Dampflokomotive mit Kondensation.
Die Erfindung betrifft eine Dampf locomotive mit Kondensation, bei der die
Hauptantriebsmaschine in mindestens zwei je in einem besonderen Gehäuse unter gebrachte ebrachte Teilmaschinen aufgeteilt und fer ner noch mindestens eine Hilfsturbine für den Antrieb von Nebeneinrichtungen, wie
Feuerungsventilator, Eühlerventilatoren, Eühlwasserpumpe und dergleichen, vor handen ist.
Zweck der Erfindung ist, eine Lokomotive dieser Art zu schaffen, bei der einmal das Wärmegefälle bei allen Belastun ben der Hauptantriebsmaschine in einem im wesentlichen gleichbleibenden Verhältnis auf ihre Teilmaschinen aufgeteilt wird, und zweitens in wirtschaftlichster Weise eine
Anpassung der Leistungsabgabe der Hilfs.- turbine bezw. Hilfsturbinen an die Belastung der Hauptantriebsmaschine erfolgt.
Zu diesem Behufe ist gemäss der Erfindung die Hilfsturbine, oder es sind die Hilfsturbinen, falls deren mehrere vorhanden sind, zwischen in bezug auf die Strömung des Dampfes in Reihe angeordnete Teilmaschinen der Haupt antriebsmaschine geschaltet ; ferner ist vor der der Hilfsturbine bezw. den Hilfsturbinen nachgeschalteten Teilmasohine eine Druck- reguliervorrichtung vorgesehen, die den
Druck hinter den Hilfsmaschinen im wesent lichen konstant halt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungs- gegenstandes beispielsweise und schematiseh veranschaulicht, und zwar zeigt :
Fig. 1 eine Anordnung, bei der zwei
Hilfsturbinen, durch welche die gesamte
Dampfmenge, die in den beiden Teilturbinen einer Hauptantriebsturbine zu verarbeiten ist, hindurchströmt, parallel geschaltet sind ;
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der zwei solche Hilfsturbinen in Reihe geschal- tet sind, während
Fig. 3 eine Anordnung zeigt, bei der von zwei Hilfsturbinen jede zwischen einer Hochdruckturbine undeinerNiederdruek- turbine einer in mehrere Teilturbinen aufgeteilten Hauptantriebsturbine angeordnet ist.
In Fig. 1 bezeichnet A den Hochdruckteil einer als DampfturbineausgebildetenHaupt- antriebsmaschine der Lokomotive ; dieser
Teil A erhält über eine Leitung a und Dü- sengruppenventile H Dampf von einem nicht gezeigten Überhitzer. Die Abdampfleitung b der Teilturbine A führt zu einer Hilfs- turbine C, die nicht gezeigte Hilfsmaschinen für den Kühler antreibt. Von der Leitung b zweigt eine Leitung h ab, die über ein
Ventil E zu einer Hilfsturbine D für den
Antrieb eines nicht gezeigten Feuerungs- ventilators führt.
Der Abdampf der beiden
Hilfsturbinen C und D vereinigt sich an n der Stelle V der Leitung k und strömt über
Düsengruppenventile J in den Niederdruck- teil B der Hauptantriebsturbine, um von hier durch eine Leitung d in den nicht dar gestellten Kondensator zu gelangen e be zeichnet eine Leitung, die über ein Ventil F und eine nicht gezeigte Zusatzdüsengruppe der Kühlerturbine C Frischdampf zuzufüh- ren gestattet, während f eine Leitung be zeichnet, die über ein Ventil G und eine nicht gezeigte Zusatzdüsengruppe der Feue rungsturbine D Frisehdampf zuzuführen ge stattet.
Die Leistung der Lokomotive wird durch
Einstellung der Düsengruppenventile H der jeweiligen Belastung angepasst. Dadurch än dert sich mit der Belastung die durch die
Teilturbinen A, B stromende Dampfmenp, e und damit auch die Dampfmenge, die durch die Hilfsturbinen C und D strömt. Hierbei wird im allgemeinen das Verhältnis der Dampfmengen dieser beiden Hilfsturbinen in einem gleichbleibenden Verhältnis zuein ander stehen.
Die Düsengruppenventile J sind so eingerichtet, dass sie beispielsweise durch eine Oldrucksteuerung oder direkte Damp±steuerung den Druck in den Abdampf leitungen c, i der Hilfsturbinen C, D im wesentlichen unveränderlich halten. Dadurch wird erstens erreicht, dass die Aufteilung des
Warmegefälles auf die beiden Teilturbinen
A, B bei allen Belastungen der Lokomotive in einem im wesentlichen gleichbleibenden Verhältnis erfolgt.
Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Turbinen A und B über getrennte Ritzel auf eine Triebachsengruppe oder auf zwei getrennte Triebachsengrupped arbeiten, da dann die Leistungen bei allen Belastungen angenähert in einem gleich- bleibenden Verhältnis zueinander stehen werden. Weiterhin ist es auch für die Re gulierung der Hilfsturbinen C, D wichtig, dass der Druck in ihren Abdampfleitungen c bezw. i unverändert bleibt, denn nur dann wird zum Beispiel die Drehzahl der Feuerungsturbine D stets, wie erforderlich, in einem linearen Verhältnis zur Dampfleistung des Kessels stehen.
Bei der Kühlerturbine C ist das gleiche Gesetz der Regelung erfüllt, wenn diese Turbine nur Kreiselhilfsmaschi- nen (Ventilatoren und Kreiselpumpen mit vorwiegend dynamischem Widerstand des geförderten Mittels) antreibt.
Es ist erwünscht, dass die Drehzahl der Kühlerturbinen C mit abnehmender Belastung langsamer als linear mit letzterer abnimmt. Dies lässt sich bei der beschriebenen Anordnung erreichen, wenn man der erwähnten Zusatzdüsengruppe der Kühler- turbine C Frischdampf über das Ventil F und die Leitung e zuströmen lässt. Das s Ventil F kann entweder fest eingestellt werden, oder infolge mechanischer Kupplung gleichzeitig mit den Ventilen J oder H in Abhängigkeit von der Einstellung der Hauptsteuerung der Lokomotive mehr oder weniger weit geöffnet werden. Bei Leerlauf und kleinen Belastungen wird durch die Leitung e und über das Ventil F so viel Dampf der Hilfsturbine C zufliessen, als zur Erreichung der gewünschten Drehzahl er forderlich ist.
Ist das Ventil F fest ein gestellt, so-bestimmt dieses die Grund- belastung bei Leerlauf, während die ver änderliche Dampfmenge, die durch die Hauptdüsen H strömt, die erwünschte Leistungs- steigerung bei Belastung der Lokomotive bedingt.
Bei der Feuerungsturbine D muss bei Beharrung oder langsam wechselnder Be lastung das lineare Verhältnis zwischen Drehzahl und Belastung des Kessels erfüllt sein.
Dieses ist ohne weiteres der Fall, wenn der Gegendruck in der Leitung i im wesentlichen unveränderlich bleibt und die durch diese Turbine D strömende Dampfmenge in einem gleichbleibenden Verhältnis zur Dampfleistung des Kessels steht.
Bei plötzlich auftretendem grossem Dampfbedarfistesvielfacherwünscht, die Feuerungsanfachung schon vorher willkürlich verstärken zu können. Dieses wird dadurch erreicht, dass'über das Ventil G und die Leitung f der erwähnten Zusatzdüsen . huppe der Feuerungsturbine D Frisch- dampf zugeführt wird.
Wenn hierbei die Hauptturbine A, B unbelastet ist, beispielsweise wenn die Lokomotive noch stillsteht oder in der Ebene leerläuft, so wird die Abdampfmenge der Feuerungsturbine D ebenfalls in den Niederdruckteil B der Hauptturbine strömen und ein Drehmoment erzeugen ; dieses Drehmoment ist jedoch so gering, dass es die Lokomotive niemals zum Anfahren bringen und auch bei Leerfahrt ihre Geschwindigkeit nicht erhöhen wird.
Weiterhin ist es zweckmässig, bei plötzlichem Abstellen der Hauptturbine. ä, B, insbesondere nach grosser Belastung, beispielsweise wenn nach der Fahrt auf einer Steilrampe die Lokomotive plötzlich ins Gefalle kommt, die Feueranfachung schon früher zu schwächen oder ganz abzustellen, da sonst die Eesselsicherheitsventile leicht zum Abblasen kommen würden. Zu diesem Zweck ist das Entlastungsventil E vor- gesehen, welches unmittelbar oder mittelbar von Hand aus bedient werden kann und einem 'I'eil oder der gesamten Dampfmenge, welelle sonst durch die Leitung h der Feuerungs- turbine D zuströmen würde, unmittelbar über die Leitung g in die Abdampfleitung k zu strömen gestattet.
Es ist also bei der beschriebenen Anordnung möglich, mit einem verhältnismässig geringen Aufwand von Mitteln das ge wünschte Gesetz der Regelung sowohl in bezug auf die Feuerungsturbine D, als auch in bezug auf die Kühlerturbine C zu erreichen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt im ausser- ordentlich sparsamen Betrieb der Hilfs turbinen C, D. Diese haben bei sehr geringem Wärmegefälle grosse Dampfmengen zu verarbeiten, können daher mit voll beaufsehlagten Rädern im allgemeinen einstufig und für verhältnismässig geringe Dreh- zahlen gebaut werden. Infolgedessen ist es möglich, mit ausserordentlich sparsamen und billigen Hilfsturbinen auszukommen.
Auch ändert sich der Wirkungsgrad bei Teilbelastung nur unwesentlich, da entsprechend der Abnahme der Drehzahl auch das zu verarbeitende Wärmegefälle abnimmt und daher das günstige Verhältnis zwischen Um fangsgeschwindigkeit. und Damp-fgeschwin digkeit dauernd erhalten bleibt. Weiterhin tritt bei Teilbelastung auch kein Verlust durch Drosselung des Dampfes ein, denn das ganze Wärmegefälle, welches nicht in den Hilfsturbinen C, D ausgenützt werden kann, wird in den mit Düsengruppenregulierung versehenen Hauptturbinen A, B ausgenützt.
Untersuchungen haben ergeben, dass bei der bisher üblichen, unabhängigen Schaltung der Hilfsturbinen der Anteil ihres Verbrauches am Gesamtverbrauch der Lokomotive, ausgedrückt durch das Produkt aus Dampfmenge und zur Verfügung stehendem Wärme gefäll, bei Vollast etwa 15 bis 20 v. H. und bei Teillast bedeutend mehr betragen kann.
Bei der beschriebenen Anordnung beträgt dagegen der Anteil des Verbrauches der Hilfsmaschinen bei Vollast nur 5 bis 10 v. H. und bei Teilbelastung noch weniger.
Für das Wesen der Erfindung ist es gleichgültig, ob die beiden Teilturbinen A und B über verschiedene Ritzel auf den HauptantriebeinerTriebaohsengruppe arbeiten, oder vermittelst zweier Übersetzungs- getriebe auf zwei Triebachsengruppen. Auch können die Teilturbinen A, B auf verschiedenen Fahrzeugen angeordnet sein, zum Bei spiel die eine auf der eigentlichen Lokomotive und die andere auf dem Tender.
Ferner kann jede der Teilturbinen A, B ihrerseits noch in zwei oder mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Teile aufgeteilt sein. So zeigt zum Beispiel Fig. 2 eine Anordnung, bei welcher der Hochdruckteil aus zwei parallel geschalteten Turbinen A, A1 und der Niederdruckteil aus zwei parallel geschalteten Turbinen B, B1 besteht ; die Hilfsturbinen D, C sind hier nicht parallel, sondern hintereinander geschaltet. Im übrigen sind in Fig. 2 die Teile, von denen ent sprechende Teile bei der Anordnung nach Fig. 1 vorhanden sind, mit denselben Be zugszeichen wie in dieser Fig. 1 belegt.
Fig. 3 zeigt schliesslich eine Anordnung, bei welcher der Hochdruckteil der Haupt antriebsturbine wiederum in zwei Turbinen A, A1 und der Niederdruckteil in zwei Turbinen B, B'aufgeteilt ist. In Verbindung mit jeder der Niederdruckturbinen B, B' sind Düsengruppenventile J bezw. J'vor- gesehen, und die Eühlerturbine C ist zwischen den Teilturbinen A, B und die Feue rungsturbine D zwischen den Teilturbinen A1, B1 angeordnet.
Die Düsengruppenventile H und J, bezw.
H und J, Jl können auch mechanisch, hy draulisch usw. miteinander verbunden sein, so daB sie gleichzeitig betätigt werden, wo- durch der Druck von den Ventilen J bezw.
J, Jl im wesentlichen gleichbleibend gehalten wird.
PATENTANSPRITCH :
Dampflokomotive mit Kondensation, deren Hauptantriebsmaschine in mindestens zwei je in einem besonderen Gehäuse unter gebrachte Teilmaschinen aufgeteilt ist, und bei der noch mindestens eine Hilfsturbine für den Antrieb von Nebeneinrichtungen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eilfsturbine zwischen in bezug auf die Strömung des Dampfes in Reihe angeordnete Teilmaschinen geschaltet und vor der der Hilfsturbine nachgeschalteten Teilmaschine eine Druckreguliervorrichtung vorgesehen ist, die den Druck hinter dieser Hilfsturbine im wesentlichen konstant halt.