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Einrichtung zur Regelung des Betriebes von Dampferzeugungsanlagen.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung einer Einrichtung zur Regelung des
Betriebes von Dampferzeugungsanlagen, insbesondere bei Lokomotiven, nach Patent
426927. Die im Hauptpateilt beschriebene Einrichtung in verschiedenen Ausführungsformen
beherrscht zwar den gesamten Betrieb einer zu regelnden Dampferzeugungsanlage; es
erscheint jedoch wünschenswert, insbesondere bei der Regelung einer beispielsweise
mit einem Zweidruckdampferzeuger ausgerüsteten Lokomotive eine zusätzliche Einrichtung
vorzusehen, «-elche die Aufgabe hat, die. Einrichtung des Hauptpatentes für besondere
Betriebsf;ille und -verhältnisse zli beeinflussen. Diese Aufgabe wird durch die
Einrichtung nach der Erfindung gelöst.
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Zur Erläuterung sei zunächst auf Abb. r der Zeichnung verwiesen, in
der in einem Schaubilde der Verlauf der Dampferzeugung D in den beiden Dampferzeugern
einer Zweidruckd.unpferzeugungsanlage einer Lokoniotive in Abhängigkeit von der
Rostanstrengung R gezeigt ist, wenn der Hochdruckdampferzeuger
als
Feuerbuchse ausgebildet ist. Kurve a stellt den Verlauf der gesamten in beiden Dampferzeugern
erzeugten Dampfmenge in Abhängigkeit von der Roste dar und zeigt, wie mit wachsender
Rostanstrengung diese Dampfmenge wächst. Kurve h zeigt das Anwachsen -der vom Hochdruckdampferzeuger
erzeugten Dampfmenge finit wachsender Rostanstrengung. Aus dem Schaubild ergibt
sich, daß der Anteil des als Feuerbuchse ausgebildeten Hochdruckkessels an der gesamten
Dampferzeugung um so größer ist, je kleiner die Rostanstrengung ist. Bei kleineren
Leistungen bzw. beim Leerlauf und Stillstand der Maschine erzeugt der Hochdruckkessel
beinahe ioo Prozent der gesamten in beiden Kesseln erzeugten Dampfmenge. Bei größeren
Leistungen verschiebt sich das Verhältnis zwischen Dampferzeugung im Hochdruckkessel
und im Niederdruckkessel so, daß bei einer bestimmten Rostanstrengung je etwa 5o
Prozent der gesamten Datnpfinenge im Hochdruck- und im \ iederdruckkessel erzeugt
werden.
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Wenn nun beispielsweise die Lokomotive einen längeren Aufenthalt an
einer Haltestelle hat, würde im Hochdruckkessel infolge der auch beim Halten wirkenden
strahlenden Wärme der Feuerung weiter Dampf erzeugt werden, während im Niederdruckkessel
keine oder nur eine unwesentliche Dampferzeugung stattfindet. Der Druck im Hochdruckkessel
würde steigen und gegebenenfalls die Sicherheitsventile zum Abblasen bringen. Man
wird daher zweckmäßig den Druck im Hochdruckkessel vor einem Aufenthalt so weit
absenken, daß während des Aufenthaltes durch die Steigerung des Druckes im Hochdruckkessel
die für das Abblasen der Sicherheitsventile vorgesehene Grenze nicht erreicht wird.
Die Erfindung zeigt ein einfaches Mittel- zur Herbeiführung dieses Absenkens des
Druckes, und zwar durch Veränderung der Verteilung der Dampfentnahme auf die beiden
Kessel, so daß vor dem Anhalten der Lokomotive dem Hochdruckkessel mehr Dampf entnommen
wird, als in ihm erzeugt wird.
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. Eine solche Veränderung der Verteilung der Dampfentnahme in dem
Sinne, daß der Anteil des einen Kessels an der gesamten Dampflieferung für die Maschine
größer wird, als der Anteil dieses Kessels an der gesamten Dampferzeugung beträgt,
kann auch z. B. beim Anfahren und Beschleunigen der l.okontotive zweckmüßig sein.
Auch diese @'cr:indcrung kann durch die Erfindung erreicht werden. Zum Verständnis
der Vorränge bei dieser Regelung dient (las Schaubild der Abb. 2. dessen hier in
Betracht kommende Kurven Liter der Annahme aufgestellt sind, (laß beim Anfahren
und Beschleunigen (lein iederdruckkessel eine größere Dampfmenge entnommen wird,
als in ihin erzeugt wird. Die Kurven der Abb.2 sind alle als ab-'liiitigig von dein
Weg aufgetragen, den die Lokomotive von einer Haltestelle zur anderen zurücklegt.
Kurve c zeigt den Verlauf der Geschwindigkeit der Lokomotive, Kurve d die Größe
der Füllungen und Kurve c den Druck im Abdampfstutzen. Entsprechend den großen Füllungen
während der Anfahrzeit ist der Druck im Abdampfstutzen während dieser Zeit größer
und fällt auf einen normalen Wert für normale Füllungen wahrend der normalen Fahrt.
Kurve f stellt die gesamte Dampfentnahme dar, die der Einfachheit halber als gleichbleibend
für die ganze Fahrt angenommen ist, so daß die Kurve f überall gleichen Abstand
von der Abszissenachse hat. Kurve g gibt ein Bild der Verteilung der gesamten Dampfentnahme
auf die beiden Kessel derart, daß die oberhalb der Kurve g liegenden Strecken 1a1,
h' usw. ein Maß für die Dampf= entnahme aus dem \ iederdruckIcessel und die unterhalb
der Kurve g liegenden Strecken il, i= usw. ein Maß für die Dampfentnahme aus dem
Hochdruckkessel darstellen. Die Dampfentnahme aus dem \ iederdruckkessel ist also
während der Anfahrt verhältnismäßig größer als die aus (lein Hochdruckkessel (Strecke
hl > i=). Das Verhältnis verschiebt sich bei der normalen Fahrt im Beispiel derart,
daß mehr Dampf aus dem Hochdruckkessel entnommen wird als aus dem \'iederdrttckkessel
(Strecke i= > h=). Diese Verteilung der Dampfentnahme würde den Druck im
liederdruckkessel nach Kurve k so beeinflussen, daß er während der Anfahrzeit sinkt,
um allmählich wied(Zr auf den normalen-Wert in zu steigen, während der Druck im
Hochdruckkessel nach Kurve n während der Anfahrzeit auf seinen normalen Wert D steigt.
Vor der Haltestelle kann er, wie erwähnt, auf einen niedrigeren Wert abgesenkt werden.
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Die Erfindung sieht vor, daß die zur selbsttätigen Veränderung der
Danipfentnahinev erteilung auf die beiden Dampferzeuger nach dem Hauptpatent dienende
Einrichtung während besonderer Betriebsfälle (z. B. während des Aufahrens oder vor
einer Haltestelle) außer durch die ihre Verstellung während der normalen Fahrt bewirkenden
Kräfte noch durch zusätzliche Kräfte beeinflußt wird, die ganz selbsttätig oder,
nachdem eine von I fand bewegte Vorrichtung (z. B. ein Hebel) eingestellt ist, während
dieser Einstellung selbsttätig wirken. In letzterem Falle, den ntan also als* halbselbsttätig
bezeichnen könnte, hört die Einwirkung dieser zusätzlichen Kraft auf, sobald die
von Hand einzustellende Vorrichtung wieder ausgeschaltet ist.
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Atesführung#beispiel der Erfindung ist in Abb. 3 veranschaulicht, die einen Teil
der Abb. ; des Hauptpatentes darstellt. 38 ist wieder die Nockenhülse; 15 der Nocken
finden Hochdruckregler, .fo ist die Kolbenstange des Kolben: 41, der ini Zylinder
.42 gegen (lie Feder d.3 unter dem Einfluß des bei .4¢ eintretenden N iederdruck(lampfes
verschoben wird, wodurch eine Z-erscliiel)ung der Nockenhülse und eine Veränderung
in der Vtrteiltuig der Dampfentnahme erzielt wird. Das Neue liegt hier darin, daß
die Feder 43 sich gegen einen Teller o. dgl. t stützt, der von einem Handrad z.
oder einer anderen, vom Führerstand aus zu bewegenden Vorrichtung eingegestellt
wird und die Feder 43 stärker oder schwächer spannen kann. Die Vorrichtung ie kann
beispielsweise durch einen (nicht gezeichneten) besonderen, im Führerhaus befindlichen
Hebel so eingestellt werden, daß die Feder 4.3 schwächer gespannt - wird. Dadurch
bewirkt der auf den Kolben 41 drükkende Niederdr uckdänipf eine größere Verschiebung
des Kolbens 41 in dem Sinne, daß die Danipfentnahine aus dein N iederdruckkessel
vergrößert wird. Die vom Führer bewirkte Verstellung der Feder .43 ruft also eine
(in diesem Falle negative) zusätzliche Kraft hervor, welche die selbsttlitige Steuervorrichtung
des Hauptpatentes so lange beeinflußt, bis durch. Umstellung des. Handrades o. dgl.
zs die Feder .43 wieder normal gespannt wird. Während der schwächeren Spannung bewirkt
die Steuervorrichtung somit selbsttätig mit der Vergrößerung der Dampfentnahme ein
Absenken des Druckes im N iederdruckkessel. Die schwächere Spannung der Feder kann
beispielsweise vor einer Haltestelle eingeleitet werden, um nach Erreichen der Haltestelle
wieder aufgehoben zu werden.
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Eine selbsttätige Lösung der Aufgabe ist in Abb. 4 als Beispiel veranschaulicht.
Der Regelkolben :41 ist als Differentialkolben ausgebildet, auf dessen kleinere
Fläche der bei 44' eintretende Niederdruckdainpf wirkt, und zwar in umgekehrter
Richtung wie bei Abb. 3. Infolge dieser Richtungsumkehr ist die Feder 43 auf der
anderen Kolbenseite angeordnet, und die Nocken 15 und 16 verlaufen in ihrer Neigung
ebenfalls umgekehrt wie bei Abb. 3. Bei -zu ist an den Zylinder 42 eine Leitung
angeschlossen, die beispielsweise mit dem Abdampfstutzen der Mascliinc- verbunden
sein kann. Da der Abdarnpfdruck während der Anfahrzeit höher als wäh:-end der normalen
Fahrt ist (vgl. Abb. 2), wirkt dieser Druck w:ilireu(I dieser Zeit nichr auf den
Kolben 41 ein als während der normalen Falirt, wodurch dir Nocken i; und 16 in dein
Sinne verschoben werden, daß nichr Danipf aus dein Niederdruckl1-es#el. entnommen
wird als der Dampfcrzeugung entspricht. Infolgedessen treten die vorher erwähnten
Verhältnisse ein, d. h. der Druck im N iederdruckke:sel senkt sich nach Kurve k
bis auf einen Mindestdruck, dessen Höhe durch die Wahl der Abmessungen, insbesondere
des Regelkolbens, bestimmt werden kann. Von der Höhe des Dampfdruckes und des Druckes
im Niederdruckkessel hängt es dann ab, wie lange dieser Mindestdruck gehalten wird.
Außerdem kann in der zur Anschlußstelle re führenden Leitung eine Absperrvorrichtung
x vorgesehen sein, die vom Führerstand ein- und ausgeschaltet werden kann.
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An Stelle des Abdarnpfdruckes kann beispielsweise der Druck in der
Rauchkammer, der sich etwa ebenso wie der Abdampfdruek während der Anfahrzeit ändert,
als zusätzliche Kraft _ zur Beeinflussung der Steuervorrichtung verwendet werden.
Oder es wird die sich während dieser Zeit ebenfalls ändernde Geschwindigkeit der
Lokomotive in irgendeiner «'eise zu dieser Beeinflussung benutzt.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Speicherfähigkeit des einen Kessels
zu gewissen Zeiten auszunutzen und auf diese Weise die Wirtschaftlichkeit der Anlage
zu erhöhen.