prtsbewegliehe Dampfkraftanlage, Die Erfindung betrifft eine ortsbeweg liche Dampfkraftanlage, die insbesondere für Lokomotiven geeignet ist. Für Lokomotiven kommt ausschliesslich der Rauchröhrenkessel zur Verwendung, der für Betriebsdrücke über 16 Atmosphären jedoch nicht in Betracht fällt.
Wenn man daher bei. ortsbeweglichen An lagen, insbesondere bei Lokomotiven, zu ho lien Driieken von 30 und mehr Atmosphären übergehen will, so ist man gezwungen., den Heizröhrenkessel durch ein anderes Kessel system zu ersetzen. In dieser Hinsicht sind mehrere brauchbare Vorschläge gemacht worden, die jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie so erhebliche Änderungen des Kes selsystems bedingen, da.ss sie nur für neue Lokomotiven, nicht aber für Umbauten in Betracht kommen.
Die Erfindung beseitigt nun diesen Übelstand. Sie besteht .darin, dass eine Feuerbüchse als selbständiger Hoch druckkessel für Betriebsdrücke von minde stens 30 Atmosphären ausgebildet ist, wäh rend ein zweiter Kessel zur Erzeugung von Dampf für Betriebsdrücke bis zu 20 Atmo- sphären dient. Dabei ist die Antriebsmaschine als Zwei- oder Mehrfach-Expansionsmaschine eingerichtet, deren Hochdruckstufe der er zeugte Hochdruckdampf und deren Nieder druckstuf e der in dem zweiten Kessel er zeugte niedriger gespannte Dampf zugeführt wird. Für den zweiten Kessel wird vorteil haft ein Heizrohrkessel gewählt.
Eine be stehende Lokomotive für die üblichen Be triebsdrücke von 15 bis 16 Atmosphären lässt sich bei Ausführung von deren Kessel- und Maschinenanlage im Sinne der Erfindung leicht in eine H.ochdrucklol@omotive umwan deln. Hierzu wird vor den Heizrohrkessel eine als Hochdruckkessel ausgebildete Feuer büchse vorgeschaltet und zum Beispiel vor die Zylinder ein oder mehrere Hochdruck zylinder vorgebaut, beziehungsweise die Zv- linder werden durch neue ersetzt.
Von der Feuerbüchse wird dann der hochgespannte Dampf dem oder den Hochdruckzylindern zugeführt, in dem oder in denen erstere auf den Anfangsdruck der bestehenden Maschine, also zum Beispiel auf 16 Atmosphären, eilt- spannt wird. Der Abdampf wird dann mit dem vom Heizrohrk essel kommenden Dampf vermischt und in eine weitere Stufe bezw. weitere Stufen der 14Taschiiie geleitet.
Eine derartig ausgebildete neue Hochdruckloko motive erfordert keinerlei wesentliche Ver änderungen der bisherigen Bau- und Be triebsweise und bringt trotzdem eine Mehr leistung von 25 bis 35 %, beziehungsweise eine entsprechende Brennstoffersparnis ge genüber den jetzt im Betrieb befindlichen Lokomotiven. Ein Umbau vorhandener Lo komotiven in Hochdrucklokomotiven ergibt noch immer eine Brennstoffersparnis von \?0 %.
Das Gewicht der Lokomotive wird nicht wesentlich erhöht und sonstige Schwie- rigkeiten in bezug auf die Kessel- oder Ma schinenanordnung ergeben sich nicht. Dee bei Maschinen mit hoher Anfangsspannung Wünschenswerte Zwischenüberhitzung lässt sich, bei Verwendung der Dampfkraftanlage gemäss der Erfindung, bei Lokomotiven sehr leicht auch mit Feuergasen durchführen, da bei diesen die durch die Raumfrage beding ten Schwierigkeiten, wie sie sich bei orts festen Maschinen ergeben, nicht vorhanden sind. Die Dampferzeugung kann durch mit telbare oder unmittelbare Beheizung erfol gen.
Die Erfindung lässt sich nicht nur bei Lokomotiven, sondern auch bei andern orts- bewegliehen Dampfkraftanlagen, zum Bei spiel solchen von Lokomobilen, Schiffen, Fahrzeugen aller Art anwenden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lokomotive, Fig. 2 einen Quer- schnitt nach der Linie 1-1, und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der I'ig. 1.
Die dargestellte Lokomotive besitzt eine Feuerbüchse<B>A</B> und einen Heizrolirkessel B. Die Feuerbüchse A ist als unabhängiger Hochdruckkessel ausgebildet, und zwar für Betriebsdrücke von wenigstens 30 Atmo sphären. Die obere Grenze dieser Drücke kann sehr hoch gewählt werden und sich rum Beispiel auf 8O und mehr Atmosphären belaufen. Die Feuerbiiclise enthält eine An zahl Verdampfungsrohre d, die in obere Sam- melrohre g und in untere Sammelrohre f münden.
Die obern Sammelrohre g sind mit einer Heizeiiiriclitiiiig li verbunden, die in dem Wasser- bezw. Dampfbehälter e des Hor_h- druclikessels angeordnet ist. Der untere Teil der Einrichtung 1o, ist mit Behältern k ver- bunden, von denen Leitungen i in die untern Sammler<I>f</I> führen.
Ein in den Teilen<I>f, g,</I> cl, <I>h.. k, i</I> umlaufend! s Mittel, zum Beispiel Was ser, macht also einen Kreislauf.
Der im Hochdruckkessel _1 erzeugte Dampf wird vor dem Eintritt in die Hoch druckstufe der Antriebsmaschine in einem besonderen Überhitzer C überhitzt, während der im Langkessel B, der einen Betriebsdruck von bis zu etwa. ?il Atmosphären haben kann. erzeugte Dampf vor seinem Eintreten in eine mittlere oder die untere Druckstufe der @n- triebsina.schine in einem zweiten Überhitzer, D, überhitzt wird.
Von dem Dampf-Wasser- behälter e der Feuerbüchse _1 führt eine Lei tung l nach dem Nassdanipfkasten ml des Überhitzers <B>C</B> (Fig. 3), während der Fleiss- 3ampfkas:teii 1112 dieses Überhitzers durch eine Leitung ii mit den Hochdruckzylindern E der Antriebsmaschine verbunden ist.
Der im Langkessel B erzeugte Dampf von nie derem Drueli wird durch eine Leitung s, die in den Dom des Kessels B führ, dem Überhit.zer D zugeführt und gelangt aus dem Überhitzer nach den #N'iederdruckzvlinclern T durch Leitungen p, an welche sich je eine von den Hochdrurhzvlindern E kommende Leitung o anschliesst.
7n den Leitungen sind in der Strömungsrichtung des Nieder- druclzdampfes vor den Einmündungsstellen der Rohre o Piiclischlagventile .x angebracht. Von den Niederdruckzvlindern F führen Lei tungen (r naeli dem Blasrohr r.
Der Behälter e ist mit einem Sicherheits ventil t versehen, welches durch eine Lei tung rt mit ilerri Kessel<I>B</I> derart verbunden ist, dass ein im Behälter c entstehender Drucküberschuss an den Kessel B abgegeben werden kann. II ist eine Speisepumpe, welche das im Kessel B befindliche Kesselwasser zum Teil durch Leitung v entnimmt und durch Lei tung w nach dem Hochdruckkessel !1 als Speisewasser drückt. Die Kesselsteinaus- scheidungen erfolgen also schon zum grossen Teil im Kessel B.
In dem soeben beschriebenen Ausführungs beispiel wird für den im Kessel e zu er zeugenden Dampf mittelbare Beheizung ver wendet. Es ist dies natürlich nur ein Aus führungsbeispiel; man kann ebensogut den Dampf durch unmittelbare Beheizung ge winnen.
Die Betriebsweise der soeben geschilder- ten Dampfkraftanlage ist folgende: In der Feuerbüchse A wird durch die strahlende Wärme und die Heizgase der in der Kreislaufeinrichtung<I>d, f, q,</I> h., <I>i,</I> 1c um laufende Wärmeträger derart erhitzt, dass durch Abgabe von Wärme durch die Heiz einrichtung h. in dem Kessel e hochgespann ter Dampf erzeugt wird. Die Heizgase gehen bei dem Verlassen der Feuerbüchse A durch die Heizrohre des Kessels B nach der Rauch kammer der Lokomotive und verlassen diese durch den Schornstein.
In dem Kessel B, in dem der Wasserspiegel niedriger steht als im Wasser- und Dampfraume e des Hoch druckkessels A, wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird niedrig gespannter Dampf erzeugt. Ist der Kessel B für einen Betriebsdruck von etwa 16 Atmosphären, also dem heute übli chen Druck bei: Lokomotivkesseln, bestimmt, so empfiehlt es sich, diesen Druck für wöhnlich etwas geringer zu halten, zum Bei spiel auf 13 Atmosphären.
Wenn nämlich im Dampfbehälter e der Feuerbüchse eine grUlere Dampferzeugung herrscht, als den Betriebsverhältnissen entspricht, so kann durchl das Ventil t und die Leitung it der überschüssige Dampf an den Kessel B abge geben werden. Dieser wirkt also ;als Speicher.
Die durch die Heizrohre des Kessels B gehen den Heizgase dienen nicht nur zur Dampf - erzeugimg, sondern auch zur Überhitzung sowohl des vom Hochdruckkessel A, sowie vom Nriederdruckkessel B kommenden Damp- fei. Im Ausführungsbeispiel ist der Überhitzer D als Gross-Rauchrohrüberhitzer, der Über- hitzer C als Klein-Rauchrohrüberhitzer aus gebildet.
Es steht jedoch nichts im Wege, auch für den zur Überhitzung des niedrig gespannten Dampfes dienenden Überhitzer zum Beispiel einen Klein-R.auchrohrüber- hitzer oder einen Rauchkammerüberhitzer zu verwenden. Der von den Hochdruck zylindern E kommende Abdampf wird in der Leitung h mit dem vom Überhitzer <I>D</I> kom menden Dampf des Kessels B vermischt und geht dann in die Zylinder F (Fig. 3), von denen er durch die Leitung q nach dem Blasrohr r geht.
Die in den Leitungen p angeordneten Rüekschlagvent.ile x verhindern ein Eindringen des von den Hochdruck- Zylindern kommenden Abdampfes in den Überhitzer <I>D</I> und den Kessel<I>B,</I> falls dieser Abdampf aus irgend einem Grunde einen Druck besitzen sollte, der höher ist als der Druck im Kessel B.
Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, dass das im Abdampf der Hochdruckstufe enthaltene Öl nicht in den Überhitzer gelangt und dort festbremit, sondern gleich zur Schrnürung der Nieder- druchstufe ausgenutzt wird. Ferner geht die in dem Abdampf enthaltene Überhitzungs wärme nicht verloren, was eintreten würde, wenn der Abdampf mit dem Sattdampf oder Wasseriullalt des Kessels B in Berührung kommen würde.
Vielmehr wird durch die Mischung des aus dem Kessel B und Über hitzer D' kommenden Niederdrückdampfes mit dem Abdampf der Hochdruckstufe eine gute Überhitzung des in die Niederdruck zylinder eintretenden Dampfes erreicht. Die Rückschlagventile ergeben auch eine gewisse selbsttätige Regelung der Dampflieferung aus dem Kessel B zu dent Niederdruckstufen.
Die als Hochclruclikessel dienende Feuer büchse A nimmt ungefähr den Raum .der heute üblichen Feuerkiste ein. Sollte sieh eine Vergrösserung dieses Raumes als not wendig erweisen, so könnte der Kessel B entsprechend verkürzt werden. Die Umkehr enden der Überhitzer bei entsprechender Be messung der Heizfläche der Feuerbüchse können ohne Nachteil bis nahe an die hin tere Rohrwand des Kessels B' reichen, so dass ausreichende Überhitzung des Dampfes bei der Kessel erhalten werden kann.
Wie bereits oben ausgeführl-, kann die Erzeugung des hochgespannten Dampfes in der Feuerbüchse sowohl durch unmittelbare, wie durch mittelbare Beheizung erfolgen. Zur Überhitzung des Dampfes des Hoch druckkessels, wie des Niederdruckkessels können verschiedene Ausführungsformen von Heizrohr- oder Rauchkammerüberhitzern ver wendet werden.
Die Antriebsmaschine der Dampfkraftanlage kann sowohl eine Expan- sions-Kolbenma.schine mit zwei oder mehr Expansionsstufen, als auch eine Turbine sein.
prtsmobilliehe steam power plant, The invention relates to a locomotives Liche steam power plant, which is particularly suitable for locomotives. The smoke tube boiler is used exclusively for locomotives, but is not considered for operating pressures above 16 atmospheres.
So if you are at. Movable systems, especially locomotives, want to go to high pressures of 30 or more atmospheres, so one is forced to replace the heating tube boiler with another boiler system. In this regard, several useful proposals have been made, which, however, have the disadvantage that they require such significant changes to the boiler system that they can only be considered for new locomotives, but not for conversions.
The invention now eliminates this drawback. It consists in that a fire box is designed as an independent high-pressure boiler for operating pressures of at least 30 atmospheres, while a second boiler is used to generate steam for operating pressures of up to 20 atmospheres. The drive machine is set up as a two- or multiple expansion machine, the high-pressure stage of which is supplied to the high-pressure steam generated and the low-pressure stage to which the steam generated in the second boiler is supplied. A heating tube boiler is advantageously selected for the second boiler.
An existing locomotive for the usual operating pressures of 15 to 16 atmospheres can easily be converted into a H.ochdrucklol@omotive if its boiler and machine system is designed in accordance with the invention. For this purpose, a fire box designed as a high-pressure boiler is connected upstream of the heating tube boiler and, for example, one or more high-pressure cylinders are installed in front of the cylinders, or the cylinders are replaced by new ones.
The high-pressure steam is then fed from the fire box to the high-pressure cylinder or cylinders in which the former is rushed to the initial pressure of the existing machine, for example to 16 atmospheres. The exhaust steam is then mixed with the steam coming from the Heizrohrkessel and BEZW in a further stage. further stages of the pocket.
A new high-pressure locomotive designed in this way does not require any significant changes to the previous construction and operation and still brings an additional performance of 25 to 35%, or a corresponding fuel saving compared to the locomotives now in operation. Converting existing locomotives into high-pressure locomotives still results in fuel savings of \? 0%.
The weight of the locomotive is not increased significantly and there are no other difficulties with regard to the boiler or machine arrangement. The intermediate overheating, which is desirable in machines with a high initial voltage, can be carried out very easily with flue gases in locomotives when the steam power plant according to the invention is used, since with these the difficulties caused by the space issue, as they arise with stationary machines, do not exist are. Steam can be generated by direct or indirect heating.
The invention can be used not only in locomotives, but also in other portable steam power plants, for example those of locomotives, ships, and vehicles of all kinds.
The invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through a locomotive, FIG. 2 shows a cross section along line 1-1, and FIG. 3 shows a cross section along line 2-2 the I'ig. 1.
The locomotive shown has a fire box <B> A </B> and a Heizrolirkessel B. The fire box A is designed as an independent high-pressure boiler, and spheres for operating pressures of at least 30 atmospheres. The upper limit of these pressures can be selected to be very high and, for example, can amount to 80 and more atmospheres. The fire bag contains a number of evaporation tubes d which open into upper collecting tubes g and into lower collecting tubes f.
The upper header pipes g are connected to a Heizeiiiriclitiiiig li, which is in the water or. Steam tank e of the Hor_h- druclikessel is arranged. The lower part of the device 1o is connected to containers k, from which lines i lead into the lower collector <I> f </I>.
One in the parts <I> f, g, </I> cl, <I> h .. k, i </I>! s Medium, for example water, therefore creates a cycle.
The steam generated in the high-pressure boiler _1 is superheated in a special superheater C before entering the high-pressure stage of the prime mover, while that in the long boiler B, which has an operating pressure of up to approximately. ? il can have atmospheres. generated steam is superheated in a second superheater, D, before it enters a medium or lower pressure stage of the @ n- triebsina.schine.
From the steam / water container e of the fire box _1, a line 1 leads to the wet pan ml of the superheater (FIG. 3), while the fleiss- 3 ampfkas:part 1112 of this superheater leads through a line ii is connected to the high pressure cylinders E of the prime mover.
The steam generated in the long boiler B by lower pressure is fed through a line s, which leads into the dome of the boiler B, to the superheater D and arrives from the superheater to the #N'iederdruckzvlinclern T through lines p, to which a line o coming from the high-speed valve E each connects.
In the lines, in the direction of flow of the low-pressure steam, before the confluence points of the pipes, o ball valves .x are attached. Lines (r naeli to the blowpipe r.
The container e is provided with a safety valve t which is connected to the ilerri boiler by a line rt in such a way that an excess of pressure generated in the container c can be released to the boiler B. II is a feed pump which takes some of the boiler water in boiler B through line v and presses it through line w to the high pressure boiler! 1 as feed water. The limescale precipitates are therefore already largely in boiler B.
In the embodiment just described, indirect heating is used for the steam to be generated in the boiler e. Of course, this is only an exemplary embodiment; you can just as well win the steam by direct heating.
The mode of operation of the steam power plant just described is as follows: In the fire box A, the radiant heat and the heating gases in the circuit device <I> d, f, q, </I> h., <I> i, </ I> 1c heated to running heat transfer medium in such a way that by releasing heat through the heating device h. in the boiler e hochgespann ter steam is generated. When leaving the fire box A, the heating gases go through the heating pipes of the boiler B to the smoke chamber of the locomotive and leave it through the chimney.
In the boiler B, in which the water level is lower than in the water and steam room e of the high pressure boiler A, as can be seen from Fig. 1, low-tension steam is generated. If boiler B is intended for an operating pressure of around 16 atmospheres, i.e. the pressure common today for: locomotive boilers, it is advisable to keep this pressure usually somewhat lower, for example 13 atmospheres.
If, in fact, there is greater steam generation in the steam tank e of the firebox than the operating conditions correspond to, the excess steam can be discharged to the boiler B through the valve t and the line it. So this acts as a memory.
The hot gases going through the heating pipes of boiler B are not only used to generate steam, but also to overheat the steam coming from high pressure boiler A and low pressure boiler B. In the exemplary embodiment, the superheater D is designed as a large flue tube superheater, the superheater C as a small flue tube superheater.
However, nothing stands in the way of using, for example, a small-tube superheater or a smoke chamber superheater for the superheater that is used to superheat the low-pressure steam. The exhaust steam coming from the high pressure cylinders E is mixed in the line h with the steam coming from the superheater <I> D </I> from the boiler B and then goes into the cylinder F (Fig. 3), from which it passes through the Line q after the blowpipe r goes.
The non-return valves x arranged in the lines p prevent the exhaust steam coming from the high-pressure cylinders from penetrating into the superheater <I> D </I> and the boiler <I> B, </I> if this exhaust steam comes from any Basically should have a pressure that is higher than the pressure in boiler B.
In this way, the advantage is achieved that the oil contained in the exhaust steam from the high-pressure stage does not get into the superheater and brakes there, but is immediately used to constrict the low-pressure stage. Furthermore, the superheating heat contained in the exhaust steam is not lost, which would occur if the exhaust steam were to come into contact with the saturated steam or the water in the boiler B.
Rather, good superheating of the steam entering the low pressure cylinder is achieved by mixing the low-pressure steam coming from the boiler B and over heater D 'with the exhaust steam from the high-pressure stage. The check valves also provide a certain automatic control of the steam delivery from boiler B to the low-pressure stages.
The fire box A, which serves as a high-pressure boiler, takes up roughly the space of the fire box that is common today. Should an enlargement of this space prove necessary, the boiler B could be shortened accordingly. The reversal of the superheater with appropriate measurement of the heating surface of the firebox can reach close to the rear pipe wall of the boiler B 'without disadvantage, so that sufficient superheating of the steam can be obtained in the boiler.
As already stated above, the high-pressure steam can be generated in the firebox by both direct and indirect heating. To superheat the steam from the high pressure boiler, such as the low pressure boiler, various embodiments of heating tube or smoke chamber superheaters can be used.
The drive machine of the steam power plant can be an expansion piston machine with two or more expansion stages as well as a turbine.