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Dampfturbinenanlage.
Bei einer Turbine mit einem einzigen Schaufelrad und einem zwischen dem Schaufelradgehäuse und dem Kondensator eingeschalteten Diffusor kann man durch in diesem Gehäuse erzeugten Unterdruck (Vakuum) : i. die kinetische Energie des Dampfes unter den günstigsten Bedingungen ausnutzen, während seine Geschwindigkeit grösser wird als 1400 m per Sekunde ; 2. die Expansion sehr weit treiben, damit der in die Turbine eintretende Dampf teilweise, und zwar soweit kondensiert ist, dass die entstandenen Wassertröpfchen beim Durchgang zwischen den Schaufeln trotz der Grösse der inneren Verluste der Turbine nicht vollständig verdampfen können, wie gross auch der anfängliche Druck und die Überhitzung des Dampfes gewesen sein mögen.
Unter diesen Bedingungen ist das die Turbine durchströmende Treibmittel stets verhältnismässig kalt und der Stahl, aus dem die Turbine hergestellt ist, verliert nicht seine Härte.
Nun ist der thermische Wirkungsgrad einer Turbine um so besser, je grösser der anfängliche Druck und die Überhitzung des Dampfes sind. Es empfiehlt sich daher, eine derartige Turbine von einem Kessel mit augenblicklicher Verdampfung aus zu speisen, wie von einem Serpollet-oder Renardkessel aus, der Dampf von etwa 100 Atmosphären und 500 bis 6000 C liefert, um die Eigenschaften der Turbine gut auszunutzen.
Allein man kann die gewöhnlichen Kessel nicht ohne weiteres durch die genannten Kessel ersetzen, denn i. wären die Rohrleitungen für sehr hohe Drucke und Temperaturen sehr kostspielig, sie würden eine Heizvorrichtung für die Umgebung bilden, in der der Dampf seiner Überhitzung alsbald verlustig ginge ; 2. wäre jede Regelungsvorrichtung, selbst eine einfache Drosselklappe, in den Leitungen sehr schwer in betriebsfähigem Zustand zu erhalten, wenn der Druck und die Temperatur die oben erwähnten Grenzen erreichen ; 3'würde die äusserst geringe Wassermenge in den Kesseln die Leitung. der Feuerung sehr schwierig machen.-
Man vermeidet diese Mängel bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Turbinenanlage : I. Indem man den Kessel und die Turbine in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise kombiniert, so dass sie eine einzige.
Maschine bilden. Der Dampf hat hierbei zwischen dem Kessel und der Eintrittsstelle in die Düsen nur Leitungen zu durchströmen, deren Gesamtlänge nur einige Dezimeter beträgt. Da diese Leitungen einen sehr kleinen Querschnitt besitzen, so kann man ihnen leicht die nötige Festigkeit erteilen, und sie sind auch so kurz, dass der Dampf nicht Zeit hat, sich abzukühlen, während er sie durchströmt.
2. Durch Vermeidung der Einschaltung eines Hahnes in den Dampfweg zwischen Kessel und Turbine.
Man kann die fast augenblickliche Verdampfung benutzen, um die Geschwindigkeit der Maschine zu regeln, indem man die Speisewasserzufuhr zum Kessel nach dem Stande eines Geschwindigkeitsregleis regelt, so dass die Speisewasserzufuhr mit wachsender Geschwindigkeit der Maschine sehr rasch abnimmt und umgekehrt.
3. Durch Benutzung eines gasförmigen Brennstoffes, wie Leuchtgas, Wassergas oder eines beliebigen Kohlenwasserstoffes Cn Hn, die'mit Luft verbrannt werden, welche unter
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einem Druck von einigen Millimetern Wassersäule von einem Ventilator od. dgl. geliefert wird.
Man kann unter diesen Bedingungen die Intensität der Verbrennung plötzlich ändern, derart, dass der Druck im Kessel konstant erhalten wird.
Die Brennstoff-und Luftzufuhr kann durch einen Servomotor geregelt werden, der von einem Druckmesser überwacht wird.
Umfasst eine Zentralstation mehrere Turbinen, so erhält jede derselben ihren besonderen Kessel und die vorstehend beschriebenen Regelungsvorrichtungen, aber alle Feuerungen erhalten Brennstoff und Luft aus denselben Leitungen, auch wird das Speisewasser für alle Kessel von einer Leitung unter dem gewünschten Druck zugeführt.
In der Zeichnung bezeichnet A einen Kessel mit augenblicklicher Verdampfung von im übrigen beliebiger Einrichtung. Das Speisewasser wird von einer Leitung unter einem Druck geliefert, der ; gleich ist dem Druck, den der Dampf haben soll und tritt bei B ein, um durch den Hahn C, dessen Drosselwirkung in der nachstehend beschriebenen Weise geregelt wird,'in den hinter einem Kolben E gelegenen Zylinderraum D und schliesslich bei F in den Kessel zu treten. Der Dampf tritt bei G aus dem Kessel und strömt zur Turbine H und weiterhin in den Kondensator 1. Letzterer ist ein Oberflächenkondensator, damit man immer wieder dasselbe Wasser benutzen könne, was bei Kesseln mit augenblicklicher Verdampfung durchaus angezeigt ist.
Er ist mit Zirkulations-, Entlüftungs-und Kondenswasser- pumpen ausgestattet und kann von beliebiger Einrichtung sein,
Der gasförmige Brennstoff tritt bei y ein und geht durch einen Regelungshahn zz zum Brenner L. Die Luft tritt durch einen Kanal M ein, wird durch eine Klappe N mehr oder weniger gedrosselt und gelangt zum Brenner. Die Verbrennungsprodukte entweichen durch einen Schornstein 0 nach aussen.
Der Regelungshahn K und die Klappe N werden durch auf ihren Achsen sitzende Triebe betätigt, in welche Zahnstangen und Q eingreifen, die an der Stange des KolbensE befestigt sind. Den Kolben sucht der Druck des Speisewassers, der dem Dampfdruck gleich ist, nach unten und eine Feder R mit langem Hub nach oben zu verschieben. Ist der Kessel-und Speisewasserdruck grösser als die Federspannung, so geht der Kolben herab und verringert den Brennstoff-und Luftzutritt, und umgekehrt.
Hat man eine Turbine mit einem Rad, die stets eine sehr grosse Winkelgeschwindigkeit hat, so stellt man sich einen sehr einfachen Geschwindigkeitsregler her, indem man einen kleinen Luftkompressor am Ende der Welle anordnet, wie bei S angedeutet. Die durch diesen komprimierte Luft wirkt hemmend auf einen Kolben T, eine Feder U wirkt dem entgegen. Die Stange dieses Kolbens betätigt eine Zahnstange V, die in einem Trieb auf der Achse des Zahnrades C eingreift.
Steigt die Geschwindigkeit der Turbine, s'o steigt auch der Druck der vom Kompressor gelieferten Pressluft, und durch das Emporgehen des Kolbens wird der Einlasshahn für das
Speisewasser mehr oder weniger geschlossen.
Die obigen Anordnungen sind nur beispielsweise beschrieben worden. Es können Regler und Regelungshähne oder-ventile beliebiger Art benutzt werden.