DE418212C - Schienenfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine und Dampfmaschine - Google Patents

Description

Das Bestreben, Verbrennungskraftmaschinen zum Antrieb von Schienenfahrzeugen zu verwenden, scheiterte bisher stets an der Schwierigkeit des Anfahrens. Eine Lösung dieser Frage besteht in der Verwendung eines Hil£santriebes, zu dem zweckmäßig Dampf verwendet wird. Da dieser Dampf nur zeitweise gebraucht wird, ist seine Erzeugung in einem Dampfkessel mit besonderer Feurung unwirtschaftlich. Die Verbrennungskraftmaschine erzeugt nun während ihres Ganges selbst größere Mengen Abwärme, die sonst nutzlos verloren gehen und teilweise sogar schwer zu beseitigen sind. Es ist daher naheliegend, diese Wärmemengen für die Erzeugung von Hilfsdampf zu verwenden. Da aber der Hilfsdampf stets dann gebraucht wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine steht, also keine Abwärme erzeugt wird, so ist eine Speicherung notwendig.

Diese Anreicherung erfolgt in einem mit Flüssigkeit gefüllten großen Behälter, dem sogenannten Dampfspeicher, dessen Verwendung bei Lokomotiven bereits bekannt ist.

Im Gegensatz zu anderen Anordnungen, bei denen der Dampfspeicher durch die Abgase der Verbrennungskraftmaschine oder durch getrennte Feurung beheizt wird, liegt das Neue des vorliegenden Anspruches darin, daß die Flüssigkeitsmenge des Dampfspeichers gleichzeitig durch den Kühlmantel der Verbrennungskraftmaschine umläuft, hierbei die Abwärme aufnimmt und sich damit anreichert. Die Erzeugung von Dampf in Kühlmänteln von Verbrennungskraftmaschinen ist bekannt, doch handelt es sich dabei stets um unmittelbare ! Dampferzeugung. Bei der Verbindung von ; Kühlmantel und Dampfspeicher jedoch, wie ; m vorliegendem Falle, findet nur eine Anreicherung von Kalorien in der umlaufenden [ Flüssigkeitsmenge statt. Hierbei steigt der Druck in geringem Maße. Hält die Lokomotive an und steht die Verbrennungskraftmaschine still, so findet keine weitere Wärmezufuhr mehr statt. Die unter dem Druck von einigen Atmosphären stehende Flüssigkeit des Dampf Speichers hat aber bei der vorhergehenden Fahrt so viel Wärmeeinheiten aufgenommen, daß sie in der Lage ist, bei Entspannung unter Druckabfall erhebliche Dampfmengen für den Hilfsantrieb zum Wiederanfahren zu liefern.

Die Verbrennungskraftmaschine verliert nicht nur Abwärme an den Zylinderwandungen, sondern auch in den Auspuffgasen. Bei anderen Anordnungen werden die Auspuffgase zum Anheizen des Dampfspeichers benutzt. Diese Anordnung besitzt jedoch sehr erhebliche Nachteile. Man ist nicht in der Lage, die Abwärme der Auspuffgase vollkommen auszunutzen, da man sie nur bis auf die Temperatur des Dampfspeichers abkühlen kann. Der Rest entweicht mit den Gasen in das Freie. Die Abgase haben ferner eine sehr geringe Wärmekapazität. Sie geben daher die Wärme auch sehr schnell ab. Da man aber aus baulichen Gründen genötigt ist, den Dampfspeicher in einiger Entfernung von der Verbrennungskraftmaschine aufzustellen, so

geht schon ein großer Teil der Wärme in der erforderlichen Verbindungsleitung verloren. Im übrigen ist aber die Kühlung der Zylinderwandungen nach wie vor erforderlich. Die Rückkühlung dieser Kühlwassermengen bereitet aber gerade bei Lokomotiven fast unüberwindbare Schwierigkeiten.

Im Gegensatz zu diesen Ausführungen bietet die vorliegende Anordnung große Vorteile. ίο Die wärmeaufnehmende Flüssigkeit des Dampfspeichers dient gleichzeitig als Kühlflüssigkeit und läuft in dem Kühlmantel der Zylinder um. Dadurch wird die gesamte Wandungswärme restlos der späteren Dampferzeugung nutzbar gemacht. Die Abkühlungsverluste sind sehr gering, da Wasser oder andere leichter siedende Flüssigkeiten eine große Wärmekapazität besitzen. Die schwierige Rückkühlung entfällt vollständig. Die Beseitigung der Abgasmengen bereitet keine Schwierigkeiten, da man sie direkt in das Freie führen kann. Will man ihre Abwärme auch noch ausnutzen, so kann man sie zur Erhitzung von Steinkörpern benutzen, an denen sich bei Bedarf der aus dem Dampfspeicher entnommene Dampf überhitzt.

Abb. ι der Zeichnung stellt eine bildliche Darstellung des Antriebes dar. Die Verbrennungskraftmaschine A, hier als Vergasermascliine gezeichnet, ist ebenso wie die Dampf- ; maschine B mit der Achse gekuppelt. Diese < Kupplungen können auch lösbar eingerichtet sein.

Die Maschine A erhält das Brennstoffes gemisch aus dem Vergaser a. Bei der Verbrennung wird ein Teil der Wärme von den Wandungen und den Abgasen aufgenommen. Die Kühlung der Zylinder erfolgt durch Heißwasser von höchstens 180 C, was einem größten Dampfdruck von ι ο Atmosphären entspricht.

Der Kühlraum der Zylinder steht nun in Verbindung mit dem Hauptspeicher C, der zum größten Teil mit Wasser gefüllt ist. ■ Eine Pumpe b sorgt für kräftigen Wasserumlauf zwischen dem Kühlmantel und dem Speicher.

Die Abgase werden durch den zweiten Speicher D geleitet und geben hier ihre Wärme an das Füllmaterial ab. Der aus C entnommene Dampf durchströmt nun im Gegenstrom den Speicher D, wobei er Wärme aufnimmt und dadurch getrocknet bzw. überhitzt wird. Nachdem er in der Maschine B Arbeit verrichtet hat, gelangt er in den Oberflächen- i kondensator E, wo er durch Kühlmittel niedergeschlagen wird. Das Kondensat wird von der Pumpe c über das Rückschlagventil d \ wieder in den Kühlmantel gedruckt. \ Der Betrieb wickelt sich nun, z. B, bei ^! einer Lokomotive, folgendermaßen ab. Der Speicher C der kalten Maschine wird durch fremden Dampf auf die erforderliche Temperatur gebracht. Da der Speicher D dabei nicht miterwärmt wird, steht zunächst nur Naßdampf zur Verfügung.

Ist dagegen die Maschine A abkuppelbar eingerichtet, so wird sie leerlaufend in Gang gesetzt und die Speicher C und D ohne Fremddampf durch die Leerlaufsabwärme angeheizt.

Hat der Speicher C den erforderlichen Druck erreicht, so kann das Fahrzeug durch Öffnen des Ventiles e in Bewegung gesetzt werden. Ist die Geschwindigkeit der Lokomotive und damit die Drehzahl der ebenfalls mit den Achsen gekuppelten Maschine A auf einen bestimmten Wert gestiegen, so kann die Verbrennungskraftmaschine durch Öffnen der Drossel/ langsam zum Angehen gebracht und dann voll belastet werden.

Da sich der Wärmeinhalt der Speicher durch den Dampfverbrauch beim Anfahren stark erschöpft hat, ist nun die Dampfmaschine zunächst ganz abzustellen bzw. abukuppeln.

Sobald die Speicher aufgefüllt und dann noch längere Strecken zu durchfahren sind, wird die Dampfmaschine wieder etwas belastet und die Maschine A so weit gedrosselt, daß die dem Speicher C zugeführten und "" entnommenen Wärmemengen ungefähr gleich sind.

Die Maschinen A und B lassen sich auch baulich durch Ausnutzung beider Kolbenseiten zu einer Maschine vereinigen.

Abb. 2 stellt eine in vorstehender Weise angetriebene Lokomotive dar. Der Speicher C wird dabei zweckmäßig als Schlepptender ausgebildet und ist daher, je nach dem Verwendungszweck der Lokomotive, leicht gegen einen Speicher anderer Größe auszutauschen.

Claims (1)

1. Patent-An Spruch:

   Schienenfahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine als Haupt- und eine Dampfmaschine als Nebenantrieb besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmäntel der Verbrennungskraftmaschine unmittelbar mit dem Flüssigkeitsraum eines den Dampf zum Betriebe der Dampfmaschine liefernden Dampfspeichers in LTmI auf verbindung stehen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.