DE383069C

DE383069C - Turbinenantrieb fuer Landfahrzeuge, insbesondere fuer Lokomotiven

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Publication number: DE383069C
Application number: DEK76880D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-03-22
Filing date: 1921-03-22
Publication date: 1923-10-09

Description

AUSGEGEBEN
AM 9. OKTOBER 1923

(Κη688ο Iljsob)

Es ist eine bekannte Tatsache, daß der Wirkungsgrad von Landfahrzeugen mit Turbinenantrieb, beispielsweise Turbinenlokomotiven, beim Anfahren ein sehr schlechter ist. Es wird eine große Dampfmenge verbraucht, ohne daß aus dieser eine nennenswerte Leistung herausgeholt werden kann. Die Arbeitsausbeute des Dampfes ist also gering. Das rührt daher, daß beim Anfahren das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Turbinen zur Dampfgeschwindigkeit zu klein ist. Bekanntlich ist aber die Arbeitsausbeute bei einer Turbine von diesem Verhältnis abhängig. Der gleiche Übelstand tritt ein, sobald die Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive infolge zu großer Zuglasten oder zu großer Steigungen· unter ein bestimmtes Maß fällt.

Zweck vorliegender Erfindung ist es nun, einen Turbinenantrieb für Landfahrzeuge zu schaffen, welcher gerade zu den Zeitpunkten eine möglichst gute Ausnutzung des Dampfes zu erreichen gestattet, wo bei kleinen Fahr-

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geschwindigkeiten eine möglichst große Kraftabgabe seitens der antreibenden Turbinen verlangt wird. Zu diesem Behufe ist erfindungsgemäß außer einer Hauptantriebsturbine, die in erster Linie für die Fahrt über einer gewissen Geschwindigkeit bestimmt ist, noch eine für das Anfahren und Fahren unter einer gewissen Geschwindigkeit dienende Zusatzturbine vorgesehen, welche mit einem größeren ίο Übersetzungsverhältnis auf die Triebachsen treibt als die Hauptturbine, so daß sie, auf gleiche Dampfmenge bezogen, beim Anfahren und beim Fahren unter jener gewissen Geschwindigkeit eine größere Zugkraft ausübt als die Hauptturbine, wobei diese Zusatzturbine abgeschaltet wird, sobald ihr erster Wirkungsgrad erreicht ist.

Bei einem mit einem derartigen Turbinenantrieb versehenen Fahrzeug läuft die Zusatzturbine gleich am Beginn des Anfahrens mit großer Geschwindigkeit. Die Umfangsgeschwindigkeit der Zusatzturbine ist also rasch eine verhältnismäßig große, so daß ihr Wirkungsgrad bereits bei einer kleinen Fahrgeschwindigkeit ein guter ist. Beim Über- ^: schreiten einer bestimmten Fahrgeschwindig- ; keit kann auch die Hauptturbine mit einer . Umfangsgeschwindigkeit laufen, bei welcher ; ihr Wirkungsgrad groß ist, also der Dampf j gut ausgenutzt wird, während der Wirkungs- | grad der Zusatzturbine anfängt abzunehmen | infolge Überschreitung ihrer besten Umfangsgeschwindigkeit. Beim Erreichen jener Fahr- ; geschwindigkeit wird die Zusatzturbine aus- ! geschaltet; das Fahrzeug wird dann von der j Hauptturbine getrieben.

Es ist nun bei Dampfturbinenanlagen für Schiffsantrieb allerdings schon bekannt, außer einer Hauptturbine eine durch ein Über- [ Setzungsgetriebe auf die anzutreibende Welle ί einwirkende, abschaltbare Zusatzturbine an- | zuordnen, um bei kleinen Fahrgeschwindig- j keiten den Dampfverbrauch möglichst zu ver- j mindern. Allein die Betriebsverhältnisse-bei ; einem Schiffe sind anders als bei einem Land- j fahrzeug. Bei Schiffsantrieben wird die Zu- · satzturbine nur bei Marschfahrt für die Abgabe einer Kraft herbeigezogen, d. h. wenn die : für die Fortbewegung aufzuwendende Kraft eine verhältnismäßig kleine ist. Es dient also 1 hier die Hilfsmaschine zur Verbesserung des j Wirkungsgrades, wenn für die Bewegung des Schiffes kleine Kraftabgaben in Frage korn- ' men. Im Gegensatz dazu dient die gemäß der j Erfindung vorgesehene Zusatzturbine dazu, die } Wirtschaftlichkeit des Betriebes dann zu er- \ höhen, wenn bei kleinen Fahrgeschwindig- ; keiten die größten Kräfte abzugeben sind. Die größte Kraftabgabe fällt z. B. bei Lokomotiven nicht immer mit der größten Fahrgeschwindigkeit zusammen, indem beim Anfahren und beim Fahren auf Steigungen, wo die Fahrgeschwindigkeit klein ist, die größte Kraftabgabe von der Antriebsmaschine verlangt wird. Bei Schiffen ist das nie der Fall, indem dort bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten immer nur eine ' kleine Kraftabgabe erforderlich wird. j Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine bei- ! spielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar ist: ί Abb. ι eine Seitenansicht des vorderen ■ Teiles einer Lokomotive und j Abb. 2 teilweise ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 1 und teilweise eine Draufsicht auf die Turbine bei abgehobenem Kessel. j ι bezeichnet eine Hauptturbine, welche über ein Übersetzungsgetriebe 2 eine Blindwelle 3 treibt, von welchem aus die Kraft durch ein Parallelkurbelgetriebe 11 auf die Triebachsen ί übertragen wird. Die Hauptturbine erhält ^: Frischdampf durch die Leitung 5 für ■Vorwärtsfahrt und durch eine Leitung 5' für Rückwärtsfahrt. 4 bezeichnet eine Zusatzturbine, der durch eine Leitung 6 Frischdampf zugeführt wird. Das Austrittsende dieser Zusatzturbine 4 steht durch eine Leitung 7 mit , der Hauptturbine 1 in Verbindung. Die Zusatzturbine 4 treibt über ein Zahnrädergetriebe 8, 9, von welchem der Teil 9 gleichzeitig als Teil einer Kupplung ausgebildet ist, die Welle 10 der Hauptturbine 1. Die Kupplung 9, 12 weist unter Federwirkung stehende Klauen auf, die infolge der Wirkung der Fliehkraft beim Erreichen einer gewissen Umdrehungszahl in radialer Richtung bewegt werden. Die Zusatzturbine 4 treibt mit einem größeren Übersetzungsverhältnis auf die Triebachsen als die Hauptturbine 1.

. Die Hauptturbine 1 dient hier vor allem zum Antreiben beim Fahren über einer gewissen Geschwindigkeit und die Zusatzturbine 4 zum Anfahren und Fahren unter jener gewissen Geschwindigkeit, wobei sie dann, infolge des größeren Übersetzungsverhältnisses, mit dem sie die Triebachsen treibt, auf gleiche Dampfmenge bezogen, eine größere Zugkraft ausübt als die Hauptturbine 1 und somit ein Arbeiten mit einem besseren Wirkungsgrad ermöglicht, als es der Fall wäre, wenn bei den erwähnten Betriebsverhältnissen die Hauptturbine ι allein die Lokomotive antreiben würde. Infolge Vorsehens der Kupplung 9, 12 erfolgt selbsttätig das Abschalten der Zusatzturbine, sobald beim Anfahren eine genügende Fahrgeschwindigkeit erreicht und ihr bester Wirkungsgrad überschritten ist, und das Einschalten, sobald infolge großer Steigungen oder Zuglasten die Fahrgeschwindigkeit unter einen bestimmten Wert fällt.

Wenn die Zusatzturbine in der veranschaulichten Weise der Hauptturbine vorgeschaltet ist, so daß beim Anfahren und Fahren unter

einer gewissen Geschwindigkeit beide Turbinen arbeiten (welche Schaltungsart aber nicht Bedingung ist, indem die Anordnung auch eine solche sein kann, daß beim Anfahren und Fahren unter einer gewissen Geschwindigkeit nur die Zusatzturbine arbeitet), so empfiehlt es sich, die zum selbsttätigen Ab- und Einschalten der Zusatzturbine dienenden Mittel mit einer den Dampf eintritt zur Zusatz- und Hauptturbine regelnden Vorrichtung zu verbinden. So kann z. B. auf der Welle der Hauptturbine ein gleichzeitig einen Teil einer ausrückbaren Kupplung bildender Geschwindigkeitsregler vorgesehen sein, der durch ein Gestänge mit den Ventilen verbunden ist, welche den Dampfeintritt nach der Haupt- und Zusatzturbine regeln. Dieser Geschwindigkeitsregler kann in diesem Falle so wirken, daß er eine Absperrung des Dampfzutrittes nach der Zusatzturbine und deren Abschaltung bewirkt, sobald sie mit einer bestimmten Umdrehungszahl läuft und Dampf zu dieser Turbine wieder zuläßt, sobald die Fahrgeschwindigkeit unter eine bestimmte Grenze fällt. Ein zweiter Teil der genannten Kupplung kann auch mit einem Kolben in Wirkungsverbin- * dung stehen, auf dessen eine Seite der im Eintrittsstutzen der Zusatzturbine und auf dessen andere Seite der im Austrittsstutzen dieser Turbine herrschende Druck einwirkt, derart, daß die genannte Kupplung ausgerückt und infolgedessen die Zusatzturbine abgeschaltet wird, sobald ihr Druckgefälle unter einen bestimmten Wert fällt.

Die selbsttätige Ausschaltung der Zusatzturbine kann auch in Abhängigkeit ihrer Kraftabgabe an die Hauptturbine erfolgen, derart, daß jene abges'chaltet wird, sobald sie der Hauptturbine keine Kraft mehr- abgibt.

Gewünschtenfalls kann auch ein von Hand einstellbares Ventil vorgesehen sein, das gleichzeitig den Dampf zutritt nach der Zusatz- und Hauptturbine regelt, so daß durch dessen Verstellung beim Erreichen einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit die Zusatzturbine abgeschaltet werden kann.

Auf der Welle der Zusatzturbine kann auch eine Rückwärtsturbine angeordnet sein.
Die Zusatzturbine kann überall da bei Landfahrzeugen vorgesehen werden, wo der Antrieb durch eine Dampfturbine erfolgt, also z. B. auch bei Dampfturbinenautomobilen.

Claims

PaTENT-An SPRUCH E:

i. Turbinenantrieb für Landfahrzeuge, insbesondere für Lokomotiven, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Hauptantriebsturbine, die in erster Linie für die Fahrt über einer gewissen Geschwindigkeit' bestimmt ist, noch! eine für das Anfahren und Fahren unter jener gewissen Geschwindigkeit, in welchen Fällen für gewöhnlich eine maximale Kraftabgabe seitens der Antriebsmaschine gefordert wird, dienende Zusatzturbine vorgesehen ist, welche mit einem größeren Übersetzungsverhältnis auf die Triebachsen treibt als die Hauptturbine, so daß sie, auf gleiche Dampfmenge bezogen, beim Anfahren und beim Fahren unter jener gewissen Geschwindigkeit eine größere Zugkraft ausübt als die Hauptturbine, wobei diese Zusatzturbine abgeschaltet wird, sobald ihr bester Wirkungsgrad überschritten ist.
2. TurbinenantriebnachPatentanspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzturbine der Hauptturbine vorgeschaltet ist, so daß beim Anfahren und beim Fahren unter der gewissen Geschwindigkeit beide Turbinen arbeiten.
3. TurbinenantriebnachPatentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Welle der Hauptturbine angeordneter Geschwindigkeitsregler eine Absperrung des Dampfzutrittes nach; der Zusatzturbine bewirkt, sobald sie mit einer, bestimmten Umdrehungszahl läuft.
4. Turbinenantrieb nach den Patentansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter dem Einfluß des Druckgefalles der Zusatzturbine stehende Einrichtung selbsttätig die Abschaltung dieser Turbine bewirkt, sobald ihr Druckgefälle unter einen bestimmten Wert fällt.
5. Turbinenantrieb nach den Patentansprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung der Zusatzturbine in Abhängigkeit ihrer Kraftabgabe an die Hauptturbine erfolgt, derart, daß sie abgeschaltet wird, sobald sie der Hauptturbine keine Kraft mehr abgibt.
6. Turbinenantrieb nach den Patentansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Welle der Hauptturbine angeordneter Geschwindigkeitsregler den Dampfzutritt sowohl nach der Haupt- als auch nach der Zusatzturbine regelt.
7. Turbinenantrieb nach dem Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß 11 ο auf der Welle der Zusatzturbine auch eine Rückwärtsturbine angeordnet ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.