DE196193C

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Publication number: DE196193C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 196193 KLASSE 14 c. GRUPPE- M 196193 CLASS 14 c. GROUP

JAMES WILKINSON in BIRMINGHAM, V. St. A.JAMES WILKINSON in BIRMINGHAM, V. St. A.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. April 1905 ab.Patented in the German Empire on April 7, 1905.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vomFor this registration, the examination according to the Union Treaty of

20. März 1883 die PrioritätMarch 20, 1883 the priority

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 8. April 1904 anerkannt.Recognized on December 14, 1900 on the basis of its registration in the United States of America on April 8, 1904.

Es ist bekannt, bei Reaktionsturbinen das den Zufluß des Treibmittels regelnde, allen Einströmkanälen gemeinsame Haupteinlaßventil absatzweise mittels eines in stetiger Auf- und Abwärtsbewegung erhaltenen Servomotors zu steuern und durch die Änderung der Zeitdauer des periodischen Dampfzuflusses die Leistung der Turbine der Belastung entsprechend zu ändern. Diese von Parsons angewendete Regelungsweise hat den Nachteil, daß sie auf der mehr oder minder starken Drosselung des Treibmittels beruht und für Aktionsturbinen, bei denen die Form und die Geschwindigkeit des Strahles unbeeinflußt bleiben sollen, nicht anwendbar ist. Diese Übelstände werden nach dem in der Patentschrift 177811 beschriebenen Verfahren dadurch behoben, daß nicht das Haupteinlaßventil, sondern die einzelnen Düsen oder Leitkanäle geregelt werden, und zwar wird die gerade im Spiele des Geschwindigkeitsreglers liegende Düse (bzw. eine Anzahl von gekuppelten Düsen) absatzweise und inu.bestimmten Intervallen, jedoch stets vollständig geöffnet, so daß die ,Form und Geschwindigkeit des Strahles sich nicht ändern und kein Drosseln stattfindet.It is known, in reaction turbines, to regulate the inflow of the propellant, all of them Inflow channels common main inlet valve intermittently by means of an in continuous Up and down movement obtained servomotor to control and through the change the duration of the periodic steam inflow, the power of the turbine corresponding to the load to change. This method of regulation used by Parsons has the disadvantage that it is based on the more or less strong throttling of the propellant and for Action turbines in which the shape and the speed of the jet are unaffected should remain, is not applicable. These evils are described in the patent specification 177811 described method thereby fixed that not the main inlet valve, but the individual nozzles or guide channels are regulated, namely the nozzle currently in play with the speed regulator (or a number of coupled Nozzles) intermittently and internally Intervals, but always fully open, so that the, shape and speed of the beam do not change and no throttling takes place.

Dieses, bekannte Verfahren wird der vorliegenden Erfindung gemäß dahin abgeändert, daß sämtliche Düsen oder Einströmkanäle gleichzeitig im Spiele des Reglers liegen und somit gleichzeitig vollständig geöffnet oder geschlossen werden. Dadurch wird die Bauart der Regelungsvorrichtung wesentlich ver-40 According to the present invention, this known method is modified in such a way that all nozzles or inflow channels are simultaneously in play with the controller and are thus completely opened or closed at the same time. Thus, the design of the control device is substantially comparable 40

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' einfacht und eine gleichmäßigere Wirkung erzielt. Die Turbine ist mit einer Einrichtung" versehen, mittels welcher der Querschnitt des Treibmitteldurchganges von Hand geregelt werden kanil·, wenn die Turbine mit einer geringeren Belastung als die normale arbeitet.'simplifies and achieves a more even effect. The turbine is equipped with a device " provided, by means of which the cross section of the propellant passage is regulated by hand be kanil · if the turbine is at a lower level Load than normal works.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Turbine veranschaulicht, und zwar ist Fig. ι eine Seitenansicht einer mehrstufigen, mit einer Dynamo direkt gekuppelten Aktionsturbine gemäß vorliegender Erfindung, Fig. 2 ein senkrechter Querschnitt, Fig. 3 eine Oberansicht des Turbinendeckels, Fig. 4 ein abgewickelter senkrechter Schnitt durch die. Arbeitskanäle und die Einlaßkammer.In the drawing, an embodiment of the turbine is illustrated, namely is Fig. Ι a side view of a multi-stage, with a dynamo directly coupled action turbine according to the present invention, FIG. 2 is a vertical cross section, FIG. 3 is a top view of the turbine cover, Fig. 4 is a developed vertical section through the. Working channels and the inlet chamber.

Die Turbine ist hier mit einer Dynamo 2 auf einer gemeinsamen Grundplatte 1 untergebracht und" treibt die Dynamo unmittelbar mittels der von Lagern 4 aufgenommenen Welle 3. Die Turbine ist mit einem äußeren Mantel 5 versehen, der das innere aus der Einlaßkammer 6, den Zwischenwänden 7 und dem Auspuff 8 sich zusammensetzende Gehäuse umgibt. Die Einströmkamtner und die Zwischenwände sind mit ineinandergreifenden Flanschen versehen, die die Seitenwandungen der Turbinenkammern bilden, in welchen die einzelnen Turbinenräder 12 sich drehen. Die Teile des inneren Gehäuses sind fest zwischen dem Auspuff 8 und einem abnehmbaren Schließring 17 eingespannt, welcher in einer Nut des Mantels 5 liegt. Sämtliche Laufräder sind auf der gemeinsamen Welle 3 aufgekeilt und tragen je einen Kranz von Schau-The turbine is housed here with a dynamo 2 on a common base plate 1 and "drives the dynamo directly by means of those received by bearings 4 Shaft 3. The turbine is provided with an outer jacket 5, the inner one from the inlet chamber 6, the partitions 7 and the exhaust 8 surrounding the composing housing. The inflow chambers and the partition walls are provided with interlocking flanges that form the side walls of the turbine chambers in which the individual turbine wheels 12 rotate. The parts of the inner case are tightly between clamped the exhaust 8 and a removable locking ring 17, which in a Groove of the jacket 5 is located. All running wheels are keyed on the common shaft 3 and each wear a wreath of show-

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fein 13. An der inneren Stirnfläche des Gehäusedeckels 6 ist ein Ring 19 befestigt, in welchem die ersten Leitkanäle oder Einströmdüsen 20 ausgebildet sind.fine 13. On the inner face of the housing cover 6 a ring 19 is attached, in which the first guide channels or inflow nozzles 20 are formed.

Das Treibmittel tritt durch Stutzen 23 zuerst in eine ringförmige Kammer 22 ein, die zwischen dem Mantel S und dem inneren Gehäuse ausgebildet ist. Der Eintritt kann mittels eines von Hand zu stellenden Schiebers 24 geregelt oder abgesperrt werden. Von der Kammer 22 fähren Zweigkanäle 25 durch den Gehäusedeckel 6 zu weiteren Kanälen 26, welche die einzelnen Einströmdüsen oder Leitkanäle 20 speisen. Zwischen den Kanälen 25 und 26 sind Tellerventile 27 eingeschaltet, deren Sitze 28 in den oberen Mündungen der Kanäle 26 ausgebildet sind. Die Tellerventile 27 werden durch Steuerkolben 29 geöffnet und geschlossen. Die Zylinder 31 dieser Kolben sind in Blöcken 30 ausg-ebildet, die in entsprechende Bohrungen des Gehäusedeckels von außen eingesetzt und durch Schraubenkappen 33 gehalten sind. Die Kolben 29 sind mit den Ventilen durch hohle, in entsprechenden Stopfbüchsen dampf dicht gleitende Kolbenstangen 32 unmittelbar verbunden und sind an den Enden kegelförmig ausgebildet, so daß sie in den entsprechenden kegelförmigen Zylinder-The propellant first enters an annular chamber 22 through nozzles 23, which is formed between the shell S and the inner housing. Entry can be via a manually adjustable slide 24 can be regulated or blocked. Of the Chamber 22 lead branch channels 25 through the housing cover 6 to further channels 26, which feed the individual inlet nozzles or guide channels 20. Between the channels 25 and 26 poppet valves 27 are turned on, their seats 28 in the upper mouths of the Channels 26 are formed. The poppet valves 27 are opened by control piston 29 and closed. The cylinders 31 of these pistons are formed in blocks 30, which are in corresponding Holes in the housing cover inserted from the outside and through screw caps 33 are held. The pistons 29 are with the valves through hollow, in corresponding stuffing boxes Vapor-tight sliding piston rods 32 are directly connected and are attached to the Ends conical so that they fit into the corresponding conical cylinder

■.;■· enden dampf dicht sitzen. Nachdem das Treibmittel das erste Laufrad durchströmt hat, tritt es, wie üblich, in die Leitkanäle 34 der ersten Zwischenwand 7 ein, gelangt sodann in das zweite Laufrad usw. Die Leitkanäle sind an den Einströmenden stark erweitert und werden mittels von Hand stellbarer Drehschieber 35 geöffnet und geschlossen. Diese Drehschieber sind in radiale Bohrungen der Zwischenwände von außen eingesetzt und werden durch Schraubenkappen 37 gehalten. Die Schieberspindeln 38 sind durch die Kappen 37, die Kammer 22 und den Mantel 5 nach außen■.; ■ · when the steam ends, sit tight. After the propellant has flowed through the first impeller, it occurs, as usual, in the guide channels 34 of the first Partition 7, then enters the second impeller, etc. The guide channels are on The inflow is greatly expanded and are operated by means of a manually adjustable rotary valve 35 open and closed. These rotary valves are in radial bores in the partition walls inserted from the outside and held in place by screw caps 37. the Slide spindles 38 are through the caps 37, the chamber 22 and the jacket 5 to the outside

- geführt und durch Stopfbüchsen abgedichtet.- guided and sealed by stuffing boxes.

Die Stellung der Drehschieber ist durch einenThe position of the rotary valve is through a

: Zeiger 40 an den Marken c und 0 auf der Außenseite des Gehäuses kenntlich gemacht.: Pointer 40 marked at marks c and 0 on the outside of the housing.

Die Vorrichtung zum Regeln der Spannung des Steuermittels, welche nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, hat vorliegende Bauart:The device for regulating the tension of the control means, which is not subject of the present invention, the present type has:

Der Spannungsregler 46 ist in einer Kammer 41 untergebracht, die in einem Block 42 ausgebildet ist, welcher in dem Gehäusedeckel 6 eingesetzt ist und durch die Flansche 18 des Ringes 17 gehalten wird. Das Steuermittel tritt aus der Kammer 22 durch einen Kanal 43 in eine an die Kammer 41 sich anschließende Bohrung 44,· in welcher das Düsenzuflußrohr 45 dampf dicht gleitet. Dieses Rohr ist gegen Kanal 43 hin offen und trägt am anderen Ende die seitlich angeordnete Düse 46. Befindet sich das Rohr 45 in der unteren Grenzstellung, so strömt das Steuermittel in einen Kanal 47, welcher dauernd offen ist und zu einem besonderen Leitkanal 48 des ersten Leitringes 19 führt. Befindet sich der Spannumgsregler in der oberen Stellung, so strömt das Steuermittel durch Kanal 51 in die Leitung 52 und aus derselben durch Zweigkanäle φ zu den oberen Enden der Steuerzylinder. Die Leitung 52 ist in einer am Umfange; des Deckels vorgesehenen Nut ausgebildet, · die durch Dichtungsring 55 nach außen abgeschlossen ist. . Steht die Düse 46 der Mündung der Steuermittelleitung 51 gegenüber, so strömt das- Steuermittel in diese Leitung¹, ein. und die Spannung in den Zylindern 31 steigt, da die Leitung 52 am anderen Ende geschlossen ist und das Steuermittel somit nicht entweichen kann, allmählich bis auf die Höhe der Spannung, in der Kammer 41. Dadurch werden die Kolben 29 nach abwärts bewegt und schließen die zugehörigen Ventile 27. Auf die anderen Kolbenseiten wirkt ein Druckmittel von annähernd konstanter, niedrigerer Spannung, welches hier beispielsweise einer der weiteren Türbin.enkammern entnommen ist. Zu diesem Zwecke sind die unteren Enden der Steuerzylinder 31 durch Zweigleitungen 60 mit einem> am Umfange des Deckels ausgebildeten und durch einen Dichtungsring ab- geschlossenen Kanal 58 verbunden, der durch einen Kanal 61 mit der ersten Turbinenkammer in Verbindung steht. Das auf die unteren Kolbenseiten wirkende Druckmittel von niedrigerer Spannung hebt die Kolben und öffnet die Ventile, sobald die Spannung des Steuermittels durch die Saugwirkung der Düse 46 entsprechend verringert worden ist. Diese Saugwirkung tritt bekanntlich dann ein, wenn die Düse 46 von der Mündung der Steuermittelleitung 51 entfernt und der Mündung 50 der Leitung 47 gegenübergestellt wird.The voltage regulator 46 is accommodated in a chamber 41 which is formed in a block 42 which is inserted in the housing cover 6 and is held by the flanges 18 of the ring 17. The control means emerges from the chamber 22 through a channel 43 into a bore 44 adjoining the chamber 41, in which the nozzle inlet pipe 45 slides in a vapor-tight manner. This tube is open towards channel 43 and carries the laterally arranged nozzle 46 at the other end. If the tube 45 is in the lower limit position, the control means flows into a channel 47 which is permanently open and to a special guide channel 48 of the first Guide ring 19 leads. If the voltage regulator is in the upper position, the control medium flows through channel 51 into line 52 and out of the same through branch channels φ to the upper ends of the control cylinders. The line 52 is in one extent; the lid groove provided formed · which is closed by sealing ring 55 to the outside. . If the nozzle 46 is opposite the mouth of the control medium line 51, the control medium flows into this line ¹ . and the tension in the cylinders 31 increases, since the line 52 is closed at the other end and the control means cannot escape, gradually up to the level of the tension in the chamber 41. The pistons 29 are thereby moved downwards and close the associated valves 27. A pressure medium with an approximately constant, lower voltage acts on the other piston sides, which pressure medium is taken here, for example, from one of the further door-frame chambers. For this purpose, the lower ends of the control cylinders 31 are connected by branch lines 60 to a channel 58 formed on the circumference of the cover and closed by a sealing ring, which is connected to the first turbine chamber through a channel 61. The lower tension pressure medium acting on the lower sides of the piston lifts the piston and opens the valves as soon as the tension of the control medium has been reduced accordingly by the suction effect of the nozzle 46. As is known, this suction effect occurs when the nozzle 46 is removed from the mouth of the control medium line 51 and the mouth 50 of the line 47 is opposite.

Sämtliche Ventile werden absatzweise und in der Zeitdauer veränderlich in bestimmten Zeitintervallen geöffnet und geschlossen. Die zum Be;vegen der Düse dienende Vorrichtung ist hier folgendermaßen beschaffen:All valves are intermittently and in the duration variable in certain Open and closed time intervals. The device used to move the nozzle is here as follows:

Von der Welle 3 wird mittels eines entsprechenden, innerhalb des Lagergehäuses 66 angeordneten und in Fig. 1 nicht sichtbaren Vor- geleges ein auf der Welle 65 sitzender Fliehkraftregler angetrieben. Der die Reglerwelle 65 aufnehmende Ständer 67 ist mit einem seitlichen Arm ausgebildet, in welchem die Spindel 49 der Düse 46 wagerecht geführt ist. Das gegabelte Ende 72 der Spindel 49 trägt eine lose Rolle 71, welche an der Steuerscheibe 78 anliegt. Dife Steuerscheibe 78 nimmt an der Drehbewegung der Welle 65 teil und wird über- ■ dies durch den Regler 64 in der Höhenrichtung verstellt. Die Steuerscheibe ist mit einer Nocke ausgebildet, deren unterer Rand in einer Schraubenwindung herumgeführt ist. Durch den Druck des Steuermittels wird die A centrifugal governor seated on the shaft 65 is driven by the shaft 3 by means of a corresponding template arranged inside the bearing housing 66 and not visible in FIG. 1. The stand 67 accommodating the regulator shaft 65 is designed with a lateral arm in which the spindle 49 of the nozzle 46 is guided horizontally. The forked end 72 of the spindle 49 carries a loose roller 71 which rests against the control disk 78. The control disk 78 takes part in the rotary movement of the shaft 65 and is also adjusted in the height direction by the controller 64. The control disk is designed with a cam, the lower edge of which is guided around in a screw turn. By the pressure of the control means the

Düsenspindel 49 nach außen bewegt, so daß die Rolle 71 an der Steuerscheibe stets anliegt. Bei mittlerer Belastung wird die Düse durch den schraubenförmigen Teil 79 der Nocke 81The nozzle spindle 49 is moved outward so that the roller 71 is always in contact with the control disk. At medium load, the nozzle is driven by the helical part 79 of the cam 81

. 5 hin und her bewegt, und zwar ist die Zeitdauer, während welcher die Saug- bzw. Druckwirkung der Düse stattfindet, von der Stellung der. Steuerscheibe, somit auch von der Reglerstellung· abhängig. Wenn die Düse saugend wirkt, werden sämtliche Ventile gleichzeitig durch die auf die unteren Seiten der Kolben wirkende Spannung geöffnet. Wirkt dagegen die; Düse drückend, so steigt die Spannung in der Leitung 52 und sämtliche Ventile werden gleichzeitig geschlossen. Bei normaler Vollbelastung arbeitet die Rolle 71 nur auf dem zylindrischen Teil 81 der Steuerscheibe und sämtliche Ventile werden dauernd offen gehalten. Bei Leerlauf gleitet die Rolle 71 nur auf dem zylindrischen Teil 78 der Steuerscheibe, und sämtliche Leitkanäle 20 sind geschlossen. Das Treibmittel strömt nur' (durch Kanal 47) der Düse 48 zu, welche dauernd offen bleibt und die für den Leerlauf erforderliehe Treibmittelmenge liefert.. 5 moved back and forth, namely the length of time during which the suction or pressure effect of the nozzle takes place, from the position the. Control disc, thus also dependent on the regulator position. When the nozzle is sucking acts, all the valves are operated simultaneously through those on the lower sides of the pistons acting voltage open. Works against it; Pressing the nozzle increases the tension in the line 52 and all valves are closed at the same time. With normal full load the roller 71 works only on the cylindrical part 81 of the control disk and all valves are kept open at all times. When idling, the roller 71 only slides on the cylindrical part 78 of the control disk, and all guide channels 20 are closed. The propellant flows only '(through channel 47) to the nozzle 48, which remains permanently open and which is required for idling Amount of propellant supplies.

Die beschriebene Einrichtung soll eine genaue Regelung bei stark schwankender Be- · lastung gestatten. Es ist einleuchtend, daß bei der beschriebenen Arbeitsweise der Turbine der höchste Wirkungsgrad dann erreicht wird, wenn die Turbine unter Vollbelastung steht, weil dann der Treibmittelstrom gar nicht unterbrochen wird. Dieser -höchste Wirkungsgrad wird nun auch bei einer geringeren Belastung, als die Vollbelastung, in folgender Weise aufrechterhalten. Würde beispielsweise die Belastung der Turbine auf die Hälfte der Vollbelastung sinken, so würde der Regler bei der oben beschriebenen Arbeitsweise die Steuerscheibe derart einstellen, dö.ß die Ventile abwechselnd, und zwar für gleiche Zeiten geöffnet und geschlossen würden. Würde aber . gleichzeitig die Kapazität der Turbine durch irgendein anderes Mittel um die Hälfte verkleinert werden, so würde für die so verkleinerte Turbine die genannte halbe Vollbelastung in Wirklichkeit die ganze Vollbelastung darstellen und der Regler würde die Steuerscheibe wieder auf Vollbelastung einstellen, d. i. die Rolle 71 würde auf dem zylindrischen Teil 81 arbeiten. Diese Verringerung der Kapazität der Turbine wird nun dadurch ermöglicht, daß jedes Einströmventil unabhängig vom Regulator von Hand geschlossen und in der Schlußstellung gesichert werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist in einer mit Innengewinde versehenen Öffnung 83 der Kappe 33 eines jeden Ventils 27 eine Schraubenspindel 82 angeordnet, welche durch eine Stopfbüchse nach außen reicht und mittels eines Handrades gedreht werden kann. Das innere verstärkte Ende 86 der Spindel paßt in eine Bohrung 87 des Ventilkolbens 29 und der Stange 32, wodurch nebenbei erreicht wird, daß die Ventilbewegung unter dem Einfluß des Steuermittels nicht zu plötzlich stattfindet. Durch Einschrauben der Spindel 82 kann das Ventil 27 geschlossen und in der Schlußstellung festgehalten werden. Wird nun von Hand eine gewisse Zahl von Einströmventilen und von zugehörigen Drehschiebern 35 geschlossen, so wird dadurch der dem Treibmittel dargebotene Durchströmquerschnitt entsprechend verkleinert, d. i. die Kapazität der Turbine wird verringert. Die Absperrung einer gewissen Anzahl von Ventilen . hat zur Folge, daß die übrigen Ventile entweder dauernd durch den Regulator offen gehalten oder nur für ganz kurze Zeit während jeder Umdrehung der Steuerscheibe geschlossen werden. Unter Umständen kann man auch die Schraubenspindeln dazu benutzen, um den Ventilhub zu begrenzen, und es kann auch das Absperren der Ventile von Hand zu anderen Zwecken, wie z. B. zur Begrenzung der Türbinenleistung, erfolgen.The device described is intended to provide precise control in the event of strongly fluctuating loads allow encumbrance. It is evident that in the described mode of operation of the turbine the highest degree of efficiency is achieved when the turbine is under full load stands because then the flow of propellant is not interrupted at all. This -highest efficiency is now also with a lower load than the full load, in the following Sustained way. For example, the load on the turbine would be reduced to half that If the full load is reduced, the controller would operate in the manner described above Set the control disc so that the valves are opened alternately, for the same times and would be closed. But would. at the same time the capacity of the turbine any other remedy would be reduced by half, so would the so reduced one Turbine the mentioned half full load in reality the whole full load and the controller would set the control disk back to full load, d. i. the roller 71 would work on the cylindrical part 81. This reduction the capacity of the turbine is now made possible by the fact that each inlet valve Closed by hand independently of the regulator and secured in the final position can be. As shown in Fig. 2, is in an internally threaded opening 83 of the Cap 33 of each valve 27, a screw spindle 82 is arranged, which by a Stuffing box extends to the outside and can be turned by means of a handwheel. That inner reinforced end 86 of the spindle fits into a bore 87 of the valve piston 29 and the Rod 32, whereby it is achieved by the way that the valve movement is under the influence of the control means does not take place too suddenly. By screwing in the spindle 82 this can Valve 27 closed and held in the final position. Is now used by Hand closed a certain number of inlet valves and associated rotary valves 35, in this way, the flow cross-section presented to the propellant is correspondingly reduced, d. i. the capacity the turbine is reduced. Shutting off a certain number of valves. has to The result is that the other valves are either kept open permanently by the regulator or only closed for a very short time during each revolution of the control disc will. Under certain circumstances you can also use the screw spindles to turn the Limit valve lift, and it can also shut off valves by hand to others Purposes such as B. to limit the door frame performance.

Claims

Patent Claims:

1. A method for regulating single and multi-stage action turbines, characterized in that that all valves are at the same time in the game of the controller and fully open and with unchanged controller position in certain time intervals are closed, the duration during which the valves are open, variable and depends on the controller position.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the inflow valves independently of the controller for the purpose of permanently switching off any number of Inflow channels are closed in order to reduce the duration of the interruption of the turbine in the event of permanent underloading of the turbine Keep propellant inlet through the regulator to a minimum.

3. Device according to. Claim 2, characterized in that the for Close the inflow valves by hand in corresponding screw spindles Recesses of the valves or valve pistons fit so that they are in their rest position, in the manner of buffer pistons acting, dampen the valve movement.

1 sheet of drawings

well. printed in the Reiciisdruckerei.