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Wasserrohrfeuerbüchse mit Naturumlauf für Hochdrucklokomotiven Bei
Wasserrohrfeuerbüchsen mit 1NTaturumlauf von Hochdrucklokomotiven ist vorgeschlagen,
zum Schutz der F euerbüchsdecke und der darüberliegenden Kesseltrommel vor der hohen
Wärmeeinstrahlung des Rostes einen Teil der die Seitenwände bildenden Wasserrohre
von der einen unteren Wasserverteilkammer nach dem auf der anderen Seite obenliegenden
Behälter wechselweise hinüberzuführen, so daß sich diese Rohrenden an der Feuerbüchsdecke
kreuzen. Dieser Schutz ist sehr wirksam, aber damit sind im Betrieb Gefahren verknüpft,
die zu Rohrreißern Anlaß geben können.
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Diese Störungen können sich durch Wasserverlagerung beim Anfahren
und Bremsen, auf Steigungs- und Gefällestrecken und beim Durchfahren von Kurven
bemerkbar machen; auch die Beheizung kann ungünstige Beeinflussungen hervorrufen.
Zu ihrer Beseitigung werden erfindungsgemäß die unteren Wasserverteilungskammern
und die oberen Behälter für die Trennung von Wasser und Dampf durch Trennwände derart
unterteilt, daß annähernd gleich beheizte und annähernd gleich lange Rohre zu Rohrgruppen
zusammengefaßt sind, wobei die Trennwände unten den vollen Querschnitt und oben
nahezu den halben Querschnitt bis zum niedrigsten Wasserstand einnehmen.
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Auf diese Weise stellen sich bei den Wasserverlagerungen in der Längsrichtung
in jeder Rohrgruppe unabhängige Wasserstände ein, so daß die -in die oberen Behälter
ausmündenden Rohrenden immer unter Wasser stehen und auf gerader Strecke ausreichend
gekühlt
werden, indem bei gestörtem Wasserumlauf Wasser aus den Behältern in die oberen
Rohrteile zurückpendeln kann. Der Dampfraum ist gemeinsam, und dadurch herrscht
auch in allen Rohrgruppen gleicher Druck, der Dampf kann an jeder beliebigen Stelle
entnommen werden, ohne Wassermitreißen befürchten zu müssen. Damit ist ein Teil
der bestehenden Gefahren behoben.
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Zur Beseitigung der mit dem Befahren von Kurven etwa eintretenden
Anstände infolge seitlicher Wasserverlagerung ist noch eine weitere Verbesserung
notwendig. Erfindungsgemäß werden hierzu ausreichend große Ausgleichrohre jeweils
zwischen den oberen Behältern und. den unteren Wasserverteilkammern angeordnet,
die etwa entstandene Differenzen der Wasserspiegel in der Seitenrichtung bei Erreichen
des Normalzustandes schnell wieder ausgleichen. Außerdem werden nach einem weiteren
neuen Vorschlag Rohrverbindungen zwischen den oberen Behältern und den sich kreuzenden
Enden der Deckenrohre hergestellt, die je nach der Lage des Wasserspiegels in dem
zugehörigen oberen Behälter entweder Wasser den schärfstbeheizten Stellen, etwa
über der Mitte der Feuerbüchse, zuleiten oder etwa stagnierende Dampfblasen ableiten,
so daß auf diese Weise die gefährdeten Stellen ausreichend gekühlt werden.
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Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen sind bei allen vorkommenden Betriebsverhältnissen
Rohrreißer nicht zu befürchten.
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Nachfolgend sind einige Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Abb. i zeigt die Wasserrohrfeuerbüchse einer Hochdrucklokomotive mit
mittelbarer Beheizung, bei welcher für die Vorwärmung und thermische Aufbereitung
des Speisewassers in bekannter Weise ein Niederdruckkessel mit Rauchrohren vorgesehen
ist. A ist die mittelbar beheizte Hochdruckkesseltrommel, B das aus Wasserrohren
gebildete Heizsystem der Feuerbüchse, das nach außen an der Seite und oben an der
Decke durch isolierte Blechwände i, i' abgeschlossen ist. C ist der Niederdruckkessel,
aus dem auch noch der Betriebsdampf für die Hilfsmaschinen entnommen wird. Das Hochdruckheizsystem
B, in dem ein höherer Druck herrscht als in der Hochdruckkesseltrommel A, ist teils
in Ansicht, teils im Längsschnitt dargestellt, wogegen Abb. 2 einen Schnitt a-b
durch die Feuerbüchse zeigt. In der Feuerbüchse selbst und in der Verbrennungskammer
sind die Seitenwände durch Wasserrohre gebildet, von denen je ein Rohr 5, 5' abwechselnd
senkrecht zwischen den unteren Wasserverteilkammern 2, 2' und oberen Behältern 3
und 4 für die Trennung von Wasser und Dampf und Rohre 6, 6' unten, von der einen
Seite ausgehend, nach dem oberen Behälter der anderen Seite angeordnet sind, deren
obere Enden sich in der Mitte der Feuerbüchse kreuzen. In den unteren Wasserkammern
sperren erfindungsgemäß die Trennwände 7 den vollen Querschnitt ab, und in den oberen
Behältern 3 und 4 nehmen die Trennwände 8 nur den unteren Querschnitt, etwa bis
zum niedrigsten Wasserspiegel ein, so daß die einzelnen Rohrsysteme im Dampfraum
untereinander in Verbindung sind. Über diese Trennwände 8 in den oberen Behältern
hinweg kann sich der Wasserinhalt der einzelnen Abschnitte bei horizontaler Lage
ausgleichen. Die beiden Seiten der einzelnen Abschnitte sind außerdem durch Ausgleichrohre
9 von ausreichendem Querschnitt in den oberen Behältern und durch Rohre g' und den
Bohrungen der als Rahmen ausgebildeten Wasserverteilkammern miteinander verbunden,
um dadurch einen schnellen Wasserspiegelausgleich auf beiden Seiten der Feuerbüchse
zu ermöglichen.
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Ohne die Trennwände 7, 8 würde sich beim Anfahren und bei Bergfahrt
der Wasserspiegel in den oberen Behältern 3 und 4 bei höherem Wasserstand nach der
punktierten Linie x-x und beim Bremsen und bei Talfahrt nach Linie y-y einstellen,
während sich die Wasserstände in den einzelnen Abschnitten durch den Einbau der
Trennwände bei niedrigerem Wasserstand nur nach x'-x' oder y'-y' verlagern können,
so daß bei einem Wasseraufstau vorn oder hinten doch alle Rohrausmündungen der Deckenrohre
6, 6' immer noch genügend unter Wasser stehen. Der Wasserumlauf vollzieht sich in
der Regel von den oberen Behältern über die unbeheizten Fallrohre io nach den Wassersammelkammern
2, 2' und von dort durch die beheizten Wasserrohre 5, 5' und 6, 6' nach oben.
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Wie schon bemerkt, kann jedoch bei Kurvenlauf noch eine weitere Störung
in der Kühlung der schräg liegenden oberen Enden der Wasserrohre 6, 6' eintreten.
Durch die Zentrifugalwirkung, gegebenenfalls auch noch durch einseitige Beheizung
der Wasserrohre 5, 6 oder 5', 6' ist eine seitliche Verlagerung der Wassermasse
und damit ein Unterschied in den Wasserspiegeln der oberen Behälter 3 und 4 trotz
der Unterteilung in Längsabschnitte möglich. Wie in Abb. 3, 4 und 5 dargestellt,
verlagert sich in einer Rechtskurve der Wasserinhalt von Behälter 4 nach Behälter
3. Der Wasserspiegel steigt im Behälter 3 von der Normallage v auf v' und fällt
im Behälter 4 von v auf v"; außerdem verringert sich auch in den Rohren 6 der Wasserinhalt
in ihnen, und das Ende dieser sich kreuzenden Rohre wird in einem solchen Fall nicht
mehr genügend mit Wasser benetzt und ausreichend gekühlt, und auf diese Weise entsteht
die Gefahr eines Rohrreißers.
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Zur Beseitigung dieser Gefahr dient eine weitere erfindungsgemäße
Verbesserung. Zu diesem Zweck werden von den oberen Behältern 3 und 4 Rohre 12 von
kleinerem Durchmesser zu den sich kreuzenden Rohrenden 6, 6' (Abb. 2) geführt. Ein
solches vom Behälter 3 ausgehendes Rohr 12 leitet z. B. bei einer Rechtskurve vom
Behälter 3 mit dem höheren Wasserstand Wasser nach dem Deckenrohr 6 über, auf diese
Weise das Überjlitzen dieses Rohrendes verhindernd. Bei einer Linkskurve stellt
sich das umgekehrte Verhalten ein. Eine konstruktive Verbesserung ergibt sich noch,
wenn die oberen Ausgleichrohre 9 für diese Verbindung herangezogen werden und jeweils
zwei Rohre 12 und 12' zwischen den Rohren 9 und den sich kreuzenden Rohrenden 6,
6' (Abb. 4) eingeschaltet werden. Das Ausgleichrohr muß in diesem Fall über dem
normalen Wasserspiegel angeschlossen werden, so daß es im regelmäßigen Betriebszustand
mit Dampf gefüllt ist, beispielsweise bei einer Rechtskurve Wasser
aus
Behälter 3 mit dem höheren Wasserstand über Rohr 12 der gefährdeten Rohrstelle 6
zuleitet, und wenn etwa eine Dampfblase im Rohr 6' stehengeblieben ist, diese durch
Rohr 12' nach Behälter 4 mit dem niedrigeren Wasserstand abströmen kann.
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Abb.5 und 6 zeigen noch eine Anordnung der Rohre 12 zu den Wasserrohren
6, 6' in größerem Maßstab. 1? s ist nicht notwendig, über jedem sich kreuzenden
Rohrende ein Ausgleichrohr 9 anzubringen, sondern man kann zwei oder mehr Rohre
6, 6' mit einem Ausgleichrohr 9 verbinden, nur müssen diese von den gleichen Rohrgruppen
ausgehen. In dem gezeichneten Beispiel ist das Ausgleichrohr in der Mitte erweitert,
und an jedes sind je zwei Rohre 6 und 6' angeschlossen. An jedem Ausgleichrohr befinden
sich in dem gezeichneten Beispiel Rohre 12, i2'. Es kann aber auch jede andere Form
der Verbindung gewählt «erden, ohne daß der Erfindungsgegenstand dadurch geändert
wird. Sollte sich herausstellen, daß nur die sich kreuzenden Enden bestimmter einzelner
Rohre 6, 6i', z. B. in der Verbrennungskammer, gefährdet sind, so brauchen auch
nur diese mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung versehen zti «erden.
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Die Abb. i, 2, 1, 5 und 6 beziehen sich, wie schon gesagt, auf eine
Wasserrohrfeuerbüchse für eine Lokomotive mit mittelbarer Beheizung und kleinen
oberen Sammelbehältern 3 und 4.
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Die Erfindung lä ßt sich aber auch für Feuerbüchsen mit Naturumlauf
von unmittelbar arbeitenden Lokomotivwasserrohrkesseln verwenden. Sind z. B., wie
in Abb.3, zwei obere Trommeln vorhanden, unter denen sich die Rohre 6, 6' ebenfalls
unter der Feuerbüchsdecke kreuzen, so ist es gleichfalls vorteilhaft, die Trennwände
8 in den oberen Trommeln 3 und 4 ebenso wie die Trennwände in den unteren Behältern
i, 2 und Ausgleichrohre 9, 9' im Dampf- und Wasserraum anzuordnen. Auch die Rohre
12, 12' für die Abführung der stagnierenden Dampflbasen bzw. für die Wasserzufuhr
zu den Deckenrohren 6, 6' bei Kurvenfahrt werden mit Vorteil angewendet, nur ist
es hier zweckmäßig, die Rohre 12, 12' unmittelbar in die Trommeln einzuführen, die
Ausmündung aber im Innern der Trommeln 3 und 4 so hoch zu ziehen, bis sie nahezu
an den normalen Wasserstand heranreichen.
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Diese Anordnung gibt auch für unmittelbar arbeitende Lokomotivkessel
mit größeren Oberbehältern Sicherheit gegen Rohrreißer.