Dampfantriebsanlage für Fahrzeuge. Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfantriebsanlage für Fahrzeuge, ins besondere für Schiffe, welche mindestens einen Hoehdruckdampferzeuger geringen Flüssigkeitsinhaltes, mindestens einen Nie derdruckdampfspeicher und mindestens eine Kraftmaschine besitzt, und ist gekennzeich net durch eine zur Ausführung der Fahr inanöver dienende, am Steuerstand ange brachte Vorrichtung, welche den Betrieb des Dampferzeugers durch Beeinflussung der Feuerung und der Speisung des Dampf erzeugers während der Bereitschaftsstellung des Fahrzeuges so einstellt, dass die Wärme des im Hochdruckdampferzeuger hergestell ten Dampfes in den Niederdruckspeicher ge langt,
und die während der Fahrt den Dampf erzeugerbetrieb selbsttätig der für die An triebsmaschine eingestellten Leistung anpasst.
Es wurde schon vorgeschlagen, Hoch druckdampfkraftanlagen mit einer Regelvor richtung auszurüsten, welche mit einer selbst tätigen Regelung des Kessels auf gleichblei benden Druck parallel und zwangläufig eine selbsttätige Regelung der Dampfzufuhr zur Kraftmaschine bei wechselnder Leistung ver einigt. Regelvorrichtungen der genannten Art haben den Nachteil, dass im Hochdruck dampferzeuger Stauungen entstehen, wenn die Dampfzufuhr zur Kraftmaschine vermin dert oder abgestellt wird.
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden, weil die während vermindertem Dampfverbrauch in der Maschine überschüssige Dampfmenge zum Niederdruckdampfspeicher geleitet wird.
Als Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist eine Dampfantriebsanlage für Schiffe ver einfacht in der Zeichnung dargestellt.
Die Anlage umfasst einen Hochdruck dampferzeuger 1, der nur einen kleinen Flüs sigkeitsinhalt besitzt, einen Niederdruck dampfspeicher 2 und eine Kraftmaschine 3, welche die Schraube 4 antreibt. Die Beein flussung des Dampferzeugers und die von der Maschine auszuführenden Fahrmanöver werden durch die Steuervorrichtung 5 be herrscht.
Der Dampferzeuger 1 weist ein Rohr system 6 auf, dem das Arbeitsmittel am einen Ende 7 als Speiseflüssigkeit zugeführt und am andern Ende 8 als überhitzter Ge brauchsdampf entnommen wird. Die Befeue rung erfolgt durch einen Brenner 9, dem durch die Leitung 10 Verbrennungsluft und durch die Leitung 11 der Brennstoff zu geleitet wird. Die bei der Verbrennung ent stehenden Abgase strömen durch die Lei tung 12 an weitere Verbrauchsstellen oder unmittelbar ins Freie.
Zur Regelung des Betriebes ist ein Regel organ 13 am Brenner 9, ein Speiseventil 14 in der Speiseleitung 15, ein Zusatzventil 16 in der Leitung 17 für zusätzliche Speiseflüs sigkeit und zwei Dampfventile 18 und 19 vorgesehen. Jedes der Regelorgane wird durch einen Servomotor 20, 21, 22, 23 bezw. 24 gesteuert. Ein Temperaturaufnehmer 25, welcher unter dem Einfluss des bereits teil weise schon überhitzten Dampfes steht, be einflusst über die Leitung 26 den Servomotor 20.
Ein zweiter, vom Gebrauchsdampf be- einflusster Temperaturaufnehmer 27 beein flusst über die Leitung 28 das Zusatzventil 16. Bei ansteigender Temperatur wird die Brennstoffmenge verkleinert und die Zusatz menge vergrössert,
und umgekehrt bei sinken der Temperatur die Brennstoffmenge vergrö ssert und die Zusatzmenge verkleinert. Die Servomotoren 23 und 24 der Dampfventile 18 und 19 stehen unter dem Einfluss des am Austrittsende 8 herrschenden Dampfdruckes, der über die Leitung 29 bezw. 30 zu den Servomotoren geleitet wird.
Die Ventile sind so eingestellt, dass zunächst das Ventil 18 geöffnet wird und erst, wenn bei voller Öff nung des Ventils 18 der Druck weiter an steigt, wird auch das Ventil 19 geöffnet.
Der Dampf strömt durch die Leitung 31 in die Turbine 3, wird hier auf den Konden- satordruck unter Arbeitsabgabe entspannt. Gegebenenfalls kann ein Teil des Dampfes schon einer Zwischenstufe der Kraftmaschine entnommen und durch die Leitung 32 fort geführt werden. Der vollständig entspannte Dampf strömt durch die Leitung 33 in den Kondensator 34.
Das Kondensat wird durch die Leitung 35 mittels der Kondensatpumpe 36 in den Speisebehälter 37 gefördert und dann von neuem mittels der Speisepumpe 38 durch die Speiseleitung 15 wieder in den Dampferzeuger zur weiteren Verdampfung eingeführt.
Der durch die Leitung 39 unmittelbar aus dem Dampferzeuger anfallende Dampf strömt durch die Leitung 40 in den Wärmeaustau- scher 41. Das dabei entstehende Kondensat bezw. Gemisch aus Kondensat und Dampf strömt durch die Leitung 42 weiter in den Kondensator 34.
Aus einem Behälter 43 saugt eine Pumpe 44 Flüssigkeit an und fördert sie durch die Leitung 45 in den Wärmeaustauscher 41 und weiter in vorgewärmtem Zustand durch die Leitung 46 in den Speicher 2.
Die Entladung des Speichers erfolgt durch die Leitung 50, aus welcher der Dampf über die Leitung 32 zur Erhöhung der Lei stung der Kraftmaschine 3 zugeführt wer den kann. Gegebenenfalls kann die Lei stungsvermehrung dadurch noch erhöht wer den, dass der Dampfspeicher 2, durch beson dere Feuerungen 65 beheizt, selber zur Dampferzeugung herangezogen wird. Ein an derer Teil des gespeicherten Dampfes wird über die Leitung 46 den Kraftmaschinen 47 und 48 der Speisepumpen für den Hoch druckdampferzeuger 1 und den Niederdruck speicher 2 zugeleitet.
Aus den Hilfskraft- maschinen 47 und 48 strömt der Dampf in einen Vorwärmer 49, aus welchem das Kon densat in den Behälter 43 gelangt. Weitere nichtgezeichnete Hilfskraftmaschinen können den zum Antrieb erforderlichen Dampf eben falls aus dem Speicher 2 erhalten.
Zur Steuerung des Dampferzeugers und zur Ausführung der Fahrmanöver kann. die Steuervorrichtung 5 durch zwei Handräder 51 und 52 beeinflusst werden. Mittels des Handrades 51 wird über die Impulsleitungen 53, 54 und 55 der Betrieb des Dampferzeu gers beeinflusst und mittels des Handrades 52 zunächst über die Leitungen 56 und 57 die Kraftmaschine auf die gewünschte Fahr leistung eingestellt und gleichzeitig über die Leitungen 53-55 der Betrieb des Dampf erzeugers der für die Kraftmaschine einge stellten Leistung selbsttätig angepasst.
So wohl die durch das Handrad 51 für den Dampferzeuger, als auch die durch das Hand rad 52 für die Kraftmaschine eingestellte Leistung können mit Hilfe der Zeiger 58 bezw. 59 an den Skalen 60 bezw. 61 ab gelesen werden.
Ein weiterer Zeiger 62 dient zur Kontrolle, ob mittels der Steuervorrich tung der Betrieb des Dampferzeugers der an der Maschine verlangten Fahrleistung ange passt ist. Über die Leitung 57 wird mit Hilfe des Servomotors 63 das in die Leitung 32 eingeschaltete Ventil 64 in der Weise beein flusst, dass während des Betriebes eine be stimmte Menge Dampf aus dem Niederdruck speicher 2 in die Kraftmaschine 3 strömt, um die im Hochdruckkreislauf des Arbeitsmittels entstehenden Verluste zu ersetzen oder in ge wissen Fällen eine Entnahme von Dampf aus der Kraftmaschine 3 herbeizuführen.
Die selbsttätige Anpassung des Betriebes des Dampferzeugers an die gewünschte Fahr leistung der Kraftmaschine kann dadurch erfolgen, dass mittels der Handräder 51 und 52 aufeinander abgestimmte Kurvenscheiben verschoben werden, welche gemäss einem vor geschriebenen Programm die einzelnen Steuer organe der Dampferzeuger- und der Kraft- maschinenanlage einstellen. Damit können noch Verkoppelungen einzelner Steuerorgane oder Blockierungen einzelner oder mehrerer Steuerorgane verbunden sein, in der Weise, dass keine betriebsgefährdenden Verstellun gen einzelner Organe durchgeführt werden können.
Die Übertragung der Impulse kann auf hydraulische, mechanische, pneumatische oder elektrische Weise erfolgen. Insbeson dere bei hydraulischer Übertragung können einzelne Zwischensteuerorgane eingeschaltet werden, mit deren Hilfe die Steuerung in eine bestimmte Funktion vom Impulsverlauf gebracht werden kann, beispielsweise so, dass die Steuerorgane proportional zu den Ver änderungen bestimmter Betriebseigenschaf- ten oder auch proportional zur Geschwindig keit der Veränderungen einer Betriebseigen schaft verstellt werden.
Es kann auch eine Additionsvorrichtung eingeschaltet sein, mit deren Hilfe verschiedene Impulswerte mitein ander vereinigt auf ein einzelnes Steuerorgan wirken können. Mit Hilfe der selbsttätigen Empfängervorrichtungen an der Dampferzeu ger- bezw. graftmaschinenanlage (beispiels= weise Temperaturdruckempfänger, Geschwin- digkeits- und Leistungsregler usw.) werden die von der Steuervorrichtung 5 an den Re gelvorrichtungen eingestellten Werte in der Weise nachkorrigiert,
dass der Dampfzustand entweder unveränderlich bleibt oder nach einem vorgeschriebenen Programm verläuft.
Die Kraftmaschine 3 wird vorteilhaft, als Turbine ausgebildet, mit einem Teil für die Fahrt in der einen Richtung und mit einem andern Teil für die Fahrt in der andern Richtung ausgestattet. Es kann aber auch noch eine Trennung der beiden Teile in der Weise erfolgen, dass das eine Gehäuse für die eine Fahrrichtung und das andere Gehäuse für die andere Fahrrichtung dient. Ausser dem können aber auch umsteuerbare Maschi nen, beispielsweise Kolbendampfmaschinen, verwendet werden. Dabei wird die Umsteue- rungsvorrichtung ebenfalls durch die Steuer vorrichtung -5 beeinflusst.
Sind für die beiden Fahrrichtungen zwei verschiedene Maschinen teile vorhanden, so ist auch die den Dampf in die Kraftmaschine leitende Regelvorrich tung in einer Weise auszubilden, dass ent weder nur der einen oder nur der andern Ma schine Betriebsdampf zugeführt wird. Neben bei kann aber zur Warmhaltung des nicht in Betrieb befindlichen Teils diesem auch eine bestimmte Menge Anwärmdampf beständig oder unterbrochen zugeleitet werden.
Während Zeiten, in denen das Schiff, bei spielsweise im Hafen, für eine Fahrt bereit steht, wird der Dampferzeuger 1 schwach beheizt, wobei er eine der Befeuerung an gemessene Menge Speiseflüssigkeit zugeführt erhält. Der Dampf strömt dann - durch das Ventil 19 gesteuert - über die Leitungen 39 und 40 in den Wärmeaustauscher 41, so dass seine Wärme auf das durch die Leitun gen 45 und 46 in den Niederdruckspeicher strömende Arbeitsmittel übertragen wird.
Aus dem Niederdruckspeicher 2 werden dann alle Hilfsmaschinen und andern Dampfver- brauchsstellen mit Dampf versorgt. Zur Unterstützung der Dampferzeugung können, wenn notwendig, die Feuerungen 65 in Be trieb gehalten werden. Die während der Be reitschaftsstellung zu erzeugende Dampf menge wird mittels des Handrades 51 und mit Hilfe des Ventils 14 für die Speisemenge, des Organes 13, für die Wärmemenge und des Organes 19 für den Durchtritt des Damp fes eingestellt.
Soll das Schiff die Fahrt aufnehmen, so wird mittels des Handrades 52 für die Lei tung 56 das Ventil 18 so weit geöffnet, als der gewünschten Anfahrleistung entspricht. Solange diese Anfalirleistung, die Leistung, welche bereits durch das Handrad 51 für den Dampferzeuger eingestellt ist, noch nicht übersteigt, wird an der für den Dampferzeu ger eingestellten Steuerung nichts geändert.
Steigt dann die Leistung, welche für die Kraftmaschine 3 eingestellt wird, über die für den Dampferzeuger eingestellte Leistung, wird durch die Steuervorrichtung 5 selbst tätig mittels der Leitungen 53 und 54 die Leistung des Dampferzeugers so stark er höht, dass der Turbine die für die verlangte Leistung notwendige Dampfmenge zuge führt wird. Gegebenenfalls kann dabei die Befeuerung des Niederdruckdampferzeugers kleiner sein als wie bei der Bereitschaftsstel lung, in der Weise, dass die notwendigen Veränderungen der Dampfleistung in der Hauptsache dem Dampferzeuger 1 übertra gen werden.
Für bestimmte Fälle aber, in denen eine besonders grosse Elastizität des Manöverbetriebes erwünscht erscheint, kann der Niederdruckspeicher 2 auch zur raschen Veränderung der Fahrleistung mitherangezo.- gen werden. Bei Verminderung der Leistung der Kraftmaschine durch Zurückdrehen des Handrades 52 wird die Leistung des Dampf erzeugers ebenfalls entsprechend vermindert.
Sinkt die Marschleistung unter die durch das Handrad 51 eingestellte Leistung für die Be reitschaftsstellung, so wird der Betrieb des Dampferzeugers nicht mehr weiter verändert, sondern die Wärme des überschüssigen Dampfes auf das Arbeitsmittel für den Nie derdruckspeicher übertragen.
Die Art des Hochdruckdampferzeugers von geringem Flüssigkeitsinhalt hat auf die Erfindung keinen Einfluss. Ganz besonderer Vorteil kann indessen bei der Anwendung auf solche Antriebsanlagen, bei denen das Arbeitsmittel in einem Rohrsystem bei Zwangsdurchfluss verdampft wird, erreicht werden. Als Dampfspeicher können selbst verständlich auch urbeheizte Kessel verwen det werden.
Auch der zwischen dem Hoch druckkreislauf und dem Niederdruckkreis- lauf eingeschaltets Wärmeaustauscher kann in bestimmten Fällen weggelassen und der Hochdruckdampf unmittelbar in den Nie derdruckspeicher eingeführt werden.
Die Re gelungsarten können in ihrer besondern Aus führung den Kesselarten angepasst sein. Es können beispielsweise Druckregelungen vor handen sein, welche die Feuerung oder die Speiseflüssigkeit beeinflussen. Besonders bei Abscheidern oder kleinere Trommeln können Vorrichtungen vorhanden sein, welche die Regelorgane in Abhängigkeit von einem Was serinhalt oder einem Wasserstand steuern.
Weiter können die Regelorgane durch die Temperatur des Dampfes oder die Leistung der Kraftmaschine oder bestimmte Dampf geschwindigkeiten oder ähnliche Betriebs grössen beeinflusst werden.
Der Steuerstand für die Anlage kann be liebig angeordnet sein. Daraus erklärt sich auch der weitere Vorteil, der durch die Er findung erreicht werden kann und darin be steht, dass die Kontrolle und das Kommando der ganzen, sowohl die Dampferzeuger-, als auch die Kraftmaschinenanlage einschlie ssenden Antriebsanlage an einer Stelle ver einigt werden kann, die entweder im Maschi nenraum oder in einem Kommandoraum, oder in der Nähe des Fahrzeugsteuerstandes an geordnet sein kann. Die. Ausführung der- Marschbefehle kann damit vereinfacht und die Betriebssicherheit somit erhöht werden.