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Abdampfinjektor. Gegenstand der Erfindung ist ein mit Maschinenabdampf
betriebener Injektor, wie ein solcher z. B. in Patent 355575 dargestellt und beschrieben
ist. Bei Injektoren dieser Art ist es erforderlich, die Menge des dem Injektor zufließenden
'Wassers zu verringern, wenn der Druck des Abdampfes unter einen bestimmten Betrag
sinkt, vor allem also in dem Falle, wo dieser Druck nicht mehr ausreicht, um ein
Abreißen des erzeugten Wasserstrahles zu verhindern. Diese Verringerung des Wasserzuflusses
hat man bisher von Hand durchgeführt. Außerdem besitzen diese Injektoren noch eine
Zusatzfrischdampfdüse, um die Wirkung der Abdampfdüse in _ gewissen Fällen zu unterstützen.
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Gemäß der Erfindung soll nun eine selbsttätige Regelung des Injektors
geschaffen werden, und zwar wird eine Einrichtung vorgesehen, durch welche der für
den Durchfluß des Abdampfes im Injektor zur Verfügung stehende Querschnitt selbsttätig
in Abhängigkeit von den Änderungen im Zustande des Abdampfes der Maschine geändert
wird. Zu diesem Zweck kann man ein Element benutzen, welches unmittelbar durch die
Änderungen im Druck des
Abdampfes betätigt wird, oder auch ein Element,
z. B. einen beweglichen Maschinenteil, dessen jeweilige Bewegung von den Änderungen
im Druck des Abdampfes abhängig ist, beispielsweise die Schieberstange der Steuerung,
den Stellhebel der Umsteuerung u. dgl.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird vor allen Dingen die
Leistungsfähigkeit des Injektors wesentlich gesteigert.
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Weiter soll der Injektor gemäß der Erfindung derart ausgestaltet werden,
daß die Menge des ihm zuströmenden Wassers geregelt werden kann, ohne dabei die
selbsttätige Wirkung desselben hinsichtlich der Regelung der Abdampfzufuhr zu beeinträchtigen.
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Die Zeichnung stellt drei verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dar. Die eine Ausführungsform ist in Abb. i bis 3 gezeigt. Abb. i ist ein Mittellängsschnitt
durch den Injektor. Abb. 2 zeigt einen Teil des Injektors in Seitenansicht, und
Abb. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i. Die Abb. 4 zeigt die Gesamtanordnung
einer zweiten Ausführungsform; die Abb. 5 und 6 stellen Querschnitte durch Einzelheiten
dieser Ausführungsform dar. Eine dritte Ausführungsform ist in Abb. 7 veranschaulicht.
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Das Gehäuse io des Injektors enthält eine Abdampfhauptdüse ii, eine
vorläufige Mischdüse oder Wassersaugdüse 12, eine Hauptmischdüse 13, eine Druckdüse
14 und eine Zwischenmischdüse oder Abdampfzusatzdüse 15, welche zwischen der Wassersaugdüse
12 und der Hauptmischdüse 13 angeordnet ist (Abb. i). Alle diese Teile entsprechen
den Teilen des Injektors nach dem genannten deutschen Patent 355595 Die Abdampfhauptdüse
ii ist in der Längsrichtung des Gehäuses =o beweglich angeordnet, um die Größe des
ringförmigen Wassereinla.ßkanales zwischen dem äußeren Umfang der Düse ii und dem
.inneren Ende der Wassersaugdüse iz ändern und dadurch die Menge des durch den Einlaßstutzen
11 a in diesen Ringkanal eintretenden Wassers regeln zu können.
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Zur Ermöglichung der Längsbewegung der Düse ii ist folgende Einrichtung
getroffen In dem Gehäuse io des Injektors ist eine mit Innengewinde versehene Büchse
16. drehbar gelagert, die an ihrem äußeren Umfange eine Anzahl von Zähnen i7 besitzt
und gegen eine Verschiebung in der Längsrichtung gesichert ist. Die Abdampfhauptdüse
ii ist mit entsprechendem Außengewinde 18 versehen, weldhes in das Innengewinde
der Büchse 16 eingreift. Zwischen der Büchse 16 und dem Gehäuse zo sind Dichtungsringe
i9 eingeschaltet.
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Die Drehung der Büchse i6 erfolgt durch eine Zahnstange 2o, welche
in einer Nabe 21 des Gehäuses io verschiebbar gelagert ist und in die Zähne 17 der
Büchse 16 eingreift. Die Zahnstange ist durch eine Stopfbüchse 22 (Abb. z) an der
Nabe 21 geführt und durch einen Zapfen 23, der sich in einem Längsschlitz an einem
Ende eines Hebels 24 bewegen kann, mit diesem Hebel 24 gelenkig verbunden. Um eine
Drehung der Abdampfhauptdüse ii zu verhindern, ist an der Endwand der Wassersaugdüse
12 ein Zapfen oder Stift 26 befestigt, auf dem die Düse ii mit einem seitlich vorstehenden
Ansatz 25 geführt wird.
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In einer büchsenartigen Verlängerung 27 des Injektorgehäuses io, die
durch Bolzen 28 an dem Flansch 29 des Gehäuses io befestigt ist, ist eine mit Innengewinde
versehene Büchse 3o drehbar gelagert, die an ihrem äußeren Umfang Zähne 31 besitzt,
in welche eine Zahnstange 32 eingreift. Diese Zahnstange ist in einer Nabe 33 der
Büchse 27 verschiebbar gelagert, und ihr vorstehendes äußeres Ende ist durch einen
Zapfen 37 , a in einem Längsschlitz an dem zweiten Ende des
Hebels 24 mit diesem Hebel gelenkig verbunden. Die Bauart und Anordnung der Büchse
3o, der Zahnstange 32 und der Nabe 33 ist ähnlich derjenigen der Büchse 16, der
Zahnstange 2o und der Nabe 21, nur besitzen die Schraubengewinde der Büchsen
30 und 16 entgegengesetzte Neigung.
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Ein Armstern 34 in der Büchse 30 geht an seinem inneren Ende
in einen Kegel 35 über, so daß ein Ventilkörper entsteht, welcher einen bestimmten
Abstand von dem Ende der inneren Wand der Düse ri mit dem größeren Durchmesser besitzt.
Auf diese Weise entsteht zwischen der Düse ii und dem Kegel 35 ein ringförmiger
Kanal, durch- welchen der Abdampf aus dem Rohr 45 zwischen den Armen des Sternes
34 in die Düse ii eintritt. Das äußere Ende des Armsternes 34 ist zu einem Ring
34a gestaltet, welcher mit Außengewinde versehen ist, das in das Innengewinde der
Büchse 3o eingreift, so daß der Armstern 34 zwecks Änderung der Größe des ringförmigen
Kauales . für den Abdampfeinlaß zwischen dem Kegel 35 und der Düse ii verschoben
werden kann.
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Der Armstern 34 bildet einen Teil der Zusatzfrischdampfdüse. An den
Kegel 35 schließt sich nach hinten eine Nabe 36 an, und der Kegel besitzt vorn eine
mittlere Bohrung 37, durch welche der Frischdampf aus dem Rohr 41 und dem Rohrstutzen
3g austritt. Die Nahe 36 ist mit einer an die mittlere Auslaßöffnung 37 sich anschließenden
Bohrung g8 von größerem Durchmesser zur Aufnahme des Frischdampfrohres 3g versehen,
auf welchem die Nabe 36 verschiebbar angeordnet ist. Das Frischdampfrohr 39 ist
durch den Abschlußdeckel_4o nach außen- geführt und an das Frischdampfzuleitungsrohr
41 angeschlossen. An dem Rohr 39 ist ein Stift 43 befestigt, der sich in einem Längsschlitz
44 der Nabe 36 führt, so daß eine Drehung des Armsternes 34 verhindert
wird,
während seine Längsbewegung ermöglicht ist.
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Der innere Flansch der Büchse 27 ist mit einer Nabe 46 versehen,
an welche der Rohrkrümmer 47 angeschlossen ist, durch welchen ein Teil des Abdampfes
vor der Düse ii nach dem Raum zwischen der Wassersaugdüse 12 und der Abdampfzusatzdüse
15 abgezweigt wird, so daß ein äußerer Dampfmantel um den ein Gemisch von Wasser
und Dampf enthaltenden Strahl gebildet wird, der durch die zwischen der Düse 12
und der Hauptmischdüse 13 gelegene Zwischenmischdüse 15 austritt. Die Verbindungsöffnung
nach der Nabe 46 von dem Injektor her liegt zwischen den Büchsen 16 und 30. Uber
diese Öffnungen kann sich ein kleiner Schieber 48 bewegen, der an dem Armstern 34
befestigt ist und z. B. bei der Bewegung des Armsternes 34 nach der Düse ii hin
diese Öffnung der Nabe 46 um einen Betrag abdeckt, der im wesentlichen proportional
ist der Drosselung des Ringraumes zwischen der Düse i i und der Wassersaugdüse 12
oder zwischen der Düse ii und dem Frischdampfdüsenkegel 35.
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Damit der Hebel,--14 in Übereinstimmung mit den Änderungen des Druckes
in der Abdampfleitung 45 betätigt wird, ist die aus Abb.2 ersichtliche Einrichtung
vorgesehen. Zwischen den Enden des Hebels 24, und zwar vorzugsweise in der Mitte
desselben, ist das eine Ende einer in ihrer Länge einstellbaren Stange 5o angelenkt,
deren anderes Ende an das eine Ende eines Schwinghebels 51 angeschlossen ist. Das
gegenüberliegende Ende des Hebels 51 ist gelenkig mit der Stange 52 eines Kolbens
53 verbunden, der sich in einem Zylinder 54 verschiebt, welcher durch das Rohr 55
an die Abdampfleitung 45 angeschlossen ist. In dem Zylinder 54 ist eine Schraubenfeder
56 zwischen dem oberen Deckel des Zylinders und dem Kolben 53 angeordnet, welche
dem Druck des Abdampfes auf den Kolben entgegenwirkt.
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Um die gegenseitigen Lagen des Kegels 35 und der Abdampfdüse ii gegeneinander
ändern zu können und dadurch die Menge des dem Injektor zuströmenden Wassers zu
regeln, ist eine von Hand einstellbare Stange 57 vorgesehen, deren inneres Ende
mit dem Zapfen 23 des Hebels 24 verbunden ist, während das andere Ende mit Gewinde
zur Aufnahme eines Handrades 58 versehen ist.
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Die in Abb. i bis 3 beschriebene Einrichtung wirkt in folgender Weise
: Es werde angenommen, daß das Handrad 58 so gedreht worden ist, daß die Dampfdüse
ii eine Stellung einnimmt, welche die Lieferung der gewünschten Wassermenge sichert.
Bei einem Anwachsen des Druckes des Abdampfes bewegt sich der Kolben 53 entgegen
der Wirkung der Feder 56 nach oben., wobei der Hebel-51 mit- seinem rechten Ende
nach unten ausschwingt und die Stange 50 abwärts bewegt. Bei dieser Bewegung schwingt
der Hebel 24 um den Zapfen 23 und bewegt den Kegel 34, 35 auf die Abdampfhauptdüse
ii zu, wodurch der ringförmige Raum zwischen dem Kegel 35 und der Düse ii, durch
welchen der Abdampf strömt, verkleinert wird. Hierbei hat sich der Schieber 48 über
die Öffnung der Nabe 46 um eine Strecke bewegt, welche proportional der Drosselung
des ringförmigen Raumes zwischen der Düse ii und dem Kegel 35 ist. `Fenn der Druck
des Abdampfes sinkt, wird der Kolben 53 durch die Wirkung der Feder 56 nach unten
bewegt, so daß die Teile in entgegengesetztem Sinne betätigt werden und der Ringraum
zwischen dem Kegel 35 und der Düse ii sich vergrößert. Auf diese Weise wird der
Ringraum, durch welchen der Abdampf strömt, und die Strömungsgeschwindigkeit des
Dampfes in Übereinstimmung mit den Änderungen im Druck des Abdampfes geregelt. Da
die Injektor«irkung am beständigsten ist bei einem bestimmten Dampfgewicht, welches
durch den Injektor geht, so ist es klar, daß, um die Leistung des Injektorsim wesentlichen
konstant zu halten, der Ringraum zwischen dem Kegel 35 und der Düse ii verkleinert
werden muß, wenn der Druck des Abdampfes steigt,. dagegen beim Fallen des Abdampfdruckes
vergrößert werden muß.
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Während der selbsttätigen Wirkungsweise der Einrichtung dient der
Zapfen 23 als Schwingzapfen für den Hebel 24, um die Zahnstange 32 zu bewegen. Die
Zahnstange 2o wird dabei durch die Stellstange 57 festgehalten. Wenn andererseits
das Handrad 58 gedreht wird, so schwingt der Hebel 24 um seinen Verbindungszapfen
mit der Stange 5o. Bei dieser Anordnung werden die Zahnstangen 2o und 32 in entgegengesetzten
Richtungen verschoben, so daß eine Längsbewegung der Stange 57 in der einen Richtung
eine Verkleinerung der ringförmigen Einlässe für das Wasser und den Dampf gleichzeitig
zur Folge hat, während diese Einlässe bei der Bewegung dieser Stange in der umgekehrten
Richtung vergrößert werden. Die. Gewinde der Büchsen 16 und 30 sind zu diesem
Zweck in entgegengesetzten Richtungen geneigt, so daß diese Bewegungen der Düse
ii und des Kegels 35 gleichzeitig in der gleichen Richtung ermöglicht werden. Die
Steigung des Gewindes der Büchse 30 ist größer als die des Gewindes der Büchse 16,
so daß, wenn die Düse ii durch das Handrad 58 und die Stange 57 eine gewisse Strecke
bewegt wird, der Kegel 35 eine entsprechend größere Strecke, aber in derselben Richtung
bewegt wird. Dies ist notwendig, weil eine Änderung der Menge des Wasserseine größere
Änderung in derMenge des zugeführten Abdampfes erfordert. _ .
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Die Abb. 4 bis 6 zeigen eine Ausfühxungsforrmr bei weicher die Bewegung
des Kegels 35
durch eine Einrichtung bewirkt wird; die mit einem
Element der Lokomotivmaschine verbunden ist, dessen Bewegung von den Änderungen
im Druck der Abdampfleitung abhängig ist. An der Schieberstange 6o der Lokomotivmaschine
ist ein Bund 61 befestigt, an welchem das eine Ende eines in seiner Mitte schwingbar
gelagerten Hebels 62 angelenkt ist, während das andere Ende dieses Hebels mit einer
Kolbenstange 63 eines Kolbens 64 gelenkig verbunden ist, der sich in einem Zylinder
65 an dem unteren Teil eines Flüssigkeitsbehälters 66 verschiebt.
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Die Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsbehälter 66 und dem Zylinder
65 wird durch ein Saugventil 67 hergestellt. Von dem Ende des Zylinders 65 führt
eine Leitung 68 nach einem Ventilgehäuse 69, in welchem ein Druckventil 70 am Auslaßende
der Leitung 68 angeordnet ist. .Eine Öffnung 73 in dem Flüssigkeitsbehälter öfi
kann durch ein Nadelventil 74 mehr oder weniger geschlossen werden, so daß ein Teil
der von der Pumpe 64, 65 geförderten Flüssigkeit wieder in den Behälter 66 zurücktreten
kann. Von dem Ventilgehäuse 69 führt eine Leitung 71 nach dem unteren Teile eines
Druckzylinders 72 an dem Injektorgehäuse zo. In diesem Zylinder ist ein Kolben 75
verschiebbar, der durch die Stange 76 mit dem Hebel 24 verbunden ist. Dieser Hebel
24 ist wieder wie bei der Ausführungsform nach Abb. z bis 3 mit den Zahnstangen
2o und 32 verbunden. Auch ist die Stehstange 57 mit dem Handrad 58 vorgesehen. Zwischen
dem Deckel des Zylinders 72 und dem Kolben 75 ist eine Schraubenfeder 77 angeordnet,
welche dem Druck der Flüssigkeit in dem Rohr 7= entgegenwirkt.
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Die beschriebene Einrichtung wirkt in folgender Weise. Durch die hin
und her gehende Bewegung der Schieberstange 6o wird durch das Hebelgestänge 61,
62, 63 auch der Kolben 64 in dem Zylinder 65 hin und her bewegt, wobei die Flüssigkeit
aus dem Behälter 66 angesaugt und durch die Leitung 68 in das Rohr 71 gedrückt wird.
Das Nadelventil 74 kann so eingestellt werden, daß ein Teil der von der Pumpe 64,
65 geförderten Flüssigkeit durch die Öffnung 73 aus dem Ventilgehäuse 69 wieder
in den Flüssigkeitsbehälter 66 zurücktritt. Die Öffnung 73 braucht nur genügend
groß zu sein, um einen geringen Teil der Flüssigkeit in den Behälter 66 zurücktreten
zu lassen. Wenn das Nadelventil 74 geöffnet wird, so erfolgt dieses Öffnen nur in
einem solchen Maße, das. erforderlich ist, um den Druck der Flüssigkeit in dem Rohr
71 und dem Zylinder 72 zu regeln.
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Bei einer bestimmten Einstellung des Nadelventiles 74 ist der Druck
innerhalb der Rohrleitung 71 selbstverständlich von zwei Faktoren abhängig, nämlich
dem Hub des Steuerschiebers oder der Füllung des Dampfzylinders und der Geschwindigkeit
der- Maschine. Da diese beiden- Faktoren von dem Druck des Abdampfes abhängig sind,
so ändert sich also der Druck der Flüssigkeit in der Rohrleitung 71 und dem Zylinder
7z in Übereinstimmung mit den Änderungen im Druck des Abdampfes.
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Da die Füllung des Dampfzylinders der Maschine durch den Umsteuerhebel
der Lokomotive geregelt wird, kann. man auch, wie die Ausführtulgsform nach Abb.7
zeigt, die Lage des Hebels 24 in Abhängigkeit von der Lage des Umsteuerhebels 8o
regeln. , Zu diesem Zwecke ist der Hebel 24 in seiner Mitte durch eine Stange 81
an den einen Arm 82 eines Winkelhebels angeschlossen, dessen anderer Arm 83 in der
Bahn eines Vorsprunges 84 an der Seite des Umsteuerhebels 8o liegt. Eine Feder 86
hält den Arm 82 des Winkelhebels gewöhnlich in Berührung mit einem Anschlag 87.
Wird der Hebel 8o in die normale Betriebslage »Voraus« umgelegt, so wirkt der Vorsprung
84 auf den Arm 83 des Winkelhebels ein und bewegt dadurch den Hebel 24 in Stellungen,
welche den Stellungen des Umsteuerhebels 8o entsprechen. Auf diese Weise werden
die Stellungen der Zahnstange 37, und demzufolge auch die des Kegels 35 von
den Stellungen des Umsteuerhebels 6o abhängig gemacht.
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Die dargestellten Anordnungen sollen nur beispielsweise Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen. Sie lassen selbstverständlich verschiedene Abänderungen
zu, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.