DE219642C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14 c. GRUPPE

Dr. HERMANN FÖTTINGER in ZOPPOT.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Dezember 1906 ab.

Die bisher bekannt gewordenen Dampfturbinenanlagen für Schiffsantrieb zerfallen nach ihren Grundgedanken in zwei große Gruppen. Die eine derselben benutzt in allen Stufen ausschließlich Überdruckräder (Parsons). Da Überdruckturbinen unabhängig von der Turbinenleistung schon bei den hohen Drehzahlen der Turbodynamos und noch mehr bei den durch die Propeller vorgeschriebenen niedrigen Drehzahlen außerordentlich viele Stufen und daher große Baulänge erfordern, während andererseits die Drehzahl bei gleichem Propellernutzeffekt um so höher sein darf, je kleiner die vorn Propeller übertragene Leistung ist, so ist man darauf verfallen, statt mehrerer voneinander unabhängiger Einheiten eine einzige große Gesamtturbine anzuordnen und ihre Teile einzeln auf möglichst viele Propellerwellen zu verteilen, oder mit anderen Worten, die einzelnen Turbinen der verschiedenen Wellen in Hintereinanderschaltung zu betreiben. Zwar hat auch Parsons an zwei Propellerwellen für Dampfturbinen gedacht. Fast immer gelangen aber drei oder vier Wellen zur Anwendung. Dies ergibt zwar einen wirtschaftlichen Betrieb, hat aber auch Nachteile zur Folge. Die Wellenleitung derartiger Drei- und Vierwellenschiffe ist viel verwickelter, die Anordnung der unteren Schiffsräume, des Hecks, des Ruders, die Propellerwirkung und die Vibrationen sind viel ungünstiger als bei Zweischraubenschiffen. Dazu kommt dje Abhängigkeit der einzelnen Wellen voneinander hinsichtlich Betriebsmöglichkeit, Tourenzahl und Leistung.

Die andere Gruppe verwendet vornehmlich Druckräder, insbesondere solche mit Geschwindigkeitsstufen (Curtis). Durch die damit bewirkte Verringerung der Stufenzahl und Baulänge wird es ermöglicht, auf jede Welle eine unabhängige Turbine zu setzen, die zwischen Kessel und Kondensator geschaltet ist. Diese Bauart ergibt zwar Vorteile hinsichtlich Übersichtlichkeit und Einfachheit der Turbinen, der Rohrleitung, der unteren Schiffsräume, des Hecks, des Ruders, günstigerer Propellerwirkung und verringerter Vibrationen, hat aber wieder andere Nachteile zur Folge. Die Ökonomie der Turbinen ist geringer als bei dem mit mehr Stufen und höheren Touren arbeitenden anderen System, die beim Anfahren und Umsteuern zu beschleunigende und zu verzögernde Schwungmasse ist größer, ebenso das Turbinengewicht.

Der geringere Nutzeffekt der Turbinen rührt in diesem Fall hauptsächlich von den starken Reibungs- und Ventilationsverlusten der nur wenig beaufschlagten Hoch- und Mitteldruckräder her, deren zahlreiche unbeaufschlagte Schaufeln diese Verluste verursachen.

Wegen der bekannten Nachteile der beiden Systeme, insbesondere derjenigen der Drei- und Vierwellenschiffe, hat man seit Jahren sich bemüht, ökonomische Turbinenanordnun-

gen mit zwei Wellen zu finden. Insbesondere hat man in verschiedener Weise die Grundgedanken der beiden Systeme miteinander zu vereinigen versucht, um die jedem der beiden anhaftenden bedeutenden Nachteile zu beseitigen. Z. B. hat man versucht, eine Welle durch eine als Druckturbine ausgebildete Hochdruck-, die andere Welle durch eine vom gleichen Dampf durchströmte, nach dem Trommel- oder Scheibensystem durchgebildete .Niederdruckturbine zu betreiben. Diese Bauart ist wegen ihrer starken Unsymmetrie ebenso baulich mangelhaft wie die aus dem gleichen Grunde' nur einmal ausgeführte Zweiwellenanlage mit einer hintereinandergeschalteten Hdr.- und Ndr.-Parsons-Turbine. Teilt man, wie ferner vorgeschlagen, jede Turbine in je zwei Hälften, so werden zwar die beiden· Schiffsseiten symmetrisch, die Ungleichheit der die verschiedenen Wellen betreibenden Einheiten bleibt aber bestehen. Beim Schadhaftwerden einer Hdr.-Turbine muß die zugehörige Ndr.-Turbine direkt mit frischem Dampf beaufschlagt werden, was eine sehr schlechte Dampfausnutzung ergibt, und bei Verringerung der Leistung verschiebt sich die übertragene Schubleistung immer mehr nach der Seite der Hdr.-Turbine, während die Ndr.-Turbine gewissermaßen als Erweiterung des Abdampfrohres der Hdr.-Turbine zuletzt beinahe unbelastet mitläuft. Dies wirkt besonders ungünstig auf die Propellerausnutzung.

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei anderen Kombinationen dieser Art.

Während man nun bei den bisherigen Versuchen, die Grundgedanken der beiden Systeme zu vereinigen, gewissermaßen zu weit gegangen ist, indem man die ganzen, auf den einzelnen Wellen sitzenden Turbinen hintereinandergeschaltet und damit auch die Hauptnachteile eines derselben mit übernommen hat, zeigt die vorliegende Erfindung eine besondere, in bestimmter Weise beschränkte Verbindung der beiden Grundgedanken, welche alle Vorzüge derselben beibehält, die Nachteile aber auf ein Mindestmaß beschränkt bzw. ganz beseitigt. Die Erfindung betrifft solche Schiffsturbinenanlagen mit zwei Wellen, bei denen der Hdr.- oder Mdr.-Teil oder beide aus Scheibenrädern mit partieller Beaufschlagung bestehen. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß Raumbedarf, Gewicht und Preis solcher partiell beaufschlagten Turbinen derselbe bleibt, auch wenn die durchgehende Dampfmenge durch Verdopplung des beaufschlagten Sektors verdoppelt wird, und daß der Wirkungsgrad solcher Räder um so höher ist, je größer der beaufschlagte Sektor. Anstatt daher auf jede der zwei Wellen eine vollständige Gesamtturbine nach Fig. 1 zu setzen, werden gemäß vorliegender Erfindung die Hdr.-Teile der beiden Wellen durch Verdopplung der beaufschlagten Sektoren auf einer Welle vereinigt, so daß der Hdr.-Teil dieser Welle nunmehr das Doppelte leistet. Um aber zu vermeiden, daß die Gesamtleistung der betreffenden Welle eine höhere wird (wobei ihre Tourenzahl mit Rücksicht auf den Propeller erniedrigt werden müßte), wird der Mdr.-Teil der betreffenden Welle weggenommen und mit dem Mdr.-Teil der anderen Welle unter Vergrößerung des beaufschlagten Sektors vereinigt. Die Ndr.-Teile der beiden Turbinen bleiben unverändert. Wenn daher Hdr.- und Mdr.-Teil annähernd gleichviel leisten, so bleibt die Leistung jeder Welle trotz der Verlegung der Teilturbinen dieselbe, ihre Tourenzahl kann daher dieselbe sein wie bei zwei vollständigen Turbinen, während durch den Fortfall der Hdr.-Räder auf der einen Welle und der Mdr.-Räder auf der anderen Welle ganz wesentlich an Raum, Gewicht und Kosten gespart und die Ökonomie bedeutend verbessert wird. Mit reinen Überdruck- (Trommel-) Turbinen läßt sich diese Anordnung nicht durchführen, weil die mit Rücksicht auf die Einzelleistung der Welle und den Propeller höchstzulässige Drehzahl für Überdruckturbinen viel zu niedrig ist.

Fig. 2 zeigt eine Schiffsturbinenanordnung gemäß vorliegender Erfindung.

Der gesamte Kesseldampf durchströmt zunächst den auf der einen Welle, beispielsweise der B. B.-Welle, sitzenden Hdr.-Teil, geht dann durch Rohr b mit Wechselventil c nach dem auf der anderen Welle befindlichen Mdr.-Teil und von hier zur Hälfte in den unmittelbar angebauten Ndr.-Teil, zur Hälfte durch ein Rohr d mit Ventil oder Schieber e in den auf der anderen Welle befindlichen Ndr.-Teil.

Die beiden Aggregate hängen alsdann noch durch die Rohre zusammen. Soll jedes derselben, z. B. beim Manövrieren im Revier, unabhängig betrieben werden, so wird Ventil β geschlossen und Wechselorgan c umgestellt. Dann geht der Dampf von der Hdr.-Turbine direkt in die Backbord-Ndr.-Turbine bzw. durch Hilfsventil /"in die Mdr.- und von da direkt in die Steuerbord-Ndr.-Turbine.

Rein äußerlich betrachtet ·— nämlich insoweit die Anzahl der verwendeten Turbinenteile, ein Hdr.-, ein Mdr.-, zwei Ndr.-Teile, in Betracht kommt — ist die vorliegende Anordnung einer schon von Parsons für Vierwellenschiffe vorgeschlagenen Anordnung verwandt, bei der jeder Teil auf seiner eigenen Welle sitzt. Mit der Anzahl der Teile ist aber auch die Übereinstimmung der beiden Anordnungen erschöpft. Denn die vorliegende Erfindung soll gerade das vermeiden, was man entsprechend dem damaligen Stand der Erkenntnis für ein besonders geeignetes Mittel zur Anpassung der Dampfturbine an den Pro-

pellerbetrieb hielt, nämlich Verteilung der Turbine auf vier Wellen. Welche Folgen diese Maßnahme hat, ist oben auseinandergesetzt. Im übrigen können Anlagen mit vier Wellen schon deshalb nicht mit Zweiwellenanlagen verglichen werden, weil bei ersteren wegen der kleineren Einzelleistung jedes Propellers viel höhere Drehzahlen zulässig sind als bei letzteren, und die Dampfturbinen daher nach ganz ίο verschiedenen Grundsätzen und Gesichtspunkten gebaut werden müssen.

Die vorliegende Erfindung weist hauptsächlich die folgenden Vorteile auf:

I. Die Ventilations- und Dampfreibungs-15. arbeit ist wegen Verringerung der untätigen Schaufeln und Fortfalles je einer Teilturbine auf jeder Welle kleiner und verteilt sich außerdem auf die doppelte Nutzleistung. Die Ökonomie der Hdr.- und Mdr.-Räder ist daher wesentlich besser als bei den bisherigen Schiffsturbinen mit partiell beaufschlagten Rädern.

II. Da auf der einen Welle der Mdr.-, auf der anderen der Hdr.-Teil ganz entfällt und die höhere Beaufschlagung keine Gewichtsveränderung ergibt, so wird wesentlich an Gewicht und Raum gespart.

III. Durch die wesentlich verringerte Baulänge wird auch bei sehr großen Aggregaten noch die eingehäusige Bauart ermöglicht, die wesentlich leichter und billiger ausfällt als die doppelgehäusige.

IV. Die Anordnung ermöglicht zwei Wellen, wo man bisher drei oder vier Wellen verwenden mußte. Der Fortfall der zusätzlich dritten und vierten Welle ergibt einen wesentlich einfacheren Betrieb, eine bedeutend bessere Schraubenwirkung, eine viel einfachere Ausführung des Hinterschiffes und Rudergeschirrs, eine viel bessere Gesamtanordnung im Schiff (die dritte und vierte Welle durchschneidet immer Munitions- und Laderäume).

V. Gegenüber der schon versuchten Anordnung von zwei Wellen, von denen die eine die Hdr.-, die andere die Ndr.-Turbine trägt, zeigt die vorliegende eine wesentlich größere Symmetrie und den Vorteil, daß jedes Aggregat leicht unabhängig von anderen betrieben werden kann, weil zwei Ndr.-Teile und zwei Kondensatoren vorhanden. Insbesondere tritt hier die in allen Fällen, wo die ganzen Turbinen der einzelnen Wellen hintereinandergeschaltet sind, so lästige Verschiebung der Leistung bei verringerter Fahrt und die dadurch hervorgerufene |Überlastung einzelner Propeller nur mehr in verschwindendem Maße auf.

VI. Gegenüber den Dreiwellenschiffen, bei denen zum Manövrieren (und im Revier) nur die äußeren Ndr.-Turbinen herangezogen werden, besteht der Vorteil, daß hier auf jeder Welle auch noch ein für hochgespannten Dampf geeigneter Turbinenteil sitzt, so daß der Dampf wesentlich ökonomischer ausgenutzt wird, als wenn er unmittelbar in die Ndr.-Turbine eingelassen wird. Auch wird hier in allen Fällen die ganze Propellerfläche jeder Schiffsseite beim Manövrieren herangezogen.

VII. Bei Havarie des Hdr.-Teiles (z. B. Verstopfen der Düsen) braucht die betreffende Turbine nicht stillgesetzt zu werden. Vielmehr können immer noch der Mdr.- und die beiden Ndr.-Teile mit hoher Ökonomie sofort weiterbetrieben werden. Ähnliches gilt bei Havarie des Mdr.-Teiles für die drei übrigen Teile.

VIII. Vor allen Anordnungen, bei denen auf jeder Welle nur eine Teilturbine sitzt, besteht hier der Vorteil, daß bei Festlegung des Anfangsdruckes für die Ndr.-Stufen nicht darauf Bedacht genommen werden muß, daß die Einzelleistungen der Hdr.-, Mdr.- und Ndr.-Turbinen wegen der Propeller gleich sein sollen. Hier ist man von dieser Rücksicht, die bei allen Parsons-Schiffen bestimmend ist, völlig frei und kann die Anfangsspannung der Ndr.-Turbine nach den günstigsten Verhältnissen der Turbine allein wählen.

Manche der genannten Vorteile sind einzeln allerdings schon jetzt erreicht worden, aber es ist keine Schiffsturbinenanordnung bekannt, welche dieselben zusammen aufwiese.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Dampfturbinenanlage mit zwei Wellen und zwei Turbineneinheiten, deren Hochdruck- und Mitteldruckteile aus partiell beaufschlagten Druckrädern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen in vier Teile, einen Hochdruck-, einen an Kraft annähernd gleichen Mitteldruck- und zwei unter sich annähernd gleiche Niederdruckteile geteilt werden, die derart angeordnet sind, daß auf der einen Welle der Hochdruck- mit dem einen Niederdruckteil, auf der anderen Welle der Mitteldruck- mit dem anderen Niederdruckteil zu je einer Turbineneinheit vereinigt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.