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Abdampf-Frischdampf-Inj ektor Die Erfindung betrifft einen Abdampf-Frischdampf-Injektor.
Es ist bei Strahldüsen bereits bekannt, den Wirkungsgrad der damit betriebenen Einrichtung
durch Befeuchten des Treibdampfes zu erhöhen.
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Nach der Erfindung wird bei einem ,#£bdampf-Frischdampf -Injektor,
insbesondere zum Fördern von warmem Kesselspeisewasser für Lokomotivkessel, der
Feuchtigkeitsgehalt des Zusatzfrischdampfes vor dem Vermischen mit dem Abdampf und
dem Speisewasser durch Einspritzen fein zerstäubten heißen Wassers, insbesondere
rückgeführten Kesselwassers, -erhöht. Nach der Erfindung 'läßt sich das Speisewasser
mit höherer Temperatur und höherem Druck als bisher einspeisen. Der Injektor nach
der Erfindung ist ferner gegenüber Temperaturschwankungen des Speisewassers wenig
empfindlich, so daß er für die Tropen wie für kältere Zonen in gleicher Weise geeignet
ist. Auch haben Schwankungen des Kesseldruckes oder des Abdampfdruckes keinen wesentlichen
Einfluß auf die Betriebssicherheit.
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Ferner wird nach der Erfindung das Zuleiten von Zusatzfrischdampf
und das Einspritzen von Wasser gleichzeitig mittels miteinander verbundener Absperrglieder
gesteuert und das Einspritzen des Wassers mittels einer auf den Druck der überlaufkarnmer
des Injektors ansprechenden Einrichtung geregelt, wie es im wesentlichen bereits
bei Injektoren bekannt ist.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Es zeigen Fig. i schematisch einen Schnitt eines Abdampfinjektors und
der zugehörigen Apparatur nach der Erfindung, Fig. -2 einen Schnitt nach Linie 2-2
von Fig. I, Fig# 3 in vergrößertem Maßstabe einen Schnitt eines Teiles der Einrichtung
nach Fng. I, Fig. 4. zum Teil ini Schnitt, zum Teil in Ansicht eine andere Ausführungsform
eines Teiles der Einrichtung nach Fig. i und Fig. s in Ansicht eine abgeänderte
Ausführungsform der Steuerung für die Vorrichtung nach Fig. i: Nach Fig i ist der
dargestellte Injektor eine bekannte Bauart eines Abdarnpfinjektors
zum
Speisen eines L olcomtivlsessels. Er bestellt aus einem bei io angedeuteten Gehäuse,
an dessen einem Ende ein Rohr 12 angeschlossen ist, um dem Injektor den Abdampf
der l.okomotivz_ylinder zu liefern. Vom Gehäuse führt auch die Speiseleitung 14
nach dem üblichen, nicht dargestellten Absperrventil.
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Abdampf aus dem Rohr 12 strömt nach der Hauptdampfkammer 15 und durch
die Hauptdampfdüse 16. Wasser wird dem Injektor über das Wasserspeiserohr 18 zugeführt,
das mit der Wasserdüse 2o in Verbindung steht. Der im Injektor gebildete Strahl
geht durch die Düse 22 und die Druckdüse 2.I zur Speiseleitung 14. Die Leistung
des Injektors wird in bekannter Weise durch Verstellen der Düse 16 gegenüber der
Düse 2o mittels eines exzentrischen Steuerzapfens 26 geregelt.
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Zusätzlicher Frischdampf für den Betrieb des 1njektors wird über ein
Rohr 28 zugeleitet, das vom Dampfdom (nicht dargestellt) ausgeht. Der Frischdampf
strömt zum Injektor und wird mittels eines voll Hand verstellbaren Ventiles geregelt,
das bei 3o angedeutet ist. , Ein Teil des durch das Rohr 28 geförderten Frischdampfes
strömt zur Kammer 32 (s. Fig. 2), welche mit der Frischdampfdüse 3d in Verbindung
stellt. Letztere reicht in die Abdampfdüse 16 hinein.
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Ein anderer Teil des Hochdruckfrischdampfeskann erforderlichenfalls
über eine geeignete Drossel nach der Kammer 36 strömen, die mit der Hauptdampfkammer
15 in Verbindung stellt. Der Druck dieses Frischdampfes wird beim Durchgang durch
die Drossel reduziert, und man hat so eine Hilfsdampfzuleitung als Ersatz für Abdampf,
wenn man den Injektor gebrauchen will, während die :Maschine der Lokomotive nicht
läuft und infolgedessen keinen Abdampf liefert. Das Zusetzen von Hilfsfrischdampf
an Stelle von Abdampf wird mittels eines L mschaltventiles geregelt, das bei 38
angedeutet ist.
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Die vorbescliriebene Bauart ist an sich bekannt und braucht daher
zur Erklärung der Erfindung nicht näher beschrieben zu werden.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird heißes Wasser unter Druck
in. den Zusatzdampf gefördert. Das Wasser wird beispielsweise unmittelbar dein Kessel
entnommen, der durch den Injektor gepeist wird. Ein Teil des Kessels ist in Fig.
i angedeutet. Die Decke der Feuerbüchse ist bei .Io dargestellt, und der Wasserraum
auf der Rückseite der Feuerbüchse ist bei .1.2 angedeutet.
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Das Wasser wird dem Raum .12 über einen Zapfen 44 mittels eines von
Hand bedienbaren Ventile: .I6 entnommen. Das heiße Wasser fließt durch ein Rohr..18,
in dein zweckmäßig ein Filter So liegt und in dem ferner beim dargestellten Ausführungsbeispiel
das Ventil 52 angeordnet ist. Letzteres wird später genau beschrieben. Das Rohr
q.8 endet in einer Zerstäuberdiise 56, die eine oder mehrere Öffnungen 58 hat. Diese
dienen zum Einspritzen des heißen Wassers in- den Hochdruckzusatzdampf, ehe dieser
der FrischdanipfdÜse 3d zugeleitet wird. Wie in Fig. i und 2 dargestellt, ist die
Zerstäuberdüse zweckmäßig an dem Injektorkörper derart angebracht, daß das jYasser
in die Kammer 32 eiilgespritzt wird.
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Das Ventil 52 arbeitet als selbsttätiges Abschlul.lventil, um die
Zufuhr von heißem Wasser unter vorherbestimmten Arbeitsbedingungen abzuschalten.
Das Ventil besteht aus einem Gehäuse ho mit einem Ventilsitz 62 eines Ventilkopfes
6d, der in der geschlossenen Stellung dazu dient, die Verbindung zwischen dem Auslaß
des Heißwasserrohres .I8 und der Kammer 66, die mit der Bohrung 68 der Zerstäuberdüse
56 in Verbindung steht, zu schließen. Der Ventilkopf 64 ist mit einem K(-)lbell
70 verbunden, der in einer Kammer des Ventilgehäuses 6o arbeitet und mittels
einer Feder 72 belastet ist, die dieses Ventil in der geschlossenen Stellung, wie
in Fig.3 dargestellt, halten will. Die Fläche des Kolbens 70, die der Fläche gegenüberstellt,
auf die die Feder 72 einwirkt, wird über ein Rohr 74 mit dein Frischdampfrohr 28
auf der Auslaßseite des Injektorliauptsteuerventiles 30 in Verbindung gebracht.
Die Spannung der Feder 72 ist derart, daß ihr Widerstand überwunden und das Ventil
geöftnet wird, wenn Frischdampf zum Inhangsetzen des Injektors zugeleitet wird.
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Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Einrichtung und ihre Wirkung
auf den Injektor ist folgende. Wie vorher angegeben, verringern schwierige Arbeitsbediligunge»,
z.13. hohe Temperatur des Speisewassers, wesentlich deil Leistungsbereich eines
Injektors, insbesondere eines Abdampfinjektors, der gegen verhältnismäßig hohen
Gegendruck fördern soll.
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Es hat sich herausgestellt, daß die Betriebseines eines Injektors
wesentlich verbessert werden kann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Dampfes, insbesondere
der des Zusatzdampfes, erhöht wird. Durchgeführte Versuche ergaben, daß z. B. bei
hoher Speisewassertemperatur die Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit des Injektors
dauernd mit Erhöhung des Prozentsatzes des in den Zusatzdampf eines hijektors der
in Rede stehenden Art eingespritzten Wassers zunimmt, bis das Gewicht des eingespritzten
Wassers gleich der Gewichtsmenge des Dampfes ist, in den es eingespritzt wird, oder
diese sogar übersteigt. Verschiedentlich
hat man so lange eine Zunahme
der Leistung eines Abdampfinjektors durch Einspritzen von Wasser in den Zusatzdampf
festgestellt, his der Feuchtigkeitsgehalt 65 Gewichtsprozent erreichte. Offensichtlich
kann unter den stark schwankenden Betriebsbedingungen eines Injektors die maximale
Wassermenge, die mit dem Dampf gemischt werden kann, schwanken. .Es ist jedoch durch
Versuche festgestellt worden, däß die maximale Wassermenge, die zweckmäßigerweise
verwendet "-erden kann, sehr leicht von der bedienenden Person bestimmbar ist. Wenn
nämlich der geeignete Maximalfeuchtigkeitsgehalt des Dampfes überschritten wird,
weil ihm zuviel Wasser zugesetzt wurde, so beginnt der Injektor zu klopfen, und
daraus ergibt sich am Überlauf ein starkes Geräusch.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig, z ist zu erkennen,
daß die Hauptsteuerung des Injektors durch das Ventil 30
erfolgt, und zwar
getrennt von der Regelung der Heißwasserzuleitung, die durch das Ventil 46 geregelt
wird. Um bei einem nicht im Betrieb befindlichen Injektor den Verlust heißen Kesselwassers
zu vermeiden, welcher eintreten würde, sobald die bedienende Person nur das Ventil
30 geschlossen und das Ventil 46 zu schließen vergessen hat, ist ein Absperrventil
52 vorgesehen, das dazu dient, den durch die Zerstäuberdüse 56 fließenden Heißwasserstrom
selbsttätig abzuschalten, sobald der Zustrom von Arbeitsdampf zum Injektor abgesperrt
wird, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob das Ventil 46 geöffnet bleibt oder nicht.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig, i wird das in den Zusatzfrischdampf
eingespritzte Wasser ran einer -Stelle entnommen, die den gleichen Druck hat wie
der Dampf, in den das Wasser eingespritzt wird. Man sollte annehmen, daß das Wasser
nicht in den Dampf unter diesen Verhältnissen eingespritzt werden kann; aber bei.
dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat man im Betrieb gefunden, daß der Druckabfall
zwischen der Dampfentnahmestelle und dem Innern des Injektors dicht am Einlaß der
Dampfdüse ,größer ist als der Druckabfall, der im Zuführungsrohr des heißen einzuspritzenden
Wassers auftritt. .
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Bei manchen Einrichtungen kann aber dieser Zustand gegebenenfalls
nicht herrschen. Dann muß man eine andere Konstruktion verwenden, wie sie in Fig.
4 als Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Nach dieser Figur wird das durch das
Rohr 48 geförderte Wasser durch Öffnungen 92 eingeführt, die an der Einschnürung
94 des Venturirohres 96 liegen, das in .das zum Injektor führende Dampfrohr eingeschaltet
ist. Bei einer'solchen Anordnung kann eine zweckmäßige Druckdifferenz zwischen Dampf
und Wasser unter allen normalen Arbeitsbedingungen eines Injektors hergestellt werden.
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Die Regelung des Druckes der Heißwasserförderung zum Injektor kann
manchmal mit der Regelung der Frischdampfzuleitung verbunden werden, die die Arbeitsperioden
des Injektors regelt. In Fig. 5 ist eine entsprechende Einrichtung für die vereinigte
Regelung dargestellt. Bei dieser Schaltung erfolgt das Regeln der Frischdampfzuführung
im Rohr 28 mittels eines Regelventils 3o, das durch Bewegen eines verschwenkbaren
Armes 98, an dessen einem Ende der Reglergriff roo angebracht ist, geöffnet und
geschlossen wird. Das Heißwasserrohr 48 hat bei diesem Ausführungsbeispiel ein Absperrglied
zog üblicher Bauart. In der einfachsten Form ist es ein gewöhnlicher Hahn, dessen
Arm 1o4 mittels eines Lenkers io6 mit dem Gestänge des Ventiles 3o verbunden ist.
Die Verbindung ist zweckmäßig verstellbar, um die beiden Abschlußeinrichtungen von
vornherein richtig derart einzustellen, daß, wenn das Ventil
30 geschlossen
wird, auch der Hahn 102 geschlossen wird. Es ist natürlich zu beachten, daß bei
der üblichen Bedienung des Hauptsteuerventiles 3o dieses entweder ganz geöffnet
oder ganz geschlossen wird. Infolgedessen arbeitet der Hahn io2 auch nur vollständig
zwischen der vollgeöffneten oder vollständig geschlossenen Stellung. Zweckmäßig
ist die Einstellung jedoch derart, daß der Hahn io2 sich etwas eher öffnet als das
Ventil 3o, wenn der Regler aus der geschlossenen Stellung in die offene Stellung
bewegt wird. Damit stellt man sicher, daß das Wasser den Injektor eher als der Dampf
erreicht, wenn der Injektor angelassen wird. Diese Reihenfolge ist für ein schnelles
und volles Anlassen erwünscht, weil dann ein minimaler Verlust am Injektorüberlauf
eintritt, ehe der Strahl gebildet ist und das Fördern beginnt. ' Es ist zu erwarten,
daß die Höchstmenge von heißem Druckwasser, das dem Dampf zugesetzt wird, um den
Feuchtigkeitsgehalt desselben zu erhöhen, ehe er sich mit dem angesaugten Wasser
nm Injektor mischt, bei verschiedenen Anlagen verschieden sein wird. Dies hängt
vom Zustand des Dampfes und des Wassers und auch von den Leistungs-und Förderdruckverhältnissen
ab, für die der einzelne Injektor bestimmt ist. Die gewünschte Höchstmenge kann
im Einzelfalle leicht bestimmt werden entweder durch eine entsprechende Drossel
im Rohr 48 oder durch die Abmessungen der Öffnungen, durch die das Wasser in den
Dampf eingespritzt wird, weil diese Öffnungen an sich als Drosseln arbeiten.
| Bei der vorbeschriebenen Einrichtung ist |
| es zweckmäßig, das Heißwasserzuleitungs- |
| rolir .i1; zu isolieren, und zwar nicht nur, um |
| Wärmeverluste zu vermeiden, sondern auch, |
| um für den Dampf Einspritz-,vasser von einer |
| möglichst nahe der Sättigungstemperatur des |
| Dampfes liegenden "Temperatur zu erhalten. |
| Wenn zu diesem Zwecke das lieil,)e Wasser |
| wie heim dargestellten Ausführungsbeispiel |
| dem durch den Injektor zti speisenden Kessel |
| entnommen wird. erfolgt zweckmäßig die |
| l;itnalinie von lieil;lein Wasser an einer Stelle |
| im Kessel, die nicht weit unter dein niedrig= |
| sten Iletrielis@vasserspiegel liegt, und zwar |
| erfolgt die Entnahme an einer Stelle, die von |
| der Stelle, an der das Wasser in den Kessel |
| geföt-dert wird, entfernt liegt. Bei dieser ##n- |
| ordnung für die Entnaline von heißem Was- |
| ser wird die Möglichkeit beseitigt, Wasser zu |
| entnehmen. das wesentlich unter der Sätti- |
| -ttti-stemperatur des Dampfes liegt. Wenn |
| man Wasser an dieser Stelle entnimmt, so |
| ist es auch ziemlich sicher frei von Salznieder- |
| schlägen, die bereits im Kessel erfolgt sind. |