchrohrvor- wärmer führenden Heizzuge ausser dem Über- hitzer für den zum Zwischenüberhitzer henden Hochdruckdampf noch ein zweiter Überhitzer angeordnet ist, in dem der vom Zwischenüberhitzer kommende Hochdruck dampf vor seinem Eintritt in die Hochdruck stufe der Maschine wieder hochüberhitzt wird.
Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung sind die beiden erwähnten Überhitzer so angeordnet, dass sie sich durch die Rauchrohre des Vorwärmers hindurch mit einem erheblichen Teil ihrer Rohrschlan gen in den von der Hochdruckfeuerbüchse zum Rauchgasvorwärmer führenden Tleiz- -;gaszug erstrecken.
Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Längsschnitt einer Lokomotive mit einer Ausfiihrungsform der neuen Einrichtung zur Zwischenüberhitzung beispielsweise dar gestellt; Fig. 2 ist ein' Schnitt nach Linie 11-II der Fig. 1, und Fig. 3 ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer Lokomotive mit einer zweiten Ausführungs form der Einrichtung zum Zwischenüber- hitzen.
Für die Erfindung ist es unwesentlich, ob die Hochdruckdampferzeugung durch mit telbare oder unmittelbare Beheizung erfolgt. Bei den in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispielen wird die Kesseltrommel des Hochdruckkessels mittelbar beheizt.
In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet A die Wasserrohrfeuerbüchse, B den Rauchrohr kessel und C einen von der Feuerbüchse zum Rauchrohrkessel - führenden Heizzug. Die Wasserrohre 1 der Feuerbüchse sind mit ihren untern Enden an Wasserbehälter 2. mit ihren obern Enden an Zwischenbehälter 3 angeschlossen. Von den Zwischenbehäl tern gelangt der Dampf in Heizelemente 9, die in der Hochdruckkesseltrommel 4 liegen. Das durch die Wärmeabgabe in den Heiz- elementen sich bildende Kondensat wird durch Fallrohre in die untern Wasserbehäl ter 2 zurückgeleitet.
Diese Art der mittel- baren Dampferzeugung durch einen in einem geschlossenen Rohrsystem umlaufenden Wär meträger ist bekannt und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden. An die Zwischenbehälter 3 sind auch den Heizzug C umgrenzende Wasserrohre 5 angeschlos sen. Die untern Enden dieser Wasserrohre 5 sind mit einem Wassersammler 6 verbunden. Ausser den den Heizzug aussen umgrenzenden Rohren 5 sind noch Wasserrohre 8 vorge sehen, die sich gleichfalls von dem Samm ler 6 zu den Zwischenbehältern 3 erstrek- ken und so gestaltet sind, dass sie über den Querschnitt des Heizzuges C verteilt sind.
In Fig. 2 sind die in der Hochdrucktrommel 4 liegenden Heizelemente 9, die von den Zwi schenbehältern 3 zu den Heizelementen 9 führenden Dampfleitungen 10 und die von den Heizelementen zu dem Sammler 6 führenden Kondensat-Rückleitungen 11 er sichtlich. Ferner sind noch besondere Fall rohre 12 vorgesehen, die von den Zwischen behältern 3 zu dem Wasserbehälter 6 füh ren.
In dem an den Rauchrohrkessel B an grenzenden Teil des Heizzuges C sind zwei Hochdrucküberhitzer 13 und 14 unterge bracht. -In diesem Teil des Heizzuges C sind lediglich Querverbindungsrohre 15 zwischen den Zwischenbehältern 3, aber keine sonsti gen Wasserrohre vorhanden. Die Querver bindungsrohre 15 dienen zum Schutz der Kesseltrommel 4 gegen die Einwirkung der Heizgase.
Der in der Kesseltrommel 4 er zeugte Ilochdrucl#:dampf wird durch eine ab sperrbare Leitung 16 zu dem Überhitzer 13 geleitet, von dem eine Leitung 18 den über hitzten Dampf zu einem über der Rauchkam- mer angeordneten Zwischenüberhitzer 19 führt. Der überhitzte Dampf durchströmt die Heizelemente 20 des Zwischenüberhitzers 19 und wird dann durch eine Leitung 21 zu dem Überhitzer 14 zurückgeleitet. Nach dem der Hochdruckdampf hier abermals hochüberhitzt worden ist, gelangt er durch eine Leitung 22 zu den Hochdruckzylindern 23 der Lokomotivmaschine.
Der Abdampf der Hochdruckzylinder strömt durch eine Leitung 24 zum Zwischenüberhitzer 19. An diesen Zwischenüberhitzer ist ferner eine vom Dampfraum 25 des Rauchrohrkessels B kom inende Leitung 26 angeschlossen. Der Rauchrohrkessel B dient im allgemeinen als Speisewasservorwärmer für die Hochdruck kesseltrommel 4. Etwaiger im Rauchrohr kessel B erzeugter Niederdruckdampf kann :ich im Zwischenüberhitzer 19 mit dem Ab- dampf des Hochdruckzylinders mischen.
Der durch den hochüberhitzten Hochdruckdampf seinerseits hocherhitzte Zwischendampf strömt durch Leitung 28 zu den Nieder (lruckzylindern 29. Der Abdampf der Nie- derdruckzylinder 29 wird in üblicher Weise dein Blasrohr 30 zugeführt. Durch eine an den Zwischenüberhitzer 19 angeschlossene Leitung 31 kann Dampf über die Hilfsma- ehinen entnommen -werden.
Die in Fig. 4 im Längsschnitt darge stellte Lokomotive entspricht in ihrem Auf hau durchaus derjenigen nach Fig. 1 bis 3, gleiche Teile sind mit denselben Bezugszif fern bezeichnet. Bezüglich der Überhitzer- anordnung unterscheidet sie sich von der be- aehriebenen im wesentlichen dadurch, dass die beiden Überhitzer 32 und 33, in denen,
der Hochdruckdampf zunächst vor seinem Ein tritt in die Heizrohre des Zwischenüberhit- zers und dann ein zweites Mal vor seinem Eintritt in die Hochdruckstufe der Lokomo iivmaschine hochüberhitzt wird, in den Rauchrohren 34 des Rauchrohrvorwärmers liegen. Die Rohrschlangen der Überhitzer ragen mit einem beträchtlichen Teil ihrer Länge durch die; Rauchrohre 34 hindurch in den Heizzug C hinein, so dass auf diese Weise eine ausreichende Überhitzung des Hochdruckdampfes gewährleistet ist.
Durch die Wasserrohre 8, die in der aus Fig. 2 er sichtlichen Weise über den Querschnitt -des Heizzuges C verteilt sind, sind die im Heiz- zug C liegenden Teile der Überhitzerelemente gegen Verbrennen geschützt. Der in der Hochdruckkesseltrommel 4 erzeugte Hoch druckdampf wird durch eine absperrbare Leitung 35 zu dem Überhitzer 32 geleitet, von dem eine Leitung 36 den überhitzten Dampf zu dem in der Rauchkammer ange ordneten Zwischenüberhitzer 38 führt.
Der überhitzte Dampf durchströmt die Heizele mente 39 des Zwischenüberhitzers und wird dann durch eine Leitung 40 zu dem Über- hitzer 33 zurückgeleitet. Nach abermaliger LUberhitzung gelangt er durch eine Leitung 41 zu den Hochdruckzylindern 23 der Loko- motivmaschine. Der Abdampf der Hoch druckzylinder strömt durch eine Leitung 42 zum Zwischenüberhitzer 38, um hier gege benenfalls gemeinsam mit Niederdruck dampf, der durch eine Leitung 43 vom Rauchrohrkessel B kommt, durch den über hitzten Hochdruckdampf seinerseits hocher hitzt zu werden.
Der überhitzte Zwischen dampf strömt aus dem Zwischenüberhitzer durch eine Leitung 44 zu den Niederdruck zylindern 29 der Lokomotivmaschine. Mit 45 ist die zum Blasrohr 30 führende Ab dampfleitung und mit 46 eine an den Zwi- schenüberhitzer 38 angeschlossene Leitung bezeichnet, durch die Dampf für die Hilfs maschinen entnommen werden kann.
High-pressure locomotive with reheating. In the case of dual-pressure locomotives, in which a considerable part of the total amount of steam is generated in the low-pressure boiler, the reheating can conveniently take place in such a way that the exhaust steam from the high-pressure stage of the machine is mixed with superheated low-pressure steam.
However, if the high-pressure locomotive is designed in such a way that the steam required for work in the locomotive engine is obtained almost exclusively in the high-pressure boiler, while the smoke tube boiler mainly serves as a preheater and, if necessary, only generates a small fraction of the total amount of steam, reheating provides reheating not inconsiderable difficulties. The intermediate superheating in a fire gas superheater, which is easy to solve in terms of construction, is out of the question because the (J1 contained in the exhaust steam would burn in such a superheater.
The overheating caused by the saturated steam coming from the high-pressure boiler is not sufficient because it does not give the desired high superheating temperature. The desired high superheating temperature can be achieved if the high-pressure steam is highly superheated in the reheater before it is used as heating steam. The difficulty lies in accommodating the superheater in the given space of the locomotive; that the necessary superheat can be supplied to the high pressure steam.
The invention provides a solution to the water problem for a high-pressure locomotive with a smoke tube preheater, which is in the exhaust gas flue of the fire box with comprehensive high-pressure boiler.
Accordingly, the invention consists in that the superheater for the high pressure steam, which serves as superheated heating steam for an intermediate superheater, in which the exhaust steam from the high pressure stage of the machine is heated up again, wholly or partly in one of the high pressure fire box leading to the flue tube preheater Heating draft lies.
In order to prevent the superheater from burning, especially if it is heavily exposed to rust, special water pipes for the high-pressure boiler are installed in the heating flue, which the fire gases from the furnace must first pass through before they reach the superheater .
An expedient embodiment of the invention consists in that, in addition to the superheater for the high-pressure steam going to the reheater, a second superheater is arranged in the heating flues leading from the high-pressure fire box to the flue pipe preheater, in which the high-pressure steam coming from the reheater is arranged before it enters the high pressure stage of the machine is overheated again.
In another embodiment of the invention, the two superheaters mentioned are arranged in such a way that they extend through the flue pipes of the preheater with a considerable part of their pipe loops in the Tleiz-; gas flue leading from the high pressure fire box to the flue gas preheater.
In the drawing, FIG. 1 shows a longitudinal section of a locomotive with an embodiment of the new device for reheating, for example; Fig. 2 is a section on line 11-II of Fig. 1 and Fig. 3 is a cross section on the broken line III-III of Fig. 1; 4 shows a longitudinal section of a locomotive with a second embodiment of the device for reheating.
For the invention, it is unimportant whether the high pressure steam is generated by direct or indirect heating. In the exemplary embodiments from shown in the drawing, the boiler drum of the high-pressure boiler is indirectly heated.
In Figs. 1 to 3, A denotes the water tube fire box, B the smoke tube boiler and C a from the fire box to the smoke tube boiler - leading heating draft. The lower ends of the water pipes 1 of the fire box are connected to the water tank 2 and their upper ends to the intermediate tank 3. From the Zwischenbehäl tern, the steam reaches heating elements 9, which are located in the high-pressure boiler drum 4. The condensate that forms in the heating elements as a result of the release of heat is fed back through downpipes into the water tank 2 below.
This type of indirect steam generation using a heat carrier circulating in a closed pipe system is known and therefore does not need to be explained in more detail. At the intermediate container 3 and the heating flue C bounding water pipes 5 are ruled out. The lower ends of these water pipes 5 are connected to a water collector 6. In addition to the pipes 5 surrounding the heating flue on the outside, water pipes 8 are also provided, which likewise extend from the collector 6 to the intermediate containers 3 and are designed so that they are distributed over the cross section of the heating flue C.
In Fig. 2, the lying in the high pressure drum 4 heating elements 9, the intermediate containers 3 to the heating elements 9 leading steam lines 10 and the condensate return lines 11 leading from the heating elements to the collector 6 he can be seen. Furthermore, special case pipes 12 are provided, which lead from the intermediate containers 3 to the water tank 6 Ren.
In the part of the heating flue C bordering on the smoke tube boiler B, two high-pressure superheaters 13 and 14 are placed under. -In this part of the heating flue C only cross connection pipes 15 between the intermediate tanks 3, but no other conditions water pipes are available. The cross connection pipes 15 are used to protect the boiler drum 4 against the action of the heating gases.
The steam generated in the boiler drum 4 is passed through a line 16 which can be shut off to the superheater 13, from which a line 18 leads the superheated steam to an intermediate superheater 19 arranged above the smoke chamber. The superheated steam flows through the heating elements 20 of the reheater 19 and is then returned to the superheater 14 through a line 21. After the high-pressure steam has been highly overheated here again, it passes through a line 22 to the high-pressure cylinders 23 of the locomotive engine.
The exhaust steam from the high-pressure cylinder flows through a line 24 to the reheater 19. A line 26 from the steam chamber 25 of the smoke tube boiler B is also connected to this reheater. The smoke tube boiler B generally serves as a feed water preheater for the high pressure boiler drum 4. Any low pressure steam generated in the smoke tube boiler B can: I mix in the reheater 19 with the waste steam from the high pressure cylinder.
The intermediate steam, which is in turn highly heated by the highly superheated high-pressure steam, flows through line 28 to the low-pressure cylinders 29. The exhaust steam from the low-pressure cylinders 29 is fed in the usual way to the blowpipe 30. Through a line 31 connected to the reheater 19, steam can be fed via the auxiliary be removed anyway.
The in Fig. 4 in longitudinal section Darge presented locomotive corresponds in their on hau quite to that of FIGS. 1 to 3, the same parts are referred to with the same reference numbers. With regard to the superheater arrangement, it differs from the operating level essentially in that the two superheaters 32 and 33, in which,
the high-pressure steam first enters the heating pipes of the reheater before it enters and is then highly superheated a second time before it enters the high-pressure stage of the locomotive, are located in the smoke pipes 34 of the smoke pipe preheater. The coils of the superheaters protrude with a considerable part of their length through the; Flue pipes 34 through into the heating flue C, so that in this way sufficient overheating of the high-pressure steam is ensured.
By means of the water pipes 8, which are distributed over the cross section of the heating flue C in the manner shown in FIG. 2, the parts of the superheater elements lying in the heating flue C are protected against burning. The high pressure steam generated in the high pressure boiler drum 4 is passed through a lockable line 35 to the superheater 32, from which a line 36 leads the superheated steam to the reheater 38 arranged in the smoke chamber.
The superheated steam flows through the heating elements 39 of the reheater and is then returned to the superheater 33 through a line 40. After renewed overheating, it reaches the high-pressure cylinders 23 of the locomotive engine through a line 41. The exhaust steam from the high-pressure cylinder flows through a line 42 to the reheater 38 to be heated in turn by the overheated high-pressure steam, together with low-pressure steam that comes through a line 43 from the smoke tube boiler B, if necessary.
The superheated intermediate steam flows from the reheater through a line 44 to the low-pressure cylinders 29 of the locomotive engine. The exhaust line leading to the blowpipe 30 is denoted by 45 and a line connected to the intermediate superheater 38 is denoted by 46, through which the steam for the auxiliary machines can be withdrawn.