DE250886C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 250886 -KLASSE Ua. GRUPPE 15,

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1910 ab.

Die Erfindung betrifft Verbunddampfmaschinen, deren Hochdruckteil aus einer Kolbenmaschine und deren Niederdruckteil aus einer Turbine besteht und von diesen wiederum solche, bei denen die Kolbenmaschine unmittelbar an der Turbinenwelle angreift.

Für derartige Maschinenkombinationen ist die Überlegung maßgebend, daß die Kolbenmaschine nur eine beschränkte Ausnutzung der

ίο Expansionsfähigkeit des Dampfes zuläßt, wenn ihre Zylinderabmessungen nicht unverhältnismäßig groß werden sollen, während andererseits die Turbine, die in ihren Hochdruckstufen schlecht arbeitet, in den Niederdruckstufen eine Ausnutzung der Expansionsfähigkeit bis an die äußersten Grenzen derselben gestattet.

Die beiden Maschinengattungen lassen sich nicht ohne weiteres zu einer brauchbaren Verbundmaschine vereinigen. Denn für die Türbine sind hohe Umdrehungszahlen am günstigsten. Die Kolbenmaschine dagegen ist von Natur wegen der hin und her gehenden Massen mehr für niedrige Umdrehungszahlen geeignet. Bei einer Kombination beider muß daher bezüglich der Umdrehungszahlen entweder die Turbine der Kolbenmaschine oder umgekehrt die Kolbenmaschine der Turbine angepaßt werden.

Bei den bisher bekannt gewordenen Kombinationen ist der erstere Weg eingeschlagen worden. Bei ihnen besteht die Kolbenmaschine aus einer einzigen entsprechend großen einstufigen oder mehrstufigen Maschine, die mit einer für Kolbenmaschinen normalen Umdrehungszahl (etwa 300 bis 400) arbeitet. Die Türbine, die sich dieser Umdrehungszahl anpassen muß, wird dabei naturgemäß unverhältnismäßig groß und teuer.

Die vorliegende Erfindung will im Gegensatz zu dem bisher beschrittenen Wege die Kolbenmaschine der Turbine anpassen. Sie besteht darin, daß an Stelle einer einzigen großen Kolbenmaschine eine Mehrzahl von selbständigen kleineren Maschinen verwendet wird, die derart zueinander angeordnet sind, daß ihre hin und her gehenden und rotierenden Massen und deren Momente ausgeglichen sind.

Kleine Zylinderdurchmesser und damit verbundene kleine Hübe ermöglichen bekanntermaßen bei normalen Kolbengeschwindigkeiten hohe Umdrehungszahlen, da die hin und her gehenden Teile geringe Gewichte erhalten. Außerdem kann man bei Verwendung mehrerer selbständiger kleiner Maschinen, die natürlich zweckmäßigerweise gleich groß gemacht werden, immer leicht eine Zylinderanordnung finden, bei welcher die hin und her gehenden und rotierenden Massen der Maschine ausgeglichen sind. Ein solcher Massenausgleich aber ist für höhere Umdrehungszahlen eine Grundbedingung.

Besonders zweckmäßig ist es, nicht nur die hin und her gehenden und rotierenden Massen sondern auch die Kolbendrücke, auszugleichen. Auch dies ist nur bei Verwendung einer Mehrzahl von kleineren selbständigen Maschinen in vollkommener Weise möglich. Bei einem solchen Ausgleich schwebt die Welle — theoretisch genommen und vom Eigengewicht abgesehen —

frei in ihren Lagern. Man erreicht also bei dieser Anordnung für den zur Kolbenmaschine gehörigen Teil der Welle dieselben Verhältnisse wie für den zur Turbine gehörigen Teil, bei welcliem letzteren ja nur das Eigengewicht der Welle und der Lauf räder bzw. der Trommel auf die Lager drückt. Für das harmonische Zusammenarbeiten der beiden Maschinengattungen ist dies offenbar von großer Bedeutung.

ίο Da ein möglichst vibrationsfreies Arbeiten der Kolbenmaschinen angestrebt werden muß, ist es 'nötig, auch der Steuerung dieser Maschinen Aufmerksamkeit zu widmen. Die hin und her gehenden Massen des Steuerungsgestänges lassen sich nämlich nicht in so einfacher und vollkommener Weise ausgleichen wie diejenigen des eigentlichen Triebwerkes. Es ist daher sehr zweckmäßig, für die Kolbenmaschinen eine der äußeren Steuerungsteile entbehrende selbsttätige Steuerung zu verwenden, beispielsweise die Steuerung nach Patentschrift 76651.

Am günstigsten arbeitet die beschriebene Maschine bei Anwendung sehr hoher Dampfspannungen (bis 50 Atm. und darüber) und großem Spannungsabfall nach beendeter Expansion in der Kolbenmaschine. Denn hierbei erhält man kleinste Zylinderabmessungen und kleinste Gewichte der hin und her gehenden Massen, was zur Erzielung so hoher Umdrehungszahlen, wie sie für Turbinen am günstigsten sind, von Be-. deutung ist.

Fig. ι zeigt eine Ausführungsform der Erfindung von oben gesehen, zum Teil im Schnitt und zum Teil in Ansicht.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Hochdruckteil der Verbundmaschine,

Fig. 3 einen Teil der Fig. 2 in größerem Maßstabe und

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Modifikation des Hochdruckteiles der Maschine.

Auf einem Maschinenrahmen α ist links (in Fig. ι gesehen) eine Kolbenmaschine, rechts eine Turbine angeordnet. Beide Maschinen haben eine gemeinsame, in Lagern b ruhende Welle c. Die Turbine ä ist von beliebiger Bauart. Die Kolbenmaschine besteht aus acht selbständigen, gleich großen, in einer gemeinsamen Ebene liegenden, einfachwirkenden Dampfmaschinen e, die je zur Hälfte zu beiden Seiten der Welle liegen. Die Kolben f der Einzelmaschinen wirken auf vier gleichfalls in einer Ebene liegende Kurbeln g. Die beiden mittleren Kurbeln liegen auf der einen Seite und die beiden äußeren auf der entgegengesetzten Seite der Wellenachse. Die Zylinderachsen der einzelnen Maschinen e haben gleiche Entfernung voneinander. Die Kolbendampfmaschine in ihrer Gesamtheit ist, wie leicht ersichtlich ist, sowohl mit Bezug auf die hin und her gehenden und rotierenden Massen als auch in bezug auf die Kolbendrücke ausgeglichen. Außerdem ist der Einfluß· der endlichen Länge der Pleuelstangen beseitigt. Die Kolbenmaschine läuft somit ohne jede Erschütterung, und ihre Welle schwebt, theoretisch genommen und vom Eigengewicht abgesehen, frei in ihren Lagern. Der Dampfeinlaß der einzelnen Dampfmaschinen wird durch selbsttätige Ventile h gesteuert, von denen eines in Fig. 3 in größerem Maßstabe gezeichnet ist. Die Wirkungsweise dieser Ventile ist in der Patentschrift 76651 näher erläutert. Der Dampfauslaß erfolgt durch Öffnungen i der Zylinderwandungen und wird durch die Kolben f gesteuert. Der aus den Kolbenmaschinen e austretende Dampf wird durch Leitungen k der Turbine zugeführt. Gegebenenfalls wird in die Leitung k ein Dampfsammler (Receiver) und ein Dampfentöler bzw. ein als Entöler ausgebildeter Dampfsammler eingeschaltet.

Um das Drehmoment der Kolbenmaschine günstige: zu gestalten, kann man zwei der beschriebenen Maschinen in der Weise vereinigen, daß die Ebenen ihrer Zylinderachsen aufeinander senkrecht stehen (vgl. Fig. 4).

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verbunddampfmaschine, deren Hochdruckteil aus einer Kolbenmaschine und deren Niederdruckteil aus einer Turbine besteht, wobei die Kolbenmaschine unmittelbar an der Turbinenwelle angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenmaschine aus acht oder zweimal acht gleich großen, in je einer Ebene liegenden und auf eine und dieselbe Welle wirkenden selbständigen, einfachwirkenden Maschinen besteht, welche an vier in einer Ebene liegenden Kurbeln angreifen, wobei sowohl die Dampfmaschinen als auch die Kurbeln von einer die Wellenachse senkrecht schneidenden Ebene aus gerechnet nach beiden Seiten symmetrisch angeordnet sind und bei welcher von acht Maschinen je vier zu beiden Seiten der Welle angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.