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Ortsbewegliche Zweidruckkesselanlage, insbesondere für Lokomotiven.
Gegenstand der Erfindung ist eine ortsbewegliche Zweidruckkesselanlage, insbesondere
für.Lokomotiven, bei der eine als Wasserrohrkessel ausgebildete Feuerbüchse und
ein Langkessel zusammen angeordnet sind. In der Feuerbüchse wird Hochdruckdampf
von 3o Atm. und mehr erzeugt, während der Lanb kessel N iederdruckdampf erzeugt.
Man könnte eine derartige Anlage so einrichten, daß der Abdampf der Hochdruckstufe
der Maschine dem Niederdruckkessel zugeführt wird, so daß die in diesem Abdampf
enthaltene Wärme dem N iederdruckkessel zugute kommt. Der im N iederdruckkessel
erzeugte Niederdruckdampf würde dann der Niederdruck-stufe der Maschine zugeführt
werden. Man könnte «-eiter, wenn Überhitzung des Niederdruckdampfes stattfindet,
den Abdampf der Hochdruckstufe in die vom N iederdruckkessel zum N iederdrucküberhitzer
führende Leitung einführen, so daß das Dampfgemisch im Niederdrucküberhitzer überhitzt
wird und dann der Niederdruckstufe der Maschine zuströmt. Beide Ausführungsarten
empfehlen sich hauptsächlich deshalb nicht, weil durch den aus der-Hochdruckstufe
kommenden Abdampf, der ölhaltig ist, Ölablagerung im Niederdruckkessel oder im \
iederdrucküberhitzer stattfinden würde, was insbesondere bei ortsbeweglichen Anlagen,
vor allem auch bei Lokomotiven, vermieden werden muß. Weiter würde für den Fall,
daß der Abdampf der Hochdruckstufe noch eine gewisse Überhitzung besitzt, diese
schwierig zu erzeugende Überhitzungswärme bei Mischung mit dein Wasser des Niederdruckkessels
oder mit dem \ iederdruckdampf vor dem Eintritt in die Maschine verschwinden.
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Daher ist es zweckmäßig, den Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine
erst dann
finit deni :` ieclerdruckdampf zu mischen, nachdem dieser
im Niederdrucküberhitzer überhitzt worden ist, d. h. auf seinem Wege vom iederdrucküberhitzer
zur Niederdruckstufe der Maschine. Nach der Erfindung dient dabei zur Überhitzung
des in der Feuerbüchse erzeugten und zur Hochdruckstufe der Maschine strömenden
Hochdruckdampfes (von mindestens 3o Atm.) ein in den Heizrohren des Niederdruckkessels
liegender Überhitzer, während für den aus dem Niederdruckkessel kommenden Dampf
ein ebenfalls in den Heizrohren des Niederdruckkessels liegender besonderer Überhitzer
vorgesehen ist, der den Niederdruckdampf so hoch überhitzt, daß dieser nach Mischung
mit dem Abdampf der Hochdruckstufe mit ausreichender Überhitzung in die Niederdruckstufe
eintritt. Vorteilhaft kann man aus dem Hochdruckdampf, falls dieser bereits gesättigt
sein sollte; die darin schwebenden Wasserteilchen in bekannter Weise ausscheiden,
wodurch die Mischtemperatur für die Niederdruckstufe noch erhöht wird. Für den Fall,
daß der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine höheren Druck haben sollte als der
überhitzte Niederdruckdampf, mit dem er gemischt werden soll, sind in den vom Niederdrucküberhitzer
zur Niederdruckstufe führenden Leitungen vor den Einmündungsstellen der den Hochdruckabdampf
zuführenden Leitungen Rückschlagventile vorgesehen, um auch in diesem Falle zu verhindern,
daß der ölhaltige Hochdruckabdampf. in den Niederdrucküberhitzer gelangt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Kesselanlage der Erfindung
beispielsweise dargestellt, und zwar in Anwendung auf eine Lokomotive. Abb. i ist
ein Längsschnitt durch die Lokomotive, während Abb.2 ein Querschnitt nach Linie
i-i und Abb.3 ein Querschnitt nach Linie 2-2 von Abb. i ist.
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Die Lokomotive besteht aus einer Feuerbüchse A und einem Heizrahrlangkessel
B. Die Feuerbüchse A ist als unabhängiger Hochdruckkessel ausgebildet für Betriebsdrücke
von wenigstens 3o Atm. Die obere Grenze dieser Drücke kann sehr hoch gewählt werden
und sich z. B. auf 8o Atm. und mehr belaufen. Die Feuerbüchse weist Verdampfungsrohre
d auf, die in obere Sammelrohre g und in untere Sammelrohre f münden. Die oberen
Sammelrohre g sind mit einer Heizeinrichtung lt verbunden, die in dem oberen Behälter
e angeordnet ist, in dem sich (las Wasser befindet, aus dem der Hochdruckbetriebsdampf
durch mittelbare Beheizung entwickelt wird. Der untere Teil der Einrichtung h ist
mit Behältern k verbunden, von denen Leitungen i in die unteren Sammler f
führen. Ein in den Teilen f, d, g, h, k, i umlaufendes Mittel, z.
B. Wasser und aus diesem entstehender Dampf, macht also einen Kreislauf. C ist ein
Überhitzer für den Hochdruckdampf, D ein zweiter Überhitzer für den :Niederdruckdampf.
Leitung L verbindet den Behälter c mit dem Naßdampfkasten in' des Hochdrucküberhitzers.
Von dem Heißdampfkasten m= dieses Überhitzers führt eine Leitung yt zu den
Schieberkästen der Hochdruckzylinder E der Antriebsmaschine. Eine Leitung s führt
vom Dom des Niederdruckkessels B zum Überhitzer D, von dein der N
iederdruckdampf durch Leitungen p in die Niederdruckzvlinder F strömt. Leitungen
o sind an diese Leitungen p angeschlossen. In den Leitungen p sind vor den Einmündungsstellen
der Leitungen o Rückschlagventile _r angeordnet. Leitungen q führen von den Niederdruckzylindern
zum Blasrohr r. Der Behälter e ist mit einem Sicherheitsventil t versehen, das durch
eine Leitung 2t mit dem Kessel B verbunden ist, so daß ein im Behälter
e
entstehender Dampfüberschuß an den Kessel B abgegeben werden kann. Auf diese
Weise wird ein unmittelbarer Wärmeverlust durch Abblasen des Sicherheitsventils
vermieden. H ist eine Speisepumpe, welche das Kesselwasser des Kessels B zum Teil
durch eine Leitung v entnimmt und durch Leitung Ü, in den Hochdruckkessel A als
hochvorgewärmtes Speisewasser drückt. Die Kesselsteinausscheidung erfolgt also zum
größten Teil schon im Kessel B. Statt der im Ausführungsbeispiel gezeigten mittelbaren
Erzeugung des Hochdruckdampfes in der Feuerbüchse kann auch unmittelbare Dampferzeugung
verwendet werden, bei der das Wasser in den Wasserrohren und im oberen Dampf-und
Wasserbehälter umläuft.
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Die Betriebsweise der Kessel- und Ma: schinenanlage ist die folgende:
In der Feuerbüchse A wird durch die strahlende Wärme und die Heizgase der in der
Kreislaufeinrichtung d, f, g, h, k, i umlaufende Wärmeträger derart
erhitzt, daß durch Abgabe von Wärme durch die Heizeinrichtung h im Behälter c hochgespannter
Dampf erzeugt wird. Die Heizgase strömen nach clem Verlassen der Feuerbüchse A durch
die Heizrohre des Kessels B zur Rauchkammer der Lokomotive und verlassen diese,
wie üblich, durch den Schornstein. In dem Kessel B, dessen Wässer- und Dampfraum
von dein Wasser- und Dampfraum des Kessels .I getrennt ist und dessen Behälter für
Wasser niedriger liegt als der obere Behälter der Hochdruckfeuerbüchse, so daß in
letzterer ein höherer Wasserspiegel gehalten wird als im Langkessel B, wird niedrig
gespannter Dampf erzeugt. Ist der Kessel B für einen
Betriebsdruck
von etwa 16 Atin., also für den heute üblichen Druck bei Lokomotivkesseln, bestimmt,
so empfiehlt es sich, diesen Druck gewöhnlich etwas niedriger zu halten, z. B. auf
13 Atin. Wenn nämlich im Dampfbehälter c der Feuerbüchse A eine größere Dampferzeugung
herrscht als den Betriebsverhältnissen entspricht, so kann durch das Ventil
t und die Leitung u der überschüssige Hochdruckdampf an den Kessel
B abgegeben «erden. Dieser wirkt dann also als Speicher. Die durch die Heizrohre
des Kessels B gehenden Heizgase dienen nicht nur zur Dampferzeugung, sondern auch
zur Überhitzung sowohl des vom Hochdruckkessel A wie des vom Niederdruckkessel B
kommenden Dampfes. Inn Ausführungsbeispiel ist der Überhitzer D für den N iederdruckdampf
als Großrattchr, ohrüberhitzer, der Überhitzer C für den Hochdruckdampf als Kleinrauchrohrüberhitzer
ausgebildet. Es steht jedoch nichts im Wege, auch für den zur Überhitzung des niedrig
gespannten Dampfes dienenden Überhitzer einen Kleinrauchrohrüberhitzer zu verwenden.
Der von den Hochdruckzvlindern E durch Leitungen o abgeführte Abdampf wird in den
Leitungen p mit dem hochüberhitzten Niederdruckdampf vermischt. Das vorn Hochdruckabdampf
mitgeführte Ü1 wird auf diese Weise vorteilhaft für die Schmierung der N iederdruckstufe
nutzbar gemacht. Dabei dienen die Rückschlagventile x, die, in der Strömungsrichtung
des N iederdruckdampfes gesehen, vor den Einmündungsstellen der Leitungen o in die
Leitungen P angeordnet sind, dazu, für den Fall, daß der Hochdruckabdampf höheren
Druck besitzen sollte als der Niederdruckdampf, ein Eindringen des Hochdruckabdampfes
in den Niederdrucküherhitzer D zu verhindern. Auf diese Weise wird auch für diesen
Fall verhütet, daß Ülablagerungen iin N iederdrucküberhitzer stattfinden, was im
übrigen durch die erst hinter dein N iederclrticl:überhitzer stattfindende Mischung
des Hochdruckabdampfes finit dem Niederdruckdampf verhindert wird. Auch verschwindet
bei dieser Mischung an der angegebenen Stelle etwa im Hochdruckabdampf noch vorhandene
Überhitzungswärine nicht im N iederdruckkessel, vielmehr wird diese Überhitzungswärme
zusammen finit der hohen Überhitzung des Niederdruckdampfes eine für den wirtschaftlichen
Betrieb der Niederdruckstufe ausreichende Überhitzung des Dampfgemisches herbeiführen.
Auch dann wird noch eine Überhitzung des Dampfgemisches erreicht, wenn der Hochdruckabdampf
nicht mehr überhitzt ist. Die Rückschlagventile x bewirken auch eine gewisse selbsttätige
Regelung der Lieferung des Dampfes zu den Niederdruckstufen.
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Die als Hochdruckkessel dienende Feuerbüchse .3 nimmt ungefähr den
Raum der heute üblichen Feuerbüchse ein. Sollte sich eine Vergrößerung dieses Rauirres
als notwendig erweisen, so könnte der Kessel B um so viel verkürzt werden, als die
Feuerbüchse verlängert wird. Die Umkehrenden der Überhitzerelemente können bei richtiger
Bemessung der Heizfläche der Feuerbüchse ohne Nachteil bis dicht an die vordere
Rohrwand des Kessels B herangeführt «-erden, so claß ausreichende C1lerhitzting
des Dampfes beider Kessel erhalten werden kann.
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Statt der dargestellten Zweifach-Expansionskolbenmaschine kann auch
eine Mehrfach--Expansionskolbenmaschine oder eine Turbine Verwendung finden.
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Die Erfindung läßt sich nicht nur bei Lokomotiven, sondern auch bei
andern ortsbeweglichen Kesselanlagen, z. B. solchen für Lokomobilen, Schiffe sowie
Fahrzeuge anderer Art, verwenden.