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Lokomotivkessel. Die Erfindung bezieht sich auf einen in bekannter
Weise aus, zwei voneinander getrennten. Teilen bestehenden Lokomotivkessel, von
welchem. der eine Teil sich aus der Feuerbüchse und der Verbrennungskammer zusammenGetzt
und als Wa-sserrohrkessel ausgebildet ist, während der andere Teil aus einem gewöhnlichen
zylindrischen Heizrohrkessel besteht.
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Bei dieser Art Lokomotivkessel werden zweckmäßig die oberen Kesselkörper
des Wasserrohrkessels höhengelegt als, der zylindrische Heizrohrkessel', um der
Verbrennungskammer unter dein Kessel den, normalen Abstand von der Schienenoberkante
geben zu können. Dieser Abstand: beträgt ungefähr igoo mm und genügt für die Triebräder
und den Kurbelantrieb, ohne daß deswegen die Abmessungen: des Aschkastens verkleinert
zu werden brauchen, so daß die Luftzuführung zu allen; Teilen des Rostes gewährleistet
ist. Es ergibt sich hieraus aber die Schwierigkeit der Regelung zweier ;unabhängig
voneinander liegenden VVasserspiea 1. Diese Schwierigkeit soll durch; die Erfindung
behoben werden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Wasserräume der beiden
Kesselteile in offener Verbindung miteinander stehen, während die Dampfräume so
miteinander verbundien sind, d'aß ein geringer Druckunterschied zwischen den beiden
Dampfräumen erhälten bleibt, wodurch ein verschiedenartiger Druck auf die Wasseroberflächen
in beiden Teilen ausgeübt wird und die Wasserspiegel- in beiden Teilen verschiedene
Höhenlage einnehmen.
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Die Erfindung besteht weiter in der baulichen Verwirklichung dieses
Gedankens und wird ,nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt des Kessels. Abb. 2 ist ein Querschnitt
in Linie A-A der Abb. i. Abb. 3 :ist eine Rückansicht des Kessels. Abb. 4 ist eine
Seitenansicht. Abb. 5 ist ein Querschnitt in Linie B-B der Abb. 4.. Abb. 6 ist ein
Schnitt in Linie C-C der Abb. 4 mit der Rohrwand des zylindrischen Kesselkörpers.
Abb. 7 ist eine Oberansicht des Kessels. Abb. 8 und 9 sind Einzelheiten..
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Der dargestellte Lokomotivkessel besteht in bekannter Weise aus m@ei
Teilen, nämlich dem als Wasserrohrkessel ausgeführten Teil und dem. zylibdrischen
He@izrohrkessel. Die beiden oberen Kesselkörper 3 und q: sind mit den Wandungen
i und 2 der Verbrennungskammer und der Feuerbüchse in der Nähe des oberen Teiles
derselben verbunden, während die Wasserrohre, welche die oberen Kesselkörper mit
den unteren Zylindern 8, 9 und io verbinden, die Wandungen der Verbrennungskammer
und der Feuerbüchse bilden.
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Gemäß der Erfindung steht der Wasserraum. des zylindrischen; Kessels
mit demjenigen des anderen Kesselteils durch die Rohre 37 und 38 in offener Verbindung.
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Der Hauptdampftaum in dem zylindrischen Kesselkörper steht nicht unmittelbar
mit dein Dampfdom -in Verbindung, sondern durch eine Druckregelvorrichtung. Diese
besteht aus einem Ventil 43, das den Druck zwischen den verschiedenen Räumen regelt
und mit einem Schwimmer 44 versehen ist. Ist der Wasserspiegel in dem Kessel hoch:,
dann wird das Ventil gegen seinen Sitz gepreßt durch Einwirkung des Schwimmers,
so daß der Dampf nicht aus dem; Kessel entweichen kann. Nimmt man den Dampfraum
des zylindrischen Kessels als einen geschlossenen Rauen an, dann wird das Wasser
beim Steigen des Druckes durch die Dampfbildung nach unten gedrückt. Der tiefste
Wasserspiegel wird durch den unteren Rand einer Unterteilungswand' 39 bestimmt,
die sich in der Nähe der hinteren Rohrwand des Kessels befindet. Der entstehende
Dampf strömt unter der Unterteilungswand hindurch, sobald der Wasserspiegel unter
diesen Riand gesunken ist. Dieses ist aber nicht der richtige Weg für den
Dampf,
sondern es wird der Dampfstrom durch; Einwirkung des Schwimmers geregelt. Die Länge
der Spindel 45 zwischen dem Ventil und dem :Schwimmer ist so eingestellt, daß der
Schwimmer das Ventil: für einen freien Dampfdurchtritt öffnet, wenn der Wasserspiegel
noch oberhalb der unteren Kante der Unterteilungswand liegt. D,ie Grenzwerte des
Fallens und: Steigens. des Wasserspiegels sind äußerst klein, so daß ein fast stillstehender
Wasserspiegel vorhanden ist.
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Angenommen, der normale Unterschied zwischen dem Wasserspiegel in
dem Feuerbüchsenteil und in dem zylindrischen Teil des Kessels sei ungefähr
350 mm, dann: ist der Unterschied im Druck zwischen den beiden Dampfräumen
0,035 Atm'.; bei einem: Dampfdruck von 14 Atrn. ist dieser Unterschied im Druck
nur 1-/""o des Druckes, d. h. ein Steigen des Wasserspiegels im, zylindrischen Kessel
vermindert den Dampfraum: um '/."o seines Volumens. Angenommen, die Höhe des Dampfraumes
in dem, zylindrischen Kessel sei 300 mm, dann, braucht der Wasserspiegel
nur um z mm zu steigen, um! das Ventil in Tätigkeit zu setzen. Unter normalen Verhältnissen
wird der Wasserspiegel selbsttätig so eingestellt, daß. der Schwimmer das Ventil
gerade so weit öffnet, um einen Überfluß an Dampf in den Dom entweichen zu lassen
und den Druck in den beiden Dampfräumen auszugleichen. Das Ventil braucht sich nur
etwas zu öffnen, um einen genügenden Durchgang für den Dampf zu, bekommen, da das
Ventil einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat. Der Schwimmer und damit der
Wasserspiegel braucht nur wenig zu sinken, nun das Ventil genügend weit zu öffnen
und ein weiteres Anwachsen des Druckes auf der Wasseroberfläche zu vermeiden, womit
gleichzeitig ein weiteres Sinken. des Wasserspiegels verhindert, wird.
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Es liegt jedoch die Möglichkeit vor, daß das Ventil nicht richtig
arbeitet, so daß der Unterschied im Druck zwischen den beiden Dampfräumen nur sehr
gering ist. In diesem Falle würde der Wasserspiegel in dem zylindrischere Kessel
sehr hoch; ansteigen, so daß das Wasser aus dem Feuerbüchsenteil abgesaugt wird
und gewisse Kesselteile den Heizgasen frei ausgesetzt sind. Um diese Schwierigkeit
zu vermeiden, wird das Ventil in eine besondere Kammer 46 eingesetzt. Der rinförmige
Einlauf 47 liegt etwas oberhalb des normalen Wasserspiegels und wird verschlossen,
sobald die Wasseroberfläche ansteigt. Das weitere Ansteigen; des Wassers wird vermieden,
-da der Dampf nicht entweichen kann. Die Wasseroberfläche kann deshalb niemals über
eine bestimmte Grenze ansteigen, die durch die Höhenlage des Ein-Laufes 47 bestimmt
wird. Das Ventil' befindet sich in einer Kammer getrennt vom Dampfraum und ist mit
einem: besonderen Einlaß versehen. Das. Ventil und der Schwimmer können auch durch
eine andere Einrichtung ersetzt werden, die in; den Ab#b. 8 und 9 dargestellt ist.
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Die Vorrichtung 48 (Abb. 9) befindet sich in der Öffnung des Kesselkörpers:
zwischen dem, Dampfraum und dem; Dom. Sie besteht aus einer großen Anzahl vorn Zylindern
49, die gleichachsig zueinander angeordnet sind, so daß schmale ringförmige Räume
gebildet werden. Die gleichachsigen Wandungen sind durch radiale Rippen 5o miteinander
verbunden. Da der Durchmesser der ringförmigen Räume anwächst, vergrößert sich auch
die Anzahl der Rippen, so. daß die Räume in eine große Zahl flacher rohrähnlicher
Kanäle geteilt werden. Ein mittlerer Kanal 51 ist ferner vorgesehen. Die
oberen Enden der Zellen sind offen und münden in derselben wagerechten Ebene. Die
Öffnungen werden durch einen: Schirm 52 abgedeckt, tun (las durch die Zellen dringende
Wasser in die mittlere Öffnung zurückzuleiten. Die Höhen der Gruppen nehmen unten
von der Mitte nach dem Umfang zu! ab, während: die oberen Kanten in einer wagrechten
Ebene liegen. Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die senkrechten Zellen und
der mittlere Kanal bilden Rohre, in welchen das Wasser infolge des Druckes auf die
umgebende Wasserfläche ansteigt, soweit wie die unteren Enden der Zellen unter der
Wasseroberfläche liegen. Wenn. der Druck auf der Wasseroberfläche anwächst, sinkt
diese, bis die unteren Enden der äußeren Gruppe der Zellen frei zum Wasser liegen.
Der Dampf von dem Dampfraum wird dann durch diese Zellen nach dem Dome hin entweichen.
Das in den Zellen zurückgebliebene Wasser wird nach oben, getrieben und fällt durch
den mittleren: Kanal in den Kessel' zurück, worauf dann der Dampf einen freien Durchgang
durch diese Zellen zum: Döme hat, Während des Betriebes des Kessels wird sich die
Wasseroberfläche selbsttätig bis zu einer Höhe einstelilen, daß eine genügende Anzahl
vorn Zellen für den nach dem Dorn zu entweichenden Dampf freiliegt und offen ist.
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Das Wasser in dem zylindrischen Kesselkörper 3o bedeckt nicht vollständig
den Teil der hinteren Rohrwand, die von der Verbrenmungskarnmer aus erhitzt wird.
Diese Schwierigkeit wird in folgender Weise behoben: In der Nähe der hinteren Platte
ist eine Teilwand 39 angerordnet, und zwar innerhalb des zylindrischen Kesselkörpers,
oberhalb des niedrigsten Wasserspiegels. Diese Unterteilung trennt einen schmalen.
Raum 36
von dem Dampfraum ab. Der Raum 36 setzt sich nach oben hin
bis zu einer Stelle oberhalb des Normalwasserspiegels in den Feuerbüchsenteil fort.
Ein Rohr .4o mündet in der Nähe des oberen Teiles dieses schmalen Raumes, so daß
letzterer unmittelbar mit dem Dampfdom 41 des zylindrischen Kesselkörpers in. Verbindung
steht. Dieser Dampfdom ist mit dem Dampfraum der Feuerbüchse durch ein Rohr 4.a
verbunden. Der Druck in dem Raum 36 ist derselbe wie in dem, Dampfraum, des Kessels
in der Feuerbüchse, so daß das Wasser in dem Raum in derselben Höhe steht, wie das
Wasser in den Kesselkörpern, d. h. der Wasserspiegel in der Nähe der hinteren Platte
des zylindrischen Kesselkörpers ist unabhängig von dem Wasserspiegel des übrigen
Teiles des Kessels, so daß er sich immer in einer solchen Höhe befinden kann, um
den Teil der hinteren Platte zu bedecken, wvelche mit den Heizgasen in Berührung
kommt.
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Bei einem Lokomotivkessel findet eine Deeinflussu.ag durch die Steigungen
des Bahnkörpers auf den Wasserspiegel statt. Zu diesem Zwecke ist eine weitere Teilwand
53 vorgesehen, welche an dem Rauchkammerende des zylindrischen. Kessels angebracht
ist. Diese dient zur Begrenzung des tiefsten Wasserspiegels an diesem Ende des Kessels.
Ein kleiner Dampfdom: 54 ist an diesem Kesselende angeordnet an einem Punkt in der
Nähe der Rauchkammer. Der Dampfdom ist durch ein Rohr 55 mit dem, anderen Dampfdom
verbunden, und die vorderen und hinteren Unterteilungen 53 und 39 dienen so zur
Begrenzung des tiefsten Wasserspiegels mit Bezug auf die Fahrtneigungen.
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Der Schwimmer .t.1. bestimmt die Höhe des Wasserspiegels in dem zylindrischen
Kessel, und wenn Veränderungen in der Lage des Kessels. vorkommen, bewegt sich die-
Wasseroberfläche um eine Achse, welche durch die Mitte des Schwimmers geht. Auf
diese Weise ist allen Bedingungen durch die Anordnung des Schwimmers in der Mitte
des Kessels entsprochen. Da das Volumen des Wassers in dem zylindrischen Kessel
nahezu konstant bleibt, ist es nur notwendig, das Frischwasser den. oberen Kesselräumen
durch die Kesselspeisevorrichtungen zuzuführen.