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Einrichtung zum Vorwärmen und Entwässern von Dampfmaschinen und Dampfmotoren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Vorwärmen und Entwässern von schnell
laufenden, mit hohem Dampfdruck und hoher Überhitzung arbeitenden Dampfmaschinen
und Dampfmotoren, insbesondere solchen stehender Bauart. Der Zweck der Erfindung
besteht darin, die Anwärmdauer dieser Maschinen möglichst kurzzeitig zu halten und
dadurch ein schnelles Anfahren und Inbetriebsetzen derselben zu ermöglichen.
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Bei Dampfmaschinen und Dampfmotoren: ,ist eine gute Vorwärmung und.
Entwässerung vor der Inbetriebnahme sehr wichtig, da hierdurch der gefürchtete »Wasserschlag«
in. derMaschinevermiedenwird.
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Das Vorwärmen und Entwässern erfolgt bei den bekannten Dampfmaschinen
und Dampfmotoren in verschiedener Weise. Bei liegenden Dampfmaschinen stellt man
den Kolben in eine bestimmte Kurbellage und öffnet das Sicherheitsventil. Der Dampf
wird nun durch das Einlaßventil eingelassen und tritt durch das Sicherheitsventil
bzw. Auslaßventil aus. Diese Art Vorwärmung kann jedoch nur bei gedrosseltem Hauptschieber
durchgeführt werden, weil sonst die Gefahr besteht, daß die Maschine vorzeitig anläuft
und Wasserschlag auftritt. Es ist also bereits infolge der Drosselung eine längere
Anwärmzeit erforderlich, die aber besonders dadurch noch wesentlich verlängert wird,
daß jeder Zylinder für sich angewärmt werden muß, da sich nicht für alle Zylinder
gleichzeitig die passende Kurbellage herbeiführen läßt. Anwärmzeiten bis zu 30 Minuten
sind dadurch keine Seltenheit.
Bei stehenden Dampfmaschinen und
Dampfmotoren liegen die Verhältnisse ganz ähnlich. Handelt es sich um doppeltwirkende
schiebergesteuerte Maschinen, so wird häufig in derselben Weise wie soeben beschrieben
vorgegangen oder es wird eine Umgehungsleitung verwendet, womit Frischdampf in den
Zylinderraum eingebracht wird, der dann wieder durch die Sicherheitsventile bzw.
Auslaßschlitze abgeführt wird. Bei einfach wirkenden stehenden Dampfmaschinen benützt
man besondere Vorrichtungen zum Öffnen der einzelnen Ventile, wobei ebenfalls wieder
jeder Zylinder für sich in die geeignete Kurbelstellung geschaltet werden muß, damit
die Vorwärmung,erfolgen kann. Es zeigt sich dabei gleichfalls die Notwendigkeit
einer Dampfdrosselung sowie der Einzelbehandlung der Zylinder und damit ein unvermeidlicher
Zeitverlust, wobei außerdem die Gefahr des Wasserschlages niemals ganz ausgeschaltet
werden kann.
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Weiterhin sind auch Dampfmaschinen mit Wasserabscheider bekannt. Bei
einer solchen bekanntgewordenen Maschine wird der Dampf in einem dem Einlaßventil
vorgeschalteten Raum an einem gitterartigen Teil niedergeschlagen und als Kondenswasser
durch Rohrleitungen abgeführt. Der Wasserabscheider hat hier nicht nur die Aufgabe,
den Dampf beim Anwärmen zu kondensieren, sondern es soll dadurch auch während des
Betriebes der zugeführte Dampf von mitgeführtem Wasser befreit werden. Diese Bauart
ist nur für Maschinen orauchbar, die im Sattdampfgebiet arbeiten, Wie dies bei älteren
Maschinen normalerweise der Fall war. Bei den modernen, mit hohen Drücken und hoher
Überhitzung arbeitenden Dampfmaschinen und Dampfmotoren, wie sie der Erfindung zugrunde
liegen, kann mit einem solchen Wasserabscheider keine wirksame und vor allem keine
rasche Entwässerung bzw. Vorwärmung erzielt werden.
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Schließlich ist bei einer Dampfmaschine, deren Mittelteil als Blockgestell
geführt ist und bei der der Zylinderraum unmittelbar in den Triebwerksraum übergeht,
vorgeschlagen worden, um die Zylinderwände herum Dampftaschen auszubilden, denen
lediglich Anwärmdampf zugeführt wird. Diese Dampftaschen haben jedoch den Nachteil,
daß sie den an sich dünnwandigen Zylinder mit zusätzlichen Wärmespannungen belasten,
was leicht zu Verziehungen und zur Rißbildung führen kann. Außerdem ist ein komplizierter
Umsteuermechanismus erforderlich, der zudem noch an jedem einzelnen Zylinder vorzusehen
ist. Auch diese Bauart ist für Heißdampfmaschinen - eben wegen der hohen thermischen
Beanspruchungen - nicht brauchbar. Die Maschine kann hier nur langsam und mit Vorsicht
angewärmt und erst nach längerer Anwärmdauer angelassen werden. Wenn viele Zylinder
vorhanden sind, verschlechtern sich noch die Bedingungen für das Vorwärmen und Anlassen,
und auch der bauliche Aufwand wird unerträglich höher.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauweise anzugeben, welche die
vorstehenden Nachteile nicht aufweist und die vor allem für Heißdampfmaschinen modernerer
Bauart, bei möglichst geringem konstruktiven Aufwand, eine rasche Vorwärmung und
Entwässerung der Maschine gewährleistet.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Dampfräume sämtlicher
Zylinderdeckel der Maschine jeweils eine oberhalb des Einlaßventils angeordnete
Dampfabzugsöffnung aufweisen, die unabhängig vom Einlaßventil offen. gehabten werden
kann oder verschließbar ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Dampfabzugsöffnungen der Zylinderdeckel
einer@Maschine an eine gemeinsame, nach außen führende Rohrleitung angeschlossen,
in die ein Absperrorgan eingebaut ist.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung ist es möglich, die Maschine
in kürzester Zeit aufzuwärmen und zu entwässern, da alle Zylinder gleichzeitig mit
heißem Vorwärmdampf beschickt werden können, wobei keinerlei Drosselung des Dampfes
mehr erforderlich ist und nur solche Teile der noch kalten Maschine beim Vorwärmen
zunächst von Heißdampf durchsetzt werden, bei denen die thermische Beanspruchung
keine Rolle spielt. Da beim Anwärmen das Ventil zunächst geschlossen bleibt, ist
ein unbeabsichtigtes Anlaufen der Maschine ausgeschlossen; außerdem bleibt der Zylinderraum
in der Anwärmperiode von größerem Kondensationsniederschlag frei.
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In der Zeichnung ist die Erfindung unter Fortlassung aller für die
Aufzeigung des Erfindungsgedankens nicht wesentlicher Teile an einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei zeigt Fig. i eine nach unten abgebrochen
dargestellte Längsansicht der Oberseite einer mehrzylindrigen stehenden Dampfmaschine
mit an den Zylinderdeckeln angeordneter Vorwärm- und Entwässerungseinrichtung gemäß
Erfindung, Fig. z einen Querschnitt längs. der Linie II-II in Fig. i, Fig. 3 einen
Grundriß zu Fig. i.
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In den Figuren ist i das Dampfmaschinengehäuse mit den darin eingesetzten
Zylinderlaufbüchsen 2; die Zylinderdeckel sind mit 3 und der in jedem Zylinderdeckel
ausgesparte Dampfraum mit q. bezeichnet. Zu den Dampfräumen q. führen Einlaßleitungen
5, die in Big. i fortgelassen sind. Jeder Dampfraum q. kann über ein Ventil 6 mit
dem zugehörigen Zylinderraum 7 in Verbindung gesetzt werden, in welch letzterem
der Arbeitskolben 8 auf und ab geht,, der in bekannter Weise über eine Treibstange
9 auf die Kurbelwelle io arbeitet. Aus dem Zylinderraum 7 kann der Abdampf durch
Auslaßschlitze ii nach dem Abdampfraum i2 entweichen.
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Erfindungsgemäß ist nun jeder Dampfraum q. der Zylinderdeckel 3 mit
einer oberhalb der Einlaßventile 6 angeordneten Dampfabzugsöffnung i3 versehen.,
die offen gehalten oder verschlossen werden kann. Zweckmäßigerweise ist dabei, wie
in Fig.2 angedeutet, an die Öffnung 13 ein ins Freie führen=
des
Abzugsrohr 14 angeschlossen, in das ein Absperrorgan 15 eingesetzt ist. Diese Ausführung
ist dann angezeigt, wenn jeder Zylinderdeckel-Dampfraum 4 für sich allein absperrbar
sein soll. Es können jedoch auch, wie in Fig. i und 3 gezeigt, alle Dampfabzugsöffnungen
13 über Rohre 16 an eine gemeinsame Abzugsleitung 17 angeschlossen sein,
in die ein Absperrorgan 18 eingesetzt ist.
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Die Funktionsweise beim Vorwärmen und Entwässern der Maschine ist
folgende: Bei geschlossenen Ventilen 6 und offenen Dampfabzugsöffnungen 13 wird
Dampf über die Leitungen 5 in die Dampfräume 4 der Zylinderdeckel 3 eingelassen,
der dort teilweise kondensiert. Das hierbei entstehende Dampf-Wasser-Gemisch strömt
durch die Abzugsöffnungen 13 bzw. die sich daran anschließenden Rohrleitungen
14 oder 16, 17 ins Freie oder in- eine sonstige, hierin nicht weiter dargestellte
Ablaufleitung. Es entsteht also eine dauernde Dampfströmung quer durch die Zylinderdeckel
3, was bei sämtlichen Zylinderdeckeln gleichzeitig erfolgen kann. Dadurch werden
die Zylinderdeckel und vor allem die Deckelböden rasch und wirksam vorgewärmt und
entwässert, d. h. von niedergeschlagenem Dampf befreit. Die dabei von den Zylinderdeckeln
3 aufgenommene Wärme überträgt sich auf die Zylinderbüchsen 2 und wärmt somit auch
das hierin haftende Zylinderöl an, so daß auch die Zylinderschmierung sofort beim
Anlauf der Maschine voll wirksam werden kann.
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Nach ganz kurzer Anwärmzeit, die in der praktischen Erprobung mit
durchschnittlich 5, höchstens 8 Minuten für völlig ausreichend befunden wurde, kann
die Maschine angefahren werden. Die Einlaßventile 6 werden jetzt geöffnet und der
Dampf tritt über jeden der Arbeitskolben 8, die dadurch in der Reihenfolge ihrer
Kurbelstellungen nach unten gedrückt werden. Das jeweils in den Zylinderräumen 7
durch Teilkondensation sich etwa noch bildende Wasser-Dampf-Gernisch wird, sobald
die Oberkante eines Kolbens 8 die Auslaßschlitze i i freigibt, in den Abdampfraum
12 geblasen. Kondensiert beim Aufwärtsgang der Kolben 8 immer noch etwas Dampf,
so hat das Kondensat in dem Raum, der jeweils im oberen Totpunkt des Kolbens zwischen
dem Kolbenboden und dem Zylinderdekkel gebildet wird, reichlich Platz. Man läßt
diesen Vorgang sich so lange wiederholen, bis der ganze Zylinder angewärmt ist.
Ein Wasserschlag im Zylinder ist dabei nicht mehr möglich. In der letzten Phase
des Anwärmvorganges kann das Absperrorgan 15 oder 18 bereits geschlossen werden.