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Kolbendampfmaschine mit nachgeschalteter Abdampfturbine Als Schiffsmaschinenanlagen
sind Kolbendampfmaschinen mit nachgeschalteter Abdampfturbine bekannt, die über
ein Rädergetriebe und eine Flüssigkeitskupplung auf die Welle der Kolbendampfmaschine
arbeitet. In den Rohrleitungen des in solche Anlagen eingeordneten Druckölgetriebes
werden die Drücke und Querschnitte verschieden abgestimmt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Flüssigkeitskupplung und das
Umschaltventil von einer Flüssigkeitsdruckquelle aus gleichzeitig oder nacheinander
in Abhängigkeit voneinander betätigt werden.
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Die Verwendung eines Zahnradgetriebes verlangt eine dauernde und ausreichende
Zufuhr von Schmieröl zu allen Teilen des Getriebes und ferner die Gewährleistung,
daß beim Zuschalten des Zahnradgetriebes zu den bereits in Bewegung befindlichen
großen Massen der Kolbendampfmaschinenanlage die Maximalbeanspruchung der Zähne
nicht überschritten wird.
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Da bei Kolbendampfmaschinenanlagen mit nachgeschalteter Abdampfturbine
eine gewisse Abhängigkeit des Dampfumschaltventils und der Flüssigkeitskupplung
ebenfalls durch ein Druckölgetriebe hergestellt wird, so liegt ein neuer technischer
Fortschritt in der Verwendung eines gemeinsamen Druckölgetriebes. Hierbei ist es
aber notwendig, daß das von einer Pumpe gespeiste Druckölsystem in seinen Rohrleitungen,
Drucken und Querschnitten so bemessen ist, daß zu allen Zeiten bei allen Funktionen
an jeder Stelle der erforderliche Öldruck und die erforderliche Ölmenge vorhanden
ist. Ohne diese Einrichtung würde z. B. beim Füllen der Flüssigkeitskupplung die
Schmierung im Rädergetriebe versagen, wenn man ohne Zwischenschaltung besonderer
Drosselorgane das Öl frei in die Flüssigkeitskupplung strömen ließe, und anderseits
wäre die Gefahr des Bruches der Zähne vorhanden, wenn der Füllungsvorgang für die
Kupplung auf eine zu kurze Zeit bemessen würde. Weiterhin erfordert die Betätigung
des Dampfumschaltventils einen ganz bestimmten Druck, der trotz des Ölbedarfs für
alle anderen Zwecke stets gewährleistet sein muß.
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Auf der anliegenden Zeichnung bedeutet a die Kolbendampfmaschine,
b die Abdampfturbine, c das Zahnradgetriebe, das die Leistung der Abdampfturbine
auf die Welle der Kolbendampfmaschine überträgt mit einer Flüssigkeitskupplung d,
die es gestattet, die Abdampfturbine während des Betriebes der Kolbendampfmaschine
ein- und auszuschalten; c ist ein Dampfumschaltventil, das den Dampf nach der Abdampfturbine
b oder nach einem Kondensator f leitet, g und h sind zwei Ölpumpen, die als
Zwillingszahnradpumpen ausgebildet sind und von dem großen auf der Hauptwelle sitzenden
Zahnrad i angetrieben werden. Die größere Pumpe g saugt aus dem
Sumpf
des Rädergetriebes c das ablaufende Öl und drückt dieses in einen Sammeltank k.
Aus diesem Sammeltank saugt die kleinere Pumpe h und drückt das Öl in ein Rohrleitungssystem
l. Die Pumpe g ist in ihrer Leistung größer bemessen als die Pumpe h, damit in dem
Sumpf des Rädergetriebes c stets alles durch die kleine Pumpe h geförderte Öl fortgenommen
werden kann. In diesem Rohrleitungssystem l ist ein Überdruckventil m eingebaut,
das auf einen bestimmten Druck, z. B. 3 Atm., eingestellt ist, so daß bei Überschreitung
dieses Druckes überschüssiges Öl nach dem Sammeltank k durch eine Ölablaufleitung
t zurückläuft. Hinter dem Überdruckventil m teilt sich das Rohrleitungssystem l
in zwei Wege nach einem Drosselventil n und einem Drosselventil o. Hinter dem Drosselventil
n führt eine Rohrleitung u nach allen Schmierstellen der Maschinenanlage, insbesondere
nach den Zahnrädern und Lagerstellen des Rädergetriebes c. Hinter dem Drosselventil
o führt eine Rohrleitung v nach einem Ölverteilungsschieber p und von da aus eine
Rohrleitung w an die hohl gebohrte Vorgelegewelle nach der Flüssigkeitskupplung
d. Von dieser Rohrleitung w zweigt eine Nebenleitung x ab, die nach einem Druckölkolben
r führt, der das Dampfumschaltventil e betätigt.
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Durch den Ölverteilungsschieber p kann also das Dampfumschaltventil
e vermittels der Druckflüssigkeit geöffnet und geschlossen und die Flüssigkeitskupplung
d aus- und eingeschaltet werden.
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Das Drosselventil o soll verhindern, daß bei einer Ölentnahme durch
den Ölverteilungsschieber p für das Füllen der Flüssigkeitskupplung d oder die Betätigung
des Druckölkolbens r der Druck in der Rohrleitung l vor dem Drosselventil n zu tief
herabsinkt. Zu diesem Zwecke ist das Drosselventil o z. B. auf etwa 2 Atm. eingestellt.
Es wird also immer auch vor dem Drosselventil n mindestens ein Druck von 2 Atm.
vorhanden sein, so daß die an dieses Drosselventil n anschließende Rohrleitung u,
die zu den Schmierstellen führt, stets unter einem passenden Druck, beispielsweise
I Atm., gehalten werden kann, in Abhängigkeit von der Einstellung des Drosselventils
n. Hierdurch wird es sichergestellt, daß den Schmierstellen stets Öl zufließt.
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Die Einstellung des Drosselventils o wird zweckmäßig so bemessen,
daß die Füllungszeit für die Flüssigkeitskupplung d ein Mindestmaß nicht überschreitet,
das der zulässigen Maximalbeanspruchung der Zähne des Zahnrädergetriebes c entspricht.
Ein zu schnelles Füllen dieser Flüssigkeitskupplung d kann mit Rücksicht auf die
große Drehzahl der Abdampfturbine b und der damit verbundenen großen Beschleunigungsmomente
leicht zu einer Überbeanspruchung der Zähne führen, wenn die Abdampfturbine während
des Betriebes der Kolbendampfmaschine zugeschaltet wird.
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Beim Öffnen des Ölverteilungsschiebers p wird sich zunächst in der
Rohrleitung w ein Druck nicht einstellen können, da der leere Raum der Flüssigkeitskupplung
d alles zufließende Öl widerstandslos aufnimmt, bis die Füllung erfolgt ist. Erst
dann wird sich der Öldruck in der Rohrleitung w zurückstauen und nunmehr auch in
der Rohrleitung x einstellen, die das Drucköl nach dem Druckölkolben r leitet. Das
Dampfumschaltventil e kann sich erst dann öffnen, wenn die Flüssigkeitskupplung
d gefüllt ist. Dieses ist deshalb von besonderer Wichtigkeit, da bei ungefüllter
Flüssigkeitskupplung d eine Öffnung des Dampfumschaltventils e zur Zerstörung der
Abdampfturbine b führen kann. In diesem Falle wird die Beschleunigungsarbeit für
das Anfahren der Abdampfturbine ganz oder zum größten Teil von der Kolbendampfmaschine
über das Rädergetriebe geleistet.
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In Abb. 2 ist in der Rohrleitung w, die von dem Ölverteilungsschieber
p nach der Flüssigkeitskupplung d führt, ein Drosselventil y eingeschaltet. Die
Rohrleitung x nach dem Druckölkolben r des Dampfumschaltventils e zweigt vor diesem
Drosselventil y ab.
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Das Drosselventil y kann so eingestellt werden, daß sich in der Rohrleitung
x schon ein bestimmter Druck einstellt, bevor die Flüssigkeitskupplung d gefüllt
wird oder ganz gefüllt ist. Dieser Druck kann so bemessen werden, daß das Dampfumschaltventil
e nur so weit öffnet, daß die Beschleunigungsarbeit für das Anfahren der Abdampfturbine
ganz oder größtenteils von dieser selbst geleistet und daß anderseits ein Durchgehen
der Abdampfturbine verhindert wird. Es kann hierdurch erreicht werden, daß die Zähne
des Zahnradgetriebes c so gut wie gar nicht von den Beschleunigungsmomenten beansprucht
werden.
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Für den Fall einer unvorhergesehenen Störung ist an der Abdampfturbine,ein
Schnellschlußregler z angebracht (Abb. i), der so finit der Rohrleitung w in Verbindung
steht, daß für den Fall des Durchgehens der Abdampfturbine das Dampfumschaltventil
e geschlossen wird.
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Die Wirkung der Drosselventile o, n und _y kann auch. durch eingesetzte
Drosseldüsen, durch die Wahl der Rohrquerschnitte oder durch andere Mittel ersetzt
werden.
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Die Ölpumpen g und h sind sowohl für Vorwärts- als auch für Rückwärtsgang
eingerich-12, tet, damit auch bei Drehungswechsel der Kolbendampfmaschine Öl gefördert
wird. Die
Ölpumpen werden zweckmäßig von einem Maschinenteil der
Maschinenanlage angetrieben, der in Bewegung ist, wenn die Kolbendampfmaschine in
Bewegung ist; so kann sie z. B. direkt von der Kolbendampfmaschine, z. B. als angehängte
Kolbenpumpe, angetrieben werden. Sie kann auch von einer Hilfsmaschine angetrieben
werden, die zum Betriebe der Kolbendampfmaschine ständig erforderlich ist, damit
die Ölzufuhr bei Inbetriebsetzung der Kolbendampfmaschine auf alle Fälle gewährleistet
ist. Es kann auch ein Ölhochtank oder Öldrucktank angeordnet sein, der von einer
von der Maschinenanlage unabhängigen Pumpe gespeist wird.
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Es kann auch in der Frischdampfzuführung zur Kolbendampfmaschine ein
ölgesteuertes Absperrventil s eingeschaltet sein, das mit dem Rohrleitungssystem
l in Verbindung steht und so eingerichtet ist, daß es nur geöffnet ist, wenn das
Rohrleitungssystem l unter Druck steht.
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Für den Fall, daß die Kolbendampfmaschine als durch Öl gesteuerte
Ventilmaschine ausgebildet ist, kann das Rohrleitungssystem l bzw. die Ölpumpe h
hierfür Verwendung finden.