DE312025C - - Google Patents

Description

AUSQEtJEBPN AM 10. MAI 1919

KLASSE 14 h GRUPPE

* ; Zusatz zum Patent 310895.

Die - Erfindung betrifft eine Dampfmaschine mit Heizdampfentnahme nach Patent 310895, bei der eine Reihe von Auspuffrohren von der Kolbenlauffläche abgezweigt sind und gesteuerte Auslaßorgane nacheinander in der Weise öffnen, . daß immer das dem Kolben zunächst liegende Organ an die Reihe kommt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßorgane an einzelne Räume eines Speisewasservorwärmers oder andere Wärmeaustauschvorrichtungen in entsprechender Ab-, stufung angeschlossen -werden. Dadurch erzielt man eine Verbesserung des Dampfprozesses, insbesondere auch dann, \venn vorübergehend oder auch andauernd mit Auspuff gearbeitet wird, z. B. in der Weise, daß Speisewasser Stufenförmig so hoch erwärmt wird, daß es annähernd mit der Temperatur des Kesseldampfes in den Kessel eingeführt wird, wodurch der Verzicht auf Anwendung der Dampfkondensation reichlich hereingebracht, ja durch wesentliche Dampfersparnis> überboten wird.

Eine Heizdampfentnahme während der Kompression ist ja an sich bekannt, doch pflegt man bisher den Dampf durch Auslaßorgane zu entnehmen, die am Einströmende des Zylinders liegen, so daß der kalte Dampf die heißen Stellen der Zylinderwandung bestreicht und abkühlt. In dem Hauptpatent wurde schon gezeigt, daß man dies vorteilhaft so vornehmen wird, daß der Kompressionsdampf immer aus dem-dem Kolben zunächst liegenden Organ austritt und unmittelbar der jeweiligen Gebrauchsstelle zugeführt wird, wobei sowohl die »strömende Deckelkühlung« als auch die »strömende Kolbenkühlung« möglichst vermieden werden. Die Erfindung - wählt diese Zuführungsstellen in harmonisch abgestufter Weise, so, daß die jeweilig verfügbare Spannung und die zugehörigen Temperaturen die beste Verwendung finden.

Durch das zuerst zur Wirkung kommende (dem Kolben beim Rückgange ,zunächst Jiegende) Auslaßorgan wird zunächst der notwendige Druckabfall zu der gewünschten kleinsten Gegendruckspannung ;(z. B. dem Drucke im Blasrohr einer Lokomotive) herbeigeführt, dann; nach Schluß des ersten Auslaßorganes, werden reihenweise immer je ein ■ weiteres Auslaßorgan angehoben, wobei (etwa Unter bekannter Einschaltung eines Rückschlagventiles) Abdampf zu einer, besonderen Verbrauchsstelle abgelassen, wird., wobei im Zylinder die Kompression allmählich ansteigt, und entsprechend der steigenden Kompressionsspannung durch jedes .Auslaßventil weiter Abdampf zu den nächsten Verbrauchsstellen entlassen wird, bis die Spannung vor dem Kolben (die Kompressionsspannung) bis zur Eintrittsspannung des neu hinzutretenden Arbeitsdampfes (Frischdampf, Zuleitungsdampf) gestiegen ist, bzw. sich ihr

soweit genähert. hat, als man das zulassen will oder praktisch erreichen kann. Man führt eine »schleichende Kompression« herbei, deren Spannungslinie sich ungefähr der Linie der Massenbeschleunigung des Gestänges anschließt, wie weiterhin noch näher erklärt wird. Die einzelnen Verbrauchsstelten werden nach Bedarf oder freier Wahl so zugeschaltet, wie der Abdampf seine Druckspannung abgeben soll, z. B. eine Abdampfturbine oder dgl., oder wo er sein noch verfügbares Wärmegefälle abgeben soll, z. B. eine Nieder-, druckdampfheizung, weiter eine Hochdruckdämpfheizung, Kochgefäße oder Speisewasservorwärmer. Bei den letzteren soll der Abdampf der, einander folgenden Ausströmorgane nacheinander in getrerinte Abteilungen des Heizraumes so eintreten, daß die Temperatur des Speisewasser immer mehr steigt, in möglichster Annäherung der Temperatur des Kesseldampfes. Der Vorgang soll an Hand der Zeichnung noch näher beschrieben werden. Die Belastung der Rückschlagventile, in den einzelnen Abdampf lei-

tungen wird etwa von Hand so eingestellt, daß die Gegendrucklinie (Kompressionslinie) im Drucklinienschaubilde eine günstige Form erhält, bzw. man bringt sie mit Druck- oder Temperaturreglern der Verbrauchsstellen (an sich bekannter Art) so in Verbindung, daß eine Einstellung in gewissen Grenzen selbsttätig erfolgt.

Wird aus irgendeinem Grunde (etwa vorübergehend) nur ein Teil des Dampfes entnommen, dann kann man die einzelnen Ausströmrohre so schalten, daß vorerst ein Teil des Dampfes der Kondensation zugeführt wird.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. ι die schematisch dargestellte Anordnung einer Dampfmaschine nach dem Hauptpatent mit Abdampfverwertung und Verteilung nach, getrennten Verbrauchsstellen, bzw. die stufenaftig hintereinander gereihte Heizwirkung, etwa in einem Speisewasservorwärmer,

Fig. 2 ein Drucklinien-Schaubild zur Darstellung der Spannungsverteilung.

In Fig. ι ist α der Zylinder einer einfach wirkenden Dampfmaschine bzw\ die eine Seite eines doppelt wirkenden Dampf zylinders, b der hohle Zylinderdeckel, c der Dampfkolben, d das Dampfzuleitungsrohr, e das Einlaßsteuerungsventil, / der Einlaßkanal, g¹ bis g^l Auspuffrohre, welche direkt von der Zylinderwand des Arbeitsraumes α abzweigen, h¹ bis /ι⁴ eine Reihe gesteuerter Auslaßventile, die den Austritt regeln. Die Rohre g¹ bis g*

. sind an getrennte Heizmäntel bzw. Abteilungen I bis IV des Heizmantels, z. B. eines Speisewasser - Heizkörpers k angeschlossen.

In die Leitungen g¹ bis g⁴ sind feder- oder gewichtsbelastete Rückschlagventile m\ bis -m⁴ eingeschaltet, die in bekannter Weise dafür sorgen, daß nur Abdampf in die Heizmäntel strömt, wenn seine Spannung die. dort herrschende übersteigt. Außerdem sind Äbsperr-. organe (Schraubventile, Hähne o.. dgl.) η¹ bis w⁴, ο¹ bis o⁴ und p¹ bis p^l so angeordnet, · daß der Abdampf nach Wunsch auch an getrennte Verbrauchsstellen verschiedener Art oder' zu einem Kondensator geführt _;werden kann. Die Auslaßsteuerorgane h¹ bis /ι⁴ usw. werden, wie aus dem Hauptpatent hervorgeht, nacheinander durch eine geeignete Steuerung geöffnet; die Abfuhr des Auspuffdampfes an die jeweilig geeignete ■ Verbrauchsstelle ergibt sich .dann durch sinngemäßen wahlfreien Anschluß der einzelnen Rohre h¹ bis h⁴· usw. ,

Es ist ersichtlich, daß'man mit der neuen Einrichtung nach Bedarf durch einfaches Einstellen von Absperrorganen die verschiedenen Arbeitsweisen heranziehen . kann, die bei der Abdampfverwertung in Frage kornmen, und zwar:

a) Arbeit mit Kondensation (oder· Auspuff ins Freie),

b) abgestufte Abgabe von Dampf nach wahlfrei angeschlossenen getrennten Verbrauchstellen, und ..

c) harmonisch abgestufte Abgabe an einen Heizkörper (z. B. für Speisewasservorwärmung). ■■ .

Fig. 2 zeigt in einem schematischen Schaubilde, wie sich die Spannungen im Dampfzylinder gestalten werden. 1-2 ist die, Einströmung, .2-3 die Expansion; nun öffnet der Auslaßkanal h¹, wodurch der dem Auspuff entsprechende Spannungsabfall 3-4 herbeigeführt wird. Würden die übrigen Auslaßventile geschlossen bleiben, so steigt die Kompressions linie beim Kolbenrückgange bei Arbeit mit Auspuff entsprechend der punktierten Linie 4-5 an, was nicht brauchbar ist. Gibt man dagegen (mit beliebig vielen Auslaßventilen)· dem Dampf den Übergang frei, bis Punkt 6 des Schaubildes, und läßt dann erst die Kompression von 6 nach' 1 aufsteigen, so.erhält man ein Schaubild, das (bei' kleinem schäd- no liehen Raum) auf Unausführbarkeit (bei Arbeit mit Auspuff) schließen läßt, weil die schroff ansteigende Kompressionslinie die (nicht gezeichnete) Linie der Massenbeschleunigungsdrücke ungefähr im. rechten Winkel schneiden würde, d. h. es würden starke Stöße im Maschinengestänge auftreten. Tatsächlich schreckt das bei Lokomotiven und Lokomobilmaschinen von der Wahl eines kleinen schädlichen Raumes ab. Öffnet inan dagegen die Auslaßventile h², h^z, fr⁴ usw. (entsprechend den Kolbenstellungen H\ H³ und H⁴ im '

Schaubilde) nacheinander so, daß etwa die »schleichende« ' Kömpressionslinie 4 bis 7 (schematischer Ersatz für eine stufenförmig aufsteigende Linie) auftritt, so ist ein weicher Gang der Maschine gesichert und die Möglichkeit gegeben, den schädlichen Raum der Maschine (auch »Totraum« genannt) bis auf das kleinste praktisch zulässige Maß (durchschnittlich etwa r Prozent des nutzbaren Zylinderinhaltes) einzuschränken und den Dampfverbrauch in bisher unbekannter Weise herabzumindern.

Hätte man nach h¹ nur das Auslaßventil h* öffnen _; lassen (sobald der Kolben die Stellung H³ erreicht hat)*), so würde die Kompressionslinie die Form 4-8-9-1 annehmen. Bei wechselndem Bedarf an Abdampf oder Wechsel in der Zuschaltung der Verbrauchsteilen, kann die Kompressionslinie sich ändern, wird jedoch dabei die Eigenschaft des sanften Ansteigens beibehalten. Daß der Verlust an Schaubildfläche 4-6-7-4 bzw. 4-6-9-8-4 gegenüber einer Kompressionslinie nach 4-6-1 im Speisewasserverbrauch als »Mehrverbrauch« auftreten wird, ist selbstverständlich (wegen der nötigen Auffüllung des schädlichen Raumes und verringerter Diagrammfläche). Ein wesentlicher Gewinn durch die Ausnutzung des im Abdampf steckenden Wärmegefälles· bzw. der Flüssigkeitswärme kommt aber im Kohlenverbrauch der Maschine zum Ausdruck.

Das in den Abteilungen I bis IV des Heizkörpers von Fig. ι sich bildende Niederschlagwasser wird von der Speisepumpe (nicht eingezeichnet) übernommen und dem Kessel zugeführt. Was noch an Abdampf in den Heizmänteln erübrigt, kann man, wenn es sich um Speisewassererwärmung einer Lokomotive oder Lokomobile handelt, in den Speisewasservorrat einleiten, den man in einem Behälter des Tenders mitführt und durch die Speisepumpe in den Kessel fördert. Es ist schon seit 60 Jahren oder mehr bei Lokomotiven bekannt, den Auspuffdampf in das Speisewasser einzuleiten; da jedoch die Menge des Auspuffdampfes zu groß war, konnte sie nicht bewältigt werden und. verursachte Stö-. rung durch die lästigen »Dampfschäden«, die ins Freie abziehen mußten. Dieser Übelstand fällt bei dem neuen Verfahren weg, weil es sich hier nur um verhältnismäßig geringe Dampf mengen handeln kann, welche bequem vom Speisewasser aufgenommen werden. Ein großer Teil des Dampfes geht ja durch das Blasrohr in den Schornstein ab (oder wird nach neueren Vorschlägen aueh zum Antriebe eines Turbinengebläses verwendet, - das den erforderlichen Zug für die Heizung beschafft). Während das sich zuerst öffnende Auslaßorgan h¹ genügend groß bemessen sein muß, um den gewünschten kräftigen Druckabfall zu erzielen, können die weiteren Auslaßorgane h², h^s, h* usw. wesentlich kleiner sein, da sie eine gedrosselte Kompressionslinie bewirken sollen, so daß die Veritilkanimern g^z, g^s, gⁱ usw. sehr klein ausfallen, also auch.ihre »schädliche Raumwirkung«, welche mehr oder weniger zur Wirkung kommt, wenn sie während der Arbeitsleistung des Kolbens reihenweise zugeschaltet und; mit, Arbeitsdampf aufgefüllt werden.

Das neue Verfahren bzw. die- neue Einrichtung ist nicht an die. einstufige Maschine gebunden, sondern auch vorteilhaft auf die Hochdruc'kzylinder von Verbunddampfmaschinen anwendbar,'welche aber auch nur als »Gegendruckmaschine« aufgefaßt werden können. Weil der Abdampf hier nicht dem Aufnehmer entnommen wird, sondern direkt dem Hochdruckzylinder, so entfallen die N'achtei.le, die bezüglich .der Geschwindigkeitsregelung der »Aufnehmerdampf entnahme« eigentümlich sind. '

Claims (1)

1. Patent-Anspruch;

   Dampfmaschine mit Heizdampfentnahme nach Patent 310895, bei der eine Reihe von Auspuffrohren von der Kolbenlauffläche abgezweigt sind und gesteuerte Auslaßorgane nacheinander in der Weise öffnen, daß immer das dem Kolben zunächst liegende Organ an die Reihe kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßrohre (g¹, g², g^s, g^l usw;) an einzelne Räume eines Speisewasservorwärmers oder einer anderen Wärmeaustauschvorrichtung angeschlossen werden.

   *) H¹ bis H^ sind Kolbenstellungen, welche dem Abschluß der Auslaßorgane h¹ bis /z⁴ entsprechen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.