CH110802A - Turbine system with gear transmission. - Google Patents

Turbine system with gear transmission.

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CH110802A
CH110802A CH110802DA CH110802A CH 110802 A CH110802 A CH 110802A CH 110802D A CH110802D A CH 110802DA CH 110802 A CH110802 A CH 110802A
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CH
Switzerland
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sep
turbine
gear
pinion
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German (de)
Inventor
Angturbin Aktiebol Ljungstroms
Original Assignee
Ljungstroms Angturbin Ab
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Description

  

  Turbinenanlage mit Zahnradgetriebe.    Bei Turbinenanlagen, bei welchen eine  oder mehrere Turbinen, zum Beispiel für  Dampf,     mittelst        Zahnradgetrieben    eine ge  meinsame Welle treiben, insbesondere in den  Fällen, wo .die Anlage zum Antrieb von  Schiffen oder Lokomotiven bestimmt ist, ist  es von grösster Bedeutung, dass die Aggre  gate so klein wie möglich werden, weil der  Raum für das     Aggregat    meistens beschränkt  ist und das Gewicht des Aggregates selbst  verständlich so klein wie möglich gehalten  werden soll.

   Soll die Turbine selbst kleiner  gemacht und gleichzeitig deren Leistungs  fähigkeit beibehalten werden, so ist es not  wendig, deren Drehzahl zu erhöhen. -Es ist  dies bisher nicht möglich gewesen, aus dem       Grunde,    weil die Zahnräder des Getriebes  eine Erhöhung der Drehzahl über eine ge  wisse Grenze nicht gestatten. was     auch    von  Nachteil für den Wirkungsgrad der Anlage  war, weil ja. eine Turbine mit höherer Dreh  zahl, wie .bekannt, einen etwas höheren Wir  kungsgrad besitzt als eine Turbine mit klei  nerer Drehzahl, was unter anderem auf fol-         gende    Ursachen zurückzuführen ist:

   Bei Tur  binen für hohen     Danipftlruck    besteht ge  wöhnlich     ider    erste Schaufelkranz der Tur  bine aus einem sogenannten     Curtis-Rad,    des  sen     Dampfeinlass    sich über eine bestimmte  Länge     .des    Umfanges des     Raides    erstreckt,  welche für die Zufuhr der nötigen Dampf  menge erforderlich ist. Da Turbinen von  gleichartiger Bauart aber mit verschiedenen  Drehzahlen für     idieselbe    Arbeitsleistung bei  nahe gleich grosse Dampfmengen erfordern,  so bleibt auch die Länge des Dampfeinlasses  längs des     Turbinenrades    beinahe konstant,  und zwar unabhängig von dem Durchmesser  des Turbinenrades.

   Dieser Durchmesser ist  aber von der Drehzahl der Turbine abhängig,  weshalb der     Einl.ass    einer Turbine mit höherer  Drehzahl sich     offenbar    längs eines grösseren  Teils des Schaufelkranzes erstrecken wird,  als der eines Turbinenrades mit niedrigerer  Drehzahl. Die Schaufeln einer Turbine mit  niedrigerer Drehzahl passieren somit den  Einlass während eines kleineren Teils einer  Umdrehung als die Schaufeln eines Tur-           binenrades    mit höherer Drehzahl.

   Hierdurch  entstehen selbstverständlich grössere     Druck-          verlusIe    bei einem Turbinenrad mit     niedri-          _erer    Drehzahl, weil ja, eine Schaufel in die  sem Falle während     eines        grösseren    Teils einer       Umdrehung    von dem Dampf -des Einlasses  nicht     betätigt    wird.  



  Um die     Anwendung    von Turbinen mit  hoher Drehzahl zu ermöglichen, ist bisher       vorgeschlagen    worden, dieselben mit einem  Zahnradgetriebe mit drei oder mehr, die Ge  schwindigkeit der Turbine reduzierenden  Übersetzungen,     zti        kuppeln.    Hierdurch ist es  möglich     geworden,    der Turbine eine verhält  nismässig hohe Drehzahl im Vergleich mit  der am langsamsten umlaufenden Welle des       Zahnradgetriebes        zti        (reiten.    Die Drehzahl  der Turbine ist aber dadurch begrenzt wor  den, dass die Zahnräder des Getriebes keine  beliebige     Geschwindigkeit    gestatteten.  



  Vorliegende Erfindung     bezweckt,    die       Verwendung    von     Dampfturbinen    mit Dreh  zahlen zu ermöglichen, welche bisher nicht  verwendet werden konnten. und besteht  darin,     dass    ein oder mehrere der Zahnräder  des     Getriebes    mit vertieften     Zahnliicken    ver  sehen     sind.     



  Wie bekannt, ist es     selt.-,vierig,    wenn nicht       unmöglich,    die Zahnräder     völlilg    fehlerfrei     zti     fräsen, und ein sehr kleiner Fehler in der       Zahnteilung    kann so grosse     Beanspruchungen     der Zähne verursachen, dass dieselben ent  zweigehen.

   Wird zum Beispiel angenommen,  dass ein Fehler in der Zahnteilung des<B>am</B>       la.n.gsamsten        umlaufenden        Zahnrades        cles    Ge  triebes entstanden und     dass    die Geschwindig  keit des am schnellsten     umlaufenden    Zahn  ritzels 40 bis 50 Mal grösser als die     Ge-          scliwindigkeit    dieses Zahnrades ist, so ist es  einleuchtend, dass .dieser Fehler sich im Zahn  ritzel 40 bis 50 Mal vergrössert zu erkennen  gibt und eine grosse     Beansprudiung,der    Zähne  dieses     Za.hnritzels    zur Folge hat.

   Diese Be  anspruchung wiederholt sich natürlich öfters,  je schneller der     Ritzet    umläuft, was ein wei  teres Hindernis für die     Verwendung    von       schnell    umlaufenden     Zalinritzeln    gewesen ist,  solange fliese     Zahnritzel    mit gewöhnlichen  
EMI0002.0047     
  
    Zähnen <SEP> versehen <SEP> waren, <SEP> weil <SEP> das <SEP> Material
<tb>  dieser <SEP> Zähne <SEP> dabei <SEP> infolge <SEP> Ermattung <SEP> leicht
<tb>  entzwei;

  ehen <SEP> kann. <SEP> Wenn <SEP> auch <SEP> die <SEP> zwischen
<tb>  dem <SEP> am <SEP> schiiellst(@ii <SEP> nrnlaufenden <SEP> Zahnritzel
<tb>  und <SEP> dem <SEP> am <SEP> lanbsan <SEP> iste@n <SEP> umlaufenden <SEP> Zahn  rad <SEP> gelegenen <SEP> Zahnritze <SEP> l <SEP> bezw. <SEP> Zahnrä:rler
<tb>  fehlerhaft <SEP> geschnitten <SEP> sind, <SEP> können <SEP> sich <SEP> na  türlich <SEP> die <SEP> Fehler <SEP> addieren, <SEP> und <SEP> cla.dureh
<tb>  kann <SEP> eine <SEP> so <SEP> starke <SEP> Beanspruchung <SEP> des <SEP> am
<tb>  sclinellstcn <SEP> umlaufenden <SEP> Zalinritzels <SEP> ent  stehen, <SEP> dass <SEP> ein <SEP> in <SEP> @ewcibnlidier <SEP> _Veise <SEP> kon  st.ruierter <SEP> Zahnritzel <SEP> nicht <SEP> widerstehen <SEP> kaiirr,
<tb>  und <SEP> dass <SEP> es <SEP> deshalb <SEP> notwendig <SEP> wird,

   <SEP> die <SEP> Ab  messungen <SEP> der <SEP> Zahnritzel <SEP> bezw. <SEP> der <SEP> Zahn  räder <SEP> zu <SEP> erhöbcii. <SEP> Dadurch, <SEP> dass <SEP> gemäss <SEP> der
<tb>  Erfindung <SEP> ein <SEP> oder <SEP> mehrere <SEP> der <SEP> Zahnräder
<tb>  des <SEP> Getriebe\ <SEP> mit. <SEP> vertieften <SEP> Zahäliicli:en <SEP> ver  sehen <SEP> sind, <SEP> hat <SEP> miau <SEP> die <SEP> Geiv-,i.lirleistung, <SEP> dass
<tb>  etwaige <SEP> Fehlerha.ftigkeiten <SEP> in <SEP> der <SEP> Zahntei  lung <SEP> keine <SEP> besonderen <SEP> Beanspruchungen <SEP> der
<tb>  Zähne <SEP> verursaohen, <SEP> weil <SEP> .die <SEP> infolge <SEP> der <SEP> Feb  lerhaeftibkeiten <SEP> cnts1c;lienden <SEP> Verse,hiebun,en
<tb>  durch <SEP> die <SEP> Federmi- <SEP> der <SEP> Zahnhälse <SEP> auf-enom  inen <SEP> werden.
<tb>  



  Die <SEP> Erfindtui- <SEP> wird <SEP> in <SEP> den <SEP> lreibefü@,rtcn
<tb>  Zeichnungen <SEP> veriinsehauliclit.
<tb>  



  Fig. <SEP> 1. <SEP> vereletitlirht, <SEP> weshalb <SEP> gemäss <SEP> der
<tb>  obigen <SEP> Da.rle,-ung <SEP> der <SEP> Wirkungsgrad <SEP> durch
<tb>  Verkleinerung <SEP> des <SEP> Durchme.ser;s <SEP> des <SEP> Tur  binenrades <SEP> ein <SEP> we-ici<U>,#</U>; <SEP> erhöht <SEP> wird:
<tb>  Fig. <SEP> 2 <SEP> zeit <SEP> ein <SEP> :@usführunbsbeispiel <SEP> der
<tb>  vorliegenden@f#ur@inenanlabe <SEP> mit <SEP> Zahnra#1  getriebe, <SEP> welche <SEP> zur <SEP> Verwendung <SEP> an <SEP> einer
<tb>  Lokomotive <SEP> bestimmt <SEP> ist:
<tb>  Fib. <SEP> <B>;3</B> <SEP> zeigt <SEP> in <SEP> einem <SEP> tvagrerhlen <SEP> Schnitt:
<tb>  ein <SEP> Beispiel <SEP> einer <SEP> 'fur@inenanla@r <SEP> gern@iss <SEP> der
<tb>  Erfindung, <SEP> welche <SEP> zur <SEP> -Verwendung <SEP> in <SEP> einem
<tb>  Schi <SEP> rfe <SEP> bestimmt <SEP> ist,;

  
<tb>  Fib. <SEP> 4, <SEP> 5, <SEP> G <SEP> und <SEP> 7 <SEP> zeigen <SEP> @@usfübrun;s_
<tb>  Beispiele, <SEP> eine: <SEP> mit <SEP> vertieften <SEP> Zahnlüülien
<tb>  versehenen <SEP> Zalinritzels.
<tb>  



  In <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> eietspriclit, <SEP> dein <SEP> Kreis <SEP> 1 <SEP> der
<tb>  Grösse <SEP> des <SEP> eisten <SEP> C'urtis-Rades <SEP> einer <SEP> verhiif  nismässig <SEP> langsam <SEP> umlaufenden <SEP> Turbine <SEP> ach  sialer <SEP> Type. <SEP> Wird <SEP> angenommen, <SEP> dass <SEP> die <SEP> für
<tb>  die <SEP> Arbeitsleiaung <SEP> der <SEP> Turbine <SEP> berechnete
<tb>  Dampfmenge <SEP> einen <SEP> der <SEP> schraffierten <SEP> Fläche         2     entsprechenden    Einlass erfordert, so werden  nur die     Schaufeln,    welche unter der Fläche  2 passieren, der Einwirkung des Dampfstro  mes ausgesetzt,     während    die übrigen Schau  feln leer arbeiten. Somit dient nur ein Teil  der Schaufeln dazu, die Kraft des Dampfes  in eine Drehbewegung der Turbine umzu  wandeln.

   Eine für grössere Drehzahlen ge  baute Turbine für die Arbeitsleistung hat,  wie oben schon erwähnt, einen kleineren       Durchmesser    und     wird    in der     Abbildung     durch den Kreis 3     dargestellt.    Da die Grösse  ,des Dampfeinlasses für eine gewisse Arbeits  leistung .annähernd konstant und von der  Drehzahl der Turbine beinahe unabhängig  ist, wird sieh der Einlass, welcher bei dieser  Turbine     durch    die schraffierte Fläche 4 dar  gestellt ist, über einen grösseren Teil des Um  fanges des Turbinenrades erstrecken, wo  durch ein grösserer Teil der Schaufeln gleich  zeitig der Einwirkung des Dampfstroms  ausgesetzt wird.

   Bei der in der Abbildung  durch -den Kreis 5 dargestellten Turbine ist  die Drehzahl so weit erhöht und der Durch  messer so viel verkleinert, dass der     Da.mpf-          einlass,    welcher nach wie vor von     derselben     Grösse ist und in diesem Falle durch die  schraffierte Fläche 6 dargestellt wird, sich       ibber    den ganzen Umfang des Turbinen  rades     erstredit.    In diesem Falle werden so  mit sämtliche Schaufeln gleichzeitig der Ein  wirkung des Dampfstromes ausgesetzt, so  dass keine Schaufeln zeitweise leer laufen.  Offenbar wird der Wirkungsgrad der letz  teren Turbine etwas höher sein als derjenige  irgendeiner der vorhergehenden Turbinen.  



  Bei der in     Fig.    2     gezeigten    Ausführungs  form einer Turbinenanlage gemäss der Er  findung bezeichnet 7 eine Turbine, :die durch  Vermittlung des     Za.hnra.d,getrzebes    eine Loko  motive treibt. An jeder Seite der Turbine 7  ist auf der Welle 8 ein     Zahnritzel    9 be  festigt, welche     Zahnritzel    mit Zahnrädern 10  in Eingriff stehen und zusammen mit diesen  letzteren die erste     Verminderung    der     Ge-          sohwindigkeit    der Turbine bewirken.

   Die  Welle 8 ist in bekannter Weise durch     Mem-          bra-nkupplungen    mit der Turbinenwelle ver-         bunden,    wodurch eine     gewisse        Bewegung    der       Zahnritzel    9 im Verhältnis zu der Turbine  ermöglicht wird; die     Zahnrztzel    9 sind zweck  mässig in bekannter Weise in einem um die  die Zahnräder 10 tragende Welle 11 beweg  lich angeordneten Gehäuse gelagert.

   Auf der  Welle 11 sind ausser den Zahnrädern 10       Zahnritzel    12 befestigt, welche mit auf der  Welle 13 befestigten Zahnrädern 14 in Ein  griff stehen und zusammen mit diesen letz  teren die zweite Verminderung der Ge  schwindigkeit der Turbine herbeiführen. Auf  derselben Welle 13, auf welcher die Zahn  räder 14 angebracht sind, sind auch Zahn  ritzel 15 befestigt, welche mit Zahnrädern 16  in Eingriff stehen, die auf einer Welle 17  befestigt sind, welche in bekannter Weise  durch     Membrankupplungen    19 mit einer  durch einen Hohlraum der Welle 17 gehen  den     Triebra.dwelle    18     verbunden    ist.

   Die  dritte Verminderung der Geschwindigkeit der  Turbine wird somit durch die     Zahnritzel    1.5  und die Zahnräder 16 erhalten. Bei der ge  zeigten Ausführungsform sind die     Zahnritzel     15 im Vergleich mit den Zahnrädern 14 ver  hältnismässig gross; aber     selbstverständlich     kann eine noch grössere     Verminderung    der  Geschwindigkeit dadurch herbeigeführt wer  den, dass die     Zahnritzel    15 kleiner gemacht  werden.

   Die     Membrankupplungen    19 an der  Welle 17 können selbstverständlich gegen       Kuppelstangen    in der Weise ausgetauscht       ,werden,        da.ss    das erste     Triebraclpaar    an die  Seite des Zahnradgetriebes verlegt wird, wo  bei die Welle 17 mit Kurbeln zu einer so  genannten Blindwelle ausgebildet wird.  



  Eis sind nun alle oder ein Teil der Zahn  ritzel 9, 12 und 15 mit vertieften Zahn  lücken. gegebenenfalls auch mit     achsial    ver  längerten Zähnen versehen. In gewissen Fäl  len ist es genügend, nur die ersten Zahn  ritzel 9 in dieser Weise auszuführen, wäh  rend es in andern Fällen empfehlenswert  sein     kann,    sämtliche     Zahnritzel    des Getriebes  in der angegebenen Weise auszubilden.

   Durch  diese Ausbildung der     Zahnritzel    des Zahn  getriebes werden durch die Federung der  Zahnhälse     die    auf Grund etwaiger Fehler-           haftigkeiten    in der Zahnteilung entstehen  den Verschiebungen in     dem    Zahnradgetriebe       vermieden.     



  In     Fig.    3     wird,    wie     oben    erwähnt, eine       Dampfturbinenanlage    gemäss der Erfindung  gezeigt, welche zur     Verwendung    in einem  Schiffe bestimmt ist. 21,     22    und 23 bezeich  nen drei Turbinen. welche in bekannter  Weise als Hochdruck-, Mitteldruck- und       Niederdruckturbinen    angeordnet sind.

   Die  Turbinen 21     und        22    sind zusammen mit dem  zugehörigen Zahnradgetriebe in früher schon       vorgeschlagener    Weise in der Form eines       Hwhclrucksystems    im Rahmenwerk     24    ange  bracht, welches durch     clie        Abflussleitung        \?5          ain        Zuflussteil        \.6    der     Niederdruckturbine        '?3     aufgehängt. ist.

   Die am langsamsten laufende       Welle    ? 7 des     Hoclidruckssystems    trägt ein       Zahnradpaar    ?8, welches durch das     Za.hn-          ril-zelpaar    29 und das     Zahnritzelpaar    30  von der     Hochdruckturbine    21     bezw.    der       illitteldrucl.#turbine        22    getrieben wird.

   Da  durch, dass in dieser Weise die Ge  schwindigkeit der Turbinen 21 und     22    ver  mindert wird, kann der Welle     --)7    des Hoch  drueksystems und der Welle 31 der     Nieder-          drue:liturbine    23 dieselbe Drehzahl gegeben       %-erden.    Die Welle     \?    7 ist in     bekannter     Weise durch eine     Membrankupplung    mit der  hohlen Welle 3?     verbunden,    welche ein Zahn  ritzelpaar 3:;     trugt,    das mit einem unter dem  selben angeordneten     Zahnräderpaar    34 in       Eingriff    steht.

   Das     Zahnrädcrpaa.r    34 ist auf  derselben Welle 35 wie ein     Zaburitzelpaar     36 befestigte welches mit einem auf der       Schraubenwelle    37 befestigten     Zahnräderpaar     38     zusammenwirkt.    Die     Gesehwindigheit    der  Welle ? 7 wird somit durch Zuhilfenahme  von zwei nacheinander angeordneten Über  setzungen auf     die        Geschwindigkeit    der       Schrauben:

  w        el.le    37 vermindert,     und    somit       wird    die     Geschwindigkeit    der     Turbinen    21  und ?? dreimal vermindert, ehe die Bewegung       bis    zu der     Schraubenwelle    übertragen ist.

    Die Welle 31 des     Niederdrucksystems    23 ist  durch eine     Mem-brankupplung    mit einer  Welle 39 verbunden. welche ein     Zahnritzel-          paar    40     trägt,    das mit einem     Zahnräderpaur       41 in Eingriff stellt, welche;

   auf     derselben     Welle 4? wie ein     Zahnritzelpaar    43 ange  bracht ist, welches mit. demselben Zahn  r      <         Uderpi        aar        38        in        Eingriff        en        steht.        mit        welchem     die     Zahnritzel    36     zusammenwirken.    Die  Schraubenwelle 3 7 wird somit     von    allen drei  Turbinen aus getrieben.  



       Rückwärtsgang    innerhalb des Zahnrad  getriebes wird in früher schon vorgeschla  gener Weise dadurch ermöglicht, dass die  Welle 32     exzentrisch    gelagert und in der  Weise radial     verschiebbar    ist. dass ein Ein  griff zwischen den Zahnrädern 43 und     44     hergestellt werden     kann.    Die Welle 45, auf  welcher das Zahnrad     44        befestigt;

      ist, ist  ebenfalls     exzentrisch    gelagert, so     daB    sie  radial     verschoben    werden kann. damit die  auf der Welle     45        befestigten        Zahnritzel    46  in Eingriff mit dem     Zahnriiderpaar    34 ge  bracht werden     können.    In     :

  derselben        Weise     wird     R.iicliwürtsg,ing    bei dem     Niederdrtick-          system        ermöglicht.    Die     Umsteuerung    vom       VorwäHsgang    zum     R.üeliwri.rtsgang    oder     um-          gekehrt    erfolgt in bekannter Weise durch  Zuhilfenahme von     ()1zylindern    611 und Hilfs  motoren 61.

   Ein oder     mehrere        Zahnritzel    des  Getriebes,     inbesonclere        die        Zahnritzel    29, 30,  3 3 und 40 und gegebenenfalls auch die für       h,ü(#l@würlsgang    bestimmten Zahnräder     sind          finit    vertieften     Zahnlüe@hen    und eventuell  auch     finit        aehsial        verl:

  ingerten    Zähnen ver  sehen,     wodurch,        wie    v oraler angegeben,  etwaige     Fehlerbafti-kriten    in der Teilung der       Zahnräder    und der     Zahnrilzel    durch die Fe  clerung der     Züline    ausgeglichen     werden          können.     



  In     Fig.    4, 5,     (t    und 7 sind     Ausführun0;s-          formen    von     Zalinrilzeln    mit vertieften Zahn  lücken     gezeigt.    In     Fig.    4 stellt der schraf  fierte Teil 47 die Form eines normalen Zah  nes dar, während der     schraffierte    Teil 48  einen Teil des     Zalinritzelwerl@stüelzes    veran  schaulicht.     welcher    weiterhin     wegzufräsen     ist. damit:

   die     Ziihne        vertiefte    Lücken     erbal-          ten.    Die normalen Zähne werden in dieser  Weise sozusagen an Hälsen 49 angebracht.  welche durch Federung eine     Verschiebung     des Zahnes in     peripherischer    Richtung ge-      statten, was     erforderlich    ist, wenn     Fehler-          haftigkeiten    innerhalb des Zahnradgetriebes  ungleichmässigen Zahndruck hervorrufen. In  der Abbildung wird gezeigt, wie ein solcher       Zahnritzel    mit einem Zahnrad 50 mit nor  malen     Zähnen    in Eingriff steht.  



       Fig.    5 zeigt denselben     Zahnritzel    und  dasselbe. Zahnrad, senkrecht zu deren Wellen  gesehen, wobei alle Zähne mit Ausnahme  eines Zahnes 51 des     Zahnritzels    und eines  Zahnes 52 des     Zahnrades    weggenommen     ge-          clacht    sind. Nach der     Zeiehnung    besitzen die       Zahnräder    spiralförmig verlaufende Zähne,  wobei der Eingriff in nur einem Punkt bei  53 erfolgt. Ein Druck im Punkte 53 verur  sacht somit einen Druck auf den Zahn 51,  welcher sich nach den Seiten     fortpflanzt,    wo  durch die Beanspruchung des Zahnes im gan  zen verringert wird.

   Um eine gleichmässige  Federung an den äussern Teilen des Zahnes  wie auch     in    dessen innerem Teil zu ermögli  chen, sind die     Zahnhälse    49 ausserhalb der       eigentliohen    Eingriffsfläche des Zahnes ver  längert. Hierdurch kann somit auch ein  Druck an einer seitlichen Kante der Ein  griffsfläche sich nach beiden .Seiten hin fort  pflanzen, was sonst nicht möglich wäre.  Diese Verlängerung erwies sich als sehr vor  teilhaft in Fällen, wo die Zahnlücken ver  tieft     sind,    weil die Federung dabei in jedem  Punkte des Zahnes gleich wird.  



       Fig.    6 zeigt, wie nicht nur die Zahnhälse,  sondern auch der ganze Zahn nach beiden  Seiten hin verlängert werden kann.  



       Fig.    7     zeigt    eine andere Ausführungsform  eines für Turbinenanlagen gemäss der     Erfin-          dung    geeigneten Zahnrades 54, welches     mit,     Zähnen mit vertieften Zahnlücken versehen  ist, wobei, in dem Teilungskreis gerechnet,  die Breite der Zahnlücken wesentlich grösser  ist als die Breite der Zahnköpfe.



  Turbine system with gear transmission. In turbine systems in which one or more turbines, for example for steam, drive a common shaft by means of gear drives, especially in those cases where the system is intended to drive ships or locomotives, it is of the greatest importance that the unit gate should be as small as possible, because the space for the unit is usually limited and the weight of the unit should of course be kept as small as possible.

   If the turbine itself is to be made smaller and at the same time its performance is to be maintained, it is necessary to increase its speed. This has not been possible so far, for the reason that the gears of the transmission do not allow the speed to be increased beyond a certain limit. which was also a disadvantage for the efficiency of the system, because yes. a turbine with a higher speed, as is known, has a somewhat higher degree of efficiency than a turbine with a lower speed, which is due to the following causes, among others:

   In turbines for high steam pressure, the first blade ring of the turbine usually consists of a so-called Curtis wheel, the steam inlet of which extends over a certain length of the circumference of the raid, which is required to supply the necessary amount of steam. Since turbines of the same type but with different speeds for the same work performance require almost the same amount of steam, the length of the steam inlet along the turbine wheel remains almost constant, regardless of the diameter of the turbine wheel.

   This diameter is dependent on the speed of the turbine, which is why the inlet of a turbine with a higher speed will obviously extend along a larger part of the blade ring than that of a turbine wheel with a lower speed. The blades of a turbine with a lower speed thus pass the inlet during a smaller part of a revolution than the blades of a turbine wheel with a higher speed.

   This of course results in greater pressure losses in the case of a turbine wheel with a lower speed, because in this case a blade is not actuated by the steam of the inlet during a larger part of a revolution.



  To enable the use of high-speed turbines, it has been proposed to couple the same with a gear transmission with three or more gear ratios reducing the speed of the turbine, zti. This made it possible for the turbine to run at a relatively high speed in comparison with the slowest rotating shaft of the gear drive. However, the speed of the turbine was limited by the fact that the gear wheels of the gearbox did not allow any speed.



  The present invention aims to enable the use of steam turbines with speeds that could not be used before. and consists in the fact that one or more of the gears of the transmission are seen with recessed toothed gaps.



  As is well known, it is seldom, four if not impossible, to mill the gears completely without errors, and a very small error in the tooth pitch can cause such stress on the teeth that they split apart.

   If, for example, it is assumed that there was an error in the pitch of the <B> am </B> la.n. slowest rotating gear of the gear and that the speed of the fastest rotating pinion is 40 to 50 times greater than the speed - The speed of this gear wheel is, it is obvious that this error can be seen as 40 to 50 times enlarged in the toothed pinion and results in great stress on the teeth of this toothed pinion.

   This stress is repeated more often, of course, the faster the sprocket revolves, which has been a further obstacle to the use of high-speed sprocket sprockets, as long as tile sprockets with ordinary ones
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    Teeth <SEP> provided <SEP> were <SEP> because <SEP> is the <SEP> material
<tb> of these <SEP> teeth <SEP> while <SEP> due to <SEP> fatigue <SEP> slightly
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  ehen <SEP> can. <SEP> If <SEP> also <SEP> the <SEP> between
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<tb> and <SEP> that <SEP> it <SEP> is therefore <SEP> necessary <SEP>,

   <SEP> the <SEP> dimensions <SEP> the <SEP> pinion <SEP> resp. <SEP> the <SEP> gears <SEP> to <SEP> increased. <SEP> As a result, <SEP> that <SEP> according to <SEP> of
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<tb> present @ for @ inenanlabe <SEP> with <SEP> gear # 1 gear, <SEP> which <SEP> for <SEP> use <SEP> on <SEP> one
<tb> Locomotive <SEP> determined <SEP> is:
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<tb> Examples, <SEP> one: <SEP> with <SEP> recessed <SEP> tooth openings
<tb> provided <SEP> pinion pinion.
<tb>



  In <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> eietspriclit, <SEP> your <SEP> circle <SEP> 1 <SEP> the
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<tb> calculated the <SEP> working line <SEP> of the <SEP> turbine <SEP>
<tb> Amount of steam <SEP> requires a <SEP> inlet corresponding to <SEP> hatched <SEP> area 2, only the blades that pass under area 2 are exposed to the action of the steam flow, while the other blades are exposed working empty. Thus, only some of the blades are used to convert the power of the steam into a rotary motion of the turbine.

   A turbine built for higher speeds for the work output has, as already mentioned above, a smaller diameter and is shown in the figure by the circle 3. Since the size of the steam inlet for a certain amount of work is almost constant and almost independent of the speed of the turbine, the inlet, which is represented by the hatched area 4 in this turbine, covers a larger part of the range Turbine wheel extend, where a larger part of the blades is simultaneously exposed to the action of the steam flow.

   In the turbine shown in the figure by the circle 5, the speed is increased so much and the diameter is reduced so much that the Da.mpf- inlet, which is still of the same size and in this case by the hatched area 6 is shown, over the entire circumference of the turbine wheel first. In this case, all the blades are exposed to the steam flow at the same time, so that no blades run empty at times. Obviously the efficiency of the latter turbine will be somewhat higher than that of any of the previous turbines.



  In the embodiment shown in Fig. 2, the form of a turbine system according to the invention, 7 denotes a turbine: which drives a locomotive through the intermediary of Za.hnra.d, Getriebzebes. On each side of the turbine 7, a pinion 9 is fastened to the shaft 8, which pinion meshes with the gears 10 and together with the latter cause the first reduction in the speed of the turbine.

   The shaft 8 is connected in a known manner to the turbine shaft by means of membrane couplings, which enables a certain movement of the pinion 9 in relation to the turbine; the Zahnrztzel 9 are expediently stored in a known manner in a movable Lich arranged around the shaft 11 carrying the gears 10 housing.

   On the shaft 11 apart from the gears 10 pinions 12 are attached, which are in A handle with attached to the shaft 13 gears 14 and together with these last direct the second reduction in the Ge speed of the turbine bring about. On the same shaft 13 on which the toothed wheels 14 are mounted, also toothed pinions 15 are attached, which are in engagement with gears 16 which are mounted on a shaft 17, which in a known manner by membrane couplings 19 with a through a cavity of Shaft 17 go to the Triebra.dwelle 18 is connected.

   The third reduction in the speed of the turbine is thus obtained by the pinions 1.5 and the gears 16. In the embodiment shown, the pinions 15 are relatively large compared to the gears 14 ver; but of course an even greater reduction in speed can be brought about by making the pinions 15 smaller.

   The membrane couplings 19 on the shaft 17 can of course be exchanged for coupling rods in such a way that the first pair of drive brackets is moved to the side of the gear transmission, where the shaft 17 is formed into a so-called jackshaft with cranks.



  Ice are now all or part of the toothed pinion 9, 12 and 15 with recessed tooth gaps. optionally also provided with axially extended teeth. In certain cases it is sufficient to run only the first toothed pinion 9 in this way, while in other cases it may be advisable to design all pinions of the transmission in the specified manner.

   This design of the pinion of the toothed transmission prevents the displacements in the toothed wheel transmission due to possible faults in the tooth pitch due to the springing of the tooth necks.



  In FIG. 3, as mentioned above, a steam turbine installation according to the invention is shown, which is intended for use in a ship. 21, 22 and 23 designate three turbines. which are arranged in a known manner as high-pressure, medium-pressure and low-pressure turbines.

   The turbines 21 and 22, together with the associated gear transmission, are attached in the form of a high-pressure system in the framework 24 in the form of a high-pressure system which has already been proposed, which is suspended by the discharge line 5 to the inflow part 6 of the low-pressure turbine 3. is.

   The slowest running wave? 7 of the Hoclidruckssystems carries a gear pair? 8, which by the Za.hnril-zelpaar 29 and the pinion pair 30 of the high pressure turbine 21 and. the illitteldrucl. # turbine 22 is driven.

   Since the speed of the turbines 21 and 22 is reduced in this way, the shaft 7 of the high pressure system and the shaft 31 of the low pressure turbine 23 can be given the same speed. The wave     \? 7 is in a known manner by a membrane coupling with the hollow shaft 3? connected, which a tooth pinion pair 3 :; wears, which is in engagement with a pair of gears 34 arranged below the same.

   The gear wheel pair 34 is fastened on the same shaft 35 as a Zaburitzel pair 36 which cooperates with a gear wheel pair 38 fastened on the screw shaft 37. The visibility of the wave? 7, with the aid of two successively arranged ratios, the speed of the screws is determined:

  w el.le 37 decreased, and thus the speed of the turbines 21 and ?? decreased three times before the movement is transmitted to the screw shaft.

    The shaft 31 of the low-pressure system 23 is connected to a shaft 39 by a membrane coupling. which carries a pinion pair 40 which meshes with a pinion gear 41, which;

   on the same wave 4? how a pinion pair 43 is attached, which with. The same tooth r <Uderpi aar 38 engages. with which the pinions 36 cooperate. The screw shaft 37 is thus driven by all three turbines.



       Reverse gear within the gear transmission is made possible in a previously proposed manner in that the shaft 32 is eccentrically mounted and radially displaceable in this way. that a grip between the gears 43 and 44 can be made. The shaft 45 on which the gear 44 is mounted;

      is also mounted eccentrically so that it can be moved radially. so that the pinion 46 mounted on the shaft 45 can be brought into engagement with the toothed belt pair 34 ge. In     :

  In the same way, R.iicliwürtsg, ing is made possible with the low-pressure system. The changeover from the pre-wash gear to the reverse gear or vice versa takes place in a known manner with the aid of () cylinders 611 and auxiliary motors 61.

   One or more pinions of the transmission, in particular pinions 29, 30, 3 3 and 40 and possibly also the gears intended for h, ü (# l @ Würlsgang are finitely recessed tooth gaps and possibly also finitely axially extended:

  See ingrained teeth, which, as stated earlier, can compensate for any faulty criteria in the pitch of the gears and the tooth sprockets by the felling of the Züline.



  In Fig. 4, 5, (t and 7 embodiments of Zalinrilzeln with recessed tooth gaps are shown. In Fig. 4 the hatched part 47 represents the shape of a normal tooth, while the hatched part 48 represents a part of the Zalinritzelwerl @ stüelzes illustrates. which still has to be milled away. so:

   the teeth leave deeper gaps. The normal teeth are attached to necks 49 in this way, so to speak. which allow the tooth to be displaced in the peripheral direction by springing, which is necessary when faults within the gear drive cause uneven tooth pressure. In the figure it is shown how such a pinion meshes with a gear 50 with normal teeth.



       Fig. 5 shows the same pinion and the same. Gearwheel, seen perpendicular to its shafts, with all teeth except one tooth 51 of the toothed pinion and one tooth 52 of the gearwheel being removed. According to the drawing, the gears have teeth running in a spiral shape, with the engagement taking place at only one point at 53. A pressure in point 53 thus causes a pressure on the tooth 51, which propagates to the sides, where the stress on the tooth is reduced in the whole.

   In order to enable uniform resilience on the outer parts of the tooth as well as in its inner part, the tooth necks 49 are lengthened outside the actual engagement surface of the tooth. As a result, a pressure on a lateral edge of the handle surface can be propagated to both sides, which would otherwise not be possible. This extension turned out to be very advantageous in cases where the tooth gaps are deepened, because the suspension is the same in every point of the tooth.



       Fig. 6 shows how not only the tooth necks, but also the entire tooth can be lengthened to both sides.



       7 shows another embodiment of a toothed wheel 54 suitable for turbine systems according to the invention, which is provided with teeth with recessed tooth gaps, the width of the tooth gaps being significantly greater than the width of the tooth tips, calculated in the pitch circle.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Turbinenanlage, insbesondere für Schiffe und Lokomotiven, bei welcher die Drehzahl der Turbine durch ein Zahnradgetriebe ver mindert wird, welches Zahnräder für wenig stens drei nacheinander folgende Geschwin digkeitsübersetzungen enthält, dadurch ge kennzeichnet, dass ein oder mehrere der Zahn räder mit vertieften Zahnlücken versehen sind. UNTERANSPRÜCHE: 1. Turbinenanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das oder die Zahnräder, welche mit vertieften Zahn lücken versehen sind, auch achsial ver längerte Zähne besitzen: 2. Turbinenanlage nach Patentanspruch, da. PATENT CLAIM Turbine system, especially for ships and locomotives, in which the speed of the turbine is reduced by a gear transmission, which contains gears for at least three consecutive speed translations, characterized in that one or more of the gears are provided with recessed tooth gaps . SUBClaims: 1. Turbine system according to claim, characterized in that the gear or wheels, which are provided with recessed tooth gaps, also have axially extended teeth: 2. Turbine system according to claim, there. durch gekennzeichnet, dass das oder die seit vertieften Zahnlücken versehenen Zahnräder treibende Zahnritzel des Ge triebes bilden. 3. Turbinenanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der am schnellsten umlaufende Zahnritzel des Ge triebes mit vertieften Zahnlücken und ach- sial verlängerten Zähnen versehen ist. 4. characterized in that the gear or gears provided since recessed tooth gaps form driving pinions of the transmission. 3. Turbine system according to dependent claim 2, characterized in that the fastest rotating pinion of the Ge gear unit is provided with recessed tooth gaps and axially extended teeth. 4th Turbinenanlage nach Patentanspruch, bei der ein Zahnritzel zur Ermöglichung der Umsteuerung vom Vorwärtsgang zum Rückwärtsgang in Exzentern gelagert ist, vermittelst denen es in radialer Richtung verschoben werden kann, dadurch gekenn zeichnet, dass das in den Exzentern ge lagerte Zahnritzel mit vertieften Zahn lücken versehen ist. Turbine system according to claim, in which a pinion is mounted in eccentrics to enable reversing from forward gear to reverse gear, which means that it can be moved in the radial direction, characterized in that the pinion ge in the eccentrics is provided with recessed tooth gaps.
CH110802D 1923-04-10 1924-04-09 Turbine system with gear transmission. CH110802A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE757890C (en) * 1939-12-12 1953-12-07 Versuchsanstalt Fuer Luftfahrt Connection between an exhaust gas turbine and a centrifugal blower driven by this and serving as a charging blower

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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