Injektor

Injektor (lat., Einspritzer), eine als Speisevorrichtung für Dampfkessel (insbes. Lokomotivkessel) dienende, von Giffard erfundene Dampfstrahlpumpe. Der I. besteht im wesentlichen aus drei Düsen C, E und F, die in ein Gehäuse I eingebaut sind (Fig. 1). Die Wirkungsweise ist folgende: Bei A wird dem I. aus dem zu speisenden Kessel Dampf zugeführt, während bei B Wasser von niedriger Temperatur eintritt.

Fig. 1. Injektor.

Der aus der Düse C (Dampfdüse) austretende Dampfstrahl reißt aus dem Raum D das Wasser in die Düse E (Mischdüse) hinein, mischt sich hierbei mit demselben und wird dadurch kondensiert. Bei diesem Vorgang erlangt der sich durch die Düse E bewegende, anfangs aus Dampf und Wasser gemischte, zuletzt nur noch aus Wasser bestehende Strahl eine Geschwindigkeit, bez. lebendige Kraft, die erheblich größer ist, als die eines unter Kesseldruck austretenden Wasserstrahles. Er ist daher imstande über einen Zwischenraum (Übersprung, Überlauf) zwischen der Mischdüse E und der Düse F (Fangdüse, Druckdüse) hinweg in letztere, bez. aus dieser in die Speiseleitung und, das Speiseventil (Rückschlagventil) öffnend, in den Kessel selbst einzutreten. Das Wasser kann dem I. unter geringem Druck (aus einem über ihm liegenden Behälter) zufließen oder aus einem unter ihm liegenden Behälter angesaugt werden. Man unterscheidet hiernach nichtsaugende und saugende Injektoren. Bei den nichtsaugenden Injektoren läßt man zur Ingangsetzung zunächst das Wasser und dann den Dampf zutreten. Der aus der Mischdüse austretende Strahl, bez. zuerst überflüssig zugeführtes Wasser tritt solange durch den Übersprung in den Raum G (Schlabberraum) und aus diesem durch Rohr H (Schlabberrohr) ins Freie, bis der Zutritt des Wassers so reguliert ist, daß es gerade zur vollständigen Kondensation des Dampfes ausreicht und der Strahl die zur Überwindung des Kesseldrucks erforderliche Geschwindigkeit erlangt hat. Bei den saugenden Injektoren muß der Dampfzutritt derart regulierbar sein, daß zunächst nur ein schwacher Dampfstrahl aus der Dampfdüse tritt, der die Luft aus dem Raum D und dem Saugrohr mit sich fortreißt und dadurch das erste Ansaugen des Wassers bewirkt. Sobald dieses sich in F mit dem Dampfstrahl mischt, herrscht in D ständig ein Vakuum, durch das fortgesetzt Wasser angesaugt wird. Der E verlassende Strahl tritt so lange durch G und H ins Freie, bis der Dampfzutritt ganz geöffnet und eine vollständige Kondensation erfolgt, bez. der Strahl die nötige Geschwindigkeit erlangt hat. Sobald die Injektoren richtig im Gang sind, wird das Schlabberrohr durch einen Hahn oder selbsttätig durch ein federbelastetes Ventil abgeschlossen, um ein Eindringen, bez. Mitreißen von Luft in den Kessel zu vermeiden. Für ein gutes Arbeiten der Injektoren ist eine richtige Bemessung der Düsenquerschnitte und eine möglichst niedrige Wassertemperatur erforderlich. Als mittlere Saughöhe ist bei kaltem Wasser eine solche von 4–5 m, als höchste Wassertemperatur eine solche von 40–50° zu betrachten. Saugende Injektoren können auch als nichtsaugend benutzt werden, wenn der Wasserzufluß reguliert wird, nichtsaugende jedoch nur als solche. Die Injektoren sind vielfach mit Hähnen oder Ventilen zum Absperren, bez. Regulieren von Dampf u. Wasser, zum Abschluß des Schlabberrohrs (Schlabberventil) und mit Rückschlagventil oder auch nur mit einer oder der andern dieser Vorrichtungen vereinigt.

Ein einfacher nichtsaugender I. ist in Fig. 2 dargestellt. Der Dampf tritt bei A in die Dampfdüse B ein. Die Menge des bei C zufließenden Wassers kann durch den Hahn D geregelt werden.

Fig. 2. Nichtsaugender Injektor.

Die Mischdüse E ist mit der Fangdüse F verschraubt. Seitliche Öffnungen G am linken Ende der Mischdüse bilden den Überlauf. Die Austrittsöffnung der Fangdüse wird durch ein Rückschlagventil H gegen die Speiseleitung abgeschlossen. Das an das Schlabberrohr I angebaute federbelastete Ventil K schließt dieses und den Schlabberraum L gegen die äußere Atmosphäre ab. Die älteste, Giffardsche Konstruktion eines saugenden Injektors ist wohl kaum mehr im Gebrauch.

Fig. 3 (S. 840) zeigt den saugenden Doppelinjektor (Universalinjektor) von Körting. Er besteht im wesentlichen aus zwei einfachen Injektoren, von denen der eine das Wasser ansaugt und dem andern zuführt, der zweite das Wasser in den Kessel fördert. Der Dampf tritt bei H ein. Beim Drehen der Achse A mittels eines außerhalb des Gehäuses auf derselben sitzenden (in der Figur fortgelassenen) Handhebels wird durch den an A angebrachten Kurbelzapfen B das Querstück CC¹ gehoben und zunächst das linke, kleinere Ventil V geöffnet. Der erste Injektor erhält durch die Düse D Dampf, saugt Wasser an und führt es zunächst durch M und E ins Freie. Beim weitern Drehen von A öffnet sich V vollständig, bis es an den Anschlag P anstößt. Gleichzeitig hat der von der Achse A aus durch ein (in der Figur fortgelassenes) Gestänge bewegte Hahn E den Kanal M fast vollständig abgeschlossen. Nunmehr beginnt sich das große Ventil V¹ zu öffnen, während Hahn E den Kanal M ganz abschließt und das aus dem ersten F. austretende Wasser jetzt durch NN dem zweiten I. zugeführt wird. Aus letzterm tritt das Wasser nun so lange durch M¹> und E ins Freie, bis auch V¹ vollständig geöffnet und gleichzeitig durch E auch Kanal M¹ abgeschlossen ist. Das Wasser wird alsdann durch das Rückschlagventil O in die Speiseleitung, bez. den Kessel gefördert. Der Universalinjektor saugt kaltes Wasser bis zu 6 m hoch an. Bei 2 m Saughöhe fördert er noch Wasser von 50 bis 60°. Die Temperatur des Wassers wird im I. um ca. 50° erhöht. Der Universalinjektor wird auch nichtsaugend ausgeführt. Er hat dann für beide Einzelinjektoren nur ein gemeinsames Dampfventil und fördert noch Wasser von 65–70° in den Kessel.

Fig. 3. Körtingscher Universalinjektor.

Bei gewöhnlichen saugenden Injektoren muß eine erneute Ingangsetzung erfolgen, sobald ihre Tätigkeit durch Eindringen von Luft in das Saugrohr unterbrochen wird. Es haben sich daher selbsttätig wiederansaugende, sog. Restarting-Injektoren in großer Zahl eingebürgert. Fig. 4 zeigt den Restarting-I. von Schäffer u. Budenberg. Durch Heben und Senken des mit dem Kegel K aus einem Stück bestehenden Ventils V kann der bei A eintretende Dampf abgesperrt, bez. sein Durchgang durch die Dampfdüse reguliert werden. Die Bewegung von V u. K erfolgt durch Drehen einer mit Kurbelzapfen P versehenen Achse mittels eines außerhalb des Gehäuses auf derselben sitzenden Handhebels.

Fig. 4. Restarting-Injektor von Schäffer u. Budenberg.

Das Wasser tritt bei D ein. Die Mischdüse C ist der Länge nach geteilt und die eine Hälfte E um einen Bolzen seitlich aufklappbar. Beim Anlassen, bez. beim Eindringen von Luft in das Saugrohr wird diese Klappe vom durchtretenden Dampf und Wasser abgehoben, so daß der Durchgangsquerschnitt vergrößert wird. Dampf und Wasser entweichen durch das federbelastete Schlabberventil L. Sobald der Dampf vollständig kondensiert wird, bez. alle Luft aus dem Saugrohr entfernt ist, vermindert sich der Druck in der Mischdüse derart, daß die Klappe E durch den äußern Luftdruck geschlossen wird. Nunmehr tritt der Strahl in die Fangdüse und durch das Rückschlagventil B in den Kessel.

Ein einfacher, als Tandem-I. bezeichneter Restarting-I. von Schäffer u. Budenberg ist in Fig. 5 dargestellt. Der Dampf tritt bei A, das Wasser bei B ein. Der Dampfzutritt kann durch das mittels Spindel C bewegte Ventil D und den Kegel E abgesperrt, bez. reguliert werden. Die Mischdüse ist in zwei Teile F und G zerlegt, die zwischen sich einen Spalt (Übersprung) frei lassen, der von einem Gehäuse H umgeben ist. Der untere Teil G ist mit der Fangdüse I als ein Stück ausgebildet. Kurz vor der Fangdüse bilden seitliche Löcher einen zweiten Übersprung. Der aus diesem etwa austretende Dampf soll zum Zweck eines bessern Anspringens durch das Gehäuse H und den ersten Übersprung in die Mischdüse zurückgeleitet werden. Der bei Ingangsetzung oder Eindringen von Luft in das Saugrohr aus dem Übersprung tretende Strahl öffnet eine (die Stelle des Schlabberventils einnehmende) Klappe und tritt durch L ins Freie, bis er imstande ist, in die Fangdüse einzutreten.

Fig. 5. Tandem-Injektor von Schäffer u. Budenberg.

Statt Kesseldampf kann auch Abdampf zum Betrieb von Injektoren benutzt werden. Diese sogen. Retourdampf-Injektoren sind nichtsaugend, erhalten Dampf aus der Auspuffleitung der Maschine zugeführt und können nur Kessel mit höchstens 5 Atmosphären Betriebsdruck speisen. Ihre Dampfdüsen haben einen bedeutend größern Querschnitt als die der mit Kesseldampf betriebenen Injektoren. Wird dem Abdampf eine kleine Menge Kesseldampf beigemischt, so können die Retourdampf-Injektoren auch Kessel mit höherm Betriebsdruck speisen und auch das Wasser anfangen. Der Dampfverbrauch der Injektoren ist erheblich, doch wird die Dampfwärme in dem ziemlich hoch vorgewärmten Speisewasser wiedergewonnen.