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Kraftmaschinenanlage. Bei gewissen Verbrennungskraftmaschinen, z.
B. Dieselmotoren, bedarf es besonderer Maßnahmen, um diese Kraftmaschinen anzulassen,
d. h. sie zum Anlaufen zu bringen. Das allgemein angewendete Mittel dazu ist die
Verwendung von Druckluft aus zum Motor gehörigen Druckluftspeichern, den sogenannten
Anlaßbehältern.
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In gewissen Kraftmaschinenanlagen, die insbesondere für Fahrzeuge,
wie Lokomotiven und Schiffe, in Frage kommen, und wie eine solche in der Zeichnung
schematisch dargestellt
ist, wird ein Dieselmotor a als krafteinleitende
Maschine und eine Dampfmaschine b als kraftabgebende Maschine verwendet. Als Kraftübertragungsmittel
dient Dampf, der im geschlossenen Kreislauf durch die Dampfmaschine b geführt wird,
in ihr unter Arbeitsleistung auf niedrige Spannung expandiert als Abdampf von niedriger
Spannung in einen Kompressor c gelangt, in diesem auf die für den Betrieb der Dampfmaschine
b notwendige Hochdruckspannung verdichtet und in die zur Dampfmaschine führende
Hochdruckleitung dl, d2 gegeben wird. Der Antrieb des Kompressors c für den zu verdichtenden
Abdampf erfolgt durch die Verbrennungskraftmaschine, den Dieselmotor a.
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Die Anwendung der obenerwälmten Maßnahme zum Anlassen des Dieselmotors,
d. h. (las Anlassen des Motors durch das Einführen von Druckluft in die Motorzylinder,
bedingt, claß die Anlagen der beschriebenen Art mit den notwendigen Anlaßbehältern
belastet werden, die Raum erfordern und eine Gewichtsvermehrung für die Maschinenanlage
bedeuten. Für die Kraftmaschinenanlagen für Fahrzeuge, insbesondere für Lokomotiven,
ist aber gerade bei den beengten Platzverhältnissen Raumersparnis und ebenso Vermeidung
irgendwie entbehrlichen Gewichts von Bedeutung.
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Die Erfindung nutzt eine bei den Kraftmaschinenanlagen mit in geschlossenem
Kreisumlauf als Energieträger geführtem Dampf sich bietende Möglichkeit aus, die
gerade in dem Vorhandensein des Dampfes in der Anlage liegt. Es wird nach der Erfindung
dieser Dampf zum Anlassen des Dieselmotors a verwendet, und zwar in der Weise, daß
er als Antriebsmittel für eine auf die Kurbelwelle des Dieselmotors a wirkende Dampfmaschine
benutzt wird. Der Dampf zum Betrieb dieser Dampfmaschine ist in der Anlage in Gestalt
eines Vorrates hochgespannten Dampfes immer vorhanden, und zwar in dem Teil d der
Dampfleitung, die die Verbindung herstellt zwischen dem Dampfkompressor c und der
Arbeit abgebenden Hauptdampfmaschine b, in welcher ein Hochdruckdampfsammler oder
Flüssigkeitswärmespeicher f eingeschaltet zu sein pflegt. Ebenso ist in der Niederdruckleitung
e im allgemeinen ein Speicher g angeordnet.
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Die Dampfmaschine, die zum Anlassen auf die Kurbelwelle des Dieselmotors
wirken soll, würde ein neues Element in der Gesamtanlage bilden, das den obenerwähnten
Vorteil, der durch Benutzung des Dampfes als Anlaßmittel gewonnen werden soll, wieder
aufheben oder doch beeinträchtigen würde. Die Erfindung sieht deshalb vor, den Dampfkompressor
c selbst durch Umkehrung seiner normalen Arbeitsweise als Dampfkraftmaschine zu
betreiben. Er muß zu dem Zweck so eingerichtet sein, daß er zu einer in jeder Stellung
anspringenden Dampfmaschine durch einfache Mittel umgewandelt werden kann, und deshalb
\venigstens zwei unter 9o° versetzte Kurbeltriebe und dementsprechend mindestens
zwei Zylinder cl und c2 haben oder deren mehr, wobei die Kurbelarme c3 und c" der
Kompressor- bzw. Dampfkraftmaschinenwelle in solcher Winkelstellung zueinander angeordnet
sind, daß bei gleichzeitiger Anwendung einer entsprechenden zwangläufigen Steuerung
das Anlaufen des zur Dampfkraftmaschine umgewandelten Kompressors in jeder Lage
gewährleistet ist. Die Steuerung des Kompressors c, die für den gewöhnlichen Betrieb
die Zuführung des Abdampfes aus der Niederdruckleitung in den Kompressor und die
Abführung des verdichteten Dampfes aus dem Kompressor in die Hochdruckleitung regelt,
muß nach irgendeiner bekannten Weise, z. B. vermittels Kulissen hl und h2, umgelegt
werden können. Gleichzeitig mit der Kulissensteuerung muß der Dreiweghahn i derart
umgeschaltet werden, daß die Leitung dl (die in normalem Betrieb mit der Einströmleitung
des Hochdruckspeichers f verbunden ist) mit der Entnahmeleitung des Speichers in
Verbindung gelangt. Dann wird dem Kompressor c hochgespannter Dampf aus dem Hochdruckteil
dl der Leitung zugeführt, so daß er jetzt als Kraftmaschine anläuft und den Dieselmotor
a vermittels seiner mit der Triebwelle des Dieselmotors gekuppelten Kurbelwelle
in Bewegung . setzt. Nachdem der Dieselmotor a begonnen hat, nach Eintritt der Verbrennungen
sich in Bewegung zu halten, wobei der als Kraftdampfmaschine geschaltete Kompressor
c in Parallelschaltung mitläuft, wird durch Wiederumlegen der Steuerung, z. B. der
Kulissen 1t1 und h2, die Dampfmaschine wieder als Kompressor geschaltet und. der
normale Betrieb der ganzen Anlage aufgenommen.
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Eine Kraftmaschinensteuerung, die Einlaß und Auslaß zwangläufig steuert
und die Bewegungsumkehr ermöglicht, ist, wie bekannt, ohne weiteres geeignet, in
beiden Bewegungsrichtungen die Kraftmaschine auch als Arbeitsmaschine zu betreiben.
Eine derartige, für beide Betriebsweisen gemeinsame Steuerung ergibt aber weder
für den Betrieb als Kraftmaschine noch für den Betrieb als Arbe..itsmaschine die
günstigsten Verhältnisse. Es empfiehlt sich deshalb, für die beiden Funktionen (Steuerung
der Kraftmaschine und Steuerung der Arbeitsmaschine) getrennte Vorrichtungen zu
verwenden, wenn
die Zwecke und -Forderungen der Anlage es -zulassen,
weil dann in der Tat jeder der beiden Steuerungsvorrichtungen die für ihre Sonderaufgabe
günstigste Ausbildung gegebeil werden kann.
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Im Rahmen der Gesamtanlage ist für den Kompressor c, wenn er als solcher,
also als Arbeitsmaschine arbeitet, ein Wechsel der Drehrichtung nicht erforderlich,
ebenso nicht, wenn er die ihm weiter zuerteilte Funktion als Kraftmaschine ausübt.
Außerdem ist im letzteren Falle auch eine Veränderung der Füllung nicht erforderlich,
da die Kraftmaschine nur kurzzeitig zum Ingarigbringen des Dieselmotors benutzt
wird, also nur die Eigenschaft besitzen muß, aus jeder Kurbelstellung anzuspringen,
was mit einer Füllung voll 75 bis 78 Prozent mit Sicherheit zu erreichen ist, während
andererseits die Dampfwirtschaftlichkeit während des Anwerfens bedeutungslos ist.
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Deshalb sieht die Erfindung als eine Ausführungsform die Trennung
der beiden Steuerungen vor. Die Kraftmaschinensteuerung, die nur finit geringen
Drehzahlen und konstanter Füllung zu arbeiten braucht, läßt ,ich dann einfach und
mit ganz kleinen .Uinessungen durchbilden, während für die Steuerung der Arbeitsmaschine
die normale, für den Kompressorbetrieb günstige Bauart gewählt wird, z. B. solche
mit selbsttätig frei beweglichen Ventilen, die nur durch die vorhandenen Drucke
in Bewegung gesetzt werden. Bei dieser Anordnung mit zwei getrennten Steuerungen,
die baulich und betrieblich wesentliche Vorteile vor einer kom= binierten Kraft-
und Arbeitsmaschinenumsteuerung besitzt, wird die eine, die bei Benutzung des Kompressors
als Kraftinaschine arbeiten soll, bei Einstellung auf Kompressorbetrieb ausgeschaltet.
Es arbeitet dann die andere, den Eigentümlichkeiten des Kompressorbetriebes angepaßte
Steuerung. Umgekehrt wird diese Kompressor-Steuerung aus- und die andere eingeschaltet,
wenn der Kompressor c als Kraftdampfmaschine zum 1ngangsetzen des Dieselmotors benutzt
wird.
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Nachdem bei einer Ausbildung des Kompressors c in der Weise, claß
er sowohl als Kompressor wie auch als Dampfkraftmaschine arbeiten kann, die Notwendigkeit
entsteht, wenigstens einen zweizylindrigen Kompressor mit ebenso vielen Kompressorkurbeln
anzuwenden, ergibt sich nun ein Gesamttriebwerksystem, das aus den Triebwerksmassen
des Dieselmotors a und den Triebwerksmassen des Kompressors c besteht, und dem,
als Ganzes genommen, ein Massenausgleich gegeben werden muB. Es war bisher bekanntlich
üblich und im allgemeinen für nötig gehalten, die Dieselmotoren mit sechs Zylindern
auszustatten, weil erst mit dieser Zahl von Zylindern und Kurbeln ein vollständiger
Massenausgleich- eines Dieselgetriebes gegeben ist. Bei einem nach der Erfindung
aus Dieselmotor und umschaltbarem Kompressor zusammengesetzten Aggregat kann die
Zahl der den Dieselmotor bildenden Zylinder um die Zahl der den Kompressor bildenden
Zylinder herabgesetzt werden, wobei dann all Stelle der im Dieselmotor ersparten
Zylinder hinsichtlich des Ausgleichs des Gesamttriebwerkes die Zylinder des Kompressors
ergänzend hinzutreten, und man braucht die Gesamtzylinderzahl zur Erzielung des
hlassenausgleiclis im Gesamttriebwerk auf nicht mehr als sechs im ganzen zu halten.