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Einrichtung zur Speisung von' Nutzwasserbehältern in Eisenbahnwagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Speisung von Nutzwasserbehältern
in Eisenbahnwagen. in durch einen Thermostaten geregeltem Ausmaß von einem Ko:ndenswassersammelraum
einer Dampfleitung aus. Einrichtungen dieser Art sind an sich bekannt. Es wird hierbei
das in der Hauptdampfleitung des Wagens anfallende Kondensat in einem Kondenstopf
gesammelt und durch den in der Hauptdampfleitung herrschenden Druck in den höher
liegenden Nutzwasserbehälter gefördert. Die Regelung erfolgt bei diesen: bekannten
Anordnungen-durch einen Thermostaten in Abhängigkeit von der Temperatur des geförderten
Mediums. Es- wird Kondenswasser hochgefördert, und der Thermostat schließt das die
Leitung zum Nutzwasserbehälter kontrollierende Ventil ab, sobald; der Kondenswasservorrat
erschöpft ist und der Thermostat vom Dampf bespült wird. Hierbei ist es auch bekannt,
das zum Nutzwasserbehälter hochgeförderte Medium auf seinem Weg dorthin in einem
Wärmeaustauscher zu Heizzwecken auszunutzen. In diesem Falle kann dann auch, die
Temperatur des geförderten Mediums hinter dem Wärmeaustauscher zur Regelung herangezogen
werden. In allen. Fällen- ist aber die Speisung des Nutzwasserbehälters von der
Menge des anfallenden Kondensates abhängig, und es ist beim Anheizen eines Wagens
unter Bedingungen nicht gewährleistet; daß- die Temperatur des zum Nutzwasserbehälter
gelangenden. Mediums ausreicht, um ein Einfrieren zu verhindern, geschweige denn
den. Nutzwasserbehälter mit warmem Wasser zu füllen. Es ist auch. bereits vorgeschlagen
worden, die Temperatur des aus dem Nutzwasserbehälter über -laufenden Wassers
an der Reglung mitwirken, zu lassen. Hierbei wurde. jedoch nur daran gedacht, das
Ablaufen von warmem Wasser aus dem Nutzwasserbehälter zu verhindern.
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Die Erfindung besteht nun im wesentlichen darin, daß der den Zufluß
zum Nutzwasserbehälter steuernde Thermostat im Nutzwasserbehälter selbst angeordnet
ist. Auf diese Weise wird die Förderung des Mediums vom Köndenswassersammelraum
zum Nutzwasserbehälter in Abhängigkeit von der im Nutzwasserbehälter herrschenden
Temperatur gebracht, und es besteht die Möglichkeit, bei tiefen Temperaturen auch
Dampf gemischt mit Kondensat oder, wenn die Gefahr eines Einfrierens des Nutzwasserbehälters
gegeben ist, sogar kurzfristig Dampf in den Nutzwasserbehälter zu liefern., um diese
Gefahr zu beheben. Vozzugsweise ist der im Nutzwasserbehälter angeordnete Thermostat
von dem diesem Behälter zuzuführenden Medium durchströmt, so daß die Förderung einerseits
in Abhängigkeit von der Temperatur im Nutzwasserbehälter und andererseits von der
Temperatur des geförderten Mediums geregelt ward. Dieses Medium ist nun im Normalfall-
Kondenswasser, kann aber, wie bereits erwähnt, auch ein Gemisch von' Kondenswasser
mit Dampf oder Dampf allein sein, wenn anomale Temperaturverhältnisse im'` .Nutzwasserbehälter
dies erfordern sollten.-. Es ist damit die'- Gefahr gebannt, daß,, wenn beim Anheizen
des Wagens der leere Nutzwasserbehälter a.ufgefüllt'wird; das in den gegebenenfalls
tief unterkühlten Nutzwasserbehälter geförderte Kondensat sofort nach Eintritt in
denselben gefriert. Vor allem aber. bietet diese Anordnung, den Vorteil, daß der
Thermostat nicht nur.eine gewisse Abhängigkeit der Förderung von." der Temperatur
im Nutzwasserbehälter schafft, säridern daß der Thermostat selbst auch als Heizkörper
wirkt, welcher das Wasser im Nutzwasserbehälter.äufheiz,t. Gegenüber einer gewöhnlich.im
Nutzwasserbehälter vorgesehenen Heizeinrichtung hat dies den Vorteil, d'aß ein gesonderter
Heizkörper entfällt und -der Thermostat selbst als Heizkörper ausgenutzt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der im
Nutzwasserbehälter angeordnete Thermostat vergrößerte Wärmneaustauschflächen, beispielsweise:
ein in an sich bekannter Weise mit Rippen ausgebildetes Dehnungsrohr auf. Durch:
die Größe der Wärmeau:stauschflächen, bzw. der vom Wasser im Nutzwasserbehälter
bespülten Rippen des Dehnungsroteres wird nun das Verhältnis bestimmt, in welchem
das geförderte Medium und das Wasser im. Nutzwasserbehälter Anteil an der Regelung
der Speisung des Nutzwasserbehälters. nehmen. Je größer die Rippen des Dehnungsrohres.
b-egrnessen sind, desto größer wird der Anteil sein, welchen das Wasser im Nutzwasserbehälter
an der Regelung nimmt, und es kann
die Größe dieser Wärmeaustauschflächen.
bzw. der Rippen des Dehnungsrohres etnpirisc.,h entsprechend den gewünschten Betriebsverhältnissen
gewählt werden. Dieses Verhältnis, in welchem das das Dehnungsrolir des Thermostaten
durchströmende- Medium und das das Dehnungsrohr umgebende Medium Anteil an der Regelung
nehmen, kann nun aber auch zeitweise geändert werden. Zu diesem Zweck können gemäß
der Erfindung die wärmeempfindlichen Flächen des Thermostaten zumindest teilweise
gegen die unmittelbare Einwirkung- des den Thermostaten durchströmenden und dein
Nutzwasserbehälter zuzuführenden! Mediums in an sich bekannter Weise abgeschirmt
sein, so daß das den Thermostaten schnell durchströmende Medium mit einer mehr oder
minder großen Zeitverzögerung das Dehnungsrohr od. dgl. des Thermostaten erwärmt
und während dieser Zeitspanne die Einwirkung des den Thermostaten umgebenden Mediums
im Nutzwasserbehälter auf die Regelung vorherrscht. Es wird dadurch beim Anheizen:
des Wagens ein schnelles Aufheizen oder Auffüllen des Nutzwasserbehälters ermöglicht,
wobei sogar ein Gemisch von Dampf und Kondenswasser oder Dampf allein kurzfristig
dem Nutzwasserbehälter zugeführt werden kann, ohne daß der Thermostat im Schließsinne
anspricht. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist daher innerhalb
des Dehnungsrohres des Thermostaten ein von dem dem Nutzwasserbehälter zuzuführenden
Medium durchströmtes, an: sich bekanntes Leitrohr angeordnet, woben der Ringraum
zwischen dem Dehnungsrohr und dem Leitrohr über Durchbrech,ungen im Leitrohr in
Verbindung steht, die zweckmäßig gegen das strömende Medium abgeschirmt sind.
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Um das freie Durchströmen dieses Leitrohres zu ermöglichen und eine
dauernde Drosselung auszuschalten, kann gemäß der Erfindung die Stoßstange des Thermostaten
unter Vermeidung einer Zwischenführung lediglich an ihren Abstützstellen am Endre
des Dehnungsrohres ixnd an der Ventilbetätigungseinxichtung (Hebel) zentriert sein.
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Ein solcher von einem Dehnungsrohr mit einer innenliegenden, eine
geringe. Wärmeausdehnung aufweisenden Stoßstange gebildeter Thermostat weist üblicherweise,
wie es bei Heizkörpern bekannt ist, an dem dem Einlaßventil gegenübei~Iiegenden
Ende einen Einstellkopf bzw_, eine verstellbare Kappe auf, gegen welchen bzw. gegen
welche die Stoßstange abgestützt ist, so. daß durch Veränderung der wirksamen, Länge
der - Stoßstange der Thermostat eingestellt werden kann. Eine solche Regeleinrichtung
ist für thermostatisch geregelte Heizkörper bekannt; jedoch liegt bei der erfindungsgemäßen
Anordnung das dem Thermostaten im -Einlaßventil gegenüberliegende Ende des Dehnungsrohres
im Nutzwasserbehälter und ist daher für eine Regelung unzugänglich. Erfindungsgemäß
ist daher im Bereich des durch den Thermostaten gesteuerten Ventils eine außerhalb
des Nutzwasserbehälters zugängliche Einstelleinrichtung für die wirksame Länge der
Stoßstange des Thermostaten vorgesehen, welche auch als zusätzliche Einstelleinrichtung
außer einer an dein dem Einlaßventil gegenüberliegenden Ende des Dehnungsrohres
angeordneten verstellbaren Kappe dienen kann. Der Hub, der Stoßstange ist bei den
üblichen Thermostatenanordnungen wesentlich kleiner als der Hub. des Ventils und
wird durch eine Hebelübersetzung entsprechend vergrößert. Es besteht nun die -Möglichkeit,
diese Einstelleinrichtung auf einen einen-größeren Hub aufweisenden Teil wirksam
zu machen. Gemäß der Erfindung ist daher der längere Hebelarm dieser Hebelübersetzung
mit einer verstellbaren Stellschraube ausgebildet, welche auf das Ventil wirkt.
Auf diese Weise kann eine Feineinstellung in wesentlich präziserer Weise ermöglicht
werden, als dies bei unmittelbarer Einwirkung der Einstelleinrichteng auf die Stoßstange
des Thermostaten möglich ist.
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Um nun auch willkürlich. ein Auffüllen und ein Aufheizen des Nutzwasserbehälters
zu ermöglichen, kann gemäß der Erfindung an der Niederdruckseite des Ventilgehäuses
eine von außen zugängliche Betätigungseinrichtung zum willkürlichen Öffnen, des
Ventils, zweckmäßig ein auf den das Ventil betätigenden Hebel wirkender Drücker,
vorgesehen sein.
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Wie bereits erwähnt, soll in der Anheizperiode die Förderung eines
Dampf-Kondenswasser-Gemisches zum Nutzwasserbehälter ermöglicht werden, wobei eine
Unterbrechung der Förderung während dieser Anheizperiode durch entsprechende Abschirmung
der wärmeempfindlichen Teile des Thermostaten gegen diesen Gemischstrom vermieden
werden soll. Um nun die Bildung dieses Gemisches zu ermöglichen, ist im Rahmen.
der Erfindung auch der Kon.denswassertopf entsprechend ausgebildet. Der Dampfraum
des Kondenswassertopfes steht zweckmäßig mit der Kondenswasserablentung über ein
Rohr in Verbindung, dessen Innenraum über kleine Bohrungen mit dem Kondenswassersammelraum
des Kondenstopfes verbunden ist. Durch diese Öffnungen. kann nun im Normalbetrieb
das Kondenswasser in die Kondenswasserableitung fließen. Sobald der Thermostat jedoch
in der Anheizperiode ein freies- Durchströmen ermöglicht, reißt der das Rohr im
Kondenawassertopf durchströmende Dampf das Kondenswasser mit sich. Durch eine düsenartige
Verengung des Rohres kann die maximale Dampfzufuhr zum Nutzwasserbehälter- in angemessenen
Grenzen gehalten und ein Injektoreffekt zur Förderung des Kondenswassers ausgenutzt
werden, wenn die, Verbindungsbohrungen zum Kondenswassersammelraum. an der Stelle
dieser Verengung in das Rohr münden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an. Hand eines Ausführungsbeispiels
schematisch erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung; Fig. 2 zeigt einen. Schnitt durch
den im Nutzwasserbehälter angeordneten Thermostaten in größerem Maßstab; Fig. 3
zeigt einen Schnitt durch den an die Haupt: dampfleitung angeschlossenen Kondenstopf,
gleichfalls in größeren Maßstab.
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An der tiefsten Stelle der unter dem Wagen hindurchgeführten Hauptdampfleitung
1 ist ein Kondenstopf 2 angeschlossen. An der tiefsten Stelle ist der Anschluß 3
für die Kondenswasserleitung 4 an den Kondenswassertopf 2. angeschlossen, durch
welche dass Kondensat zu einem Nutzwasserbehälter 5 unter fiter Wirkung des in.
der Hauptdanzpfleitung herrschenden Druckes hochgefördert wird. Die Kondenswasserleitung
4 ist in an sich: bekannter Waise über einen Heizkörper 6 geführt, in. welchem ein
Teil der Wärmedes Kondenswassers vorerst zu Heizzwecken, beispielsweise zur Heizung
eines Nebenraumes des Wagens, ausgenutzt wird. Z stellt ein an sich; bekanntes automatisches
Entwässerungsventil dar. Am . Kondene= Wassertopf sind weitere Anschlußflansche
8 für die zu d`en üblichen, Dampfheizkörpern des Wagens führenden Leiturigen vorgesehen.
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Durch die Leitung 4 wird das Kondensat dem Nutzwasserbehälter 5 über
einen, im Nutzwasserbehälter angeordnetem Thermostaten 9 zugeführt. Dieser
Thermastat ist von. unten durch eine Öffnung 15 in den
z. B. kesselartig
geformten Nutzwasserbehälter 5 eingeführt und mittels seines Flansches 16 an dem
Nutzwa,sserbehälter befestigt. Über eine mit 10 bezeichnete Eintrittsöffnung wird
das Kondensat dem Hochdruckraum 11 des Ventilgehäuses 12 des Thermostaten 9 zugeführt.
Dieser Hochdruckraum 11 steht über ein Ventil 13 mit dem Niederdruckraum 14 in Verbindung.
Über, dieses Ventil 13 und den 14 gelangt das Kondensat in das Dehnungsrohr 17 des
Thermostaten 9 und tritt am oberem Ende durch Öffnungen 18 einer verstellbarem Schraubkappe
19 in den Innenraum des Nutzwasserbehälters aus. In diese verstellbare Kappe 19,
welche in ihrer Lage durch eine Gegenmutter 20 gesichert ist, ist die Stoßstange
21 des Thermostaten, welche aus einem Material von geringer Wärmedehnung (Invarstahl)
besteht, eingesetzt, so daß durch das. Verstellen dieser Kappe die wirksame Länge
der Stoßstange 21 verändert werden kann. Das untere Ende der Stoßstange! 21 wirkt
unter Zwischenschaltung einer Kugel 22 auf den kürzeren Arm 23 eines um eine Achse
24 drehbaren doppelarmigen Hebels 25, dessen längerer Arm 26 auf das federbelastete
Ventil 13 einwirkt. Das Dehnungsrohr 17 des Thermostaten 9 ist mit die Wärmeübergan:gsflächen
vergrößernden Rippen 27 versehen. Das Dehnungsroh.r 17 ist gegeyn die unmittelbare
Einwirkung des den Thermostaten durchströmenden Mediums durch ein. Leitrohr 28 abgeschirmt.
Der Raum 29 zwischen diesem Leitrohr 28 und dem Dehnungsrohr 17 ist zumindest am
unteren Ende bei 30 abgeschlossen und, wie die Zeichnung zeigt, ist auch oben bei
31 ein teilweiser Abschluß geschaffen. Durch eine oder mehrere Öffnungen 32 ist
dieser Raum 29 mit dem Innenraum des Leitrohres 28 verbunden., jedoch sind diese
Öffnungen durch Blechei 33 abgeschirmt. Das schnell den Thermostaten durchströmende
Medium wird somit von dem Dehnungsrohr 17 abgelenkt, und es wird ein Einströmen
des Dampfkondensatgemisches ermöglicht, und zwar trotz der hohen Temperatur desselben,
so lange das im Nutzwasserbehälter 5 befindliche Medium in der Anheizperiode noch
kalt ist. Auch am unteren Ende des Leitrohres 28 sind eine- oder mehrere Öffnungen
34 vorgesehen, so daß im Ringraum 29 angesammeltes. Wasser abfließen kann. Das das
Leitrohr 28 schnell durchströmende Medium wird aber das durch die Öffnungen 34 eintretende
Kondensat durch die Öffnungen 33 wieder absaugen. Erst wenn bei Erwärmung des im
Nutzwasserbehälter 5 befindlichen Mediums der Thermostat das Ventil 13 teilweise
schließt und sich ; die Strömungsgeschwindigkeit im Leitrohr 28 vermindert, wird
auch der Ringraum 29 mit Kondensat oder gegebenenfalls Dampf-Kondensat-Mischung
gefüllt, und es wird die volle Anteilnahme des geförderten Mediums an der Regelung
gewährleistet.
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Um die Bildung eines solchen Dampf-Kondenswasser-Geznisches zu ermöglichen,
ist im Kon;denswassertopf 2 ein Rohr 35 eingesetzt, welches den oberen Teil 36 des
Topfes, in welchen die, Hauptdampfleitung 1 mündet, mit der Kondenswasserleitung
3 verbindet. Das obere Ende 37 dieses Rohres 35 ist offen, während das untere Ende
eine düsenartige Verengung 38 aufweist. In dem das Rohr 35 umgehenden Raum 39 des
Kondenswassertopfes 2 sammelt sich nun das Kondensat und von diesem Raum 39 führen
kleine Bohrungen 40 in die düsenartige Verengung 38 des Rohres 35. Bei Normalbetrieb
kann nun das Kondensat durch diese Bohrungen 40 in die Kondenswasserleitung 3 abfließen.
Sobald aber der Thermostat das Ventil 13 vollständig öffnet, strömt der Dampf
aus der Hauptdampfleitüng 1 mit voller Geschwindigkeit durch die Düse 38 und reißt
das Kondensat durch die in den Mündungen der Bohrungen 40 ausgeübte Injektarwirkung
mit, so däß ein Dampf-Kondensat-Gemisch mit großer Geschwindigkeit durch das Leitrohr
28 des Thermostaten 9 hindurch. in den Nutzwasserbehälter 5 gefördert wird.
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Die Stoßstange 21 ist am oberen Ende mit d'er Verstellkappe 19 fest
verbunden, und am unteren Ende ist die Führung durch die Kugel-22. gegeben. Bei
der Betätigung wird zwar dieses untere-Ende im Bereich der Kugel 22 eine kleine
radiale Verlagerung erfahren, jedoch kann diese durch Biegen der. Stoßstange 21
aufgenommen werden.
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Durch Verstellung der Schraubkappe 19 kann die wirksame Länge der
Therrnostatenstange und damit die Temperatur, .bei welcher das Ventil 13 öffnet,
eingestellt werden. Diese Schraubkappe 19 ist jedoch innerhalb des Nutzwasserbehälters
5 gelegen und im Betrieb nicht zugänglich.. Es ist daher zusätzlich eine Stellschraube!
41 im längeren Hebelarm 26 des Doppelhebels 25 vorgesehen, und dieser Hebelarm 26
wirkt unter Vermittlung dieser Stellschraube 41 auf die Ventilkugel 13. Diese
Stellschraube ist nach Öffnen des Verächlußpfropfens 42 von außen zugänglich, ohne
daß der Thermostat 9 aus dem Nutzwasserbehälter ausgebaut werden muß. Der längere
Hebelarm 26
führt einen wesentlich größeren Hub ans als die Stoßstange 21,
und es ist daher durch diese Stellschraube 41 eine Feineinstellung ermöglicht, während
die Grobeinstellung beim Einbau des Thermostaten durchs die Schraubkappe 19 erfolgt
ist.
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In dem Verschlußpfropf'en 42 ist ein Stößel 43 dicht geführt. Durch
eine Feder 44, welche gleichzeitig eine Packung 45 festspannt, wird dieser Stößel
43 nach außen gedrückt, wobei der Kopf 46 an. einer Dichtungsscheibe 47 anliegt.
Da dieser Stößel 43 in den Niederdruckrau:m ragt, ist eine genügende Dichtung gewährleistet.
Durch Drücken auf diesen Stößel 43 kann nun das Ventil 13 geöffnet werden, so daß
willkürlich ein Aufheizen oder Anfüllen des Nutzwasserbehälters 5 aus dem Kondenswassertopf
2 möglich ist.