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Dampflokomotive mit Kondensation Die Erfindung betrifft eine Dampflokomotive
mit Kondensation, bei der die Hauptantriebsmaschine in mindestens zwei, je in einem
besonderen Gehäuse untergebrachte und in bezug auf die Strömung des Dampfes in Reihe
angeordnete Teilmaschinen aufgeteilt und ferner noch mindestens eine Hilfsturhine
für den Antrieb von Nebeneinrichtungen, wie z. B. Feuerungsgebläse, Kühlerlüfter
oder Kühlwasserpumpe, zwischen jene Teilmaschinen geschaltet ist.
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Zweck der Erfindung ist, eine Lokomotive dieser Art zu schaffen, bei
der einmal das Wärmegefälle bei allen Belastungen der Hauptantriebsmaschine in einem
im wesentlichen gleichbleibenden Verhältnis auf ihre Teilmaschinen aufgeteilt wird
und zweitens in wirtschaftlichster Weise eine Anpassung der Leistungsabgabe der
Hilfsturbine oder der Hilfsturbinen an die Belastung der Hauptantriebsmaschine erfolgt.
Zu diesem Behufe ist gemäß der Erfindung vor der der Hilfsturbine oder den Hilfsturbinen
nachgeschalteten Teilmaschine eine Druckregelung vorgesehen, die den Druck hinter
der Hilfsturbine oder den Hilfsturbinen auf im wesentlichen gleicher Höhe hält.
Zweckmäßig kann diese Druckregelung Düsengruppenventile aufweisen, die sich mit
Düsengruppenventilen der ersten Teilmaschine der Hauptantriebsmaschine gemeinsam
einstellen lassen. Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise und schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i eine Anordnung,
bei der zwei Hilfsturbinen, durch welche die. gesamte Dampfmenge, die in den beiden
Teilturbinen einer Hauptantriebsturbine zu verarbeiten ist, hindurchströmt, parallel
geschaltet sind.
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Abb. 2 zeigt eine Anordnung, bei der zwei solche Hilfsturbinen in
Reihe geschaltet sind, während Abb. 3 eine Anordnung zeigt, bei der von zwei Hilfsturbinen
jede zwischen einer Hochdruckturbine und einer Niederdruckturbine einer in mehrere
Teilturbinen aufgeteilten Hauptantriebsturbine angeordnet ist.
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In Abb. i bezeichnet A den Hochdruckteil einer als Dampfturbine ausgebildeten
Hauptantriebsmaschine der Lokomotive; dieser Teil A erhält über eine Leitung a.
und Düsengruppenventile H Dampf von einem nicht gezeigten Überhitzer. Die Abdampfleitung
b der Teilturbine A führt zu einer Hilfsturbine C, die nicht gezeigte Hilfsmaschinen
für den Kühler antreibt. Von der Leitung b zweigt eine Leitung h ab, die über ein
Ventil E zu einer Hilfsturbine D für den Antrieb eines nicht gezeigten Feuerungsgebläses
führt. Der Abdampf der beiden Hilfsturbinen C und D vereinigt sich an der Stelle
V der Leitung
k und strömt über Düsengruppenventile J in den Niederdruckteil
B der Hauptantriebsturbine, -um- -von_ hier durch eine Leitung d in den-nicht-dargestellten
Kondensator zu gelangen. e bezeichnet -eine Leitung, die über ein Ventil F und eine
nicht gezeigte Zusatzdüsengruppe der Kühlerturbine C Frischdampf zuzuführen gestattet,
während f eine Leitung bezeichnet, die übel- ein Ventil G und eine nicht gezeigte
Zusatzdüsengruppe der Feuerungsturbine D Frischdampf zuzuführen gestattet.
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Die Leistung der Lokomotive wird durch Einstellung der Düsengruppenventile
H der jeweiligen Belastung angepgßt. _ -Dadurch ändert sich mit der Belastung die
durch die Teilturbinen A, -B strömende Dampfmenge und damit auch die 'Dampfmenge,
die durch die Hilfsturbinen C- und -D strömt. Hierbei wird im allgemeinen das= Verhältnis
. der Dampfmengen dieser beiden Hilfsturbinen in einem gleichbleibenden Verhältnis
zueinander stehen. Die Düsengruppenventile l sind so eingerichtet, daß-sie beispielsweise
durch eine Öldrucksteuerung oder unmittelbare Dampfsteuerung den Druck in den Abdampfleitungen
c, i der Hilfsturbinen C, D im wesentlichen unveränderlich halten. Dadurch wird
erstens erreicht, daß die 'Aufteilung des Wärmegefälles auf die beiden Teilturbinen
z4, B bei -allen Belastungen der Lokomotive in einem im wesentlichen gleichbleibenden
_ Verfiältnis .erfolgt. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Turbinen
A und B Übergetrennte Ritzet auf eine Triebaehsengruppe oder auf zwei
getrennte Triebachsengruppen arbeiten, da dann die -Leistungen bei allen Belastungen
angenähert in' einem gleichbleibenden Verhältnis zueinander stehen werden. Weiterhin
ist es auch für die -Regelung der Hilfsturbinen C, D wichtig,- daß der Druck in
ihren Abdampfleitungen c und i unverändert bleibt, denn nur dann wird z. B. die
Drehzahl der Feuerüngsturline D stets,' wie erforderlich,-in einem linearen Verhältnis
zur Dampfleistung des Kessels stehen. Bei der Kühlerturbine C ist das gleiche Gesetz
-der Regelung erfüllt, wenn diese Turbine nur Kreiselhilfsmaschinen (Lüfter und
Kreiselpumpen mit vorwiegend dynamischem Widerstand des geförderten Mittels) antreibt.
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Es, ist erwünscht, daß die Drehzahl der Kühlerturbinen C mit abnehmender
Belastung langsamer als linear mit letzterer abnimmt. Dies läßt sich bei der beschriebenen
Anordnung erreichen, wenn man der erwähnten Zusatzdüsengruppe der Kühlerturbine
C Frisch= dampf über das Ventil F und die Leitung e zuströmen läßt. Das Ventil F
kann entweder fest .eingestellt -werden oder infolge ,mechanischer Kupplung gleichzeitig
mit den Ventilen T oder H in Abhängigkeit von der Einstellung der
Hauptsteuerung der Lokomotive mehr oder weniger weit geöffnet werden. Bei Leerlauf
und kleinen Belastungen wird durch die Leitung e und über das Ventil F so viel Dampf
der Hilfsturbine C zufließen, als zur Erreichung der gewünschten Drehzahl erforderlich
ist. Ist das Ventil F fest eingestellt, so bestimmt dieses die Grundbelastung bei
Leerlauf, während die veränderliche Dampfmenge, die -durch die Hauptdüsen H strömt,
die erwünschte Leistungssteigerung bei Belastung der Lokomotive bedingt: Bei der
Feüerungsturbine D muß bei Beharrung oder langsam wechselnder Belastung das lineare
Verhältnis zwischen Drehzahl und Belastung des Kessels erfüllt sein. Dieses ist
ohne weiteres der Fäll; wenn der Gegendruck in- der Leitung i ini wesentlichen unveränderlich
bleibt und die durch diese Turbine D strömende Dämpfmenge in einem gleichbleibenden.
Verhältnis zur Dampfleistung des Kessels. steht. _ Bei plötzlich auftretendem großem
Dampfbedarf ist es vielfach erwünscht, die Fenerungsanfachung schon vorher willkürlich
-, erstärken zu können. Dieses wird dadurch erreicht, daß über das Ventile und die
Leitung f der erwähnten Zusatzdüsengruppe der Feuerungsturbine D Frischdampf zugeführt
wird. - Wenn. hierbei- die Hauptturbine A, B
unbelastet ist, beispielsweise
wenn- die Lokomotive noch stillsteht oder in der Ebene leer läuft, so wird die Abdampfmenge
der Feuerungsturbine D ebenfalls in den Niederdruckteil B der I-Tauptturbine strömen
- und ein. Drehmoment -erzeugen; dieses Drehmoment ist jedoch so `gering; -däß es
die Lökomotive niemals zum Anfahren bringen und auch bei Leerfahrt ihre Geschwindigkeit
nicht erhöhen wird. Weiterhin ist es zweckmäßig; bei plötzlichem Abstellen der Hauptturbine
A, B, insbesondere nach großer Belästüng, beispielsweise wenp nach der Fahrt auf
einer Steilrampe die -Lokomotive plötzlich. ins Gefälle kommt, die Feueranfachung
schon früher zu schwächen- oder da sonst die Kesselsicherheitsventile- leicht zum
Abblasen kommen würden. Zu diesem Zweck ist das Entlastungsventil E vorgesehen,--
welches unmittelbar oder mittelbar- von Hand aus bedient werden kann und -einem
Teil öder der gesamten Dampfmenge, welche sonst durch die Leitung h -der _ Fenerungsturbine
D zuströmen -würde,: unmittelbar über die Leitung g in die Abdampf leitüng k zu
strömen gestattet. _ -Es ist also bei der beschriebenen Anordnung möglich, mit einem
verhältnismäßig geringen Aufwand von Mitteln das gewünschte Gesetz der Regelung
sowohl- in bezug auf die
Feuerungsturbine D als auch in bezug auf
die Kühlerturbine C zu erreichen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt
im außerordentlich sparsamen Betrieb der- Hilfsturbinen C, D. Diese haben
bei geringem Wärmegefälle große Dampfmengen zu verarbeiten, können daher mit vollbeaufschlagten
Rädern im allgemeinen einstufig und für verhältnismäßig geringe Drehzahlen gebaut
werden. Infolgedessen ist es möglich, mit außerordentlich sparsamen und billigen
Hilfsturbinen auszukommen. Auch ändert sich der Wirkungsgrad bei Teilbelastung nur
unwesentlich, da entsprechend der Abnahme der Drehzahl auch das zu verarbeitende
Wärmegefälle abnimmt und daher das günstige Verhältnis zwischenUmfangsgeschwindigkeitundDampfgeschwindigkeit
dauernd erhalten bleibt. Weiterhin tritt bei Teilbelastung auch kein Verlust durch
Drosselung des Dampfes ein, denn das ganze Wärmegefälle, welches nicht in den Hilfsturbinen
C, D ausgenutzt werden kann, wird in den mit Düsengruppenregelung versehenen Hauptturbinen
A, B ausgenutzt. Untersuchungen haben ergeben, daß bei der bisher üblichen
unabhängigen Schaltung der Hilfsturbinen der Anteil ihres Verbrauches am Gesamtverbrauch
der Lokomotive ausgedrückt durch das Produkt aus Dampfmenge und zur Verfügung stehendem
Wärmegefäll bei Vollast etwa 15 bis 2o v. H. und bei Teillast bedeutend mehr
betragen kann. Bei der beschriebenen Anordnung beträgt dagegen der Anteil des Verbrauchers
der Hilfsmaschinen bei Vollast nur 5 bis To v. H. und bei Teilbelastung noch weniger.
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Für das Wesen der Erfindung ist es gleichgültig, ob die beiden Teilturbinen
A und B
über verschiedene Ritzel auf den Hauptantrieb einer Triebachsengruppe
arbeiten oder vermittels zweier Übersetzungsgetriebe auf zwei Treibachsengruppen.
Auch können die zwei Teilturbinen A, B auf verschiedenen Fahrzeugen angeordnet
sein, z. B. die eine auf der eigentlichen Lokomotive und die andere auf dem Tender.
Ferner kann jede der Teilturbinen A, B ihrerseits noch in zwei oder mehrere parallel
oder in Reihe geschaltete Teile aufgeteilt sein. So zeigt z. B. Abb. 2 eine Anordnung,
bei welcher der Hochdruckteil aus zwei parallel geschalteten Turbinen A, A' und
der Niederdruckteil aus zwei parallel geschalteten Turbinen B, Bl besteht; die Hilfsturbinen
D, C sind hier nicht parallel, - sondern hintereinandergeschaltet. Im übrigen sind
in Abb.2 die Teile, von denen entsprechende Teile bei der Anordnung nach Abb. i
vorhanden sind, mit denselben Bezugszeichen wie in Abb. i belegt.
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Abb. 3 zeigt schließlich eine Anordnung, bei welcher der Hochdruckteil
der Hauptantriebsturbine wiederum in zwei Turbinen A, Ai und der Nieder druckteil
in zwei Turbinen B, B' aufgeteilt ist. In Verbindung mit jeder der Niederdruckturbinen
B, B'- sind Düsengruppenventile J und J1 vorgesehen, und die Kühlerturbine
C ist zwischen den Teilturbinen A, B und die Feuerungsturbine D zwischen
den Teilturbinen A', Bx angeordnet. .
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Die Düsengruppenventile H und J oder H
und
I, T' können auch mechanisch, hydraulisch usw. miteinander verbunden sein,
so daß sie gleichzeitig eingestellt werden, wodurch der Druck von den Ventilen
J oder J, Jl im wesentlichen gleichbleibend gehalten wird.