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Verfahren zur Verwertung von Dampf, insbesondere Abdampf, zur Vorwärmung des
Speisewassers von Dampfkessel.
Zwecks Verwertung von Abdampf zur Erlangung von sehr heissem Kesselspeisewasser wurde bereits vorgeschlagen, niedergespannten Abdampf in unter Druck stehendes Wasser einzuführen und dort zu kondensieren, wobei die gewünschte Endtemperatur des Wassers durch Änderung des Drucken, dem das Wasser unterworfen wurde, geregelt werden sollte (vgl. britische Patentschrift Nr. 30704 A. D. 1S97).
Ausserdem ist es bekannt, Dampf oder Abdampf für sich in einem Kompressor einer Verdichtung zu unterwerfen, dann als hochgespannten Dampf zu Heizzwecken zu verwenden.
Diesen bekannten Verfahren gegenüber bietet das Verfahren nach der Erfindung verschiedene wesentliche Vorteile. Gemäss der Erfindung wird Dampf, u. zw. insbesondere Abdampf, dadurch für die Erwärmung von Speisewasser für stabile Dampfkessel oder Lokomotivkessel verwertet, dass durch Dampf bzw. Abdampf bis nahe auf dessen Temperatur vorgewärmtes Wasser gemeinsam mit Dampf angesaugt und sodann dieses Gemisch von Wasser und Dampf einem Druck unterworfen wird. Durch diese Kompression steigt die Temperatur des Dampfes und wird dieser im Wasser, das jetzt niedrigere Temperatur besitzt als der Dampf, kondensiert und durch die frei gewordene Dampfwärme erwärmt.
Durch Regelung des Verhältnisses von gemeinsam angesaugtem Wasser und Dampf kann die Endtemperatur des Wassers so hoch getrieben werden, dass sie der Siedetemperatur im Kessel nahekommt.
Stosswirkungen infolge zu rascher Kondensation des Dampfes im Wasser während des Druckhubes der Pumpe können leicht dadurch vermieden werden, dass durch die Pumpe mit dem Dampf gleichzeitig Luft angesaugt wird, wodurch ein nicht kondensierbares Mittel in den Pumpenzylinder eingeführt wird welches beim Druckhub als elastischer Polster wirksam wird.
Bei der Ausführung des Verfahrens mit einer Pumpe, welche das Warmwasser gemeinsam mit Dampf beim Druckhube weiterfördert, ist wesentlich, dass das Warmwasser ungefähr die gleiche Temperatur wie der Dampf besitzt, um die Wirkung auszuschliessen, dass der Dampf gleich beim Eintreten in den Pumpenzylinder kondensiert wird. Die Kondensation des Dampfes soll erst ermöglicht werden wenn der Dampf durch die Verdichtung in der Warmwasserpumpe eine höhere Temperatur als das Warmwasser erlangt hat.
Für die Vorwärmung von Kesselspeisewasser mittels Abdampfes kann das Verfahren gemäss der Erfindung in der Weise ausgeführt werden, dass die Warmwasserpumpe, welche das in bekannter Weise vorgewärmte Kaltwasser aus dem Vorwärmer in den Kessel fördert, bei ihrem Saughube Abdampf zweckmässig im Gemenge mit Luft ansaugt und dieses Gemenge beim Druekhube komprimiert, wobei durch die durch die Kompression bewirkte Temperatursteigerung des Dampfes die Kondensation des gespannten Abdampfes in dem von der Warmwasserpumpe geförderten Warmwasser hervorgerufen und dieses durch diesen unmittelbaren Wärmeaustausch während der Wasserförderung in den Kessel hoch erhitzt wird.
Die Ansaugung von Dampf beim Saughub der Warmwasserpumpe kann dadurch erreicht werden, dass die Warmwasserpumpe eine grössere Förderleistung erhält, als die Kaltwasserpumpe besitzt.
Für die Speisung von Kesseln für Maschinen mit veränderlicher Füllung und Gesehwindigkeit, insbesondere von Lokomotivkesseln, ist für die Ausübung des Verfahrens gemäss der Erfindung wesentlich eine Warmwasserpumpe, deren Durekhubbewegung zwangläufig vom Gestänge der Maschine gesteuert ist, also eine vom Gestänge der Maschine angetriebene Warmwasserpumpe, welche sich trotz der Konden- sation im Pumpenzylinder nur synchron mit der Dampfmaschine bewegen und nur entsprechend f ! cm
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den verschiedenen Füllungen der Dampfmaschine dadurch geeignet gemacht werden, dass sie eine nur vom Füllungsgrad der Dampfmaschine abhängige, aber von der Antriebsgeschwindigkeit unabhängige Leistungsregelung erhält, derart,
dass die Förderleistung der Pumpe abnimmt, je geringer der Füllungs- grad der Dampfmaschine ist. Mit einer solchen Pumpe kann unabhängig von der Geschwindigkeit die dem Dampfverbrauche entsprechende Förderleistung erreicht werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäss der Erfindung für die Abdampfverwertung von Lokomotivkesseln veranschaulicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung sind die Kaltwasserpumpe 1 und die Warmwasserpumpe 2 als vom Gestänge angetriebene Fahrpumpen mit gemeinsamem Kreuzkopf 3 ausgebildet. Die
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triebshebel 4 und einer mit dem Antriebshebel verbundenen Zugstange. 5, die ihren Antrieb entweder von der Steuerung oder von dem Triebwerk der Lokomotive erhält. Die Kaltwasserpumpe saugt durch die Leitung 6 Kaltwasser aus dem Tender oder aus einem Vorratsbehälter an und fördert es durch die
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entölte Abdampf durch die Abdampfleitung 9 und das von der Kaltwasserpumpe geförderte Wasser über ein Spritzrohr 10 eintritt, welches an der höchsten Stelle des Kondensators angeordnet ist.
Der Einspritzkondensator 8 ist an der höchsten Stelle mit einem Entlüftungsstutzen. 18 versehen, durch welchen der Kondensator unter ungefähr Atmosphärendruck gehalten wird. Das von der Kaltwasserpumpe 1 geforderte Kaltwasser wird da. her über die Druckleitung y in den Einspritzkondellsator 8 gedrückt und in diesem durch den entölten Abdampf angewärmt. Durch die Anwärmung wird das Wasser enthärtet und entgast. Die aus dem Wasser abgetrieben Luft und die Gase werden durch den Entlüftungsstutzen 18 im Gemenge mit dem nicht kondensierten Anteil des Abdampfes ausgetrieben. Das
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über die Druckleitung 2 in den Kessel gefordert.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass die Warmwa.-iser- pumpe 2 eine grössere Leistung besitzt als die Kaltwasserpumpe, u. zw. in einem solchen Verhältnisse, dass von der Warmwisserpumpe 2 während des Saughubes Dampf und Luft angesaugt werden können und trotzdem die Warmwasserförderung so gross ist, dass eine Wasseransammlung im Kondensator und eine Überflutung desselben mit Warmwasser verhindert ist.
Die Luftansaugung wird dadurch ermöglicht, dass der Saugraum der Warmwasserpumpe 2 durch eine mit einem Ventil 22 od. dgl. versehene Entlüftungs-
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beispiel der Zeichnung, bei welchem das Warmwasser der Warmwasserpumpe im freien Gefälle zufliesst, wird die Warmwasserpumpe bei ihrem Saughube zuerst Warmwasser fördern und nach Abreissen des Wasserfadens, welches infolge der Wassertemperatur von selbst eintritt, Dampf und Luft ansaugen, so dass beim Verdichtungshube der Pumpe der Dampf in Gegenwart von Warmwasser verdichtet und eine Kondensation von hochgespanntem Dampf in Warmwasser während der Förderung desselben in den Kessel bewirkt wird, wobei durch die J\1itverdichtung von Luft Stosswirkungen intolge der im Pumpenzylinder l'auch vor sich gehenden Kondensation verhindert sind.
Der schädliche Raum der Warmwasserpumpe kann leicht so dimensioniert oder regelbar eingerichtet werden, dass die Luft nicht höher verdichtet wird, als es der Wirkungsgrad der Anlage zulässt.
Die von der Warmwasserpumpe 2 in den Kessel geförderte Wassermenge ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistung bzw. Füllung der Dampfmaschine dadurch regelbar gemacht, dass in der Druck-
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mehr oder weniger schliesst, so dass das von der Kaltwasserpumpe 1 geförderte Kaltwasser teilweise und auch vollständig in den Vorratsbehälter zurückgeführt und die Förderung in den Kondensator ganz oder teilweise unterbrochen werden kann. Das Regelorgan 23 wird durch eine Zugstange Z5 von der Um- ) Steuerung der Lokomotive, also in Abhängigkeit von der Füllung, derart betätigt, dass aie von der Kalt- wasserpumpe in den Kondensator geförderte Kaltwassermenge dem jeweiligen Dampfverbrauch ent- spricht.
Die Steuerung des Regelorgans 23 ist derart getroffen, dass bei der der grössten Leistung der
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j ableitet. Das Regelorgan wirkt für Vollfüllung und in der Mittelstellung der Steuerung derart, dass kein
Wasser in den Kessel gefördert werden kann und bei Leerlauf eine Wasserförderung in den Kessel ver- mieden ist.
Ein regelbares Ventil 17 in der Druckleitung ? der Kaltwasserpumpe ermöglicht eine Veränderung des Widerstandes in der Leitung 7 derart, dass die Pumpe verschieden grosse Wassermengen-entsprechend ) dem jeweiligen Dampf verbrauch-stossfrei in den Kondensator drücken kann.
Durch die Veränderung der Förderleistung der Kaltwasserpumpe kann auch die Leistung der W : ! rmwasserpumpe und auch die Warmwassertemperatur geregelt werden. Fördert die Kaltwasserpumpe
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das ganze Wasser in den Kondensator, so hat auch die Warmwasserpumpe mehr Warmwasser aus dem Kondensator zu fördern, wodurch die von der Warmwasserpumpe angesaugte Dampfmenge kleiner und daher auch die Wasservorwärmung in der Warmwasserpumpe niedriger wird. Fördert die Kaltwasserpumpe weniger Wasser in den Kondensator, so hat die Warmwasserpumpe weniger Wasser zu fördern und saugt mehr Dampf an, wodurch die Wasservorwärmung in der Warmwasserpumpe gesteigert wird.
Um insbesondere im Winter bei Stillstand der Lokomotive die Einrichtung anwärmen und rasch
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der Kaltwasserpumpe Dampf zugeführt wird, der durch die Saug- und Druckventile 11, 12 einerseits in den Windkessel und anderseits in den Kondensator 8 eintreten kann, während das Dampfkondensat aus dem Saugraum der Warmwasserpumpe durch einen Auslass 27 abgelassen wird.
Der dampferfüllte Raum 8 des Kondensators kann zur Begünstigung des Wärmeaustausches zwischen Wasser und Dampf mit Warmeiusta/uschkorper 3ss, z. B. in Form von Ringen u. dgl., gefüllt werden, welche durch eine durch eine Tür verschliessbare Öffnung 28 in den Kondensator eingeführt und herausgenommen werden können.
Ein Überlauf 29, der im normalen Betrieb durch ein Ventil abgeschlossen ist, ermöglicht die Ableitung des Warmwassers, wenn die Warmwasserpumpe versagt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahrenzur Verwertung vonDampf, insbesondereAbdampf, zur Vorwärmung des Speisewassers von Dampfkessel, dadurch gekennzeichnet, dass durch Dampf bzw. Abdampf bis nahe auf dessen Temperatur vorgewärmtes Wasser gemeinsam mit Abdampf angesaugt und sodann dieses Gemisch von Wasser und Dampf einem Druck unterworfen wird.