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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 222315 KLASSE 14 c. GRUPPE- M 222315 CLASS 14 c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. August 1907 ab.Patented in the German Empire on August 20, 1907.

Die bisherigen Abdampf turbinen haben für den praktischen Gebrauch zwei Nachteile:The previous exhaust steam turbines have two disadvantages for practical use:

1. ist der Dampfverbrauch für die Pferdestärke bei geringerer Belastung erheblich höher als bei voller Belastung, und1. The steam consumption for horsepower is considerably higher at lower loads than at full load, and

2. ist der Dampf verbrauch der Abdampfturbine bei Frischdampfbetrieb ein außerordentlich hoher.2. The steam consumption of the exhaust steam turbine in live steam operation is extraordinary higher.

Bezüglich des ersteren Nächteils sei bemerkt, daß bei der üblichen Drosselregelung für Turbinen der Dampfverbrauch bei geringerer Belastung stets zunimmt. Bei normalen Frischdampfturbinen ist diese Zunahme jedoch unwesentlich, während sie bei Abdampfturbinen sehr erheblich ist. Bei einer Frischdampfturbine mit 10 Atm. abs. gesättigtem ' Eintrittsdampf und 0,1 Atm. Kondensatorspannung stehen 165 WE/kg im Dampf zur Verfügung, bei Drosselung auf 5,5 Atm. —■ entsprechend etwa ¹J₂ Last — noch 146 WE/kg. Das Verhältnis der verfügbaren Dampfenergie ist also ι: 0,89. Bei Abdampf von 1 Atm. abs. und 0,1 Atm. Kondensatorspannung stehen 82 WE/kg zur Verfügung, bei Drosselung auf 0,55 Atm. — entsprechend etwa ¹Z₂ Last — nur noch 62 WE/kg. Das Verhältnis der verfügbaren Dampfenergie ist also hierbei 1: 0,76. Die Abnahme der im Dampf enthaltenen ausnutzbaren Energie ist also für geringere Belastungen bei Abdampf viel größer als bei Frischdampf, daher die Zunahme des Dampfverbrauches für die Pferdestärke bei AbdampfWith regard to the first disadvantage, it should be noted that with the usual throttle control for turbines, the steam consumption always increases with a lower load. In normal live steam turbines, however, this increase is insignificant, while it is very considerable in the case of exhaust steam turbines. With a live steam turbine with 10 atm. Section. saturated 'inlet steam and 0.1 atm. The capacitor voltage is 165 WE / kg in the steam, with throttling to 5.5 atm. - ■ corresponding to about ¹ J ₂ load - still 146 WE / kg. The ratio of the available steam energy is therefore ι: 0.89. With exhaust steam of 1 atm. Section. and 0.1 atm. The capacitor voltage is 82 WE / kg, when throttled to 0.55 atm. - corresponding to about ¹ Z ₂ load - only 62 WE / kg. The ratio of the available steam energy is here 1: 0.76. The decrease in the usable energy contained in the steam is therefore much greater for lower loads with exhaust steam than with live steam, hence the increase in steam consumption for the horsepower with exhaust steam

viel größer. Außerdem sind beim Betriebe mit Abdampfturbinen die Radreibungsarbeit und die Dichtungsverluste gegenüber dem Betriebe mit Frischdampfturbinen außerordentlich gering. Bei Frischdampfturbinen tritt bei geringerer Belastung eine Verringerung dieser Verluste ein; bei Abdampfturbinen ist diese Verringerung infolge des bereits sehr niedrigen Betrages der Verluste verschwindend. Aus diesem Grunde ist die Zunahme des Dampfverbrauches bei Abdampfturbinen wiederum erheblich größer als bei Frischdampfturbinen. ■much larger. In addition, when operating with exhaust steam turbines, the wheel friction work and the sealing losses compared to operations with live steam turbines are extraordinary small amount. In the case of live steam turbines, there is a reduction when the load is lower this losses one; in the case of exhaust steam turbines, this reduction is already very high as a result of the low amount of losses vanishing. Because of this, the increase in Steam consumption in the case of exhaust steam turbines, in turn, is considerably greater than in the case of live steam turbines. ■

Dieser Nachteil wird nach der Erfindung in einfacher Weise dadurch behoben, daß man die Abdampfturbine in zwei Teilturbinen zerlegt, von denen jede zweckmäßig etwa die Hälfte der Gesamtleistung entwickeln kann. Man wird alsdann bei halber Belastung nur eine Teilturbine beaufschlagen, und der Dampfverbrauch ist infolgedessen für die Pferdestärke fast der gleiche wie bei voller Belastung. Bedingung hierfür ist jedoch, daß jede Turbine für sich allein betriebsfähig ist, daß also nicht etwa, wie bei früheren Ausführungen, die eine Turbine zur Entlastung des Achsialschubes für die andere Turbine dient.This disadvantage is eliminated according to the invention in a simple manner that one the exhaust steam turbine is divided into two turbine sections, each of which is useful about the Half of the total output can develop. Then you will only be at half the load energize a part turbine, and the steam consumption is consequently for the horsepower almost the same as with full load. The condition for this is, however, that each turbine is operational on its own, that is not, as in earlier versions, a turbine for relief the axial thrust for the other turbine is used.

Der zweite Nachteil der Abdampfturbine besteht in dem hohen Dampfverbrauch bei Frischdampfbetrieb. Es ist bei Abdampfanlagen fast immer erforderlich, die Abdampf-The second disadvantage of the steam turbine is the high steam consumption Live steam operation. With evaporation systems it is almost always necessary to

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turbine zeitweilig, bei Mangel an Abdampf, mit Frischdampf zu betreiben. Bei einer normalen Abdampfturbine geschah dies bisher dadurch, daß an dem Dampfsammler oder in der Rohrleitung ein Druckminderventil eingeschaltet war, durch welches bei mangelndem Abdampf der Frischdampf direkt in die Abdampfsammelleitung eingeführt und bis auf die Abdampfspannung heruntergebracht wurde.Turbine can be operated temporarily with live steam if there is a lack of exhaust steam. With a normal Up to now, this has been done in the exhaust steam turbine by switching on a pressure reducing valve on the steam collector or in the pipeline was, through which the live steam is introduced directly into the exhaust manifold when there is insufficient exhaust steam and except for the evaporation voltage was brought down.

ίο Da die Abdampfturbine hierbei mit dem gedrosselten Frischdampf in genau derselben Weise beaufschlagt wird wie bei Abdampfbetrieb, so herrscht naturgemäß vor dem ersten Leitrad der Dampfturbine auch nahezu die gleiche Spannung wie bei Abdampfbetrieb. Infolgedessen ist der Dampfverbrauch einer derartigen Turbine mit gedrosseltem Frischdampf fast ebenso groß als der Dampfverbrauch bei Abdampfbetrieb, da der Gewinn infolge Erwärmung durch Drosselung, insbesondere bei feuchtem Dampf, sehr gering ist. Dieses Betriebsverfahren bedeutet also eine große Dampfverschwendung bei Frischdampfbetrieb.ίο Since the exhaust steam turbine here with the throttled Live steam is applied in exactly the same way as with exhaust steam operation, see above There is naturally almost the same voltage in front of the first stator of the steam turbine as with exhaust steam operation. As a result, the steam consumption of such a turbine is with throttled live steam almost as large as the steam consumption in exhaust steam mode, because the gain due to heating by throttling, especially with moist steam, is very low. So this method of operation is a great waste of steam with live steam operation.

Es sind nun bereits Einrichtungen bekannt geworden, durch welche der Frischdampf bei einer Abdampfturbine dadurch besser ausgenutzt wird, daß der Abdampfturbine noch eine besondere Frischdampfturbine vorgeschaltet ist. Dieses bedingt jedoch eine erhebliche Verteuerung der Turbine und eine umständlichere Anlage.There are already facilities known through which the live steam at an exhaust turbine is better utilized in that the exhaust turbine is still a special live steam turbine is connected upstream. However, this requires a considerable amount Increased cost of the turbine and a more complicated system.

Durch die Erfindung ist es gelungen, eine wesentliche Verbesserung im Frischdampfverbrauch einer normalen Abdampfturbine zu erzielen, ohne letztere in ihren arbeitenden Teilen irgendwie zu verändern oder zu verteuern. Das Mittel hierzu ist wiederum die bereits erwähnte Teilung der Abdampfturbine in zwei Teilturbinen. Die Verringerung des Dampf-Verbrauches bei Frischdampfbetrieb wird hierbei dadurch erreicht, daß nur eine Teilturbine mit Frischdampf beaufschlagt wird. Infolgedessen stellt sich an dieser Turbine eine höhere Spannung (P₂) ein, als wenn beide Teilturbinen zugleich mit gedrosseltem Frischdampf beaufschlagt werden (P₁J. Es tritt hier zwar auch eine Drosselung 'des Dampfes ein, jedoch nur bis auf die gegenüber der Spannung p_x erheblich höhere Spannung p_v und infolgedessen ist der Verlust durch diese Drosselung erheblich geringer als bei der normalen Abdampfturbine. Dieses geht aus der folgenden kurzen Überlegung hervor.The invention has made it possible to achieve a substantial improvement in the live steam consumption of a normal exhaust steam turbine without changing the working parts of the latter in any way or making them more expensive. The means for this is again the already mentioned division of the exhaust steam turbine into two sub-turbines. The reduction in steam consumption during live steam operation is achieved in that only one turbine section is exposed to live steam. As a result, a higher voltage (P ₂ ) is established at this turbine than if both sub-turbines are acted upon by throttled live steam at the same time (P ₁ J. There is also throttling of the steam here, but only with the exception of the voltage opposite p _x considerably higher voltage p _v and consequently the loss due to this throttling is considerably lower than with the normal exhaust steam turbine.

Bekanntlich ist die durch eine Dampfturbine' hindurchgehende Dampfmenge bei konstantem Vakuum fast genau proportional der Spannung vor dem ersten Leitrade. Die Abdampfturbine sei nun in zwei gleich große Teilturbinen zerlegt und nur die eine Teilturbine bei voller Leistung mit Frischdampf beaufschlagt. Wäre dann der Verbrauch an Frischdampf hierbei ebenso groß wie bei Beaufschlagung beider Teilturbinen 'mit Frischdampf, so müßte durch die eine Teilturbine bei der höheren Spannung p₂ dieselbe Dampfmenge hindurchgehen wie durch die beiden Teilturbinen bei der niedrigeren Spannung p_v Es müßte daher nach dem oben Gesagten P₂ ungefähr = 2 p_t sein. Nun ist aber die ausnutzbare Energie von 1 kg Dampf bei der Spannung p₂ = 2 P₁ für die üblichen Abdampfverhältnisse etwa 30 Prozent größer als die Dampfenergie bei der Spannung p_v . Infolgedessen müßte bei gleicher Dampf men ge die an die Turbine abgegebene Leistung bei Beaufschlagung nur einer Teilturbine erheblich größer sein als bei Beaufschlagung beider Teilturbinen, d. h. größer als die normale volle Leistung. Infolgedessen stellt sich für die normale Leistung an der einen Teilturbine eine Spannung p_% ein, welche kleiner ist als die doppelte Spannung P₁: ·It is known that the amount of steam passing through a steam turbine at a constant vacuum is almost exactly proportional to the voltage in front of the first guide vane. The exhaust steam turbine is now divided into two equally large part turbines and only one part of the turbine has live steam applied to it at full power. If the consumption of live steam were then just as great as when both sub-turbines were exposed to live steam, then the same amount of steam would have to pass through one of the sub-turbines at the higher voltage p ₂ as through the two sub-turbines at the lower voltage p _v Said P _{2 be} approximately = 2 p _t . Now, however, the usable energy of 1 kg of steam at the voltage p ₂ = 2 P ₁ for the usual evaporation ratios is about 30 percent greater than the steam energy at the voltage p _v . As a result, with the same amount of steam, the power output to the turbine would have to be considerably greater when only one turbine section is applied than when both turbine sections are applied, ie greater than the normal full output. As a result, a voltage p _{% occurs} for normal power at one of the turbine sections, which is less than twice the voltage P ₁ :

Pt < Pt < ²² PvPv

Dieser niedrigeren Spannung p₂ entsprechend ist aber auch der Frischdampfverbrauch bei Beaufschlagung nur einer Teilturbine geringer als bei Beaufschlagung beider Teilturbinen. Diese Einwirkung der Unterteilung auf den Frischdampfverbrauch kann man noch verbessern, indem man die Unterteilung der Abdampfturbine ungleich ausführt, und zwar so, daß die kleinere Teilturbine mit Frischdampf beaufschlagt wird. Dadurch tritt eine weitere Erhöhung der Dampfspannung bei Frischdampfbetrieb auf. Man wird jedoch in dieser Verschiedenheit im allgemeinen nicht zu weit gehen, da einerseits bei weiterer Zunahme der Frischdampfspannung der Gewinn nicht mehr, ebenso erheblich ist wie bei der anfänglichen Erhöhung, und da andererseits der Vorteil des geringeren Dampfverbrauches bei halber Belastung vermindert werden würde.Corresponding to this lower voltage p ₂ , however, the live steam consumption when only one turbine section is applied is lower than when both turbine sections are applied. This effect of the subdivision on the live steam consumption can be further improved by making the subdivision of the exhaust steam turbine differently, namely in such a way that the smaller turbine section is acted upon by live steam. This results in a further increase in the steam tension during live steam operation. In general, however, one will not go too far with this difference, since on the one hand, if the live steam voltage increases further, the gain is no longer just as significant as in the case of the initial increase, and on the other hand, the advantage of lower steam consumption at half load would be reduced.

Durch die Erfindung ist außerdem noch eine große Überlastungsfähigkeit der Dampfturbine möglich, ohne Erhöhung der Abdampfbzw. Akkumulatorspannung. Bei normalen Abdampfturbinen, bei denen die ganze Turbine mit gedrosseltem Frischdampf betrieben wird, muß zur Vergrößerung der Leistung bzw. Überlastung die Spannung vor dem ersten Leitrad erhöht werden, um eine größere Dampfmenge durch die Turbine hindurchzuschicken. Dies erfordert die Erhöhung der Akkumulatorspannung bei Abdampf betrieb, was sehr nachteilig für die Primärmaschine ist.The invention also gives the steam turbine a high overload capacity possible without increasing the exhaust steam or Battery voltage. With normal Exhaust steam turbines, in which the entire turbine is operated with throttled live steam the voltage in front of the first stator must be increased by a larger one to increase the power or overload Send the amount of steam through the turbine. This requires increasing the Battery voltage operated during exhaust steam, which is very disadvantageous for the primary machine is.

Bei vorliegender Einrichtung kann man eine Überlastung dadurch erzielen, daß die eine Teilturbine mit Frischdampf betrieben, die andere Teilturbine aber gleichzeitig noch mit Abdampf beaufschlagt wird. Es ist dadurchWith the present device you can achieve an overload in that the one The turbine section is operated with live steam, but the other turbine section is also operated at the same time Exhaust steam is applied. It is through it

je nach der Unterteilung der Turbine möglich, bis 50 Prozent und mehr Überlastung zu erzielen, ohne die Akkumulatorspannung erhöhen zu müssen.Depending on the subdivision of the turbine, it is possible to overload up to 50 percent and more achieve without having to increase the battery voltage.

Fig. ι und 2 stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.Fig. Ι and 2 illustrate embodiments of the invention.

In Fig. ι sind die beiden Radgruppen A und B in zwei getrennten Gehäusen angeordnet und durch die Wellen E₁ und E₂ miteinander verbunden. Die Welle beider Turbinen kann aus einem Stück oder zur vollständigen Abkupplung einer der" beiden Radgruppen aus zwei durch eine lösbare Kupplung F verbundenen Teilen bestehen, ■ wie in Fig. ι dargestellt ist.In Fig. Ι the two wheel groups A and B are arranged in two separate housings and connected to one another by the shafts E ₁ and E _2. The shaft of both turbines can consist of one piece or, for the complete uncoupling of one of the two wheel groups, of two parts connected by a releasable coupling F , as shown in FIG.

Der Abdampf wird bei C und D zugeführt und gelangt unmittelbar oder durch ein Ventil nach A und B. Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist nur ein Ventil H erforderlich, wenn man gegebenenfalls das Rohr / am Gehäuse der Radgruppe A durch einen Blindflansch verschließt.The exhaust steam is supplied at C and D and enters directly or through a valve to A and B. In the embodiment shown in FIG. 1 means only one valve H is required when, if appropriate, the tube / closes the housing of the wheel assembly A by a blank flange .

Für normalen Betrieb ist das Ventil H geöffnet, und der Abdampf gelangt durch das Rohr G nach C und D und von da durch die Ausströmrohre / und K nach dem Kondensator. Bei etwa ¹Z₂ Last oder bei Abschaltung einer Turbine wird das Ventil H geschlossen, und es arbeitet dann die Radgruppe A allein mit Abdampf, während die Radgruppe B im Vakuum leer läuft. Soll nur die Radgruppe B arbeiten, so wird das Ventil H geöffnet und der Stutzen / durch einen Blindflansch, Schieber o. dgl. abgeschlossen.For normal operation, the valve H is open and the exhaust steam passes through the pipe G to C and D and from there through the outflow pipes / and K to the condenser. At about ¹ Z ₂ load or when a turbine is switched off, valve H is closed, and wheel group A then works solely with exhaust steam, while wheel group B runs idle in a vacuum. If only wheel group B is to work, valve H is opened and the connection piece / is closed by a blind flange, slide or the like.

Die Radgruppe A läuft dann' leer im Abdampf oder kann durch Lösen der Kupplung F ganz stillgesetzt werden. Für Arbeiten mit Frischdampf wird dieser durch das Ventil L der Radgruppe A bei geschlossenem Ventil H zugeführt, wobei die Radgruppe B im Vakuum läuft. Bei G ist dann noch ein Ventil zur Absperrung des Abdampfes erforderlich, oder es kann durch eine weitere Leitung N der Frischdampf durch das Ventil M der Radgruppe B zugeführt werden. Dann läuft die Radgruppe A bei geschlossenen Ventilen H und L im Vakuum, wenn der Abdampf bei G abgesperrt ist.The wheel group A then runs empty in the exhaust steam or can be stopped completely by releasing the clutch F. When working with live steam, it is fed through valve L to wheel group A with valve H closed, wheel group B running in a vacuum. At G, a valve is then required to shut off the exhaust steam, or the live steam can be fed through valve M to wheel group B through a further line N. Then the wheel group A runs with closed valves H and L in vacuum, when the exhaust steam is shut off at G.

In Fig. 2 sind beide Radgruppen A und B in einem gemeinsamen Gehäuse C₁ untergebracht, und der Dampfaustritt erfolgt durch den gemeinsamen Stutzen D₁. Der Abdampf wird von F aus durch die Ventile G und H, der Frischdampf von L aus durch die Ventile / bzw. K zugeführt. Beim Arbeiten mit Abdampf ist natürlich das Ventil L oder / und K geschlossen. Bei normalem Abdampfbetrieb sind beide Ventile G und H geöffnet. Soll nur die Radgruppe A mit Abdampf arbeiten, so wird das Ventil H geschlossen, die Radgruppe B läuft dann im Vakuum. Soll nur letztere Gruppe mit Abdampf arbeiten, so wird das Ventil G geschlossen, und die Radgruppe A läuft in Vakuum. Bei Frischdampfbetrieb wird das Ventil / bzw. K geöffnet und die Ventile G und H werden geschlossen.In FIG. 2, both wheel groups A and B are accommodated in a common housing C ₁ , and the steam is discharged through the common connector D ₁ . The exhaust steam is supplied from F through the valves G and H, the live steam from L through the valves / or K. When working with exhaust steam, of course, valve L and / or K is closed. During normal exhaust steam operation, both valves G and H are open. If only wheel group A is to work with exhaust steam, valve H is closed and wheel group B then runs in a vacuum. If only the latter group is to work with exhaust steam, valve G is closed and wheel group A runs in vacuum. In live steam operation, the valve / or K is opened and the valves G and H are closed.

Bei Arbeiten mit Frischdampf kann auch die eine Radgruppe noch mit Abdampf beaufschlagt werden. Es wird dann z. B. das Ventil / geöffnet und das Ventil G geschlossen, und die Radgruppe A arbeitet mit Frischdampf. Ferner wird das Ventil H geöffnet und Ventil/f geschlossen, und die Radgruppe B arbeitet im Abdampf.When working with live steam, exhaust steam can also be applied to one wheel group. It is then z. B. the valve / open and the valve G closed, and the wheel group A works with live steam. Furthermore, the valve H is opened and valve / f is closed, and the wheel group B works in the exhaust steam.

Es sei noch besonders hervorgehoben, daß die Vorteile der Erfindung nur dann voll ausnutzbar sind, wenn die beiden Teilturbinen der Abdampfturbine auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Nur in diesem Falle ist es möglich, mit einer der beiden, Teilturbinen die ganze Arbeitsmaschine zu betreiben und bei Frischdampfbetrieb von normaler Leistung vor der einen Teilturbine eine erheblich höhere Spannung zu erzielen als bei Abdampf betrieb. ,It should be particularly emphasized that the advantages of the invention can only be fully exploited when the two turbine sections of the exhaust steam turbine are arranged on a common shaft. Only in this case it is possible to operate the entire driven machine with one of the two turbine sections and with live steam operation of normal power in front of one of the turbine sections, one considerably to achieve higher voltage than with exhaust steam operation. ,

Claims

Patent Claims:

1. Exhaust steam turbine with throttle control for temporary operation with live steam and two separate turbine sections arranged on a shaft, which are operated during exhaust steam operation are generally acted upon in parallel, characterized in that each turbine section can be operated on its own is, and that in live steam operation only one of the two turbine sections is exposed to live steam, in such a way that that the steam tension in front of this turbine section is higher in live steam operation than for the same load in exhaust steam operation, while the guide and runner wheels of the turbine sections operate with live steam are the same and are used in the same way as in the case of exhaust steam operation.

2. exhaust steam turbine according to claim 1, characterized in that at the same time the one turbine section with live steam and the other turbine section with exhaust steam can be.

1 sheet of drawings.