|
|
 |
|||
| A
gőzmozdony-fejlesztés küzdelem volt, elsősorban a nagyobb
teljesítményért, másodsorban a jobb
hatásfokért, vagyis hogy a mozdony a
teljesítményét minél kevesebb
hajtóanyag felhasználásával adja le. Ennek
érdekében a XIX. század második
felében a gőzösökön
két fontos újítást
alkalmaztak: a gőz
túlhevítését, és
körülbelül ugyanakkor a kazán
tápvíz
előmelegítését. |
| Miután a kazánban
lévő víz gőzzé alakul, csöveken a
hengerekbe jut, ahol munkát végez, majd
rövidebb vagy
hosszabb úton a szabadba
távozik. A kazánban
pótolni kell a vizet,
be kell juttatni a kazánnak a nyomás alatt
lévő
terébe. Erre a korai gőzmozdonyoknál szivattyút alkalmaztak, melyet a mozdony keresztfeje, forgattyú, vagy a tengelyen lévő excenter hajtott. Ha olyan mozdony, melynek pumpáját a keresztfej hajtotta, befűtve hosszabb ideig állt a vonatán, és közben csökkent a kazánban a vízszint, a mozdonyt leakasztották a vonatról, előre és hátra ment, közben a keresztfej hajtotta szivattyú újra feltöltötte a kazánt vízzel. Az 1900-as években a szivattyút felváltotta az injector (befecskendező), melyet a magyar vasúti szaknyelv lövettyűnek nevez. |
A gyakorlatban a gőzmozdonyon
általában két
lövettyű van: egyik a
kazán friss gőzét, a másik a már
munkát végzett, fáradt gőzt használja. A lövettyűk a kazán elejébe juttatják a friss vizet, így a bejutatott viszonylag hideg víznek kisebb a hatása annál, mintha a kazán hátsó részébe kerülne, ahol a tűzszekrény hevíti a vizet. A lövettyű a kazán nyomását és gőzét használja, hogy vizet juttasson ugyanabba a kazánba - ez látszólag ellentmondás. Ennek feloldása a gőzsugár alkalmazása. A sűrített gőz átadja a sebességét a kazánba juttatandó víznek, így a kazánénál nagyobb nyomást hoz létre. |
| Ha forrásban
lévő vízhez hideg vizet adunk, a forrás
abbamarad, idő kell, mire újra indul. Ez történt a
korai gőzmozdonyoknál is, a kazánba nyomott hideg tápvíz
hatására. Eközben a már munkát
végzett gőz a kéményen távozott,
jelentős hőenergiát magával víve. A modern gőzösöknél kialakítanak egy helyet, ahol a munkát végzett gőz előmelegíti a tápvizet, mielőtt az a kazánba kerülne. Ezt hívják tápvíz előmelegítésnek. A mozdonytervezők a XX. század elejétől ismerték fel a tápvíz előmelegítő gyakorlati hasznát, és legnagyobb fejlődése a 20-as években kezdődött. Azóta az előmelegítő állandó alkatrésze a mozdonyoknak, és a legtöbbön van is. A tápvíz előmelegítők a mozdonyban keletkezett hőt használják, ami másként a szabadba távozna. E hőt a mozdonyból távozó forró gázok hordozzák. A veszteség hő hasznosítására a korai mozdonyokon is tettek kísérletet, a füstgázokkal próbálkoztak. Ez nem volt sikeres, az akkor kis mozdonyokon kevés hely volt, és a vízvezető csövezés gyakran hibaforrás volt. Ígéretesebb a már munkát végzett, a hengerekből kiáramló gőz hőjének a hasznosítása, hiszen a hevítése során kapott hőnek a 86%-át hordozza. A legtöbb tápvíz előmelegítő gőzt használ. |
Alapvetően két fajtája van:
a nyitott és a zárt tápvíz
előmelegítő. A
nyitottnál a fűtő gőz közvetlenül keveredik a
tápvízzel, így melegíti. Ilyen a
lövettyű. A fáradtgőz lövettyű az
egyébként a szabadba távozó gőz
hőenergiáját hasznosítja, míg a frissgőz
lövettyű a kazán gőzét használja. A gőz
keveredik a tápvízzel, átadja a hőjét,
és visszajut a kazánba, így sem hő
nyereség,
sem veszteség nem keletkezik. A zárt típusú tápvíz előmelegítőnél a víz nem keveredik a gőzzel, a víz csövekben áramlik, a gőz pedig a csövek körül, úgy melegíti a vizet. A nyitott típus előnye a zárttal szemben, hogy a hatásfokát nem rontja a csövezés formája, emellett eltávolítja a tápvízből a korrozív oxigén 80%-át. További előny, hogy a melegítő borításának csak a fáradtgőz nyomását kell elbírnia. A tápvíz előmelegítők széles választékát alkalmazták a gőzgépeken, az óránkénti 20.000 font/óra (9.000 kp) kapacitásútól a 135.000 font/óra (61.000 kp), vagy még nagyobb kapacitásúig. Már maga a lövettyű is melegíti a kazánba jutó tápvizet a hozzáadott gőzzel, de a legtöbb amerikai mozdonyon külön előmelegítőt is használtak, ami Elesco, Coffin vagy Worthington, ritkán Wilson típusú lehet. |
| Az
Elesco típusú tápvíz előmelegítő A füstszekrény felső része előtt a keresztben álló henger az Elesco tápvíz előmelegítő a New Haven vasút R-2 osztályú Mountain típusú tehervonati mozdonyán Kép I. E. August jóvoltából, [2]-ből Az Elesco név a gyártóéból származik, a Locomotive Superheater Company, rövidítése LSCo, kiejtése El Es Co., vagy Elesco. Később így is írták a nevét. Mivel a szerkocsiból származó tápvíz zárt módon áramlik át a hengeres tartályon, egy szivattyú elegendő a rendszerben, nincs szükség külön hideg- és forróvíz szivattyúra. A szivattyú dugattyús vagy centrifugális is lehet. A hengerekből kiáramló gőzt bevezetik az Elesco tartályba, ahol a tápvizet melegíti, majd a szerkocsiba kerül és keveredik a hideg vízzel, és a maradék hőjét is leadja. |
 Az Elesco típusú lövettyű, egyben tápvíz előmelegítő volt a legegyszerűbb fajta, mely kihasználta a fáradtgőzben még meglévő energiát, de használhatott friss gőzt is. Egyszerű volt, de a mozdony hatásfokán a bonyolultabb eszközöknél kevesebbet javított. Az Elesco lövettyűt és előmelegítőt a vezetőállás alatt, általában a mozdony jobb oldalán helyezték el. |
A
Coffin típus Talán a Coffin típusú tápvíz előmelegítő a leglátványosabb az összes között, amint ezen a Burlington vasút O-2 osztályú Mikadón, a füstszekrény körül látszik Bernard Corbin felvétele [2]-ből |
|||
| A legtöbb Coffin előmelegítőt a füstszekrényen belülre szerelik, és csak a csövezésről vehető észre. Ez zárt rendszerű típus, a kazán tápvíz zárt csőrendszeren halad, és a már munkát végzett, a hengerekből kiáramló gőz a csövek körül áramlik, és a csőfalon át melegíti a tápvizet. | A gőzt és a belőle lecsapódó forróvízet az Elesco rendszerhez hasonlóan csövön a szerkocsiba vezetik, ott nyílt módon, érintkezéssel és keveredéssel melegíti a vizet, . |
| A
Worthington |
Ez a típus nyitott fajta előmelegítő. A hengerekből távozó gőz egy részét közvetlenül a tápvízbe vezetik, így melegíti azt. A jobb oldali képen a brazil Sao Paulo Railroad Beyer-Garrett típusú, és az Edward Hines Western Pine Company, fakitermelő vasútjának Shay típusú mozdonyán látható Worthington BL típusú tápvíz előmelegítő. Nagy légsűrítőnek látszanak a kazán oldalán. Mindkettő Worthington Pump & Machinery Co. gyári kép [2]-ből |
 |
 Az Erie Railroad Berkshire (2-8-4) tengelyelrendezésű mozdonyán Worthington BL típusú tápvíz előmelegítő van Worthington Pump & Machinery Co. gyári kép [2]-ből A mozdonyt a Baldwin építette 1928-ban. A rajta lévő előmelegítő egy korai Worthington típus, minden egysége egybeépítve és a járda alá szerelve. A későbbi típusoknál a szivattyúk és az előmelegítő külön egységet képeznek. |
|||
 |
A Worthington BL típusú tápvíz előmelegítő metszeti rajza Rajz [2]-ből Ennél a típusnál minden funkciót egy házba építettek: a hidegvíz szivattyút, a nyitott tápvíz melegítőt és a forróvíz szivattyút. Mindkét szivattyút a rajz jobb felső részén lévő gőzhenger és dugattyú hajtja. Az ez alatt lévő henger a hidegvíz szivattyú, legalul pedig a forróvíz szivattyú található. A szerkocsiból a hidegvíz a bal felső, C szelepen át érkezik, és az egység felső részében gőzzel keveredik. A forróvíz szivattyú nagyobb a hidegnél, mivel azon a sűrített gőz is átáramlik, mielőtt bekerülne a kazánba. A Worthington BL nagyobb méretű rajza |
A Worthington BL típussal ellentétben az S és az SA típusnak minden része külön egységet képez. A Worthington S típusú tápvíz előmelegítő belül a füstszekrény tetején Worthington Pump & Machinery Co. gyári kép [2]-ből A füstszekrényen kívül, az alatt vannak a szivattyúk. |
 |
| A Worthington SA három
egysége a hidegvíz
szivattyú,
a melegítő és
a forróvíz szivattyú. Ezeket
egymástól távol is el lehet helyezni, ahogyan a mozdony súlyeloszlása
kívánja. A tápvizet az E ponton a 6 hidegvíz szivattyú juttatja be a rendszerbe, és nyomja a B melegítőbe. A 6 hidegvíz szivattyút a kazángőz turbina hajtja, a gőz az 5 szelepen át jut a szivattyú turbinájába. A szelep lezár, ha a kazánt nem kell vízzel táplálni. A víz a B melegítőből vastag csövön a C forróvíz szivattyúba jut, ami a D visszacsapó szelepen át benyomja a kazánba. A hengerből a fáradtgőz az A vezetéken át jut a B melegítőbe. A kazángőz a vezetőálláson lévő 1 szelepen át jut a 2, forróvíz szivattyúba, de csak akkor, ha a mozdony szabályzója nyitva van. Ínyencek a részletes rajzon tanulmányozhatják a Worthington SA működését. |
 A Worthington SA tápvíz előmelegítő egyik lehetséges elrendezése Rajz [2]-ből |
 |
A tápvíz melegítő egység Rajz [2]-ből Az egység bal oldalán lévő, úszó mozgatta szelep engedi a gőzt a hidegvíz szivattyúhoz. Ha elég magas a vízszint, a szivattyú leáll. A kipufogó gőz a hengerből és a forróvíz szivattyúból folyamatosan áramlik a fűtő egység felső részébe. A szerkocsiból a hidegvíz beleáramlik ebbe a gőzbe. A közvetlen érintkezés és a keveredéses hőátadás biztosítja, hogy a kipufogó gőz a hordozott hőjével együtt visszaáramlik a kazánba. |
| Ezen a
Mikadón Worthington SA
típusú tápvíz előmelegítő van Kép I. E. August jóvoltából, [2]-ből A DT&I vasúttársaság 2-8-2, Mikado mozdonyán az SA típus növelte a gép hatásfokát. A hidegvíz szivattyú a hátsó forgóváz mögött-fölött, a forróvíz szivattyú a járda alatt, a légtartály előtt helyezkedik el, a fűtő egységet a füstszekrény fölé, a kémény elé tették. |
 |
| A
Wilson tápvíz előmelegítő
|
| Kevéssé ismert,
ritkán alkalmazott és nem sikeres előmelegítő
rendszer volt. 1920 körül a Milwaukee vasúttársaság alkalmazta az akkor új fejlesztésű Wilson tápvíz előmelegítőt. A szerkocsi bal elejében helyezték el. A nagy, körülbelül 6 hüvelyk átmérőjű cső a hengerekből kiáramló gőz kb. 10%-át vezette a szerkocsihoz, hogy melegítse a tápvizet. A gőz olaj- és más szennyezés eltávolítón haladt át. A hengerekből kiáramló gőznek a szerkocsiba áramlását egy nagy termosztát szabályozta. Mikor az előmelegített víz hőfoka elért egy értéket, a termosztátnak le kellett (volna) zárnia a gőzáramlást. Sajnos a termosztát gyakran elromlott. A Montanában és Dakotában található kemény víz miatt a termosztát zárt vagy nyitott állásban (általában nyitottban) megszorult. |
Volt kézi szelep is,
általában nagyon
nehezen elérhető helyen. A kipufogó gőz
csövét a vezetőfülke padlója
alatt vezették, és gyakran ott volt a
kézi szelep is, de volt
mozdonytípus, aminél a szelep a bal henger
mögött volt. Némelyik
mozdonyon a szelep túl messze volt, hogy a
járdáról el lehetett volna érni, és túl magasan,
hogy a talajról létra
nélkül hozáférhető legyen Mikor a Wilson tápvíz előmelegítő elromlott, a hideg vízzel táplált kazán nem gőzölt megfelelően, mikor a mozdonynak nagy teljesítményt kellett volna leadnia. |
|
|
