DE310896C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVr 310896 KLASSE 14 h. GRUPPE

Zusatz zum Patent 310895.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Juli 1917 ab. Längste Dauer: 27. Februar 1932.

Die Erfindung will die nacheinander zuschaltbaren Verbrauchsstellen des Gegenstandes des Patents 310895 als Zusatzräume verwenden und sie verschieden groß bemessen, derart.) daß jeder Zuschaltraum desto kleiner ist, je näher er dem. Einströmende des Zylinders liegt. Jeder Zusatzraum wirkt auf den Kraftzylinder abkühlend und schädlich, wenn seine Wände bzw. der in ihm befindliche Dampf kälter sind als der im Augenblicke der »Zuströmung nach dem Zylinder« dort vorhandene Dampf, und außerdem doppelt schädlich, wenn er auch mit höher gespanntem Dampf (Frischdampf) aufgefüllt werden muß. In der Nähe des Einströmzylinderendes, wo beim fortschreitenden Hube (Kolbenhingang) die Einströmung (Zylinderfüllung) stattfindet, soll daher überhaupt kein Raum zugeschaltet werden, um den »unvermeidlichen schädlichen Raum« (der aus dem Spielraum zwischen Kolben und Zylinderdeckel und den Übergangsräumen zum Einlaß und gegebenenfalls auch dem Auslaßventil besteht) nicht zu vergrößern. Je weiter der Kolben vom Einströmende entfernt ist, so daß die Spannung (wenigstens bei kleinen Füllungen) schon unter die der Zuleitung sinkt (Expansion), desto geringer ist der Schaden, der durch Abkühlung angerichtet wird, desto größer können demnach die Zusatzräume gewählt werden. Diese Zusatzräume sind immer nur so groß gewählt, als es beim Kolbenrückgange (dem sogenannten Verdichtungshube) im Interesse der Kompressionsverminderung unbedingt nötig ist.

Das Zuschalten erfolgt beim fortschreitenden Kolbenrückgange, wobei durch Verdichtungsverringerung eine Vergrößerung der Fläche des Schaubildes erzielt wird. Beim Kolbenhingange bleiben die Zusatzräume vom Zylinder durch gesteuerte Ventile abgetrennt. Diese Vorrichtung gewährt auch ein gutes Mittel für selbsttätiges Umschalten der Maschine auf Auspuffarbeit. Man braucht nur die Einrichtung zu treffen, daß während der Arbeit mit Kühlung die Luftleere im Kühler auf einen Hilfskolben der Zuschaltkörper wirkt, wodurch die Zuschalträume selbsttätig dauernd ausgeschaltet werden; sobald dagegen die Luftleere aufhört, werden die Steuerkörper durch Federn dauernd offen gehalten, demnach verdichtungsmindernd wirksam. Es ist bekannt, daß die Arbeit mit Kühler einen geringeren Dampfverbrauch aufweist als mit Auspuff, daß die letztere jedoch bei Anwendung von Abdampfverwertung sich wesentlich günstiger gestaltet, was im Kohlenverbrauche zum Ausdruck kommt. Die neue Einrichtung muß demnach. bei Anwendung von Abdampfverwertung (am besten zur Speisewasservorwärmung) als besonders günstig zum Ausdruck kommen. Bei dem Verfahren mit der neuen Einrichtung wird man vorteilhaft eine Kühlvorrichtung anwenden, die den ausgedehnten Arbeitsdampf bzw. einen Teil davon niederschlägt, ohne jedoch die Spannung unter

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die der freien Luft herabzumindern; das geschieht zweckmäßig durch einen »Mischkühler«. Da man nicht die ganze aufgewendete Dampfmenge zurückgewinnt, bringt man die benötigte (vorher gereinigte) Zusatzspeisewassermenge in einem Kühler mit dem austretenden Dampfe zur Mischung, so daß ein Teil des Dampfes niedergeschlagen und beim Kolbenrückgange vom Verdichtungsdampfe stufenweise vorgewärmt wird, um durch die Speisepumpe annähernd mit der Kesseltemperatur eingeführt zu werden. Der Rest des ausgedehnten Arbeitsdampfes tritt zweckmäßig in das Blasrohr aus, oder treibt in bekannter Weise eine Abdampfturbine, die Luft für das Blasrohr liefert. Dieses neue »unvollständige« Kühlverfahren verzichtet zwar auf die Leistungsvergrößerung durch die Luftleere, ermöglicht es aber, den Dampfniederschlag mit fast der ganzen Flüssigkeitswärme zurückzuspeisen, während bei dem sonst üblichen Kühlverfahren große Wassermengen aufgewendet und mit der vorhandenen Gesamtwärme beladen ins Freie abgestoßen werden; auch entfällt beim neuen Verfahren die Luftpumpe und die ganzen Kühlflächen des gebräuchlichen Oberflächenkühlers. Diese Vorteile kommen um so mehr zur Geltung, wenn die Wasserbeschaffung unmöglich oder schwierig ist, wie bei Lokomotiven, Lokomobilen und in anderen Fällen.

Fig. ι zeigt ein Äusführungsbeispiel für Abdampfverwertung bei Gegendruck arbeit,
Fig. 2 ein solches für abwechselnde Arbeit mit Kühlung und Gegendruck,

Fig. 3 die Einrichtung für selbsttätiges Ab-

und Zuschalten der Zusatzräume durch die Kühlerspannung in größerem Maßstabe, und Fig. 4 die Einrichtung von selbsttätigen Ausgleichsventilen der Zusatzräume.

Die Wirkungsweise in Fig. 1 ist folgende:

Der Frischdampf tritt, wie schon in dem

Haupt- und Zusatzpatent geschildert wurde, bei d in bekannter Weise in den Zylinderdeckel b und durch die Einlaßventile β in den Zylinder α ein. Vorausgesetzt, die Maschine werde dauernd mit Abdampfverwertung (z. B. für Speisewasservorwärmung) verwendet, wie es bei Lokomotiven, Lokomobilen und anderen Auspuffmaschinen in Betracht kommt, so sind die Austrittsventile h}, h² usw. so gesteuert, daß sie beim Kolbenhingange (dem Leistungshube) geschlossen bleiben. Das letzte Austrittsventil h (welches ausnahmsweise durch einen Austrittsschlitz ersetzt werden kann) öffnet bei erreichtem Austrittskolbenhubende nach dem Misehkühler C hin, wodurch der teilweise Niederschlag des Dampfes und ein Spannungsabfall annähernd bis zum Luftdruck erfolgt.

Nach Kolbenumkehr geben die Austrittsventile h_} h², h³ usw. nacheinander die Verbindung mit den Zusatzäumen I, II, III usw. frei. Da die beim vorhergehenden Kolbenrückgange eingetretene Spannung inzwischen durch Beheizung des Speiserohres N gesunken ist, so tritt wiederum im Zylinder die Verdichtungsverminderung ein; beim letzten Abschnitt des Kolbenweges ist nur hoch der unvermeidliche schädliche Raum' des Zylinders selbst aufzufüllen, wodurch die Anfangsspannung in gewünschter Annäherung erreicht wird. Der Niederschlag des Mischkühlers C wird von der Speisepumpe S abgesaugt und durch die Zusatzraume I, II, III usw. nach dem Kessel gedrückt.

Der in den Zusatzräumen entstehende Niederschlag und der etwa erübrigende Abdampf strömen unter Vermittlung von federbelasteten Rückschlagventilchen in einen Oberflächenvorkühler (nicht gezeichnet) oder, wenn er nicht vorhanden ist, unmittelbar nach dem Mischkühler C.

Fig. 2 zeigt eine etwas vereinfachte Anordnung des Dampfzylinders, wobei die Zusatzräume I, II, III usw. als Ringräume am Zylinder angegossen sind. An Stelle des Hauptauslaßventiles h kann ein Schlitz wie bei der bekannten älteren Gleichstromdampfmaschine treten (handelt es sich um Verwendung einer kurz gebauten »Wechselstromdampfmaschine«, so wird ein mittleres gesteuertes Auslaßventil angeordnet, nicht,gezeichnet). Soll die Maschine gewöhnlich mit Kühlniederschlag arbeiten und nur ausnahmsweise (etwa beim Versagen des Kühlers) die Auspuffarbeit eintreten, so brauchen die Auslaßventile nicht gesteuert zu sein, sondern es . genügen die schon erwähnten Sicherheitsschaltkörper H in Fig. 3, wobei die Zuschalträume dauernd mit dem Zylinder verbunden sind. Beim Leistungshube strömt der beim Vorhube angesammelte Verdichtungsdampf, da der Kolben die Entleerung verhindert hat, in den Zylinder nach und bessert die Expansionsspannung -auf, während beim Verdichtungshube wieder die verdichtungsmindernde stuf enweise Entspannung wirkt, die zugleich die Arbeitsleistung vermehrt. Kommt nur Auspuffarbeit in Frage, so bleiben die Umschaltventile H weg und treten an ihre Stelle einfache, nur nach dem benachharten Zusatzraume öffnende Ausgleichsventile R¹, R² usw. (Fig. 4); sobald das Hauptaustrittsventil h geöffnet hat, treten die Ausgleichsventile in Wirkung. Die Zusatzraume entleeren sich rasch und werden beim Verdichtungshube wieder aufgefüllt. Auch hier kann die Speisewasservorwärmung angewendet werden, indem man die Speisewasserleitung N durch die Zusatzraume hindurchführt. Die Leitung kann jedoch auch dazu dienen, daß in umgekehrter Richtung (etwa bei Lokomobilen oder Lokomotiven) Heizgase hindurch-

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geführt werden, um die heizende Wirkung am Zylinder zu verstärken. Statt dessen führt man wohl auch einen Teil des stark überhitzten Frischdampfes der Zuleitung durch; diese Einrichtung kann auch als Sicherheitsvorrichtung gegen zu starke Dampfüberhitzung angewendet werden. In diesem Falle übernimmt der Geschwindigkeitsregler der Maschine oder ein besonderer Wärmeregler die ίο Aufgabe, bei Eintritt von großen Zylinderfüllungen selbsttätig diese Umleitung des Heißdampfes vorzunehmen, wobei auch eine Hilfssteuerung (der Ventile h1, h2, hs usw.) eine stärkere Verdichtungsminderung herbeiführen kann, die durch ihre kühlende Wirkung die Zylinderwärme herabsetzt, wodurch umständliche selbsttätige Regelvorrichtungen des Überhitzers erspart werden. Bei dieser Zylinderbauart wird man zweckmäßig besondere Kolbenlauf büchsen aus entsprechend zähem Stoff getrennt anfertigen und einpassen, wodurch das große Gußstück vereinfacht wird; die Laufbüchsen können, weil sie durch viele Rippen getragen sind, besonders dünnwandig gehalten werden. Die ausschließliche Verwendung des Verdichtungsabdampfes für Speisewasservorwärmung vermeidet den bekannten nachteiligen Einfluß yon wechselndem Abdampfbedarf auf die Geschwindigkeitsregelung der Maschine. Ist nur die erforderliche Kraftleistung maßgebend, so schmiegt sich auch der Dampfverbrauch, wenigstens bei der Maschine mit verlängerter Bauart, fast gleichmäßig der Leistung an, so daß sich der Abdampfverbrauch von selbst regelt. Durch die beschriebene Bemessung und reihenweise Zuschaltung der Zusatzräume hat man es in der Hand, der Verdichtungslinie eine gleichmäßiger ansteigende Form zu geben als das bei unveränderlichem, schädlichem Raum der Fall ist. Dadurch erzielt man einen weichen Gang der Maschine, was für Maschinen ohne Schwungrad, z. B. Lokomotiven, besonders wichtig ist. Dadurch entfällt der einzige Grund, der bis jetzt für Beibehaltung von großen schädlichen Räumen am Anfang des Kolbenhubes geltend gemacht werden konnte. Pa τ ε ν τ - A ν s ρ R ü c η ε :

1. Einrichtung für Abdampfverwertung bei einer Dampfmaschine nach Patent 310895 mit nacheinander zuschaltbaren Entnahmeräumen, dadurch gekennzeichnet, daß diese als abgestufte Zusatzräume dienen und desto kleiner sind, je näher sie dem Einströmende des Zylinders liegen. >

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch"gekennzeichnet, daß die auf Hilfskolben (m) der Schaltkörper (H) wirksame Kühlerspannung das Zu- und Abschalten der Zusatzräume selbsttätig besorgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, die Zusatzräume (I, II, III usw.) durch Heizgase oder Frischdampf aufgeheizt werden, um die kühlende Wirkung der Dampfentnahme auf den Zylinder zu mindern und eine Heizwirkung auf den Dampfzylinder auszuüben.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsregler der Dampfmaschine oder ein Wärmeregler bei Zunahme der Zylinderfüllung durch Beeinflussung der gesteuerten Austrittsventile^die Verdichtung verkleinert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.