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Vorrichtung zum Mischen von Naßdampf und Heißdampf für den Antrieb
von Hilfsmaschinen von Dampfkesselanlagen,. insbesondere Lokomotiven Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von Naßdampf und Heißdampf für den
Antrieb von Hilfsmaschinen, wie Speisepumpen, Luftpumpen, Bläsern, Signalpfeifen,
Lichtmaschinen u. dgl., von Dampfkesselanlagen, insbesondere von Lokomotiven. Die
bekannten Mischvorrichtungen dieser Art sind mit einer Absperrvorrichtung versehen,
die die Einlaßöffnung der Naßdampfleitung regelt, und weisen-vor der Einlaßöffnung
für den Heißdampf _ ein Überdruck- und Rückschlagventil auf. -Für den Betrieb der
Hilfsmaschinen ist die dauernde Verwendung gesättigten Dampfes mit hohem Wassergehalt
wegen des hohen Dampfverb5 auches unerwünscht. Ein dauernder Betrieb mit Heißdampf
wiederum kommt deshalb nicht in Betracht, da Heißdampf zeitweise, beispielsweise
beim Anheizen des Kessels, währenddessen- der Überhitzer abgeschaltet wird, oder
bei Abschluß des zwischen dem Dampfraum eines Lokomotivkessels und dem Überhitzer
angeordneten Absperrventils, des sogenannten Reglers, nicht zur Verfügung steht.
Ein Betrieb mit Naßdampf während der Zeiträume, in denen Heißdampf nicht zur Verfügung
steht, und Betrieb mit Heißdampf während der übrigen Betriebszeit ist ebenfalls
nicht angängig, da der Betrieb mit Dampf von so stark wechselnder Beschaffenheit
die Betriebssicherheit herabsetzt. Es ist daher vorgeschlagen worden, die Hilfsmaschinen
und gegebenenfalls auch die Heizungsanlagen von Eisenbahnzügen, solange kein Heißdampf
zur Verfügung steht, mit Naßdampf, bei Vorhandensein von Heißdampf dagegen mit einem
aus Naßdampf -und Heißdampf gebildeten Gemisch zu betreiben, dessen Temperatur mittels
eines thermostatisch gesteuerten Ventils in der einen der beiden Zuleitungen zu
der Mischvorrichtung angenähert gleichbleibend gehalten wird.
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Bei den bekannten Vorrichtungen zum Mischen von Naßdampf und Heißdampf
wird jedoch die die Einlaßöffnung der- Naßdampfleitung
regelnde-Absperrvorrichtung
von einem im Mischraum angeordneten Ausdehnungskörper gesteuert; so daß sowohl Änderungen
der aus der Mischvorrichtung in der Zeiteinheit en,.. "> nommenen Dampfmenge als
auch Ändez°-#ei des Heißdampfdruckes die Temperatur Gemisches stark beeinflussen.
Diese kann datier unter Umständen über die obere zulässige Grenze ansteigen bzw.
unter die untere Grenze absinken. Ferner wird bei Übergang von Naßdampf- auf Mischdampfbetrieb
der Naßdampfzutritt zeitweise vollständig abgesperrt und infolgedessen beim Abstellen
des Heißdampfes in diesem Zeitraum den Hilfsmaschinen überhaupt kein Dämpf zugeleitet.
Dieses vorübergehende völlige Abstellen der Dampfzufuhr zu den Hilfsmaschinen kann
beispielsweise wenn der Dampf zum Antrieb einer die Bremsluft liefernden Luftpumpe
dient, schwerwiegende Folgen haben: Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, insbesondere
die- unerwünschte starke Abhängigkeit der Mischtemperatur von der Entnahmemenge
und dem Druck des Heißdampfes auf ein unschädlichesMaß zurückzuführen.DieLösung
dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß gemäß der Erfindung sowohl in der zum Mischraum
führenden Heißdampf- als auch Sattdampfzuleitung je eine einstellbare Drosselstelle
und vor der letzteren als Absperrvorrichtung ein in einem Zylinder geführter Kolbenschieber
vorgesehen wird, der zum Regeln eines am Zylinder angeordneten Ringkanals für den
Sattdampf über seine Mantelfläche verteilte Schlitze aufweist, und daß der an den
Boden des Kolbenschiebers grenzende Druckraum durch Öffnungen mit der Heißdampfzuleitung
verbunden ist.
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Es handelt sich demnach um Maßnahmen, wie diese beispielsweise für
die Mischung von aus Druckflaschen entnommenen Gasen mit verschiedenen Drücken bekanntgeworden
sind. Hierbei wird ebenfalls der Druck des höhergespannten Gases mittels eines selbsttätigen
Druckreglers auf den Druck des anderen Gases herabgemindert.
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Diese Maßnahmen können jedoch kein Vorbild für die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der vorgeschlagenen Mischvorrichtung sein, da es sich bei dem Bekannten
um das Mischen zweier Gase mit gleichen Temperaturen handelt, während die Erfindung
das Mischen zweier Dampfarten mit verschiedenen Temperaturen zum Gegenstand hat,
bei dem sich andere Verhältnisse ergeben.
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Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Absperrvorrichtung wird selbsttätig
der vor der Drosselstelle in der Naßdampfzuletung herrschende Druck auf den vor
der Drosselstelle in der Heißdampfzuleitung herrschenden Druck gebracht, so däß
die Druckgefälle an diesen beiden Drosselstellen gleich sind. Durch Bemessung bzw.
Einstellung der beiden Drosselstellen läßt sich also ein bestimmtes Mischungsverhältnis
von Naßdampf zu Heißdampf herbeiführen. Dieses Mischungsverhältnis ist, da der Druck
vor der Drosselstelle in der Naßdampf-'uleitüng durch die selbsttätig gesteuerte
Absperrvorrichtung stets auf den Heißdampfdruck gemindert wird, von Änderungen des
Heißdampfdruckes unabhängig. Da auch die sich mit der Entnahmemenge ändernden Drücke
hinter den beiden Drosselstellen gleich.sind; ist das Mischungsverhältnis auch von
der Entnahmemenge unabhängig, so daß die Temperatur des Gemisches bei Änderungen
sowohl des Heißdampfdruckes als auch der Entnahmemenge unverändert bleibt. Um auch
den Einfluß der veränderlichen Temperaturen des Heißdampfen und des Näßdampfes auf
die Temperatur des :,.Gemisches zu. beseitigen, kann die Drosselstelle in der Heißdampfzüleitung
zum Mischraum in an sich bekannter Weise als ein von einem Ausdehnungskörper im
Mischraum gesteuertes Ventil ausgebildet werden.
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Die in der Naßdampfzuleitung zwischen der selbsttätig gesteuerten
Absperrvorrichtung und dem Mischraum angeordnete Drosselstelle wird zweckmäßig durch
einen oder mehrere von innen nach außen durchströmte Schlitze des auch zum Führen
des Kolbenschiebers dienenden Hohlzylinders gebildet, die durch einen besonderen
einstellbaren Kolben mehr oder weniger abgedeckt werden.
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Um bei sehr großen Entnahmemengen ein Absinken des Gemischdruckes
auf einen für den störungsfreien Betrieb der Hilfsmaschinen nicht mehr ausreichenden
Wert zu verhindern, kann die Drosselstelle in der Naßdampfzuleitung als Überströmventil
ausgebildet werden, das beim Unterschreiten einer unteren Grenze des Gemischdruckes
weiter- öffnet und demgemäß mehr Naßdampf zuströmen läßt, wodurch einem weiteren
Absinken des Gemischdruckes entgegengewirkt wird. Zu diesem Zweck wird der die Schlitze
der veränderlichen Drösselstelle teilweise abdeckende besondere Kolben in der Verlängerung
des Hohlzylinders frei beweglich angeordnet und auf seiner Rückseite der hinter
der Drosselstelle herrschende und annähernd dem Druck im Mischraum entsprechende
Druck sowie die Spannung einer Feder zur Einwirkung gebracht. Die Endstellung des
Kolbens, die er einnimmt; solange der Gemischdruck über seiner unteren Grenze liegt,
wird durch einen einstellbaren Anschlag festgelegt: , Zur Aufrechterhaltung des-
Betriebes der Hilfsmaschinen während der Zeit, in der Heißdampf nicht zur Verfügung
steht und in der die selbsttätig in Abhängigkeit vom Heißdampfdruck gesteuerte Absperrvorrichtung
in der Naßdampfzuleitung durch den dann nicht vorhandenen Heißdampfdruck auch die
Naßdampfzufuhr
absperren würde, dient ein federbelastetes Überströmventil,
durch das die Naßdampfzuleitung mit dem Druckraum für den Heißdampf der selbsttätig
gesteuerten AbsperrvQrrichtung verbunden wird. Die Belastungs-, feder dieses' Überströmventils
ist hierbei so bemessen, daß das Überströmventil nur öffnet, wenn der Unterschied
der Drücke des Naßdampfes und des Heißdampfes einen Wert überschreitet, der dem
größten bei Vorhandensein von Heißdampf auftretenden Unterschied entspricht, und
zwar läßt es dann in den Druckraum der selbsttätig gesteuerten Absperrvorrichtung
Naßdampf mit einem Druck eintreten, der dem,geringsten im Betrieb mit Heißdampf
auftretenden Heißdampfdruck entspricht. Auf diesen Wert wird der Druck des Sattdampfes
gemindert. Die. Hilfsmaschinen werden also auch in diesem Fall nicht mit dem vollen
Satt= dampfdruck, sondern mit einem Drück betrieben, der nicht größer ist als bei
normalem Betrieb derselben mit einem Gemisch aus Naßdampf und Heißdampf.
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In der Zeichnung ist-ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Misch- _ _vorrichtung, Abb. 2
einen Schnitt längs der Linie -11=I1 -in Abb. _, Abb.3 eine selbsttätige, in Abhängigkeit
vom Druck des Gemisches gesteuerte Drosselstelle in der Naßdampfzuleitung.
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Der Heißdampf strömt der Mischvorrichtung durch den Zuflußkanal i
über ein Rückschlagventil 2 und über die Drosselstelle 3, q. zu, die von einem Ventil
gebildet ist, dessen Kegel von den hintereinandergeschalteten, im Mischraum angeordneten
Ausdehnungskörpern 6, 7 und 8 gesteuert wird. Der Naßdämpf wird durch den Zuflüßkanal9
zugeführt, gelangt in den Ringraum io des Führungszylinders ii für den Kolbenschieber
12, strömt durch Schlitze 13 im Mantel des Kolbenschiebers durch eine Drosselstelle,
die durch den von einem besonderen Kolben 16 teilweise abgedeckten, in einen Ringkanal
17 führenden Ringschlitz 18 des Zylinders ii gebildet wird, in den Mischraum 5.
An die Stutzen 2o des Mischraumes 5 sind die zu den Hilfsmaschinen der Lokomotive
führenden Leitungen angeschlossen, deren Mündungen , durch vom Führerstand aus zu
betätigende Ventilkegel 21 abgeschlossen werden können.
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Die Außenseite des Bodens 24 des Kolbenschiebers 12 begrenzt einen
Druckraum 3o, der durch die Bohrung 25 mit der Heißdampf-Leitung verbunden ist,
so daß der Druck des zuströmenden Heißdampfes den Kolbenschieber 12 gegen den innen
auf den Boden 274 wirkenden Druck des Naßdampfes so weit nach rechts verschiebt,
daß durch die teilweise abgedeckten Schlitze 13 der Druck des zuströmenden"Naßdampfes
auf den Druck des Heißdampfes herabgemindert wird. Mit diesem Druck strömt der Naßdampf
durch die Drosselstelle 16, 18. Mittels der in den Deckel 26 des Zylinders ii ,-eingeschraubten
und durch die Gegenmutter 27 gesicherten _ Kolbenstange 29 des K9lbens 16 kann die
Höhe des Schlitzes 18 eingestellt werden. Die verlängerte Kolbenstange 29 dient
als Endanschlag für den Kolbenschieber i2.
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Der Naßdampfzufiußkgnal9 ist mit dem Druckraum 3o des Kolbenschiebers
12 über einen Kanal 31 verbunden, in dem das von der Feder 32 belastete Überströmventil
33 angeordnet ist. Die Vorspannung der Feder 322 ist derart bemessen, daß das Überströmventi133
erst bei. Überschreiten eines Unterschiedes der Drücke zu beiden Seiten des Ventiltellers-öffnet,
der größer ist, als der bei Vorhandensein von Heißdampf auftretende Unterschied,
so daß das Überströmventil33 lediglich in Tätigkeit tritt, wenn die Heißdampfzufuhr
abgesperrt ist. In diesem Fall bewirkt der Kolbenschieber 12 eine Minderung des
Naßdampfdruckes auf den kleinsten im Betrieb auftretenden Heißdampfdruck. ' Bei
dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 ist der besondere Kolben 16 im Zylinder ii frei
-beweglich angeordnet. Durch den Kanal 35
wird der hinter der .Drosselstelle
16, 18 herrschende Druck, der. annähernd gleich dem Druck im Mischraum ist, auf
die Rückseite des Kolbens 16 geleitet,- auf die auch die sich am Deckel 26 abstützende
Feder 36 einwirkt. Beim Absinken des .Druckes im Mischraum 5 infolge großer Entnahme
wird die Rückseite des Kolbens 16 entlastet, so daß der Kolben 16 von dem vor der
Drosselstelle 16, 18 herrschenden Druck gegen die Feder 36 verschoben und so der'
Drosselquerschnitt vergrößert wird. Die Endstellung des Kolbens; die er einnimmt,
solange der Gemischdruck seine untere Grenze noch nicht unterschreitet, wird bestimmt
durch den Bund 37 der im Deckel 26 verschraubbaren Spindel 38, gegen den
sich unter der Wirk9ng . der Feder 36 eine auf die Nabe 39 des Kolbens aufgeschraubte
Überwurfmutter 40 legt.