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Lokomotiv-Blasrohranlage Die Erfindung -bezieht sich auf die Formgebung
von#Dampfstrahleinrichtungen für dieZugerzeugung in Lokomotivküsseln, beidenen die
Verbrennungsgase durch einen Schornstein von ovalem Querschnitt strömen.
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Da ein solcher Schornstein den Konstrukteur vor die Wahl von noch
mehr variablen Größen stellt, als dies beim gewöhnlichen Schornstein von kreisförmiggem
Querschnitt der Fall ist, haben angesichts des Fehlens von Regeln über die günstige
Proportionierung solch-er Blasrohranlagen die bisherigen Versuche auf diesem Gebiet
zu keiner dauernden Anwendung geführt, obwohl es dem Lokomotivbaufachmann klar sein
muß, daß der ovale Schornstein wesentliche Möglichkeiten zur Überwindungder durch
die beschränkte Höhe des Lichtraumprofiles verursachten Schwierigkeiten bietet und
daß daher mit seiner Hilfe wirtschaftlichere Blasrohranlagen erzielbar sein müßten.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie, Lokomotiv-Blasrohranlagen
von maximaler Wirtschaftlichkeit zu schaff-en und dieses Resultat mit einfachen
und billigen Hilfsmitteln zu erzielen. Blasrohranlagen im Sinne der Erfindung lassen
sich ferner in bestehende Lokomotiven einbauen, ohne daß kostspielige Änderungen
erforderlich sind, und können auf neuen Lokomotiven ohne Abweichung von herkömmlichen
Lokomotivbauformen angebracht werden.
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Ein weiteresZiel derErfindung ist dieReduktion der Reibungsverluste
in der Blasrohranlage sowie im Blasrohr selbst und in den anschließenden Auspuffrohren.
Die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Blasrohranlage und die Verringerung aller
Verluste.
ist nicht nur für herkömmliche Lokomotiven mit
* Kolben-Dampfmaschinenantrieb von- hervorragender Wichtigkeit, sondern in
sogar noch höherem Grade für Turbinenlokomotiven und speziell für solche, die Abdampf
zur Zugerzeugung im Kessel verwenden, weil Turbinen noch größere Verluste durch
Gegendruck erleiden und durch dessen Verringerung daher noch mehr gewinnen.
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Nocli ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, in eine gegebene
Rauchkammer eine Blasrohranlage einbauen zu können, die einen maximalen Austrittsquerschnitt
für das entweichende Gas-Dampf- Gemisch aufweist bei gleichzeitiger mäßiger Breite
der Auspuffsäule quer zur Fahrtrichtung,gemessen, wodurch die Fähigkeit derAuspuffsäule,
sich über die Lokomotive zu erheben, vergrößert und gli#ichzeitig erzielt wird,
daß der kinetische Austrittsverlust einen mit genügendem Emporwerfen des Auspuffs
beihohen Fahrgeschwindigkeiten noch vereinbaren Minimalwert annimmt.
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Geliläß der Erfindung werden diese Zwecke in erster Linie dadurch
erreicht, daß zumindest ein Schornstein von länglicher Querschnittsform und mindestens
eine Blasrohröffnung mit einer Dampfdurchtrittsfläche von länglicher Umrißform vorgesehen
sind, deren Hauptlänge erheblich kleiner ist als die Hauptlänge des Schornsteinmündungsquerschnittes,
zweckmäßig nicht mehr als 6o'/o, vorteilhaft weniger als 5o'/o# der Haup#länge des
Schornsteinmündungsquerschnittes beträgt.
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Weitere Merkmale der Erfindung sowie verschiedene zusätzliche Vorteile
derselben ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und im Zusammenhang mit
den Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele von Blasrohranlagen gemäß der Erfindung
zeigen.
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Fig. i stellt einen zentralen Längsschnitt durch eine konventionelle
Lokomotivrauchkammer und eine Blasrohranlage gemäß der Erfindung dar; Fig. 2 ist
eindazugehöriger Querschnitt; Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den S"cliornstein
längs der Linie A-A der Fig. i; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die zugehörige Blasrohröffnung;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine geänderte Blasroh,röffnung; Fig.
6 bis 8 sind Linienskizzen von bevorzugten Ausführungen von Blasrohranlagen
gemäß der Erfindung, und zwar ist Fig. 6 ein zentraler Längsschnitt, Fig.
7 der zugehörige Querschnitt und Fi,g. 8 ein ebensolcher Schnitt,
wobei jedoch der Schornstein eine andere Form erhielt; Fig. 9 und io sind
Schnitte durch erfindungsgemäße Blasrohranlagen in der Längs- bzw. Querrichtung
der Rauchkammer, wobei die Anwendung einer Zwischendüse gezeigt wird; Fig. ii izeigt
einen Schnitt in der Längsrichtung der Rauchkaminer durch ein weiter geändertes
Blasrohr und den Einlauf des zugehörigen Schorn-Steines; Fig. 12 ist ein zentraler
Längsschnitt durch eine herkömmliche- Lokomotivrauchkammer mit einer erfindungsgemäßen
Blasrohranlage, die sich besonders fürden Einbau in bestehende Lokomotiven eignet;
. Fig. 13 ist eine Diagrammskizze einer Doppelschornstei-nanordnung gemäß
der Erfindung, im Schnitt quer zur Rauchkainmer dar-gestellt; Fi-g- 14 ist ein zentraler
Längsschnitt durch eine normale Lokomotiv-rauchikammer mit einer Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 15 ist ein zu-gehöriger Querschnitt; Fig. 16, ist eine vergrößerte
Darstellung _des Teils A in Fig. 14 und Fig. 17 ein zugehöriger Schnitt
entlang der Linie a-ader Fig. 16; Fig. 18 ist ein vergrößerter zentraler Längsschnitt
durch geänderte Verbindungseleinente zwischen Blasrohr und Schornstein; Fig. ig
ist ein analoger Schnitt durch eine weitere Abänderung besagter Vertindungselemente,
und Fi,g. 2o ist ein Schnitt bzw. eine Ansicht längs der Linie bzw. den Pfeilen
b-b in Fig. ig; Fig. 21 ist ein zentraler Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
der Erfindung und die umgebende Rauchkammer, und Fig. 2,:2 ist ein zugehöriger Querschnitt,
wobei der obere Schornsteinteil längs der Linie c-c von Fig. 21 geschnitten erscheint;
Fig. 23 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie d-d in Fig. :2 T, den
Teil C darstellend; FinG. :24 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie e-e in
Fig. 21, den Teil E darstellend; Fig. 25 ist eine Ansicht in der Richtung
des Pfeiles B in Fig.:24.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. i bis 5 und die entsprechenden
Diagrammskizzen Fig. 6 bis 8 wird bemerkt: In den Fig. i und 2, istbeispielsweise
eine übliche Lokomotivrauchkammer dargestellt, die im wesentlichen durch den zylindrischen
Mantel i ge-
bildet wird. Der Kessel ist von der Rauchkaminer durch die Rohrwand
2 getrennt, und die Verbrennungsgase treten durQh die Rohre 3 in die Rauchkammer
im Sinne der Pfeile 6. Fig. i zeigt auch den Umriß des üblichen Mi erhitzerkastens
4. Aus konstruktiven Gründen ist der Schornstein, wie vielfach üblich, in zusammengesetzter
Bauart dargestellt und besteht aus dem Oberteil 5, dem Mittelfeil
5' und dem Unterteil 5". Das Blasrohr 7
ist auf dem sogenannten
Standrohr 8 montiert, welchem der für die Zugerzeugung benutzte Dampf durch
die üblichen. Kanäle 9 und io im Sattelstück, ii zugeführt wird.
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Das Wesen der Aufgabe der Erfindung besteht vor alle-in in der Schaffung
von Mitteln, die es gestatten, einen Schornstein von maximalem Austrittsquerschnitt
zu erzielen, ohne daß gleichzeitig der Strömung- des Dampfes und der Rauchgase Übermäßige
Widerstände entgegengesetzt oder sonstige Nachteile -hervorgerufen werden. Als grundlegendes
Mittel zu diesein Zweck wird erfindungsgemäß die Hauptlänge der Blasrohrmündung
L" oder, allgemeiner ausg45drüclkt, die Hauptlänge der Fläche, innerhalb welcher
der Blasrohrdampf ausströmt, wesentlich kleiner gewählt als die entsprechende
Hauptlänge
L, des Schornsteinmündungsquerschnittes, vorzugsweise kleiner als 5o'/o und nicht
mehr als 6o% der letzter-en. Im Gegensatz dazu waren die bisher versuchten Blasrohranlagen
mit Flachschornsteinen so konstruiert, daß das Erweiterungsverhältnis eines hypothetisch-en
Kegels 1:2, der die dem Blasrohr umschriebene Fläche mit dem Rande der Schornsteinmündung
verbindet, in der Längsrichtung ungefähr ebenso groß war wie in der Querrichtung.
Dadurch wurde eine sehr lange und schmale Blasrohrmündung bedingt,die in der Regel
nicht breiter als 25 mm war, was zwar eine gute Durchinischung von Gas und
Dampf ergab, aber einige Nachteile im Gefolge hatte. So wurden z. B. die Wandreibungsflächen
für sowohl die Dampf- als auch die Gasströmung durch die Blasrohranlage sehr groß
und verursachten bedeutende Widerstände; ferner wurde die als verlorene Höhe H,
(vgl. Fig. 6) bezeichnete Höhenentwicklung beträchtlich, die erforderlich
ist, um die Dampfwege von den Auspuffkanälen der Maschine bis zur Blasrohrmündung
ordnungsgemäß zu entwickeln; damit reduzierte sich aber die effektive Höhe H, die
zwischen Blasrohr- und Schornsteinmündung für die Entwicklung des aktiven und nutzbringenden
Teiles der Blasrohranlage zur Verfügung steht und innerhalb welcher der Ejektoreffekt
geschaffen wird; schließlich zwang die geringe Weite der Blasrohrmündung in Verbindung
mit besagter beschränkter effektiver Höhe ent-,veder zu einer sehr geringen Schornsteinweite,
die wiederum eine Beschränkung des Austrittsquerschnitt-es im Gefolge hatte, oder
man hätte, uni einen Schornstein des gewünschten Querschnittes auszufüllen, zu künstlicher
Spreizung des Dampfstrahles in der Querrichtung greifen müssen, was ebenfalls nachteffige
Folgen hat.
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Durch die Erfindung werden alle diese entschiedenen Nac#hteile"die
offenkundig beigetragen haben, um die praktische Entwicklung des Flachschornsteines
seit seiner vor mehr als 30 jahnen erfolgten Entdeckung zu verhindern, vermieden,
und es werden gleichzeitig auch noch erhebliche Vorteile geschaffen.
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Der Fachmann wird insbesondere bei Betrachtung der Fig.
6 sofort erkennen, daß die Verringerung der Dimension L" der Blasrohrmündung
in der dargestellten Weise auch die verlorene Höhe Hi derart verringert, daß letztere
nicht viel größer ist als die zur Entwicklung üblicher Standrohre für kreisrunde
Schornsteine erforderliche Höhe. Das Erweiterungsverhältnis des divergierenden Schornsteines,
das in der Nähe seiner Mündung, z. B. über die Höhe H" zweckmäßigerweise ungefähr
mit jenem des obengenannten hypothetischen Kegels 12 übereinstimmt, wird erfindungsgemäß
in der Längsebene der Blasrohranlage sehr groß, so z. B. kann dieses Erweiterungsverhältnis
in der Form Durchmesser zu Höhendifferenz gleich i zu weniger als 3 bis 3'/2
gewählt werden, und man erhält damit die Möglichkeit, innerhalb einer gegebenen
Rauch#kammer eine Blas-rohranlage mit einem Schornstein von maximaler Mündungslänge
e# unterzubringen, die über,die größtimögliche Länge L, des Rauchkammerausschnittes
sogar wesentlich hinausgeht. Überdies bewirkt die Verringerung der Dimension L"
naturgemäß eine Vergrößerun., der Blasrohrweite, in der Querrichtung gemessen, und
somit eine entsprechende Vergrößerung jener Schornsteinmündungsweite W, die
durch den Auspuffstrahl ordnungsgemäß ausgefüllt wird, ohne daß derselbe in der
Querrichtun#g künstlich auseinandergetrieben oder gespreizt werden muß.
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Während die Querspreizung des flach-en Dampfstrahles wegen der großen
Reibungsfläche der dazu erforderlichen Mittel, aber auch aus anderen wichtigen Gründen
nachteilig ist, kann die fächerförmige Ausbreitung des Dampfsträhles in der Längsebene
der Bla;srohranlage mit sehr geringem Widerstand bewirkt werden, und zwar mittels
,eines der nachstehend beschriebenen Mittel oder vorzugsweise einer Kombination
derselben. Als primäres Erfordernis werden die Dampfwege, welche durch das Standrohr
8 und das Blasrohr 7
,-&bildet sind, derart geformt, #daß der Dampfstrom
nach und nach abgeflacht wird und innerhalb einer oval-en, umschriebenen Fläche
in die Rauchkammer bzw. den Schornstein ausströmt, wobei die den Dampfstrom begrenzenden
Flächen im Längsschnitt in der Nähe der Blasrohrmündung eine Divergenz aufweisen,
die der entsprechenden Divergenz des hypothetischen Kegels 12 nahekommt. Ferner
werden erfindungsigemäß zweckmäßigerweise Leitrippen 13 im Dampfstrom angeordnet,
um denselben richtig zu führen und eine gleichmäßige Ausfüllung des Schornsteines
zu fördern. Obzwar diese Rippen von beliebiger Stärke und an beliebiger Stelle im
Dampfstrom angeordnet sein können, wird es erfindungsgemäß vorgezogen, dieselben
an die Blasrohrmündung zu legen, wodurch besagte Rippen den Blasroh#rdampf in eine
Mehrzahl von getrennten Strahlen zerlegen. Wenn man nun im Sinne der Erfindung diesen
Rippen eine beträchtliche Stärke T gibt, etwa ein Drittel der Blasrohrbreite oder
darüber, so daß die Summe der Längen aller Blasrohröffnungen entsprechend gekürzt
wird, vorzugsweise auf wesentlich unter 50'10 der Mündungslänge L, des Schornstelnes,
so erreicht man die folgenden wichtigen Vorteile: Die Blasrohrmündung wird durch
die Beschränkung ihrer Länge breiter, z. B. 6o bis 8o mm auf einer Lokomotive mittlerer
Größe, wodurch fein entsprechend weiterer Schornstein ordnungsgemäß aus-gefüllt
wird; die einzelnenAuspuffstrahlen werden daidurch kompakter und können durch die
manchmal rechts und links verschieden stark einströmenden Gast nicht so stark abgelenkt
werden-, ferner entstehen durch die starken Rippen Gasräume entsprechend der Dimension
T zwischen den Auspüffstrahlen, wodurch die Vermischung begünstigt wird, und schließlich
tragen die im Längsschnitt zweckmäßigerweise keilförmig gestalteten Rippen zur fächerförmigen
Ausbreitung des Auspuffdampfes bei. Die Abstimmung der einzelnen Maße von Blasrohr
und Schornstein erfolgt erfindungsgemäß so, daß die durchschnittliche Weite
der
Blasrohröffnungen quer zur Längsmittel-ebenedes Schornsteines gemessen vorzugsweise
mindestens 25% der kleinsten Schornsteinweite beträgt.
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Auf Dampfldkomotiven mit Kolbenmaschinen, deren Abdampf zur Zugerzeugung
benutzt wird, ist es nach der Erkenntnis dies Erfinders bei An-
wendung wirtschaftlich
arbeitender unddaher eine große Blasrohrmündung verwenden!der Blasrohranlagen wesentlich,
an der Vereinigungsstelle der von den einzelnen Zylindernkommenden Abdampfkanäle,
also längs der Kante 14 der Teilwand 15,
einen gegenüber der Blasrohrmündung
verklein-erten Querschnitt anzuordnen, wodurch dort eine hohe Dampfkeschwindigkeit
entsteht. Erfindungsgemäß wird nun die Kante 14 in der Ströniungsrichtung konvex
ausgeführt, und zwar annähernd so, daß sie an jedem Punkt rechtwinklig zu der gewünschten
Dampfströmungsrichtung steht, die durch idie Pfeile 16 angedeiitet wird.
Eine derartige Gestaltung hat zur Folge, daß der Dampf bei Erreichiing,der Leitrippen
13 bereits im wesentlichen die gewünschte_ Richtung hat und der Strömungswiderstand
ein Minimum wird.
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Bei der Wahl der Richtung der Pfeile 16 spielt eine weitere erfindungsgemäße
Überlegung eine Rolle: Zur Erzielung einer optimalen Saugwirkung müssen nämlich
-die Drücke und Strömungsgeschwindigkeitien innerhalb jedes beliebigen Querschnittes
auf dem Wege #d-urcli die Blasrohranlage so gleiclimäßig wie möglich sein. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Blasrohrmündungsweite an den äußersten
Entden größer bemessen wird als gegen die Miitte- zu und daß vorzugsweise außerdem
an diesen Enden eine inten--siveree Dampfströmung bewirkt wird, was man dadurch
erreicht, idaß die Pfeile 16 an den Enden des Strömungsquerschnittes eine Divergenz
erhalten, die größer ist als die beim Austritt aus dem Blasrohr gewünschte Divergenz.
Die Krümmung der Kante 14 wird daher entsprechend gewählt. Man kann diese Wirkung
erforderlichenfalls auch noch durch andere Maßnahrnen unterstützen, z. B. durch
die Wahl einer; Verbreiterung der individuellen Auspuffkanäle an den Enden ihrer
Querschnitte längs der Kante 14.
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Im Sinne der vorstehenden Darlegung-en wird die Blasrohrmündunig z.
B. nach den Fig- 4 oder 5
gestaltet. Fig. 4 steillt die bevorzugte Form dar,
die in einer Mehrzahl von getrennten öffnungen besteht, mit einer Weite W" für die
Endöffnungen und ein-er --kleineren Weite W" für idie dazwischenliegenden Öffnungen,
wobei die Län'genausd-ehnu#ng der Endöffnungen vorzugsweise etwas kleiner ist als
die der übrigen, weil die größere Breite sich nicht zu weit nach innenerstrecken
soll. Eine weitere Lösung besteht darin, die Breite der Endöffnungen nach außen
hin trap-ezförmig zu vergrößern, ähnlich der Gestaltung der Einzelöffnung Fig.
5, die in-ggewissen Fällen, speziell für kleine Blasrohranlagen, angewendet
werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung bilidet die Formgebung Dieb Schornsteines
-mit dem Ziele, den Wirkungsgrad derEnergieübertragung vom Dampf auf die Rauchgase
auf ein Maximum zu bringen. Während alle bisher versuchten Flachschornsteine, soweit
ihre Wandungen. nicht ganz oder teilweise durch Zylinderflächen gebildet werden,
in Längs-und Querrichtung gleichzeitig divergierten, werden unter Bezugnahme auf
Fig. 6 bis 8 erfin-dungs-gemäß inder Querrichtung parallele oder noch
besser konvergente Schornsteinwändee bis auf eine Höhe Ht' über der Blasr6hrmürfdtin##g
emporgeführt, die einen wesentlichen Teil, mindestens 30'/o bis etwa die Hälfte
der Geisamffiöhe H., beträgt; in Richtung der längeren Achse jedoch liegt die kleinste
Querschnittslänge Lt in der viel geringeren Höhe Ht über deni Blasrohr, undder Schornstein
divergiert von dort ab bis zu seiner Mündung. Damit wird erreicht, daß bis zur HöheHt'
über dem Blasrohr ein verhältnismäßig geringer Strömungsquerschnitt im Schornstein
aufrecht erhalten bleibt; erst von dort, wo der Durchmischungsprozeß nahezu vollendet
ist, nimmt der Schornsteinquerschnitt durch gleichzeitige Divergenz in ider Längs-
'und Querrichtung progressiv zu. Dadurch wird der Stoßverlust während des Mischungsvorganges
auf ein Minimum reduziert. In der Querrichtung konvergente Schornsteinwände begünstigen
außerdem die fächerförmige Ausbreitung der Strömung.
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In den Fig. 9 und io ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen
Blasrohranlag,- dargestellt, die zwischen Blasrohr und Schornstein eine Zwischendüse
17 aufweist. Alle anderen Bezeichnungen sind dieselben wie bei (den vorhergegangenen
Beispielen, und für die Gestaltung von Schornstein und Blasrohr gelten die obenangeführten
Grundsätze mit dem Unterschied, daß die Höhen I-It und Ht' anstatt von der
Blasrohrmündung von jener der Zwischendüse.zu messen sind.
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Wenn die in ider Längsrichtung gemessene Divergenz, also idie fächerförmige
Ausbreitung der Blasrohrströmung, besonders groß gewählt wird, so kann es zweckmäßig
sein, die Blasreihrmündung nach Fig. i i in eine in der Strömungsrichtu-ng konvexe
Kurve 18 zu liegen und den anschließenden Schornsteineinlauf, der zweckmäßig im
konstanten Abstand D über idem Blasrohr liegt, analog zu formen. Die Kurve
18 wird dann vorzugsweise so festgelegt, daß sie jeweils in einem rechten Winkel
zu der,durch die Pfeile26 angedeuteten Strömungsrichtung des Dampfes steht.
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Fig. 12 zeigt eine erfindungsgemäße Blasrohranlage, deren zentrale
Achse an Stelle der Üblichen vertilkalen Lage geneigt angeordnet ist, und zwar aus
nachstehend beschriebenen Gründen: Bei vielen der herkömmlichen Dampflokomotiven
liegen die Ausströnikanäle relativ zur Rauchkamm-er und den darin befindlichen Einrichtungen
derart, daß in der Mittelachse der Ausströmkanäle ein Flachschornstein geeignetzr
Größe nicht angeordnet werden kann. In dem Beispiel nach Fig. 12 liegt die Achse,
ig der Ausströmkanäle verhältnismäßig nahe am Überhitzerkasten 4, und (der Flachschornstein
5
muß, um in der Rauchkammer Platz zu finden, stark nach ider entgegengesetzten
Seite verschoben werden. Bei vertikaler Schornsteinachse:2o wäre
diese
gegen die Achse ig uni den Betrag o versetzt, der so groß ist, daß das Standrohr
eine übermäßige Höhenentwicklung erfordern und daher die effektive Höhe der Blasrohranlage
unerträglich einschränken würde. Um Abhilfe zu schaffen, wird erfindungsgemäß die
Mittelachse 21 von Schornstein und Blasrohr in .eine Schräglage gebracht, und zwar
so, daß die Begrenzungswanil 22 des Standrohres 8 an der dem Überhitzerkasten
4 oder dem sonstigen Hindernis zugewendeten Seite gerade oder nur schwach gekrümmt
verläuft, während die entgegengesetzteWand23 ein-er ausgesprochenen S-K urve folgt.
Dadurch wird das Maß der Versetzung zwischen der Achse ig der Ausströmkanäle und
der SchornsteinachSe 20 von o auf o' vermindert, womit auch die verlorene Höhe Hi
auf einen mäßigen Wert gebracht wird.
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Bei Schornsteinen mit kreisrundem Onerschnitt wurden geneigte Lagen
bereits gelegeitlich angewendet, je-doch so, daß sichdie Zentralachse ig der Ausströmikanäle
nlitder SchornsteinachSe20 knapp unterhalb des Blasrohres, also noch innerhalb des
Standrohres 8, schnitt, diese Lösung würde im Fall eines Flachschornsteines
nicht genügen und eine ungünstige Dampfströmung ergeben; daher wird erfindungsgemäß
die Neigung der Schornsteinachse 21 mit einem Versetzungsmaß o' von solcher Größe
verbunden, daß besagte Achsen ig und 21 sich innerhalb des Standrohres nicht schneiden,
sondern erst weit unterhalb (der Blasrohrmündung, d. b. der Scheitelpunkt
des von den Achsen ig und 21 eingeschlossenen Winkels liegt außerhalb der Rauchkammer
i. In bezug auf alle anderen Charakteristilzen entsprechen erfindungsgemäße Blasrohranlag-en
mit geneigter Achse jenen in Verbindung mit Fig. i bis ii beschriebenen.
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Auf sehr großen Lokomotiven oder solchen, auf denen die Entwicklung
des Flachschornsteines in der Längsrichtung derRauchkammer besonders behindert ist,
werden erfindungsgemäß nach Fig. 13 zwei Flachschornsteine angeordnet, und zwar
so, daß deren Längsebenen 24 in der Fahrtrichtung derLofkomotive liegen und quer
zu derselben derart gegeneinander geneigt sind, daß die Austrittsquerschnitte einander
praktisch berühren, während die Blasrohrmitten einen beträchtlichen Abstand
S voneinander aufweisen. Dadurch wird eine einzige Auspuffsäule von größterreichbarer
Kompaktheit erzielt, die -daher optimal befähigt ist, sich über die Lokomotive zu
erheben und das Niederschlagen der Auspuffgase zu verhindern, während gleichzeitig
der Abstand S genügend Raum für das ordnungsgemäße Zuströmen der Rauchgast
zu den Blasrohrstrahlen bietet. , Mehr als zwei Schornsteine können erforderlichenfalls
in analoger Weise angeordnet werden.
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In den Fig. 14 bis 17 ist der übliche Rauchkammermantel i, gestützt
z. B. durch den Zylindersattel i i, oben mit der ovalen Öffnung i' versehen, die
groß genug ist, um den Oberteil 5 des ovalen Schornsteines einerseits zweckmäßigerweise
von oben einsetzen zu können und andererseits eine ausreichende Verschiebung nach
allen Richtungen zu gestatten, um den Schornstein in die richtige permanente Lage
zu bringen. Der Schornsteinoberteil 5 wird durch eine Sattelplatte
30 gehalten, die zweckmäßigerweise, z. B. aus Montagegründen bei 34 geteilt
ist. Der Schornstein kann zur Erleichterung derHerstellung und Instandhaltung geteilt
sein. Im Beispiel ist ein zweiteiliger Schornstein dargestellt, der aus dem Oberteil
5 und dem Unterteil 5" besteht; letzterer ist mit starr verbundenenArmen33
versehen, derenKontaktflächen 34 parallel zur Längsmittelebenedes Schornsteines
liegen. Das Blasrohr 7 trägt ebenfalls starr verbundene Arme 35 mit
Kontaktflächen 36, welche an die vorerwähnten Kontaktflächen34 in weiter
unten beschriebener Weise angedrückt werden, um die zentrische Lage von Blasrohr
und Schornstein ge-
geneinander zu sichern. Das Blasrohr 7 ist mit
dem Dampfzuführungs- oder Standrohr 8 in beliebiger Weise dampfdicht verbunden,
z. B. durch Bolzen, die durch Bohrungen 37 in den Flanschen 38 und
39 gehen.
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Auf diese Weise wird eine Blasrohranlagge in Form eines integralen
Ejektors geschaffen, dessen wesentliche Teile, nämlich der Schornstein
5, 5"
und das Blasrohr 7, stets in der richtigen Lage zueinander
gehalten werden. Bei der ersten Montage wird dieser Ejektor auf dem Standrohr 8'Izornplett
montiert, worauf die Sattelplatte 30 um den Schornstein gelegt und in der
richtigen Lage an dein Rauchkammermantel i befestigt wird; sodann werden Sattelplatte
und Schornstein miteinander bei 3:2 verschweißt, um eine Einheit zu bilden.
Dadurch erhält der Ejektordampf- und gasdichte Anschlüsse, die trotz ihrer Starrheit
weder zeitraubende Paßarbeiten erfordern noch die gewollte gegenseitige Lage von
Blasrohr und Schornstein beeinflussen. Im Betriebe werden lediglich durch unterschiedliche
Wärmedehnungen zwischen Ejektor und Rauchkammer gewisse relative Bewegun#gstendenzen
parallel, zur Längsmittelebene des ovalen Schornsteines auftreten, speziell inder
Strömungsrichtung durch den Ejektor. Um zu verhütten, daß dadurch unzulässige Beanspruchungen
verursacht werden, wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß die besagten Arme
33 und 35 sich gegeneinander längs ihrer Kontaktflächen 34 und
36 verschieben können, beispielsweise vermittels länglicheirBolzenlöcher
41. Daderartige Blasrohranlagen mit ovalen Schornsteinen nur in bezug auf die Koinzidenz
der Längsmittelebenen von Blasrohr und Schornstein sehr empfindlich sind, während
kleinere Verschiebungen und Verdrehungen in diesen Ebenen, z. B. im Sinne der Pfeile
43 und 44, von vernachlässigbarer Wirkung sind, können, auch vergrößerte Rundlöcher
verwendet werden, jedoch sind die gezeigten Langlöcher 41 vorzuziehen.
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Die Verbindungsele mente, welche die Arme 33
und 35 gegeneinander
halten, sind zweckmäßig so gewählt, daß sie keinen übermäßigen Druck ausüben, um
den beschriebenen Relativbewegungen keinen unzulässig hohen Widerstand entgegenzusetzen.
Dies kann dadurch geschehen, daß- die in Fig. 17 beispielsweise dargestellten Bolzeij
45
beschränkte Stärke erhalten, wobei deren MittenabstandD' genügend
groß gewählt werden. muß, um (durch einen ausreichenden Hebelarni das gewünschte
Kraftmoment zu erzielen. Andere an sich bekannte Mittel zur Erzielung eines mäßigen
Anpreßdruckes bei gleichzeitig haltbarer Verbindung können naturgemäß verwendet
werden, wie z. B. Doppelmuttern46 oder elastische Beilagen47.
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Fig. 18 zeigt weitere erfindungsgemäße Veribindungseternente zwischen
dem Blasrohr 7 und dem anschließenden Schornsteinteil 5" in Form von
zylindrischen Bolzen 50, von denen je einer an den Enden des oval-en
Schornsteinquersehnittes angeordnet ist. Die Boleen sind in einem -der zu verbindenden
Teile fest gelagert, z. B. durch den Stift 51, während sie sich in (dem anderen
Teil parallel zur Mittelachse ider BlasrohTanlage frei verschieben können
(vgl. Pfeilrichtungen 52).
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Die Fig. ig und 2o zeigen ein weiteres Beispiel besagter erfindungsgemäßer
Verbindungselemente, worin die vor-beschriebenen Bolzen 5o durch Flachstäbe
53 ersetzt sind, die in analoger Weise wirken, wobei zur Erleichterung des
Zusammenbauee auch ein beschränktes Spiel in Richtung der Pfeile 54 zugelassen werden
kann. Die Art der gewählten Verbindungselemente ist ohne Bedeutung, solange sie
die ihnen zugedachte Funktion erfüllen, d. h. die Koinzidenz ider Längsmittelebenen
von zwei benachbarten Teilen der Baasröhranlagie, z. B. von Blasrohr und Schornstein,
sichern und gleichzeitig deren Relativverschiebung parallel zur Mittelachse der
Blasrohranlage gestatten, ohne daß durch eine solche Verschiebung unzulässig große
Kräfte oder Spannungen ausgelöst werden.
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Die erfinidungsgemäße Verbindung zweier benachbarter Teile der Blasrohranlage
hat auch den großen Vorteil, daß eventuelle Deformationen der Rauchkammer oder der
dampfführenden Anschluß--teile, wie sie bei Reparaturen vorkommen, sofort dadurch
erkennbar sind"daß die erfindungsgemäßen Verhiudungselemente sodann nicht richtig
zueinander liegen, woraus sich ergibt, daß die Lage des Schornsteines
5 korrigiert werden muß. Bei der üblichen Ausfühllung von Blasrohranlagen
bleiben hingegen;schädliche Exzentrizitäten zwischen Blasrohr und Schornstein vielf
ach unbe merkt und führen zu Mängeln im Betrieb. -
Um nun auch im Falle von
Deformationen, wie sie im Zuge von größeren Reparaturarbeiten normalerweise vorkommen,
die- Notwendigkeit einer -Korrektur der Schornsteinla)ge zu vermeiden, wurde die
erfindungsgemäße Konstruktion nach Fig. 21 bis 2-5 geschaffen, die sich auf die
folgenden Erkenntnisse stützt: Erstens, -,daß 'es Zweckmäßig ist
' zwischen der Blasrohranlage und--den anschließenden Teilen bewegliche bzw.
einstellbare Verbindungen anzuordnen-, izweitens, daß die,zentrische Lage hauptsäcbl-i(#h
zwischen dem Blasrohr und- jenen Teilen der Blas"rohranlage wesentlich ist, in denen
hauptsächlich die Mischung zwischen Dampf und Gas vor sich geht, während das Mündungsende
des- Schornstein-es innerhalb gewisser Grenzen auch von der zentrischen Lage abweichen
kann, ohne die PumpwIrkung me:üklich zu beeinträchtigen; drittens, daff ein Spalt
G zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schornsteinteilen, wie er z. B. in den
Fig. 21 und 22 dargestellt ist, keine nachteilige Wirkung hat, während auch der
kleihste Spalt zwischen Schornstein 5 und Rauchkammerwand i die Pumpwirkung
schwer schädigt. Schließlich ist. noch zu berücksichtigen, daß jedes Entweichen
von Dampf in die Rauchkammer vor dem Ausströmen aus dem Blasrohr mit Sicherheit
vermieden werden muß.
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In dieser vervollkommneten Form der Erfindung ist zwischen dem an
der Rauchkammer starr befestigten Oberteil 5 -des ovalen Schornsteines und
dem in ider Strömungsrichtung unmittelbar davorliegenden Schornsteinteil
5' eine bewegliche Verbindung angeordnet, die in der dargestellten einfachsten
Form aus Führungslaschen 55 in Kombination mit einem am Schornsteinumfang
verlaufenden Spalt G besteht. Ferner ist zwischen dem Blasrohr
7 und dein Standrohr 8 eine einstdllbare Verbindung von absoluter
Dichtheit vorgesehen, charakterisiert durch eine zylindrisch-- Sitzfläche
59 am Blasrohr und eine analoge Fläche 61 am Standrohr, mit dem gemeinsamen
Radius R und dergemeinsamen Achse 6o, die in der Längsmittelebene der Blasrohranlage,
und zwar senkrecht zur lotrechten Mittelachse liegt. In der Längsmittelebene sind
außerdem noch Verbindungselemente, z. B. durch Löcher 62 und 63 der
Flansche 38 und 39 gesteckte Bolzen, angeordnet, die das Blasrohr
7
gegen das Standrahr 8 pressen und gleichzeitig eine gewisse ausreichende
Einstellung im Sinne der Pfeile 64 gestatten.
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Der Hauptteil des Schornsteines, der auch als Mischraum für Dampf
und Gas bezeichnet werden kann, bestehtin dem -dargestellten Beispiel aus den Teilstücken
5' und 5" und ist mit dem Blasrohr 7
in gleicher Weise, wie
in (den Fig. 14 und 15 dargestellt, verbunden; die gleichen Bauteile sind mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Zur Verbindung ides starr befestigten Schornsteinoberteils
5 mit dem anschließenden einstellbaren Teil der Blasröhranlage genügen an
sich die Laschen 55, die, wie in Fig. :23 vergrößert dargestellt, mit Odem
sich verjüngenden Teil 5' starr verbunden sind, während sie am Schornsteinoberteil
5 bloß anliegen. Durch Stellschrauben 69
können Vibrationen im Betrieb
vermieden werden.
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Damit die Blasrohrströmung nach dem Vorbeistreichen an dem Spalt
G nicht an die Kante 70
-des Schornsteinaberteils (s. Fig. 22) anstößt,
wird nach Fig. 23 -die Eintrittsweite Wi des Schornsteinoberteils
5 größer bemessen als die Austrittsweite Wo des anschließenden Schornsteinteils
5'.
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Die in Fig. 24 und 25 (beispielsweise dargestellten zusätzlichen
Verbindungselemente -zu beiden Seiten des Spaltes G dienen zur Erleichterung
des Montage- und Demontagevorganges. Zu diesem Zwecke sind Doppel-t-Laschen
68 in Ansätze 66, 67 der benachbarten Schornsteinteile eingehängt
und tragen das Gewicht des unteren Teils. Bei der ersten Montage wird beispielsweise
wie folgt vorgegangen:
Der Schornsteinoberteil 5 wird lose
auf die Rauchikammer gesetzt, sodann werden mittels der Laschen 68 die anschlizeßenden
Teile 5' und 5"
darangehängt, das Blasrobr 7 wird auf das Standrohr
8 gesetzt, und der Schornst-,inoberteil wird in die richtige Lage gebracht,
so daß die Verbindung zwischen dem Blasrohr 7 und dem anschließenden Schornsteinteil
5" hergestellt werden kann. Schließlich wird der Schornsteinoberteil
5 permanent an der Rauchkammer befestigt, wobei es naturgemäß gleichgültig
ist, ob diese Befestigung, wie in Fig. 14 und 15 gezeigt, durch Schweißen oder,
wie in Fig. 21 und 22 angedeutet, durch Aufsetzen mittels eines herkömmlichen, an
den SchornAein angegossenen Flansches erfolgt.
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Im Betrieb wird die Blasrohranlage heißer als die Rauchkaminerwand
i, und es wird sich daher der Spalt G verkleinern, ohne daß innerhalb der
Blasrohranlage nennenswerte Spannungen entstehen. Wenn jedoch zur Verbindung des
Blasrohres 7 mit dem anschließenden Teil der Blasrohranlage Elemente nach
Fig. 18 bis -->o verwendet werden, so bleibt die Weite des Spaltes G konstant
und die Verschiebung tritt am Blasrohr ein. In diesem Fall hängt das Gewicht der
unteren Schornsteinteile 5' und 5" stets an den Laschen
68.
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Durch den geringen Platzbedarf der am Spalt G
angeordneten
Verbindungselernente, speziell in der Längsrichtung der Rauchkammer, ist es möglich.
innerhalb eines gegebenen Raumes einen Schornstein von maximalem Durchgangsquerschnitt
anzuordnen, was bei großenLokomotiven wesentlich ist.
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Unter der Bezeichnung Blasrohr wird in der Beschr-eibung der gesamte
Bauteil verstanden, dem der Dampf vor Berührung mit den Gasen entströmt; unter der
Bezeichnung Blasrohranlage werden alle dampf- bzw. dampf- und gasdurchströmten Teile
vom Blasrohr bis zur Schornsteinmündung einschließlich des Blasrohres verstanden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Blasrohranlage ist nicht auf die
dargestellten Formen be-
schränkt, in denen der Dampf aus dem Blasrohr dirckt
in den Schornstein strömt, sondern sie kann mit gleichem Vorteil angewendet werden,
wenn zwischen Blasrohr und Schornstein sog. Zwischendüsen angeordnet sind. In solchen
Fällen werden die in den Fig. 14 bis 20 zwischen Blasrohr und Schornstein dargestellten
Verbindungselemente sinngemäß vorzugsweise zwischen dem Blasrohr und der benachbarten
Zwischendüse oder zwischen irgendwelchen benachbarten Hauptteilen der Blasrohranlage
verwendet, wobei unter der Bezeichnung Hauptteile Schornstein, Zwischendüse und
Blasrohr verstanden werden.
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Ferner eignet sich die erfin-dungsgemäßt Ausbildung der Blasrohranlage
für geschweißte, gepreßte oder gegossene Einzelteile je nach Wahl.
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Während in allen obigen Beispielen jedem Schornstein ein einziges
Blasrohr mit einer oder mehreren Mündungsöffnungen zugeordnet ist, können naturgemäß
auch mehrere getrennte Blasrohre verwendet werden, ohne vom Wesen der Erfindung
abzuweichen. Fern-er ist die Anwendung der Erfindung nicht andie in den Figuren
gezeigten üblichen Bauarten von Lokomotivrauchkammern gebunden, sondern sie eignet
sich für jeden beliebigen Lcokomotivkessel, so z. B. auch besonders für Dampfturbolokomotiven.
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Schließlich ist die erfindungsgemäß-e Ausbildun,-der Blasrohranlage
unabhängig von der Natur des zur Zu..gerzeugung verwendeten Dampfes, und es kann
an Stelle des normalerweise durch das Blasrohr strömenden Auspuffdampfes auch entsprechend
geregelter Frischdampf verwendet werden, wolbei in letzterem Fall die innere Gestaltung
der Dampfwege im Blasrohr dem höheren Frischdampfdruck anzupassen ist.
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Blasrohranlagen gemäß der Erfindung können mit jedem geeigneten FunIkenfänger
für die Verwendung fester Brennstoffe ausgerüstet werden.