-
Offener Querstromrieselkühler zum Rückkühlen des Kühlwassers von Dampfkondensationsanlagen
auf Fahrzeugen. Die Erfindung betrifft einen offenen Querstromrieselkühler zum Rückkühlen
des Kühlwassers von Dampfkondensationsanlagen auf Fahrzeugen. Darnach wird das zu
kühlende Wasser durch den Luftstrom in einen mit der Fahrrichtung gleichgerichteten
Kanal fallen gelassen, und es wird die Anzahl, Stärke und Verteilung der Wasserstrahlen
so gewählt, daß die relative Geschwindigkeit der Kühlluft gegenüber der Rückkühlvorrichtung
am Austrittsende unter dem Wert bleibt, bei dem Wasserverlust durch Mitreißen durch
die Luft stattfindet. Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß im Vollbetrieb
das zu kühlende Wasser derart durch den Luftstrom geleitet wird, daß es von dem
oberen Behälter in zwei Teile eines quer zur Luftrichtung unterteilten unteren Behälters
fällt, und daß von dem in den einen der unteren Behälterteile gelangenden Wasser
solches nach dem oberen Behälter zurückgefördert wird, um von da wieder durch den
Luftstrom zu gelangen, während von -dem in den andern der unteren Behälterteile
gelangenden Wasser, solches nach der Kondensationsanlage gefördert wird.
-
Da auf Fahrzeugen der für die Rückkühlvorrichtung zur Verfügung stehende
Raum. sehr beschränkt ist, ist es wesentlich, daß die verlangte Kühlleistung in
einer Vorrichtung von kleinstmöglichem Raumbedarf erzie't wird. Dieser -Forderung
genügt die vorliegende Erfindung. Denn da dem Luftstrom und den Wasserstrahlen gar
keine zusätzlichen Hemmnisse entgegengesetzt sind, erhält die Luft den ° größtmöglichen
Durchfiußquerschnitt, so daß in keinem Raum viel Luft bei verhältnismäßig kleiner
Relativgeschwindigkeit mit viel Wasser in Berührung kommt und dadurch die denkbar
größte Kühlwirkung erreicht wird.
-
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar stellt Abb. i einen vertikalen Längsschnitt,
Abb. 2 einen teilweisen Grundriß einer derartigen, auf einer Dampflokomotive angeordneten
Vorrichtung dar.
-
Die Lokomotive bewege sich in der Pfeilrichtung I von rechts nach
links, so daß sich in der Vorrichtung ein von links nach rechts (Pfeilrichtung II)
gerichteter Luftstrom bildet.
-
In Abb. i ist i ein Strahlkondensator, welchem durch den Stutzen -,
der zu kondensierende Dampf und durch das Rohr 3 das unter Druck befindliche Betriebswasser
zugeführt wird. Letzteres hat einmal den Dampf zu kondensieren und sodann die Luft
aus der die Lokomotive treibenden Dampfkraftmaschine, von welcher der Dampf durch
das Rohr 7, zugeführt wird, abzusaugen. Aus dem Diffusor q. gelangt das Luftwassergemisch
in den Behälter 5 und strömt durch das Rohr 6 zur Rückkühlvorrichtung über. Dieselbe
besteht der Hauptsache nach aus einem oberen Behälter 7 und dem in einen vorderen
Teil 8 und einen hinteren Teil 9 untetteilten unteren Behälter sowie den zugehörigen
Rohrleitungen und Pumpen. Von dem hinteren Teil 9 des
unteren Behälters
wird das Wasser mittels des Rohres io und. der Pumpe ii abgesaugt und mittels des
Rores 12 nach dem oberen Behälter 7 gefördert, in dessen Boden Bohrungen 5 13 und
1q. angebracht sind. Das durch die Bohrungen 13 ausströmende Wasser gelängt in den
hinteren Behälterteil 9, das durch die Bohrungen 1q. ausströmende Wasser nach dem
vorderen Behälterteil B. Ein Teil des in den oberen Behälter 7 gelangenden Wassers
strömt also wiederum dem unteren Behälterte,*l 9 zu und wird mittels der Pumpe ii
im Kreislauf gefördert. Auf diese Weise hat es Gelegenheit, mit dem inRichtung des
Pfeiles II horizontal von links nach rechts gerichteten Luftstrom wiederholt in
Berührung zu gelangen. Die aus dem oberen Behälter 7 durch die Bohrungen 14 ausströmenden
Wasserstrahlen kommen mit dem Luftstrom gleich bei dessen Eintritt in die Vorrichtung
(d. i. bei C) in Berührung, also an einer Stelle, wo die Luft die niederste Temperatur
und die größte Kühlfähigkeit besitzt. Das im vorderen Teil 8 des unteren Behälters
sich sammelnde Wasser besitzt demnach die niederste Temperatur. Deshalb wird das
vom Mischkondensator i benötigte Betriebswasser mittels des Rohres 15 und der Pumpe
16 aus diesem vorderen Behälterteil 8 abgesaugt. Zwischen den Behäl' e teilen 8
und 9 kann ein Überströmen überschü,sigen Wassers in der einen oder anderen Richtung
geschehen. Gemäß Abb. i strömt augenblicklich Wasser vom hinteren Behälterteil 9
nach dem vorderen Behälterteil 8 über.
-
Die quer zu den von oben nach unten fallenden Wasserstrahlen von links
nach rechts strömende Luft hat infolge ihres Aufpralldruckcs und ihrer Reibung das
Bestreben, die Wasserstrahlen nach rechts abzulenken. Dadurch entsteht die Gefahr,
daß ein Teil des niederfallenden Wassers über den unteren Behälterteil hinausgeweht
wird und für die weitere Kühlung verloren geht. Dem könnte zwar wenigstens teilweise
vorgebeugt werden durch eine Verlängerung des unteren Behälterteiles nach rechts,
doch hätte dies eine so große Baulänge der ganzen Vorrichtung zur Bedingung, wie
sie auf einer Lokomotive gar nicht untergebracht werden könnte. Aber auch trotz
dieser Vorrichtung würde ein großer Teil des Wassers weit nach hinten geweht, wenn
.die Relativgeschwindigkeit des Luftstromes gegenüber der Kühlvorrichtung und damit
gegenüber den Wasserstrahlen eine zu große wäre. Um dies zu verhüten, werden die
Menge und die Verteilung des Wassers so gewählt, daß die Relativgeschwindigkeit
der Luft gegenüber der Rückkühlvorrichtung innerhalb der Vorrichtung 5 m/Sek. nicht
übersteigt. Dies kann insbesondere an Hand der Abb. 2 erklärt werden, welche als
ein in Abb. i in der Höhenlage A-B horizontal durcbgelegter Querschnitt von oben
gesehen zu betrachten ist. Die kleinen, in den Grundriß der Behälterteile 8 und
9 eingezeichneten Kreise stellen die Querschnitte durch die von oben nach unten
gerichteten Wasserstrahlen dar. Wenn das Fahrzeug (Lokomotive), auf welchem sich
diese Rückkühlvorrichtung hefindet, beispielsweise eine von rechts nach links gerichtete
Fahrgeschwindigkeit von 72 km; Std. besitzt, so hat ein beispielsweise beim Punkt
x sich befindendes Luftteilchen, insofern es so weit vom Fahrzeug entfernt ist,
daß es von diesem unbeeinflußt bleibt, die absolute Geschwindigkeit Null und gegenüber
der Vor-! richturig eine Relativgeschwindigkeit gleich 2o m/Sek. Dies Luftteilchen
behält diese Geschwindigkeitsverhältnisse bei. Abgesehen vom Einfluß durch Stoß
und Reibung würde die Vorrichtung sich gegenüber einem augenblicklich bei y, d.
i. also unmittelbar vor der Einrichtung befindlichen Luftteilchen ebenfalls mit
der Relativgeschwindigkeit von 2o m/Sek. nach links bewegen, während dieses- Luftteilchen
vorerst ortsfest bleiben würde. In Wirklichkeit wird aber dieses bei y gelegene
Luftteilchen der von rechts nach links gerichteten Fahrbewegung der Wasserstrahlen
durch Reibung und Stoß einen gewissen Widerstand entgegensetzen. Dadurch erhält
das Luftteilchen, insbesondere wenn es bei der Relativbewegung in das Strahlenbündel
hineingelangt ist, eine ebenfalls von rechts nach links geiichtete absolute Geschwindigkeit.
Je größer diese absolute Geschwindigkeit wird, um so mehr verringert sich die relative
Geschwindigkeit des Luftteilchens gegenüber den Wasserstrahlen, um so kleiner wird
seine ablenkende Wirkung auf die weiter hinten gelegenen 1 Wasserstrahlen. Die Wasserstrahlen
können nun beim vorliegenden Beispiel bezüglich Menge und Anordnung so gewählt werden,
daß die Luft innerhalb der Vorrichtung auf eine absolute von rechts nach links gerichtete
Geschwindigkeit von wenigstens 15 m/Sek. ansteigt, wodurch die Relativgeschwindigkeit
auf 5 m/Sek. und weniger fällt. Bei einer solchen Relativgeschwindigkeit vermag
die Luft die beim hinteren Teil der Vorrichtung niedergehenden Wasserstrahlen nicht
mehr in einer nachteiligen Weise nach rechts abzulenken.
-
Bei schneller Fahrt des Fahrzeuges muß man dem relativen Durchfluß
der Luft durch die Kühlvorrichtung einen größeren Widerstand entgegensetzen als
bei langsamer Fahrt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß, in Abb.
2 gesehen, bei langsamer Fahrt nur die in den Vertikalebenen a-b, c-d, e- f und
g-h liegenden Bohrungen des oberen Behälters offen, die zwischenliegenden Bohrungen
geschlossen gehalten werden, so daß
für die Luft ein verhältnismäßig
großer Durchflußquerschnitt freibleibt. Für die schnelle Fahrt werden auch die in
den Ebenen i-k, o-p, q-y liegenden Bohrungen oder wenigstens ein Teil derselben,
insbesondere die vorderen, geöffnet und-dadurch dem Luftstrom entsprechende Hindernisse
entgegengestellt. -Dieses Regelungsverfahren erfüllt zugleich die Bedingung, daß
bei großer Fahrt mehr KüHwasser durch die Vorrichtung geleitet wird als bei kleiner
Fahrt, weil bei schneller Fahrt eine größere Dampfmenge zu kondensieren ist und
deshalb die gesamte Rückkühlvorrichtung -eine größere sein muß. Natürlich kann auch
die Förderleistung der Pumpen entsprechend geregelt werden. Bei größerer Fahrgeschwindigkeit
wird man die Pumpe ii auf eine größere Fördermenge einstellen, einmal, um das gleiche
Kühlwasser mit dem Luftstrom in Berührung zu bringen und sodann, um dem Luftstrom
einen größeren Widerstand entgegenzusetzen und auf diese Weise seine Relativgcschwinaigkeit
in der Vorrichtung unterhalb der gewünschten Grenze von 5 m/Sek. zu halten.
-
Wenn der durch die Fahrbewegung erzeugte Luftstrom nicht geniigt,
könnte ein Ventilator zu Hilfe gezogen werden, speziell bei Fahrten auf längeren
Steigungen.
-
Es können Einrichtungen angebracht werden, welche in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit betätigt werden, wie .z. B. Geschwindigkeitsmesser.
Diese können zur Regelung der Menge und der Verteilung des zu kühlenden Wassers
benutzt werden.