DE430047C - Einrichtung zur Regelung des Zuflusses des Treibmittels bei Dampfturbinen - Google Patents
Einrichtung zur Regelung des Zuflusses des Treibmittels bei DampfturbinenInfo
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- DE430047C DE430047C DESCH68768D DESC068768D DE430047C DE 430047 C DE430047 C DE 430047C DE SCH68768 D DESCH68768 D DE SCH68768D DE SC068768 D DESC068768 D DE SC068768D DE 430047 C DE430047 C DE 430047C
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
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Description
43004?
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung des Dampfzuflusses bei Dampfturbinen
mit Düsenregelung und selbsttätig sich öffnenden und schließenden Einlaßorganen.
Die Erfindung ist besonders geeignet, bei der Verwendung hoher Dampfspannungen (20 Atmosphären
und mehr) eine möglichst genaue Anpassung des Zuflusses des Dampfes an die Belastung der Maschine herbeizuführen.
Im Gegensatz zu bekannten Regelungsverfahren ist das Verfahren nach der Erfindung einfach
in seiner Wirkung und in den zu seiner Ausführung notwendigen Mitteln. Der erstrebte
Zweck der Feinregelung, wie überhaupt die Verstellung der Einlaßorgane wird dabei mit großer Schnelligkeit und Zuverlässigkeit
erreicht.
Nach der Erfindung wird die Regelungseinrichtung für jedes für eine Düsengruppe
vorgesehene Einlaßorgan so durchgebildet, daß jedes Einlaßorgan in jeder Stellung zwischen
seinen Endstellungen im'Gleichgewicht selbsttätig gehalten werden kann, daß also mit andern
Worten eine besonders gute Feinregelung möglich ist. Bei bekannten Ausführungen, von
Regeleinrichtungen mit einem Einlaßorgan für jede Düsengruppe findet eine so weitgehende
Feinregelung nicht statt, da ein bestimmtes Einlaßorgan entweder ganz offen oder ganz
geschlossen ist, nicht jedoch in einer Zwischenstellung geöffnet bleibt. Diese Feinregelung
wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das Einlaßorgan innerhalb des für die zugehörige Düsengruppe bestimmten Teiles
des Regelbereiches des Drehzahlreglers durch Regeldampf beeinflußt wird, der aus dem
Frischdampfraum an dem Einlaßorgan oder an einem mit dem Einlaßorgan verbundenen
Kolben vorbei in eine für jede Düsengruppe gesondert vorgesehene Regelkammer strömt
und dessen Abfluß aus dieser Regelkammer durch den Drehzahlregler veränderbar ist.
Wird als Einlaßorgan beispielsweise ein Doppelsitzventil verwendet, so verbindet man mit
diesem zweckmäßig einen besonderen Kolben, an dem der Regeldampf, der ein Teil des
zur Maschine strömenden Arbeitsdampfes ist, vorbei in die Regelkammer strömt. Man kann
aber auch als Becherventile ausgebildete Einlaßorgane verwenden, die dann in der Regelkammer
mit Spiel gleiten. Der Abfluß des ! Regeldampfes aus der Regelkammer und da- : mit der in dieser Kammer herrschende Druck
! (im folgenden »Regeldruck« genannt) wird j unter den Einfluß des Drehzahlreglers gestellt,
indem an sich bekannte, vom Drehzahlregler verstellbare Regelnadeln die Abflußöffnungen
mehr oder weniger freigeben. Der aus der Regelkammer abfließende Teilstrom wird zweckmäßig einer Stufe niedrigeren.
Druckes der Kraftmaschine zwecks weiterer Ausnutzung semes Arbeitsvermögens zugeführt
oder außerhalb der Kraftmaschine verwertet. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im
folgenden bei der Beschreibung der Abbildüngen erwähnt, von denen Abb. 1 eine Einrichtung
zeigt, bei der das Einlaßorgan als Doppelsitzventil ausgebildet ist. Abb. 2 zeigt
eine Einrichtung mit als Becherventil ausgebildetem Einlaßorgan. Abb. 3 zeigt in sehematischer
Darstellung die Anordnung mehrerer Einrichtungen nach Abb. 2 an einer Turbine sowie ihre Beeinflussung durch den Regler
der Maschine. Abb. 4 zeigt die unter dem Einfluß des Reglers stehende, zur Verstellung
der einzelnen Einlaßorgane dienende gemeinsame Vorrichtung im Schnitt.
In Abb. ι tritt bei Pfeil I Frischdampf in ein Ventilgehäuse i, das der Dampf in der
Richtung des Pfeiles II verläßt, um zu den Düsen zu strömen. Im Gehäuse 1 ist ein
als Doppelsitzventil ausgebildetes Einlaß-
*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:
Otto Hermann Hartmann und Robert Uhde in Cassel-Wilhelmshöhe.
organ a angeordnet, dessen Spindel 3 nach
oben verlängert ist., in einer Führung 4 dampfdicht gleitet und einen Kolben 5 sowie eine
Feder 6 trägt. Der Kolben 6 gleitet mit etwas Spiel in einem Zylinder 7. Der Raum 8
oberhalb des Kolbens 5 steht durch eine Leitung 9 mit dem unterhalb des Ventils 2 befindlichen
Raum des Gehäuses 1 in Verbindung, so daß Frischdampf in Richtung der
Pfeile III und IV über den Kolben 5 treten kann. Der Raum 10 unterhalb des Kolbens
öffnet in einen Kanal 11, der durch eine Regelnadel 12 ganz oder teilweise verschlossen
werden kann. Die Regelnadel 12 ist in einer Kammer 13 verschiebbar, die eine Bohrung
14 aufweist. Die Verschiebung der Regelnadel kann durch Angriff eines vom
Regler der Maschine betätigten Gestänges an der Kurbel 15 erfolgen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Abb. ι ist folgende: Beim Stillstand der Maschine
(also ohne Dampf) ist das Ventil 2 infolge der Wirkung der Feder 6 geöffnet. Der Kanal 11 ist durch die Nadel 12 geschlossen.
Beim Anfahren tritt Frischdampf durch das geöffnete Ventil zu den Düsen und gleichzeitig
durch die Leitung 9 über den Kolben 5. Infolge des geringen Spielraumes zwischen
Kolben 5 und Wandung des Zylinders 7 tritt der Frischdampf auch sofort in den unterhalb
des Kolbens befindlichen Raum 10, der zusammen mit dem Kanal 11 die Regelkammer
bildet. Dieselben Verhältnisse herrschen bei den für die übrigen Düsengruppen vorgesehenen
Einlaßorganen nebst Regeleinrichtungen, die ebenfalls nach Abb. 1 ausgebildet sein
können. Sobald die Maschine die Drehzahl erreicht hat, bei der der Regelbereich des
Drehzahlreglers anfängt, beginnt auch der Regler durch die Regelnadel 12 die Regelkammer
der ersten Düsengruppe zu öffnen, so daß ein Teil des darin befindlichen Dampfes durch
Bohrung 14 ausströmen kann. Mit dem Ausströmen des Dampfes aus der Regelkammer
beginnt der Druck in dieser Kammer, der Regeldruck, zu sinken. Da jedoch istets Dampf
vom Druck des Frischdampfes aus dem Raum 8 in die Regelkammer durch den gleichbleibenden
freien Querschnitt zwischen KoI-ben und Zylinderwandung nachströmt, kann
der Regeldruck nur so weit sinken, als der jeweiligen Öffnung durch die Stellung der
Regelnadel entspricht. Infolge des Sinkens des Regeldrucks schiebt der im Raum 8
herrschende Frischdampfdruck den Kolben 5 und damit das Ventil 2 nach unten, schließt
also das Ventil etwas, bis wieder Gleichgewicht zwischen den auf den Kolben wirkenden
Kräften (Frischdampfdruck einerseits, Regeldruck und Federdruck andererseits) herrscht.
Bei weiterem Steigen der Drehzahl öffnet der Regler durch die Nadel 12 die Regelkammer
mehr und mehr bis zur völligen Öffnung, der Regeldruck sinkt weiter und das Ventil wird
weiter geschlossen, bis es bei genügender Öffnung der Regelkammer ganz geschlossen ist.
Der Vorgang des Schließens des ersten Ventils ist nach einem Bruchteil des Regelbereichs
des Drehzahlreglers beendet. Hiernach oder schon kurz vorher beginnt derselbe Vorgang
bei dem zweiten zur folgenden Düsengruppe gehörenden Einlaßorgan, dann bei dem dritten
und so fort, bis bei Erreichen der höchsten Drehzahl, bei der der Regler noch regelt;,
sämtliche Einlaßorgane bis auf das letzte geschlossen sind.
Sinkt bei Belastung der Turbine die Drehzahl, so wird durch den fallenden Regler
ein Ventil nach dem andern jetzt in umgekehrter Reihenfolge geöffnet, bis bei Vollast
sämtliche Ventile offen sind. Das Öffnen eines Ventils geschieht dadurch, daß durch
den Drehzahlregler und die Regelnadel 12 die ■ Regelkammer geschlossen wird und infolgedessen
der Regeldruck steigt, der zusammen mit der Ausgleichkraft der Feder 6 das Ventil
entgegen dem oben auf den Kolben wirkenden Frischdampfdruck anhebt.
Statt des gezeichneten Doppelsitzventils 2 können auch Ventile anderer Art, beispielsweise
Kolbenventile, Becherventile, verwendet werden. Die Frischdampfzuleitung 9 könnte
auch in den Raum unterhalb des Kolbens 5 münden. Dann würde der Kanal 11 mit
Regelnadel an den Raum oberhalb des KoI-bens angeschlossen sein und die Feder 6
müßte statt auf Öffnung des Ventils, wie in der gezeichneten Stellung, auf Schluß des
Ventils wirken. Die Wirkungsweise des Ventils und der Regeleinrichtung wäre dann sinngemäß
die gleiche.
Bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Ventil 15° gezeigt, das den
Frischdampfraum 16 gegen eine Bohrung 17
abschließen kann, die zur zugehörigen Düsengruppe 18 führt. In Abb. 3 sind mehrere
' solcher Düsengruppen 18 gezeigt, die am Um- : fang der Turbine angeordnet sind. Das Ventil
15° ist in Becherform ausgebildet, das in einer Kammer 19 gleitet, welche zugleich die
: Regelkammer für das Ventil bildet. Zwij sehen dem Kolben des Ventils und der Wandung
der Kammer 19 ist ein geringer Spiel-J raum, durch den Frischdampf aus dem Frischdampfraum
16 in die Regelkammer 19 eintreten
kann. Ebenso wie bei der in Abb. 1 gezeigten Einrichtung bleibt der Querschnitt,
durch den Frischdampf in die Regelkammer eintreten kann, in allen Stellungen des Ventils
gleich. Die Regelkammer 19 steht durch Bohrungen 20 und 21 mit einer Bohrung 22 in
Verbindung, an die in diesem Fall die Regel-
4Έ004?
leitung angeschlossen ist, die zur Regelnadel führt. Das Ventil 15« trägt eine im Ausführungsbeispiel
lose aufgesetzte Spindel 23, die sich gegen einen Teller 24 einer Feder 25 stützt und dampf dicht in einer Büchse 26
gleitet.
Dadurch, daß für jedes Einlaßorgan einer Düsengruppe der Abb. 1 und 2 oder, wenn
mehrere kleinere Einlaßorgane bei jeder Düsengruppe vorhanden sind, für alle Einlaßorgane
einer Düsengruppe gemeinsam eine gesonderte Regelkammer vorgesehen ist, die nicht mit den Regelkammern der anderen
Düsengruppen in Verbindung steht, kann eine empfindliche Feinregelung für Belastungsänderungen
innerhalb des Bruchteils des Regelbereichs des Drehzahlreglers, der für eine Düsengruppe in Betracht kommt, vorgenommen
werden, ohne daß Verschiedenheiten in den für die Betätigung der Einlaßorgane wirksamen
Größenverhältnissen (Feder, Abmessungen des Kolbens und der Regelkammer) vorhanden sind. Das Einlaßorgan kann in
jeder Zwischenstellung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung sowie
in einer dieser beiden Stellungen dadurch festgehalten werden, daß die darauf wirkenden
Kräfte des Regel- und Federdrucks einerseits und des Frischdampfdrucks andererseits im
Gleichgewicht sind. Kleinste Belastungsänderungen rufen eine Verstellung der Regelnadel 12
und damit eine Veränderung des Regeldrucks hervor, wodurch ein Anheben oder Senken
des Kolbens oder des Ventils um den zum Ausgleich der Belastungsänderung erforderlichen
Betrag veranlaßt wird.
In den Abb. 3 und 4 ist schematisch eine Vorrichtung gezeigt, mit der man von einer
einzigen Stelle aus durch ein vom Regler beeinfiußtes Gestänge den Regeldruck in den
Regelkammern der Einlaßorgane aller Düsengruppen gemeinsam regeln kann. Von den Bohrungen 22 der Ventile, die mit den Regel- J
kammern in Verbindung stehen, führen Rohrleitungen, z.B. enge Kupferröhrchen 26, 27,
28, 29, 30 und 31 zu einem Gehäuse 32, in dem die Regelnadeln 33, 34, 35, 36, 37 :
und 38 aller Einlaßorgane angeordnet sind. : Diese Regelnadeln tragen am äußeren Ende j
Kurbeln 39, die mit einem Gestänge 40 ver- j bunden sind, das von der Hülse des Reglers j
41 verstellt werden kann. Eine Abflußleitung
42 führt den Regeldampf aus dem Gehäuse 32 zur weiteren Verwendung in einer Arbeitsstufe
mit geringerem Druck oder in einer Kochheizanlage ab. .43 und 44 sind Leitungen oder Öffnungen, durch die Dampf zum An;-heben
der Ventile, Anfahren der Turbine, gegebenenfalls auch zum Teilbetrieb des Leerlaufes
zugeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform der Abb. 2 bis 4 tritt beim Anfahren der Maschine nach Öffnung
der Hauptabsperrung in bekannter Weise Dampf durch ein Ventil mit Leitung 43 oder
eine nicht verschließbare Öffnung 44 oder Düsengruppe 45 in die D.üsengruppen. Dabei
sind zunächst sämtliche Regelnadeln 33 bis 38 geöffnet, die Regelräume also ohne Druck.
Die Ventile 15 werden durch den in der Turbine und in den Düsenkammern tretendejn
herrschenden Frischdampfdruck angehoben, und die Federn 25 werden gespannt. Ist die Drehzahl erreicht, bei der der Drehzahlregler
41 zu regeln beginnt, so steigt die Hülse dieses Reglers und senkt das Gestänge
40. Die Regelnadeln 33 bis 38 sind so eingestellt, daß während eines ersten Bruchteils
des Regelbereichs des Drehzahlreglers zunächst beispielsweise die oberste Nadel 33
geschlossen wird, dann während des nächsten Bruchteils die zweite Regelnadel 34 usf., bis
sämtliche Regelnadeln geschlossen sind. Dadurch wird der Druck in den verschiedenen
Regelkammern erhöht, und es schließen sich nacheinander die zugehörigen Ventile 15. Der
Bruchteil des Regelbereiches, der zum Schließen einer Regelnadel erforderlich ist, richtet
sich nach der Anzahl der vorhandenen Düsengruppen mit geregelten Einlaßorganen, die
behebig gewählt werden kann.
In der in Abb. 4 gezeichneten Stellung sind die Regelnadeln auf Leerlauf eingestellt. Die
Nadeln 33 bis 37 einschließlich haben geschlossen, während die Nadel 38 den Regelraum
so weit geöffnet hat, daß das zugehörige Ventil 15 den zur Deckung der Leerlaufarbeit
notwendigen Dampf durchläßt. Wird die Maschine belastet und fällt der Regler 41, so
hebt sich Gestänge 40, die Regelnadel 38 öffnet mehr, wodurch mehr Regeldampf aus
der Regelkammer 19 ,abfließen kann und der Regeldruck fällt, bis sich bei gleichbleibender
Belastung auch gleichbleibender Regeldruck einstellt und .das Ventil "15« in einer diesem
Regeldruck und dem Federdruck entsprechenden mehr geöffneten Stellung gehalten wird.
Dieser Beharrungszustand .dauert so lange, als die Belastung unverändert bleibt. Wächst
die Belastung weiter, so öffnet die Regelnadel 38 noch mehr, der Regeldruck sinkt
weiter und das Ventil ΐζα wird, sofern dieser
neue .Belastungszustand andauert, in einer weiter geöffneten Stellung durch den neuen
Gleichgewichtszustand der wirkenden Kräfte (Frischdampfdruck einerseits, Regeldruck und
Federdruck andererseits) festgehalten. Bei weiter steigender Belastung öffnet schließlich die
Regelnadel 38 und damit das zugehörige Ventil ΐζα ganz. Dann eröffnen nacheinander die
Regelnadeln 37 und 33 in dieser Reihenfolge und damit die von ihnen, beeinflußten Ventile
15«. Bei jeder Nadel kann sich der geschil-
derte Vorgang der Feinregelung wiederholen, bei der ein Festhalten jedes Ventils 15« in
beliebiger Stellung herbeigeführt werden kann. Statt der dargestellten Regelnadeln. können
andere Regelvorrichtungen verwendet werden, sofern sie in ebenso feiner und genauer Weise
die Einstellung des Regeldrucks vornehmen können. Auch diese Regelvorrichtungen können
gemeinsam angeordnet werden, so daß die Regelung von einer Stelle aus erfolgen
kann. Zwischen jeder Regelkammer und der Regelvorrichtung kann ein Pufferraum vorgesehen
sein, dessen Inhalt ein Vielfaches des Regelraums und der Regelleitungen ist und
durch den verhindert wird, daß Schwingungen, besonders des Drehkraftreglers, in zu
starkem Maße auf die Einlaßorgane übertragen werden. Die Anordnung eines solchen
Pufferraums sowie auch die eines Sicherheitsreglers ändern nichts am Wesen der Erfindung.
Beim Anwärmen der Turbine werden die Regelleitungen der Ausführungsform 2 bis 4
zweckmäßig durch kleine Ventile oder auch die gemeinsame Abflußleitung 42 durch ein
Ventil geschlossen, um Dampfverluste zu vermeiden.
Sind mehrere Einlaßorgane für jede Düsengruppe vorhanden, so wird vorteilhaft für alle
Einlaßorgane einer Gruppe eine gemeinsame Regelkammer vorgesehen und der Regeldruck
durch Regelung des Abflusses des Dampfes aus dieser Kammer verändert. Gegebenenfalls
kann für alle Einlaßorgane einer Gruppe eine gemeinsame Feder vorgesehen sein.
Statt durch Federn kann auch beispielsweise durch Luftpuffer, Gummipuffer, die mit
dem Regeldruck zusammenwirkende Ausgleichkraft bewirkt werden. Die außenliegenden
Federn sowie der dauernde Durchfluß von Dampf durch den freien Querschnitt um den
Kolben oder das Ventil gewährleisten ein dauernd gutes zuverlässiges Arbeiten der Einrichtung.
Der besondere Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung liegt in den einfachen Mitteln,
die ohne besonderes Kraftgetriebe und ohne zusätzliches Druckmittel, wie. z. B. Öl, eine
schnelle und sichere Regelung bewirken. Das Fehlen eines besonderen Kraftgetriebes ermöglicht
eine radiale Anordnung der Einlaßorgane mit beliebiger Verteilung am Umfang des Turbinenrades.
Claims (7)
- Patent-Ansprüche:ι. Einrichtung zur Regelung des Dampf-Zuflusses bei Dampfturbinen mit Düsenregelung und durch Frischdampf- und Federdruck sich selbsttätig öffnenden und schließenden Einlaßorganen, gekennzeichnet durch ein für jede Düsengruppe vorgesehenes Einlaßorgan, das zwecks Feinregelung innerhalb des für die zugehörige Düsengruppe bestimmten Teiles des Regelbereichs des Drehzahlreglers durch Regeldampf beeinflußt wird, der aus dem Frischdampfraum an dem Einlaßorgan oder an einem mit dem Einlaßorgan verbundenen [Kolben vorbei in eine für jede Düsengruppe gesondert vorgesehene Regelkammer strömt und dessen Abfluß aus dieser Regelkammer durch den Drehzahlregler veränderbar ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Regelkammer abfließende Regeldampf einer Stufe niedrigeren Druckes der Kraftmaschine zwecks weiterer Ausnutzung seines Arbeitsvermögens zugeführt oder außerhalb der Kraftmaschine verwertet wird.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einlaßorgane der verschiedenen Düsengruppen nacheinander geöffnet oder geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die diese Bewegungen der Einlaßorgane einleitenden Regeldrücke trotz der bei Öffnung und Schluß der einzelnen Einlaßorgane verschiedenen Reglerstellungen gleich groß sind, so daß die Federn gleiche Abmessungen erhalten können.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelbereich des Einlaßorgans jeder Düsengruppe den des Einlaßorgans der nächsten Düsengruppe überdeckt.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine für jedes Einlaßorgan zur Regelung des Abflusses des Regeldampfes aus der Regelkammer vorgesehene Regelnadel (33), die unter dem Einfluß des Reglers (41) den Druck des neben dem Einlaßorgan (ιζ") austretenden Regeldampfes regelt.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß die Regelnadeln (33 bis 38) mehrerer oder aller Düsengruppen zu einem Ganzen vereinigt sind und durch ein vom Regler (41) beeinflußtes Gestänge (39, 40) gemeinsam betätigt werden.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßorgane radial am Umfang der Turbine angeordnet sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH68768D DE430047C (de) | Einrichtung zur Regelung des Zuflusses des Treibmittels bei Dampfturbinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH68768D DE430047C (de) | Einrichtung zur Regelung des Zuflusses des Treibmittels bei Dampfturbinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE430047C true DE430047C (de) | 1926-06-08 |
Family
ID=7439499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DESCH68768D Expired DE430047C (de) | Einrichtung zur Regelung des Zuflusses des Treibmittels bei Dampfturbinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE430047C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1211657B (de) * | 1954-01-14 | 1966-03-03 | Clarissa R Schellens | Vorrichtung zum Regeln der Dampfzufuhr zu einer Turbine |
-
0
- DE DESCH68768D patent/DE430047C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1211657B (de) * | 1954-01-14 | 1966-03-03 | Clarissa R Schellens | Vorrichtung zum Regeln der Dampfzufuhr zu einer Turbine |
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