DE1095C - Lokomotive ohne direkte Feuerung - Google Patents

Description

1877.

Klasse 20.

LEON EMILE FRANCQ in PARIS. Locomotive ohne directe Feuerung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. September 1877 ab.

Der Zweck dieser Erfindung ist, die Pferde der Pferdebahnwagen durch eine vervollkommnete, sichere und ökonomische Maschine zu ersetzen. Der Dampf wird nicht auf der Maschine, sondern in besonderen feststehenden Kesseln mit Feuerungs-Anlage erzeugt, welche in passenden Zwischenräumen längs der zu befahrenden Linien aufgestellt sind.

Die Locomotive besteht im wesentlichen aus einem Dampfreservoir, welches auf einem Untergestell ruht, das mit einem Locomotiv-Triebwerk und zwei Axen versehen ist.

Bevor man Dampf aus den stationären Kesseln einnimmt, befindet sich im Locomotivkessel eine gewisse Quantität Wasser, welches mittelst des aus den stationären Kesseln durch eine Röhrenverbindung einströmenden Dampfes von möglichst hoher Spannung auf dieselbe Temperatur, wie die in den Kesseln gebracht wird, wobei der Dampfbehälter geschlossen bleibt. Wegen der Wärmecapacität des Wassers verwandelt sich dies so erhitzte Wasser in Dampf, sobald der Dampfbehälter mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird, sei es direct, sei es mittelbar durch die Cylinder. Beim Austritt aus dem Locomotivkessel geht der Dampf zunächst durch einen Druckregulator, mittelst dessen man ihm eine beliebige, jedoch niedrigere Spannung, als diejenige im Kessel mittheilen kann, und wird dann wiederum überhitzt und vollkommen trocken zu den Cylindern der Maschine geführt. ·—· Nachdem der Dampf seine Arbeit in der Maschine verrichtet hat, kann man ihn entweder in die freie Luft ausströmen lassen, oder man läfst ihn in einen Oberflächen-Condensator eintreten. — Auf diese letztere Art erhält man eine vollständig von der Atmosphäre abgeschlossene Circulation desselben, und eine Maschine ohne wesentliches Geräusch, ohne Rauchentwicklung, ohne Brandgeruch und ohne Funkenauswurf.

Der Wasser- und Dampfbehälter.

Die Entnahme des Dampfes aus den stationären Dampfkesseln findet mittelst des Rohres A statt, welches durch das Absperrventil «² verschliefsbar ist und durch Rohr α mit dem Dampfraum der erwähnten Kessel in Verbindung gesetzt werden kann. — An das Rohr A schliefst sich ein nahe am Boden des Dampfbehälters (Recipienten) befindliches Rohr a³ an, welches mit Löchern versehen ist, die nach dem Ende des Rohres hin im Durchmesser abnehmen und deren Querschnittssumme dem lichten Querschnitt des Rohres a³ gleich ist. — Das Arrangement dieser kleinen Oeffnungen im Rohr a³ bietet den Vortheil, dafs der eintretende Dampf das im Kessel vorhandene Wasser schnell und gleichmäfsig erwärmt und dafs man den Bodensatz des Kessels mittelst Dampf ausblasen kann. Um beide angeführte Zwecke noch besser zu erreichen, kann man dem Rohr α³ Ansätze mit ähnlichen Oeffnungen in beliebigen radialen Richtungen hinzufügen. — Das Einströmungsrohr a hat ein Zweigrohr β⁴, Fig. 4, welches dazu dient, den Wasserstand im Recipienten zu reguliren, indem man mittelst desselben Wasser aus den stehenden Kesseln entnimmt, falls im Behälter nicht mehr genug Wasser vorhanden ist.

Auf dem Reservoir B befindet sich der Dampfdom b, welcher vom Wasserraum durch ein durchlöchertes Diaphragma ύ¹ getrennt ist. Letzteres dient dazu, das Emporspritzen des Wassers in den Dom zu verhindern. Der Behälter B kann horizontal, wie in der Zeichnung, oder schräge oder vertical gestellt werden. Um jede schädliche Abkühlung zu verhindern, ist sowohl der Behälter B als der Dom b von einer Blechhülle umgeben, zwischen welcher und den Röhren sich Luft befindet, und über dieser Blechhülle befindet sich noch ein Korkmantel. Der Behälter B ist mit den gewöhnlichen Vorrichtungen zum Erkennen des Dampfdruckes und Wasserstandes und mit einem Ausblasehahn versehen.

Der Druckregulator.

Der Druckregulator ist in Fig. 2 im Verticaldurchschnitt dargestellt. Sein Zweck ist, den aus dem Recipienten B entnommenen Dampf unter gleichmäßigem bestimmten Druck in den Ueberhitzer D überzuführen. — Der Dampf tritt durch das Ventil c' in den Raum zwischen den beiden Ventilen c² und c³, welche nahezu denselben Durchmesser haben, und also miteinander fast im Gleichgewicht stehen. Das Spiel dieser Ventile ist oben durch eine Schraube regulirbar, gegen welche der Stift des oberen Ventils anschlägt, und läuft der Stift des unteren Ventils in einen Kolben c" aus, welcher in einem Cylinder gedichtete Führung hat. Unten ist. dieser

Cylinder offen. Die Ausströmung des Dampfes findet unter gleichmäfsigem, aber schwächerem Drucke, als beim Eintritt durch das Rohr c⁵ nach dem Ueberhitzer D statt. Mittelst der Federwaage A, die durch das Stellrad A¹ beliebig angespannt werden kann und der Schraubenspindel s, auf welche man durch Umdrehen des Handrades s' den Angriffspunkt der Federwaage A und somit das Hebelverhältnifs beliebig ändern kann, wird die Spannung des in den Ueberhitzer eintretenden Dampfes vomMaschinenflihrer regulirt. Der kleine Kolben c^A ist an seinem unteren Ende mit Kautschuk gedichtet, und dienen die in demselben eingedrehten vertieften Ringe dazu, das Condensationswasser anzusammeln und so die Kautschukdichtung vor der directen Berührung mit heifsem Dampf zu bewahren.

Sobald das Condensationswasser über dem Cylinder sich angesammelt hat, kann man es durch den Hahn u ablassen. Condensationswasser, welches infolge einer Undichtheit der Kautschukpackung durch den Kolben dringt, findet durch das Zweigrohr ν seinen Abflufs. χ ist der Hahn der Rohrleitung zum Manometer, welches den Dampfdruck im Regulatorraum erzeugt.

Diesen Druckregulator betrachte ich als eine besondere Construction, welche zum Reguliren der Ausströmung jeder beliebigen Flüssigkeit unter beliebigem Druck anwendbar ist.

Der Ueberhitzer.

Das Rohr D, welches innerhalb des Dampf- und Wasserraumes placirt ist, dient gleichzeitig als Dampfsammler und als Ueberhitzer. Der durch den Regulator gehende Dampf verliert einen Theil seiner Wärme infolge der Expansion und erhält dieselbe im Rohr D aus dem Behälter B wiederum zugeführt. Wollte man denselben fortlassen, so würde das Reguliren des erforderlichen Dampfdruckes mittelst der Handräder A¹ und s^l fast die ganze Aufmerksamkeit des Maschinisten in Anspruch nehmen. Denn da der Maschine keine neue Wärme zugeführt wird, ist während der Fahrt der Dampfdruck in stetigem Abnehmen begriffen und erfordert fast .continuirliche Manipulation des Regulators.

Die Maschine.

Durch den Schieber d, welcher in gewöhnlicher Art mittelst Handhebels vom Schieberstand aus bewegt wird, geht der Dampf in die Cylinder.

Die auf der Zeichnung angedeutete Maschine hat zwei Cylinder und ist mit variabler Expansion versehen. Die Cylinder sind schräge gegen die Horizontale gelegt. — Jedoch behält sich der Erfinder vor, je nach Umständen, horizontale oder auch verticale Cylinder anzuwenden. — Die Schubstange greift bei der dargestellten Construction direct an die Kurbel der Triebaxe an; jedoch könnte man ebensogut eine Zwischenaxe amvenden, falls es nöthig sein sollte, der Maschine eine wesentlich andere Geschwindigkeit zu geben. Auch die Anwendung von drei, anstatt zwei Cylindern behalte ich mir vor, so dafs der Dampf erst in zwei kleinen und dann noch iri einem gröfseren Cylinder auszunutzen wäre.

Um die Dampf-Ausströmung regelmäfsiger zu machen, ist zwischen den Dampfcylindern ein Behälter E angebracht, aus welchem der gebrauchte Dampf in die Atmosphäre oder in den Condensator entweicht.

Der Condensator.

Um den abgehenden Dampf möglichst aufzufangen und den Theil desselben, welcher trotzdem in die Atmosphäre entweicht, so wenig lästig als möglich zu machen, bringe ich über dem Reservoir B einen Oberflächen-Condensator mit verticalen Röhren /// an, welcher von einem Mantel umgeben und oben mit einem Ausströmungsrohr nach Art eines Locomotiv-Schornsteines versehen ist. Zur Beförderung der Luftcirculation um den Condensator, erzeugt der aus dem Schornstein austretende Theil des Dampfes beständigen Zug oder Luftströmung. Das Condensationswasser fliefst durch ein Rohr in einen unter der Maschine angebrachten offnen Behälter H ab, in welchem auch die Abflufsrohre der Probir- und Abblasehähne münden. Das Wasser, welches sich in diesem Behälter ansammelt, giebt so wenig Dampf, dafs Pferde, welche vorbei kommen, dadurch nicht belästigt werden.

Um die Condensation noch vollkommener zu machen, kann man die Röhren // des Condensators mit im Querschnitt kreuzförmigen Einsatzröhren versehen, welche in Fig. 3 dargestellt sind, oder man kann auch den Ueberhitzer D mit Blechstreifen ähnlicher Construction ausrüsten, um in demselben einen grofsen Wärmevorrath und eine gleichmäfsige Temperatur zu erhalten.

Im allgemeinen behält sich der Erfinder vor, die Condensation des Dampfes durch alle geeigneten Mittel vollkommener zu machen, namentlich:

1. Durch die Anwendung erst comprimirter und sodann wieder expandirender Luft; man kann die comprimirte Luft dem Dampf zusetzen, entweder bei seinem Austritt aus dem Recipienten B oder ans dem Ueberhitzer D, oder dieselbe mit dem ausströmenden Dampf vermengen, oder sie von aufsen an die Röhren bringen, durch welche der Dampf ausströmt.

2. Durch Oberflächen-Abkühlung mittelst kalten, um die Aufsenseite der Abzugsröhren circulirenden Wassers.

3. Durch Anwendung ausgedehnter Metall-Oberflächen.

4. Durch Anwendung flüchtiger Flüssigkeiten, wie Ammoniak, Aether etc.

5. Durch Verdampfen von Wasser auf der Aufsenseite der Abflufsröhren, welches mittelst Luftzuges oder anderer Mittel bewirkt werden

kann. — Die Producte der Condensation können, bevor sie in den Sammelbehälter H gelangen, zum Heizen der Personenwagen benutzt werden.

Das Gestell der Locomotive.

Das Gestell ist mit Rücksicht auf Raum-Ersparnifs und ausreichende Festigkeit construirt.

Um das Durchfahren enger Curven zu ermöglichen, bin ich auf die Idee gekommen, die beiden Axen in ihrer Bewegung, die eine von der anderen unabhängig zu machen, und ebenso beide unabhängig von dem Maschinenrahmen. Fig. 5 und 6 stellen diese Anordnung dar, welche das Durchfahren enger. Curven möglich macht. Durch die Anwendung nur zweier Axen erreiche ich die Ausnutzung des ganzen Gewichtes der Locomotive als Adhäsionsgewicht, was für das Ersteigen starker Steigungen von Wichtigkeit ist, und die Herstellung einer Symmetrie, welche das Vor- und Rückwärtsfahren mit gleicher Sicherheit gestattet.

Der erste Rahmen i trägt das ganze Maschinengewicht und ist mit dem zweiten Rahmen iⁱ mittelst der Charnierbolzen s s verbunden und ruht auf demselben mittelst der Frictionsrollen /, welche zwischen den Traversen u und ν beweglich sind. — Traverse u gehört zum Rahmen i, Traverse v[ zum Rahmen 2'. — Der Rahmen i ruht mittelst der Axlager und Axbüchsen auf den Axen P. — Die Axlager sind durch ein Kugelgelenk mit den Axgabeln verbunden, können deshalb ihre Lage verändern und gestatten den Axen einen beliebigen Winkel gegen die Richtung der Bahnaxe anzunehmen, sodafs der Rahmen die Form eines Parallelogramms annehmen kann, durch die um die Punkte r r drehbare Traverse geführt.

Durch dieses Arrangement werden die Räder in den schärfsten Curven auf den Schienen erhalten, und die Beweglichkeit der Axen ist so grofs, dafs man die Drehscheiben am Ende der Linien durch Umkehrbahnen ersetzen kann.

Es bezeichnet ferner:

J das Dach des Führerstandes, K die Trittplatte, L ein Schutzblech, welches das Werk und die Räder umgiebt, M einen Tritt, um die Bremse anzuziehen, L die Bahnräumer, N gewöhnliche Eisenbahnwagen-Räder. Man kann denselben zwischen Rad und Reifen Kautschukbandungen geben, welche die Spurweite zu verändern gestatten, ohne dafs es nöthig wäre, die Keile zu lösen und die Räder von neuem aufzukeilen; P ist eine Zugstange, welche mit dem Locomotivrahmen durch die Kupplung Ii verbunden ist, Fig. i. Die Kupplung ist mit Buffern versehen, die auf Zug und Stofs wirken.

Die Verbindung der Zugstangen P und R geschieht durch einen einfachen Vorsteckbolzen, und die Kupplung mit dem Wagen durch die in Fig. 7 dargestellte Befestigungsart. Jeder Wagen trägt den verticalen Bolzen P, in welchem die Oese der Gelenkstange mittelst Vorsteckstiftes befestigt wird.

Die ökonomischen Vortheile dieser Maschine sind die folgenden:

1. Die Ersparnifs eines Heizers auf jeder Maschine;

2. Die Dampferzeugung in grofsen, stehenden Kesseln mittelst beliebigen Brennmaterials;

3. Erhebliche Ersparnifs in den Anschaffungskosten der Maschine;

4. Ersparnifs an den Kosten des Oberbaues, welcher wegen geringeren Locomotiv-Gewichtes leichter gehalten werden kann;

5. Das Fortfallen der Feuerung, des Rauches und des Funkenwerfens, sowie jedes störenden Dampfausströmens.

Claims (14)

Patent-Ansprüche:

1. Die Construction der Locomotive im ganzen und im Detail nach den im vorigen ausgesprochenen Principien und mit Anwendung der in den Zeichnungen dargestellten Mittel.

2. Die Dampferzeugung in stationären, längs der Linie und an ihren Endpunkten vertheilten Kesseln, um daraus das Dampfreservoir auf der Locomotive zu füllen.

3. Ueberhitzen des im Recipienten der Locomotive vorhandenen Wassers mittelst des Dampfes der stationären Kessel, um nach theilweiser Aufhebung des Drucks die im Wasser enthaltene Wärme zur Verwandlung desselben in Dampf zu benutzen.

4. Die specielle Construction des Behälters (Recipienten) der. Locomotive mit Speiserohr, Ueberhitzer und Dampfdom.

5. Der Druckregulator, sowohl in seiner Anwendung auf die Locomotive als auf die Regulirung des Druckes beliebiger aus einem Gefäfs ausströmender Flüssigkeiten.

6. Der im Recipienten befindliche Ueberhitzer, in welchem der Dampf nach dem Willen des Maschinisten und dem Erfordernifs der Maschine auf niedrigem, mittlerem oder Hochdruck erhalten wird.

7. Die Maschine mit zwei oder drei Cylindern, mit Expansion und veränderlichem Schieberweg.

8. Der Behälter, in welchem der gebrauchte Dampf, nachdem er die Cylinder verlassen hat, seine Spannung verliert.

9. Der Röhrencondensator.

ίο. Die Anwendung von Metallstreifen in den Röhren des Condensators und im Dampfüberhitzer, zu den oben angeführten Zwecken.

11. Die Anwendung von comprimirter Luft, Wasser oder flüchtigen Substanzen, wie auch von Metallstreifen, um die Condensation des ausströmenden Dampfes zu bewirken.

12. Die Verbindung von zwei Rahmen, welche durch Charniere mit einander verbunden sind, und von denen der obere auf dem unteren sich mittelst Frictionsrollen verschieben kann, um dadurch den Rädern Sicherheit gegen Entgleisen und volle Beweglichkeit in den Curven zu geben.

Diese Construction ist auf alle sonstigen Wagen und Locomotiven anwendbar und behalte ich mir in dieser Beziehung alle meine Ansprüche vor.
Die elastische Kupplung, welche augenblickliches Zusammen- und Auseinanderkuppeln gestattet, und die Befestigung derselben an den Wagen.

14. Die Zusammenstellung der erwähnten Theile meiner Locomotive in allen solchen Gruppen, in welchen dieselben einen neuen Typus dieser Maschine ausmachen, unter den in obiger Beschreibung angeführten oder sich später aus der Praxis ergebenden Vorbehalten.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.