Dampfturbinenlokomotive mit in verschiedenen Gehäusen angeordneten Antriebstnrbinen.
Die Leistungscharakteristik von zum An treiben von Lokomotiven dienenden Turbinen zeigt, dass nur für einen kleinen Geschwin- digkeitsbereich ein günstigster Wirkungs grad zu erzielen ist. Mit vorliegender Er findung wird nun die Schaffung einer Dampfturbinenlokomotive bezweckt, welche g den bisherigen Ausführungen in sofern eine Verbesserung zu erzielen gestat tet, als sie auch bei wesentlich verschiede- nen Fahrgeschwindigkeiten das ganze zur ur
Verfügung stehende Wärmegefälle, oder zum mindesten den grössten Teil desselben, mit giinstigstem Wirkungsgrad auszunutzen ge stattet.
Zu diesem Behufe sind erfindungs gemäss zur Verarbeitung des gleichen Wärme- und Druckgefälles bei verschiedenen Fahr @ mindestens zwei Turbinen vorgesehen, von denen jede mit versehiede- nem tibersetzungsverhältnis auf das Triebwerk der Lokomotive treibt und jeweils nur die mit Dampf beaufschlagt wird, die bei der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit mit bestem Wirkungsgrad arbeitet.
Für den Fall, dass auf der Dampfturbinen- Inkomotive das zur Verfügung stehende Wärmegefälle in Hoch- und Niederdruck- turbinen zu verarbeiten ist, die in versehie- denen Gehäusen angeordnet sind, kann zweck mässig wenigstens die Hoch-bezw. Nieder druckturbine im Doppel vorhanden sein, und jede der im Doppel vorhandenen Turbinen kann über verschiedene Ubersetzungsverhält- nisse auf das Triebwerk der Lokomotive ar beiten. Von den im Doppel vorhandenen
Turbinen wird bei den verschiedenen Fahr geschwindigkeiten dann jeweils nur die mit
Dampf beaufschlagt, welche bei der betref- fenden Fahrgeschwindigkeit mit bestem
Wirkungsgrad arbeitet.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh- rungen der Erfindung beispielsweise und schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einer Hochdruckturbine und zwei Niederdruckturbinen, wobei die eine der Niederdruck- turbinen mit einer Rückwärtsturbine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, und
Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit einer Hoch- und zwei Niederdruckturbinen, von denen die eine auch über ein Umkehrrad und eine lösbare Kupplung auf das Triebwerk treiben kann, so dass sie als Rückwärtsturbine verwendbar ist.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Hochdruekturbine, die ein in ein Zahnrad 3 eingreifen- des Ritzel 2 treibt. Die in dieser Figur gezeigte Anordnung weist ferner eine im Doppel vorhandene Niederdruckturbine auf, das heisst, es sind in diesem Falle zwei in verschiedenen Gehäusen angeordnete Nieder druckturbinen 4, 5 vorhanden. Von diesen ist Turbine 5 mit einer Rückwärtsturbine 6 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
Eine Leitung 7 stellt über einen Zwischen überhitzer 8 eine Verbindung zwischen-der Hochdruckturbine l und einem Ventilkasten 9 her. In letzterem sind zwei Ventile angeordnet, von denen das eine den Zufluss des in den Kasten 9 gelangenden Dampfes zur Turbine 4 und das andere den ZufluB dieses Dampfes zur Turbine 5 beherrscht. Die Ein- stellung jener Ventile kann mit Hilfe von nicht gezeigten Mitteln von Hand vom Führerstand aus erfolgen, oder auch selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin- digkeit. Die Niederdruckturbine 4 treibt ein Ritzel 10 und die Niederdruckturbine 5 bezw. die Rückwärtsturbine 6 treibt über eine losbare Kupplung 12 ein Ritzel 11 an.
Die Ritzel 10,11, welche beide mit dem Zahnrad 3 zusammenarbeiten, weisen verschiedene Durchmesser auf, und zwar ist das Ritzel 10 grösser als das Ritzel 11, so daB die Turbinen 4,5 mit versehiedenen Ubersetzungsverhältnissen auf das Triebwerk der Lokomotive treiben. Die Turbinen 4,5 sind so gebaut, daB sie beim Arbeiten mit dem zugeordneten tSbersetzungsverhältnis die gleichen Wärme- und Druckgefälle verarbei- ten. Auf der Welle des Zahnrades 3, deren Achse zur Achse der Turbine 4 parallel ist, sitzt ein Zahnrad 13 fest, das zusammen mit einem Zahnrad 14 eine zweite Übersetzung bildet. Das Zahnrad 14 sitzt auf einer Blindwelle 15, von welcher der Antrieb in nicht gezeigter Weise auf die Triebräder übertragen wird.
Wird mit ; einer oberhilb einer bestimmten Grenze liegenden Geschwindigkeit gefahren, so sind die Ventile im Kasten 9 derart eingestellt, dass der Dampfzutritt zur Niederdruekturbine 4 freigegeben, der zur Niederdruckturbine 5 dagegen abgesperrt ist.
Der aus der Hochdruckturbine 1 ausströmende Dampf gelangt daher nach er folgter Überhitzung im Zwischenüberhitzer 8 in die Niederdruckturbine 4, die diesen Dampf bei der betreffenden Fahrgeschwindigkeit mit bestem Wirkungsgrad verarbeitet, da sie innerhalb des Bereiches ihrer günstigsten Umdrehungszahlen läuft. Hoch- druckturbine I und Niederdruckturbine4 bilden in diesem Falle die arbeitende Tur binengruppe.
Sobald jedoch die Fahrgeschwindigkeit eine gewisse vorgeschriebene Grenze unterschreitet, werden die Ventile im Kasten 9 entweder von Hand oder, falls dies vom Lokomotivführer übersehen werden sollte, durch besondere Einrichtungen selbsttätig so verstellt, dass der Dampfzutritt zu der Turbine 4 abgesperrt, der zur Turbine 5 dagegen freigegeben wird. Ferner wird die Kupplung 12 eingeschaltet, was durch nicht gezeigte Mittel ebenfalls von Hand oder selbsttätig geschehen kann.
Jetzt bilden Hoehdruckfurbine 1 und Niederdruekfurbine 5 die arbeitende Turbinengruppe. Da die Tur- bine 5 über ein grösseres Geschwindigkeits- Reduktionsverhältnis auf das Triebwerk der Lokomotive treibt als die Niederdruckturbine 4, kann jene Turbine 5 trotz der nun klei neren Fahrgeschwindigkeit mit denselben Umdrehungszahlen laufen, wie die Turbine 4 vor der Umschaltung der Ventile, das heisst die Turbine 5 wird innerhalb des Bereiches ihrer günstigsten Umdrehungszahlen laufen, so der Dampf bei der betreffenden Fahrgeschwindigkeit in dieser Niederdruckturbine 5 in günstigster Weise ausgenutzt wird.
Es kann somit bei der beschriebenen Anordnung das gesamte zur Verfügung stehende Wärmegefälle, oder dot wenigstens der grösste Teil desselben, bei allen Fahrgeschwindigkeiten mit günstigstem Wirkungsgrad verarbeitet werden.
Anstatt nur in Verbindung mit der Nicderdruckturbine 5 eine lösbare Iiupplung vorzusehen, kann eine solche in Verbindung mit jeder der im Doppel vorhandenen Nie derdruckturbinen 4, 5 angebracht sein, so dass die vom Dampf nicht beaufsehlagte Nie clerdruckturbine immer abgesehaltet werden kann. Ferner könnte die Rückwärtsturbine 6 auch mit der Turbine 4, anstatt mit der Tur- bille 5, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
Wird nicht mit Hochdruckdampf gearbeitet, so wird die Turbine 1 entbehrlich, und es ist dann dem Ventilkasten 9 Frisch daampf zuzufiihren. Diejenige der auch in diesem Falle wieder zur Verarbeitung des gleichen Wärme-und Druckgefälles bei ver schiedenen Fahrgeschwindigkeiten gebauten Turbinen 4,5, welche je nach der Grosse der Fahrgeschwindigkeit gerade, vom Dampf be aufschlagt wird, hat dann das ganze zur Verfügung stehende Wärmegefälle zu verarbeiten.
Lei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung sind in Verbindung mit Verbindung mit Turbine l ebenfalls zwei Niederdruckturbinen 4 und 5 vorgesehen, welche zur Ver arbeitung des gleichen Wärme-und Druck gcfälles bei verschiedenen Fahrgeschwindig- keiten dienen. Auch in diesem Falle treibt die Turbine 4 das in das Zahnrad 3 eingreifende Ritzel 10 an, während die Niederdruckturbine 5 vorerst auf ein Zahnradgetriebe 16,17 treibt, von dem der Antrieb erst über eine lösbare Kupplung 18 auf das mit dem Zahnrad 3 zusammenarbeitende Ritzel 11 übertragen wird.
In Verbindung mit der Niederdruckturbine 5 ist zudem noch ein Umkehrrad 19 vorgesehen, das über eine lösbare. Kupplung 20 ein Ritzel 21 antreiben welches in das Zahnrad 3 eingreift.
Bei gelöster Kupplung 18 und eingeschal- teter Kupplung 20 arbeitet dann die dampf- beaufschlagte Turbine 5 als Rückwärts turbine, Im übrigen ist die Anordnung dieselbe wie bei der zuerst beschriebenen Ausführung.
Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 ? werden die im Kasten 9 vorgesehenen Ventile entweder von Hind oder selbsttätig für die versehiedenen Fahlgeschwindigkeiten so eingestellt, dass der aus der Hochdruckturbine ausströmende Dampf jeweils der jenigen der Niederdruckturbinen 4, 5 zu- strömt, welche den Dampf bei der betreffenden Fahrgeschwindigkeit gerade mit gün- stigstem Wirkungsgrad verarbeitet.
Gewünschtenfalls kann bei der Anordnung nach Fig. 2 auch in Verbindung mit der Niederdrue. kturbine 4 eine lösbare Kupplung vorgesehen sein.
Wird keine Hochdruckturbine benötigt, so ist bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung dem Ventilkasten 9 Frischdampf zuzuführen, wobei sich im übrigen mit Bezug auf die Turbinen 4,5 und die in Verbindung mit denselben vorgesehenen Antriebsmechanisme-n alles gleich bleibt.
Anstatt zwei Niederdruckturbinen-vor- zusehen, von denen jeweils eine mit einer Hochdruckturbine zu einer Gruppe geschaltet werden kann. können auch nur eine Nieder druckturbine und dafür zwei mit verschie- denem Übersetzungsverhältnis auf das Triebwerk treibende, zur Verarbeitung des gleichen Wärme- und Druckgefälles bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten bestimmte Hochdruckturbinen vorgesehen werden, von denen, je nach der Fahrgeschwindigkeit, dann die eine oder die andere mit der Niederdruckfurbine zu einer Gruppe zu schalten ist. @
Es können beliebig viele, mit verschiede- nem Übersetzungsverhältnis auf das Triebwerk treibende und nur bei bestimmten Fahr gesehwindigkeiten Dampf erhaltende Turbinen vorgesehen sein.
So können in Verbindung mit einer Hochdruekturbine mehrere zur Verarbeitung des gleichen Wärme- und Druckgefälles bei verschiedenen Fahrge schwindigkeiten bestimmte Niederdrucktur- binen vorhanden sein, von denen sich jede mit der Hochdruckturbine zu einer Gruppe schalten lässt, oder es können in Verbindung mit einer Niederdruckturbine mehrere Hoehdruck- turbinen vorhanden sein, von denen sich jede mit der Niederdruckturbine zu einer Gruppe schalten lässt und die zur Verarbeitung des gleichen Wärme-und Druckgefälles bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten bestimmt sind.
Werden die in mehrfacher Anzahl vor zusehenden Nieder-bezw. Hochdruckturbinen gleich bemessen, so kann man mit einer Mindestzahl von Ersatzteilen auskommen, was wichtig ist. Der Zweck der Erfindung das heisst die Ausnutzung des gesamten zur Verfügung stehenden Gefälles in günstig- ster Weise lässt sich aber bei versehiedener Pemessung der Turbinen 4, 5 auch dureh Verwendung von passend gewählten Übersetzungsverhältnissen zweckmässig erreichen.
Die Art der Ausführung des Über setzungsgetriebes (Stufenanzahl), die Bauart der Zahnräder und dergleichen haben dagegen mit dem Wesen der Erfindung nichts zu tun, so dass in dieser Beziehung auch andere Ausführungsformen als die sehematiseh gezeigten gewählt werden können.
Steam turbine locomotive with drive turbines arranged in different housings.
The performance characteristics of turbines used to drive locomotives show that the most favorable efficiency can only be achieved for a small speed range. With the present invention, the aim is to create a steam turbine locomotive, which allows the previous statements to be improved in so far as they can be used as a whole at significantly different travel speeds
Available heat gradient, or at least most of it, with the most favorable efficiency.
For this purpose, fiction according to the processing of the same heat and pressure gradient at different Fahr @ at least two turbines are provided, each of which drives with different transmission ratio on the engine of the locomotive and only those with steam are applied in each case Driving speed works with the best efficiency.
In the event that the available heat gradient on the steam turbine engine is to be processed in high and low pressure turbines which are arranged in different housings, at least the high or Low-pressure turbine must be available in the double, and each of the turbines in the double can work on the locomotive's engine via different transmission ratios. Of those that exist in duplicate
Turbines are then only used at the various driving speeds
Steam is applied, which at the relevant driving speed with the best
Efficiency works.
Two embodiments of the invention are illustrated schematically and by way of example in the drawing.
1 shows an arrangement with a high-pressure turbine and two low-pressure turbines, one of the low-pressure turbines and a reverse turbine being arranged in a common housing, and FIG
2 shows an arrangement with one high-pressure and two low-pressure turbines, one of which can also drive onto the engine via a reversing wheel and a releasable coupling, so that it can be used as a reverse turbine.
In FIG. 1, 1 designates a high-pressure turbine which drives a pinion 2 that engages in a gear 3. The arrangement shown in this figure also has a double low-pressure turbine, which means that in this case there are two low-pressure turbines 4, 5 arranged in different housings. Of these, turbine 5 is arranged with a backward turbine 6 in a common housing.
A line 7 establishes a connection between the high-pressure turbine 1 and a valve box 9 via an intermediate superheater 8. In the latter two valves are arranged, one of which controls the inflow of the steam entering the box 9 to the turbine 4 and the other controls the inflow of this steam to the turbine 5. These valves can be set manually from the driver's cab with the aid of means (not shown), or also automatically as a function of the driving speed. The low pressure turbine 4 drives a pinion 10 and the low pressure turbine 5 respectively. the reverse turbine 6 drives a pinion 11 via a releasable coupling 12.
The pinions 10, 11, which both work together with the gear 3, have different diameters, namely the pinion 10 is larger than the pinion 11, so that the turbines 4, 5 drive the engine of the locomotive with different gear ratios. The turbines 4, 5 are constructed in such a way that they process the same heat and pressure gradients when working with the assigned transmission ratio. A gear 13 is fixed on the shaft of the gear 3, the axis of which is parallel to the axis of the turbine 4, which together with a gear 14 forms a second translation. The gear wheel 14 sits on a jackshaft 15, from which the drive is transmitted to the drive wheels in a manner not shown.
Will with ; If the speed is above a certain limit, the valves in the box 9 are set in such a way that the steam access to the low-pressure turbine 4 is enabled, whereas the access to the low-pressure turbine 5 is blocked.
The steam flowing out of the high-pressure turbine 1 therefore arrives after it has overheated in the reheater 8 in the low-pressure turbine 4, which processes this steam at the relevant driving speed with the best possible efficiency, since it runs within the range of its most favorable speeds. In this case, the high-pressure turbine I and the low-pressure turbine4 form the working turbine group.
However, as soon as the driving speed falls below a certain prescribed limit, the valves in box 9 are adjusted either manually or, if this should be overlooked by the engine driver, automatically by special devices so that the steam access to the turbine 4 is shut off, while that to the turbine 5 is released. Furthermore, the clutch 12 is switched on, which can also be done manually or automatically by means not shown.
High-pressure turbine 1 and low-pressure turbine 5 now form the working turbine group. Since the turbine 5 drives the engine of the locomotive via a greater speed reduction ratio than the low-pressure turbine 4, that turbine 5 can run at the same number of revolutions as the turbine 4 before the valves were switched, that is, despite the now lower driving speed the turbine 5 will run within the range of its most favorable number of revolutions, so the steam at the relevant driving speed in this low-pressure turbine 5 is used in the most favorable manner.
With the arrangement described, the entire available heat gradient, or at least most of it, can thus be processed at all driving speeds with the most favorable efficiency.
Instead of providing a detachable coupling only in connection with the lower pressure turbine 5, such a coupling can be attached in connection with each of the double pressure turbines 4, 5, so that the low pressure turbine not acted upon by the steam can always be shut off. Furthermore, the reverse turbine 6 could also be arranged in a common housing with the turbine 4 instead of with the turbine 5.
If high pressure steam is not used, the turbine 1 can be dispensed with, and fresh steam must then be supplied to the valve box 9. The one of the turbines 4, 5 built to process the same heat and pressure gradient at different speeds, which depending on the speed of the steam, then has to process the entire available heat gradient .
In the arrangement shown in FIG. 2, two low-pressure turbines 4 and 5 are also provided in connection with the connection with turbine 1, which are used to process the same heat and pressure drop at different travel speeds. In this case, too, the turbine 4 drives the pinion 10 that engages in the gear 3, while the low-pressure turbine 5 initially drives a gear drive 16, 17, from which the drive only passes via a releasable coupling 18 to the pinion 11 cooperating with the gear 3 is transmitted.
In connection with the low-pressure turbine 5, a reversing wheel 19 is also provided, which has a detachable. Clutch 20 drive a pinion 21 which engages gear 3.
When the clutch 18 is released and the clutch 20 is engaged, the steam-acted turbine 5 then works as a reverse turbine. Otherwise, the arrangement is the same as in the embodiment described first.
Even with the arrangement according to FIG. 2? the valves provided in box 9 are set either by Hind or automatically for the various lowering speeds so that the steam flowing out of the high-pressure turbine flows to that of the low-pressure turbines 4, 5 which the steam at the relevant driving speed is most favorable Processed efficiency.
If desired, in the arrangement according to FIG. 2, in conjunction with the Niederdrue. cturbine 4 a releasable coupling may be provided.
If no high-pressure turbine is required, live steam must be supplied to the valve box 9 in the arrangement shown in FIG. 2, with everything remaining the same with regard to the turbines 4, 5 and the drive mechanisms provided in connection with them.
Instead of providing two low-pressure turbines, one of which can be switched to a group with a high-pressure turbine. It is also possible to provide only one low-pressure turbine and, instead, two high-pressure turbines that drive the engine with different transmission ratios and are designed to process the same heat and pressure gradient at different speeds, one or the other of which, depending on the speed, can be provided the low-pressure turbine is to be switched to a group. @
Any number of turbines that drive the engine with different transmission ratios and only receive steam at certain speeds can be provided.
In connection with a high-pressure turbine, several low-pressure turbines designed to process the same heat and pressure gradient at different driving speeds can be present, each of which can be switched to a group with the high-pressure turbine, or several high-pressure turbines can be used in conjunction with a low-pressure turbine - there are turbines, each of which can be switched to a group with the low-pressure turbine and which are intended to process the same heat and pressure gradient at different driving speeds.
Are the in multiple numbers in front of low or. High-pressure turbines sized the same, so you can get by with a minimum number of spare parts, which is important. The purpose of the invention, that is to say the utilization of the entire available gradient in the most favorable manner, can, however, also be achieved expediently with different pressure measurements of the turbines 4, 5 by using suitably selected transmission ratios.
The type of implementation of the transmission (number of stages), the design of the gears and the like, however, have nothing to do with the essence of the invention, so that other embodiments than those shown schematically can be selected in this regard.