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Mehrzylindrige Antriebsmaschine für Fahrzeuge mit Schnellverdampfer,
- insbesondere für Dampftriebwagen Die Erfindung bezieht sich auf mehrzylindrige
Antriebsmaschinen für Fahrzeuge mit Schnellverdampfer, insbesondere für Dampftriebwagen,
deren Zylinder im Regelbetrieb mit Verbundwirkung, beim Anfahren jedoch mit Hochdruckfrischdampf
arbeiten.
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Obwohl bei den bekannten Fahrzeugen dieser Art die Anfahrbeschleunigung
bereits auf eine beachtliche Höhe gebracht werden kann, ist doch die erzielte Beschleunigung
für Fahrzeuge, die höchste Fahrgeschwindigkeiten gestatten sollen, noch nichtausreichend.
Besonders bei Triebwagen, bei denen die Antriebsmaschinen auf kleinstem Raume, z.
B. in den Drehgestellen mit ihren im wesentlichen festliegenden Abmessungen, untergebracht
werden müssen, erscheint eine weitere Vergrößerung der Anfahrbeschleunigung ausgeschlossen.
Die Erhöhung der Anfahrbeschleunigung bei diesen Fahrzeugen stößt auf weitere Schwierigkeiten,
wenn die Forderung erfüllt werden soll, daß die Maschinenanlagen bei dem am häufigsten
vorkommenden Regelbetrieb mit wirtschaftlicher Dampfausnutzung arbeiten soll.
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Hier zeigt nun die Erfindung einen neuartigen Weg, der die gewünschte
weitere Erhöhung der Anfahrbeschleunigung ohne nennenswerte.Änderung der Maschinenanlage
gestattef und dabei trotzdem die gute Dampfausnutzung beim Regelbetrieb gewährleistet.
Dieser Weg besteht darin, daß die für die Verbundwirkung des Regelbetriebes' ausgelegten
Antriebsmaschinen für die Verarbei-, tung von Frischdampf eingerichtet sind, dessen
Druck ein Mehrfaches, beispielsweise das Doppelte des Druckes beim Regelbetrieb,
beträgt, der aber nicht das z,5fache dieses Druckes unterschreiten darf.
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Die Erzeugung . dieses Dampfes, dessen Druck ein Vielfaches über ,
dem .Regeldruck liegt, ist bei Fahrzeugen in einem dazu eingerichteten Verdampfer
deshalb ohne weiteres möglich, weil jedem Anfahren eine Pause in der Dampfentnahme,
nämlich beim Bremsen und Halten, vorausgeht. Die Druckabsenkung infolge des Anfahrens
ist vorteilhaft, weil sich dann, wenn das Fahrzeug auf Geschwindigkeit gekommen
ist, der Regeldruck (Druck beim Regelbetrieb) von selbst einstellen kann. Außerdem
ergibt die Drucksenkung während des Anfahrens selbsttätig
eine gute
Anpassung der erforderlichen Zugkraft an den Bedarf, ohne daß die Füllung der Maschine
geändert werden muß.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung durch die schematisch im waagerechten
Längsschnitt dargestellte Antr iebsmaschinenanlage (Abb. i ) und drei Diagramme
-(Abb. 2 bis 4) beispielsweise erläutert.
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Die für den Regelbetrieb bemessene Maschinenanlage (Abb. i), die in
einem nicht dargestellten Drehgestell des Dampftriebwagens untergebracht -ist, weist
drei Arbeitszylinder 1, 2, 3 auf, von denen der eine Zylinder i beim Regelbetrieb
als Hochdruckzylinder, die beiden anderen, zu seinen beiden Seiten angeordneten
Zylinder z und 3 als parallel geschaltete Niederdruckzylinder arbeiten. Sämtliche
Zylinder 1, 2 und 3 sind jedoch in der Lage, bei einem Dampfdrucke zu arbeiten,
der ein Mehrfaches, z. B. das Doppelte des Dampfdruckes, beträgt, mit dem der Dampf
beim Regelbetrieb in den Hochdruckzylinder i eintritt. Die Niederdruckzylinder 2
und 3 haben unter sich gleiche Abmessungen, aber ihr Durchmesser ist größer als
der Durchmesser des Hochdruckzylinders, dessen Kolben mit 6 bezeichnet ist. Die
Kolbenhübe sind bei allen drei Zylindern 1, 2, 3 gleich groß. Die Kolben 4, 5, 6
sind, wie üblich, über Kreuzköpfe 7, 8, 9 und Pleuelstangen io, 11, 12 mit einer
Kurbelwelle 13 verbunden, die über j e ein an ihren beiden Enden angebrachtes Vorgelege
14, 15 mit einer Treibachse r6 des Triebwagens in zwangsläufiger Verbindung steht.
Die Kurbeln 17, 18 der Niederdruckmaschinen 2, 3 haben die gleiche Stellung und
sind gegen die Kurbel i9 der Hochdruckmaschine i um i20° versetzt.
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Abb.2 stellt ein übliches P-V-Diagramm der Antriebsmaschinenanlage
gemäß der Erfindung beim Regelbetrieb, also bei freier Fahrt, dar. Die Antriebsmaschinen
2, 3 arbeiten nach dem Verbundprinzip, damit eine große Dehnung und infolgedessen
gute Ausnutzung des Dampfes während des für den größten Teil des Betriebes geltenden
Zustandes verwirklicht wird. Das Verbundprinzip ist im Diagramm nach Abb.2 durch
die waagerechte Trennlinie 2o veranschaulicht. Der Arbeitsdampf, der in einem hier
nicht näher erläuterten, auf dem Triebwagen befindlichen Dampferzeuger hergestellt
wird, strömt beim Regelbetrieb zunächst dem Hochdruckzylinder i mit dem Druck er
(Abb. 2), der etwa 4o ata beträgt, zu und wird hier auf den Druck 20 entspannt.
Dabei leistet er theoretisch eine Arbeit, die in Abb. 2 durch die waagerecht schraffierte
Fläche22 dargestellt ist. Der aus dem Hochdruckzylinder i austretende'Dampf gelangt
dann über ein hier gleichfalls nicht näher erläutertes Verteiler-3
Regelglied
gleichzeitig in beide Niederdruckzylinder 2, 3, die zusammen eine Arbeit leisten,
die in Abb.2 durch die senkrecht schraffierte Fläche 23 dargestellt ist. Die beiden
Niederdruckzylinder 2, 3 verläßt der Dampf mit dem Drucke 24.
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Beim Anfahren oder sonstigen Beschleunigen des Triebwagens ist eine
Umsteuerung der Maschinen des Hoch- und Niederdruckteiles in der Weise vorgesehen,
daß beide Teile mit Hochdruckfrischdampf gespeist werden können. Ferner wird für
das Anfahren erfindungsgemäß eine Erhöhung des Druckes des Arbeitsdampfes (Hochdruckfrischdampfes),
z. B. auf das Doppelte des Dampfdruckes des Regelbetriebes, vorgeschlagen. Beim
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird also dann sowohl dem Hochdruckzylinder i
als auch .den beiden Niederdruckzylindern'2 und 3 Dampf mit einem Drucke 25 (Abb.
3 und 4) zugeführt, der doppelt so groß wie der Druck 21 ist. Das sich dann bei
einer Füllung von etwa 50°1o für den Hochdruckzylinder i ergebende P-V-Diagramm
ist in Abb. 3, das entsprechende Diagramm für die Niederdruckzylinder 2, 3 in Abb.
4 dargestellt. Wird eine noch größere Zugkraft verlangt, so braucht nur die Füllung
- allerdings auf Kosten einer guten Dampfausnutzung - entsprechend vergrößert zu
werden. Man erkennt die gerade für das Anfahren sehr wichtigen großen Arbeitsvermögen
beider Druckteile trotz für den Regelbetrieb ausgelegter Maschinenanlage.
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Zwecks Erzielung eines größeren Gleichförmigkeitsgrades und eines
besseren Massenausgleiches könnte auch eine andere, gegebenenfalls dreifache Unterteilung
in Hoch-, Mittel- und Niederdruck vorgesehen sein, wobei es zur Erzielung der erstrebten
großen Zugkraft schon genügen kann, daß nur dein Hoch- und Mitteldruckteil unter
Überdruck stehender Hochdruckfrischdampf zugeführt wird, der dann im Niederdruckteil
auf den Enddruck entspannt wird. Auch könnte z. B. der Hochdrückzylinder i in zwei
gleich große und parallel geschaltete Hochdruckzylinder unterteilt sein, und es
könnte der N iederdruckteil der Anlage in drei oder vier oder mehr gleich oder verschieden
große Maschinen unterteilt sein, deren Kurbeln wiederum gegeneinander und gegen
die Kurbeln der Hochdruckmaschinen in zur Erzielung des Massenausgleiches und gleichmäßigeren
Drehkraftverlaufes geeigneter Weise versetzt sein können.