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Aus Hochdruck- und Niederdruckvorwärmer bestehende Mischvorwärmeranlage,
insbesondere für Dampflokomotiven Die Erfindung betrifft insbesondere für Dampflokomotiven
bestimmte Mischvorwärmeranlagen, die aus Hoch- und Niederdruckvorwärmer bestehen
und drei Wasserpumpen haben, von denen die eine als Kaltwasserpumpe den Niederdruckvorwärmer,
die zweite als Warmwasserpumpe den Hochdruckvorwärmer und die dritte als Speisepumpe
den Kessel speist.
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Es sind Anlagen dieser Art bekannt, bei denen die Kaltwasserpumpe
das r,sfache der Speisemenge ansaugt und in den Niederdruckvorwärmer fördert, aus
dem der Warmwasserpumpe jedoch nur die Speisemenge zuläuft. Der Rest des Warmwassers,
zusammen mit dem sich im N iederdruckvorwärmer bildenden too/o Kondensat, fließt
einem Sammeltopf zu, aus dem die Kaltwasserpumpe saugt. Diese Anlagen gewährleisten
bereits eine höchstmögliche Kohleersparnis durch Vorwärmung des Wassers von der
Kaltwasser- oder Tendertemperatur bis zur Siedetemperatur des Abdampfdruckes. Bei
ihnen ist auch schon das gefährliche Kaltspeisen dadurch ausgeschlossen, daß bei
abdampfarmer oder -loser Zeit eine ausreichende Menge heißen Wassers zur Verfügung
steht, so daß beim Fehlen von Abdampf die Speisetemperatur nicht sofort stark abfällt.
Wenn aus baulichen Gründen bei diesen bekannten Anlagen die Kaltwasserpumpe nicht
in Höhe des unterhalb des Bodens des Tenderwasserkastens liegenden Mischtopfes angeordnet
werden kann, zwischen ihr und dem Mischtopf also eine Saughöhe von z. B. zwei oder
mehr Metern bleibt, ist das Ansaugen aus dem Mischtopf unmöglich. Hierdurch
kann
infolge Wassermangels die Kesselspeisung aussetzen.
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Die Erfindung gibt eine Lösung an, die dieselben Vorzüge wie die bekannte
Anlage hat, aber die geschilderten Möglichkeiten vermeidet. Sie besteht in erster
Linie darin, daß neben dem Speisestrom zwischen Hoch- und Niederdruckvorwärmer eine
Warmwassermenge als Umlaufmenge kreist, die einen beträchtlichen Anteil z. B. 50%
der Speisemenge ausmacht. Zweckmäßig wird in den Kreislauf eine Blende geschaltet,
die die aus dem Hochdruckvorwärmer austretende Umlaufmenge drosselt. Die Kaltwasserpumpe
wird gleich groß oder etwas größer als die Speisepumpe ausgelegt, während die in
den Hochdruckvorwärmer fördernde Warmwasserpumpe für die um die Umlaufmenge vergrößerte
Fördermenge, also z. B. für das i,5fache der Speisemenge, eingerichtet ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
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Abb. i veranschaulicht das Schaltschema für die Anlage; Abb. 2 zeigt
einen Teil der Abb. i in größerem Maßstabe; Abb. 3 unterscheidet sich von Abb. i
lediglich dadurch, daß die Bezugszeichen weggelassen und dafür die Anteile der geförderten
Wassermenge, bezogen auf die Speisemenge, eingetragen sind.
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Vom Tenderwasserkasten i, in dem in Abb. i zur Veranschaulichung der
Erfindung ein besonders niedriger Wasserstand :2 eingezeichnet ist, führt eine Kaltwasserleitung
3 zu einem Mischkasten 4, in den außerdem eine vom Niederdruckvorwärmer 5 kommende
Überlaufleitung 6 mündet und von dem die Saugleitung 7 für die Kaltwasserpumpe 8
ausgeht. Ihre Druckleitung 9 endet in einem Spritzrohr io im Dampfraum des Niederdruckvorwärmers
5. In den Dampfraum mündet eine Leitung 11 für den Abdampf der Antriebsmaschinen
der Lokomotive; über eine Leitung 12 steht er mit der A'mosphäre in Verbindung.
Der Wasserraum des Niederdruckvorwärmers 5 ist durch eine Leitung 13 mit einem darunter
liegenden Speicher 14 verbunden, von dessen Boden wiederum eine Leitung- 15 zur
Saugseite der Warmwasserpumpe 16 führt. Von der Druckseite der Pumpe 16 geht eine
Leitung 17 zu einem Spritzrohr 18 des Hochdruckvorwärmers i9. Dessen Wasserraum
steht mit der zum Spritzrohr io des Niederdruckvorwärmers 5 führenden Druckleitung
9 der Kaltwasserpumpe 8 über eine Abzweigleitung 2o in Verbindung, in die eine Blende
21 eingeschaltet ist. Vom Boden des Hochdruckvorwärmers i9 führt eine Falleitung
22 zur Saugseite der Speisepumpe 23, deren Druckleitung 24 im Kesselspeiseventil25
endet. Von einer die drei Wasserpumpen 8, 16, 23 antreibenden Dampfmaschine 26 führt
eine Abdampfleitung 27 in den Dampfraum des Hochdruckvorwärmers i9.
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Einzelheiten über die Ausbildung der Pumpen 8, 16, 23 ergeben sich
aus Abb. 2, die den in Abb. i mit unterbrochenen Linien umrandeten Teil in größerem
Maßstab wiedergibt.. Alle drei Pumpen sind in einem gemeinsamen Gehäuse 28 untergebracht.
In ihm ist ein Kolbensatz verschiebbar, der aus drei fest auf einer Kolbenstange
29 sitzenden Kolben 30, 31, 32 besteht. Auf der Verlängerung der Stange 29 ist der
Kolben 33 der die Pumpen 8, 16, 23 antreibenden Dampfmaschine 26 befestigt.
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Die rechte Fläche des Kolbens 32 ist i,5mal so groß wie die linke
Fläche des Kolbens 3o. Die wirksame linke Fläche des Kolbens 32, die man erhält,
wenn man von der gesamten Fläche des Kolbens 32 die Fläche des mittleren Kolbens
31 abzieht, ist gleich der linken Fläche des Kolbens 3o. Die wirksame rechte Fläche
des Kolbens 3o, die gleichfalls nach Abzug der Fläche des mittleren Kolbens 31 erhalten
wird, ist halb so groß wie die linke Fläche des Kolbens 39. Die beiden Seiten des
Kolbens 30 lassen sich durch einen Oberströmkanal 34 miteinander in Verbindung bringen.
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Die linke Seite des Kolbens 32 steht über ein Saugventil 35 mit der
Kaltwasserleitung 7 und über ein Druckventil 36 mit der zum Niederdruckvorwärmer
5 führenden Leitung 9 in Verbindung, während die rechte Seite des Kolbens 32 über
ein Saugventil 37 mit der vom Speicher 14 kommenden Warmwasserleitung 15 und über
ein Druckventil 38 mit der zum Hochdruckvorwärmer i9 führenden Leitung 17 verbunden
ist. Die linke Seite des Kolbens 30 steht über ein Saugventil 39 mit der
Heißwasserleitung 22 des Hochdruckvorwärmers i9 und über ein Druckventil 40 mit
der Speiseleitung 24 in Verbindung.
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Wenn sich der Kolbensatz 30, 31, 32 aus der linken in die rechte Totlage
bewegt, wird von der linken Seite des Kolbens 32 die Speisemenge aus der Kaltwasserleitung
7 gesaugt. Gleichzeitig drückt die rechte Seite des Kolbens 32 die i,5fache Speisemenge
über die Warmwasserleitung 17 in das Spritzrohr 18 des Hochdruckvorwärmers i9. Ebenfalls
gleichzeitig läuft der linken Seite des Kolbens 3o die Speisemenge aus dem Hochdruckvorwärmer
i9 zu, während die rechte Seite des Kolbens 3o die beim vorhergehenden Saughub angesaugte
halbe Speisemenge über den Überströmkanal 34 in die Speiseleitung 24 drückt. Bewegt
sich nun der Kolbensatz 30, 31, 32 von rechts nach links, drückt die linke Seite
des Kolbens 32 die Speisemenge in die Leitung 9, während die rechte Seite des Kolbens
32 die i,5fache Speisemenge aus der vom Speicher 14 kommenden Warmwasserleitung
15 ansaugt. Gleichzeitig drückt die linke Seite des Kolbens 3o die Hälfte der Speisemenge
in die Speiseleitung 24, die andere Hälfte über den Überströmkanal 34 vor die rechte
Seite des Kolbens 30.
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Der Kolben 30 und die linke Seite des mittleren als Differentialkolben
wirkenden Kolbens 31 gehören somit zur Speisepumpe 23, die rechte Seite des Kolbens
31 und die linke Seite des Kolbens 32 zur Kaltwasserpumpe 8 und die rechte Seite
des Kolbens zur Warmwasserpumpe 16. Daß die Warmwasserpumpe 16 das i,5faclie der
Kaltwasserpumpe 8 fördern kann, ohne daß von außen Wasser zugeführt wird, ist erfindungsgemäß
dadurch ermöglicht, daß über die Blende 21 die Halbe Speisemenge vom Hochdruckvorwärmer
i9 in die Zuleitung 9 zum Spritzrohr
to des Niederdruckvorwärmers
5 zurückgeleitet wird.
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Im Nebenschluß zum Speisestrom, der von der Kaltwasserleitung 7 über
die Teile 8 bis 10, 13 bis i9 und 22 bis 24 zum Kesselspeiseveliti125 geht,
findet durch die Blende 21 und die Abzweigleitung 20 ein Kreislauf heißen Wassers
statt, der zwischen Hochdruckvorwärmer i9, Niederdruckvorwärmer 5 und Warmwasserpumpe
16 über die Teile 20, 21, 9, io und 13 bis 18 verläuft.
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In Abb. 3 sind die auf die Speisemenge bezogenen Wassermengen angegeben,
die durch die Leitungen bzw. Teile durchgehen. lfan erkennt, daß gleichfalls im
Nebenschluß zum Speisestrom zwischen Niederdruckvorw:irnier 5 und Mischtopf 4 ein
Kreislauf heißen Wassers von der Größe der Kondensatmenge (d. i. ungefähr io% der
Speisemenge) stattfindet.
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Da durch die Rücklaufleitung 6 nur die io% Kondensat, die sich im
Niederdruckvorwärmer 5 niedergeschlagen haben, in den Sammeltopf ,4 zurückfließen,
ist eine niedrige Temperatur des Wassers gewährleistet, das die Kaltwasserpumpe
8 ansaugt, und damit eine Verdampfungsgefahr ausgeschlossen. Da durch den Speicher
14 die i,5fache Speisemenge dauernd geht, erwärmt sich dieser sehr schnell. Bei
einem Fassungsvernif>gen des Speichers 14 zwischen dem 4- bis 6fachen der höchsten
Speisemenge könnte auch dann, wenn zehn Minuten kein Abdampf der Antriebsmaschine
anfällt, aber voll gespeist wird, kein Kaltspeisen eintreten. Diese Zeit könnte
noch vergrößert werden, wenn durch große Ausbildung des I-lischkastens 4 die im
Kondensat anfallende Wärmemenge gespeichert würde. Nur gelegentlich arbeitende Ventile,
die sowohl mit Dampf als auch mit Wasser und Kesselstein in Berührung kommen, sind
dabei vermieden.
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Die Kaltwasserpumpe 8 braucht nicht genau die Speisemenge der Speisepumpe
23 zu fördern, sondern könnte auch io !» s 15% größer ausgelegt sein. Bei einer
io%igen Vergrößerung und der Arisaugung von 90% Kaltwasser müßten darin Tiber die
Blende 21 40% zurückfließen, so daß in den Niederdruckvorwärmer 5 wieder i5o% der
Speisemenge eingeführt würden, während 20% aus dem Niederdruckvorwärmer in den Mischtopf
4 zurückgelangen und zusätzlich io% Kondensat 1,I00/0 der Warmwasserpumpe 16 zugeleitet
werden müßten. Die entsprechenden Zahlen sind in Abb. 3 in ( ) angegeben. Diese
Ausführung wäre aber ungünstiger, weil nur noch 40% der Speisemenge im Nebenschluß
zum Speisestrom kreisen würde und die Temperatur des der Kaltwasserpumpe 8 zugeführten
Wassers steigen würde.
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Umgekehrt könnte die Kaltwasserpumpe 8 auch um etwa io% kleiner als
die Speisepumpe 23 ausgelegt sein. Die dann in Betracht kommenden Wassermengen sind
in Abb. 3 in [ ] eingetragen.
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Statt eitles besonderen Speichers 14 könnte übrigens ein Niederdruckvorwärmer
5 mit einem entsprechend großen Wasserraum vorgesehen werden.