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Injektor Die bekannten Injektoren weisen nur eine geringe Einstellbarkeit
auf, d. h. ihre Wasserlieferung pro Zeiteinheit gegen einen bestimmten Druck ist
nur in geringem Maße veränderlich. Das liegt daran, daß man sich beim Injektorenbetrieb
bisher entweder mit einer Drosselung des Dampfes oder mit einer Einstellung der
Dampfdüse begnügte.
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Zur Erzielung bester Injektorwirkung müssen aber die Querschnitte
der Dampfdüse, der Wasserdüse und des Diffusors, abgesehen von richtigen Verengungs-
und Erweiterungsverhältnissen, bei gegebenem Dampfdruckgefälle und gegebener Wasserförderhöhe
in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Daraus folgt, daß eine einseitig-3
Veränderung der Dampfzufuhr eine empfindliche Störung in dem gegenseitigen Abhängigkeitsverhältnis
der angegebenen Querschnitte zur Folge haben muß, woraus die geringe Einstellbarkeit
erklärlich wird. Hiermit steht auch die bekannte stoßweise Speisung der Lokomotivkessel
im Zusammenhang mit der Folge der Aufspeisung der Kessel mit verhältnismäßig kaltem
Wasser, der Kesselsteinbildung und der Zerrungen und Dehnungen, die zu häufigen
Ausbesserungen nötigen.
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Diese Schwierigkeiten, die bei mehr- oder vielstufigem Injektorbetrieb
natürlich besonders in die Erscheinung treten würden, lassen sich überwinden durch
eine gleichzeitige Einstellung der Dampf- und der Wasserdüse und zweckmäßig auch
des Diffusors. Man kann den Injektor natürlich so ausbilden, daß--die verschiedenen
Verstellungen für sich vorgenommen werden müssen; um aber die hiermit verbundene
Arbeit und Aufmerksamkeit des Maschinenpersonals entbehrlich zu machen und diese
durch richtige Einstellung der Einzelteile zu ersetzen, ist @es vorteilhafter, die
Injektoranlage so auszubilden, daß die Einstellung der verschiedenen Düsen und gegebenenfalls
des Diffusors :eines Injektors und bei mehrstufigen Injektoren deren sämtlicher
Stufen. gleichzeitig und durch ein einziges Verstellorgan erfolgen kann.
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Wenn beim Einzelinjektor die Querschnitte aller drei genannten Teile
proportional verstellt werden, wobei in jeder Einstellungslag@e das günstigste Verhältnis
zwischen den drei Querschnitten gewahrt bleibt, dann hat man die weitestgehende
Einstellungsmöglichkeit, d. h. man kann die Wasserlieferung gegen die jeweilige
Förderhöhe in weitgehendem Maße verändern. -Bei entsprechender Ausbildung läßt sich
durch den Injektor das Speisewasser bei seiner Förderung in den Kessel weitgehend
vonvärmen. Einen Injektor kann man als vereinigte Pumpe und Vorwärmer bezeichnen,
da die Wärme des Betriebsdampfes sich dem geförderten Wasser mitteilt. Es läßt sich
nun die Vorwärmung wesentlich dadurch steigern, daß mit verhältnismäßig geringem
Dampfdruck gegen verhältnismäßig hohen Wasserdruck gefördert wird. Eine hierbei
auftretende
Betriebsunsicherheit läßt sich dadurch beseitigen, daß in an sich bekannter Weise
mehrere das Wasser stufenförmig auf höheren Druck bringende, hintereinander arbeitende
Injektoren Anwendung finden. Beispielsweise wird dabei die Unterstufe mit geringem
Dampfdruck gegen verhältnismäßig hohen Wasserdruck betrieben, während eine oder
mehrere Oberstufen mit höherem, gegebenenfalls mit Kesseldampfdruck-gegen verhältnismäßig
kleine Förderhöhen arbeiten. Die Unterstufe kann dabei auch in mehrere Wasserdruckstufen
unterteilt werden.
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Das Arbeiten in einer einstellbaren Unterstufe mit geringem Dampfdruck
gegen verhältnismäßig hohe Förderhöhe erfordert verhältnismäßig viel Dampf, so daß
hierdurch die Vorwärmung unmittelbar verstärkt wird. Die Vonvärmung wird dann in
der oder in den Oberstufen weiter erhöht.
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Die aufeinanderfolgenden Stufeninjektoren können durch Dampf gespeist
werden, der entweder aus einer Verbundkolbenmaschine an Stellen verschiedenen Druckes
oder aus den verschiedenen Druckstufen einer Dampfturbine entnommen wird, wobei
gegebenenfalls auch unmittelbar Kesseldampf zur Speisung benutzt werden kann.
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Dabei läßt sich bei der Unterteilung einer Unterstufe oder einer Oberstufe
oder beider einerseits in den Unterstufen, anderseits, in den Oberstufen je gleichartiger
Dampf, also etwa Abdampf oder -Kesseldampf, verwenden; die Wirkung wird aber verbessert,
wenn in allen aufeinanderfolgenden Stufen. auch Dampf von stufenweise gesteigertem
Druck zur Wirkung kommt. Beiein.erVerbundkolbenmaschine kann man beispielsweise
so vorgehen, daß die erste Injektorvorwärmerstufe mit Abdampf, die zweite mit Abzapfdampf
des Niederdruckzylinders, die dritte mit Aufnehmerdampf und die vierte mit Abzapfdampf
des Hochdruckzylinders betrieben wird. Auch Frischdampf läßt sich hierbei zum Betreiben
einer Stufe verwenden. Die Förderhöhen der einzelnen Stufen kann man den zur Verfügung
stehenden Dampfdrücken und Dampfmengen anpassen. Bei mehr als zweistufigen Verbundkolbenmaschinen
lassen sich sinngemäß und zwanglos noch mehr Förder- und damit Vorwä.rmerstufen
erzielen.; das gleiche gilt natürlich für Dampfturbinenb.etrieb, bei welchem die
für die verschiedenen Stufen benötigten Dampfdrücke von allen oder von zweckmäßig
ausgesuchten Turbinenstufen zu entnehmen sind.
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Eine Injektoreinrichtung, welche die erläuterte Einstellbarken und
die Stufeneinteilung aufweist, ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt,
und zwar mit drei Wasser- und zwei Dampfstufen an drei zusammengebauten Injektoren.
Statt der drei können natürlich nur zwei oder auch beliebig mehr als drei Injektoren
Anwendung finden.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt, Abb. a -einen senkrechten
Querschnitt, Abb. 3 einen waagerechten Querschnitt nach Linie A-B in Abb. i und
Abb. r1 eine Unteransicht zu Abb. i und a.
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Die drei dargestellten Injektoren sind derart hintereinandergeschaltet,
daß das durch den Stutzena .angesaugte Wasser durch die erste Wasserdüsepl und den
Diffusoral in das Gehäuse b1, von dort durch die entsprechenden Teile p2, a2 in
das zweite Gehäuse b2 und von dort durch p3, a3 in die Speiseleitung b gelangt,
die gegen den Kessel durch ein Rückschlagventil v gesichert ist. Die entsprechend
bemessenen Dampfdüsen cl, c2, es sitzen in Kolbenkörpern dl, d2, d3, welche
die Dampfkanäle e1, .e2, ,e3 und die Wasserdüsen p1, p2, p3 steuern; ihre Spindeln
f1, f2, fs sind untereinander durch Zahnräder g1, g2, gs auf Drehung gekuppelt.
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Auf- der mittleren Spindel f2 befindet sich ein Handrad f, dessen
Drehung die gleichzeitige Drehung aller drei Spindeln um gleiche Winkelgrößen veranlaßt,
wodurch die Kolbenkörpier dl, d2, d3, welche bei Z durch Feder und Nut an-- der
Drehung gehindert sind, zur Einstellung der Dampf- und Wasserdüsen cl, c2, c3 und
p1, p2, ps verschoben werden.
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Auf die NTittelspindel f 2 ist ein Querstück i mit Gewinde aufgesetzt,
das durch geführte Stangen il (Abb. z) mit einem unteren kreuzförmigen Querstück
13 verbunden ist, an welches die drei Regelnadeln k1, k2, k3 für die Diffusoren
a1, a2, a3 sitzen. Die Nadeln tragen Kolben ml, m2, ms, welche die Schlitze
o1, o2, o3 steuern, die stufenförmig nach unten länger werden. Mit der Öffnung der
Diffusoren bei Betriebsbeginn werden die Schlitze.ol, o2, 03, de bei geöffnetem
Schlabberventil v1 unmittelbaren Wasseraustritt nach unten hin ermöglichen, nacheinander
geschlossen, so daß dann mit Einsetzen der vollen Förderung die Schlitze o1, fl2,
o3 nur noch oberhalb der Kolben ml geöffnet sind und das Wasser nur auf dem schon
oben angegebenen Wege vom Axisaugestutzen a nach dem Speisestuzen b gelangen kann..
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Die Drehung des Handrades,/ hat infolge der erläuterten Anordnung
nicht nur die Verstellung der Spindeln f1, f2, f3 und damit die Regelung der zu
den Düsen cl, c2, c3 zutretenden Dampfmenge und der zu den Wasserdüsen. p1, p2,
p3 zutretenden Wassermnenge zur Folge, sondern es wird gleichzeitig durch die bei
der Drehung der Spindel f2 erfolgende Höhenverstellung des Querstückes i und damit
des unteren Querstückes 13 auch eine entsprechende proportionale Einstellung der
Nadelventile
k1, k2, k-1 erreicht. Werden bei der Einstellung die
Düsenkörper cl, c2, c33 und die Nadeln k1, k2, k,"auseinanderbewegt, so stellt
sich hierbei eine Vergrößerung der Mischräume b1, b2, b3 ein, die in diesem Falle
gleichzeitig mit einer Verlängerung der Mischräume verbunden ist. Dies liegt im
Sinne einer guten Kondensation, die tunlichst an der engsten Stelle des Diffusors
erledigt sein sollte.
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Man erkennt ohne weiteres, daß die für dreistufige Ausbildung erläuterte
Ausführungsart sich auch auf eine Injektoranlage mit beliebig viel Stufen anwenden
läßt, wobei in jedem Falle durch nur ein Stellorgan f die gleichzeitige und richtige
Verstellung aller drei fürjeden einzelnen Inj.ektor wesentlichen Regelungsteile
erreicht wird.
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Die gleichzeitige Einstellung von Dampfdüse, Wasserdüse und gegebenenfalls.
Diffusor ist nicht nur für mehrstufigen, sondern auch für einstufigen Injektorbetrieb
ton Bedeutung: dagegen ist es für die Erfindung unerheblich, ob für die verschiedenen
Injektorstufen Dampf von verschiedener oder von gleicher Spannung Anwendung findet,
was besonders bei Lokomotivkesseln der Fall sein kann, wenn eine einstufige Kolbenmaschine
Anwendung findet, bei welcher der Abdampf sich für Injektorbetrieb vielfach wenig
eignet und Dampfabzapfvorrichtungen schon wegen der hiermit verbundenen Verwicklung
der Gesamtanlage nicht beliebt sind. Beim Lokomotivbetriebe wird man schon mit Rücksicht
auf die Einfachheit der Anlage möglichst einstufigen oder höchstens zweistufigen
Injektorbetrieb anzuwenden bestrebt sein; um so wichtiger ist dann die Regelungsmöglichkeit
durch Einstellung der Dampf- und Wasserdüse wie auch des Diffusors, zumal da der
wechselvolle Betrieb der Lokomotive an die Einstellbarkeit sehr hohe Anforderungen
stellt.
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Dagegen läßt sich mit höherer Abdampfspannung etwa von 1/2 Atm. Überdruck
oder mehr ein Stufeninjektor entwickeln, dessen Stufeneinteilung sich nur auf die
Wasserförderhöhe bezieht, wobei derselbe Dampfdruck von 1r'., Atm. oder mehr in
allen Stufen verwendet wird. Der erste Injektor drückt dann das Wasser dem zweiten
Injektor zu, in welchem der ganze Druck bis auf beispielsweise atmosphärischen Druck
in Geschwindigkeit in dessen Wasserdüse umgesetzt wird. Hier mischt sich der neu
zutretende, ebenfalls auf Atmosphärendruck expandierte Abdampf zu und bringt das
Wasser im Diffusor auf entsprechend höheren Druck, welcher in der Wasserdüse der
folgenden Stufe wieder auf beispielsweise atmosphärischen Druck unter Beimischung
des expandierten Abdampfes unter entsprechender Temperatursteigerung zurückgesetzt
wird. Das wird fortgesetzt, bis daß der Kesseldruck erreicht ist. Eine Grenze ist
dann gegeben, wenn die Temperatur des Wassers so hoch gestiegen ist, daß in der
Wasserdüse einer weiteren Stufe eine Vviederverdampfung einsetzen oder der zutretende
Abdampf nicht kondensieren würde. Unter Beachtung dieser Grenze ist eine Wasserförderung
möglich, bei welcher eine außerordentlich reichliche Verwendung von Abdampf mit
entsprechend hoher Vorwärmung erfolgt.