DE408654C

DE408654C - locomotive

Info

Publication number: DE408654C
Application number: DEI23682D
Authority: DE
Original assignee: KARL IMFELD DIPL ING
Current assignee: KARL IMFELD DIPL ING
Priority date: 1923-04-25
Filing date: 1923-04-25
Publication date: 1925-01-21

Description

Der Antrieb von Lokomotiven durch Dampfturbine besitzt gegenüber dem Antrieb durch Kolbenmaschine unter anderem den Nachteil, daß für die Erreichung des zum Anfahren nötigen Drehmoments eine sehr erhebliche Dampfmenge aufgewendet werden muß.The drive of locomotives by steam turbine has opposite to the drive by piston engine, among other things, the disadvantage that for achieving the for Starting the required torque a very considerable amount of steam must be used.

Bei der Turbine kann das Drehmoment oder die Anzugskraft im Stillstande nur durch Ausnutzung der kinetischen Energie des Dampfes erreicht werden, und zwar entspricht bei voller Dampfmenge das Anfahrdrehmoment etwa dem doppelten Drehmoment bei voller Umlaufzahl.In the case of the turbine, the torque or the tightening force can only pass through at a standstill Utilization of the kinetic energy of the steam can be achieved, namely corresponds with full steam the starting torque is about twice the torque with full number of revolutions.

Es ist daher fast die volle Dampfmenge zur Erzeugung der Anfahrzugkraft notwendig, trotzdem im mechanischen Sinne keine Leistung abgegeben wird.Almost the full amount of steam is therefore required to generate the starting tractive effort, nevertheless no power is delivered in the mechanical sense.

Das Verhalten der Turbine ist also in dieser Beziehung grundsätzlich von dem der Kolbenmaschine verschieden, bei der ein großes Anzugsmoment durch Vergrößerung der Füllung ohne erheblichen Dampfaufwand leicht zu erzielen ist.The behavior of the turbine in this respect is fundamentally different from that of the Piston machine different, in which a large tightening torque by increasing the Filling is easy to achieve without a significant amount of steam.

Es ist nun bekannt, Lokomotiven durch Kolbenmaschine und Dampfturbine gemeinsam anzutreiben, wobei die Kolbenmaschine das Hochdruckgefälle des Dampfes ausnutzt, während in der Turbine die Expansion bis auf Auspuff oder Kondensatordruck erfolgt. Die Leistung wird hierbei auf beide Maschinengattungen etwa gleich verteilt oder es kann auch, wie vorgeschlagen, der Kolbenmaschine etwa zwei Drittel, dex Turbine etwa ein Drittel der Gesamtleistung zugewiesen werden.It is now known to have a piston engine and a steam turbine in common locomotives to drive, whereby the piston engine uses the high pressure gradient of the steam, while in the turbine the expansion takes place down to the exhaust or condenser pressure. The power is distributed roughly equally to both machine types or it can also, as suggested, the piston machine about two thirds, dex turbine about a third of the total output will be allocated.

\ Zum Anfahren erhält dann entweder der Niederdruekzylinder der Kolbenmaschine Frischdampfzusatz — falls die Kolbenma- \ To start up, either the low-pressure cylinder of the piston engine receives live steam additive - if the piston

: schine in Verbundwirkung arbeitet — oder es: machine works in conjunction - or it

muß die Turbine mit anziehen, indem ihr Zusatzdampf zugeführt wird.the turbine must also tighten by adding additional steam to it.

Ferner sind auch Schiffsmaschinenanlagen bekannt, bei welchen Hochdruckkolbenmaschinen und Niederdruckdampfturbinen auf eine gemeinsame Welle arbeiten und die Kolbenmaschinen das Umsteuern übernehmen. Hierbei ist aber ein Anzugsmoment wie bei der Lokomotive nicht erforderlich, ίο Xach vorliegender Erfindung soll nun bei Lokomotivantrieben durch Kolbenmaschine und Dampfturbine die Kolbenmaschine, die sowohl als Zwillings- wie als Verbundmaschine ausgebildet sein, kann, so groß bemessen sein, daß sie bei hoher Füllung die für das Anfahren des Zuges erforderliche Zugkraft im wesentlichen allein aufbringt, während bei steigender Geschwindigkeit die Zugkraft durch Verringern der Füllung der Kolbenmaschine und entsprechende Mehrbelastung der Turbine auf beide Maschinen annähernd gleich verteilt wird.Furthermore, ship engine systems are also known in which high-pressure piston engines and low pressure steam turbines work on a common shaft and the piston engines take over the change of direction. Here, however, a tightening torque as with the locomotive is not required, ίο According to the present invention is now intended for locomotive drives by piston engine and steam turbine the piston engine, both as a twin and as a compound machine be designed, can be dimensioned so large that they are filled with high the pulling force required for starting the train is essentially applied by itself, while with increasing speed the pulling force by reducing the filling of the piston machine and corresponding additional load on the turbine on both machines is distributed approximately equally.

Um den. Erfindungsgedanken zu verwirklichen, müssen daher die Zylinder der Kolbenmaschine größer bemessen sein als bei bisher bekannten Ausführungen mit vereinigter Kolbenmaschine und Dampfturbine. Entsprechend dem vergrößerten Zylindervolumen wird daher die Kolbenmaschine bei erhöhter Fahrt, bei welcher die Turbine einen Teil der Leistung übernimmt, mit geringerer Füllung arbeiten.To the. To realize the idea of the invention, the cylinder of the piston engine must therefore be dimensioned larger than in previously known designs with a combined piston engine and steam turbine. Corresponding The piston engine therefore becomes part of the increased cylinder volume during increased travel, during which the turbine is a part who takes over, work with less filling.

Entgegen den bekannten Ausführungen ist nicht beabsichtigt, die Turbine beim Anfahren auszukuppeln. Es kann aber durch entsprechende Bemessung des Leitradquerschnittes der Turbine das durch die. von der Kolbenmaschine abgegebene Dampfmenge bestimmte Druckgefälle so gering gemacht werden, daß das Drehmoment der Turbine gegenüber dem Drehmoment der Kolbenmaschine verschwin- : det. . , ₍ Contrary to the known statements, it is not intended to disengage the turbine when starting up. However, by appropriately dimensioning the stator cross-section of the turbine, this can be achieved by the. The amount of steam emitted by the piston engine can be made so small that the torque of the turbine compared to the torque of the piston engine disappears. . , ₍

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ohne besondere Hilfsmittel, wie Frischdampfzusatz zum Niederdruckzylinder oder zur Turbine, und ohne besonderes Ausschalten der Turbine das Anfahren der Lokomotiven wie bisher durch einfaches Einstellen der Höchstfüllung der Kolbenmaschine erreicht wird und gleichzeitig die im Stillstände und bei geringer Fahrt unwirtschaftlich arbeitende Tür- ^; bine zur Leistungsabgabe praktisch nicht mit herangezogen wird.The invention ensures that, without special aids, such as the addition of live steam to the low-pressure cylinder or the turbine, and without special switching off the turbine, the starting of the locomotives is achieved as before by simply setting the maximum filling of the piston engine and at the same time uneconomical at standstill and at low speed working door ^; bine is practically not included in the performance output.

Abb. ι der Zeichnung stellt eine Ansicht einer Ausführungsform eines solchen Lokomotivantriebes dar, bei welcher a die Kolbenmaschine, b die Dampfturbine und c der \ Kondensator ist. In dem entsprechenden Grundriß in Abb. 3 sind d und e die beiden Zylinder der Kolbenmaschine, die in diesem ; Falle als Zwillingsmaschine arbeitet. Die ! Hochdruckkolbenmaschine überträgt ihre Leistung auf die Kropfac'hse des vorderen Treibräderpaares. Fig. Ι of the drawing shows a view of an embodiment of such a locomotive drive, in which a is the piston engine, b is the steam turbine and c is the \ condenser. In the corresponding plan in Fig. 3, d and e are the two cylinders of the piston engine, which in this; Trap works as a twin machine. The ! The high-pressure piston engine transfers its power to the crop faces of the front pair of driving wheels.

Der Abdampf aus den Zylindern strömt ' durch die Turbine / hindurch zum Kondensator, wo er niedergeschlagen wird.The exhaust steam from the cylinders where it is crushed to flow 'through the turbine / pass to the condenser.

Beim Gegenstand der Abb. 2 arbeitet die Turbine / über ein Zahnradgetriebeg^l, gmittels eines parallelen Kurbelgetriebes ebenfalls auf das erste Treibräderpaar, welches durch ein weiteres Kurbelgetriebe mit dem zweiten und dritten Treibräderpaar gekuppelt ist.In the subject of Fig. 2, the turbine / works via a gear transmission g ^l , g by means of a parallel crank mechanism also on the first pair of driving wheels, which is coupled to the second and third pair of driving wheels by a further crank mechanism.

Abb: 3 gibt ein Bild der Leistungsverteilung der Kraftanlage. Hierin sind sowohl die Leistungen der ganzen Gruppe N als auch die Leistung der Kolbenmaschine allein ./V₁ sowie die Zugkraft der ganzen Gruppe P und die Zugkraft der Kolbenmaschine allein P₁ in Abhängigkeit von der Lokomotivgeschwindigkeit aufgetragen. Es geht aus dieser Abbildung hervor, daß beim Anfahren sowie bei geringerer Geschwindigkeit die Kolbenmaschine fast den ganzen Anteil der Leistung oder der Zugkraft übernimmt, während die Turbine erst bei höherer Fahrt Leistung oder Zugkraft abgibt.Fig: 3 gives a picture of the power distribution of the power plant. Here both the performance of the entire group N and the performance of the piston engine alone ./V ₁ as well as the tensile force of the entire group P and the tensile force of the piston engine alone P _{1 are} plotted as a function of the locomotive speed. It can be seen from this figure that when starting up and at lower speeds, the piston engine takes over almost the entire share of the power or tractive force, while the turbine only delivers power or tractive force at higher speeds.

Für die Erfindung ist es gleichgültig, ob die Turbine direkt oder durch ein Kurbeige- go triebe. Zahnrad o. dgl. mit der KoIbenmamaschine gekuppelt ist oder ob die Kupplung nur durch die Reibungskraft der von beiden Gruppen angetriebenen Treibräder erfolgt.For the invention, it does not matter whether the turbine goes directly or through a crankshaft shoots. Gear or the like with the piston machine is coupled or whether the coupling takes place only through the frictional force of the drive wheels driven by both groups.

Der Erfindungsgedanke erstreckt sich auch auf die Rückwärtsfahrt, bei welcher der Abdampf der Kolbenmaschine entweder unmittelbar in den Kondensator geleitet wird oder eine besondere Rückwärtsturbine durchströmt.The idea of the invention also extends to reversing, in which the exhaust steam the piston engine is either passed directly into the condenser or flows through a special reverse turbine.

Claims

Patent claim:

Locomotive driven by a piston engine and steam turbine, characterized in that the piston engine (e, d) is dimensioned so large that, when filled, it generates the tractive force required to start the train essentially by itself, while with increasing speed the tractive force is reduced by reducing it the filling of the piston machine (e, d) and the corresponding additional load on the turbine (/) is almost equally distributed on both machines.

For this purpose ι sheet of drawings.