Wie funktioniert eigentlich ein Injektor Hubert Paulus

Wie funktioniert der Injektor

Und   vor   allem:   Wie   kann   es   sein,   dass   der   Injektor   mit   Hilfe   des   Dampfes   Speisewasser   in   denselben   Kessel   und gegen denselben Druck befördern kann?

Der   Injektor,   auch   Dampfstrahlpumpe   genannt,   wurde   1857   von   dem   Franzosen   Henry   Jacques   Giffard   (1825   –   1882) erfunden.   Das   französische   Patentamt   verweigerte   ihm   zunächst   die   Anerkennung,   weil   man   bezweifelte,   dass   diese unwahrscheinliche   Gerätschaft   funktionieren   könne.   Erst   als   Giffard   den   Injektor   im   Betrieb   vorführte,   konnte   er   die Zweifler überzeugen. Es handelt sich um eine Speisepumpe, die ohne bewegliche Teile auskommt. Die    Hauptbestandteile    in    dem    gusseisernen    Gehäuse    sind    drei    Düsen,    die    Dampfdüse    (1),    die    Wasser-    oder Mischdüse (2) und die Druckdüse (3).

Früher     Gifford‘scher     Injektor     (aus:     Dinglers Polytechnisches Journal, 1859, Bd. 154)

Der    Dampf    tritt    in    die    Dampfdüse,    die    als    Laval-Düse    ausgebildet    ist,    ein    und    erreicht    am    Ende    Überschall- geschwindigkeit.   Kaltes   Speisewasser   wird   angesaugt   und   in   die   sich   konisch   verengende   Mischdüse   geführt.   Hier kondensiert   der   Dampf   und   gibt   seine   kinetische   Energie   an   das   Gemisch   von   Kondens-   und   Speisewasser   ab,   das eine   Temperatur   von   60-70°C   erreicht   und   mit   hoher   Geschwindigkeit   in   die   nachfolgende   Druckdüse   gelangt.   In dieser   Druckdüse,   die   sich   konisch   erweitert,   wird   das   Gemisch   fast   bis   zur   Ruhe   verzögert;   dabei   steigt   der   Druck   so stark an, dass das  Rückschlagventil in der Speiseleitung überwunden und das Gemisch in den Kessel befördert wird. Dampfstrahlpumpen werden eingeteilt in nichtsaugende und saugende Injektoren. Bei den ersteren muss das Speisewasser von einer erhöhten Position zufließen können. Letztere   können   das   Speisewasser   selbsttätig   ansaugen.   Da   hier   zunächst   kein   Wasser   in   der   Wasserkammer vorhanden   ist,   wird   die   Dampfmenge   zu   Beginn   gering   gehalten.   Das   angesaugte   Dampf-Luft-Gemisch   entweicht   über ein   Ventil   in   die   sog.   Schlabberkammer   (4)   und   gelangt   von   dort   ins   Freie.   Der   in   der   Wasserkammer   entstehende Unterdruck   saugt   nun   das   Wasser   an,   das   sich   mit   dem   Dampf   vermischt   und   ebenfalls   über   die   Schlabberkammer entweicht.   Jetzt   wird   die   Dampfmenge   erhöht,   so   dass   die   Geschwindigkeit   des   Kondensat-Speisewasser-Gemischs so   groß   wird,   dass   es   in   die   Druckdüse   gelangt.   Dabei   schließt   das   Schlabberventil,   während   der   Druckanstieg bewirkt, dass das Rückschlagventil in der Druckleitung zum Kessel öffnet.

Lokomotiv-Injektor

I njektoren   sind   als   Speisepumpen   sehr   nützlich.   Wegen   der   fehlenden   beweglichen   Teile   sind   sie   wenig   reparatur- anfällig   und   haben   eine   nahezu   unbegrenzte   Lebensdauer.   Ihr   Gebrauch   macht   eine   gesonderte   Speisewasser- vorwärmung   unnötig.   Sie   werden   vor   allem   bei   Dampflokomotiven   verwendet.   Nachteile   sind   die   z.T.   schwierige Handhabung,   Anlaufschwierigkeiten   und   keine   Funktion   bei   zu   niedrigem   Dampfdruck.   Injektoren,   deren   Prinzip   auf der   Kondensation   beruht,   arbeiten   naturgemäß   nicht   mit   warmem   Speisewasser.   Kleine   Injektoren   werden   leicht   durch Schmutzteilchen   verstopft,   daher   ist   ein   engmaschiges   Filter   in   der   Speisewasserzuleitung   vonnöten.   Sollte   ein Injektor   doch   einmal   verstopft   sein,   so   hilft   ggf.   Auskochen   in   Essig,   keinesfalls   ist   es   empfehlenswert,   mit   harten Gegenständen zu versuchen, die empfindlichen Düsen zu reinigen.

Fazit: Der Injektor ist eine Wärmemaschine, die in der Lage ist, Wärmeenergie in mechanische Arbeit zu verwandeln. Die Möglichkeit, den eigenen Dampfdruck mit einer so einfachen Konstruktion zu überwinden, hat etwas Faszi- nierendes. Allerdings arbeitet er mit einem schlechten Wirkungsgrad. So braucht er eine erheblich größere Menge an Dampf, um einen bestimmten Betrag an Wasser einzuspeisen als eine Kolbenpumpe. Dieser und andere Nachteile sind wohl der Grund, dass sich der Gebrauch von Dampfstrahlpumpen auf unseren Dampfbooten in Grenzen hält.

Injektor   für   kleine   Dampfkessel, wie   er   z.B.   bei   einigen   unserer Dampfboote      als      zusätzliche Kesselspeiseeinrichtung         im Einsatz ist.

Literatur: Dingler’s Polytechnisches Journal 1859, Bd. 154 Die Dampflokomotive, Transpress- Verlag, Berlin, 1965 The Steamboater’s Handbook, Int. Steamboat Society, USA, 1993 Steamboating Guide, SBA, 2002