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Speisewasservorwärmer, insbesondere für Lokomotivkessel. Die Erfindung
bezieht sich auf einen Speisewasservorwärmer für Lokomotivkessel, bei dem die Kaltwasserpumpe
eine um den Betrag der durchschnittlichen Heißdampfniederschlagung geringere Wassermenge
als die Kesselspeisepumpe in einen Erhitzer fördert, der über einem Sammelbehälter
für das erhitzte Wasser angeordnet ist, wobei durch einen Schwimmer die Abführung
des bei wechselnder Dampfzuführung in wechselnder Menge entstandenen Wasserüberschusses
geregelt wird.
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Das Neue der Erfindung gegenüber Einrichtungen ähnlicher Art besteht
vor allem darin, daß behufs Erzielung einer geringen Bauhöhe die Schwimmerkammer
getrennt und seitlich von der Sammelkammer für das erhitzte Wasser angeordnet ist
und nur einen Teil der gesamten Heißwassermenge aufzunehmen hat. .
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Ferner sind noch eine Reihe von anderen Verbesserungen an dieser Einrichtung
vorgesehen.
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Die Zeichnung zeigt zwei beispielsweise Ausführungsformen.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Speisewasservorwärmeanlage,
bei der der eigentliche Vorwärmer mit Pumpen- und Arbeitszylinder zu einer einzigen
Einheit vereinigt ist.
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Abb. 2, 3 und ¢ sind Schnitte nach den Linien 2-2, 3-3 und 4-q. der
Abb. i.
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Abb. 5 ist ein Längsschnitt durch eine ab= geänderte Ausführungsform,
während die A.bb. 6, 7 und 8 Schnitte nach den Linien 6-6, 7-7 und 8-8 der Abb.
5 sind.
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In den Abb. i bis q. bedeutet A die Ölabscheidekammer, B die Wärmeaustauschkammer
oder den eigentlichen Vorwärmer, C die Sammelkammer für die Speisepumpe, in welche
das erwärmte Wasser von der Kammer B gelangt. D ist die Wasserzufluß-
und
Luftkammer, E ist die Schwimmerkammer zur Regelung des Überschußwasserablaufs,
F ist die Speisewasserabgabekammer und Luftkammer, G ist die Filterkammer zum Filtern
des Speisewassers, ehe es in den Kessel gelangt, und H ist die Ansatigekainnier
und Luftkammer für das kalte Wasser. Alle diese Kammern bilden ein einziges Gußstück
mit dem üblichen daran befestigten Deckel io. Die Schwimmerkammer E ist von der
Kammer C getrennt und mit ihr verbunden, so daß ein Spritzen und Plätschern des
Wassers in der Kammer C die Bewegung des Schwiminers nicht beeinträchtigt. Die Kammer
C ist verjüngt, so daß ihr unterer Teil einen gerinberen Querschnitt hat.
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An einer Seite des Vorwärmers und daran befestigt, um mit ihm zu einer
Einheit verbunden zu sein, befindet sich die vereinigte Speisewasserpumpe und Heißwasserpumpe
J sowie der Dampfzylinder K. Das ganze Speisewassersystem in der dargestellten Form,
die sich für die übliche Größe empfiehlt, bildet ein einziges kompaktes Ganzes,
das in geeigneter Weise seitlich am Lokomotivkessel befestigt werden kann. Es ist
inAessen kein notwendiges Merkmal, daß die Pumpe und der Speisewasservorwäriner
zu einer Einheit verbunden sind und ebenso ist es für große Lokomotiven nicht Bedingung,
daß die einzelnen Kammern ein einziges Gußstück bilden.
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Der durch ein Auspuffrohr i i in die ülabscheidekammer A eintretende
Dampf wird durch einen nach innen gerichteten abgeflachten Stutzen 12 gegen Spritzplatten
13 geleitet, welche alles mit dem Dampf mitgerissene 0l zurückhalten, welches dann
auf dein Boden der Kammer A sich sammelt und durch ein Abzugsrohr 14 abläuft. Die
Spritzplattenreihe kann auch nach einwärts oberhalb des Stutzens sich erstrecken,
um allen Dampf abzufangen, der sonst unmittelbar nach oben in die Wärineaustauschkammer
B gelangen könnte, ohne mit den vor dein Stutzen sitzenden Spritzplatten 13 in Berührung
zu koininen. Aus der Kammer A gelangt der Dampf durch eine Leitung 15 iin Deckel
io nach der Wärmeaustauschkammer B. Die Kammer A und die Leitung 15 können durch
ein sich i:ach aufwärts öffnendes Riickschlagventil a getrennt sein, welches sich
unter leichtem Druck öffnet, um den Druck in der Wärmeaustauschkammer B zu halten
und zu verhüten, daß das Wasser bei einem plötzlichen Absperren des Dampfes bei
mit voller Kraft laufender 1-taschine in dem Dampfzylinder überkocht. In der Kammer
B mischt sich der Dampf mit kaltem Wasser aus Spritzdüsen 16, von denen 1-ei dem
Beispiel zwei vorhanden sind. Die Spritzdüsen sind an der Kaltwasserleitung 17 iin
Deckel io befestigt, in welchen das kalte Wasser aus der Speise- und Luftkammer
D_ durch die Leitung 18 gelangt. Letztere ist vorteilhaft mit ihrem unteren Ende
unter dein Wasserspiegel in der Kammer D angeordnet, tim einen Wasserverschluß für
die Luftkaminer zu bilden, und um alle Luft abzuscheiden, welche mit dein Wasser
in die Kammer D geiangen könnte.
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Die Kaltwasserspeisekainnier D sitzt oberhalb des Abgaberohres i9
der Pumpe J. Vorteilhaft ist ein kleines federbelastetes Sicherheitsventil c in
der Leitung 17 angeordnet, welches in der Regel geschlossen ist, aber durch ein
übermäßiges Ansteigen des Drukkes in der Leitung 17 aufgestoßen wird. Ein federbelastetes
Rückschlagventil b ist ferner vorteilhaft zwischen den Leitungen 17 und 18 vorgesehen,
um eine Strömung, außer bei Pumpendruck, zu verhindern, so daß, wenn die Lokomotive
abwärts fährt und die PumpeJ nicht arbeitet, der Wasserdruck im Tender nicht das
Saugventil und Abgabeventil der Pumpe öffnen und den Vorwärmer nicht überschwemmen
kann.
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Von der Wärmeaustauschkammer B gelangt das heiße Wasser durch eine
Art Düse, welche durch die einwärts schrägen Wände 20 gebildet wird, in die Sammelkammer
C. Luftaustrittkanäle sind hinter den Wänden 20 vorgesehen und können erforderlichenfalls
mit Entlüftungsventilen ausgestattet sein. Das erwärmte Wasser wird aus der Sanimelkainmer
C durch den Speisewasserteil der PumpeJ unter dem Plungerkolben abgesaugt und durch
die Leitung 21 nach aufwärts in die Abgabekammer F gefördert. Diese hat eine Trennwand,
unter der das Wasser abgezogen wird, so daß ein Wasserverschluß zwischen der Kammer
F und dein Durchgang 22 entsteht und ein Abscheiden der Luft in der Kammer F gesichert
wird. Der Durchgang 22 ist durch geeignete Öffnungen finit der Filterkammer G verbunden,
durch welche dann das Speisewasser nach abwärts in die Leitung nach dem Kessel gelangt.
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Die Pumpe J besteht aus einem einzigen Zylinder, in welchem der Kolben
23 mittels der Kolbenstange 24 auf- und abbewegt wird. Das obere Ende des Zylinders
speist kaltes Wasser in den Vorwärmer, während das untere Ende das warme Wasser
wie vorbeschrieben fördert. Das Speisewasserende der Pumpe ist mit einer einzigen
Ventilkammer versehen, die entweder mit dem Zvlinder aus einem Stück besteht, oder
an diesem befestigt ist. Die Saugkammer 25 ist verhältnismäßig groß, um eine größere
Anzahl von Saugventilen 26 aufzunehmen, von denen nach dem gezeichneten Beispiel
vier vorhanden sind, als Förderventile 27, von denen nur zwei vorhanden sind. Hierdurch
wird ein freier
Saugstrom gesichert, um Wärmeverluste auszugleichen,
die aus der geringen Erhöhung der Wärmeaustauschkammer entstehen könnten.
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Die Ventilkammer ist mit einer Einlaßleitung und einer Aüslaßleitung
versehen, die mit dem Boden der Sammelkammer C und der Leitung 21 verbunden sind.
Die Einlaßleitung ist hierbei teilweise durch einen Flansch oder vorspringenden
Rand 28 in der Kammer C abgedeckt, um in noch erhöhtem Maße einen gleichmäßigen
Saugstrom zu sichern.
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Das -Kaltwasserende, d. h. das obere Ende ,les Zvlinders, ist mit
einem Gehäuse versehen, «-elches über das offene Ende des Zylinders paßt und dort
durch Flansch o. dgl. befestigt ist. Dieses Gehäuse enthält eine Saugkammer 29,
die mit dem Kaltwasserzufluß- ; kanal H verbunden ist, sowie eine Förderkammer 3o,
die finit dem unteren Ende der Abgabeleitung i9 verbunden ist, wobei geeignete Saugventile
und Förderventile vorgesehen sind.
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Der Dampfzylinder K ist mit dem üblichen Kolben 3i -versehen, der
durch die Kolbenstange 24 mit dem Pumpenkolben 23 verbunden ist und durch eine beliebig
geeignete Ventilsteuerung oder Schiebersteuerung gesteuert wird, vorteilhaft nach
dem dargestellten Beispiel mittels eines selbsttätig vom Dampf beeinflußten Hauptschiebers,
der den -Dampf nach den beiden Zylinderenden unter der Beeinflussung eines Hilfsschiebers
i steuert, der seinerseits durch eine Schieberstange 2 bewegt wird, die wechselweise
finit dem Kopfende und Bodenende einer Bohrung 3 in der Kolbenstange 24 in Anstoß
kommt. Der Dampf tritt durch den Kanal 4 ein und ptifl't durch einen Kanal 5- in
die Wärmeaustauschkaminer B aus, wie aus der Zeichnung ersichtlich.
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Der Dampfzylinder K und die Pumpe J sind so ausgebildet, daß die beiden
Kolben 23 und 31 mitsamt der Stange 24 als Ganzes herausgenommen werden können.
Zu diesem Zweck ist die Pumpe J mit einem geteilten Zylinderdeckel 32 versehen,
der um die Stange 24 herum befestigt ist, während der untere Deckel 33 des Dampfzylinders
K mit einer Öffnung versehen ist, die groß genug ist, um den Kolben 23 nach oben
herauszuziehen. Diese Öffnung ist durch eine Stopfbüchse 34 geschlossen, deren Flansch
auf dem Deckel 33 aufsitzt. Nach Entfernung der Ventilkammer und der Hilfssteuerstange
2 mit Zubehör und Abnahme des geteilten Deckels 32 lassen sich die beiden Kolben
23, 31 mit der Stange 24 und der Stopfbüchse 34 als Ganzes herausziehen und ein
Reservesatz dieser Teile läßt sich ohne weiteren Aufenthalt einsetzen. Ferner ist
zu bemerken, daß die Kolbenstange der Pumpe J auf der Kaltwasserseite vorgesehen
ist, so daß das Volumen dieser Stange den Unterschied zwischen der Menge des gepumpten
kalten Wassers und der Menge des geförderten heißen Speisewassers ausgleicht, wodurch
Unzuträglichkeiten vermieden werden, die durch eine unregelmäßige Wirkungsweise
der Pumpe entstehen könnten. Die Ausbildung der Pumpe ist eine solche, daß das zugespeiste
kalte Wasser und das aus dem . Vorwärmer herausbeförderte Speisewasser proportional
bleiben, aber mit Rücksicht auf die Kondensation des Dampfes ein -kleiner Wasserüberschuß
im Vorwärmer sich ansammelt.
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Zum Ausgleich. dieses Überschusses wird bei der Ausführungsform nach
den Abb. i bis 4 dieser Wasserüberschuß der Speisepumpe zugeführt, um in den Vorwärmer
zurückbefördert zu werden. Zu diesem Ztveck ist die Schwimmerkammer E mit der Sammelkammer
C durch einen Kanal 35 verbunden und ist am Boden mit der Saugkammer 29 verbunden.
Ein Schwimmer 37 in Form eines sechseckigen offenen Bechers unter leichter Verjüng
ug nach dem Boden zur Verhütung gegen Anfrieren gleitet an einer Führungsstange
38, deren oberes Ende im Deckel io befestigt ist, während das untere Ende durch
den Verbindungsstutzen 36 in die Kaltwassersaugkammer 29 der Pumpe J hereinragt
und durch eine einstellbare Stopfbüchse 36 in Stellung gehalten wird, die. ihrerseits
einen unteren Abschluß für den Verbindungsstutzen 36 bildet. Die Führungsstange
38 ist in dem Teil, der. innerhalb des Stützens 36 liegt, hohl und mit einer Anzahl
von Öffnungen 4aversehen. Der Boden des Schwimmers 37 bildet ein Ventil, das mit
dem oberen Rand des Stutzens 36 ein Abschlußventil bildet, um. den Durchfluß des
Wassers aus der Schwimmerkammer E in die Saugkammer 29 abzuschließen oder. freizugeben.
Der Schwimmer 37 ist stets durch eine Öffnung d.1 (Abb. i und 4) in der Durchgangsleitung
18 gefüllt gehalten, indem durch diese Öffnung ein Teil des kalten Wassers in das
Innere des Schwimmerbechers läuft, der durch eine Feder 42 ausgeglichen wird, die
sich gegen die einstellbare Stopfbüchse 39 stützt.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Der in die Kammer A eintretende.Dampf
wird durch die Spritzplatten 13 von dem mitgerissenen Öl befreit, gelangt in die
Kammer B, wo er mittels des kalten Wassers aus den Spritzdüsen 16 niedergeschlagen
wird und das heiße Kondenswasser läuft in die Sammelkammer C, aus der es mittels
der Pumpe J abgesaugt wird, welche es durch die T uftabscheidekaminer F in die Filterkammer
G fördert,
wo es endgültig gereinigt wird, ehe es weiter nach dem
Kessel geht. Findet ein Ansteigen der Dampfmenge statt und damit entsprechend ein
Ansteigen der Menge des Kondenswassers, so steigt dieses in die Schwimmerkammer
E und hebt den Schwimmer 37, so daß der Überschuß durch den Stutzen 36 und die öffnungen
40 in der hohlen Führungsstange 38 in die Pumpe J gelangt. Dieser Vorgang dauert
so lange, bis der Wasserspiegel in den Kammern C und E so weit fällt, daß der Becher
37 das obere Ende des Stutzens 36 wieder schließt und damit die regelmäßige Arbeitsweise
wieder eintritt. Die Pumpe J ist so bemessen, daß sie das Speisewasserende stets
voll hat und die Sammelkammer sowie die Schwimmerkammer auf den normalen Wasserspiegel
gefüllt gehalten sind, so daß der Schwimmer nur den veränderlichen Überschuß an
Dampfkondenswasser regelt.
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Die Abb. 5 bis 8 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform unter Fortfall
des ölabscheiders und der Filterkammer mit einer anderen Ausführungsform des Schwimmers
und abgeänderter Regelung des Wasserüberschußausgleichs. Bei dieser Ausführungsform
ist ein Becher 43 vorgesehen, der jederzeit durch ein Rohr 6 aus der Kammer B gefüllt
gehalten wird. Die Kammern C und E sind vorteilhaft nahe ihrem oberen Ende durch
eine Öffnung 7 zum Ausgleich des Luftdruckes in '' diesen Kammern miteinander verbunden.
Der leicht verjüngte Becher 43 ist drehbar an einem Halter 44 an der Wandung
der Kammer E aufgehängt und wird durch zwei ; Gegengewichte 45 j ederseits des Halters
44 ausgeglichen. Eine an dem Becher 43 angelenkte Stange geht durch den Stutzen
46 und ist an einem Hebelarm 8 einer Welle g angelenkt, die durch eine Stopfbüchse
48 in der Wand zwischen dem Stutzen 46 und der Kaltwasserkammer 49 hindurchgeht
und einen zweiten Hebelarm So trägt. Dieser ist gelenkig mit einer Schieberstange
51 verbunden, welche durch die Kammer 49 geht und mit einem Rundschieber 52 verbunden
ist, der innerhalb eines zylindrischen Schieberspiegels 53 gleitet. Dieser ist mit
Öffnungen d versehen, die oben und unten mit Öffnungen e und f die Verbindung herstellen,
welche nach der Saugkammer 29 bzw. der Förderkammer 49 der Pumpe J führen.
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Wenn sich Überschußwasser im Vorwärmer ansammelt, so hebt sich der
Schwimmer 43, und es wird der Schieber 52 durch das beschriebene Gestänge nach einwärts
verschoben, so daß die Verbindungsöffnung d nach den Öffnungen e und f freigelegt
wird, so daß ein Teil des Wassers aüs der Förderkammer 49 in die Saugkammer 29 zurücktritt.
Dieser Vorgang dauert so lange, bis der Wasserspiegel so weit gefallen ist, daß
der Schwimmer 43 das Übergewicht über die Gegengewichte 45 bekommt, worauf der Schieber
52 nach außen verschoben wird und die Verbindungsöffnung d absperrt, so daß kein
kaltes Wasser mehr zurückströmen kann.
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Die Verlängerung der einwärts ragenden, eine Düse bildenden Wände
2o der Abb. i bei der Ausführungsform nach der Abb.5 zwischen den Kammern B und
C dient hier zur Aufnahme oder Bildung eines Rohres 57 zur Aufrechterhaltung der
Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, die teilweise aus der Wirkung der Düse 16
und teilweise aus der Dampfströmung herrührt. Dieses Rohr erstreckt sich durch die
Kammern C und mündet gegen das aufwärts gebogene Ende 58 der Speisewassersaugleitung.
Das freie Ansaugen, welches durch den vermehrten Saugventilquerschnitt in Verbindung
mit dem Düsenrohr 57 gesichert ist, bewirkt eine Verri@ngerung der erforderlichen
Saughöhe und damit der nötigen senkrechten Abmessungen des Vorwärmers. Bei der Ausführungsform
nach den Abb. i und 4 wird eine ähnliche Wirkung durch die düsenartigen schrägen
Platten 2o in Verbindung mit der verjüngten Form der Sammelkammer C erreicht.
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Am Kaltwasserende der Pumpe J ist eine die beiden Kammern oder Windkessel
59 umfassende Luftkammer vorgesehen, und zwar derart, daß der Heizer das Spiel der
Kolbenstange 24 durch den Zwischenraum zwischen den beiden Windkesseln 59 hindurch
beobachten kann.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Ventilkammer an der einen Seite
des Dampfzylinders angeordnet, während die Hilfssteuerstange 54 durch ein Gestänge
von einer oberen Kolbenstange 55 des Kolbens 31 aus bewegt wird, unter Einkapselung
des Gestänges durch ein Gehäuse 56.
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Es ist zu bemerken, daß bei beiden Ausführungsformen die Trennung
der Schwimmerkammer von der Sammelkammer wichtig ist, weil nur das für das Schwimmerspiel
not= wendige Wasser in diese Kammer gelangt und das Plätschern und hierdurch bewirkte
Schütteln des Schwimmers vermindert und außerdem ein Vorwärmer von möglichst geringen
senkrechten Abmessungen erzielt wird. Durch diese geringe Abmessung der Gesamthöhe
des Vorwärmeraggregates mit Dampf-und Wasserpumpe unterscheidet sich der Vorwärmer
gemäß dieser Erfindung vorteilhaft von einer solchen Ausführungsform, bei welcher
der Schwimmer zwischen die Wärmeaustauschkammer und dem Sammelbehälter hintereinander
eingeschaltet ist. Ebenso tragen auch die Vereinigung der Kaltwasser- und
Heißwasserpumpe
wie auch die Form der Förderkammer nach der Sammelkammer zu dieser Verringerung
der senkrechten Abmessungen des ganzen Vorwärmeraggregates bei. Gerade für Lokomotiven
ist ferner der offene Becherschwimmer, der mit Wasser gefüllt gehalten wird und
seine besondere Anordnung entweder nach der Abb. i oder nach Abb. 5 wichtig für
die Verminderung der Rüttelbewegung .