DE223116C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Druckflüssigkeit.

Die Erfindung betrifft eine solche hydraulische Kraftübertragung für Dampf- und Gasturbinen, bei welcher die durch Schleuderpumpen erzeugte Druckflüssigkeit im geschlossenen Kreislauf auf Wasserturbinen (Vorwärts- oder Rückwärtsräder) geleitet wird. Um bei derartigen Kraftübertragungen einerseits möglichst geringe Abmessungen und Eigengewichte der Schleuderpumpen zu erzielen, andererseits aber ίο auch die Geschwindigkeit der Pumpen der Betriebsgeschwindigkeit der Dampfturbinen an- » passen zu können, wird nach der Erfindung die nach der Arbeitsleistung in den Wasserturbinen aus deren Laufrädern mit einem gewissen Überdruck austretende Flüssigkeit den die Flüssigkeit auf ihren Arbeitsdruck bringenden Pumpen mit dem gleichen Überdruck wieder zugeführt. .

Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 eine beispielsweise Ausführung einer nach der Erfindung eingerichteten Kraftübertragung.

Die Fig. 2 und 3 sind Diagramme, welche im nachfolgenden des näheren erläutert werden.

Die Verringerung der Eigengewichte, Abmessungen usw. der einzelnen Einrichtungen der Kraftübertragung, z. B. des Durchmessers des Schleuderrades wird bekanntlich durch die Lichtweite der Eintrittsöffnung der Zentrifugalpumpe mitbestimmt. Um nun die kleinste Eintrittsöffnung in die Pumpe zu erzielen, läßt man die das Turbinenrad verlassende Flüssigkeit nicht mit Null-Druck austreten, sondern absichtlich unter einem entsprechend hohen Druck, welcher geeignet sein soll, die Eintrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in die Zentrifugalpumpe in dem Maße zu erhöhen, als dies bei der anzuwendenden hohen Tourenzahl der Dampfturbine mit Rücksicht auf ihre beste Ökonomie notwendig erscheint. Wird also die Flüssigkeit das Rad mit 4 Atmosphären verlassen, so wird man mit einer Eintrittsgeschwindigkeit . rechnen können, welche 40 m Druckhöhe entspricht. Diese Geschwindigkeit beträgt aber beispielsweise j/2 g 40 — 28 m, ist also viermal soviel als die im Anfang als zulässig angenommene Eintrittsgeschwindigkeit von 7 m. Wenn aber die Flüssigkeit der Zentrifugalpumpe unter solchem Druck bzw. solcher Geschwindigkeit zufließen kann, so wird sich der Querschnitt des Eintritts auf den vierten Teil verringern und die Lichtweite auf den j/4. Teil, also auf die Hälfte ermäßigen. Diese Verringerung der Eintrittsöffnung kann in demselben Maße den Durchmesser des Schleuderrades beeinflussen, und in diesem Falle könnte man also auch mit der doppelten Tourenzahl rechnen, die der Antriebsmotor machen kann. Ist es also bisher nur möglich gewesen, bei 7 m Eintrittsgeschwindigkeit beispielsweise Dimensionen der Eintrittsöffnung und des Schleuderrades zu erzielen, welche eine Tourenzahl der Dampfturbine von η — iooo zulassen, so würde mit

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Hilfe des geschlossenen Kreislaufes unter 4 Atmosphären Rückdruck, welcher zugleich Anfangsdruck ist, die Dampfturbine ohne weiteres auf 2000 Touren gesteigert werden können, wodurch bei gleichbleibender Umfangsgeschwindigkeit der Dampfturbinenräder die Durchmesser derselben auf die Hälfte sinken, oder unter Belastung des Durchmessers der Dampfturbinenräder die Umfangsgeschwindigkeit derselben die doppelte sein kann. Jedenfalls läßt sich also der anzustrebende Austrittsdruck der arbeitenden Flüssigkeit derart bestimmen, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Dampfturbinenräder der höchsten erreichbaren Wirtschaftlichkeit entspricht, womit.dann auch gleichzeitig die erstrebte Gewichtsvermmderung an Zentrifugalpumpe und Dampfturbine erzielt wird.
Es ist klar, daß, um dieselbe Arbeitsleistung am Turbinenrad zu erhalten, wie bei 7 m Eintrittsgeschwindigkeit und einer Drucksteigerung bis io, Atmosphären, nunmehr diese Drucksteigerung um 4 Atmosphären, also um die Eintrittsspannung, selbst gesteigert werden muß, um mit der gleichen Druckdifferenz von 10 Atmosphären die gleiche Arbeit zu leisten. Dies ist jedoch mit keinem Verlust verbunden, und der Arbeitsvorgang während des Kreislaufes einer bestimmten Flüssigkeitsmenge läßt sich an der Hand der beiden Diagramme leicht ersehen. Während die 7 m Eintrittsgeschwindigkeit durch die Saugwirkung, also ein teilweises Vakuum hervorgerufen werden, wie im ersten Diagramm verzeichnet ist, und der Arbeitsdruck auf 10 steigt und von da durch Kraftabgabe im Turbinenrad wieder bis zur Null-Linie sinkt, so ist die Lage des zweiten Arbeitsdiagramm.es derart, daß der Enddruck nicht unter 4 Atmosphären fällt und die Flüssigkeit mit diesem, also im Einlaß mit 28 m Geschwindigkeit der Zentrifugalpumpe wieder zuströmt, dann aber auf 14 Atmosphären Arbeitsdruck steigen muß, um ebenfalls, wie im Erstfall, mit 10 Atmosphären Druck die Arbeit zu verrichten. Der Arbeitswert ist in beiden Fällen der gleiche; im zweiten Falle wird die Flüssigkeit nur unter höheren Umlaufsgeschwindigkeiten erhalten, und dadurch werden geringere Querschnitte und höhere Tourenzahlen erreicht, was der Endzweck war.

In Fig. ι bedeutet DT die Kraftmaschine (in diesem Falle Dampfturbine), P₁, P₂, P₃ die hier einstufigen Zentrifugalpumpen, welche durch die Kupplung K direkt mit der Dampfturbine verbunden sind. WT ist die Flüssigkeitsturbine (Wasserturbine), und zwar bedeutet im einzelnen L₁, das Laufrad für Vorwärtsgang mit den zugehörigen und verstellbaren, zur Zeit offenen Leitschaufeln S„; ferner L,- das Laufrad für Rückwärtsgang mit den zugehörigen, ebenfalls verstellbaren, zurzeit dicht abschließenden Leitschaufeln S„. V ist ein Ventilteller, welcher mit umläuft und zurzeit das Rückwärtslaufrad dicht abschließt, zum Zwecke, eine Störung des aus L_v austretenden Wassers durch die entgegengesetzt gerichteten Schaufeln des Laufrades L₁- zu verhindern. Das zwischen diesem Ventilteller V und dem gut geschlossenen Leitschaufelkranz S,- noch befindliche Wasser oder Flüssigkeit läuft einfach mit um. AT ist der Austrittsraum, Kai Austrittskanal, ET ist der Eintrittsraum,. Ket Eintrittskanal der Wasserturbine WT.

Bei der Pumpengruppe bedeuten L₁, L₂, L₃ die drei Laufräder der hier einstufig gewählten Zentrifugalpumpen. S₁, S₂, S₃ sind die zugehörigen, allenfalls verstellbaren Leitschaufelkränze für den Austritt; Kep ist der Eintrittskanal, Ep der Eintrittsraum, Ap der Austrittsraum, Kap der Austrittskanal des gemeinschaftlichen Pumpengehäuses. Den Lauf rädern L₁, L₂, L₃ fließt das Wasser oder die wasserähnliche Flüssigkeit also zentral unter demjenigen, absichtlich höher gewählten Druck zu, unter welchem die Flüssigkeit die Wasserturbine verlassen hat. Der Umlauf beschleunigt sie auf höheren Druck und versetzt dadurch die eine oder andere Wasserturbine, in Umdrehung, eventuell in Begleitung einer Tourenermäßigung.

Das Wasser oder eine andere Flüssigkeit macht also folgenden Weg: Von AT durch Kat und Kep nach Ep, unter Druck nach L₁, L₂, L₃; durch diese auf den gewünschten Arbeitsdruck beschleunigt, fließt sie von S₁, S₂, S₃ und Ap durch Kap und Ket nach ET und wirkt kraftabgebend in WT bzw. L_v, nach Maßgabe des Diagrammes Fig. 2 oder 3.

In Fig. 2 und 3 sind zwei Diagramme zu sehen, welche die Arbeitsweise eines Flüssigkeitstropfens bei diesem geschlossenen Arbeitsprozeß einmal mit Saugwirkung und einmal lediglich im Druckraum darstellen. In Fig. 2 verläßt ein Tropfen bei c das Turbinenrad mit Null-Druck, wird von α bis b durch die Pumpen unter etwa 3 m angesaugt, von α bis b beschleunigt, dann bis 0 auf 60 m Druckhöhe gebracht, um von c bis d in der Turbine die Arbeit zu verrichten und mit Null-Druck auszutreten. In Fig. 3 dagegen verläßt ein Tropfen bei d das Turbinenrad, jedoch unter 37 m Druckhöhe, strömt also schon mit einer dieser Druckhöhe entsprechenden . Geschwindigkeit von • ν — 2 g 37 ;— 27 m von α bis b den Zentrifugalpumpen zu, um von b bis c auf 100 m Druckhöhe zu steigen und von c bis d die entsprechende Arbeit von 100 —· 37 m wieder an die Turbine abzugeben.

Claims (1)

1. Patent-An speuch:

   Kraftübertragung für Dampf- und Gasturbinen mittels auf Wasserturbinen (Vor-

   wärts- oder Rückwärtsräder) in geschlossenem Kreislauf geleiteter Druckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Arbeitsleistung in den Wasserturbinen aus deren Laufrädern mit einem gewissen Überdruck austretende Flüssigkeit den die Flüssigkeit auf ihren Arbeitsdruck bringenden Pumpen mit dem gleichen Überdruck wieder zugeführt wird, zum Zwecke, die Geschwindigkeit der Pumpen der Betriebsgeschwindigkeit, der Dampfturbinen anzupassen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.