DE573131C - Kondensationslokomotive - Google Patents

Description

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Bis· jetzt ist es trotz lebhaftester Anstrengungen noch nicht gelungen^ das Problem der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Lokomotivbetriebes durch Einführung der Kondensation zufriedenstellend zu lösen. Die Ursache liegt darin, daß der Aufwand, der für das Herstellen des Vakuums notwendig ist, einerseits so groß ist, daß die Lokomotive Im Vergleich zu der zu erwartenden Ersparnis im Betrieb zu teuer wird, andererseits, und das ist für den Lokomotivbetrieb von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Anlage infolge der Verwendung von zahlreichen Hilfsmaschinen außerordentlich verwickelt wird.

Der enge Raum auf der Lokomotive läßt es nämlich nicht zu, die. Hilfsmaschinen, die zur Hebung des thermischen Wirkungsgrades des gesamten Prozesses notwendig sind, so rationell zu gestalten, wie das bei ortsfesten Anlagen der Fall ist. So· erfordert" z. B. der Luftzug für die Feuerung, der bei ortsfesten Anlagen durch einen genügend hohen Schorn- " stein erzeugt wird, hier eine besondere Einrichtung. Bei den heutigen Auspufflokomotiven geschieht dies in einfachster Weise ' durch den auspuffenden Dampf. Beim Über- ■ gang zur Kondensation wird das unmöglich, und es wird die Verwendung eines besonderen · Gebläses erforderlich., _..·,-■, -.

Weiter ist das kühlmittel zum Niederschlagen des Dampfes bei ortsfesten Anlagen < entweder Frischwasser, das aus irgendeinem Flußlauf entnommen wird, oder rückgekühltes Wasser, für dessen Kühlung eine geräumige Kühlanlage vorgesehen werden muß. Beide Möglichkeiten scheiden für die Lokomotive aus. Man muß ein besonderes Gebläse aufstellen, das die Kühlluft heranschafft, da sich gezeigt hat, daß der zur Verfügung stehende Fangwind der Lokomotive nicht genügt, um die gewaltigen Wärmemengen abzuführen, die bei der Kondensation frei werden.

Zu diesen Einrichtungen kommen je nach ■ Art der Anlage noch eine Reihe anderer, wie Kühlwasserpumpen, Luftpumpen usw., die auch bei ortsfesten Anlagen notwendig sind.

Alle diese Einrichtungen aber benötigen einen Kraftaufwand, welcher einen Teil des Gewinnes, den die Hauptmaschine durch die Kondensation erzielt, wieder aufzehrt, so daß der endgültige Gewinn so· gering ist, daß die Wirtschaftlichkeit im ganzen in Frage gestellt wird. Um so mehr ist dies de"r Fall, wenn, wie das meistens angestrebt wird, als Antrieismaschine eine Turbine verwendet wird, die den Gewinn noch weiter dadurch herabsetzt, daß sie selbst nicht in allen Betriebsverhältnissen (z. B. beim Anfahren) mit günstigstem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Das Bild ändert sich aber von Grund auf in dem Augenblick, in dem man davon abgeht, die beste Ausnutzung erzielen zu wollen, die durch die Kondensation theoretisch möglich ist, sondern sich auf die Verbesserurig beschränkt,-die-mit den einfachsten.Mitteln

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ohne jede Verwickelung des Betriebes zu erreichen ist. Der Weg dazu ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Ihr Grundgedanke ist der, nur so viel Dampf im Kondensator niederzuschlagen, als dies mit Hilfe des Fangwindes der Lokomotive ohne weitere leistungsverzehrende Hilfsmaschinen möglich ist, und den andern Teil des Dampfes in der üblichen Weise auspuffen to zu lassen, wobei dieser Teil noch solche Wirkungen ausüben kann, für die er auch heute verwendet wird.

Die Berechnung zeigt, daß die Dampfmenge, die der Fangwind niederzuschlagen vermag, etwa gleich der Hälfte jener Dampfmenge ist, die unsere üblichen großen Lokomotiven bei Normallast im ganzen benötigen. Eine überschlägige Rechnung zeigt, daß man dann auf den gleichen thermischen Wirkungsgrad kommen kann, als wenn man die ganze Dampfmenge niederschlägt, einen Teil des Gewinnes aber durch die Hilfsmaschine wieder aufzehrt. Beträgt z. B. der Gewinn bei vollständiger Kondensation in der Maschine etwa 30 °/o, verbrauchen aber die Hilfsmaschinen 15 °/„, so ist der Gewinn im ganzen gleich 15 %· Läßt man aber nur die Hälfte kondensieren, so bleibt der Gewinn auch 15 °/₀, da der Leistungsaufwand der Hilfsmaschinen wegfällt. Dabei erhält man wesentlich einfachere Lokomotiven, deren gesamte Wirtschaftlichkeit infolge des niedrigeren Preises dann aber höher liegt.

Im folgenden werden eine Reihe von Aus-' 35 führungsbeispielen dieses Grundgedankens dargestellt:

Die Beschränkung in der Höhe des Vakuums, die aus dem vorliegenden Weg folgt, ermöglicht von vornherein die Verwendung der für den Lokomotivbetrieb unstreitig am besten geeigneten Kolbendampfmaschine. Steuert man nun den Auspuff aus dem Zylinder so, daß der Dampf nur zwischen Vorausströmpunkt und Totpunkt zum Auspuff geht, der Rest, also zwischen Totpunkt und Kompressionsbeginn, in den Kondensator, so ist dann im Kondensator nur eine Dampf menge niederzuschlagen, die durch einen zweckmäßig an der Stirnseite der Lokomotive angebrachten Luftkondensator bewältigt werden kann.

Fig. ι zeigt schematisch diese Ausführung. Der Abdampf tritt aus dem Schieberkasten a durch das Rohr b zu einem Wechselventil c, das den Dampf entweder nach dem Blasrohr e oder nach der Kondensatorleitung f treten läßt. Das Wechselventil c wird durch ein Gestänge d so gesteuert, daß es den Weg nach dem Kondensator in Totlage, also einmal je Hub, freigibt. Eine so arbeitende Lokomo-€0 tive erhält also gegenüber der heutigen als Zusatzeinrichtung einen Kondensator als Luftkühler, eine Abänderung der Steuerung so; daß der Dampf, wie oben angegeben, geleitet wird, ferner zum Absaugen der Luft aus dem Kondensator zweckmäßig einen einfachen Dampfstrahler. Das Kondensat wird mit den sowieso vorhandenen Kesselspeisepumpen abgesaugt. Die Förderung der Verbrennungsluft geschieht, wieüblich, durch Auspuffdampf. Somit sind' so gut wie keine zusätzlichen Hilfsmaschinen gegenüber der heutigen Bauart nötig, auch keine Teile, die einer besonderen Wartung bedürfen.

Die Kondensation läßt sich aber auch so leiten, daß z. B. ein Zylinder dauernd auf Auspuff arbeitet, der andere dauernd auf Kondensation. Der letztere kann dann natürlich auch in einen Hochdruck- und Niederdruckzylinder geteilt werden. Die Ersparnis dieser Anordnung kann größer werden als nach der vorher angegebenen Anordnung.

Selbstverständlich kann die Dampfmaschine auch als sogenannte Entnahmemaschine ausgebildet werden. Die Anordnung zeigt schematisch Fig. 2.

Ohne weiteres läßt sich der Erfindungsgegenstand auch "für den Antrieb durch Turbinen verwenden. Man muß dabei allerdings die bekannten Nachteile in Kauf nehmen, die der Turbinenbetrieb auf der Lokomotive mit sich bringt: Notwendigkeit eines Getriebes, Notwendigkeit besonderer Umsteuerungsmaschinen, Eintreten größerer Verluste beim Anfahren und geringes Anpassungsvermögen an verschiedene Belastungen. Man hat dann aber den Vorteil, reineres Kondensat zu erhalten, das sich ohne weiteres zur Kesselspeisung eignet. Solche Maschinen könnten bei langen wasserarmen Strecken mit Vorteil Verwendung finden.

Besonders vorteilhaft erweist sich eine Kombination des Turbinenantriebes mit der Kolbenmaschine nach Fig. 3, durch welche die Nachteile des Turbinenbetriebes teilweise vermieden werden können. Man läßt dabei den Teil des Dampfes, der auspuffen soll, durch die Kolbenmaschine gehen, den Teil der niedergeschlagen werden soll, durch die Turbine. Hierbei erhält man thermisch die beste Ausnutzung, da die Turbine bei Vakuum stets besser arbeiten kann als die Kolbenmaschine. Weiter braucht man die Verluste der reinen Turbinenlokomotive beim Anfahren nicht in Kauf zu nehmen, da das Anfahren mit der Kolbenmaschine bewerkstelligt werden kann. Ebenso braucht man keine Rückwärtsturbine, da auch hierfür die Kolbenmaschine verwendet werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Kondensationslokomotive, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des in

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   der Maschine " arbeitenden Dampfes in einem nur durch den Fangwind gekühlten Kondensator, der außer der Luftpumpe (Strahlsauger) keine weiteren Hilfsmaschinen besitzt, niedergeschlagen wird, während der in diesem Kondensator nicht kondensierbare Rest in üblicher Weise auspufft.
2. 2. Kondensationslokomotive nach Anspruch ι mit einer Kolbenmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kolbenmaschine zum Kondensator gehende Dampfmenge dadurch · abgetrennt wird, daß durch die Steuerung im oder nahe dem Totpunkt der Abdampf von Auspuff auf Kondensation umgeschaltet wird.
3. 3. Kondensationslokomotive nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine in zwei Gruppen unterteilt ist, wovon die eine im normalen Betrieb dauernd auf Auspuff, die andere im normalen Betrieb dauernd auf Kondensation arbeitet.
4. 4. Kondensationslokomotive nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine als Entnahmemaschine ausgebildet ist und der Entnahmedampf zum Auspuff geleitet wird.
5. 5. Kondensationslokomotive nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Dampfes in einer Kolbendampfmaschine mit Auspuff, der andere Teil in einer Dampfturbine mit Kondensator arbeitet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen