DE1828131U - Anordnung der dampfturbinen und getriebe bei einem schiffsantrieb. - Google Patents

Description

• The Fairfield Shipbuilding and Engineering Company Ldt.
• Govan, Glasgow, S. W. 1, Gross Britannien Gesellschaft britischen Rechts Dampfturbinenanlage für Schiffsantriebe Es wird die Priorität der Anmeldung Nr. 34 856 in Gross Britannien vom 8. November 1957 in Anspruch genommen Die Neuerung liegt auf dem Gebiet der Dampfturbinenanlagen für Schiffsantriebe und bezieht sich insbesondere auf solche Dampfturbinenanlagen, bei denen zusammengehörige Turbinen bei verschiedenen Dampfdruckzuständen arbeiten und die Triebkraft über ein doppeltes Reduziergetriebe auf ein grosses, langsam laufendes und die Schiffsschraube treibendes Zahnrad übertragen, an das die Turbinenwelle über Zahnräder angeschlossen sind.
• Insbesondere dort, wo bei solchen Anlagen eine Zwischenerhitzung des Dampfes zwischen den einzelnen Stufen stattfindet, ist es üblich, drei miteinander verbundene Vorwärtsdampfturbinen zu verwenden, und zwar eine Hochdruck-, eine Zwischendruck-und eine Niederdruckturbine. Dadurch wird der verfügbare Temperaturbereich des Dampfes vollkommen ausgenutzt.
• Aufgabe der Neuerung ist es, für die beschriebene Art von Anlagen ein doppeltes Reduktionsgetriebe zu schaffen, mit dessen Hilfe es wirtschaftlich und praktisch durchführbar ist, lediglich zwei Vorwärtsdampfturbinen zu verwenden ; und zwar eine Hochdruckturbine und eine Niederdrucktubine. Das allgemeine Anlagekapital und die laufenden Kosten einer solchen Anlage werden dadurch erheblich vermindert.
• Nach der Neuerung besteht eine Dampfturbinenanlage der beschriebenen Xrt zum Antrieb von Schiffen aus einer Hochdruckdampfturbine einer Niederdruckdampfturbine, die verhältnismässig mehr Kraft abgibt als die Hochdruckdampftutbine, einem Dampfrückerhitzer, durch den der in der Hochdruckturbine verbrauchte Dampf zu der Niederdruckturbine hindurchgeht, zwei Hochgeschwindigkeitsprimärtriebritzel, die jedes von einer Turbine getrieben werden, drei Mittelgeschwindigkeitszahnräder, von denen eines mit dem Ritzel der Hochdruck turbine kämmt, und die beiden anderen an einander gegenüberliegenden Seiten mit dem Primärritzel der Niederdruckturbine kämmen, und drei Senkundärtriebritzel, die mit den Mittelgeschwindigkeitszahnrädern verbunden sind, und die alle mit dem grossen, langsam laufenden Zahnrad kämmen.
• Ein Ausführungsbeispiel einer Dampfturbinenanlage zum Antrieb von Schiffen nach der Neuerung wird anhand der anliegenden Schemazeichnung nachstehend näher erläutert. In dem beschriebenen Beispiel besteht die Kessel-und Turbinenanlage aus der folgenden Kombination von einzelnen Teilen, nämlich : Zwei Dampfkessel 10 und 11 mit Überhitzern 10A und 11A ; einem Rückerhitzer 12, dessen Röhren 13 im Weg der Verbrennungsgase von der Feuerung des Kessels 11 in die Aussenluft liegen ; eine Hochdruckvorwärtsturbine 14, mit der eine Hochdruckrückwärtsturbine 15 unmittelbar verbunden ist ; eine Niederdruckvorwärts-

  turbine 16, mit der eine Niederdruckrückwärtsturbine 17 un-

  mittelbar verbinden ist ; Hochdruckdampfleitungen 18, die von

  den Überhitzern 10A und 11A über Absperrschieber 19 und das Vorwärtsmanövrierventil 20 zu der Hochdruckvorwärtstubine 14 führen ; Niederdruckdampfleitungen 21, die von der Hochdruckturbine 14 zu dem Rückerhitzer 12 und weiter als Leitung 22 von dem Rückerhitzer zu der Niederdruckturbine 16 führen ; eine Hochdruckdampfleitung 23, die von einem Stoppschieber 24 an dem Schieber 20 und dem Vorwärtsmanövrierventil 20 zu der Hochdruckrückwärtsturbine 15 führen ; eine Niederdruckdampfleitung 26, die von der Hochdruckrückwärtsturbine unmittelbar zu der Niederdruckrückwärtsturbine 17 führt.
• Das doppelte Reduziergetriebe besteht aus einer Kombination der folgenden einzelnen Teile : Hochgeschwindigkeitsprimärtriebritzel 30 und 31 an den Wellen 32 und 33 der Hochdruck-und Niederdruckturbinen ; ein Mittelgeschwindigkeitszahnrad 34, das mit dem Triebritzel 30 kämmt und zwei Mittelgeschwindigkeitszahnräder 35 und 36, die zusammen mit dem anderen Triebritzel 31 kämmen ; drei Sekundärtriebritzel 37,38 und 39, die mit den Zahnrädern 34,35 und 36 verbunden sind, ein grosses, langsam laufendes Zahnrad 40 an der Schraubenwelle 41, mit dem alle drei Sekundärtriebritzel 37,38 und 39 kämmen. Die Drehachsen des Primärtriebritzels 31 und der mit ihm zusammenwirkenden Zahnräder 35 und 36 liegen in gleicher oder annähernd in der gleichen Ebene ; daher kämmen die Zahnräder mit dem Primärtriebritzel etwa an einander diametral gegenüberliegenden Seiten.
• Bei einer solchen Zweiturbinenanlage ist es aus wirtschaftlichen Gründen unbedingt erforderlich, dass die Hochdruckturbine sich mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit dreht als die Niederdruckturbine ; das Verhältnis der Geschwindigkeiten zueinander kann beispielsweise 5 : 3 sein. Da die Zähne der Sekundärtriebritzel 37,38 und 39 alle die gleiche Lineargeschwindigkeit haben müssen, ist es erforderlich, das Getriebe derartig auszulegen, dass die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten der Primärtriebritzel berücksichtigt sind. Daher haben in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bei der Niederdruckturbine die Zahnradpaare 31,35 und 31,36 und 39, 34 niedrigere Übersetzungsverhältnisse als die entsprechenden Zahnradpaare 30,34 und 37,40 bei der Hochdruckturbine.
• Die im Verhältnis zu dem Primärtriebritzel 30 niedrigere Geschwindigkeit des : Primärtriebritzels 31 der Niederdruckturbine macht erforderlich, dass die Niederdruckturbine im Verhältnis mehr als die doppelte Kraft abgibt als die Hochdruckturbine, damit ein etwa gleiches Drehmoment von den beiden Sekundärtriebritzeln 38 und 39 der Niederdruckturbine zusammen und dem entsprechenden Sekundärtriebritzel 37 der Hochdruckturbine andererseits abgegeben wird. Das Kräfteverhältnis zwischen den beiden Turbinen dürfte etwa 25 sein für den Fall, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis 5 : 3 ist Dieser beträchtliche Unterschied in der Kraftahgabe zwischen den Turbinen einer Zweiturbinenanlage ist nur durch den erheblich erweiterten Temperaturbereich praktikabel, der durch das Rücküberhitzungssystem erreichbar ist. Darüberhinaus ist die Übertragung des verhältnismässig grossen Drehmomentes von dem Primärtriebritzel 31 der Niederdruckturbine hauptsächlich durch die Anordnung eines"verbundenen Getriebe-

  zuges"erreichbar. Dieser"verbundene Getriebezug"steht in

  Form der einander gegenüberliegenden Mittelgeschwindigkeitszahnräder 35,36 insofern zur Verfügung, als das gesamte Drehmoment der Niederdruckturbine zu gleichen Teilen auf diese beiden Zahnräder verteilt wird. Die durch die Zähne des Triebritzels 31 erzeugten starken, radial gerichteten Auswärtsschübe werden durch diese Anordnung vollkommen oder doch nahezu vollkommen gegeneinander aufgehoben.
• Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass trotz der beträchtlichen Unterschiede zwischen den Turbinen in der abgegebenen Kraft und der erheblichen Unterschiede in der Geschwindigkeit die verschiedenen Getriebeteile der Anlage derartig ausgelegt werden können, dass jegliche grössere Ungleichheit der Drehmomente vermieden wird, die auf das grosse Zahnrad 40 einerseits von dem durch die Hochdruckturbine mit verhältnismässig geringer Kraft und hoher Geschwindigkeit

  getriebenen Sekundärtriebritzel 37 und andererseits durch

  die Niederdruckturbine mit verhältnismässig hoher Kraft und

  niedriger Geschwindigkeit getriebenen Triebritzel 38 und 39

  übertragen werden.

  Bei einem Ausführungsbeispiel der Anlage wird angenommen,

  dass die folgenden Daten erreicht werden, wobei die Angaben

  Annäherungswerte zur Erläuterung darstellen :

  Hochdruck-Niederdruck-

  turbine turbine

  I. Einlassdampfdruck in Ibs/sq. in 650 155

  das ist in kg/cm2 45, 7 10, 5

  II. Auslassdampfdruck in Ibs/sq. in 175 28112 inches of

  mercury, vacuum

  das ist in kg/cm 12, 35 72,4 cm Hg ge-

  genVakuum

  III. Einlassdampftemperatur 0F 950 950

  das ist °C 510 510

  IV. Auslassdampftemperatur ° ? 650 95

  das ist oc 343 35

  V. HP an der mie 5.400 14.600

  das ist PS an der Telle 5.480 14.800

  VI. Geschwindigkeit in R. P. M 5.500 3.300

  das ist in U/sec. 91, 7 55

  VII. Geschwindigkeit der aus dem

  Mittelgeschwindigkeitszahnrad

  und dem Triebritzel bestehen-

  den Einheit in R. P. M. 925 875

  das ist in U/sec. 15, 4 14, 6

  Bei diesem Beispiel ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Turbinen nicht nur bei den drei ersten Radpaaren dz-34, 31-35 und 31-36 berücksichtigt, sondern auch bei den zweiten Radpaaren 37-40, 38-40 und 39-40 ; mit anderen Worten, das Sekundärtriebritzel 37 ist kleiner als jedes der Sekundärtriebritzel 38 und 39, und es dreht sich mit höherer Geschwindigkeit. Ungeachtet dessen ist es praktischer, dass die drei Sekundärtriebritzel von gleicher Grösse sind ; in diesem Fall müssen die ersten Radpaar so ausgelegt sein, dass der gesamte Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Turbinen berücksichtigt ist.
• In dem Beispiel ist der Dampfrückerhitzer 12 in den Kessel 11 eingebaut und erhält seine Wärme von den Verbrennungsgasen. Jede andere zweckentsprechende Art eines Rückerhitzers kann jedoch gleichfalls verwendet werden. Beispielsweise kann der Rückerhitzer getrennt vom Kesselaufbau angebracht sein oder er kann von dem Abgassystem getrennt sein und seine Wärme aus hoch erhitztem Dampf beziehen, der durch eine Nebenleitung von dem Überhitzer 11A des Kessels 11 eingeleitet werden kann. Eine solche Leitung kann von einem Punkt nahe dem Auslass des Überhitzers abzweigen und von dem Rückerhitzer zu einem Punkt nahe dem Einlass des Überhitzers einmünden.

Claims (1)

1. bt t 4"'r, *(ue' Schutzanspriohe 1.) Anordnung der Dampfturbinen und Getriebe bei einen Schiffs- antrieb, bei der zusammengehörige Turbinen die Triebkraft über ein doppeltes Reduktionsgetriebe mit einein grosen, langsam laufenden, die Schraube treibenden."hnrad übertra- gen, gekennzeichnet durch eine hochdruckdampfturbinc (1) und eine mit nieder erhitztem Dampf betriebene hiederdruck- dampfturbine (16), die so ausgelegt ist, das& sie verhrlt- D tD nismässig mehr Kraft entwickelt als die hochdruckdampf- turbine, sowie zwei von den beiden Turbinen etriebene Primärtriebritzel (30, 31) für hohe Geschwindigkeiten, drei Zahnräder (34,35,36) für mittlere Geschwindigkeiten, u eiteii, von denen eines in an sich bekannter'eise mit dem Trieb- ritzel der Hochdruckturbine kämmt, und zwei an einander gegenüberliegenden Seiten in an sich bekannter/eise mit dem Triebritzel der Niederdruckturbine kämmen, und drei Sekundärtriebritzel (37,38,39), die jedes mit je einem Zahnrad für mittlere Geschwindigkeit verbunden &ind und die alle mit dem grossen, langsam laufenden Zahnrad kämmen. 2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinen (14,16) derart ausgelegt sind, das die jicder- druckturbine mehr als doppelt so viel Leistung abgibt wie die Hochdruckturbine.

   3.) Anordnung nach Anspruch 1 und 2, bei der die Nochdruckturbine mit einer wesentlich grösseren Geschwindigkeit umläuft als die Niederdruckturbine, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsunterschied dadurch berücksichtigt ist, dass bei dem Primärzahnradpear (30, 34) der Hochdruckturbine ein grösseres Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis verwendet ist als bei den Primärzahnradpaaren (31,35 ; 31,36) der Miederdruckturbine, wobei ebenfalls ein grösseres Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis bei den Sekundärzahnrädern (37, 40) der Hochdrue- turbine vorhanden ist, als bei den Sekundrsahnrädern (38, 40 ; 39, 40) der Niederdruckturbine, so dass das Triebritzel der Hochdruckturbine im Gegensatz zu dem Triebritzel der Niederdruckturbine, die beide mit dem gleichen Zahnrad (40) kämmen, kleiner ist als das letztere. 4.) Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die IIochdructur- bine mit erheblich höheren Geschwindig eiten uml'-'uft als die Niederdruckturbine, dadurch jekennseichnet, dass der Geschwindigkeitsunterschied dadurch berücksichtigt ist, dass bei dem Primärzahnrad (30,34) der IIochdruckturbine ein grösseres Übersetzungsverhältnis als in jeden der Primärzahnradpaare (31, 35 ; 31, 36) der Niederdruckturbine verwendet ist, wobei jedoch alle drei Sekundärtriebritzel (37,38,39) mit dem gleichen Zahnrad (40) kämen und untereinander gleich gross sind.