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Dampflokomotive Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampflokomotive,
deren Abdampf von normaler Auspuffspannung in einer Abdampfturbine, welche die Hilfsmaschinen
für Niederschlagseinrichtungen antreibt, weiter entspannt und dann in einer Kondensationsanlage
niedergeschlagen wird. Diese Anordnung hat gegenüber Lokomotiven älterer Bauart,
bei denen der Abdampf durch das Blasrohr ins Freie geleitet wird, bekanntlich den
Vorteil größerer Wirtschaftlichkeit und eines besseren thermischen Wirkungsgrades,
da kein Speisewasser verlorengeht, das bei den älteren Lokomotiven in regelmäßigen
Abständen durch Frischwasser ersetzt werden muß. Die neuere Gattung der Kondensationsdampflokomotiven
besitzt also einen großen Aktionsradius und ermöglicht lange Ohne-Halt-Fahrten.
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Bei den bekannten Kondensationsdampflokomotiven dieser Art fanden
nun aber regelmäßig Niederschlagseinrichtungen Anwendung, die mit Vakuum, d. h.
einem unter Atmosphärendruck liegenden Niederschlagsdruck, arbeiten. Derartig ausgerüstete
Lokomotiven haben den Nachteil, daß die zur Kondensatoranlage führenden Unterdruckleitungen
sowie die zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Niederschlagseinrichtung benötigten
Hilfseinrichtungen infolge der bei .der Fahrt der Lokomotive entstehenden Erschütterungen
sehr leicht undicht werden. Daher bedarf es besonderer Einrichtungen, um die Unterdruckleitungen
sowie die -erwähnten Hilfsmaschinen mit Sicherheit gegen den äußeren Atmosphärendruck
abzudichten. Außerdem waren bei diesen bekannten Kondensationsdampflokomotiven besondere
Kondensatpumpen erforderlich.
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Diese Übelstände sind durch die Erfindung vermieden. Der Abdampf der
Abdampfturbine wird nämlich in einem luftgekühlten Kondensator ohne Luftpumpe niedergeschlagen.
Bei einer derartigen Bauart sind Unterdruckleitungen und die früher zur Aufrechterhaltung
des Vakums in der Niederschlagseinrichtung erforderlichen Hilfsmaschinen sowie die
hiermit verknüpften Abdichtungsschwierigkeiten vermieden. Es ist nunmehr auch ohne
weiteres möglich, die meist sehr viel Raum beanspruchende Niederschlagseinrichtung
auf demTender unterzubringen, was bisher in der Regel deshalb Schwierigkeiten bot,
weil sich die Unterdruckleitungen insbesondere an der den ständigen Relativbewegungen
zwischen Lokomotive und Tender besonders ausgesetzten Kupplungsstelle auf die Dauer
nicht dicht halten ließen. Schließlich sind besondere Kondensatpumpen überflüssig,
da der Abdampf bei atmosphärischem Druck niedergeschlagen wird, und außerdem ist
es ohne Schwierigkeiten möglich, vorhandene Lokomotiven in der oben geschildertenWeise
umzubauen.
Das Wesen der Erfindung wird nachstehend an zweiAusführungsbeispielen
näher erläutert.
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Abb. i zeigt eine Kolbenlokomotive mit Kohlenstaubfeuerung teils im
Schnitt und teils in Ansicht.
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Abb. z zeigt in der gleichen Weise eine Kolbenlokomotive mit Saugzuggebläse
für normale Rostfeuerung.
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In Abb. 3 ist ein Querschnitt .durch die Kondensationsanlage veranschaulicht.
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Eine Kolbenlokomotive mit Kohlenstaubfeuerung wurde deswegen als erstes
Beispiel gewählt, weil sich hier der Erfindungsgedanke in besonders einfacher Weise
verwirklichen läßt; es ist nämlich in diesem Fall möglich, sowohl die für die Kondensation
als auch die für die Feuerung benötigten Hilfsmaschinen durch eine gemeinsame Abdatnpfturbine
anzutreiben.
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Der im Kessel A (Abb. i) erzeugte Frischdampf geht über den Überhitzer
B durch die Dampfleitung C in die Kolbendampfmaschine D, expandiert hier und gelangt
sodann mit einem geringen Überdruck durch die Rohrleitung E in die Abdampfturbine
F. In dieser Turbine wird er unter Arbeitsabgabe bis auf i ata entspannt und sodann
durch die Rohrleitung G der Kondensationsanlage zugeleitet. Der Oberflächenluftkondensator
besteht aus dem Dampf-und Kondensatsammelraum H, von welchem aus der Abdampf durch
die Rohre J in die eigentlichen Wärmeaustauschelemente K gelangt. Diese Elemente
sind als Rippenrohre ausgebildet, können aber auch durch einfache Röhren- oder Plattenwärmeaustauscher
ersetzt werden. Im Wärmeaustattscher überträgt der Dampf seine Wärme an die Kühlluft,
welche durch die Ventilatoren L an den Rippenrohren vorbeigesaugt wird. Das Kondensat
wird von der Speisepumpe12 über die Leitung N angesaugt und durch die Leitung D
in den Kessel - zurückgedrückt. Der Dampf beschreibt somit einen vollkommenen Kreislauf,
welcher vom Kessel und Überhitzer durch die Kolbenmaschine zur Abdampfturbine in
die Kondensationsanlage und durch die Speisepumpe wieder zurück zum Kessel führt.
An Frischwasser muß nur zugesetzt werden, was durch etwaige, nie ganz zu vermeidende
Undichtheiten verlorengeht und was im Winter als Heizdampf verbraucht wird. Da es
möglich ist, im Kondensatsammelratrm H eine große Wassermenge als Reserve mitzuführen,
kann die Lokomotive selbst während der Heizperiode außerordentlich lange Strecken
durchfahren, ohne Wasser fassen zu müssen. Der Kondensator selbst kann als Oberflächenluftkondensator
oder auch in der bei Turbinenlokomotiven bereits bekannten Form als Riesel- oder
Verdunstungskondensator ausgeführt werden. Der reine Luftkondensator hat zwar den
Nachteil des größeren Kraftverbrauches, dafür aber die großen Vorteile, kein Kühlwasser
zu verbrauchen und die Anlage überdies noch dadurch zu vereinfachen, daß außer den
Kühlerventilatoren keine Hilfsmaschinen benötigt werden. Die bei Rieselkondensatoren
außerdem noch benötigte Kühlwasserpumpe entfällt. Eine Kondensatpumpe ist überflüssig,
da der Abdampf bei atmosphärischem Druck niedergeschlagen wird. Aus Abb. i ist weiterhin
zu erkennen, daß die Abdampfturbine F .außer den Kühlerv entilatoren L auch noch
das Feuerungsgebläse P und die Förderschnecke O antreibt. Diese Schnecke D fördert
den Kohlenstaub aus dem Bunker R in die Luftleitung S, in der der Brennstoff mit
der durch das Gebläse P geförderten Verbrennungsluft gemischt wird, um hierauf im
Brenner T zur Entzündung gebracht zu werden.
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Wie aus Abb. i ersichtlich, lassen sich die Hilfsmaschinen für die
Kondensation und für die Feuerung in außerordentlich einfacher und übersichtlicher
Weise von der gemeinsamen Abdampfturbine aus antreiben. Da die Leistung der Abdampfturbine
zum Antrieb der Kondensations- und der Feuerungshilfsmaschinen ausreicht, wird der
große Vorteil der Wiedergewinnung des Speisewassers ohne wirtschaftliche Einbuße
vollständig kostenlos erzielt.
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In Abb. a bezeichnet EI wiederum den Kessel, B den Überhitzer, C die
Frischdampfleitung und D die Kolbenmaschine. Der Abdampf der Kolbenmaschine gelangt
durch die Leitung E in die Abdampfturbine F, expandiert hier bis auf atmosphärischen
Druck, -strömt durch die Leitung G in den Kondensator H, J, I( (Abb. 3 j
und wird hier niedergeschlagen. Die Abdampfturbine F dient nur zum Antrieb der Hilfsmaschinen
für die Kondensationsanlage, in diesem Falle also der Kühlerventilatoren L.
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Die Lokomotive. welche in diesem Beispiel reit normaler Rostfeuerung
ausgestattet ist, besitzt an Stelle des Blasrohres ein Saugzuggebläse
U. Die Antriebsturbine V dieses Gebläses könnte als Abdampfturbine ausgebildet
werden, so daß sie als eine besondere Expansionsstufe der zum Antrieb der Kondensationshilfsmachinen
dienenden Abdampfturbine F vorgeschaltet wird. Bei der Anordnung nach Abb. a arbeitet
die Turbine I% jedoch als Frischdampf-Gegendruch turbine, welche ihren Frischdampf
vorn Überhitzer B durch die Leitung TV erhält und den Abdampf bei einem Druck von
etwa
3 bis 3 ata über die Leitung X an den Vorwärmer I' abgibt.
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Diese Anordnung beruht auf folgender Cberlegung: Der Abdampf wird
in der Kondensationsanlage H, I, K bei i ata niedergeschlagen, so daß das
Kondensat eine Temperatur aufweisen wird, welche etwas geringer ist als die ioo°
betragende Sättigungstemperatur des Dampfs. Unter diesen Umständen hat der bei normalen
Lokomotiven vorgesehene, mit Abdampf der Kolbenmaschine beheizte Speisewasservorwärmer
keinen Zweck mehr. Fällt dagegen der Abdampf mit höherem Druck an, dann läßt sich
die Wirtschaftlichkeit der Speisewasservorwärmung auch hier noch ausnutzen. Abdampf
von höherem Druck läßt sich nun durch die vorstehend beschriebene Ausbildung der
Saugzugturbine als Gegendruckturbine in einfacher und sowohl für die Turbine selbst
als auch für die Vorwärmung wirtschaftlicher Weise erzeugen.
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Das Kondensat wird in diesem Falle aus dem Behälter H von der Speisepumpe
M über die Leitung Nr angesaugt, durch die Leitung D dem Vorwärmer Y zugedrückt
und weiterhin in den Kessel .:4 befördert. Der Dampfraum des Vorwärmers Y ist durch
die Leitung Z mit dem Kondensator verbunden, so daß sowohl das Kondensat des Gegendruckdampfes
als auch gegebenenfalls überschüssiger Gegendruckdampf in den Kondensator gelangen
können.