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Anordnung zum Regeln des Betriebes eines mit Zwangumlauf des Arbeitsmittels
betriebenen Schnelldampferzeugers . Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zum Regeln des Betriebes eines mit Zw.angumlauf des Arbeitsmittels betriebenen Schnelldampferzeugers.
Die Erfindung bezweckt, den selbsttätigen Betrieb eines mit festen Brennstoffen
beheizten und besonders für Fahrzeuge bestimmten Schnelldampferzeugers zu gewährleisten.
Insbesondere soll der Dampferzeuger trotz der Beheizung mit festen Brennstoffen
geringeres Gewicht besitzen. Außerdem soll seine selbsttätig geregelte Anpassung
an die Belastungsschwankungen auch für außerordentlich hohe Beschleunigungen, z.
B. beim Anfahren eines Fahrzeugces, eingerichtet sein. Dies soll durch die gleichzeitige
Anwendung mehrerer Regelungsmaßnahmen erreicht werden. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen,
zur Erzielung einer Grohregel@ung als Antrieb der Fördervorrichtungen für die Wasser-,
Brennstoff -und Verbrennungsluftzufuhr des Dampferzeugers eine tler Hauptmaschine
dampfseitig ungeregelt nachgeschaltete Abdampfturbine und für die Feinregelung der
Wasserzufuhr einen Wasserstandsregler in dem Sammler des Dampferzeugers vorzusehen,
während die Feinregelung der Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr in Abhängigkeit
vom Verdampferdruck .durch eine Einrichtung bewirkt wird, die mit einer Steuerleitung
derart in Verbindung steht, daß durch einen Eingriff von .außen der Druck im Dampferzeuger
geändert werden kann..
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Einzelne Merkmale dieses Vorschlages sind bei verschiedenen Anlagen
für sich bekannt. So ist z. B. eine Anlage bekannt, die mist Zwangumlauf des Arbeitsmittels
betrieben wird und bei der die Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr in Abhängigkeit
vom Verdampferdruckgeregelt wird. Ebenso wurde schon eine Anderung des Verdampferdruckes
bei einer weiteren bekannten Anlage vorgetsehen, bei der gleichbleibende Leistung
der Antriebsmaschinen eines Fahrzeuges durch Einstellen des Kesseldruckes eingeregelt
werden soll.
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Bekannt ist es schließlich noch, in Schnelldampferzeugern für Fahrzeuge
zum Antrieb der Fördervorrichtungen für Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr eine
der Hauptmaschine dampfseitig ungeregelt nachgeschaltete Abdampfturbine vorzusehen
oder, wenn diese Abdampfturbine zum Antrieb der Fördervorrichtungen für Wasser-,
Brennstoff- und Luftzufuhr dient, sie in Abhängigkeit vom Frischdampfdruck
zu
regeln, wobei auch dem Abdampf vor der Abdampfturbine Frischdampf in regelbaren
Mengen zugesetzt werden kann..
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Durch die gleichzeitige Anwendung der vor-. geschlagenen Regelungsmaßnahmen
soll für einen mit festen Brennstoffen beheizten. Schnelldampferzeuger -eine selbsttätige
Regle=-lung geschaffen werden, die insbesondere den Erfordernissen des Fahrmugbetriebes
gerecht wird.
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Es ist eine Eigenheit der festen Brennstoffe, daß beim Aufhören der
Dampf#ntn a 'hme nach Abstellen der Verbr-ennungsluft Z> noch die vom Kohlebett
ausgestrahlte Wärme aufgenommen werden muß und daß u:mg 2-kehrt beim Wiedereinführen
der Verbrennungsluft eine kurze Zeitspanne vergeht, bis die Feuerung in den Zustand
der gewünschten Wärmeabgabe gelangt ist. Diese Schwankungen aufzunehmen und auszugleichen
ist bei Dampferzeiugern mit großem Wasserinhalt ohne weiteres möglich. Um diesen
Ausgleich auch bei wasserarmen Röhrenschnelldampferzeugern zu erzielen, sollen diese
so betrieben -,werden, daß die beim Abstellen der Dampfentnahme noch anfallende
Wärme zur Speicherung benutzt wird, um dann mühelos die beim Anfahren erforderliche
hohe Dampfmenge ,aus der Speicherung wieder abgeben zu können. Durch die Wahl der
Größe des Sammlers und die Wahl der Höhe des Speicherdruckes kann man die Speicherung
auf das erforderliche Maß bringen. Da bekanntlichDampffahrzeuge den höchstenDampfverbrauch
beim Anfahren haben und ihr Zylinderinhalt danach bemessen werden muß, ergibt sich
hier der große Vorteil, daß bei gleicher Anfahrbeschleun.igung die Anlage kleiner
wird und unter Ausnutzung des hohen Druckes beim Anfahren auch mit einem kleinen,
für den Regelhetrieb bemessenen Zylinderinhalt eine hohe Zugkraft erreicht wird.
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Die Zeichnung bringt in einer teilweise vereinfacht gehaltenen Darstellung
:ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes..
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Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem kohle-beheizten Dampferzeuger
i, der Dampfniederschl.agseinrichtun:g 2 und :der H.auptantriebsmaschine 3 des Fahrzeuges,
der in der Dampfrichtung eine Abdampfturbine 4 zum Antrieb der Hilfsmaschinen der
Anlage nachgeschaltet ist- Die Hilfsmaschinen sind in zwei Gruppen aufgeteilt: Die
einte umfaßt die Kesselspeisepumpe 5, die Umwälzpumpe 6, die Steuerpumpe 7, die
Antriebspumpe 8 für den Vorschubrost des Dampferzeugers i und den Saugzugventil.ator
9. Zur zweiten Gruppe gehören der Lüfter i o und :die Luftpumpe i i ; außerdem ist
mit ihr die Abdampfturbine 4 fest gekuppelt. Beide Gruppen sind durch eine Kupplung
12 verbunden. Die erste Gruppe ist in bekannter Weise über die überholkupplung 13
mit dem Anlaß-Elektromotor y 14 verbunden. Sobald die Umlaufzahl beider fITilfsmaschinengruppen
die des Elektromotors übersteigt, wird dieser abgekuppelt und damit ' entlastet
'und zweckmäßig durch den Schalter 15 elektrisch von der Batterie 16 getrennt. Die
Anordnung kann, wie gleichfalls bekannt ist, auch so getroffen werden, daß an Stelle
der Überholkupplung 13 eine feste Kupplung tritt und der Motor 14 bei Antrieb durch
die Abdampfturbine mit höherer Umlaufzahl als Generator mitlaufend die Batterie
16 auflädt. Der Schalter 15 ist dann als Regler derart ausgebildet,. daß er die
Verbindung zur Batterie 16 unterbricht, sobald der Ladestrom das gewünschte Maß
überschreitet.
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Die Speisepumpe 5 saugt das Wasser über die Leitung 17 aus dem Vorratsbehälter
18 ab und drückt es durch die Leitung i 9 nach denn Regelglied 2o, das entweder
den Rücklauf 22 zum Vorratsbehälter 18 über das vom Kesseldruck belastete überströmventil
21 freigibt oder aber bei Speisung des Dampferzeugers das Wasser über das Rückschlagventi123
und die Leitung 24 in den Vor wärmer 2 5 des Dampferzeugers i leitet. Von hier gelangt
das erwärmte Wasser über die Leitung 26 in den Sammler 27, von wo es über die Leitung
28 durch die Umwälzpumpe 6 abgesaugt wird. Die Umwälzpumpe ist als Zwillingspumpe
ausgebildet und versorgt die beiden Verdampferrohrstränge mit Wasser. Der eine Rohrstrang
wird über die Leitung 29 gespeist. Das Wasser strömt zunächst durch die Kühlrohre
30 des Vorschubrostes 31 und gelangt über die Leitung 32 in die die Decke
des Feuerraumes bildende Rohrschlange 33 und von hier über die Leitung 34 in die
Auskleidungsrohre 3 5@. Das Dampf-Wasser-Gemisch wird durch die Leitung 36 dem Samml°r
27 zugeführt, wo durch das tangential eingeführte Rohr 37 durch Ausschleudern Dampf
und- Wasser getrennt werden. Der -zweite Rohrstrang wird durch die Leitung 38 gespeist.
Das Wasser gelangt zuerst in die Seitenauskleidung 39 des Feuerraumes und dann über
die Leitung 40 in das Verdampferbünde14i. Das gebildete Dampf-Wasser-Gemisch strömt
durch die Leitung 42 und die Abscheideeinrichtung 43 m den Sammler 27. Der Einfachheit
wegen sind die Rohrschlangen als aus einfachen Rohren bestehend gezeichnet, sie
- können jedoch, soweit es die gleichmäßige Beheizung zuläßt, auch ,aus
je, zwei nebeneinander (parallel) geschalteten kohren bestehen.
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Steigt der -Druck @im Dampferzeuger über den Höchstwert an, so tritt
das Sicherheitsventil 44 in Tätigkeit, wobei der Dampf zur Vermeidung von Wasserverlusten
in der Anlage über die Leitung 45 zur Dampfniederschlagseinrichtung
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geführt wird. Der im Sammler 27 ,ausgeschiedene Dampf strömt über die Leitung 46
zu den beiden hintereinanderliegenden üb,erhitzerbeilen 47 rund 48, die zur Vermeidung
von größeren Druckverlusten aus mehreren nebeneinander (parallel) geschalteten Strängen
bestehen. Von hier fließt der Heißdampf über die Leitung 49 zur Antriebsmaschine
3 des Fahrzeuges. In die Leitung 49 ist einmal ein von Hand zu betätigen des Absperrventil
5o und außerdem ein ferngesteuertes Regelventil 51eingebaut. Das Regelventil 5 i
wird über eine Preßluft- bzw. Druckölleitung und die Verstellvorrichtung 52 vom
Führerstand des Fahrzeuges aus gesteuert. In der vom Wagenkasten zum Drehgestell
führenden Leitung 59 liegen die drei Kugelgelenke 53, 54 und 55, die die Bewegungen
zwischen Drehgestell Lund Wagenkasten aufnehmen. Nach geleisteter Arbeit in der
Maschine 3 gelangt der Dampf über den Stutzen 56, den Metallschlauch 57 und die
Leitung 58 in den Abdampfentöler 59, der entweder durch den Dampf selbst oder zweckmäßig
durch einen Elektromotor 6o ili Drehjung gesetzt wird. Von hier fließt der Abdampf
weiter über die Leitung 61 zur Abdampfturbine 4 Bund nach weiterer Entspannung hier
über die Leitung 62 zum luftgekühlten Kondensator 63 der Niederschlagseinrichtung
2. Das Kondensat läuft über den Stutzen 64 in den Vorratsbehälter 18 zurück und
beginnt seinen Kreislauf von neuem. Durch die Luftpumpe i i wird die Luft aus dem
Kondensator 63 über die Leitung 65 abgesaugt. Der Abdampfturbine kann aus der Heißdampfleitung
49 Frischdampf über die Leitung 66 zugeführt werden. In dieser Leitung befindet
sich ein von Hand zu bedienendes Absperrventil 67, eine Drosselstelle 68 -Und ein
Regelglied 69, das über die Leitung 70 vom Druck. vor der Abdampfturbine
gesteuert wird und die Zufuhr des Frischdampfes regelt.
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Die durch die der Hauptmaschine 3 ungeregelt nachgeschaltete Abdampfturbine
4 erzielte Grobregelung wird durch die westere Regelung der Wasser-, Luft- -und
Brennstoffzufuhr fein ,geregelt. Für die Speisiewasserregeleng in Abhängigkeit vom
Wasserstand ist eine Einrichtung, wie sie durch Patent 637 742 'unter Schutz gestellt
ist, vorgesehen, die besonders -den. .auf Fahrzeugen auftretenden Erschütterungen.Rechnung
trägt. Durch die Steuerpumpe 7 wird über die Leitung 72, die bis zu einer bestimmten
Höhe in dien Sammler 27 hineinragt, Wasser oder Dampf angesaugt und durch die Leitung
73 und die im Sammler liegende Rohrspirale 74, die einen hohen hydraulischen Widerstand
aufweist, in den Sammler 27 zurückgedrückt. Der Druck vor der Pumpe wird über die
Leitung 7 5 auf die eine Seite des durch die Feder 76 belasteten Steuerkolbens 77
des Regelgliedes 2o und der Druck hinter der Pumpe durch die Leitung 78 .auf die
andere Seite des Steuerkolbens 77 übertragen. Saugt die Pumpe Wasser .an, so genügt
der durch die Rohrspirale 74 erzeugte hohe Druckverlust, @um den Kolben 77 entgegen
der Kraft der Feder 76 nach rechts zu schieben, so daß der Steuerkolben die Leitung
24 nach dem Verdampfer abschließt, die Rücklaufleitung 22 nach dem Vorratsbehälter
18 jedoch freigibt, so daß die Speisung unterbrochen wird. Sinkt nun der. Wasserspiegel
im Sammler unter die Öffnung des Rohres 72, so fließt der Pumpe Dampf zu. Der Druckverlust
in der Spirale 74 reicht neun nicht mehr ,aus, den Steuerkolben 77 gegen die Kraft
der Feder 76 zu halten; dieser bewegt sich vielmehr nach links und gibt die Leitung
24 zur Speisung des Dampferzeugers frei, während er die Rücklaufleitung 22 .abschließt.
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Der Rost 3 i wird über den sich selbsttätig umsteuernden Kolbentrieb
79, dem Öl von der Pumpe 8 zugeführt wird, angetrieben. Die Pumpe 8 saugt das Öl
über die Leitung 8o aus dem Vorratsbehälter 7 i an und drückt es über die Leitung
8 i und den Steuerkolben 82 zum Kolbentrieb 79. Das druckentspannte Öl fließt von
dort über die Leitung 83 und den Steuerkolben 82 in den Vorratsbehälter 71 zurück.
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Die Verbrennungsluft wird vom Ventilator 9 durch die Luftklappe 84
angesaugt. Diese wird gemeinsam mit dem Steuerkolben 82 für den Rostantrieb durch
die Regelglieder 98 und 99 gesteuert. Der Stufenkolben 86 dies Regelgliedes 98 wird
mit seiner kleinen Fläche 87 über die Leitung 88 durch den Druck. im. Sammler 27
belastet. auf der anderen Seite 89 wirkt die Feder 9o und der über die Leitung 9i
vom Führerstand :aus einstellbare Steuerdruck. Der Stufenkolben 86 ist über die
Stange 92 mit dem Kolben 93 des Regelgliedes. 9,9 verbunden. Der Kolben 93 steht
unter dem -Druck des Dampfes vor der Abdampfturbine, der durch die Leitung 94 übertragen
wird. Von der Stange 92 wird die Bewegung über das Gestänge 95 und 96 auf die Luftklappe
84 bzw. ,auf das Steuerglied 82 für die Einstellung des Rostvorschubes übertragen.
Solange kein. Dampf für die Antriebsmaschine entnommen wird, ist die Leitung 94
druckentlastet iund damit der Regler 99 wirkungslos. Ist .auch noch die Leitung
9 i druckentlastet, so wirkt dem Verdampferdruck auf die Fläche 87 des Regelgliedes
98 nur die vorgespannte Feder 9o entgegen. Steigt der Druck im Verdampfer über das
im Regelbetrieb erwünschte Maß, dann wird der Stufenkolben 86 nach links geschoben;
hierbei wird über
das Gestänge 95 die Luftklappe 84 geschlossen
und über das Gestänge 96 der Regler 82 so verstellt, daß er die Ölzufuhr zu dem
Rostantrieb 79 unterbricht. Damit ist die Zufuhr von Luft und Brennstoff unterbrochen.
Wird nunmehr dem Dampferzeuger Dampf entnommen, so wird der Druck von der Turbine
4 durch die Leitung 70, 94 auf den Kolben 93 übertragen, wodurch die Wirkung der
Feder derart verstärkt wird, daß erst bei einem höheren Druck im Dampferzeuger die
Zufuhr unterbrochen wird, und zwar ist der Druck um so höher, je höher die Belastung
des Dampferzeugers ist. Außerdem ist ges noch möglich, über die Leitung 9 i die
Fläche 89 des Steuerkolbens 86 mit Preßluft oder Drucköl beliebig zu belasten, so
daß über die selbsttätige Regelung hinaus jeder beliebige Verdampferdruck eingestellt
werden kann. Davon wird besonders vor dem Anfahren zum Zwecke der Druckerhöhung
für die Speicherung Gebrauch gemacht.