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Injektor für Abdampf-, Frischdampf- und Uhlfsdamprbetrieb Gegenstand
der Erfindung ist ein Inj,ektor für Abdampf-, Frischdampf- und Hilfsdampfbetrieb.
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Bei den bisher bekannten Injektoren für Abdampf-, Frischdampf- und
Hilfsdampfbetrieb sind die Steuereinrichtungen so durchgebildet, daß der Injektor
sich selbsttätig vom Betrieb durch Frischdampf a:uf Betrieb durch Abdampf und umgekehrt
einstellen kann, wenn Änderungen im Betrieb der Maschine eintreten.
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Die bekannten Einrichtungen haben sich jedoch unter bestimmten Verhältnissen
nicht bewährt, insbesondere dann nicht, wenn der Injektorbetrieb von Abdampf auf
Frischdampf umgestellt wird. Die Injektoren, um die @es sich hier handelt, sind
sehr empfindlich im Betrieb. Stehen daher die dem Injektor zugeführten Dampf- und
Wassermengen nicht im richtigen Verhältnis zueinander, so reißt der Injektor ab
und arbeitet nicht weiter, bis das richtige Verhältnis zwischen den Dampf-und Wassermengen
erreicht ist. Dieses Abreißen tritt am häufigsten dann auf, wenn der Injektor mit
Abdampf verhältnismäßig hohen Drucks bei voller Wasserzufuhr betrieben ;und der
Betrieb auf Frischdampf infolge Schließens des Dampfreglers und Fehlens der Abdampfzufuhr
umgestellt wird. Der Grund für das Abreißen des Inj,ektors b,ei diesen Verhältnissen
liegt darin, daß der Niederdruckfrischdampf (Hilfsdampf), der an Stelle dies Abdampfes
zugeführt wird, nicht genügt, den Injektor mit einer so großen zu betreiben, wie
sie bei Abdampf verhältnismäßig hohen Drucks gebraucht wurde. Bei den bekannten
Injektoren ist @es daher nötig, die Wass-ereinlaßöffnung so einzustellen, daß nur
so viel Wasser zugeführt wird, als durch den Hilfsdampf bewältigt werden kann, ehe
ein Betrieb dies I.njektors mit dem Hilfsdampf möglich ist.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben, die vorsieht,
daß die zugeführte Niederdruckfrischdampfmenge (d. h. Hilfsdampfmeng.e) in Übereinstimmung
mit der dem Injektor zugeführten Wassermenge geregelt wird. Hierdurch wird erreicht,
daß die Hilfsdampfmenge stets im richtigen Verhältnis zur geförderten Wassermenge
steht. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Druckverringerung des Hilfsdampfes,
der durch Drosselung eines Teiles des dem ' Injektor zugeführten Frischdampfes gebildet
werden kann, in Übereinstimmung mit den Änderungen in der geförderten Wassermenge
geändert wird. Dies kann zweckmäßig dadurch geschehen, daß die Größe der Durchlaßöffnung
für
den Hilfsdampf in übereinstimmung mit den Änderungen der Größe der Durchlaßöffn@ung
für das Wasser geändert wird. Bei einer besonderen Ausführungsform, bei der die
Veränderung der Durchlaßöffnung für das Wasser durch Verstellung der Dampfdüse mit
Hilfe einer von einem Handhehel betätigten Spindel geschieht, ist mit dieser Spindel
ein Ventil (Drehschieber) verbunden, das den Zufluß von Frischdampf aus der Frischdampfleitung
zu einem den Hilfsdampf oder den Abdampf in die Dampfkammer des Injektors einlassenden
Ventil unter Drosselung des Dampfes regelt und zusammen mit der Spindel gedreht
wird.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform eines Injektors nach der
Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Abb. i ist eine Teilansicht einer Lokomotive mit dem Injektor, den
zu seiner Bedienung erforderlichen Leitungen und dem. Gestänge.
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Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch den In-' jektor.
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Abb.3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 von Abb. 2 und zeigt eine Einzelheit.
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Abb. q, zeigt in Draufsicht und Schnitten einen zur Steuerung gehörenden
Drehschieber. Der Injektor ist mit i bezeichnet. Abdampf -wird von der Maschine
der Lokomotive dem Injektor durch eine Leitung z zugeführt, während Wasser durch
ein Rohr 3 und Frischdampf durch eine Leitung q. zuströmt, die von einem Apscbluß
5 oben auf dem Kessel herkommt. Ein Absperrventil 6 kann in der Leitung q. vorgesehen
sein und vom Führerstand aus betätigt werden. Das Ventil 6 ist jedoch kein notwendiger
Teil der Einrichtung. Die Wasserzufuhr zum Injektor wird durch einen Handhebel 7
betätigt, der im Führerstand angeordnet ist und mit dem Injektor durch ein Gestänge
8 verbunden ist. Der Hebel 7 steuert die Zufuhr sowohl von Frischdampf als auch
von Wasser und Abdampf zum Inj ektor. Die mechanische Verbindung zwischen Führerstand
und Injektor kann anders sein, als dargestellt.
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In Abb. 2 ist ein Injektor gemäß, der deutschen Patentschrift
355 575 gezeigt. Dem Injektor wird Frisch- und Abdampf abwechselnd durch
ein selbsttätiges Ventil nach Art des in der deutschen Patentschrift 466 114 beschriebenen
Ventils zugeführt. Der aus dieser Patentschrift an sich bekannte Injektor sei nur
kurz beschrieben. Er enthält ein Hauptgehäuse 9 mit einer Dampfkammer i o, der Abdampf
von der Maschine durch ein Abdampfventil i i zugeführt wird, das gewöhnlich durch
den Druck einer Feder 12 geschlossen gehalten und durch einen von einem Druckmittel
betätigten Kolben 13 geöffnet wird. Abdampf strömt dann aus der Kammer io durch
eine Hauptdüse 14 für Niederdruckdampf und vereinigt sich in einer Wasserdüse 15
mit Wasser, das dieser durch die Wassereinlaßöffnung 16 zugeführt wird. Hochdruckfrischdampf,
im folgenden als. Zusatzdampf bezeichnet, wird in die H.auptdampfdüse durch die
Zusatzdüse 17 eingeführt. Die Mischung von Niederdruck- und Hochdruckdampf
vereinigt sich mit dem Wasser in der Düse 15 und !wird aus der letzteren in die
üblichen Rohrleitungen gespeist, die, da sie nicht zur Erfindung gehören, in der
Zeichnung fortgelassen sind.
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Das Injektorgehäuse hat einen Hochdruckdampfeinlaß i8, an den die
Leitung q. angeschlossen ist. Ein Kanal i9 im Injektor steht durch die Öffnung 20
mit der Leitung 18 in Verbindung. Die Öffnung 2o wird durch ein selbsttätiges Ventil
21 gesteuert, das als Anlaßventil bezeichnet und dessen Bauart und Wirkungsweise
später erörtert wird. Ein Teil des Hochdruckfrischdampfes strömt durch die Kanäle
22 und 23 zur Zusatzdüse 17, -während der Rest des in den Kanal i 9 strömenden Dampfes
einem selbsttätigen Venti125 zugeführt -wird, das die abwechselnde Zufuhr von Abdampf
und Von Niederdruckfrischdampf, der im folgenden als. Hilfsdampf bezeichnet ist,
zur Niederdruckdampfkammer i o bewirkt.
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Das selbsttätige Ventil 2S besteht aus -einem Gehäuse 26 in Gestalteines
an einem Ende offenen Zylinders 27, der mit Ventilsitzflächen an beiden Enden versehen
ist. Ein Kolben 28 ist lose in den Zylinder 27 @eingep.aßt mit einem Doppelsitzventilkörper
29, dessen obere Dichtungsfläche auf die Sitzfläche ,am Bunteren Ende des Zylinders
27 paßt. Die untere Dichtungsfläche des Ventilkörpers 29 paßt auf eine Sitzfläche,
die um einen im Injektorgehäuse vorgesehenen Durchlaß 3o angeordnet ist, dzr zur
Verbindung zwischen Dampfkammer 31 und Niederdruckkammer io dient. Das Gehäuse 26
des selbsttätigen Ventils hat eine Kappe 32, die als Führung für ein. Ventil 33
dient, das sich auf den am oberen. Ende des Zylinders 27 befindlichen Ventilsitz
legt und mit dem Kolben 28 ,eine Kammer 34 bildet. Eine weitere Dampfkammer 3 5
befindet sich zwischen der Kappe 32 und dem Ventil 33; diese Kammer ist durch eine
Leitung 36 mit der zur Maschine führenden Frischdampfleitung verbunden. Ein. Kanal
37 führt vom Zylinder 27 zudem Zylinder, in welchem das den Kolben 13 betätigende
Abdarnplventil angeordnet ist.
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Die Betätigung des selbsttätigen Ventils 25
geht wie folgt vor
sich. Wenn die Maschine in Tätigkeit ist und Abdampf zum Betrieb des Injektors zur
Verfügung steht, wird durch Dampf, der aus der Hauptdampfleitung der Maschine durch
die Leitung 36 strömt, das Ventil33 auf seinen Sitz gedrückt, wie es in
Abb.2
dargestellt ist. Frischdampf, der in die Kammer 31 eintritt, strömt zum Zylinder
27 am Kolben 28 vorbei zur Kammer 34, in welcher der Druck steigt. Dieser Druck
bringt das selbsttätige Ventil25 in die in der Zeichnung dargestellte Lage, wodurch
die Öffnung 3o geschlossen wird und der Zufluß von Frischdampf zur Kammer i o aufhört.
Frischdampf tritt vom Zylinder 27 durch den Kanal 37, betätigt den Kolben 13 und
öffnet das Abdampfventil i i, wodurch Abdampf in die Kammer io gelassen wird. Wenn
der Dampfregler der Maschine geschlossen ist, wird das Ventil 33 infolge des Fehlens
von Dampfdruck in der Leitung 36 angehoben, so daß der Druck in der Kammer 34 sinkt;
der Dampf aus den Kammern 34 und 35 kann durch die Leitung 36 entweichen. Das Verschwinden
des Drukkes oberhalb des Kolbens 28 veranlaßt das selbsttätige Ventil, nach oben
zu gehen und seinen Ventilkörper 29 gegen seinen oberen Sitz zu legen; die öffnung
30 läßt dann Hilfsdampf zur Kammer i o strömen. Die Verringerung des Druckes dieses
Dampfes wird durch Drosselwirkung in noch zu erörternder Weise herbeigeführt. Durch
das Aufwärtsgehen des selbsttätigen Ventils in seine obere Lage -wird weiter die
Dampfzufuhr zum Kanal 37 gesperrt, und das Abdampfventil wird durch Feder 12 geschlossen;
der Kanal 37 wird dadurch vom Dampf befreit, daß der darin eingeschlossene
Dampf am Kolben 28 vorbeiströmt.
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Die Bauart des Anlaßventils 2 i entspricht im wesentlichen der des
eben beschriebenen selbsttätigen Ventils. Das Ventilei hat einen Kolben 38, der
lose in dem Zylinder 39 eingepaßt ist, und einen Doppelsitzventilkörper 40, dessen
untere Fläche auf einen den Durchlaß 2o umgebenden Sitz paßt. Die obere Fläche des
Ventilkörpers 40 paßt auf einen Sitz am unteren Ende des Zylinders 39. Eine Kappe
41 ist am Ventilgehäuse befestigt und dient als Führung für ein Ventil 42, das mit
dem Gehäuse eine Dampfkammer 43 oberhalb des Ventils bildet. Eine Kammer 44 ist
zwischen dem Kolben 38 und dem Ventil 42 vorhanden, wenn dieses sich auf seinem
Sitz befindet.
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Die Zufuhr von Wasser zum Injektor wird durch eine von einem Druckmittel
betätigte Ventilvorrichtung gesteuert, der durch den. Kanal 45 Dampf zugeführt wird,
der aus dem Kanal 22 stammt. Das Wasserventil und seine Steuervorrichtung haben
bekannte, Bauart; sie können z. B. nach der erwähnten deutschen Patentschrift 466
114 durchgebildet sein. Daher ist es in Abb. i nur allgemein mit 46 bezeichnet und
nicht näher beschrieben.
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Die Regelung der dem Injektor zuströmenden Wassermenge wird durch
Längsbewegung der Dampfdüse 14 im Injektorgehäuse herbeigeführt. Eine solche Bewegung
der Düse bewirkt die gewünschte Regelung durch Änderung des Querschnittes des ringförmigen
Durchlasses 47 zwischen der beweglichen Düse 14 und der feststehenden Düse 15. Die
Bewegung der Düse 14 kann auf verschiedene Weise herbeigeführt werden. Bei der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform wird die Düse durch eine senkrechte Spindel 48 bewegt,
die oben einen Hebe149 trägt, der an das Gestänge 8 angeschlossen ist. Am unteren
Ende der Spindel ist eine Scheibe oder ein Bund 5o angeordnet mit einem exzentrischen
Zapfen 51, der in eine in der Düse 14 vorgesehene Aussparung greift. Die Spindel
48 ist in einer Stopfbuchse 52 geführt, um die Austrittsstelle aus dem Gehäuse abzudichten.
Eine Verbindung 53 führt vom Kanal 18 zum oberen Teil einer Kammer 54, durch
«selche die Spindel 48 hindurchgeht; der Boden dieser Kammer bildet eine Ringfläche,
von der eine Verbindungsleitung 55 zur Kammer 43 des Anlaßventils z i führt, während
eine Verbindungsleitung 56 zur Niederdruckdampfkammer io führt. Die Leitung 56 kann
auch zu irgendeiner Verbindungsleitung oder Kammer führen, welche stets unter verringertem
Druck steht. Die Spindel 48 ist zw=eiseitig abgeflacht und trägt einen ebenen Drehschieber
58 (vgl. Abb. 4), der eine durchgehende Steueröffnung 59 und eine bogenförmige Aussparung
6o an der Unterseite aufweist.
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Dieser Teil der Einrichtung wird folgendermaßen betätigt: Angenommen,
die Wasserregelvorrichtung sei in der in Abb.2 dargestellten Lage, wobei die Düse
14 die geringste Wassereinlaßöffnung 47 einstellt, dann wird die Zufuhr von Dampf
zum Kanal 18 das Anlaßventü 2i auf den am Durchlaß 2o vorgesehenen Sitz drücken
und somit verhindern, daß Dampf zum Injektor strömt. Das Ventil 21 wird zum Niedergehen
auf seinen über dem Durchlaß 2o angeordneten unteren Sitz durch den Dampf veranlaßt,
der durch die Leitung 53, die Steueröffnung 59 und die Leitung 5 5 zur Kammer 43
des Anlaßventils 21 strömt, wodurch das Ventil42 auf seinen Sitz gedrückt wird.
Am Kolben 38 vorbeiströmender Dampf erzeugt einen Druck in der Kammer 44. Der unausgeglichene
Druck am Ventil 21 hält es auf seinem unteren Sitz. Ist daher die Wasserregelungsvorrichtung
in ihrer Minimumstellung, so wird der Injektor selbsttätig durch die Betätigung
des Anlaßventils 21 abgeschaltet. Wird nun die Wasserregelungsvorrichtung zur Maximumstellung
durch Drehung der Spindel 48 bewegt, so wird der Drehschieber 58 so bewegt, daß
die Steueröffnung 59 nicht mehr mit der Leitung 55 in Verbindung steht, sondern
die Aussparung 6o oberhalb der Leitung 55 liegt. Dadurch wird
der
in Kammer 43 des Anlaßventils herrschende Druck über die Leitung 55, die Aussparung
6o und die Leitung 56 auf niedrigen Druck gebracht. Diese Druckverminderung in Kammer
43 wirkt in gleicher Weise wie vorher beim selbsttätigen Ventil 25 und läßt das
Anlaßventil2l nach oben gehen, wodurch die öfinung 2o freigegeben wird, so daß Hochdruckdampf
in den Kanal i 9 einströmen kann. Von hier strömt der Dampf durch die Kanäle 22,
23 und 45 zur Zusatzdampfdüse 17 -und zu der Vorrichtung für das öffnen des Wasserventils
46.
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Um die Menge des dem liijektor zugeführten Hilfsdampfes selbsttätig
der Menge des dem Injektor zuströmenden Wassers anzupassen, ist der Dampfkanal i9
an der Stelle, an der die Spindel 48 hindurchgeht, vergrößert. Die abgeflachten
Seiten 57 dieser Spindel tragen hier einen runden Drehschieber oder Hahn 61, der
dazu dient, die Verbindung zwischen dem Kanal i9 und der Dampfkammer 3 i zu schließen,
wenn die Wasserregelungsvorrlchtung in ihrer Minimumstellung ist. Wie insbesondere
aus Abb.3 hervorgeht, bewirkt eine Drehung der Spindel 48, daß der Hahn 61 eine
stets größer werdende öffnung freigibt im Einklang mit der Bewegung der Düse 14
aus der Minimum- in die Maximumstellung. Die vom Hahn 61 freigegebene öffnung dient
als Drosselöffnung, rum den Druck des zum selbsttätigen Ventil 25 strömenden Dampfes
zu verringern. Diese veränderliche Drosselöffnung ermöglicht die Zuführung der richtigen
Menge Hilfsdampf zum Inj-ektor in tibereinstimmung mit der gerade geförderten Wassermenge.
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Andere Ausführungsformen als die dargestellte sind denkbar. Soll beispielsweise
die beschriebene Einrichtung in Verbindung mit einer Einrichtung verwendet werden,
die mehr als nur eine von Hand betätigte Steuerungsvorrichtung anwendet, so können
das Anlaß-4 entil und die zu seiner Betätigung dienenden Teile weggelassen werden.
Dann wird statt dessen das Absperrventil 6 (Abb. i) zur Regelung der dem Inj ektor
zugeführten Frischdampfmenge verwendet.
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Die beschriebene Durchbildung des Anlaßventils 21 kann auch unabhängig
von der Regelungsvorrichtung für die Wasserzufuhr Verwendung finden, d. h. die Betätigung
des Ventils ?-i braucht nicht in Abhängigkeit von der Betätigung der Spindel 48
zu erfolgen. Beispielsweise könnte die Kammer 43 mit einer Leitung verbunden sein,.
welche mit einem Ventil versehen ist, das im Führerstand untergebracht sein kann.
Das Ventil 2 i würde dann, solange Dampfdruck in der Kammer 43 vorhanden ist, auf
seinem Sitz gehalten werden. Wenn jedoch durch Öffnen des Ventils in der mit der
Kammer 43 verbundenen Leitung der Dampf aus der Kammer 43 entlassen wird, würde
das Ventil 21 geöffnet werden und Frischdampf zum Injektor strömen.