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Wärmespeicher, insbesondere für feuerlose Lokomotiven Die Erfindung
bezieht sich auf einen Wärmespeicher, insbesondere für feuerlose Lokomotiven, bei
dem ein unter dem Wasserspiegel liegendes Füllrohr in der Symmetrieebene zwischen
den Längswänden einer schachtartigen Leitvorrichtung zum Erzielen eines. geregelten
Wasserumlaufes vorgesehen ist. Bei diesen bekannten, liegend angeordneten Wärmespeichern
ist die schachtartige Leitvorrichtung und das praktisch auf seiner gesamten Oberfläche
mit Dampfaustrittsöffnungen versehene Füllrohr symmetrisch zur lotrechten Längsmittelebene
des Wärmespeichers angeordnet, so daß sich eine in der Leitvorrichtung aufsteigende
und außerhalb derselben fallende Umlaufströmung ausbilden kann. Das Füllrohr ist
dabei im wesentlichen im oberen Teil der Leitvorrichtung vorgesehen, so daß in der
Leitvorrichtung eine Querschnittsverengung eintritt, durch die die Umlaufströmung
behindert wird und der Ladevorgang verhältnismäßig langsam und unter erheblicher
Geräuschentwicklung vonstatten geht. Außerdem tritt eine weitere Behinderung der
Umlaufströmung durch den 'entgegen der Umlaufströmung aus den nach unten gerichteten
Dampfaustrittsöffnungen austretenden Dampf auf. Um letzteres zu vermeiden, sind
bei stationären, stehenden Wärmespeichern ebenfalls -in einem lotrechten Schacht
angeordnete Füllrohre vorgesehen worden, bei denen die Dampfaustrittsöffnungen in
Richtung
der Umlaufströmung angeordnet sind. Aber auch hier tritt immer noch eine Behinderung
der Umlaufströmung durch das im Leitschacht angeordnete Füllrohr auf, so daß der
Ladevorgang immer noch erhebliche Zeit beansprucht und mit starkem Geräusch verbunden
ist.
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Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, einen Wärmespeicher,
insbesondere für feuerlose Lokomotiven, bei dem ein unter dem Wasserspiegel liegendes
Füllrohr in der Symmetrieebene zwischen den Längswänden einer schachtartigen Leitvorrichtung
zum Erzielen eines geregelten Wasserumlaufes vorgesehen ist, so. zu verbessern,
daß ein optimaler Wasserumlauf entsteht, um den Ladevorgang soweit wie möglich abzukürzen
und das ihn begleitende Geräusch zu vermindern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Füllrohr in
einem strömungsfreien Raum in der Symmetrieebene der Leitvorrichtung angeordnet
und in an sich bekannter Weise mit zum Wasserspiegel gerichteten Dampfaustrittsöffnungen
versehen ist, derart, daß der natürliche Wasserumlauf infolge des unterschiedlichen
spezifischen Gewichtes des verschieden stark erwärmten Wassers durch den ausströmenden
Dampf verstärkt wird, ohne daß dabei das Füllrohr die. entstehende Umlaufströmung
behindert. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Füllrohr als etwa
O-förmige Ringleitung auszubilden bzw. mehrere Füllrohre parallel in Speicherlängsrichtung
anzuordnen.
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Auf Grund des durch diese Lösung :erzielten guten Wasserumlaufes und
der damit erheblich verkürzten Füllzeit ist es möglich, die Betriebsbereitschaft
des Wärmespeichers bzw. der damit versehenen feuerlosen Lokomotiven wesentlich zu
erhöhen. Desgleichen wird dadurch das Begleitgeräusch beim Füllen des Wärmespeichers
beträchtlich vermindert. Die Herstellung und der Einbau der Füllrohre mit der Leitvorrichtung
ist einfach und billig. Die zusätzliche Gewichtsbelastung durch die Leitvorrichtung
und der Platzbedarf derselben sind außerordentlich gering, da die Leitvorrichtung
beispielsweise aus Blech geschweißt werden und somit eine merkliche Beeinträchtigung
des Aktionsradius der Lokomotive nicht eintreten kan.i.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Wärmespeicher mit einem Füllrohr im lotrechten
Längsmittelschnitt, Abb. 2 den Wärmespeicher im Querschnitt längs der Linie II-II
in Abb. i, Abb. 3 ein Füllrohr mit darauf befestigtem Leitschacht im Querschnitt,
Abb. q. einen Wärmespeicher mit als etwa O-förmige Ringleitung ausgebildetem Füllrohr
im waagerechten Längsmittelschnitt, Abb. 5 den Wärmespeicher im Querschnitt längs
der Linie V-V in Abb. q., Abb. 6 einen Wärmespeicher mit zwei Füllrohren im waagerechten
Längsmittelschnitt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 ist in dem zylindrischen,
mit gewölbten Böden i versehenen, vorteilhaft geschweißten Wärmespeicher 2 ein im
unteren Teil des Wasserraumes in der lotrechten Längsmittelebene Y des Wärmespeichers
2 liegendes etwa waagerechtes, zylindrisches Füllrohr 3 vorgesehen, das in bekannter
Weise mit annähernd radialen in Richtung zum Wasserspiegel angeordneten Dampfaustrittsöffnungen
q. versehen ist. ' Das Füllrohr 3 ist an einer Stirnseite verschlossen und an der
anderen Stirnseite mit dem an einem Boden i des Wärmespeichers 2 vorgesehenen, durch
ein Absperrventil 5 verschließbaren .Füllstutzen 6 verbunden. Zum Festhalten des
Füllrohres 3 im Wärmespeicher 2 dienen im Innern desselben angeschweißte Rohrschellen
7. Symmetrisch zur lotrechten Längsmittelebene Y des Wärmespeichers :2 ist zu beiden
Seiten des Füllrohres 3 mindestens in der Länge des mit Dampfdurchtrittsöffnungen
q. versehenen Teils des Füllrohres 3 eine schachtartige, beispielsweise aus Stahlblech
geschweißte Leitvorrichtung 8 angebracht, deren Schmalseiten 9 jeweils in einer
Querebene des Wärmespeichers 2 liegen und deren Längs-bzw. Leitwände io parallel
verlaufen sowie gegeneinander symmetrisch zur lotrechten Längsmittelebene Y des
Füllrohres 3 bzw. des Wärmespeichers 2 geneigt sind. Die gegenseitige Neigung kann
konvergierend und/oder divergierend sein, so daß auf jeden Fall ein düsenartiges
Querschnittsprofil entsteht, auf dessen engsten Öffnungsquerschnitt a die Dampfaustrittsöffnungen
q. gerichtet sind. Die Neigung und die Ausmaße der Leitwände io sowie der Öffnungsquerschnitt
a hängen von der Größe und den Betriebsverhältnissen des Wärmespeichers 2 ab. In
der Abb. 2 ist gleichzeitig .die entstehende Umlaufströmung durch einige Linien
b dargestellt. Dabei ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Füllrohr 3 in einem
annähernd strömungsfreien Raum liegt und somit die Strömung nicht behindert. Außerdem
ergibt sich, daß die durch das unterschiedliche spezifische Gewicht des verschieden
stark erwärmten Wassers entstehende natürliche Strömung durch die Leitwände io und
den ausströmenden Dampf gelenkt und verstärkt wird, so daß ein guter, rascher Wasserumlauf
im Wärmespeicher 2 gewährleistet ist und damit ein staufreier, schnellerer Wärmeübergang
vom Dampf auf das Wasser gefördert wird.
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In der Abb.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das im Gegensatz zu den etwa lavaldüsenartig gegeneinander geneigten Leitwänden
io des vorhergehenden Ausführungsbeispiels lediglich nach oben konvergierende Leitwände
io aufweist. Die Leitvorrichtung ist dabei mittels an den Leitwänden io angebrachter
Flacheisen i i auf an dem Füllrohr 3 angeschweißten Ansätzen 12 oder auf dem Füllrohr
3 vorgesehenen Rohrschellen durch Schrauben 13 befestigt.
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In gleicher Weise können jedoch zur Befestigung der Leitvorrichtungen
deren Schmalseiten 9 verlängert und unmittelbar auf dem Füllrohr 3 aufgeschweißt
oder die gesamten Leitvorrichtungen über Flacheisen 14 od. dgl. an den Wänden des
Wärmespeichers 2 abgestützt werden. Auch können
im Bedarfsfall gleichzeitig
mehrere Befestigungsarten angewandt werden. Vorzugsweise werden die Leitschächte
oder Leitvorrichtungen aus Stahlblech genietet oder geschweißt. Sie können in Längs-
und Querrichtung unterteilt werden, um ein einfacheres Einbringen in den Wärmespeicher
2 und um eine leichtere Montage zu ermöglichen. Bei Wärmespeichern für Lokomotiven
werden die Leitwände io besonders vorteilhaft an den bereits vorhandenen, in Querebenen
des Wärmespeichers 2 liegenden, mit diesem verschweißten Schwallblechen befestigt,
ohne dabei noch irgendwie mit dem Füllrohr 3 in Verbindung zu stehen. Diese Befestigungsart
ist die strömungstechnisch günstigste Art, da keine die Strömung behindernden Einbauten
erforderlich sind.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 und $ ist das Füllrohr, das mit
einem oder mehreren Füllstutzen 6 verbunden sein kann, eine etwa O-förmige Ringleitung
15, deren vorzugsweise die Dampfaustrittsöffnungen 4 enthaltende Teile gerade und
parallel zueinander verlaufen. Diese geraden Teile sind dabei wie in den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen mit Leitvorrichtungen 8 versehen und liegen symmetrisch zur
Längsmittelebene Y des Wärmespeichers 2. Die Leitwände io sind jedoch ihrer jeweiligen
Lage so angepaßt, daß sie die: entstehende Strömung nicht behindern, d. h. die von
der lotrechten Längsmittelebene Y des Wärmespeichers 2 abliegenden Leitwände io
der Leitvorrichtungen 8 sind unten verkürzt. Abb. 5 zeigt außerdem wieder den sich
bei dieser Anordnung ergebenden, durch die Linien b gekennzeichneten Wasserumlauf;
daher ist ohne weiteres einzusehen, daß sich zwei gleichartige symmetrisch zueinander
verlaufende Urhlaufströmungen ausbilden, so daß damit eine noch raschere geräuschärmere
Füllung des Wärmespeichers 2 erzielt wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb..6 entspricht in der Wirkung dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Die Dampfzuführung erfolgt hierbei lediglich
in zwei getrennten, jeweils mit einem Füllstutzen 6 verbundenen und mit einer Leitvorrichtung
8 versehenen Füllrohren 3.