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Vorrichtung zum Erhitzen von Kesselspeisewasser durch Dampf, insbesondere
für Lokomotivkessel. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni
igi i die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika
vom 27. Juli igi8 beansprucht. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen
von Kesselspeisewasser durch Dampf, insbesondere für Lokomotiven, bei welcher die
Kaltwasserpumpe eine um den Betrag der durchschnittlichen Heizdampfniederschlagung
geringeren Wassermenge fördert als die Kesselspeisepumpe. Die Erfindung besteht
an erster Stelle darin, daß zwischen dem Erhitzer und dem Heißwasserbehälter ein
Schwimmtopf eingeschaltet ist, welcher die Abführung des bei wechselnder Dampfzuführung
in wechselnder Menge entstehenden Wasserüberschusses regelt.
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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i die neue Vorrichtung größtenteils in Höhenschnitt, Abb. 2
in einer Seitenansicht, welche die Befestigung am Kessel erkennen läßt ; Abb. 3
und 4 sind Querschnitte nach 3-3 und 4-4 der Abb. i, während Abb. 5 einen
Einzelschnitt nach 5-5 der Abb. 3 ist.
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Auf der Zeichnung ist mit A die einen Erhitzer bildende Wärmeaustauschkammer,
in welche Heizdampf und kaltes Speisewasser gelangen, bezeichnet, mit B der darunter
angeordnete Behälter zur Regelung des Wasserrückflusses und mit C der Heißwasservorratsbehälter,
in welchen das Wasser aus dem Behälter B durch einen Überlauf gelangt. An der einen
Seite des Erhitzers sind die senkrecht übereinander angeordneten Pumpen D und E
für das kalte Wasser und für das warme Wasser sowie der Dampfzylinder F befestigt,
und diese ganze Speisewasseranlage bildet so eine Einheit, die durch Stützen io
(Abb. 2) an der Seite des Lokomotivkessels G befestigt ist. Zwei Stützen sind am
Erhitzergußstück und zwei an dem Pumpenteil der Anlage vorgesehen. Die Kammer A
erhält Dampf durch das Rohr ii mit Absperrventil i2 und dem Einlaß 13, wonach der
eintretende Dampf rund in der Kammer durch einen Einsatz 14 verteilt wird. Das kalte
Wasser tritt in die Kammer A. über dem Einlaß 13 und dem Einsatz 14 durch
einen Einlaß ein, der durch ein federbelastetes Streuventil 15 geschlossen
ist. Durch dieses wird das Wasser
in den Dampf gespritzt. Der Einlaß
für das kalte Wasser ist mit der Druckkammer der Pumpe D durch einen Kanal 16 verbunden,
der bei kleinen Anlagen vorteilhaft mit der Kammer aus einem Gußstück besteht. Neben
dem Kanal 16 ist eine Luftkammer 17 vorgesehen, welche bei kleinen Anlagen vorteilhaft
mit der Kammer A aus einem Stück besteht, und die Strömung aus der Pumpe D in die
Kammer A ausgleicht, so daß ein ununterbrochener Strom gesichert ist, der gegenüber
den Erschütterungen, wie sie im Lokomotivbetrieb auftreten, abgepuffert wird.
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Der Einsatz 14 bildet ein weites Rohr, das bis in den Kopf der Kammer
A und unter seine Stützplatte 3o ragt. Der Dampf tritt infolgedessen aus dem Rohr
il in das Einsatzrohr aus dem Kopf der Kammer und geht mit dem kalten Wasser durch
das Einsatzrohr abwärts, welches so geformt ist, daß der Durchgang des Wassers etwas
verzögert wird und eine weitergehende Erhitzung des Wassers erreicht wird, besonders
wenn mit voller Beaufschlagung gearbeitet wird. Dieses Ergebnis wird durch die Einschnürung
31 gesichert, welche dem Dampf einen größeren Durchgangsquerschnitt rund um den
Umfang desEinsatzrohres bietet, wenn er in die Kammer A eintritt. Diese Form der
Kammer mit diesem Einsatz ist einfach und wirksam und deshalb besonders vorteilhaft.
Die Stützplatte 3o bildet, wie ersichtlich, eine Scheidewand in der Kammer A und
ist mit einer Anzahl kleiner Öffnungen g versehen, so daß der Dampf langsam unter
die Platte 30 treten kann, wodurch die Anheizung des Wassers unterstützt
wird und alles über der Scheidewand sich ansammelnde Wasser abgezogen werden kann.
Die Luft wird, wie unten näher angegeben, unterhalb der Platte 3o abgezogen, so
daß alle sich im Erhitzer ansammelnde Luft entfernt wird und ein Aussetzen wegen
solcher Luft nicht ein treten kann. Die austretende Luft wird vorteilhaft in den
Kopf des Erhitzers über einem sich etwa bildenden Wasserspiegel abgeführt. Wie ersichtlich,
läßt dieser Luftaustritt auch Dampf oder Wasser austreten, um einen schädlichen
Überdruck in der Kammer A zu vermeiden. Das übliche Sicherheitsluftventil 18 ist
in der Leitung ig ersichtlich, welche oben am Erhitzer die Verbindung mit dem Luftaustritt
32 herstellt, der vorteilhaft in dem Gußstück der Kammer A angeordnet ist und unterhalb
der Scheidewand 30 mündet (Abb. 5).
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Zur Regelung des Wasserspiegels und des Abganges des überschüssigen
Wassers ist innerhalb eines Behälters B ein Schwimmtopf b mit oberen
Öffnungen i für *den Wassereintritt vorgesehen. Dieser Schwimmtopf gleitet an einer
feststehenden senkrechten Stange 2o, die zugleich einen Anschlag für die Feder des
Ventils 15 bildet. Die Stange wird sicher in ihrer Mittellage durch eine Nabe gehalten,
die durch Speichen in dem Einsatzrohr 1q. gehalten ist. Am unteren Ende ist die
Stange verstärkt und mit Seitenöffnungen 2 versehen, welche durch den Schwimmtopf
b geöffnet und geschlosen werden. Diese Öffnungen führen in eine Mittelöffnung 3,
welche in einen Kanal 21 ausmündet, durch den überschüssiges Wasser unmittelbar
in die Speisepumpe D zurückgelangt. Der Kanal 21 ist mit einer Luftkammer 22 versehen,
die die gleiche Aufgabe wie die Kammer 17 hat und einen ständigen Strom aus dem
Behälter mit einfacher Saugwirkung nach der Pumpe D sichert. Das Wasser aus der
Kammer A tritt in den Behälter B durch einen Umfangsschlitz um die wagerechte Platte
q. an der Stange 2o, so daß das Wasser verhindert ist, in die Öffnungen i des Schwimmtopfes
b oder in einen später erwähnten Kanal 24 zu fallen, wodurch der Behälter B bis
auf den normalen Wasserspiegel angefüllt wird, ohne daß das Wasser in den Schwimmtopf
gelangt oder durch den Kanal 24 abfließt. Der Behälter B wird auf diese Weise sofort
beim Anlassen angefüllt und bleibt angefüllt, was für die richtige Wirkungsweise
des Behälters von Wichtigkeit ist.
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Der Vorratsbehälter C empfängt das Speisewasser aus dem Behälter B
mittels Überlaufs durch den Kanal 2q., der vorteilhaft in den beiden Seitenwänden
des Behälters B ausgekernt ist, wie aus Abb. q. ersichtlich. Der normale Wasserspiegel
im Behälter ist ungefähr der in Abb. i ersichtliche. Der Vorratsbehälter C ist unmittelbar
durch ein Kanal 25
am Boden des Behälters mit der Speisewasserpumpe E verbunden.
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Die Pumpen D und E sind als doppelt wirkende Pumpen von der üblichen
Bauart gewählt. Sie haben Kolben d und e an einer Stange 26, die vom Dampfzylinder
F aus bewegt wird, und ferner die üblichen Saugventile 5 und Druckventile 6. Die
Saugkammer der Pumpe D erhält kaltes Wasser durch eine Leitung 27, während die Förderkammer
der Pumpe E durch eine Leitung 28 mit dem Kessel verbunden ist.
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Ein für die Einfachheit und Gedrungenheit wichtiges Kennzeichen, welches
vorteilhaft Anwendung findet, besteht in der unmittelbaren Strömung des Überschußwassers
aus dem Kanal 2i in die Pumpe D durch ein besonderes Saugventil 7, welches
unter dem leichtesten erwünschten Druck nachgeben kann und nur bei dem einen Hub
der doppelt wirkenden Pumpe arbeitet. Dieses Ventil (oder anstatt dessen auch mehrere
Ventile) läßt das überschüssige Wasser in die Arbeitskammer der Pumpe D eintreten,
damit es
mit dem kalten Wasser ausgepumpt wird. Doch tritt dieses
Überschußwasser nicht in die eigentliche Saugkammer der Pumpe D, sondern ist von
dieser durch die Scheidewand 8 abgesperrt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft,
indem die verhältnismäßige Stärke der Federn des besonderen Saugventils 7 und der
Saugventile 5 so gewählt werden kann, daß die verhältnismäßige Wassermenge, die
in die Pumpe durch die Ventile 7 und 5 eintritt, ungefähr auf den richtigen Betrag
eingestellt werden kann, während die endgültige und genaue Einstellung durch den
Regelungsbehälter erfolgt und von dem Wasserstand des Wassers im Erhitzer und dem
Wasserstand in dem an die Pumpe durch das Rohr 27 angeschlossenen Speisebehälter
abhängt.
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Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung ist folgende: Kaltes Wasser
und Dampf treten in die Kammer A und das Einsatzrohr 14, wo der Dampf niedergeschlagen
wird, worauf das heiße Wasser rund um die Scheibe 4 in den Regelungsbehälter B gelangt,
diesen auf einmal anfüllt und den Schwimmerbehälter b hebt, so daß er die Öffnungen
2 abschließt. Wenn der Behälter B auf den normalen Wasserstand gefüllt ist, läuft
das Wasser durch die Kanäle 24 in den Vorratsbehälter C über und wird aus diesem
in richtigem Maße durch die Pumpe E in den Kessel gespeist. Dieser Zustand wird
durch die Speisepumpe D und die Pumpe E so lange aufrechterhalten, als der Dampfzustrom
im wesentlichen gleichbleibt. Wächst aber der Dampfzufluß und infolgedessen die
Menge des Dampfwassers, so steigt das Wasser in dem Behälter B rascher, als Wasser
durch die Pumpe E abgeführt wird, bis es in die Öffnungen = des Schwimmtopfes b
überfließt und diesen füllt. Er sinkt nun an der Stange 2o und verbindet die Seitenöffnungen
2 mit der Mittelöffnung 3 und dem Kanal 21, so daß das überschüssige Wasser durch
das Saugventil 7 in die Pumpe gelangt und mit dem Speisewasser in die Kammer A zurückbefördert
wird. Dieser Zustand dauert so lange, bis das Wasser im Außenbehälter B wieder fällt
und der Schwimmtopf b durch die Öffnungen 2 genügend entleert ist, um sich wieder
bis in die Stellung der Abb. r zu heben und die Seitenöffnungen 2 für den Regelbetrieb
abzuschließen. Die Förderpumpe und die Speisewasserpumpe sind so bemessen, daß sie
den Zylinder der Speisewasserpumpe voll und den Schwimmerbehälter auf dem normalen
Wasserspiegel gefüllt erhalten, so daß der Schwimmtopf nur den veränderlichen Überschuß
aus der Dampfniederschlagung abführt.