DE406033C - Verfahren zur Erzielung einer guenstigeren Bauart von Lokomotiven, Lokomobilen u. dgl. - Google Patents

Description

Die heute allgemein beobachteten Baunormen der Naß- und Heißdampflokomotiven und Lokomobilen weisen iin ihrer Gesamtheit eine dem gegenwärtigen Stande der Forschung nicht mehr angepaßte Gestaltung im einzelnen wie im Gesamtaufbau auf, die zum größten Teile schuldtragend ist an der verhältnismäßig geringen Wirtschaftlichkeit dieser Dampfmaschinen.

In erster Linie gehört hierher der in der hergebrachten Unterteilung und Bauart der Lokomotivkessel verankerte Grundsatz der Wärmewanderung von innen nach außen, d. i. die Temperaturzunahme derart nach außen hin ansteigen zu lassen, daß auf die heißeste innerste Feuer- und Rauchgaszone die Verdampfungszone folgt, an welche, radial betrachtet, nach außen hin der zu oberst liegende Datnpfsammelraum mit Dampfdom folgt, welch letzterem oft noch ein in der vorderen Rauchkammer liegender Überhitzer nachgeschaltet ist.

Dieserart sind bei den regulären Bauarten die energietragenden Teile, d. i. Dampfsammeiraum und Überhitzer, am weitesten von der Zone der höchsten Temperaturen, dem Stehkessel, entfernt und an diesen Orten zudem einer starken Abstrahlung nach der freien Atmosphäre ausgesetzt, die allerdings durch von Schalblechen abgeschlossene Luftzwi-

schenräume gemildert wird. Trotz der sorgfältigsten Isolation gegen Abstrahlung ergeben sich bei den landläufigen Bauarten immerhin große Abstrahlungsverluste, die, zusammen mit den durch den Schornsteinzug bedingten Wärmewanderungen, einen Betrag von etwa 25 bis 33 Prozent und darüber der zugeführten Gesamtwärme betragen.

Aber auch rein herstellungstechnisch betrachtet, ergeben sich bei den üblichen Bauarten eine Reihe äußerst kostspieliger Operationen, die zudem überaus schwierig mit der erforderlichen Geauigkeit durchgeführt werden können. Hierher gehört zunächst das Vernieten der Kesselschüsse, ihre Aneinanderfügung, das Verstemmen und Einwalzen der Rauchrohre, besonders aber die ganze Herstellung der kupfernen Feuerbüchse oder des Stehkessels.

Diese Zusammensetzungs- und Herstellungsweise hat bisher auch die nunmehr als höchst ökonomisch anerkannte Verwendung hoher und höchster Dampfspannungen im Lokomobivbetriebe unmöglich gemacht, denn es war praktisch unmöglich, mit wesentlich höheren Drücken als 10 bis 20 Atmosphären zu arbeiten, sobald die Kesselschüsse aus genieteten Blechen bestanden und Rauchrohre eingewalzt werden mußten. Die Nietnähte er- ; wiesen sich höheren Spannungen und Überhitzungsgraden bei den gegebenen statischen Beanspruchungen nicht gewachsen und anderseits würden die Kesselgewichte die zulässige Höchstgrenze bald überschreiten, was außerdem infolge der Wahl größerer Wandstärken zusätzliche Benachteiligung des Wärmeüberganges nach sich ziehen würde.

Die Anwendung hoher und höchster Dampfspannungen und Uberhitzungsgrade bietet jedoch, insbesondere in Verbindung mit Kon- ; densationsbetrieb, ungemein große thermische Vorteile, zumal der Erzeugung eines entsprechenden Vakuums im Kondensator speziell bei beweglichen Aggregaten nach unten hin ziemlich enge Grenzen gezogen sind. Die Erzeugung außerordentlich hoher Dampfdrücke und Überhitzungstemperaturen macht aber auch eine Trennung des Wasserraumes vom Dampfsammler erforderlich wie auch ein Abgehen vom Wasserraumkessel.

Die Erfindung hat nun ein Verfahren zum Gegenstande, welches bezweckt, bei der Herstellung von Lokomotiven sowie Lokomobilen u. dgl. alle diese Gesichtspunkte unter tunlichster 'Verwertung jeglicher vorhandenen günstigsten Erfahrungswerte derart auszunutzen, daß eine thermisch wie herstellungstechnisch wesentlich günstigere Bauart derselben resultiert.

Dazu wurde in erster Linie der Verwendung außerordentlich hoher Dampfpressungen ; und uberhitzungsgrade sowie der Vermeidung jeglicher Wärmeabstrahlung Rechnung getragen. In zweiter Linie, wurde auf tunlichst einfache Herstellungsmöglichkeit gesehen. Im besonderen wird dies durch folgendes Verfahren erreicht:

Die wärmetragenden Teile, wie Verdampfer, Überhitzer, Vorwärmer und Dampfsammler, werden derart gegeneinander und nach außen hin isoliert, daß etwaige Wärmeabstrahlung des einen Gliedes dem anderen zugute kommt, wobei die äußerste Schicht durch einen Kondensator gebildet wird und die Kondensation damit an die Stelle verlegt ist, welche der Kühlung durch die Außenluft am meisten ausgesetzt ist.

Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens eine Lokomotive in schematischem Längsschnitt dar. Hierbei ist von dem Grundsatz strengster Trennung von Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer ausgegangen, wobei die Rauchgas- bzw. Feuerzüge diese Teile derart umspülen, daß der den innersten Kern bildende Dampfsammler ringsum von dem in ihn einmündenden Überhitzer umschlossen wird, der seinerseits wieder ringsum von der Zone der höchsten Temperatur, d. i. der Flamme und den Rauchgasen umspült wird.

Verdampfer, Überhitzer und Dampfsammler können hierbei evtl. in einer dem Gegenstand der Patentschrift 365991 ähnlichen Anordnung zusammengebaut sein, doch können auch andere Systeme dieser Art Ver-Wendung finden, bei welchen der Dampf in zylindrisch oder kegelförmig angeordneten Hohlgewindegängen erzeugt sowie überhitzt und aus diesen der Verbrauchsstelle zugeführt wird.

Der zweckmäßig für Öl- oder Gasfeuerung ausgebildete Ringbrenner 9 erzeugt eine hohlzylindrische Flamme, welche den zentral und konzentrisch zur Flammengarbe liegenden überhitzer 2 sowie den von diesem eingeschlossenen Dampfsammler 1 von außen und den ebenfalls konzentrisch zur Flammengarbe Hegenden Verdampfer 3 von innen umspült. Dieserart ist sowohl der Überhitzer wie, der Dampfsammler vor Abstrahlungen und Warmeverlusten geschützt. Die Rauchgase ziehen im Sinne der gewellten Pfeillinien zunächst von hinten nach vorne, um da, genötigt durch die innere Wand des den Kessel umgebenden Vorwärmers und Wasserbehälters 4, wieder umzukehren und auf ihrem Rückwege die ihnen als Führung dienenden Wände von 3 und 4 zu bestreichen, worauf sie dann bei der düsenartigen Öffnung 7 ins Freie entweichen. Auf diese Weise ist der Rauchgaseweg gegenüber jenem bei den üblichen Rauchrohrkesseln wesentlich verlängert, wobei die Querschnitte

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dieses Weges im Interesse besseren Wärmeüberganges sehr eng gehalten sind. Die Bewegung des zu verdampfenden Wassers und des Dampfes erfolgt stets im Kreuzstrom zu dem Zuge der Rauchgase, und zwar im Kreuz-Gegenstrom. Es sand somit stets wärmeführende Rauchgaskanäle zwischen je zwei Glieder des Kesselaggregates geschaltet, so daß Abstrahlungen praktisch ausgeschlossen erscheinen.

Die äußerste Umschalung des Dampferzeugungsapparates bildet den zweckmäßig aus Rohren oder gewellten Blechen zusammengesetzten Kondensator, in den gewissermaßen

iS der Kessel mit Dampfsammler, Überhitzer und Vorwärmer in der Reihenfolge der Temperatursteigerungen konzentrisch derart hineingebaut sind, daß die höchsten Temperaturen im innersten Kerne liegen. Der Kondensator 6 ist durch einen Schal- oder Stahlblechmantel 8 derart gegen den die nächstfolgende Schicht bildenden Vorwärmer isoliert, daß die vorne und seitlich in den Kondensator eintretende Spülluft nach einer gewissen Strecke wieder nach außen hin abgelenkt wird und daß anderseits zwischen Vorwärmer 4 und Strahlblech 8 eine ruhende Luftschicht entsteht, die Wärmeverluste bzw. Wärmeabwanderungen vom Vorwärmer nach dem Kondensator hin verhindert und daß schließlich das Strahlblech 8 evtl. austretende Wärmestrahlen nach dem Vorwärmer zurückwirft.

Der rückwärtige Boden des Dampfsammlers ι entsendet nach dem Führerstande hin ein isoliertes Dampfentnahmerohr, welches unter Vermittlung eines Regulators oder Drosselhebels 12 mit den zweckmäßig im oder unterhalb des Führerstandes angeordneten Gleichstromzylindern 11 in Verbindung steht, die mittels Gestänges 13 die Treibachsen bewegen, welche durch ein Gestänge 14 (bekannter Art) mit den Laufachsen der Lokomotive gekuppelt sind.

Die Anordnung der Zylinder 11 in bzw. unterhalb oder sonstwie nächst des Führerstandes erfolgt zweckmäßig an diesen Stellen, um lange Rohrleitungen und Abstrahlungsverluste zu vermeiden. Der Abdampf der Zylinder wird dem ringförmigen hinteren Abschluß 5 des Kondensators derart zugeführt, daß das Niederschlagwasser sofort nach der tiefsten Stelle gelangt, während der Abdampf sich in den langen Rohrwegen des Kondensators niederschlagen kann.

Aus dem Kondensator gelangt das Speisewasser vermittels einer Speisesaugpumpe 10 wieder in den Vorwärmer 4 und von da in den Verdampfer 3. Diese Speisepumpe wird vorteilhaft zwischen den Vorwärmer und den Verdampfer 3 geschaltet, da dann der Vorwärmer nicht unter Kesselspannung steht und demzufolge aus wesentlich schwächerem Material bestehen kann.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzielung einer thermisch und herstellungstechnisch günstigeren Bauart von Lokomotiven, Lokomobilen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die energietragenden bzw. wärmeführenden Teile der Dampferzeugungsanlage in der Reihenfolge der Temperaturzunahme konzentrisch in einen sie ringsum einschließenden, den äußersten Mantel bildenden Kondensator eingebaut und die Dampfsammei- bzw. Überhitzerkammern zum innersten Kern dieses konzentrischen Gebildes gemacht werden.

2. Eine nach dem Verfahren gemäß Anspruch ι gebaute Lokomotive, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen einen konischen oder zylindrischen Körper bildende Dampferzeuger (3) mit Zwischenraum in einen doppelwandigen, mit Luftisolierung von einem Kondensator umgebenen Vorwärmer (4) so eingebaut ist, daß die Rauchgase zwischen 3 und 4 unter Abgabe von Nutzwärme an diese nach hinten ins Freie entweichen können.

3. Ausführungsform der Lokomotive nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Kondenswasser in den Vorwärmer zurückführende Speisepumpe (10). so zwischen Verdampfer und Vorwärmer geschaltet angeordnet ist, daß letzterer nicht unter Kesselspannung steht.

4. Ausführungsform der Lokomotive nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibzylinder (11) zur Vermeidung von Abstrahlungsverlusten durch längere Rohrleitungen in bzw. nächst dem Führerstand angeordnet sind.

5. Ausführungsform der Lokomotive nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Dampfkessel, bei welchem der Dampf in bekannter Weise zwischen mehreren konzentrisch ineinander gelagerten Rohren bzw. den in diesen letzteren angeordneten Hohlgewindegängen (2 und 3) erzeugt und überhitzt wird, indem diese n₀ durch die Flamme eines Ring- ο. dgl. Brenners beheizt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.