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Entladevorrichtung für Dampfspeicher, insbesondere für feuerlose Lokomotiven
mit hohem Speicherdruck Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladevorrichtung für
Dampfspeicher, insbesondere für feuerlose Lokomotiven mit hohem Speicherdruck, bestehend
aus einem Absperrventil, einem selbsttätigen, doppelsitzigen Druckminderventil und
einem Ausgleichbehälter, die in Hintereinanderschaltung zwischen Dampfspeicher und
Lokomotivregler angeordnet sind. Bei diesen bekannten Entladevorrichtungen wird
zur Inbetriebnahme der feuerlosen Lokomotive das den Dampfspeicher abschließende
und auch als einsitziges Eckventil vorgesehene Absperrventil entgegen dem hohen
Speicherdruck von Hand geöffnet. Der Hochdruckdampf strömt anschließend durch das
doppelsitzige Druckminderventil, das den hochgespannten Dampf auf den vorbestimmten
Betriebsdruck reduziert, und durch den Ausgleichbehälter über den Lokomotivregler,
der in ähnlicher Weise wie bekannte Hochdruckventile zum Erleichtern des Öffnens
mit einem Vorhubventil versehen sein kann, zu den Arbeitszylindern. Die Steuerung
des Druckminderv.entils erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem auf seiner Niederdruckseite
bzw. im Ausgleichbehälter herrschenden Druck. Bei dem für Lokomotiven wegen seiner
geringen Bauhöhe vorzugsweise vorgesehenen doppelsitzigen Druckminderventil ist
jedoch ein vollkommen dampfdichter Abschluß nicht möglich. Findet also keine Dampfentnahme
statt, d. h. ist der Lokomotivregler in Nullstellung, so erhöht sich allmählich
der Druck im Ausgleichbehälter
in dem Maße, als das Druckminderventil
Leckdampf durchläßt. Dies führt zum Abblasen der Sicherheitsventile und bedeutet
einen erheblichen Dampfverlust, der gerade bei feuerlosen Lokomotiven mit ihrem
begrenzten Speichervorrat vermieden werden muß, um den Aktionsradius nicht zu verkleinern.
Diese Dampfverluste können zwar zum Teil durch dauerndes Überwachen des Niederdruckes,
beispielsweise durch rechtzeitiges Schließen des Absperrventils, vermieden werden.
Hierzu bedarf es jedoch einer gewissen Geschicklichkeit des Lokomotivführers, der
dadurch von seiner eigentlichen Aufgabe, seine Aufmerksamkeit dem Schienenweg zu
widmen, abgelenkt wird. Der größte Teil dieser Verluste. ist jedoch trotzdem nicht
zu vermeiden, denn es ist nicht ohne weiteres möglich, das Absperrventil jedesmal
nach dem Lokomotivregler zu schließen, da dies bei den hohen Drücken und den großen
Durchgangsweiten einen erheblichen Kraftbedarf erfordert und auch nicht schnell
genug zu bewerkstelligen ist. Außerdem wird an den undichten Ventilsitzen des doppelsitzigen
Druckminderventils durch den durchströmenden Hochdruckdampf ein starker Verschleiß
verursacht.
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Weiterhin sind auch schon Entladevorrichtungen bekanntgeworden, bei
denen vor dem Ausgleichbehälter bzw. vor dem Druckminderventil ein mit dem Niederdruckregler
gekuppelter Hochdruckregler angeordnet ist. Zum Versorgen der Hilfsbetriebe der
Lokomotive bei geschlossenen Reglern ist außerdem noch zusätzlich ein kleineres
Druckminderventil vorgesehen, das den Hochdruckregler und das gegebenenfalls noch
vorhandene Druckminderventil überbrückt und Dampf in den Ausgleichbehälter liefert.
Auch bei dieser Vorrichtung können schon infolge der Anordnung eines überlrrüclz,en,den
Druckminderventil@s Dampfverluste infolge Druckanstieges im Ausgleichbehälter nicht
vermieden werden. Ferner ist der Lokomotivführer auch wegen der Kupplung von Hoch-
und Niederdruckreglern gezwungen, durch ständiges Überwachen und Regulieren den
Niederdruck konstant zu halten.
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Es ist zwar auch schon vorgeschlagen worden, hoi einer nur einen Hochdruckregler
aufweisenden Entladev orrichtung den Regler mittels eines vom Druck im Ausgleichbehälter
beaufschlagten Kolbens über Gestänge zu schließen, der von einem vor dem Hauptsicherheitsventil
öffnenden Hilfssicherheitsventil gesteuert wird.. Eine derartige Anordnung kann
zwar Dampfverluste, die bei zu schnellem Öffnen des Reglers entstehen, verhindern,
nicht aber Dampfverluste bei stehender Maschine und laufenden Hilfsbetrieben. Da
bei einer Entladung eines Dampfspeichers dessen Dampfdruck ständig sinkt, ist der
Lokomotivführer bei einer derartigen Entladevorrichtung gezwungen, falls diese überhaupt
verwendungsfähig ist, den Dampfdruck im Ausgleichbehälter ständig zu regeln.
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Bei keiner der bekannten Vorrichtungen wird daher eine vollständige
Entlastung des Lokomotivführers von der Regelung des Niederdruckes im Ausgleichbehälter
und ein völliges Vermeiden von Dampfverlusten erzielt.
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Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, eine Entladevorrichtung
gemäß dem Gattungsbegriff zu schaffen, die nicht nur den Lokomotivführer von der
Überwachung und Regelung des Druckes im Ausgleichbehälter völlig entlastet, sondern
durch die auch bei lang anhaltender Nullstellung des Lokomotivreglers ein Überschreiten
des vorbestimmten Niederdruckes im Ausgleichbehälter und damit ein Abblasen der
Sicherheitsventile vermieden wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Absperrventil
ein an sich bekanntes Vorhubventil aufweist und durch eine Hilfsvorrichtung in Abhängigkeit
vom Niederdruck in Auf-Zu-Stellung gesteuert ist, wobei das Vorhubventil vor dem
Druckminderventil öffnet, dessen die Niederdruckseite mit dem Membrankasten verbindende
Drosselbohrungen zum gegenüber der Hilfsvorrichtung verzögerten Ansprechen des Druckminderventils
entsprechend klein bemessen sind.
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Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die Aufgabe der Erfindung in
vorteilhafter Weise gelöst, sondern darüber hinaus eine Entladevorrichtung geschaffen,
durch deren Anwendung sich jede feuerlose Lokomotive im Betrieb wie eine übliche
Dampflokomotive verhält. Außerdem wird bei ausreichender Bemessung des Ausgleichbehälters
eine einzige Niederdruckdampfquelle geschaffen, die sowohl für die Versorgung der
Lokomotivdampfmaschine als auch für die der Hilfsbetriebe dient, so daß auch nur
ein Druckminderventil, ein Manometer und ein Satz Sicherheitsventile erforderlich
sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i die Ansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Entladevorrichtung
mit Absperrventil, Hilfsvorrichtung und Druckminderventil im Längsschnitt, Abb.
2 die Gesamtansicht der auf dem Dampfspeicher gelagerten und als eine Baueinheit
ausgebildeten Entladev orrichtung.
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Die Entnahme des Hochdruckdampfes aus dem Dampfspeicher erfolgt nach
Abb. i über ein Absperrventil i, das einsitzig und in Eckbauweise ausgeführt ist.
Diese Bauart ermöglicht die verschleißtechnisch günstigste Anordnung einer senkrechten
Ventilspindel2 und trägt gleichzeitig den durch das Fahrzeugumgrenzungsprofil bedingten
Forderungen zur Beschränkung der Bauhöhe Rechnung. Da das Abfsperrventiil i gegen
den hohen Speicherdruck geöffnet werden muß, wird es zur Entlastung des Hauptventils
q. mit einem Vorhubventil 3 ausgestattet, das fest auf der Ventilspindel 2 angeordnet
ist, während das Hauptventil,. mit axialem, dem Weg des Vorhubventils 3 entsprechendem
Spiel auf ihr gleiten kann. Die Ventilspindel 2 ist doppelt geführt, wobei zwischen
beiden Führungen 5 und 6 die durch das Ventil- .
gestänge 7 übertragenen
Verstellkräfte angreifen. Das Ventilgestänge 7 ist so ausgebildet, daß Kräfte senkrecht
zur Ventilspindel 2 weitgehend vermieden werden. Hierzu wird im Deckelgußstück 8
des Absperrventils i eine Betätigungswelle 9 gelagert, an deren einem Ende über
einen Hebel io die von einer Hilfsvorrichtung ausgeübte Schließkraft angreift, während
auf ihr anderes Ende über einen weiteren Hebel i i die Öffnungskraft einwirkt. Letztere
wird durch die Spannung einer Feder 12, z. B. einer Zugfeder, erzeugt, die so bemessen
ist, daß sie das Vorhubventil 3 auch gegen den höchsten Speicherdruck zu öffnen
vermag. Die Schließkraft wird z. B. bei Betriebspausen oder beim Abstellen der aufgeladenen
Lokomotive durch die handbetätigte Sperrspindel 13 einer Verriegelungsvorrichtung
erzeugt, während sie beim Betrieb der Lokomotive nur durch Einwirken des Dampfdruckes
auf den Arbeitskolben 14 eines Arbeitszylinders 15 ausgeübt wird, aus dem nach einer
Seite die Kolbenstange zur Betätigung des Schubgestänges 16, 17 herausragt. Die
Dampfzuführung zum Arbeitskolben 14 wird in Ab-
hängigkeit vom Niederdruck
des Ausgleichbehälters 18 gesteuert. Die Sperrspindel 13 selbst ist gleichachsig
mit dem Arbeitskolben 14 in dem nicht von der Kolbenstange 16 durchsetzten Zylinderdeckel
i9 angeordnet, so daß durch ihre Betätigung die Schließstellung hergestellt bzw.
verriegelt und die Abhängigkeit des Arbeitskolbens 14 vom Niederdruck aufgehoben
wird. Bei geöffneter Verriegelung, d. h. bei zurückgedrehter Sperrspindel 13, wird
der Arbeitskolben 14 so lange in der der geöffneten Lage des Absperrventils i entsprechenden
Stellung gehalten, bis die Dampfspannung im Ausgleichbehälter 18 den vorbestimmten
Druck erreicht hat und das Druckminderventil 2o zu schließen beginnt. Der Druck
im Ausgleichbehälter 18 steigt auch bei geschlossenem Druckminderventil 20 infolge
des nicht möglichen dichten Abschlusses noch weiter an und wirkt über eine Verbindungsleitung
21 auf den in einem Steuerzylinder 22 geführten Steuerkolben 23 ein, bis er die
von dessen Einstellfeder 24 erzeugte Gegenkraft überwindet und den Steuerkolben
23 so weit verschiebt, bis der Einströmkanal 25 zum Arbeitszylinder 15 frei wird.
Die Einstellfeder 24 ist dabei so bemessen und eingestellt, daß der Steuerkolben
erst bei Erreichen eines maximalen Niederdrucks verschoben wird, der noch unter
dem Abblasdruck der Sicherheitsventile, jedoch über dem normalen, durch das Druckminderventil
2o bestimmten Niederdruck liegt. Unter Überwindung der Öffnungskraft der Feder 12
schließt der Arbeitskolben 14 mittels seiner Kolbenstange 16 über das Schubgestänge
16, 17, Hebel 1o, Welle 9 das Absperrventil i. Diese Abschlußstellung bleibt so
lange erhalten, bis der Druck im Ausgleichbehälter 18 unter den Nenndruck abgesunken
ist und dadurch die Einstellfeder 24 des Steuerkolbens 23 den auf seiner anderen
Stirnseite einwirkenden Dampfdruck überwindet und den Steuerkolben wieder in seine
Ausgangsstellung zurückdrängt. In dieser Stellung ist der beau.fschlagte Raum des
Arbeitszylinders 15 über den Einströmkanal 25 und einem besonderen, am Steuerzylinder
22 vorgesehenen Ausströmkanal 26 mit dem Freien verbunden. Die über den Hebel i
i und Betätigungswelle 9 mittelbar an der Ventilspindel 2 angreifende Feder 12 öffnet
wieder das Vorhubventil 3 und zieht gleichzeitig dabei den Arbeitskolben 14 zurück.
Das einsitzige Hauptventil 4 hebt sich jedoch erst von seinem Sitz ab, wenn der
durch das Vorhubventil3 einströmende Dampf im Raum hinter dem Hauptventil 4 etwa
den gleichen Druck wie vor diesem erreicht hat und dadurch das Hauptventil 4 entlastet.
Damit dieses in kurzer Zeit geschehen kann, wird der Dampf hinter dem Hauptventil
auf seinem Wege zum Druckminderventil 20 von diesem gestaut. Letzteres hat einen
zweisitzigen Ventilkörper 27 der von einer einen Membrankasten 28 abschließenden
Membran 29 gesteuert wird. Durch entsprechend kleine Bemessung der den Niederdruckteil
mit dem Membrankasten verbindenden Drosselbohrungen 30 kann der Druck im
Membrankasten 28 den Druckschwankungen im Ausgleichbehälter 18 nur langsamer folgen,
während die Hilfsvorrichtung infolge der wesentlich größeren Querschnitte der Verbindungsleitung
21 und Kanäle 25 unmittelbar auf jede Druckschwankung anspricht. Das Druckminderventil2o
ist auf den normalen Niederdruck bzw. Betriebsdruck eingestellt, der jedoch um einige
at niederer ist als der maximal zugelassene Niederdruck, der das Schließen des Absperrventils
i über den Arbeitszylinder 15 bewirkt. Diese verhältnismäßig große Druckdifferenz
zwischen dem Ansprechen des Druckminderventils 20 und dem der Hilfsvorrichtung ist
notwendig, um ein Pendeln des Absperrventils i und der Hilfsvorrichtung zu verhindern,
da sonst bei zu klein eingestellter Druckdifferenz das schneller ansprechende Absperrventil
i den Dampfdruck allein regeln und dabei ständig vibrieren würde.
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Nach erfolgtem Abschluß des Absperrventils i, dem der des Druckminderventils
2o bereits vorausgegangen ist, wird sich auch im Membrankasten 28 der maximale Niederdruck
einstellen, so daß der bei Dampfentnahme aus dem Ausgleichbehälter 18 stattfindende
Druckabfall zunächst das Druckminderventil 2o nicht zum Ansprechen bringt. Die Einstellfeder
24 überwindet jedoch den absinkenden Niederdruck und drückt den Steuerkolben 23
in seine Ausgangsstellung zurück. Der Druck auf den Arbeitskolben 14 entweicht ins
Freie, so daß nunmehr das Vorhubventil 3 durch die Feder 12 wieder geöffnet wird
und der einströmende Dampf auf das noch geschlossene Druckminderventil 2o einen
Rückstau bis zur völligen Entlastung des Hauptventils .l bildet, das alsdann durch
sein Eigengewicht vermehrt und die noch überschüssige Öffnungskraft der Feder 12
in die »Offen«-Stellung fällt. Der Durchgangsquerschnitt des Absperrventils i ist
dadurch freigegeben. Erst in dieser Stellung des Absperrventils i hat sich im Membrankasten
28 des Druckminderventils 2o der
Druckabfall des Ausgleichbehälters
18 ausgewirkt, so daß die Federn des Druckminderventils 2o den zweisitzigen Ventilkörper
27 öffnen können, worauf sich das Spiel von neuem wiederholt.
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Die Befestigung der zu einer Einheit zusammengefaßten Entladevorrichtung
erfolgt nach Abb.2 dadurch, daß als Festpunkt der Anordnung die lösbare Flanschverbindung
zwischen dem Entladestutzen 31 des Dampfspeichers 32 und dem Absperrventil i dient.
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Als weitere in Längsrichtung nachgiebige Abstützungen sind Pendelbleche
33 vorgesehen, die einerseits mit den am Ausgleichbehälter 18 angebrachten Lappen
34 und andererseits mit den am Dampfspeicher angeordneten Winkeleisen 35 lösbar
verbunden sind. Dadurch wird ein spannungsloser Ausgleich der Wärmedehnung von Dampfspeicher
32 und Entladevorrichtung erzielt. An der tiefsten Stelle des durch eine Querwand
36 als Wasseräbs.che;ider ausgebilideten Ausgle-ichbehälters 18 ist zum Ablassen
des angesammelten Wassers ein Ablaßstutzen 37 vorgesehen, der durch ein Ablaßventil
38 verschlossen werden kann.