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Niederschlaganlage für Dampflokomotive Beiß Niederschlaganlagen für
Dampflokomotiven ist es bekannt; die Stellung der Schaufeln, die den Fahrwind einfangen
und die Kühlluft über die seitlich und an der Decke der Lokomotive liegenden Rohre
der Niederschlaganlage leiten, in Abhängigkeit von verschiedenen veränderlichen
Zustandsgrößen, unter denen die Lokomotive fährt, selbsttätig- zu regeln. Als solche
Zustandsgrößen kommen bei bekannten Anlagen vor allem die Fahrgeschwindigkeit und
die Temperaturen in Betracht, die einzeln zur Einstellung der Schaufeln herangezogen
werden können. Werden nun die Schaufeln in bekannter Weise, z. B. allein nach der
Fahrgeschwindigkeit geregelt, so ist diese Zustandsgröße allein nicht ausschlaggebend
für die richtige Einstellung der Schaufeln, denn die Menge des niederzuschlagenden
Dampfes ist davon abhängig, ob die Lokomotive auf ebener Bahn, auf einer Steigung
oder im Gefälle, z. B. mit gleicher Geschwindigkeit, fortbewegt werden soll. Während
im zuletzt erwähnten Fall, also im Gefälle, überhaupt kein Dampf verbraucht wird,
also auch kein Dampf niederzuschlagen ist, wird natürlich auf einer Steigung mehr
Dampf niederzuschlagen sein als bei der Fahrt in der Ebene, wobei natürlich
auch
die Druck- bzw. Temperaturverhältnisse in der Niederschlaganlage und im Kühler für
das Schmieröl wesentlich geändert werden, da bei ansteigender Fahrt die Temperatur,
z. B. die des Schmieröles, wesentlich höher sein wird.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung beseitigt, wenn dem in
bekannter Weise von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen ersten Regler zwecks Erzielung
zusätzlicher Regelimpulse ein von der Kondensattemperatur oder dem Kondensatdruck
und von der Temperatur des Schmieröles abhängiger zweiter Regler zugeordnet ist,
so daß gleichzeitig sämtliche wesentlichen Zustandsgrößen für die Regelung der Schaufeln
herangezogen werden. Hierbei kann die Anordnung so getroffen werden, daß ein in
bekannter Weise zur Erzielung großer Kühlwirkungen eingebautes Gebläse von dem zweiten
Regler zusätzlich eingeschaltet oder seine Drehzahl erhöht wird. Ferner können durch
Verwendung einer einstellbaren Regeleinrichtung mit totem Gang an sich bekannter
Art die von der Kondensattemperatur und der Schmieröltemperatur gelieferten Impulse
innerhalb einstellbarer Grenzen derart verzögert auf die Steuerglieder der Schaufeln
einwirken, daß z. B. der von der Öltemperatur abhängige Regelvorgang kürzer ist
als der von der Kondensattemperatur ausgeübte.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt den hinteren Teil einer Kondensationslokomotive in Seitenansicht
mit teilweisem Schnitt; Fig. 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen
der Regeleinrichtung nach der Erfindung in einem Schaltschema; Fig. 4. zeigt in
Ansicht und größerem Maßstab einen Einzelteil der Regeleinrichtung. Die luftgekühlte
Niederschlaganlage ist auf einem Fahrgestell innerhalb der Seitenwände i, 2 untergebracht
und mittels eines Daches 3 abgedeckt. Die Anlage besteht aus mehreren Einheiten
luftgekühlter Oberflächenwärmetauscher 4. Die Seitenwände i, 2 weisen Öffnungen
auf, die zwecks Regelung der hindurchströmenden Luftmengen mit verstellbaren Leitschaufeln
5 versehen sind. Die durch die Öffnungen hindurch und an den Leitschaufeln vorbei
in das Innere des Wagenkastens i, 2, 3 dringende Luft streicht an den Kühlflächen
der Niederschlageinheiten vorbei und strömt durch eine Öffnung im Wagendach, die
ebenfalls mit mehreren Leitschaufeln 6 versehen ist, ins Freie zurück. Unterhalb
des Daches und im Bereich der Luftausströmöffnung ist ein Gebläse 7 angebracht.
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Der von. der Kondensattemperatur abhängige Regelimpuls kann von Zustandsänderungen
des Kondensates in einem Kondensatsammelbehälter unmittelbar vor einer Heißwasserpumpe
geliefert werden. Wird die Kondensattemperatur durch Einwirkung auf die Kondensatorkühlung
auf den gewünschten Wert eingeregelt, so stellt sich auch der gewünschte Kondensatdruck
ein. Das gleiche Ergebnis liefert auch die Regelung der Kondensatkühlung in Abhängigkeit
vom Kondensatdruck an der gleichen Stelle.
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Mit Rücksicht auf Raumersparnis werden zweckmäßig die Kühlmittel für
den Kondensator mit demjenigen für das Schmieröl vereinigt. Wenn, daher die Kondensattemperatur
geregelt wird, so findet auch gleichzeitig eine Regelung der Öltemperatur statt.
Infolgedessen wird die Kondensatkühlung auch in Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur
geregelt. Der dritte Regelimpuls für die Kondensatkühlung wird von der Fahrgeschwindigkeit
der Lokomotive geliefert, da von dieser die an den Leitschaufeln vorbeiströmende
Luftmenge abhängt.
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Bei der Regeleinrichtung gemäß Fig. 2 ist ein bekannter Luftgeschwindigkeitsmesser
i9 angeordnet, der einen der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Differenzdruck erzeugt.
Der Differenzdruckanzeiger 2 1 kann so ausgebildet sein, daß die Hochdruckleitung
22 unter eine Glocke 23 und die Niederdruckleitung 24 unter eine Glocke 25 mündet.
Beide Glocken tauchen in einen Flüssigkeitsbehälter 26. Der Ausschlag des die Glocken
23, 25 miteinander verbindenden Gestänges 2o wird durch einen Schwimmer 27 gedämpft,
der in einen mit einer Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllten Behälter 28 eintaucht.
Die Meßv orrichtung ist so geeicht, daß sie in jedem Zeitpunkt die Fahrgeschwindigkeit
der Lokomotive über das Gestänge 2o auf einer Skala 29 anzeigt. An das Gestänge
2o ist mittels einer Stange 30 ein Ventil 31 angeschlossen, das die durch eine Leitung
32 zu einem Druckluftmotor 18 strömende Druckluft steuert. Der Motor 18 verstellt
die Auslaßschaufeln 6. Der gleiche Druck herrscht auch in der an das Rohr 32 angeschlossenen
Kammer 33 eines pneumatischen Relais 34. Ein auf die Kondensattemperatur ansprechendes
Bourdon-Rohr 35 steuert ein Ventil 36, das den Druck der durch ein Rohr 37 zu der
Kammer 38 eines Relais 39 strömenden Druckluft regelt. Ein zweites Bourdon-Rohr
4o steuert in Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur ein Ventil 4i, das den Druck
der durch ein Rohr 42 zu der Kammer 43 eines Relais 39 strömenden Druckluft
regelt. Bei steigender Schmieröltemperatur streckt sich daher das Bourdon-Rohr 40,
so daß das Ventil 41 nach oben bewegt wird und infolgedessen der Luftdruck im Rohr
42 sowie in der Kammer 43 des
Relais 39 abnimmt. Der in der Kammer
38 herrschende Druck wirkt auf eine Membran 44 und drückt diese Membran durch. Infolge
dieser Bewegung wächst die Belastung des Hebels 45, so daß der Druck in der Kammer
46 des Relais 39 infolge der durch das Ventil45A strömenden Luft steigt. Die die
Schmieröltemperatur anzeigende Vorrichtung 40 wird so eingeregelt, da3 sie auf Temperaturänderungen
empfindlicher anspricht als die Vorrichtung 35. Der von der Vorrichtung 4o ausgehende
Steuerimpuls wirkt sich also zuerst aus und wird zeitlich etwas später durch den
von der Vorrichtung 35 ausgehenden Impuls überlagert. Die Kammer 47 des Relais 39
steht durch eine öffnung 48 mit der Außenluft in Verbindung, so daß einem Druckanstieg
oder einer Druckabnahme in den Kammern 46, 43 und 38 kein Hindernis entgegengesetzt
ist.
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Der in der Kammer 46 des Relais 39 erfolgte Druckanstieg wird durch
ein Rohr 49 auf die Kammer 5o des Relais 34 übertragen. .Infolge des Druckanstieges
in der Kammer 5o bewegt sich die- Membran 51 nach unten, so daß das Ventil 55 geöffnet
-wird und der Druck in der Kammer 56 ansteigt. Dieser Druckanstieg wird über die
Leitungen. 59., 6o auf die Verstellvorrichtungen 57, 58 der Einlaßschaufeln 5 übertragen.
Unter der Steuerwirkung der Vorrichtungen 2z, 35 und 4o stellt sich in der Kammer
56 der gleiche Druck ein wie in den Kammern 33 und 5o. Eine Druckänderung innerhalb
der Kammern 33, 5o hat auch eine Druckänderung in der Kammer 56 und somit eine Änderung
der Stellung der Antriebsvorrichtungen 57, 58 zur Folge.
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Bei sinkender Schmieröltemperatur verstellt das Dourdon-Rohr 4o das
Ventil 41 nach unten, so daß der Druck in der Kammer 43 ansteigt, dagegen in der
Kammer 46 abnimmt. Fällt die Kondensattemperatur, so bewegt sich das Ventil 36 nach
unten, so daß der Druck in `der Kammer. 36 abnimmt. Die Druckabnehme in der Kammer
46 des Relais 39 wird auf die Kammer 5o. des Relais 34 übertragen. Wenn der Druck
in der Kammer 33 geringer ist als in der Kammer 5o, tritt ein Druckabfall in der
Kammer 56 ein, denn die Summe der Drücke, die dem in der Kammer 56 herrschendem
Druck .entgegenwirken; ist kleiner als der in der Kammer 56 herrschende Druck. Es
stellt sich also ein Gleichgewichtszustand ein. Der resultierende Druck hat eine
Schließbewegung der Einlaßschaufeln 5 zur Folge.
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Das Bourdon-Rohr 35 und in gleichartiger Weise auch das Bourdon-Rohr
40 sind mit der Stange des von ihm -gesteuerten Ventils 36 über eine Einstellvorrichtung
53 gekuppelt. Diese Vorrichtung, deren Ausbildung Fig. 4 zeigt, gestattet dem Steuergestänge
die Ausführung einer Leerlaufbewegung. Ein Lenker 53 des Ventilgestänges ist mit
einem Schlitz versehen, in dem das freie Ende des Bourdon-Rohres 35 gelenkig eingreift.
Der Lenker 53 ist' mit verstellbaren Anschlägen 54 ausgerüstet, die den Drehpunkt
des Bourdon-Rohres 35 entweder festlegen oder derart freigeben können, daß das Bourdon-Rohr
35 eine kleine Bewegung ausführen kann, bevor das Ventil 36 in der einen oder anderen-
Richtung verstellt wird. Bei bestimmten Betriebsverhältnissen werden die Anschläge
54 zweckmäßig so eingestellt, daß jede Änderung der Temperaturen des Kondensates
oder des Schmieröles in vollem Ausmaß- eine Änderung des Druckes innerhalb des Relais
39 bewirkt. Unter anderen Betriebsverhältnissen kann es jedoch zweckmäßig sein,
eine geringe Temperaturänderung zuzulassen, ohne daß hierdurch sofort der Steuervorgang
eingeleitet wird. Im letzten Fall tritt eine Steuerwirkung erst bei Überschreitung
bestimmter Temperaturgrenzen ein.
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Die Rohrleitung 49 ist an ein Wechselventil 62 angeschlossen
und über dieses Ventil mit einem Membranventil 63. verbunden, das in der Speiseleitung
einer Kraftmaschine liegt, die das Kondensatorgebläse 7 antreibt. Der sich in der
Kammer 46 des Relais 39 einstellende Druck regelt die Stellung des Ventils 63 in
der Weise, daß die Dampfmenge geändert wird, die zu der Kraftmaschine des Kondensatorgebläses
strömt. Das Ventil 63
ist so eingestellt, daß es während des normalen Betriebes
geschlossen bleibt und nur in Ausnahmefällen beispielsweise dann geöffnet wird,
wenn der Steuerdruck eine bestimmte Grenze überschreitet. Tritt ein solcher Fall
beispielsweise dadurch ein, daß die Temperaturen des Kondensates oder des Schmieröles
eine bestimmte Höchstgrenze erreichen, so öffnet sich das Ventil 63, so daß die
der Kraftmaschine des Kondensatorgebläses zuströmende Dampfmenge vergrößert und
hiermit die Drehzahl des Gebläses gesteigert .wird. Das Wechselventil
62 ermöglicht es, das Ventil 63 entweder von Hand oder selbsttätig
zu verstellen.
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UnterUmständenkann es zweckmäßig. sein, die Auslaßschaufeln in Abhängigkeit
vom Kondensatdruck und von der Öltemperatu.r zu verstellen sowie die Einlaßschaufeln
unmittelbar in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu steuern. Mitunter ist
es vorzuziehen, die Vorrichtungen, die in Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur
und dem Kondensatdruck die Stellung der Schaufeln regeln, in Übereinstimmung mit
- der Ausführungsform nach Fig. z so auszubilden, daß sie nur innerhalb bestimmter
Grenzen.
des Steuerdruckes wirken, wobei beispielsweise die Ansprechzeit
der von der Öltemperatur abhängigen Regelvorrichtung kürzer gehalten wird als die
der Regelvorrichtung, die auf den Kondensatdruck anspricht. Eine in dieser Weise
betriebene Regeleinrichtung zeigt Fig. 3. Bei dieser Einrichtung wirkt der Fahrgeschwindigkeitsanzeiger
64 über einen Zeiger 65 auf ein Steuerventil 66, das in den Rohrleitungen 67, 68;
69 einen Steuerdruck erzeugt, der über die Verstellvorrichtungen 7o unmittelbar
auf die Einlaßschaufeln 71 übertragen wird.
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Die in Abhängigkeit von der Srhmieröltemperatur wirkende Regelvorrichtung
72 erzeugt nach Überschreitung einer bestimmten Grenztemperatur durch Verstellung
des Ventils 73 einen Differenzdruck in der Rohrleitung 74, wodurch eine Druckänderung
in der Kammer 75 des Relais 8o eintritt. Diese Grenzregelung wird gemäß Fig. 4 mittels
des Lenkers 53 vorgenommen, der bewirkt, daß die Regelvorrichtung 72 oder 72A innerhalb
der Einstellgrenzen der Stellschrauben 54 keine Regelwirkung ausübt. Wenn der Regelungsbereich
in Abhängigkeit von der Schmieröltemperatur innerhalb engerer Grenzen liegt als
derjenige in Abhängigkeit von dem Kondensatdruck, so wird der erstgenannte Regelimpuls
vorherrschen und sich schneller auswirken. Druckänderungen in der Kammer 75 haben
eine Druckänderung in der Kammer 77 zur Folge. Diese Druckänderung überträgt sich
auf die Kammer 83 des Relais 81 sowie auf die Kammer 84 und über die Antriebsvorrichtung
85 auf die Stellung der Auslaßschaufeln 86.
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Unter der Wirkung des in der Kammer 77 herrschenden Druckes wird das
Ventil 89 über die Rohrleitung 87 und das Ventil 88 in dem Sinne gesteuert, daß
die Antriebsmaschine des Kondensatgebläses eine größere Menge Frischdampf erhält.
Das Ventil 89 wird jedoch nur bei Überschreitung einer bestimmten Höchsttemperatur
verstellt, und es bleibt geschlossen, solange diese Temperaturgrenze noch nicht
erreicht ist. Das Ventil 89 kann entweder selbsttätig oder auch von Hand
durch Verstellen des Ventils 88 bedient werden.
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Bei gewissen Betriebsverhältnissen kann es zweckmäßig sein, außer
der Luftkühlung des Kondensators und des Schmieröles noch eine zusätzliche Wasserkühlung
vorzusehen. Das Kühlwasser kann durch die an den Seitenwänden des Wagenkastens aufgestellten
Wärmetauschvorrichtungen so-,vie durch Rohrschlangen innerhalb des Schmierölbehälters
hindurchströmen. Die Einlaßschaufeln an jeder Seite der Lokomotive können in zwei
Gruppen unterteilt sein, von denen je eine Gruppe selbsttätig und die andere von
Hand verstellt wird.
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Das Kondensatorgebläse 7 wird zweckmäßig von einer Hilfsturbine angetrieben.
Da die Drehzahl des Gebläses einen größeren Einfluß auf die Leistungsfähigkeit des
Kondensators als die Stellung der Auslaßschaufeln hat, wird die Drehzahl des Gebläses
zweckmäßig in einem Verhältnis i : 15 geregelt.
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Als Mittel zur Regelung der Antriebsturbine des Gebläses dient ein
üblicher Drehzahlregler, dessen Grobeinstellung in Abhängigkeit von der Lokomotivleistung
und dessen Feineinstellung in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgt, die in dem
Verbindungsrohr zwischen den beiden Kondensatorteilen herrscht. Hierbei werden die
Einlaßschaufeln lediglich temperaturabhängig geregelt.