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Feuerungsanlage für flüssige oder gasförmige Brennstoff e'für mit
Dampf betriebene Fahrzeuge, insbesondere für Lokomotiven Gegenstand der Erfindung
ist eine Feuerungsanla:ge, für mit Dampf betriebene Fahrzeuge, ins-,besondere mit
mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizte Lokomotiven. Die Anlage ist
vor allem dazu bestimmt, in ursprüng lieh für KohIenfeuerung gebaute Fährzeuge,
z. B. Lokomotiven oder Schiffe, eingebaut zu werden. Ein solcher Einbau erfordert
keine technisdh schwierigen und zeitraubenden Arbeiten und keine Sonderwerkzeuge.
Dadurch läßt sich der genannte Um- bzw. Einbau in kürzester Zeit durchführen.
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Die größten Schwierigkeiten bei Feuerungsanlagen der beschriebenen
Art betreffen bekanntlich die Steuerung der Brennstoffzufuhr, d. h. die Erreichung
des günstigsten Brennstoff-Luft-Gemisches, und zwar unter allen vorkommenden Betriebsverhältnissen.
Bei bekannten Feuerungsanl@agen, z. B. mit Clheircung, erfolgt die Regelung des
Heizöls entsprechend denn an einer bestimmten Stelle im oberen Teil der Peuerbüahse
herTschenden Druck. Dalbei gehangen die in, der Feuerbüchse erzeugten Brennsboff-,Luft-Gernische
je nach den verschiedenen schwankenden, winkelörtlichen, d. h. an: der jeweiligen
MeB,steIle herrschentden Mischungs-, Zug- und Temperaturverhältnissen in ganz verschiedener
Weise zur Verbrennung bzw. Verpuffung. Demzufolge,entstehen in einer solchen Feuerbüchse
die unter(schiedlidhsten Druckverhältnisse. So 'können z. B. Druck-und UnterdTurJkzone-n
dicht nebeneinanderliegen, wobei -sich die entsprechenden
Druckwerte
schlagartig von einem Minimum zu einem Maximum ändern können, ohne daß die nur winkelörtlich
beeinflußte Regelung der Brennstoffzufuhr sich diesen rasch ändernden Verhältnissen
anpassen könnte.
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Ferner kann bei Feuerungsarnlagen der genannten Art im Unterschied
zu ortsfesten Anlagen die Luftzufuhr nicht gleichbleibend gehalten werden. Die für
eine günstige Verbrennung erforderliche Luftmenge ist infolge der verhä'ltnismäß'ig
kleinen Abmessungen der Feuerbüchse und des Rostes außerordentlich groß. Sie beträgt
in der Regel das 5obis zoofache ,der in ortsfesten Anlagen benötigten Luftmenge.
Dieser Luftdurchlsatz ist außerdem stark veränderlich und kann ebenfalls schlagartig
zwischen einer maximalen und einer minimalen Grenze schwanken (o bis 400 mm WS Unterdruck:).
Wenn dabei der für ein günstiges Brennstoff-Luft-Gemisch erforderliche Brennstoff
nicht ebenfalls möglichst verzugslos den gegebenen Luftmengen angepaßt wird, so
kann eine derartig plötzliche Abkühlung des ganzen Kesselsystems erfolgen, daß starke
Beschädigungen am Kessel und an der Feuerbüchse auftreten können. Anderseits kann
ein Brennstoffüberschuß eine derartige Rauchentwickl:ung entfalten, daß das ganze
Kesselsystem verrußt wird und die ganze Zugkomposition von einem pechartigen Niederschlag
verschmutzt wird. Abgesehen von den genannten Nachteilen ist ein derartig ungeregelter
Betrieb äußerst unwirtschaftlich und macht die durch eine solche Fe'uerungsanlage
mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen erreichbaren Vorteillewieder zunichte.
Um eine selbsttätige Regelung der Brennstoffzu.fuhr entsprechend edenhäufig und
plötzlich veränderten Druckverhältnissen in der Feuerbüchse erreichen zu können,
wurde schon vorgeschlagen, Klappen-oder Mem!bransteuervorrichtunge;n anzuwenden.
So wurden beispielsweise drehbare Klappen in die Feuertür eingebaut, die sich entsprechend
den Druckverhältnissen in der Feuerbüchse in Offen-bzw. Schließlage drehten. Dabei
wurde außer acht gelassen, daß in der Feuerbüchse, wie erwähnt, Druck- und Unterdruckzonen
:dicht nebeneinanderliegen. können und daß demzufolge die auf Druck ansprechenden
Klappen in :der Feuertür ausgesprochen winkelörtliche Ergebnisse herbeiführen. Da
zudem bei offenen Klappen der Innenraum der Feuerbüchse mit der Atmosphäre in 'Verbindung
steht, kann das @in der Feuertbüchse herrschende Vakuum völlig oder teilweise- zerstört
werden, ganz abgesehen von der schädlichen Wirkung der kalt einströmenden Oberluft
auf Idas ganze Siederohrund. Kesselsystem. Somit kann mit diesen Mitteln die verlangte
Regelung der Brennstoffzufuhr entsprechend den gegebenen Luftverhältnissen nicht
erreicht werden.
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Daher ruß zwischen dem Gesamtlufteinlaß der Feuerbüchse und den Steuerorganen
eine zwangläufige Verbindung vorgesehen sein, damit die BrennstoffzufuliT in jedem
Augenblick genau der Luftzufuhr angepaßt werden kann. Um jedoch in der Feuerbüchse
Luftverhältnisse zu schaffen, die denjenigen im Lufteinlaß, d. qh. den die Steuerung
bewirkenden Luftverhältnissen entsprechen, muß zwischen diesem Lufteinlaß und der
Feuerbüchse ein wenigstens annähernd gleichbleibender Luftwiderstand, gehalten werden,
wobei die Verteilung -der in die Feuerbüchse gelangenden Luft zeitlich gleichbleibend
und bezüglich es Rostquerschnittes gleichmäßig erfolgen .muß.
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Eine weitere wichtige Bedingung für die einwarndfreieArbeiltsweise
derAnlage sind Siche,rungseinrichtungen, wie ,die optische Überwachung der im Luftemnlaß
bewirkten Steuerbewegungen. Ferner soll eine Möglichkeit vorhanden sein, diese automatische
Steuerung @au@sizwschalten bzw.durch eine von Hand zu betätigende Steuerung zu überbrücken.
Außerdem ist eine Einrichtung vorzusehen, die es gestattet, jedes einzelne Brennstoffventil
und sein-.-dazugehörige Düse auch bei vollem Betrieb kurzzeitig außer Dienst zu
setzen und durch eine einfache Handhabung, z. B. mit Heißdumpf vom Kessel oder mit
Druckluft des Bremssystems, auszublasen und anschließend wieder in Betrieb zu nehmen.
Damit kann einem Verstopfen der einzelnen Ventile und Düsen rechtzeitig und ohne
Unterbrechung des Betriebes zuvorgekommen werden.
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Eine weitere Aufgabe ist gestellt durch die Verän:derung des Brennstoffes
bzw. der Viskosität während des Betriebes oder auch dadurch, daß ein anderer Brennstoff
verwendet werden soll. Bei gleichbleibenden übrigen Verhältnissen der Anlage soll
die Möb ic;hkeit geschaffen sein, d ie Brennstoffmenge proportional rder veränderten
Viskosität ebenfail!ls zu ändern, ohne die Steuerung selbst in ihrer Wirkung zu
beeinflussen. Dies ist besonders dort wichtig, wo die klimatischen Verhältnisse,
z. B.: die Außentemperaturen, während des Betriebes ,sich stark ändern oder wenn
verschiedenartige Brennstoffe verwendet wenden. Solche Änderungen sind z. B. (bei
sich ändernder Dampfentwicklung (Dampfüberschuß oder Dampfmangel) unmittelbar am
Manometer ablesbar, und es können,die erforderlichen Einstellungen vorgenommen werden.
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Ein weiterer zu beachtender Punkt bei solchen ,Anlagen ist die Sicherstellung
einer ständig erfolgenden Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches' wodurch ein Löschen
:der Flamme und demzufolge das Auftreten von Explosionen verhindert ist.
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Ferner sollen Mittel vorgesehen sein, um unabhängig von der Einstellung
der Steuerung der Feuerungsanlage die Luftzufuhr, d. h. den Querschnitt des Lufteinlasses
von einem Maximum bis auf Null herunter, zu verändern. Zweckmäßig sind alle die
einzelnen Steuerglieder betätigenden Bedienungsorgane in einer einzigen Steuereinheit,
z. B. einer Steuersäule, zusammengefaßt. Die Steuersäule kann im Führerstand aufgestellt
werden. Alle Einheiten der Feuerungsanlage können ferner vor ihrem Einbau in das
entsprechende Fahrzeug fertig eingebaut werden, worauf der Einbau der Anlage als
Ganzes erfolgen kann. Die im Fahrzeug bereits vorhandenen Geräte !können weiter
verwendet werden, und wenn ein solcher Einbau einmal vorgenommen
wurde,
kann das Fahrzeug durch einfaches und rasches Auswechseln gewisser Teile, z. B.
des Rostes, des Aschen- bzw. Luftkastens und des Brennstoffbehälters, beliebig mit
der einen oder anderen Feuerungsart verwendet werden. Eine solche Betriebsumstellung
von Kohlenfeuerung auf Feuerung mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, oder
umgekehrt, läßt sich in 2 bis 3 Stunden vornehmen.
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Um alle diese beschriebenen Erfordernisse und Bedingungen zu erfüllen,
besitzt die gemäß der Erfindung gebaute Feuerungsanlage für mit Dampf betriebene
Fahrzeuge und insbesondere für Lokomotiven einen Gesamtlufteinlaß mit veränderlichem
Querschnitt, dem zur Bildung eines gleichbleibenden und gleichmäßigen Luftwiderstandes
ein mit Kugeln aus feuerfestem Material versehenes Rostbett einer Feuerbüchse vorgeschaltet
ist, in welchem sich eine Vorrichtung befindet, die auf ein durch die Luftgeschwindigkeit
im Lufteinlaß bewirktes Drehmoment anspricht, welche Luftgeschwindigkeit sieh genau
entsprechend der veränderlichen Saugwirkung des Fahrzeugabdampfes ändert, wobei
die genannte Vorrichtung zur Abgabe einer dem Qua-
drat der Luftgeschwindigkeit
im Einlaß proportionalen Steuerbewegung an einen ersten Umwandler dient, der zur
Umwandlung der quadratisch proportionailen Steuerb eweg@ung der genannten Vorrichtung
im eine dieser Luftgeschwindigkeit linear proportionale Steuerbewegung und zur Abgabe
der letzteren an ein Element einer Kupplungsvorrichtung bestimmt ist, mittels welcher
eine in einem Gehäuse angeordnete Steuerwelle wahlweise mit der auf ein Drehmoment
ansprechenden Vorrichtung oder mit einem von Hand zu ;betätigenden Regelglied verbunden
werden kann. Ferner besitzt die Anlage eine mit dem genannten Umwandler wirkungsverbundene
Anzeigevorrichtung zur Sichtbarmachun@g oder linear proportionalen Steuerbewegungdieses
Umwandlers, einen mit der Steuerwelle verbundenen Einstellmeehaniismus, um die Steuerbewegung
der Steuerwelle proportional einer Visikositäts- bz.w. Zustandsänderung des flüssigen
oder gasförmigen Brennstoffes verändern zu können. Ferner ist ein mit dem Einstellmechanismus
verbundener zweiter Umwandler vorgesehen zur Umw andlungder Steuerbewegungdes Einstellmechanismus
in eine der Brennstoffströmung durch Brennstoffventile proportionale Steuerbewegung.
Im weiteren sind Mittel vorgesehen zum Übertragen der letzgenannten Steuerbewegungauf
die Ventile sowie eine Brennereinrichtung zum Einspritzen des Brennstoffes in die
Feuerbüchse, wobei der Brennereinrichtung ein Druckgas zugeführt werden kann, z.
B. Dampf oder Druckluft, welches Gas sowohl zulm Reinigen der Brennereinrichtung
und des Ventilsystems als -auch zum Mischen mit denn Brennstoff oder zu dessen Zerstä@ubung
dienen kann.
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Durch die Anordnunggemäß der Erfindung läßt .sich bei allen Betriebszuständen
ein günstiges Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugen, da die Steuerbewegung, die auf die
Ventile übertragen wird, und damit die Brennstoffströmung durch diese Ventile in
jedem Augenblick des Betriebes der Luftgeschwindigkeit im Einlaß und damit der der
Verbrennung zur Verfügung stehenden Luft angepaBt ist, ,wobei die besondere Ausbildung
des Rostbettes eine .über den ganzen Querschnitt des Rostes gleichmäßige Luftverteilung
erreichen läßt. Dieses aus feuerfesten Kugeln gebildete Rostbett bildet außerdem
einen wirkungsvollen Wärmepuffer, indem z. B. beim Anfeuern der Anilage ein großer
Teil der Wärme vom diesen Kugeln aufgenommen und nur nach und nach an die Wandungen
der Feuerbüchse abgegeben wird, was unzulässige Wärmespannungen in d er letzteren
verhindert. Beim Abstellen der Feuerung dient das Kugelbett als Wärmespeicher, ,der
das Kesselsystem, durch weiter andauernde Wärmeabgabe nur langsam zur Abkühlung
bringen läßt, wobei der Dampfdruck bei geschlossenem Lufte,inlaß erst nach etwa
io bis 1a Stunden auf o atü sinkt. Das Kugelbett, das während des Betriel#es weißglühend
ist, verhindert, daß die Flamme auch bei stark schlagartigem Luftnachsehu#b nicht
abreißt. Auch nach liän@gerer,Betriebsu.nterbrechung, d. h. solange die Kugeln noch
rotglaühend sind, gewährleistet dieses Rastbett ein rasches und sicheres Zünden
des Brennstoffes; ferner dienet es während des Betriebes zur Vorwärmung der einströmenden
Kaltluft. Durch entsprechende Anordnung der Kugeln kann eine der Bauart der Feuerbüchse
angepaßte Plammenführung ermöglicht werden; die Rlammengarben werden außerdem durch
die Kugeln aufgefangen, zerrissen und gleichmäßig über die Rostfläche verteilt,
und sie erhalten durch den warmen Rost einen gleichmäßigen Auftrieb. Dadurch kann
verhindert werden, daß die Flammengarben mit voller Wucht auf die Rückwand der Feuerbüchse
prallen:, was örtliche Überhitzungen, Risse oder Ausbeulungen verursachen könnte.
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Durch den genannten ersten Umwanidler wird ferner erreicht, @daß die
von der auf ein Drehmoment ansprechenden Vorrichtung aufgenommene, dem Quadrat der
Luftgeschwindigkeit Ün Einlaß proportionale Steuerbewegung in eine linear proportionale
und damit einfach zu überwachende Steuerbewegung umgewandelt wird.
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Die Zeichnung stellt den Erfindungsgegenstand beispielsweise dar;
es zeigt Fig. i im Grundzuge und raumbildlich eine ursprünglich für Kohdenfeuerung
bestimmte Dampflokomotive mit einer eingebauten Feuerungsanlage für flüssigen Brennstoff,
teilweise im Längsschnitt, Fig.2 raumbi!Idlich und in größerem Maßstab den Kopf
des Steuergehäuses der Anlage nach Fig. i im Schnitt, Fig.3 raumbildlich in größerem
Maßstab und im teilweisen Schnitt die Steuereinrichtung mach Fig. i, Fig.4 @in größerem
Maßstab den Ventilkasten gemäß Fig. i und 3 ,i:m Axialschnitt, Fig. 5 vereinfacht
dargestellt -das Leitungssystem der Anlage nach Fig. i in der Schaltstellung für
eine erste Anfeuerungsart,
Fig. 6 das Leitungssystem für eine zweite
Anfeuertungsart, Fig.7 ;das für eine dritte Anfeuerungsart und Fig. 8 das Leitungssystem
in der Schaltstellung für NormalibetrIeb.
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Gemäß Fig. i ist beider ,ursprünglich für Kohlenfeuerung bestimmten
Feuerbüchse i der Aschenkasten entfernt und ein Windkasten 2 mittels der vorhandenen
Keile 3 eingebaut worden. An Stelle des üblichen Rostes ist an -den Umfangsflanschen
des Windkastens 2 eint durchlässiger Rost 4 eingebaut, oder z. B. aus mehreren rnit
durchgehenden Öffnungen 5 versehenen Rostplatten gebildet sein kann. Über diesen
Platten ist ein Rostbett angeordnet, das aus mehreren. Schichten von aus feuerfestem
Material, z. B. Schamotte, bestehenden Kugeln 6 gebildet ist. Ferner trägt ein Winkelflansch
7 des Windkastens 2 einen Winkelträger 8, auf welchem die Brennereinrichtung angeordnet
ist und dessen auf dem Winkelflansch 7 aufliegender Schenkel mehrere von durchgehenden
Mantelrohren 9 umgebene Brennstoffdüsen io trägt, deren Mündungen gemäß Fig. i wenigstens
annähernd rechtwinklig zu den Mündungen von Zerstäu;berdüsen i i gerichtet sind
(in Fig. i nur je einegezeichnet), die am frei stehenden Schenkeldes Winkelträgers
8 angeordnet ,sind. Die Zerstäuberdüsen ii sind an ein überhitzerrohr 12 angeschlossen,
das sich über die ganze Breite (der Feuerbüchse i erstreckt. Der Windkasten 2 besitzt
ferner einen Einlaßstutzen 13, der alls Lufteinlaß für Iden gesamten Luftdurchsatz
der Anlage dient und dessen unterer, kegelig erweiterter Rand mit Staurippen 13a
versehen 'ist. Diese haben den Zweck, -die Strömungsverhältnisse der eintretenden
Luft im Lufteinlaß selbst bei allen ,durch die verschiedensten Umstände, wie Fahrgeschwindigkeit,
Windgeschwindig keit, Windrichtung u. dgl., geschaffenen Strömungsbedingungen vor
dem Eindaß auszugleichen, indem sie jede unerwünschte und die Verhältnisse im Ein:laß
unabhängig von der Saugwirkung im Schornstein ändernde Strömung durch kräftige Durchwirbelung
der eintretenden Luft zerstören. Damit können auch bei Stillstand der Lokomotive
die gleichen Strömungsverhältnisse im Lufteinlaß geschaffen werden wie bei voller
Fahrt Im genannten Einlaßstutzen 13 ist, wie in Fg. i dargestellt, ein Windflügel
14 vorgesehen, dessen Antriebswelle 15 in Stützarmen 16 )gelagert ist, welche Welle
11.n ihrem freien, in,den Windkasten 2 ragenden Ende eine Drehscheibe 17 trägt,
an welcher ein, Zugorgan i8 angreift, das einerseits über eine Ausgleichsfeder i9
mit den entsprechenden in einem Steuergehäuse 2o angeordneten Steuergliedern verbunden
ist und auf das anderseits eine einstellbare Regelfeder 21 wirkt. Das Zugorgan 18
'kann in einem Rohr eingeschlossen sein und ist somit gegen äußere Beschädigungen
und Verschmutz,ung .geschützt. Das Steuergehäuse 20 ist in seinem mittleren Teil
mittels eines entsprechenden Ansatzes am Boden 23 .des Führerstandes der Lokomotive
L .befestigt und trägt an seinem oberen Teil die Bedienungshebel a, b, c, d
und e, die leicht zugänglich angeordnet sind.
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Die Brennstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen io kann gemäß Fig. 5 bis
8 über die nachstehenden Organe erfolgen: Im Tender T der Lokomotive
L
ist an Stelle,der Kohlen ein Hauptbrennstoffbehälter z4 angeordnet, der
über ein Druckreduzierventil 25 und eine Druckleitung 26 mit einem an die Luft-,drucll,ebremse
angeschlossenen Luftausgl@eiohbehälter 27 verbunden ist. Vom Boden des Tankes 24
führt eine Leitung 28 über einen Dreiwegehahn 29, ein Brennstoffilter
30 und ein Manometer 31 in den 1Nlantel 32 eines Wärmetauschers. Dieser ist
seinerseits mit einem zur Bildung einer gleichbleibenden Druckhöhe bestimmten Schwimmerbehälter
33 verbunden, von welcheim eine Brennstoffleitung 34 in ein Verteilerrohr 35 führt.
An das letztere sind entsprechend der Zahl der Einspritzdüsen io Zweigleitungen
36 angeschlossen, die je einen Drei-wegehahn 37 aufweisen und die über je ein Brennstoffventil
38 in die entsprechenden Einspritzdüsen io münden.
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Vom Armaturenkopf des Dampfkessels 39 ist eine durch den Mantel
3:2 des Wärmetauschers führende Dampfleitung 4o abgez:wei:gt, in der ein
Dreiwegehahn 41 ,angeordnet ist und die einerseits über einen Ablaßhahn 42 ins Freie
mündet und anderseits mit dem am Winkelträger 8 angebrachten Überhitzerrohr 12 verbuntdtn
ist. Ferner ist von der Leitung 4o eine Leitung 43 abgezweigt, die ,durch Iden Boden
23 des Führerstandes führt und einen Dreiwegethahn 44 besitzt, von welchem eine
gegabelte Zweigleitung 44 einerseits in den Luftausgleichbe'hälter 27 und anderseits
zu einem Umstellhahn 43" führt, an den. eine Anschlußleitung 41a angeschlossen ist.
Die Dreiwegehähne 37, die Ventile 38 und ihre entsprechenden Zuleitungen sind in
einem Vierkantgehäuse 22 (Fig. 3 und 4) untergebracht, wobei die Hähne 37, z. B.
mittels eines Vierkantschlüssels (Fig.4), betätigbar sind.
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Der Ablaßhahn 42 der Leitung 40 dient dem Ablassen von allenfalls
in dieser Leitung gebildetem Kondenswasser und ist gemäß Fig. i und 3 über den Hebel
45 und ein Zugorgan 46 durch den Handhebel d betätigbar. An die Leitung 4o ist ebenfalls
eine Anschlußleitung 4011 angeschlossen.
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Der Behälter 24 ist ferner über einen Abstellliahn 2o11 mit einem
Zusatzbehälter 24a verbunden, von welchem eine Zweigleitung 29a zum Dreiwegehahn
29 und eine Zweigleitung 28a zu einer Handpumpe 3o11 führt (in Fig. i ist nur ein
Teil des Leitungsschemas eingezeichnet).
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Im Lufteinlaßstutzen 13 sind ferner gemäß Fig. i schließbare Luftklappen
47 und 48 vorgesehen, die an den Stellen 49 schwenkbar gelagert sind. Die Klappen
47 sind über ein Zugorgan 50 und die Klappen 48 über ein Zugorgan 51 verschwenkbar.
Die Zugorgane 50 und 51 sind an je eine Zahnstange 52 bzw. 53 angelenkt,
die ihrerseits mit einem im Maschinenrahmen gelagerten Zahnrad 54 im Eingriff sind,
das über eine Welle 55 mit einer Rolle 57 verbunden ist, an welchem ein Zugorgan
56 angreift, das mittels eines am Steuergehäuse 2o
gelagerten Lufthebels
e betätigbar ist. Das Schließen der Klappen 47 und 48 kann z. B. mittels entsprechender
Federn unterstützt werden.
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Die außermittig im Gehäuse 2o gelagerte Übertragungswelle 6o, an deren
unterem Ende eine das Zugorgan i8 aufnehmende Scheibe 58 befestigt ist, trägt gemäß
Fig. 2 oberhalb eines Zwischenbodens 61 eine Kurvenscheibe 62, die zusammen mit
einem Abnehmer 63 den ersten Umwandler A bildet. Der Abnehmer 63 besitzt eine mit
der Kurvenscheibe 62 im Eingriff befindliche Rolle 64, die zwischen zwei Armen 65
des Abnehmers 63 gelagert ist. Der letztere ist ferner um einen im Zwischenboden
61 befestigten Drehbolzen 66 verschwenkbar und trägt in der Verlängerung der Arme
65 einen Ansatz 67, an welchem eine am Zwischenboden 61 befestigte Feder 68 angreift.
Ferner besitzt der Abnehmer 63 ein Zahnsegment 69, das mit einem Zahnrad 70 eines
Elementes 71 der Kupplungsvorrichtung Bim Eingriff ist. Das genannte Element 71
sitzt mittels eines Kugellagers 72 frei drehbar auf der Endabsetzung einer lotrecht
angeordneten Steuerwelle 73, auf welcher eine mit einem Umfangsflansch 74 versehene
Büchse 75 befestigt ist. Über dieser Büchse 75 ist eine Kupplungshülse 76 begrenzt
axial verschiebbar, die zwei Endflansche 77 und 78 besitzt, welche mit je zwei einander
diametral gegenüberliegenden Bohrungen versehen sind, in welchen zwei über die Flansche
77 und 78 hinaus verlängerte Kupplungsstifte 79 mit den entsprechenden Flanschen
verbunden sind. Die beiderends zugespitzten Stifte 79 sind einerseits zum Zusammenwirken
mit entsprechenden Bohrungen 8o des Elementes 71 bestimmt und anderseits in Bohrungen
des Umfangsflansches 74 der fest auf der Steuerwelle 73 sitzenden Büchse 75 axial
verschiebbar geführt. Demzufolge ist die axial verschiebbare Hülse 76 mit der Steuerwelle
73 drehverbunden. Am oberen Stirnrand der Büchse 75 stützt sich eine Spannfeder
81 ab, die andernends an der Innenfläche des Endflansches 77 angreift und somit
die Kupplungshülse 76 nach oben, d. h. in Kupplungslage zu drücken sucht. Zur Betätigung
der Kupplungsvorrichtung Bist ein gelenkig an einer Stütze 82 des Zwischenbodens
61 gelagerter, gegabelter Kupplungshebel b vorgesehen. Seine Gabelarme 83 drücken
in der ausgekuppelten Lage gemäß Fig. 2 mit ihren nach unten gebogenen Enden auf
den Endflansch 78, und zwar entgegen der Wirkung der Spannfeder 81. In dieser ausgekuppelten
Lage ist der Hebel b mittels einer Gleitklinke 84 festgehalten, deren Sperrstift
85 mit einer oberen Sperröffnung 86 des Gehäuses 20 im Eingriff ist. Der Hebel b
ist in einer Aussparung 87 des Gehäuses 2o verschwenkbar, wobei die Gleitklinke
84 mittels des Handgriffes 88 entgegen der Wirkung einer Feder 89 nach innen verschiebbar
ist, wodurch der Stift 85 aus der Öffnung 86 freigegeben wird. Nach dem Verschwenken
des Hebels b in die untere, d. h. in die Kupplungsstellung, kommt nach Freigabe
des Handgriffes 88 der Sperrstift 85 mit einer unteren Sperröffnung 9o in Eingriff.
Zufolge der genannten Verschwenkung des Hebels b und entsprechendem Anheben der
Gabelarme 83 drückt die Feder 8i die Kupplungshülse nach oben, wobei die Stifte
79 mit den Bohrungen 8o des Elementes 71 in Eingriff kommen. Demzufolge ist die
Steuerwelle 73 über die Teile 74, 79, 71 und 70 mit dem ersten Umwandler
A und dadurch mit dem Flügelrad 14 drehverbunden.
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Um den genannten Viskositätsänderungen des Brennstoffes gerecht werden
zu können, ist im Gehäuse 2o ein Einstellmechanismus C vorgesehen. Dieser besitzt
ein im Gehäuse 2o waagerecht und drehbar gelagertes Zahnsegment 9i, das mit einem
Ritzel 92 der Steuerwelle 73 im Eingriff steht. Diese Steuerwelle 73 ist ferner
in ihrem unteren Teil durch eine Hülse 93 geführt, deren oberer Endflansch 94 sich
auf einem Zwischenboden 95 abstützt und ein der Lagerung der Steuerwelle 73 dienendes
Kugellager 96 trägt. Im Bereich des rechten Segmentrandes ist gemäß Fig. 2 im Zahnsegment
9i ein Radialschlitz 97 vorgesehen, in welchem ein Mitnehmerstift 98 einer Zahnstange
ioo geführt ist. Die Zahnstange 99 ist auf einer Leitstange ioo axial verschiebbar,
die in einem Schlitten ioi quer zur Steuerwelle 73 angeordnet ist. Der genannte
Schlitten ioi ist quer zur Steuerwelle 73 und zur Verschieberichtung der Zahnstange
99 im Gehäuse 2o verschiebbar gelagert. Die Zahnstange 99 ist ferner mit einer im
Gehäuse quer zur Zahnstange 99 auf einer Welle io2 befestigten Zahnwalze io3 im
Eingriff; die Welle io2 ist im Gehäuse 2o gelagert. Zum Verschieben des Schlittens
ioi auf den Führungen io4 ist am Schlitten ioi ein Zahnflansch io5 vorgesehen, der
mit einem Zahnsegment io6 des Einstellhebels c im Eingriff ist. Der Hebel c sitzt
lose auf der Hülse 93, wobei seine Drehbewegung durch einen Stift 107 dieser Hülse
93, der mit einem Schlitz io8 des genannten Hebels c zusammenwirkt, begrenzt ist.
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Der zweite Umwandler D besitzt eine auf der Welle io2 befestigte Kurvenscheibe
io9, die mit einer Rolle i io eines Abnehmers i i i zusammenwirkt, der seinerseits
fest auf einer Welle 112 sitzt. Diese Welle i 12 ist in einem am Zwischenboden 95
befestigten Auge 113 gelagert und ist an ihrem freien Ende mit einem Lenker 114
drehverbunden. Der letztere ist an eine Stoßstange 115 der Übertragungsmittel E
(Fig. 3) angelenkt.
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Gemäß Fig. 3 führt die genannte Stoßstange 115 in den unteren Teil
des Steuergehäuses 2o und ist an ihrem freien Ende an einen Lenker 116 angelenkt,
der seinerseits mit einer Übertragungswelle 117, die in einem an das Vierkantgehäuse
22 angeschlossenen Gehäuse 20" gelagert ist, drehverbunden ist. Diese Übertragungswelle
117 ist mit einer der Zahl der Düsen io bzw. der Ventile 38 entsprechenden Anzahl
von Kipphebeln i i9 versehen, die gemäß Fig. 4 über einstellbare Schrauben i2o auf
Ventilstangen 121 einwirken. Ein solches Ventil 38 ist beispielsweise in
Fig.4 dargestellt. Das Ventilgehäuse ist mittels einer Ringwand i22, deren Innenrand
einem an der abgesetzten Ventilstange 121 angeordneten kegelförmigen Ventilkörper
123 als Kantensitz dient, in eine
Einlaß- und eine Auslaßkammer
124 bzw. 125 unterteilt, wobei ein Einlaß- und ein Auslaßstutzen 126 bzw.
127 vorgesehen ist. Eine Feder 128 in der Einlaßkammer 124 hält die Ringwand
122 bzw. den Ventilsitz in seiner Lage, wobei eine am Ventilkörper 123 und an einem
Lagerring 129 angreifende Feder i3o versucht, den Ventilkörper 123 in der Schließlage
zu halten.
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Das Steuergehäuse 2o besitzt gemäß Fig. 2 eine Anzeigevorrichtung
F, die auf einem in den Zwischenboden 61 eingesetzten Segment eine äußere und eine
innere Skala 131 bzw. 132 trägt. Mit der Skala 132 wirkt ein Zeiger 133 zusammen,
der mit dem Kupplungselement 71 drehverbunden ist, wobei die Skala 132 derart
ausgebildet ist, daß auf ihr mittels des Zeigers 133 die vom ersten Umwandler A
übersetzte, der Luftgeschwindigkeit im Einlaß 13 linear proportionale Steuerbewegung
ablesbar ist. Die Größe der Skala ist so gewählt, daß dem entgegen der Wirkung der
Feder 21 vom Flügelrand 14 unter allen vorkommenden Betriebsbedingungen bestreichbaren
Drehbereich von z. B. i8o°- eine Drehung des Zeigers um go° entspricht. Ein weiterer
mit der äußeren und gleich ausgebildeten Skala 131 zusammenwirkender Zeiger 134
ist am Hebel a des Regelgliedes G befestigt; der Hebel a ist in einem Schlitz 135
des Gehäuses 2o v erschwenkbar, und zwar um den Flansch 94 der Hülse 93, um welchen
ein entsprechend ausgebildeter Arm 136 des Hebels a greift. Der Endflansch 78 der
Kupplungshülse 76 besitzt am Umfang eine Ausnehmung 137, mit welcher eine Gleitklinke
138 des Hebels a zusammenwirken kann. Diese Klinke 138 kann mittels eines Hangriffes
139 in einer Führung des Hebels a entgegen der Wirkung einer an diesem Hebel angreifenden
Feder 14o axial verschoben bzw. außer Eingriff mit der Ausnehmung 137 gebracht werden.
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Es sei nun die Wirkungsweise der Anlage beschrieben: Es sind verschiedene
Arten des Anfeuerns möglich. Beim Beispiel gemäß Fig. 5 erfolgt das Anfeuern der
Lokomotive mittels einer unter Dampf befindlichen Lokomotive. Die Anschlußleitung
41" ist an die entsprechende Druckluftleitung (gestrichelte Linie) und die Anschlußleitung
4011 an die entsprechende Dampfleitung (punktgestrichelte Linie) dieser Hilfslokomotive
angeschlossen. Demzufolge steht der Hauptbehälter 24 über den offenen Umstellhähnen
43a, die Zweigleitung 4q.12, den Luftausgleichbehälter 27 und die Leitung
26 unter Druck. Bei geschlossenem Hahn 2o11 gelangt dadurch Brennstoff (gepunktete
Linie) über den Dreiwegehahn 29, die Leitung 28, den Filter 30 und das Manometer
31 durch den Mantel 32 des Wärmetauschers in den Schwimmerbehälter 33 und von hier
über das Verteilrohr 35 durch die Leitung 34, die Dreiwegehähne 37, die Leitungen
36 und die Ventile 38 in die Brennstoffdüsen io. Durch die an eine Dampfleitung
der Hilfslokomotive angeschlossene Zweigleitung 4o12 gelangt der Dampf über die
Leitung 40 und den Dreiwegehahn 41 durch den Wärmetauscher 32 und von hier in das
Überhitzerrohr 12 und die angeschlossenen Zerstäuberdüsen. Diese Anfeuerungsart
ist überall dort zweckmäßig, wo unter Dampf stehende Lokomotiven zur Verfügung stehen,
und kann auch während der Fahrt angewendet werden.
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Eine weitere Möglichkeit des Anfeuerns ist in Fig.6 dargestellt. Sie
ist dort anzuwenden, wo z. B. in einem Lokomotivdepot keine unter Dampf stehende
Lokomotive verfügbar ist, wo dagegen eine Druckluftleitung vorhanden ist, an- welche
die Zweigleitung 43 angeschlossen werden kann. Das Anfeuern geschieht also ohne
Dampf, nur mit Luft und Brennstoff. Über den Dreiwegehahn 44. gelangt Druckluft
(gestrichelte Linie) einerseits über die Zweigleitung 4.¢12, den Luftausgleichbehälter
27, die Leitung 26 und den Rahmen 25 in den Hauptbehälter und setzt den Brennstoff
unter Druck. Anderseits gelangt Druckluft über die Leitung 4.o, durch den Wärmetauscher
32 in das Überhitzerrohr 12 und die Zerstäuberdüsen i i. Der unter Druck gesetzte
Brennstoff gelangt in gleicher Weise (gepunktete Linie) wie beim Beispiel gemäß
Fig. 5 zu den Düsen io.
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Wie die Anlage nach mehrstündiger Unterbrechung wieder in Betrieb
gesetzt werden kann, wenn noch ein Dampfdruck von 1/z atü zur Verfügung steht, jedoch
keine Druckluftleitung, ist in Fig.7 dargestellt. Die notwendige Druckluft zur Förderung
des Brennstoffes wird mittels der an den Zusatzbehälter 24a angeschlossenen Handpumpe
3o12 erzeugt. Diese genügt, um die kleinere im Zusatzbehälter 24.a vorhandene Brennstoffmenge
derart unter Druck zu setzen (gestrichelte Linie), daß für das Anfeuern der nötige
Brennstoffdruck in den Düsen io erreicht werden kann. Der Brennstoff gelangt vom
Zusatzbehälter 24.a durch die Leitung 2911 über den Dreiwegehahn 29 in die Druckleitung
28 und anschließend wie bei den vorangehend beschriebenen Beispielen zu den Düsen
io. Aus dem Dampfkessel 39 wird zugleich über den Dreiwegehahn 41 Dampf durch den
Wärmetauscher 32 der Leitung 40 und demzufolge den Zerstäuberdüsen i i zugeführt.
Das Anfeuern kann demnach auf diese Weise ohne Zuhilfenahme fremder Betriebsmittel
erfolgen. Um diese Arbeit zu erleichtern, sollte der Luftausgleichbehälter bei Außerbetriebsetzung
der Anlage auf vollen Bremsbetriebsdruck (7 bis 8 atü) gefüllt werden. Ist ein Betriebsdruck
von etwa 4 atü erreicht, so kann zur weiteren Förderung des Brennstoffes die Dampfkolbenluftpumpe
der Lokomotive verwendet werden, wonach der Normalbetrieb der Anlage einsetzen kann.
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Beim Anfeuern der Anlage werden die Luftklappen 47 und 48 geöffnet
und der Hebel h in Kupplungsstellung gebracht. Demzufolge befindet sich die Büchse
76 in ihrer oberen Endstellung, wobei die Stifte 79 mit dem Element 71 im Eingriff
sind und die Klinke 138 und damit das Handregelglied G außer Eingriff mit der Steuerwelle
73 ist. Die Schieber der Lokomotive seien ebenfalls geschlossen. Da demzufolge im
Schornstein 14.1 und somit auch im Lufteinlaß 13 keine Saugwirkung entsteht, wirkt
auf das Flügelrad 14. noch kein Drehmoment. Nun wird auf eine der angegebenen
Arten
Brennstoff und Dampf bzw. Luft in die Düsen geleitet, wobei allenfalls vorhandenes
Kondenswasser ausgeblasen wird. -Nach dem öffnen eines Brennstoffhahnes kann durch
die Tür ia der Feuerbüchse z. B. ein ölgetränktes brennendes Tuch od. dgl. mittels
einer Stange auf das Rostbett geworfen werden, so daß das sich bildende Brennstoff-Luft-Gemisch
gezündet wird. Bis zur Herstellung eines Dampfdruckes von etwa 12 atü ist eine Anfeuerzeit
von nur ungefähr 1172 Stunde erforderlich. Das Anfeuern kann auch durch einfaches
Einführen und Zünden von Anfeuerholz in der Feuerbüchse erfolgen. Bei Normalbetrieb
der Anlage ist das Leitungssystem gemäß Fig.8 geschaltet. Die von der Luftdruckpumpe
in den Luftausgleichbehälter geförderte Druckluft (gestrichelte Linie) setzt den
Haupttank 24 unter Druck, wodurch Brennstoff (gepunktete Linie), wie vorangehend
beschrieben, in die Düsen io gelangt, wo er durch den dem Dampfkessel 39 entnommenen
Dampf (punktgestrichelte Linie) zerstäubt wird. Während der Fahrt sind die Schieber
der Lokomotive zeitweise geöffnet, so daß im Schornstein 141 in Richtung der Pfeile
X Dampf entweicht, was ein Mitreißen der Feuergase in Richtung der Pfeile y zur
Folge hat. Dadurch entsteht sowohl in der Feuerbüchse i wie im Lufteinlaß 13 ein
Unterdruck, der eine gewisse Eintrittsgeschwindigkeit der in die Feuerbüchse nachströmenden
Luft bestimmt. Je nach der Größe dieser Geschwindigkeit wirkt auf das Flügelrad
14 ein anderes Drehmoment, welches über das Zugorgan 18 nach Überwindung der Kraft
der Feder 2i auf die Welle 6o und demzufolge auf den ersten Umwandler A übertragen
wird, wo es eine entsprechende Verdrehung der Kurvenscheibe 62 zur Folge hat. Diese
ist derart ausgebildet, daß der Abnehmer 63 die quadratische Zunahme der Steuerbewegung
der Vorrichtung in eine lineare Zunahme umwandelt, so daß der Zeiger 133 der Anzeigevorrichtung
sich proportional der Luftgeschwindigkeit im Einlaß 13 und damit entsprechend der
einströmenden Luftmenge einstellt. Über die Kupplungsvorrichtung B gelangt diese
Drehbewegung auf die Steuerwelle 73 und von hier über den Einstellmechanismus C
auf den zweiten Umwandler D. Die Kurvenscheibe iog dieses Umwandlers ist derart
ausgebildet, daß auf den Abnehmer i i i und damit auf die Ventilstangen 121 nicht
die genannte linear proportionale Steuerbewegung übertragen wird, welche zufolge
des damit erzeugten proportionalen Hubes der Ventilkörper 123 eine der Luftgeschwindigkeit
im Einlaß 13 (und damit der Luftmenge) nichtproportionale Brennstoffdurchflußmenge
in den Ventilen 38 ergeben würde, sondern daß eine dieser Brennstoffdurchflußmenge
proportionale Steuerbewegung übertragen wird. Diese wird nun über die Übertragungsmittel
E auf die Ventilstangen 121 übertragen und bewirkt demzufolge ein augenblickliches
und genaues Anpassen der Brennstoffmenge an die vorhandene Luftmenge. Wie bereits
erwähnt, gelangt diese Luft gleichmäßig verteilt durch das aus Kugeln 6 gebildete
Rostbett, wobei die während des Betriebes weißglühenden Kugeln 6 der Luft als Vorwärmer
dienen. Der gewünschte bzw. für ein günstiges Verbrennen notwendige Luftüberschuß
kann mittels der Klappen 47 und 48 eingestellt werden.
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Die aus den Düsen io austretenden und durch den Dampf aus den Düsen
i i zerstäubten Brennstoffstrahlen werden durch den eintretenden Luftstrom über
dem Rostbett während ihrer Verbrennung angehoben, wobei sich entsprechend der in
Fig. i gezeigten Pfeile z eine gute und gleichmäßige Durchwirbelung der Feuergase
bzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches ergibt. Durch entsprechende Anordnung der Kugeln
6 im vorderen Teil der Feuerbüchse i, wie z. B. in Fig. i dargestellt, läßt sich
der einzuschlagende Weg der Feuergase in Richtung der Abzugsrohre ib des Kesselsystems
unterstützen und beeinflussen.
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Die in die Düsen io und damit in den Feuerraum gelangende Brennstoffmenge
entspricht in jedem Augenblick, auch bei schlagartiger Änderung der Strömungsverhältnisse,
wie sie meist in solchen Lokomotiv- und Schiffsfeuerungen auftreten, genau der zur
Verfügung stehenden Luft in der Feuerbüchse, so daß das für die günstige Verbrennung
notwendige Brennstoff-Luft-Gemisch erreichbar ist.
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Soll nun ein anderer Brennstoff mit anderer Viskosität benutzt werden
oder ändert sich die Viskosität des benutzten Brennstoffes während des Betriebes,
was z. B. auf Grund der veränderten Dampfentwicklung am Manometer 31 ablesbar ist,
so kann der Hebel C z. B. längs einer Skala in einem Schlitz des Gehäuses 2o entsprechend
verschwenkt werden. Dabei dreht er sich frei um die Hülse 93, wobei das Zahnsegment
io6 über den Zahnflansch io5 den Schlitten ioi auf den Führungen 104 verschiebt
und demzufolge auch die Zahnstange 99. Dies hat ein Verstellen des Stiftes 98 im
Schlitz 97 des Zahnsegmentes 9i zur Folge, wodurch innerhalb der Grenzen, die durch
die Größe des Radialschlitzes 97 bestimmt sind, das Übersetzungsverhältnis zwischen
der Steuerwelle 73 und dem zweiten Umwandler D geändert werden kann. Dieser Mechanismus
C kann in gleicher Weise bei Verwendung eines gasförmigen Brennstoffes benutzt werden,
um irgendeine Änderung einer Zustandsgröße, z. B. der Temperatur des Brennstoffes,
auszugleichen.
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Soll aus irgendeinem Grunde die selbsttätige Steuerung der Brennstoffventile
abgestellt werden, so geschieht dies durch einfaches Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung
B mittels des Hebels b. Die Sperröffnungen 86 und 9o, die zum Zusammenwirken
mit dem Stift 85 der Sperrklinke 84 bestimmt sind, besitzen im übrigen einen solchen
Abstand voneinander, daß die nach unten gebogenen Enden der Gabelarme 83 des Hebels
b in der gekuppelten Stellung des letzteren nicht mehr auf dem Flansch 78 aufliegen,
so daß sein störender Reibungswiderstand zwischen diesen Teilen entsteht. Vor dem
Auskuppeln der Stifte 79 kann ferner der Hebel a und demzufolge der Zeiger 134
entsprechend
der Lage des Zeigers 133 eingestellt «-erden. Dies hat zur Folge, daß die Klinke
138 genau unter die Ausnehmung 137 zu liegen kommt, so daß die beiden Teile 138
und 137 beim Auskuppeln miteinander in Eingriff kommen. Wird jedoch beim Auskuppeln
die Klinke 138 mittels des Griffes 139 zurückgezogen, so kann das Einstellen des
Regelgliedes G auch nach erfolgtem Auskuppeln vorgenommen werden. Infolge dieses
Auskuppelns kann nun die Steuerwelle 73 und demzufolge die Ventilstangen 121 unabhängig
vom Flügelrad 14 von Hand verdreht bzw. betätigt werden.
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Zeigt sich z. B. während des Betriebes der Anlage, daß eine oder mehrere
der Brennstoffdüsen io verstopft oder verunreinigt sind, so kann ohne irgendwelche
Unterbrechung des Betriebes und ohne nennenswerte Änderung der Brennstoffzufuhr
die betreffende Düse io mittels des zugehörigen Dreiwegehahnes 37 von der Brennstoffleitung
34 auf die Dampfleitung 40 umgeschaltet werden, so daß der unter vollem Kesseldruck
stehende Dampf die betreffende Düse io und das Ventil 38 ausblasen kann. Diese Art
der Reinigung, die durch ein einfaches Drehen des Hahnes 37 erfolgt, ist äußerst
wirksam und benötigt nur wenige Sekunden. Auch wenn mehrere Düsen zugleich auf diese
Weise durchgeblasen werden, besteht zufolge der weißglühenden Kugeln 6 des Rostes
q. keine Gefahr des Löschens der Flamme in der Feuerbüchse.
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So sind alle möglichen und notwendigen Sicherungsmaßnahmen getroffen,
um eine einwandfreie Arbeitsweise der Anlage auch bei unterschiedlichsten und rasch
wechselnden Betriebszuständen zu gewährleisten. Beim Umbau z. B. einer ursprünglich
für Kohlenfeuerung bestimmten Lokomotive, braucht nur der mit dem Rost der Brennervorrichtung
und dein Flügelrad versehene Windkasten an Stelle des Aschenkastens unter der Feuerbüchse
befestigt - zu werden; nach Einbau des Steuergehäuses und der wenigen einzubauenden
Leitungen und nach Herstellung der noch notwendigen Anschlüsse dieser Leitungen
und der Zugorgane ist die Anlage völlig betriebsbereit. Die wenig Raum beanspruchenden
Leitungen und die Steuersäule können auch bei einem späteren Wiederumbau auf Kohlenfeuerung
an Ort und Stelle belässen werden, da sie den Betrieb in keiner Weise beeinträchtigen.
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Es ist besonders zu beachten, daß zum Befestigen des Windkastens 2
die bereits an der Feuerbüchse i vorhandenen Bolzen 3 benutzt werden und somit an
der letzteren keine neue Bohrungen oder Anschlüsse anzubringen sind, die eine Beeinträchtigung
der Festigkeit dieser Feuerbüchse zur Folge haben würden.