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Dampfturbinenanlage für ortsbewegliche Lokomobilen oder Lokomotiven.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer leicht ortsveränderlichen
Dampfturbinenanlage, vorzugsweise für größere Leistungen, etwa zwischen
50 und 2ooo P. S. für Lokomobilen oder Lokomotiven., Die Erfindung besteht
darin, daß zur Erzielung eines an sich bekannten geschlossenen Kreislaufes des Arbeitswassers
bei einer aus Kessel, Turbine, Betriebsmotor und Kondensationseinrichtung bestehenden
und auf einem gemeinsamen Unterbau vereinigten Anlage als Dampferzeuger ein oder
mehrere Hochspannungswasserrohrkessel vorgesehen sind.
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Es wurden zwar schon wiederholt Vorschläge und Versuche zur Verwendung
des Dampfturbinenantriebs für obige Zwecke, insbesondere Lokomotiven, gemacht. Indessen
beschränkten sich diese auf die Verwendung des bisherigen schweren Lokomotivkessels,
der einerseits keinen solch hohen Druck erlaubt, wie es für die Erzielung einer
wesentlich höheren Wirtschaftlichkeit als bisher erforderlich ist, andererseits
gestattet derselbe aus räumlichen Gründen nicht die vorteilhafte Unterbringung eines
luftgekühlten Kondensators. Die dadurch bisher gänzlich fehlende oder mir teilweise
Niederschlagung des Dampfes erlaubte infolgedessen nicht die Anwendung eines engrohrigen
Wasserrohrkessels, dessen störungsfreier Dauerbetrieb bekanntlich die Verwendung
derart unreinen Wassers, wie es z. B. die jetzigen Lokomotiven oder Lokomobilen
notgedrungenerweise verwenden müssen, ausschließt, insbesondere bei Erhöhung des
Betriebsdrucks über die bisher übliche Grenze.
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Umgekehrt gestattet erst die wesentliche Drucksteigerung des Dampfes,
besonders wenn sie noch mit hoher Überhitzung des Dampfes verbunden ist, eine derartige
Verringerung des Dampfverbrauchs, daß der Einbau einer Luftkondensation hinsichtlich
des dafür erforderlichen Raumes und mitzuführenden Gewichts praktisch gut möglich
ist.
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Die durch die Vereinigung der obenerwähnten Elemente, insbesondere
der Verwendung eines vollständig geschlossenen Kreislaufs des Arbeitsmittels, entstehenden
einschneidenden Vorteile bestehen einerseits in der bereits erwähnten Erhöhung der
Wirtschaftlichkeit, andererseits entfallen die Unzuträglichkeiten für die häufige
Wassereinnahme und Kesselreinigung, wie sie bei Auspuffbetrieb entstehen, so daß
sich auch eine bessere Ausnutzung des Lokomotivparks ergibt. Die Verwendung eines
Hochspannungskessels ergibt zugleich verhältnismäßig kleine Abmessungen des Kessels
sowie der Turbine mit Getriebe, so daß entweder bei gegebenem Höchstgewicht eine
Anlage von wesentlich größerer Leistung als bisher mitgeführt werden kann, was besonders
z. B. bei Lokomobilen wichtig ist, oder aber es kann für bequem regelbaren Antrieb
der Triebräder des Fahrzeugs oder von Arbeitsmaschinen das Gewicht für einen mitzuführenden
elektrischen Stromerzeuger aufgewandt werden, von dem aus die Motoren der Triebräder
oder Arbeitsmaschinen angetrieben sein können. Ein derartiger mittelbarer Antrieb
der Triebräder ist besonders deshalb vorteilhaft, weil dabei die schädliche Rückwirkung
einer ungleichmäßigen Umlaufsgeschwindigkeit der Triebräder, z. B. bei Ungenauigkeiten
des Geleises auf die dünne Turbinenwelle und die Welle des ersten schnelllaufenden
Getrieberitzels, entfallen.
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Bei Verwendung einer derartigen Lokomobile z. B. für vorübergehenden
ortsfesten Betrieb ergibt sich durch die Luftkondensation ein weiterer wirtschaftlicher
Vorteil dadurch, daß die warme Abluft vom Kondensator oder Rückkühler für Heiz-
oder Trockenzwecke verwandt werden kann, was besonders z. B. für landwirtschaftliche
Betriebe von Wichtigkeit ist.
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In den Abb. z bis q. ist ein Beispiel der Erfindung für den Fall einer
Lokomobile mit elektrischer Kraftmaschine für die eigene Fortbewegung sowie für
Arbeitszwecke und unter Verwendung mittelbarer Abführung der Dampfwärme in einem
Einspritzkondensator dargestellt. Es bezeichnet r einen öl- oder kohlenstaubbefeuertenWasserrohrkessel,
dessendampferzeugendem Rohrbündel 2 noch ein Dampfüberhitzer 3 sowie gegebenenfalls
zur weiteren Ausnutzung der Abgabe ein Speisewasservorwärmer q., ferner ein Luftvorwärmer
5 nachgeschaltet sein können. Durch das Rohr 6 entweichen die Abgase ins Freie,
während die Frischluft durch die Öffnung 7 von vorn eintritt. Infolge deren Anordnung
hinter dem Rückkühler für das Einspritzwasser ist die Verbrennungsluft vorteilhafterweise
bereits etwas
vorgewärmt und beschleunigt. Nach Durchströmen des
Luftvorwärmers gelangt die Verbrennungsluft durch den Kanal8 nach dem Kesselgebläse
9, das etwa mittels einer kleinen Dampfturbine io angetrieben sein kann. Von 9 gelangt
die Luft in die Luftvorkammer ii und von da durch das Absperr- und Regelorgan ia
und die Luftdüse 13 in die Verbrennungskammer 1:4 des Kessels. 15 sind ein oder
mehrere Ölzerstäuber oder Brenner, 16 das Hauptabsperrventil. Von diesem strömt
der Dampf in der Pfeilrichtung zunächst nach dem Uberhitzer 3 und von da nach der
Turbine 17, die als schnellaufende Geschwindigkeitsturbine mit nur einem oder bei
hohem Spannungsgefälle zweckmäßigerweise unterteilten Turbinengehäuse ausgebildet
ist. Von dem Abdampfraum des Niederdruckteils strömt der Dampf unmittelbar nach
unten in den etwa gleichzeitig als Fundament für Turbine mit Übersetzungsgetriebe
dienenden Einspritzkondensator 18. i9 ist ein Zahnradübersetzungsgetriebe, das mit
Rücksicht auf möglichst starren Aufbau unmittelbar mit der Turbine verbunden ist.
Für gewisse Fälle kann dasselbe z. B. auch durch ein Flüssigkeitsgetriebe oder nur
dessen Primärteil (z. B. eine Hochdruckkreiselpumpe oder ein Kapselgetriebe) ersetzt
sein, sofern z. B. die Räder des Fahrzeugs oder die von der ortsveränderlichen Anlage
aus anzutreibenden Kraftmaschinen, wie z. B. große Förderpumpen, Bagger u. dgl.,
mittels dessen Sekundärteil (z. B. Flüssigkeitsturbinen) angetrieben werden sollen.
Als anzutreibende Kraftmaschine ist bei dem bezeichneten Beispiel eine Dynamomaschine
2o angenommen, die sowohl für die Lieferung des Stromes an die Motoren 39 der Triebräder
als auch für sonstige Motoren oder Lichtzwecke u. dgl. dient. Die ganze Anlage ist
auf den durchlaufenden Wagenunterbau 2i mit den Triebrädern 22 aufgestellt; letztere
können gegebenenfalls in bekannter Weise durch sogenannte Raupenbänder verbunden
sein. .23 ist der Unterbau für die Dynamomaschine, der zweckmäßig mit dem Kasten
18 baulich starr verbunden ist, um eine gute gegenseitige Lagerung der Dynamowelle
und der getriebenen Welle des Ubersetzungsgetriebes ig zu erhalten.
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24 ist ein am Vorderteil der ganzen Anlage angeordneter luftgekühlter
Rückkühler für das Einspritzwasser, der in einer den üblichen Motorkühlern nachgebildeten
Weise ausgeführt sein kann. 25 ist das Kühlergebläse, wofür eine Luftschraube angenommen
ist, die etwa mittels einer kleinen Dampfturbine 26 mit Übersetzungsgetriebe angetrieben
sein kann. 27 ist ein. den Kühler 24. tragender Ring, der gleichzeitig zur Führung
der in der Pfeilrichtung 28 abströmenden Luft dient und etwa durch einige Arme 29
mit dem Maschinengehäuse 30 verbunden ist. Dem Kühler 2¢ wird das zu kühlende
Einspritzwasser durch die aus dem Mischbehälter i8 saugende Kreiselpumpe 31 durch
die Leitung 32 zugeführt, wobei erstere ebenfalls durch eine kleine schnellaufende
Dampfturbine 33 mit Übersetzungsgetriebe angetrieben sein kann. Von dem Kühler 24
strömt das gekühlte Wasser durch die Leitung 34 nach dem Einspritzorgan 35. 36 ist
eine Turbokesselspeisepumpe; die übrigen erforderlichen Hilfseinrichtungen, wie
Schmieröl- und Brennstoffpumpe, Vorwärmer zum Niederschlagen des Abdampfes der Hilfsmaschinen,
Brennstoffbehälter usw., sind nicht gezeichnet. 37 bezeichnet noch den Boden des
Maschinenraumes, 38 dessen Eingangstür und 39 die elektrischen Motoren für die Triebräder.
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Bei mittelbarer Abführung der Dampfwärme kann naturgemäß an Stelle
des Einspritzkondensators 18 auch ein in üblicher Weise mit Röhren durchzogener
Oberflächenkondensator treten, dessen Kühlwasser im Kühler 24 immer wieder rückgekühlt
wird.
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In Fällen wo es z. B. bei einer kurzen Betriebsdauer auf die Wirtschaftlichkeit
der Kraftanlage selbst nicht zu sehr ankommt und eine Abwärmeausnutzung der warmen
Kühlluft möglich oder eine sehr einfache Turbine mit wenigen Stufen gewünscht wird,
ist es in Anbetracht des hohen Kesseldruckes zweckmäßig, die Niederschlagung des
Dampfes bei Drücken annähernd gleich dem Atmosphärendruck oder darüber erfolgen
zu lassen. Hierbei wird der weitere Vorteil erreicht, daß wegen des größeren Temperaturgefälles
zwischen Dampf- und Einspritzwasser und Kühlluft einerseits der Oberflächenkondensator
oder Rückkühler wesentlich kleiner als bei Betrieb mit hoher Luftleere werden kann;
andererseits ist die Temperatur der abziehenden Kühlluft höher und daher für manche
Zwecke (z. B. Raumheizung oder Trocknung) geeigneter.