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Zweifach-Expansionskolbenmaschine für Lokomotiven o. dgl. Gegenstand
der Erfindung ist eine Zweifach-Expansionskolbenmaschine für Lokomotiven o. dgl.,
die einen Hochdruck- und einett @ie<lerdruchkessel aufweisen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, bei Mehrfach-Expansionsmaschinen der
den Abdampf von einer höheren zu einer niedrigeren Stufe führenden Leitung Frischdampf
zuzusetzen. In einem Fall hatte dies den Zweck, den Überhitzungsgrad des in die
unteren Stufen ströntentlen Dampfes zu regeln, während bei einem anderen Vorschlag
eine Verminderung des Gegendruckes im Hochdruckzylinder durch ein Strahlgebläse
angestrebt wurde. Ein weiterer Vorschlag bezog sich auf Schillsmaschinenanlagen
und strebte mit dein Zusatz von Frischdampf zu den unteren Leistungsstufen und mit
der Möglichkeit, diesen Zusatz nach Belieben zu ändern, eine große Beweglichkeit
in der Leistungsverteilung bzw. eine Leistungsverschiebung in weiten Grenzen an.
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Nach der Erfindung wird der Zusatz von Frischdampf zu dem von der
Hochdruck- zur Niederdruckstufe einer Lokomotiv-Verbundtnaschine strömenden Abdampf
in Verbindung mit einer zweiten Maßnahme angewendet. In beiden Arbeitsstufen wird
nämlich gleiche oder annähernd gleiche Füllung verwendet, wodurch ein gemeinsamer
Antrieb der Steuerung beider Stufen und damit eine sehr einfache Bedienung der Maschine
ermöglicht wird. Um nun den bei gleichen Füllungen eintretenden übermäßigen Spannungsabfall
zwischen Hochdruck- und N iederdruckstufe zu vermeiden, wird durch Zusatz von Frischdampf
aus dem Niederdruckkessel die Leistung beider Arbeitsstufen einander gleich oder
annähernd gleich gemacht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung erläutert, und zwar durch Abb.
i, die ein Diagramm einer zweistufigen Maschine zeigt, und durch Abb. 2, die ein
Ausführungsbeispiel einer Lokomotivmaschine darstellt.
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In Abb. i ist a das Diagramm des HochdrüCkzyIlnders und b das Diagramm
des Niederdruckzvlinders. Die mit ausgezogenen Linien gezeichneten Diagramme
a und b stellen den Verlauf des Dampfdruckes in beiden Zylindern für
den Fall dar, daß dem von der Hochdruck- zur Niederdruckstufe strömenden Dampf Zusatzdampf
beigemengt wird, der aus dem Niederdruckkessel kommt. Der Dampf expandiert im Hochdruckzylinder
von 6o bis auf etwa 12 Attn. und tritt dann nach Beimischung des Zusatzdampfes mit
einer etwas geringeren Spannung in den N iederdruckzylinder ein. 1lan wird bestrebt
sein, einerseits die Gesamtleistung der Maschine auf beide Stufen möglichst günstig
zu verteilen, andererseits ist es notrendig, damit der Betrieb der Lokomotive und
die Bedienung der Maschine nicht ers@_hNvert wird, daß der Steuerungsantrieb für
beide Stufen von einer Stelle aus bedient werden kann. Für jeden Zylinder einen
besonderen Steuerungsantrieb einzurichten, würde für den Lokomotivführer eine zu
große Belastung bedeuten, die vermieden werden muß. Will man aber einen gemeinsamen
Steuerungsantrieb
für beide Stufen haben, so muß man eine gleichmäßige
Füllung für beide Zylinder verwenden. Dies würde, wenn man ohne Zusatzdampf arbeitet,
einen großen Spannungsabfall im Hochdruckzylinder im Gefolge haben, was wiederum
eine Leistungsverminderung im Niederdruckzy linder bedeuten würde. In der Abb. 1
ist mit gestrichelten Linien das Hochdruck- und das Niederdruckdiagramm angedeutet,
die sich ergeben würden, wenn bei gleicher Füllung in beiden Zylindern dem aus dem
Hochdruck- in den Niederdruckzylinder strömenden Dampf kein Zusatzdampf zugesetzt
werden würde. Die im Diagramm schraffierte Fläche c stellt ungefähr den Verlust
an Leistung dar, den dieses Arbeiten ohne Zusatzdampf bedeuten würde. Der Spannungsabfall,
der sich in diesem Fall im Hochdruckzylinder ergeben würde, ist sehr beträchtlich.
Er würde im Ausführungsbeispiel sich ungefähr von 12 Atm. auf etwa 6 Atm. erstrecken.
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Bei einer Lokomotivantriebmaschine nach der Erfindung genügt ein einziger
Steuerungsantrieb für beide Stufen, so daß der Lokomotivführer, wie es bisher üblich
war, nur eine einzige Handhabungsvorrichtung für die Steuerung zu bedienen hat.
Durch geeignete Wahl der -NIenge des Zusatzdampfes und des Zylinderverhältnisses
läßt sich erreichen, <laß der Spannungsabfall im Hochdruckzylinder wesentlich
verringert wird und daß die Verteilung der Gesamtleistung auf die beiden Stufen
stets, auch bei wechselnder Belastung, in demselben Verhältnis erfolgt. Auf diese
Weise ergeben sich gleiche Drehmomente und gleich große Gestängedrücke, was für
Lokomotiven, bei denen das Gewicht möglichst beschränkt werden muß, von Vorteil
ist. Unter gewissen Verhältnissen ließe sich zwar durch Ableitung der Bewegung der
einen Steuerung von einem Gliede der anderen Steuerung eine Kupplung der Hochdruck-
und N iederdrticksteuerung herbeiführen, die im normalen Betrieb die für eine gute
Arbeitsverteilung erforderliche Füllungseinstellung in jedem Zylinder ergibt. Beien
Anfahren würde jedoch die Niederdrucksteuerung eine zu kleine Füllung besitzen und
einen besonderen Eingriff des Maschinisten notwendig machen. Daher ist es zweckmäßiger,
die beiden Steuerungen gemeinsam zu betätigen.
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Besondere Vorteile ergehen sich bei Verwendung einer Lokomotivmaschine
mit einfach wirkendem Hochdruckzylinder und einfach wirkendem Niederdruckzylinder,
deren Kolben auf einer einzigen Kolbenstange sitzen. Bei diesen Maschinen kann sich
leicht eine ungleichmäßige Verteilung der Arbeit und ein ungleichmäßiger Gestängedruck
ergeben. Ferner ist die Anordnung eines gesonderten Steuerungsantriebes für jeden
Zylinder bei dieser Maschinenart noch umständlicher als bei doppelt wirkenden Maschinen.
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Abb. 2 zeigt daher als Ausführungsbeispiel eine Lokomotivmaschine
mit einem Hochdruckzylinder d und einem Niederdruckzylinder e, deren Hochdruckkolben
f und Niederdruckkolben g durch eine Stange h in bekannter Weise verbunden
sind. i ist die gemeinsame Kolbenstange. Durch das Rohr k tritt der Dampf in den
Kanal für den Hochdruckkolbenschieber ein und gelangt durch diesen in den Hochdruckzylinder
d. Durch das Rohr l strömt der Dampf nach Arbeitsleistung im Hochdruckzylinder über
den Niederdruckkolbenschieber in den Niederdruckzylinder e. Der Auspuffdampf verläßt
die Maschine bei in-. Die nach der Erfindung erfolgende Zuführung von Niederdruckfrischdampf,
der, aus dem Niederdruckkessel entnommen und in einem Überhetzer erhitzt wird, geschieht
durch ein Rohr n, das an die Leitung l angeschlossen ist.
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Bei dieser Lokomotivmaschinenbauart ergibt sich weiter der Vorteil,
claß keine Hochdruckstopfbüchse erforderlich ist und daß eine vordere Führung der
Kolbenstange überflüssig ist.
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Als besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich allgemein, daß es
möglich ist, selbst bei einfach wirkenden Maschinen in jeder Kolbenstellung anfahren
zu können. Die Erfindung ist nicht nur für Lokomotiven, sondern auch für andere
fahrbare Kraftmaschinen, wie z. B. für Dampffiugmaschinen, verwendbar.