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Hilfsmaschinenantrieb für Lokomotiven Im Lohoinotivl>eti-ieli st für
die Bedienung der Luftdruckbremse ein Luftverdichter mit einem Enddruck von 8 atü
erforderlich. Außerdem sind in den Rauchgasen des normalen Röhrenkessels verhältnisinä
ßig hochwertige. @d. h. hochtemperierte Wärmemengen vorhanden, die unbenutzt aus
dein Schornstein entweichen.
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Durch Vereinigung dieser beiden Gegebenheiten läßt sich ein Heißluftverfahren
für den gesamten Hilfsmaschinenbetrieb der Lokomotive verwirklichen. Dadurch ,werden
die folgenden Aufgaben gelöst: Die Hilfsmaschinen der Lokomotive, die bisher als
Kolbenpumpen sehr langsam liefen und deshalb neben anderen Nachteilen vor allem
sehr schwer waren, können iin Heißluftbetrieb insgesamt als Turbomaschinen gebaut,
daher mit hoher Drehzahl betrieben und leichter ausgeführt werden.
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Durch einen verhältnisin:ißig kleinen zusätzlichen Lufterhitzer wird
ferner die für den Hilfsmaschinenbetrieb der Lokomotive erforderliche Energie aus
den bisher ungenutzt entweichenden Rauchgaswärmemengen genommen und damit die Wärmewirtschaft
der Lokomotive verbessert. Die neue Lösung, die Gegenstand der Erfindung ist, besteht
in der Anordnung einer von einem Turboverdichter gespeisten und formschlüssig mit
ihm e l, -uppelteiilleißltiftturbine, in deren Luftzuleitung ein Ltifterliitzer
geschaltet ist, in der Rauchkammer einer Lokomotive.
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Das dazu erforderliche Heißluft.hilfsmaschinenaggregat besteht also
aus einem Turboverdichter und einer Heißluftturbine, die eine beliebige Bauart haben
können. Von der Überschußleistung dieses Dlaschirtensatzes werden die Hilfsmaschinen
der Lokomotive angetrieben. Die für den Betrieb erforderliche Wärme wird aus der
verlorenen
Abgaswärme des Kessels gewonnen. Die zum Lokomotivbetrieb
erforderliche Luft (Bremsluft o. ä.) wird derp Kreislauf vor der Wärmezufuhr entzogen.
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Die neue Schaltung ist aus dem schematischen Schaltbild der Fig. i
der Zeichnung zu ersehen. In der Rauchkammer der Lokomotive ist der Rauchgasvorwärmer
2 zwischen Blasrohr 4 und Schornstein 3 eingeschaltet. Die Heißluft wird durch die
Leitung 5 der Heißluftturbine 6 zugeführt. An deren Welle 7 ist der Turboverdichter
8 angekuppelt, der Luft durch die Leitung 9 ansaugt und durch die Leitung io in
den Lufterhitzer 2 drückt. Von .der Leitung io zweigt unter Einschaltung des Überströmventils
i i die Druckleitung 12 für den Bremsbetrieb ab. Zweckmäßig ist eine Reservedampfleitung
15 über das Ventil 16 an die Druckleitung io angeschaltet, die auch als Anlaßleitung
dienen kann, wobei dann in der Leitung io zwischen den Abzweigen 15 und
12
ein Rückschlagventil einzufügen wäre, um ein Rückströmen des Anlaßdampfes
in den Luftkompressor zu verhindern.
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Auf der Welle 14, die mit der Welle 7 der Heißluftturbine gekuppelt
ist, sitzt eine Speiseturbopumpe 13. Von der ebenfalls an die Welle 7 gekuppelten
Welle 17 wird die Lichtmaschine 22 angetrieben.
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Es ist an sich bekannt, in die Rauchkammer einer Lokomotive einen
Speisewasservorwärmer einzubauen. Auch die Anordnung eines Vorwärmers für die Verbrennungsluft
an dieser Stelle ist bereits vorgeschlagen worden, aber in der bisherigen Ausführung
aus mehreren Gründen unzweckmäßig. Für den stationären Maschinenbau wäre die Anordnung
und Schaltung nach der Erfindung nicht zu empfehlen, weil dort keine Druckluft gebraucht
wird. Aber da eine Lokomotive ohnehin eines Kompressors bedarf, bedeutet der neue
Vorschlag eine Verbesserung und Verbilligung, der sich zwanglos dem ganzen Hilfsmaschinenbetrieb
der Lokomotive eingliedert.
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Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird die Umlaufluftmengedes
Kreialaufes so groß, daß der Verdichter mit wirtschaftlich tragbaren Mitteln und
einem annehmbaren Wirkungsgrad als Kreiselmaschine zu .bauen ist. Die Anlage wird
dabei so bemessen, daß die Speisepumpe und auch die Lichtmaschine der Lokomotive
von der Überschußleistung des Heißluftkreislaufes mit betrieben werden können. Die
Spannungsregelung der Lichtmaschine muß im Anschlußfall allerdings auf andere Weise
als bisher, etwa mit Hilfe von Kohledruckreglern, erreicht werden. Die aus der Heißluftturbine
ausströmende Abluft kann zu einem normalen Oberflächenspeisewasservorwärmer geleitet
und zur Speisewasservorwärmung verwendet werden.
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Der Lufterhitzer wird am besten an Stelle des Funkenfängers als ringförmige
Röhrenheizfläche zwischen Blasrohr und Lokomotivschornstein in die Rauchkammer zwanglos
und ohne weitere Bauartänderung eingebaut. Die Anordnung des Lufterhitzers zeigt
Fig.2 der Zeichnung. Der Lufterhitzer 2 ist, wie angedeutet, auf Schienen 18 in
der Rauchkammer verschiebbar. Er kann dadurch nach Lösen seiner zwei Verbindungen
zum Heißluftkreislauf an die Rauchkammertür 2o herangeschoben, an Ansätzen 21 dieser
Tür mit einigen Befestigungsstücken ig angehängt und dann zugleich mit der Tür 2o
herausgeklappt werden.
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Die Zugänglichkeit zur Rauchkammer für Rohrblasen, Überhitzerarbeiten
usw. ist dadurch sichergestellt.
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Durch diese Anlagen werden viele Vorteile erreicht, die im einzelnen
kurz erläutert seien.
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Die Kolbenluftpumpe der bisherigen schweren Bauart verschwindet. Die
erforderliche Bremsluft o. ä. fällt sozusagen als Nebenerzeugnis bei dein oben geschilderten
Heißlüftprozeß an. Die Drehzahl des gesamten Hilfsmaschinenaggregates kann wegen
der erhöhten Luftmenge, die der Verdichter für den Arbeitsprozeß und den Bremsbetrieb
zusammen liefern muß, ohne zu starke Verkleinerung des Verdichterwirkungsgrades
so gewählt werden, daß Speiseturbopumpe und Turboverdichter mit Heißluftturbine
zusammen auf eine Welle gesetzt werden können.
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Die Abmessungen lassen sich dabei so auslegen, daß ohne Beeinträchtigung
des Verdichter- und Turbinenwirkungsgrades als Speisepumpe die bei der deutschen
Bundesbahn neuerdings versuchsweise eingeführte Turbaspeisepumpe TPB 18 ooo Bauart
Henschel im Prinzip verwendet werden kann.
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Der bisherige Dampfverbrauch zum Antrieb der Speisepumpe entfällt.
Es tritt eine entsprechende Erhöhung der Lokleistungsfähigkeit bzw. Kohlenersparnis
ein.
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Das gleiche gilt auch für den Lichtmaschinenbetrieb, sofern die Lichtmaschine
an das Aggregat angeschlossen wird.
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Die Energie für den Antrieb aller Hilfsmaschinen der Lokomotive wird
den bisher ungenutzt aus dem Schornstein entweichenden Rauchgasen entnommen. Der
Kesselwirkungsgrad wird entsprechend erhöht.
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Es wird durch den Heißluftbetrieb und das dadurch mögliche Turboprinzip
für alle Hilfsmaschinen an Hilfsmaschinengewicht gespart, vor allem gegenüber solchen
Lokomotiven, die noch mit Kolbenspei.sepumpe versehen sind.
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Es ist durch diese Anordnung eine gewisse Automatik zwischen Lokbelastung
und Speisepumpe gegeben, wie sie bisher bereits zwischen Maschinenleistung und Feueranfachung
bestand. Mit zunehmender Lokleistung steigt die Rauchgastemperatur, damit erhöht
sich die Leistung des Hilfsmaschinenaggregates und deshalb die Speisewassermenge.
Kaltspeisen im Stand ist selbsttätig ausgeschaltet und nur durch öffnen des Zudampfventils
16 möglich.
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Außerdem ist es durchaus möglich, bei Änderung der Zahl der Hilfsmaschinen
der Lokomotive auch diese anzuschließen. Die jetzige Normalausrüstung, bestehend
aus Bremsluftkompressor,
Speisepumpe und Lichtmaschine, ist der
Fig. i zugrunde gelegt. Bei einer Konstruktionsänderung der Lokomotiven, z. B. beim
Übergang auf Kondensationsbetrieb, 'kommen noch weitere Hilfsmaschinen dazu, z.
B. Lüfterturbine und Saugturbine. Es steht nichts im Wege, in solchem Fall auch
diese Maschinen an die Heißluftturbine anzuschließen.