DE221518C

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KAISERLICHES

PATENTAMT..

PATENTSCHRIFT

- JVl 221518 KLASSE 14 c. GRUPPE

und Umdrehungszahl.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Juni 1908 ab.

Man kennt bis dahin verschiedene Mittel, um bei Druckturbjnenanlagen für veränderliche Leistung und Tourenzahl, wie solche beispielsweise Anwendung finden für den Antrieb von Schiffen, Kompressoren und Zfentrifugalpumpen, die< Umfangsgeschwindigkeit der Turbinen . und die Dampfgeschwindigkeit in ein richtiges Verhältnis zu bringen und dadurch eine möglichst hohe Ökonomie derartiger Turbinenanlagen zu

ίο erzielen. Diese Mittel bestehen in Änderung ^: des Beaufschlagungsgrades 4er einzelnen Stufen, Zu- und Abschalten einzelner Stufen und Zuführung von Frischdampf zu einer Stufe mit entsprechend größerem Querschnitt bei größeren Leistungen, Parallelschaltung von Turbinenteilen öder beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Mittel.

Im Gegensatze zu'diesen bis dahin bekannten Mitteln wird nach dem Verfahren, 'welches den Gegenstand der Erfindung bildet,-für verschiedene Leistungen und Umdrehungszahlen ein wirtschaftlicher Betrieb der Turbinenanlage in folgender Weise erzielt.
Bei der kleinsten Leistung der Anlage läßt man den Dampf, wie üblich, "durch sämtliche Druckstufen der Reihe nach hindurchströmen, wobei nur die erste Stufe Frischdampf erhält. Für größer werdende Leistung wird dagegen auch anderen Stufen durch besondere Zusatzdüsen unmittelbar in die Laufkanäle Frischdampf eingeführt, und gleichzeitig mit der Beaufschlagung weiterer Stufen durch Zusatzdüsen wird dem Dampf ein weiterer Weg aus der jeweils vorhergehenden Stufe mit Umgehung der mit Zusatzdüsen beaufschlagten geöffnet, derart, daß alle mit Frischdampf beaufschlagten Stufen parallel geschaltet werden. Dabei bleibt der durch Zwischendüsen mit den einzelnen Stufen gebildete und .für die Hintereinanderschaltung der Stufen erforderliche Weg mit diesem Umgehungsweg parallel geschaltet, indem die Zwischendüsen nunmehr die Rolle einer einfachen Dampfleitung übernehmen. Nach vorliegendem Verfahren werden demnach für größere Leistungen weitere Stufen durch besondere Zusatzdüsen mit Frischdampf beaufschlagt, die vorhergehenden Stufen jedoch nicht abgeschal- · tet, sondern mit den neu beaufschlagten parallel geschaltet und dadurch zur Leistung nützlicher Arbeit gleichzeitig herangezogen.

Mit zunehmender Leistung werden nach diesem Verfahren mehr und mehr Stufen durch Zusatzdüsen neu beaufschlagt und mit den vorhergehenden in Parallelschaltung gebracht, wodurch . jeweils Dampfgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Druckstufen in. das richtige Verhältnis kommt. Durch Absperrorgane in den Umgehungswegen kann der Querschnitt derselben so geregelt bzw. der Dampf so gedrosselt werden, daß man in jedem Falle ein für die Strömung erforderliches Druckgeiälie erhält. In Verbindung hiermit kann durch richtige Wahl der Zusatzdüsen die durch Vergrößerung der Leistung erforderliche Vergrößerung der Dampfmenge richtig bemessen werden, so daß nach diesem Verfahren eine günstige Ausnutzung des Dampfes bei allen Leistungen der Anlage erreicht wird.

Zur näheren Erläuterung dieses Verfahrens wird zweckmäßig die Wirkungsweise einer für

/j2. Auflage, ausgegeben am /4. Dezember igii.)

Ausübung desselben geeigneten Einrichtung be- I trachtet. Eine solche ist in beispielsweiser Aus- ι führungsform in Fig. ι der beiliegenden Zeich- ! nung dargestellt. Dieselbe stellt eine korn- j binierte Aktions- und Reaktionsturbine dar. j Der Aktionsteil besitzt drei Druckstufen, deren ! Laufräder bzw. mit a, b und c bezeichnet sind. Das Laufrad α der ersten Stufe wird nach öffnen^l des Ventües r durch Düsen, deren eine, d, gezeichnet ist, mit Frischdampf beaufschlagt und für die kleinste Leistung die drei Spannungsstufen des Druckteiles unter sich und mit dem Überdruckteil der Turbine hintereinander geschaltet. Die Ventile f, I, s und t sind geschlossen;

Der Dampf strömt dabei durch das geöffnete Ventil r durch die Düse d auf das Laufrad α der ersten Stufe, von hier durch die Zwischendüsen i auf das Laufrad δ der zweiten Stufe und von hier durch die Zwischendüsen h auf das Laufrad c der dritten Stufe, um von hier aus in den in der Fig. 1 beispielsweise nach einer Trommelkonstruktion ausgebildeten Turbinenteil ft zu gelangen, von wo er bei q nach dem Kondensator abströmt.

Soll die Leistung der Turbine vergrößert werden, so wird durch Öffnen des Ventiles s auch das zweite Druckrad b durch die Zusatzdüsen e mit Frischdampf beaufschlagt, gleichzeitig aber dem aus dem ersten Rad α austretenden Dampf durch öffnen des Ventiles f in der Leitung g ein direkter Weg mit Umgehung der zweiten Stufe b zum Eintritt in die Zwischendüsen h der dritten'Stufe geboten. Die Ventile t und I sind geschlossen. Der aus dem Laufrad α der ersten Druckstufe austretende Dampf gelangt somit auf zwei unter sich parallel geschalteten Wegen zu den Zwischendüsen h der dritten Stufe c, nämlich durch die Rohrleitung g und das geöffnete Ventil f einerseits^ und durch die Zwischendüsen »der zweiten Stufe andererseits. Hierdurch wird eine wesentliche Steigerung der Leistungsfähigkeit der Turbine erzielt, indem gleichzeitig nicht allein der Dampfströmungsquerschnitt für die erste Stufe wesentlich vergrößert, sondern auch die zweite Stufe direkt mit Frischdampf beaufschlagt wird. Die Laufräder α und b der ersten und zweiten Stufe sind hierbei einander parallel geschaltet.

Soll die Leistung der Turbine · noch weiter gesteigert werden, so wird auch das Laufrad c der dritten Stufe durch öffnen des Ventiles t mittels der Zusatzdüse k mit Frischdampf beaufschlagt und gleichzeitig dem aus dem Laufrad b der zweiten Stufe austretenden Dampf durch Öffnen des Ventiles I in der Rohrleitung m mit Umgehung der dritten Stufe ein Weg zum Eingang ft in den Niederdruckteil der Turbine geboten.

Es werden somit bei dieser Schaltungsweise der Turbine für größte Leistung drei Stufen a, b und c gleichzeitig durch Zusatzdüsen d, e und k mit Frischdampf beaufschlagt und außerdem durch Öffnen der Ventile / und I dem aus der ersten und zweiten Stufe kommenden Dampf in den Rohrleitungen g, m und η ein genügend großer Querschnitt für den Übergang zum Niederdruckteil der Turbine geboten, so daß die drei Laufräder a, b, c in Parallelschaltung arbeiten.

. Die verschiedenen Schaltungen, in welchen bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens die Turbine arbeitet, sind in den Fig. 2, 3 und 4 schematisch angedeutet.

Fig. 2 zeigt den Fall, wo die drei Stufen a, b und c nacheinander vom Dampfe durchströmt werden, welcher durch die Düse d in das Rad a der ersten Stufe eintritt und durch die Zwischendüsen i und h nach den Rädern b und c der zweiten und dritten Stufe gelangt.

Für größere Leistung wird nach Fig. 3 sowohl das Rad α der ersten Stufe durch die Düse d als auch das Rad δ der zweiten Stufe durch die Zusatzdüse e mit Frischdampf beaufschlagt, gleichzeitig aber dem aus dem ersten Rad a kommenden Dampf in' der Rohrleitung g, m ein Weg parallel zu den Zwischendüsen fund h geboten. Die beiden Stufen α und δ sind somit parallel geschaltet.

Soll die Leistung noch weiter gesteigert werden, so wird nach Fig. 4 die erste Stufe α durch die Düse d, die zweite Stufe δ durch Zusatzdüsen e und gleichzeitig die dritte Stufe c durch Zusatzdüsen k mit Frischdampf beaufschlagt, während die Rohrleitungen g, m und η dem Abdampfe aus der ersten und zweiten Stufe parallel mit den Zwischendüsen i und h den Weg zum Niederdruckteil der Turbine öffnen.

Weitere. Steigerung der Leistung und Umdrehungszahl ist bei Anlagen mit mehr Druckstufen durch die Parallelschaltung weiterer Stufen möglich. Bei jeder Schaltung ist ferner eine genauere Regelung der Leistung innerhalb engerer Grenzen möglich durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Anzahl der für jede Stufe in Tätigkeit befindlichen Düsen.

Die Zusatzdüsen der einzelnen Stufen können von Hand oder selbsttätig oder auf beiderlei Weise geöffnet werden, sobald der Druck in den betreffenden vorhergehenden Stufen eine gewisse Höhe erreicht hat.

Die Ventile oder sonstigen Umsteuerorgane in den Umgehungswegen für den Dampf können mit den Ventilen der Zusatzdüsen verblockt werden, so daß sie entweder gleichzeitig mit diesen oder beliebig vor- oder nacheilend geöffnet werden. Außerdem können die Absperrorgane für Drosselung in den Umgehungswegen zwangsläufig mit den Ventilen der Zusatzdüsen verbunden werden.

Die einzelnen Druckstufen einer Turbinenanlage nach vorliegender Erfindung können

auch auf mehrere Wellen verteilt werden. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 5 in beispielsweiser Ausführungsform.

Bei einer derartigen Verteilung der Anlage auf mehrere Wellen bietet die Anwendung des vorliegenden Verfahrens wesentliche Vorteile. Es wird dadurch stets eine annähernd gleiche Kraftverteilung auf die verschiedenen Wellen erzielt. Außerdem befinden sich stets alle Druckstufen in Betrieb, und die bei kleinen Leistungen erforderliche geringe Dampfmenge muß nicht von Anfang an der Zahl der Wellen entsprechend unterteilt werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel sind vier durch besondere Zusatzdüsen mit Frischdampf beaufschlagbare Druckräder c, e, g und k paarweise auf den beiden Wellen p und q angeordnet. Dieselben können durch die Zusatzdüsen b, I, 0 und j Frischdampf erhalten, je nachdem die Ventile a, x, y, ζ geöffnet werden. Außerdem kann der Dampf durch die Rohrleitung r und die Düse d von dem Laufrad c auf das Laufrad e gelangen. In gleicher Weise wird eine Verbindung vom Laufrad g durch die Leitung h', h mit der Düse i auf das Laufrad k ermöglicht. Außerdem sind die Druckräume hinter der ersten Stufe c und der zweiten, β, durch die Rohrleitung v, v' verbunden, die Druckräume hinter der dritten Stufe g und der vierten, k, über das Dreiwegventil 1 durch die Rohrleitung h', t. im bezeichnet eine Querverbindung zwischen den Rohrleitungen υ und h, welche an beiden Enden an Dreiwegventile 1 und 2 angeschlossen ist.

Die hauptsächlichsten Schaltungsweisen für Ausübung des vorliegenden Verfahrens mit dieser Anlage sind in den Fig. 6, 7, 8 und 9 schematisch dargestellt.

Für kleinste Leistung tritt nach Fig. 6 bei geöffnetem Ventil α Frischdampf durch die Düse b auf das Laufrad c, nach Austritt aus diesem durch die Rohrleitung r und die Düse d auf das Laufrad e, von diesem durch die Zwischendüse /"auf das Laufrad g, von hier durch die Rohrleitung h und die Düse i auf das Laufrad k, durch den hier beispielsweise nach dem Parsonstyp gestalteten Turbinenteil η durch die Rohrleitung u und den Turbinenteil m bei s nach dem Kondensator.

Sämtliche Teile der Anlage werden in diesem Falle nacheinander vom Dampfe durchströmt. Die Ventile x, y, ζ der Zusatzdüsen I, o, j sind geschlossen und die Dreiwegventile 1 und 2 entsprechend eingestellt.

Soll die Leistung der Anlage steigen, so wird das Ventil #. geöffnet und Frischdampf durch die Düsen I auf das Laufrad e zugelassen. Gleichzeitig wird der Umgehungskanal ν geöffnet, so daß der aus dem Rad c austretende Dampf mit Umgehung der Stufe β unmittelbar in die Düse f der dritten Stufe eintritt. Es sind somit die beiden ersten Stufen c und e parallel geschaltet (Fig. 7).

Soll die Leistung der Anlage noch weiter gesteigert werden, so wird eine weitere Stufe zu den beiden ersten in Parallelschaltung gebracht. Zu diesem Zwecke öffnet man das Ventil y und gibt durch die Zusatzdüse 0 Frischdampf auch auf die dritte Stufe g. Gleichzeitig wird das Dreiwegventil 2 so eingestellt, daß der aus der Stufe e austretende Dampf mit Umgehung der Stufe g durch die Leitung »', w, h unmittelbar auf das Laufrad k der vierten Stufe gelangt. Die drei ersten Stufen c, e, g sind nunmehr parallel geschaltet und durch Frischdampf beaufschlagt (Fig. 8).

Eine weitere Steigerung der Leistung und Umdrehungszahl wird erhalten durch Einfügung auch der vierten Stufe in die Parallelschaltung. Zu diesem Zwecke erhält auch diese Stufe. Frischdampf durch Öffnen des Ventiles ζ mit der Zusatzdüse /. Dabei wird durch passende' Einstellung des Dreiwegventiles 1 der aus der vorhergehenden Stufe g austretende Dampf durch die Leitungen h', t mit Umgehung der Stufe k unmittelbar in den Turbinen teil η eingeleitet. Die vier Stufen c, e, g, k sind nunmehr durch Frischdampf beaufschlagt und einander parallel geschaltet. Ihr Abdampf geht vereinigt durch die Turbinenteile η und m.

Claims

Patent-Anspruch:

Regelung von Druck-Dampf- oder Gasturbinen für veränderliche Leistung und Umdrehungszahl, dadurch gekennzeichnet, daß man für größere Leistungen eine entsprechende Anzahl von Spannungsstufen mittels besonderer Zusatzdüsen gleichzeitig mit Frischdampf beaufschlagen läßt und ioo . dem aus den jeweils vorhergehenden Stufen austretenden Dampfe mit Umgehung der mit Frischdampf beaufschlagten Stufen einen Weg zu der folgenden Stufe öffnet, derart, daß die mit Frischdampf beaufschlagten Stufen jgarallel geschaltet werden und gleichzeitig einen größeren Dampfströmungsquerschnitt erhalten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.