-
Anlage zum Erzeugen. von Heizenergie in Diesellokomotiven Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anlage zum Erzeugen von Heizenergie in Diesellokomotiven mit
hydraulischer und/oder mechanischer Kraftübertragung. Bei diesen bekannten Diesellokomotiven
sind im allgemeinen zum Erzeugen der Heizenergie Heizdampfanlagen vorgesehen, die
vollautomatisch arbeiten und die Heizenergie in Form von Niederdruckdampf an die
Wagen des angehängten Zuges abgeben. Dabei ergibt sich, .daß Züge, die auch auf
elektrisch betriebenen Strecken verkehren, entweder bei elektrischem Betrieb an
einen Heizwagen angeschlossen oder mit zusätzlichen elektrischen Heizeinrichtungen
versehen werden müssen. Beides bedingt, abgesehen von den hohen Totgewichten von
Heizwagen oder einer doppelten Heizanlage, in den Wagen einen großen Aufwand an
Anlagen und damit auch erhebliche Anschaffungs- und Unterhaltungskosten. Das gleiche
gilt aber auch für die Heizdampfanlagen auf den Diesellokomotiven, da diese ebenfalls
laufend überwacht und gewartet werden müssen. Außerdem stellen Heizdampfanlagen
auf Diesellokomotiven, insbesondere in den Sommermonaten, ein erhebliches totes
Gewicht dar.
-
Es ist bekannt, in einer Lokomotive mit Gasturbinenantrieb zum Heizen
der Wagen einen mit der Antriebsturbine gekuppelten Heizgenerator vorzusehen, in
welchem die Mehrleistung der Gasturbine in kalten Jahrszeiten in Heizstrom verwandelt
wird. Für Diesellokomotiven wird jedoch nach wie vor zum Heizen der Wagen ein Heizwagen
benutzt, der gegenüber der heute üblichen Anordnung eines Heizkessels auf der Diesellokomotive
keine grundlegenden Vorteile bietet.
-
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anlage
zum Erzeugen von Heizenergie in Diesellokomotiven mit hydraulischer und/oder mechanischer
Kraftübertragung zu schaffen, die ein Totgewicht weitgehend vermeidet und nur eine
Heizanlage in den Wagen erfordert.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die an sich bekannte
Anordnung eines eigenen Heizstromgenerators vorzusehen, der durch eine Gasturbinenanlage
betrieben wird, deren Gasturbine jedoch eintrittseitig mit den Auspuffleitungen
und deren Verdichter druckseitig mit den Ansaugleitungen der Dieselmotoren verbunden
ist.
-
Durch diese Maßnahmen wird eine vorteilhafte Lösung der Erfindungsaufgabe
gewährleistet. Denn die Gasturbinenanlage mit Heizgenerator ist in ihrem Aufbau
verhältnismäßig klein und leicht. EineDainpfheizanlage in den Wagen kann entfallen.
Ein Betrieb mit billigem Heizöl ist ohne weiteres möglich. Die Gasturbinenanlage
kann mit annähernd gleichbleibender Leistung betrieben werden, so daß auch ein günstiger
Wirkungsgrad gewährleistet ist. Da der Verdichter außerdem mit einer oder mehreren
Anzapfungen versehen ist, die zur Entnahme der Ladeluft des Dieselmotors vorgesehen
sind und da an der Gasturbine eine oder mehrere zwischenstufige Zufiihrtingen angeordnet
sind, die zum Zuführen der Abgase des Dieselmotors dienen, kann jeweils die Abgasladegruppe
des oder der Dieselmotoren entfallen und außerdem ohne Schwierigkeiten eine Hochaufladung
der Dieselmotoren erzielt werden. Zudem kann durch weitgehende Ausnutzung der Abgase
ein Teil der Heizenergie aus den Dieselmotorabgasen gewonnen werden.
-
Schließlich ist ein weiterer Schritt zur Ausnutzung der Gasturbinenanlage
noch darin zu sehen, daß parallel zudem oder den Dieselmotoren ein oder mehrere
Elektromotoren zuschaltbar vorgesehen sind, deren Gesamtleistung der des Heizstromgenerators
entspricht und mit diesem im Bedarfsfall verbunden sind. Damit ist es möglich, die
gesamte Heizenergie im Bedarfsfall, sei es nur kurzzeitig wie im Winter oder auch
über längere Zeit im Sommer, als Antriebsleistung zu verwenden, so daß nicht nur
eine angenehme einfache Heizung, sondern auch eine Deckung von Spitzenlasten im
Zugförderdienst gegeben ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Dieselmotoren 1 im Hauptrahmen
2 einer Drehgestelldiesellokomotive der Achsanordnung BB gelagert. Jeder Dieselmotor
1 ist über eine Gelenkwelle 3, eine elastische Kupplung od. dgl. mit einem ebenfalls
im Hauptrahmen 2 gelagerten als hydraulisches, mechanisch-hydraulisches oder mechanisches
Geschwindigkeitswechselgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe gekuppelt. Jedes Hauptgetriebe
4 ist mit seiner Altriebswelle symmetrisch zur Quermittelebene I' de:< Drehgestells
5 angeordnet und über je eine Gelenkwelle
6 mit dem benachbarten
Achsgetriebe 7 der beiden Radsätze 8 und 9 des zugehörigen Drehgestells 5 verbunden.
-
Zwischen den beiden Dieselmotoren 1, ebenfalls im Hauptrahmen 2 gelagert,
ist eine Gasturbinenanlage vorgesehen, deren Abtriebsseite über eine lösbare, d.
h. ausrückbare Kupplung 10, z. B. eine hydraulische Kupplung, mit der Antriebswelle
eines Zahnradgetriebes 11 gekuppelt ist, dessen Abtriebswelle mit der Ankerwelle
eines Heizstromgenerators 12 verbunden ist. Der Heizstromgenerator kann als Gleich-oder
Wechselstromgenerator ausgebildet sein und weist eine Leistung auf, die dein Heizenergiebedarf
der Heizanlagen der angehängten «Tagen entspricht, im Beispielsfalle einer 2000-PS-Lokomotive
etwa 400 KW.
-
Die Gasturbinenanlage besteht im wesentlichen aus einem mehrstufigen
Axial- und/oder Radialverdichter 13, der mit der ebenfalls mehrstufigen Gasturbine
14 auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, sowie einer Brennkammer 16 und einem
Wärmetauscher 17.
-
Der Verdichter 13 saugt die Verbrennungsluft über ein Luftfilter 15
aus dem Freien an Lind verdichtet diese auf den Brennkammerdruck. Zwischen der Brennkammer
16 und der Ausgangseite des Verdichters 13 liegt der Wärmetauscher 17, der über
eine Abgasleitung 18 mit der Endstufe der Gasturbine 14 verbunden ist und daher
von den Abgasen der Gasturbine durchströmt wird, bevor diese über einen Auspuff
19 ins Freie gelangen. Der Brennkammer 16 wird der Brennstoff, vorzugsweise Heizöl,
aus einend Brennstoffbehälter 20 zugeführt.
-
Die Ansaugstutzen und Auspuffstutzen der beiden Dieselmotore 1 sind
jeweils über eine gemeinsame Ansaugleitung 21 und Auspuffleitung 22 verbunden.
-
Die Ansaugleitung 21 wird von einer Anzapfstelle des Verdichters 13.
deren Druck dein Ansaugedruck der Dieselmotoren 1 entspricht, über eine Verbindtingsleitung
23 die Verbrennungsluft für die Dieselmotoren 1 zugeführt. Der Verdichter 13 ist
dabei so ausgebildet. daß sein Fördervolumen bis zur Anzapfstelle dem Bedarf der
Dieselmotoren 1 und der Gasturbine 14 entspricht, während zwischen der Anzapfstelle
und dem =hisströmstutzen das Fördervolumen mir noch dein Bedarf der Gasturbine 14
entsprechen muß.
-
In ähnlicher I@'eise, wie der Verdichter 13 mit e?ner oder mehr, t
en Anzapfstellen versehen ist. ist die Gasturbine 14 mit ein er oder mehreren zwischenstufigen
Ztitiihrungsleitungen ausgerüstet, denen die Abgase der geineinsanien Auspuffleitung
22 über eine Abgasleitung 24 ztigefiihrt werden. Die Gasturbine 14 ist dazu zwischen
der oder den Zuführungsleitungen und der Endatife für das Volumen der Gase der Gasturbine
14 und der Dieselmotoren 1 auszulegen. Die Eingangsstufen bis zur Zuführungsleitung
für die Abgase der Dieselmotoren 1 müssen lediglich das die Brennkammer16 verlassende
Gasvolumen verarbeiten.
-
Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Gasturbinenanlage bei Nichtbedarf
von Heizleistung als Abgasturbolader für die Dieselmotoren 1 zu betreiben. Bei Heiz-nergiebedarf
kann die Gasturbinenanlage bei stillst: lienden Dieselmotoren 1 für sich allein
betrieben w- rden. wobei zum Anlassen der Gasturbine 14 der al.Motor geschaltete
und aus einer Batterie gespeiste -Ieizstromgenerator 12 vorgesehen werden kann.
Bei Zuschaltung der Dieselmotoren 1 erhöht sich dann die Leistung der Gasturbine
14 an der Kupplung 10 um den Energieinhalt der Dieselabgase abzüglich des Energiebedarfes
zum Verdichten der Ladeluft für die beiden Dieselmotoren 1. In den meisten Fällen
wird dabei ein erheblicher Überschuß an Leistung an der Kupplung 10 auftreten, so
daß eine Drosselung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 16 stattfinden kann. Durch
diese Doppelausnutzung der Gasturbinenanlage tritt eine erhebliche Verbesserung
des Wirkungsgrades und eine Verminderung des Totgewichtes ein.
-
Um indessen eine noch weitgehende Ausnutzung der Gasturbinenanlage
zu gewährleisten, ist an jede Antriebswelle der beiden Hauptgetriebe 4 leistungsmäßig
parallel zum jeweiligen Dieselmotor 1 ein Elektromotor 25 über eine Gelenkwelle
26, eine lösbare Kupplung od. dgl. angekuppelt. Jeder Elektromotor 25 ist so ausgelegt,
daß er etwa die halbe Leistung des Heizstromgenerators 12 aufnehmen und an das Hauptgetriebe
4 abgeben kann. In der Leitung 27 des Heizstromgenerators sind Schalter 28 und 29
vorgesehen, so daß je nach Bedarf der Heizanschluß 30 für die angehängten Wagen
und bzw. oder die beiden Elektromotoren 25 angeschaltet werden können. Damit ist
die Möglichkeit gegeben, Spitzenlasten der Lokomotive durch die Gasturbinenanlage
zu decken und die Lokomotive selbst bei Ausfall beider Dieselmotoren 1 noch bewegen
zu können. Die Elektromotoren 25 sind vorteilhaft gleichzeitig die Lichtanlaßmaschinen.
-
Selbstverständlich kann bei einem entsprechenden Hauptgetriebe 4 auch
nur ein Elektromotor 25 mit der Leistung des Heizstromgenerators 12 vorges°hen sein.