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Einrichtung zum Vorwärmen von Speisewasser durch überschußdampf für
Lokomotivkessel Bei Lokomotiven wird der während der Fahrt überschüssige Abdampf
zum Vorwärmen des Speisewassers in einem Vorwärmer verwendet, durch den- die Speisepumpe
das aus dem Wasserraum des Tenders entnommene Wasser hindurchdrückt. Da der Wasserstand
des Kessels hierbei unverändert gehalten werden kann und soll, ist es nicht angängig,
dem Kessel während des Leerlaufs und Aufenthaltes auf Bahnhöfen so viel kaltes Wasser
zuzuführen, als für die Speicherung der überschüssigen Wärmemenge im Kessel selbst
erforderlich sein würde, und es wird daher nach dem Schließen des Dampfreglers gewöhnlich
Dampf durch die Sicherheitsventile abgeblasen. Das Abblasen bedeutet nicht nur einen
Wärmeverlust, sondern auch eine Erschwerung der 'Signalgebung und Sicht sowie wegen
des heftigen Geräusches eine Belästigung der Reisenden und der Anwohner.
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Es ist daher schon vorgeschlagen worden, diesen überschußdampf einem
besonderen, mit Mischdüse und Rohrschlange versehenen Vorwärmer zuzuleiten, der
einen Teil des Speisewasserbehälters des Tenders bilden kann. Diesem Vorwärmer fließt
gemäß der Erfindung nicht nur das kalte Wasser aus dem Speisewasserbehälter durch
ein von einem Ausdehnungsrohr geregeltes Zuführungsventil zu, das sich beim Erreichen
der Höchsttemperatur, bei deren Überschreitung die Speisepumpe nicht mehr ansaugen
würde, öffnet und kaltes Wasser in den Vorwärmer überströmen läßt, sondern es ist
in dem Vorwärmer außerdem noch ein zweites, durch einen Schwimmer gesteuertes Zuführungsventil
angeordnet, das stets für das Vorhandensein einer gewissen Wassermenge in dem Vorwärmer
sorgt.
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Bei Wärmespeichern, in denen Druck und Temperatur in der Nähe des
Kesseldrucke.-und der Kesseltemperatur gehalten `werden, ist die Verwendung eines
thermostatisch gesteuerten Ventils zur Regelung der Zufuhr des kalten Wassers zwecks
Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Wassertemperatur schon bekannt. Auch sind
bei diesen schon Schwimmerventile verwendet worden, um eine vollständige Entleerung
zu verhindern. Im vorliegenden Falle kommt es aber nicht auf gleichbleibende Temperatur
an.
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Wird das durch den Abdampfvorwärmer zu drückende Wasser von -der Speisepumpe
dem erfindungsgemäß angeordneten Vorwärmer entnommen, so- pumpt die Speisepumpe
aus diesem unmittelbar nach dem Aufenthalt auf Bahnhöfen warmes Wasser, dessen Temperatur
dann durch den Abdampf in ersterem Vorwärmer nochweiter erhöht-wird. Ist dieser'
Vorrat von warmem Wasser aufgebraucht, so pumpt die Speisepumpe bis zum nächsten
Aufenthalt kaltes Wasser in den Abdampfvorwärmer, und es muß nur dafür gesorgt werden,
daß durch den Entnahmebehälter die erforderliche Wassermenge nachfließt. Ist bei
langem Aufenthalt die gesamte Wassermenge, die der Vorwärmer fassen kann, auf die
Höchsttemperatur erwärmt, so wird die weitere
Dampfzufuhr durch
ein thermostatisch gesteuertes Ventil abgesperrt.
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Die Vorrichtung kommt vorzugsweise für Dampflokomotiven in Betracht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung für Lokomotiven ist in Abb.
= dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem auf dem Lokomotivkessel angeordneten
an sich bekannten üb_erströmventil a, der Kaltwasserkammer b, der Heißwasserkammer,
c, der Mischdüse d, der Mischleitung e, dem selbsttätigen Ventil f in der Heißwasserkammer
mit Ausdehnungsrohr g, dem vom Führerstand aus zu betätigenden Absperrventil h,
dem Schwimmerventil p, dein selbsttätig wirkenden Absperrventil r und den zugehörigen
Verbindungsleitungen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: VorBeginn der Lokomotivfahrt
werden die Kaltwasserkammer b und die Heißwasserkammer c mit Wasser von Außentemperatur
gefüllt, sie nehmen den gesamten Speisewasservorrat auf. Tritt während der Lokomotivfahrt
überschüssiger Kesseldampf auf, so öffnet sich das überströmventil a, bevor das
Abblasen der Sicherheitsventile einsetzt, selbsttätig und läßt den überschüssigen
Dampf überströmen. Dieser gelangt durch die Verbindungsleitungen zu dem geöffneten
Ventil r der Mischdüse-d, in der Heißwässerkammer, saugt einen Teil des dort vorhandenen
Wassers an, mischt sich mit diesem unter Wärmeausgleich auf dem Wege durch die Mischleitung
e und fließt als Kondensat am Ende der Mischleitung in die Heißwasserkammer. An
die Heißwasserkammer ist das Saugrohr i der im Betriebe fast ausschließlich zur
Kesselspeisung benutzten Kolbznspeisepumpe angeschlossen. Da die Heißwasserkammer
im Vergleich zu der Kaltwasserkammer klein ist, erwärmt sich das in ihr befindliche
Wasser schon bei mäßigem. Überströmen überschüssigen Dampfes sehr schnell, so daß
die Speisepumpe schon kurz- nach Beginn der Fahrt oder gegebenenfalls schon vqr
der Fahrt so stark angewärmtes Wasser erhält, wie dies mit Rücksicht auf die Aufrechterhaltung
der Saugwirkung der Speisepumpe gerade noch zulässig erscheint.
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Damit die Höchtstemperatur in der Heiß-. Wasserkammer nicht überschritten
wird, ist die nachstehend beschriebene selbsttätig wirkende Regelvorrichtung angeordnet.
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Die- Heißwasserkammer ist mit der Kaltwasserkammer durch eine Leitung
k verbunden, welche durch das selbsttätige, unter Federdruck stehende Ventil f verschlossen
wird; solange die Höchsttemperatur in der Heißwasserkammer noch nicht erreicht ist.
Das Ventil f steht unter dem Einfluß des Ausdelinungsrohres g, welches sich an eineng
Ende gegen den Festpunkt z stützt und am anderen Ende in der Führung nt beweglich
angeordnet ist und hier in an sich bekannter Weise über ein ;im Ventilgehäuse angeordnetes
Hebelwerk das Ventil f beeinflußt.
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Wird nun das in der Heißwasserkammer 'vorhandene, zunächst kalte Wasser
durch überströmenden Dampf erwärmt, so dehnt sich das Ausdehnungsrohrg aus,.öffnet,
sofern nach Erreichung der Höchsttemperatur in den Heißwasserbehälter noch zweiter
Dampf überströmt, das Ventil f und läßt kaltes Wasser übertreten. Der Austritt des
kalten Wassers erfolgt unmittelbar. neben der Mischdüse d, so daß der überströmende
Dampf Wasser von derjenigen Stelle der Heiß-Wasserkammer aus ansaugt, wo die niedrigste
Temperatur herrscht. Sobald kein Dampf -mehr überströmt und die Temperatur in der
Heißwasserkammer um einen kleinen Betrag -unter die Höchsttemperatur sinkt, so findet
ein Zusammenziehen des Ausdehnungsrohres g statt, und das Ventil/ wird infolge seiner
Federspannung wieder geschlossen. Demnach regelt die Vorrichtung die Temperatur
in der Heißwasserkammer selbsttätig in Abhängigkeit von der übergeströmten Wärmemenge
und ermöglicht die Wiederverwendung des gesamten geräuschlos übergeströmten - Dampfes
unmittelbar nach erfolgtem Überströmen' , Das Ausdehnungsrohrg ist so angeordnet,
daß es von der mittleren Temperatur der Heißwasserkammer beeinflußt wird.
Je nach den vorliegenden Betriebsverhältnissen und der Aussetzungszeit im Kesselbetrieb
kann es erwünscht -sein; die-Temperatur in=der -Heißwasserkammer höher zu halten,
als dies mit Rücksicht auf die Aufrechterhaltung der Saugwirkung der verwendeten
Speisepumpen zulässig ist. _ Dies läßt sich mit der beschriebenen Vorrichtung erreichen,
wenn man Kesselspeisepumpe- und Heißwasserkammer hinsichtlich ihrer gegenseitigen
Höhenlage in bekannter Weise so anordnet, daß der Kesselspeisepumpe das Heißwasser'-zufließt.
In diesem Falle wird das Ventil f in -seiner Abhängigkeit von dem Ausdehnungsrohr
g so abgestimmt, -daß die Temperatur in der. Heißwasserkammer unter der Siedetemperatur-
des Wassers bleibt.
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Die Einrichtung in der bisher beschriebenen Weise setzt den normalen
Lbkomotivhetrieb voraus, d. h. zwischen je zwei kürzeren Zeiten des Überströmens
von überschüssigem Dampf (z. B. auf den Haltestellen) folgt eine längere Zeit der
Kesselspeisung während der Fahrt unter Dampf. Es ist dann, sobald das Überströmen.
einsetzt, wenig Wasser in der Heißwasserkammer. . Die Auffüllung dieser Kammer mit
kaltem Wasser-setzt jedoch alsbald
infolge der Wirksamkeit des
selbsttätigen Ventils f ein. Die Heißwasserkammer wird also während des Überströmens
von überschüssigem Dampf (in der Regel auf den Haltestellen) geheizt und erhält
Wasserzufluß; während der anschließenden Fahrt unter Dampf wird ihr durch die Kesselspeisepumpe
Wasser entnommen. Es findet demnach ein dauernder Wärmefluß (Kessel-Heißwasserkammer-Kessel)
von einer bestimmten Temperatur statt.
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Nun ist aber auch der Fall denkbar, daß z. B. bei erheblichen Verschiebungen
im Fahrplan das Spiel der Vorgänge in der Heißwasserkammer zeitlich verschoben wird.
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Hierbei sind zwei Fälle zu unterscheiden: r. Die Kesselspeisepumpe
entnimmt Wasser aus der Heißwasserkammer, ohne daß auf längere Zeit hinaus überschüssiger
Dampf vorhanden ist und überströmt.
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z: Die Kesselspeisepumpe entnimmt längere Zeit der Heißwasserkammer
kein Wasser, und während dieser Zeit strömen beträchtliche Wärmemengen über.
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Im Falle r bleibt das Wasser in der Heißivasserkammer auf Außentemperatur;
es findet also auch keine Beeinflussung des Ventils f durch das Ausdehnungsrohr
g und dafinit kein Überströmen von Wasser aus der Kaltwasserkammer in die Heißwasserkammer
statt. Der Wasservorrat der Heißwasserkammer wäre demnach in verhältnismäßig kurzer
Zeit erschöpft. Um dies zu vermeiden, ist eine zweite Verbindungsleitung n zwischen
Kalt- und Heißwasserkammer angeordnet, die von, dem mit einem Schwimmer o verbundenen
Ventil p verschlossen wird, solange der niedrigste Wasserstand in der Heißwasserkammer
nicht erreicht ist. Wird der niedrigste Wasserstand in der Heißwasserkammer erreicht,
so öffnet der Schwimmer o das Ventil p, welcbes nunmehr Wasser aus der Kaltwasserkammer
übertreten läßt. Demnach wird ohne Rücksicht darauf, ob Dampf überströmt oder nicht,
der niedrigste Wasserstand in der Heißwasserkammer niemals unterschritten.
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Im Fall a bleibt das Ventil f infolge der Temperatur,
der das Ausdehnungsrohr g ausgesetzt ist, so lange geöffnet und läßt Wasser aus
der Kaltwasserkammer überströmen, bis der Wasserspiegel in beiden Kammern gleich
hoch steht. Würde bei diesem im praktischen Betriebe allerdings kaum zu erwartenden
Zustand noch weiter Dampf überströmen, so würde sich die Temperatur in der Heißwasserkammer
in unzulässiger Weise erhöhen. Um dies zu vermeiden, ist ein Ausdehnungsrohr q vorgesehen,
welches so--wohl-besonders angeordnet sein als auch zur Mischleitung e gehören kann
und welches das in der Dampfzuleitung sitzende Absperrventil y, welches gleichzeitig
als Rückschlagventil dient, über ein Hebelwerk derart beeinflußt, daß bei Steigerung
der Temperatur in der Heißwasserkammer über die Höchsttemperatur hinaus die Dampfzufuhr
unterbunden wird. Ferner ist auf dem Führerstand ein Fernthermometer angeordnet,
welches dem Lokomotivpersonal die Temperatur in der Heißwasserkammer anzeigt. Um
dem Lokomotivpersonal die Möglichkeit zu geben, 'bei Überschreitung der auf dein
Fernthermometer durch eine rote Marke gekennzeichneten Höchsttemperatur oder bei
Störungen innerhalb der Einrichtungen auch vorn Führerstand aus die Dampfzufuhr
in die Heißwasserkammer zu unterbinden, ist das Absperrventil dz vorgesehen, welches
vom Führerstand aus betätigt wird.