Dampfkraftanlage, insbesondere ziun Antrieb von IKraftfalirzeugen. Die- Erfindung bezieht sich auf eine ins besondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bestimmte Dampfkraftanlage mit einem Wasserrohrkessel. Die Anlage kann jedoch auch für ortsfeste Betriebe Verwendung fin den. Der Zweck der Erfindung ist, eine selbsttätige Regulierung auf besondere Weise vorzunehmen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Temperaturregelung bei Dampf kesseln unter Verwendung eines Thermosta ten vorzunehmen.
Es ist ferner an sich nicht neu, durch einen Thermostaten eine Schalt- vorrichtung zu betätigen, die mit einem durch den Kesseldruck beeinflussten Schal ter zusammenarbeitet.
Gemäss der Erfindung wird dem Wasser raume ,des Kessels nur ein Teil des Speise wassers zugeführt, der andere Teil .durch einen Thermostaten mit Schalter besonders geregelt und dem Dampfraume des Kessels zugeführt.
Bei starker Erwärmung des Thermo staten kann es nämlich notwendig werden, automatisch das Feuer zu löschen, um eine Beschädigung des Kessels zu vermeiden. Durch die Regulierorgane wird bei den bekannten Anlagen aber dann eine grosse Menge Frischwasser zugeführt und kann nun der Wasserspiegel derart schnell ansteigen, dass eine Überflutung des Kessels erfolgt. weil der Thermostat nicht derartig schnell anspricht, wie das Wasser im Ansteigen begriffen ist. Das Wasser würde dann in die Betriebsmaschine kommen und infolge der auftretenden Wasserschläge die Maschine beschädigen.
Wird aber nur ein Teil des Frischwassers bezw. Speisewassers auf dem normalen Weg zugeführt und der Rest in den Dampfraum eingespritzt, dann kann eine Überflutung des Kessels mit Sicherheit vermieden werden. Der Thermostat wird durch das in den Dampfraum eingespritzte Wasser abgekühlt und beginnt, durch Ein wirkung auf einen Schalter zu regeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dar gestellt. Mit 1 ist die Umgrenzung des Feuer raumes -des Kessels bezeichnet, in welchem sich die Wasserrohrschlange 2 befindet. Die Zuleitung des Speisewassers erfolgt durch eine Pumpe 3 über ein Rückschlagventil 4, an einem Überdruckventil 5 vorbei, durch die Leitung 6, die Abzweigleitung 7 und das von Hand einstellbare Regulierventil B.
Die Leitung führt bei 9 weiter zu einem besonders betätigten Nadelventil 10, von wo aus dann Wasser durch die Leitung 11 bei 12 in den Dampfraum des Wasserrohrkessels gelangen kann. Mit 13 ist ein Speisewasser behälter bezeichnet, der durch die Rücklauf- leitung 14 mit der Hauptspeiseleitung 6 in Verbindung steht, während die Pumpe 3 mit clem Behälter 13 über ein elektrisch be tätigtes Ventil 15 durch die Rohrleitung 16a in Verbindung steht.
Die Pumpe 3 erhält ihren Antrieb von einem Elektromotor 16 aus, der gleichzeitig ein Luftgebläse 17 an treibt, dessen Druckleitung 1$ in den Ver brennungsraum mündet. Ein Vergaser 19 ist an geeigneter Stelle vorgesehen. Die Mündung 20 des Vergaserrohres befindet sich innerhalb des Druckrohres 18, so dass durch den Saugzug der durch das Gebläse 17 geförderten Luft Brennstoff und Luft im Gemisch in den Feuerraum gefördert wer den. Die Zündung dieses Gemisches erfolgt an der Austrittsstelle durch eine Zündkerze. 21, die durch die Zündspüle 22 mit einem unten näher beschriebenen Stromkreis in Verbindung steht.
Im Dampfraum des Kessels 2 befindet sieh ein Thermostat 23, der so wirkt, dass bei steigender Temperatur eine Bewegung in Richtung des Pfeils P eingeleitet wird, während bei fallender Temperatur der Ther mostat in entgegengesetzter Richtung zur Wirkung kommt. - Der Thermostat wirkt auf einen besonderen Schalter 24, der Stufenschalter oder auch Thermostatschalter genannt werden kann. An diesem Schalter ist ein doppelarmiger Hebel 25 bei 26 schwingbar angeordnet, der zwecks Dämp fung unter Wirkung einer Feder 27 steht.
Diese Feder ist bestrebt, den untern Hebel- arm des Schalters mit einer Einstell- s c 'hraube 28 gegen n den Thermostaten 23 zu ziehen. Der doppelarmige Hebel 25 besitzt eine zu seiner Längsrichtung senkrechte Zunge 29, welche am Ende Kontakte 30 und 31 trägt, die mit einer Leitung 32 ver bunden sind.
Die Gegenkontakte an dieser Stelle sind mit 33 und 3'4 bezeichnet und werden durch Einstellschrauben gebildet, die durch Hebel 35, 36 gehen, welche unter Wirkung von Federn 37, 38 stehen. Am obern Ende des Hebels 25 befindet sich ferner ein Kontakt 39, der mit einem Gegen kontakt 40 zusammenarbeitet, welcher eben falls aus einer Einstellschraube besteht, die an einem Hebel 41 sitzt, der ähnlich wie die beiden andern Hebel der Gegenkontakte unter Wirkung einer Feder 42 steht.
Die zur 1Vlaschlne führende Dampfspeise leitung -des Kessels ist mit 43 bezeichnet. An dieser Speiseleitung befindet sich eine Abzweigung 44, die zu einem Membran gehäuse 45 führt, in welchem sich die Mem brane 46 befindet, derart, dass entsprechend dem Druck innerhalb des Kessels eine Be wegung der Membrane erfolgen kann. Gegen die Membrane legt sich auf der andern Seite eine einstellbare Feder 47, und an dem Membranstössel 48 ist eine Brücke" 49<B>be-</B> festigt, die mit den Kontakten 50, 51 zu sammenarbeitet, welche an die Leitungen 52, 53 angeschlossen sind.
Inder an das Gebläse 17 angeschlossenen Luftleitung 18 befindet sich eine Drossel klappe 54; die unter Beeinflussung eines Elektromagnetes oder Salenoides 55 bewegt werden kann, derart, -dass entweder die Lei- tung gedrosselt bezw. abgeschlossen oder voll geöffnet wird. Mit 56 ist eine Batterie be zeichnet, die den notwendigen Strom zum Betriebe des Elektromagnetes 16 und der ver schiedenen Elektromagnete zwecks Betäti gung der Ventile liefert.
Das Nadelventil 10 steht ebenfalls unter dem Einfluss eines Elektromagnetes 56a, während der Elektro magnet zur Bewegung des in die Haupt speiseleitung eingebauten Ventils 15 mit 57 bezeichnet ist. Die Wirkungsweise der Anlage ist fol gende: Im Ruhezustande, das heisst bei nicht an geheiztem Kessel, wirkt der Thermostat 23 so auf den Stufenschalter, dass die Kontakte 39, 40 und die Kontakte 31 und 34 geöffnet, die Kontakte 30 und 33 geschlossen sind.
Da ferner kein Druck im Kessel herrscht, wird die Membrane 46 durch die Feder 47 in Eichtung des Pfeils P' nach unten gedrückt und die Brücke 49 legt sich auf .die Kon takte 50 und 51. Sobald nun der Hebel schalter 58 eingelegt wird, fliesst der Strom von der Batterie 56 über -die Leitung 53, die Kontakte 50, 49, 51, die Leitung 52 zum Elektromotor 16 und zurück zur Erde bezw. zum Körper E. Der Elektromotor wird da her in Umdrehung versetzt, die Speisepumpe 3 beginnt zu arbeiten und drückt das in ihrem Zylinder befindliche Wasser durch die Rohrleitungen 6, 7 über das Ventil 8 in den Kessel 2.
Gleichzeitig wird, da .die Drossel klappe 54 geöffnet ist, Luft durch die Lei tung 18 gefördert und flüssiger Brennstoff bei 20 aus der Brennstoffleitung. gesaugt und dieses Gemisch nun durch .die Zündkerze 21 entzündet, da die Spule 22 ebenfalls Strom erhält, weil die Brücke 49 die beiden Kon takte 51, 50 miteinander verbindet und von der Hauptleitung 52 eine zur Spule 22 füh rende Leitung 60 abzweigt. Da, wie bereit:
oben gesagt,, die Kontakte 39 und 40 unter- brochen.sind, erhält die Elektromagnetspule 55 der Drosselklappe '.einen Strom, so dass sich .die Drosselklappe in ihrer vollen Offen stellung befindet. Die in den Feuerraum ein strömende Flamme erhitzt nun den Wasser rohrkessel 2, und es wird Dampf erzeugt. Inzwischen ist die. Wasserförderung unter brochen worden,. ,da die Spule 57 über die Leitung 61 und die Kontakte 33, 30, ferner über die Leitung 32 und die Kontakte 51. 49, 50 durch die Leitung 53 von der Batterie 56 Strom erhält: Das Ventil 1-5 ist daher geschlossen.
Der im Wasserrohrkessel er zeugte Dampf strömt- nun durch die Rohr leitung 43 zur Antriebsmaschine. Die Anordnung ist so getroffen, da.ss eine grössere Wärmemenge durch die Beheizung dem Wasserrohrkessel zugeführt wird, als von der Maschine verbraucht wird. Bei gleichbleibender Belastung der Maschine, das heisst bei gleichbleibendem Dampfverbrauch steigt daher sowohl der Druck innerhalb des Wasserrohrkessels, als auch die Temperatur im Dampfraum bezw. im Überhitzungsraum.
Durch das Steigen der Temperatur im Dampfraum erfolgt eine solche Beeinflussung des Thermostaten 23, dass dieser in Richtung des Pfeils P eine Bewegung ausführt, welche auf den doppelarmigen Hebel 25 unter Ver- mittlung der Einstellschraube 28 übertragen wird.
Die Anordnung der Kontakte 31, .3.4 einerseits und der Kontakte 39, 40 ander seits ist so getroffen, dass bei einer Bewe gung des Hebels 25 bezw. der dazugehö rigen Hebelzunge 29 zuerst die Kontakte 34, 31 miteinander in Berührung gebracht wer den, während die Kontakte 39 und 40 sich nur nähern, ohne dass ein Stromschluss durch diese Kontakte erfolgt. Sobald nun bei stei gender Temperatur die Kontakte 31 und 34 geschlossen sind, dann fliesst der Strom, un ter der Voraussetzung, dass der Druck im Kessel noch nicht soweit gestiegen ist, dass eine Beeinflussung der Membrane 46 erfolgt, von der Batterie 56 über den Schalter 58.
die Leitung 53, die Kontakte 50, 49, 51 und die Leitung 32 bezw. 32 und 63 über die Kontakte 31, @X zur Elektromagnet spule Ua. Der Elektromagnet wird erregt und hebt die Nadel 64 des Nadelventils 10 an, so dass durch die Pumpe Frischwasser vom Tank 13 über das geöffnete Ventil 15 und die Leitungen 6, 9, und 11 bei 12 in den Dampfraum eingespritzt wird. Es sei be merkt, dass bei dieser Stellung des Stufen schalters die Elektromagnetspule 57 stromlos ist und daher sich das Ventil 1'5 im ge öffneten Zustande befindet.
Der andere, in den Wasserraum des Kessels einzuführende Teil des Speisewassers wird durch die Pumpe 3, wie oben erwähnt, gefördert und durch das Ventil 8 geregelt. Wenn das Einspritzen von Frischwasser nicht etwa sofortige Herabsetzung der Tem peratur im Überhitzerraum hervorruft oder im Falle aus irgendwelchen Gründen die Ein- spritzvorrichtung nicht einwandfrei arbeitet, oder wenn nicht genügend Wasser durch zu geringes Abheben des Nadelventils in den Üfberhitzerraum geführt wird,
dann arbeitet der Thermostat noch in Richtung des Pfeils P weiter und schliesst nun die Kontakte 39, 40, wodurch die Stromleitung von der Bat terie ä6 zur Elektromagnetspule 55 ge schlossen wird, um die Drosselklappe 54 in ihre Schliessstellung zu bringen, derart, dass nur sehr wenig Luft oder gar keine Luft mehr von dem noch laufenden Gebläse -17 gefördert wird, so dass die Verbrennung im Feuerraum entweder sehr gering oder ganz aufhört.
Durch das Einspritzen des Frisch wassers in den Dampfraum bezw. durch das Schliessen der Drosselklappe 54 fällt die Tem peratur, und der Thermostat bewegt sich entgegengesetzt der Richtung des Pfeils P. Die Kontakte 31 und 34 werden vonein- änder abgehoben, der Strom zur Elektro- magnetspule 56a wird unterbrochen und das Einspritzen von Frischwasser in den Dampf raum. hört auf.
Die Speisung des Kessels vom Tank 13 über das Ventil 15 wird fort- gesetzt, und es sei angenommen, dass nun durch dauerndes Zuführen von Frischwasser eine weitere Abkühlung herbeigeführt wird, so dass .eine weitere Bewegung des Thermo staten entgegengesetzt der Richtung- des Pfeils P erfolgt, wodurch die Zunge -29 wei ter nach unten' ausschlägt und die Kontakte 30 und 3,3 miteinander in Berührung ge bracht -werden, so dass der Strom für die Elektromagnetspule 5 7 zum Schliessen des Speisewasserventils geschlossen ist.
Der Ver lauf dieses Stromes ist folgender: Von der Batterie 5-6 über die Leitung 5,3, die Kontakte 50, 49, 51, die Leitung 3,2, die Kontakte 30, 3,3, die Leitung 61 und die Spule.<B>57</B> zur Erde bezw. zum Körper.
Oben ist die Wirkung des Thermostaten 26 -bei der Erhöhung der Temperatur be schrieben worden, wenn die Kontakte 31, 34 miteinander in Berührung kommen, wodurch das Nadelventil 10 in Tätigkeit tritt. So wohl der Thermostat, als auch die Speise- und Einspritzvorrichtung haben eine gewisse eigene Trägheit, das heisst es vergeht eine ge wisse Zeit, bis diese Elemente in Tätigkeit treten.
Bei der Erhöhung der Temperatur erfolgt nun gleichzeitig eine Erhöhung des Druckes, und es ist bekannt, dass im Dampf kessel der Druck bedeutend schneller steigt als die Temperatur, so dass gegebenenfalls Beschädigungen des Kessels infolge der oben beschriebenen Trägheit der Regelungsorgane eintreten können. Um diese zu vermeiden, ist die Membrane 46 in die Dampfleitung eingebaut worden. Wenn nämlich der Druck ein gewisses Höchstmass überschreitet, dann wird die Membrane 46 entgegengesetzt dem Richtungssinn des Pfeils P' bewegt und die Brücke 49 wird von den Kontakten 51 und 50 abgehoben.
Durch das Abheben der Brücke werden alle in der Anlage vorhan denen, elektrisch betätigten Organe ausser Wirksamkeit gesetzt. Nicht nur der- Zünd- stromkreis zur Zündkerze 21, sondern auch der Speisestromkreis des Elektromotors 16 wird unterbrochen, so dass das Gebläse still gesetzt wird und auch kein gedrosselter Luftstrom mehr aus der Leitung 18 in den Verbrennungsraum strömen kann und auf diese Weise die Zufuhr von Brennstoff und Luft vollkommen aufhört, das heisst die Flamme erlischt und der Druck sinkt wie der bezw. steigt nicht weiter an im Falle die Dampfmaschine stillgesetzt- wird,
dass schliesslich die Brücke 49, wieder die beiden Kontakte 50 und 51 verbindet. Der Thermo stat 23 arbeitet bei allmählichem Erkalten wieder en@gegen,gesetzt -dem Richtungssinn des Pfeils P, so dass die Kontakte 34, 31 bezw. 3'9, 40 geöffnet werden, bis schliess lich die Zunge 29 soweit nach unten aus schlägt, dass die Kontakte 30, 33 wieder ge schlossen werden, wodurch die Speisewasser zuführung über das Ventil 15 aufhört und die Drosselklappe 54 wieder voll geöffnet wird.
Durch das Schliessen der Kontakte 50, 49, -51 ist auch der Motor<B>16</B> wieder in Tätig- k eit getreten, so dass der Zündstromkreis für die Kerze 21 wieder eingeschaltet ist.
Sowohl die Anordnung der elektrischen Leitungen und Schalter der einzelnen Ele mente, als auch das mechanische Zusammen arbeiten der Schalter ist derart, dass im Falle einer Störung oder des Versagens eines oder mehrerer Einzelelemente eine Überhitzung des Kessels 2 nicht erfolgen kann oder in irgend einer andern Weise der Betrieb der Anlage, das heisst die fortlaufende Förde rung von Frischdampf zur Maschine, gestört wird.