DE598390C

DE598390C - Piston engine with an exhaust or exhaust gas turbine

Info

Publication number: DE598390C
Application number: DEA64536D
Authority: DE
Original assignee: HELSINGORS JERNSKIBS OG MASKIN
Current assignee: HELSINGORS JERNSKIBS OG MASKIN
Priority date: 1931-02-26
Filing date: 1931-12-25
Publication date: 1934-06-09

Description

Es ist bekannt, die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit von Kolbenkraftmaschinen, besonders von solchen, die zum Antrieb von Schiffen dienen, durch Einschaltung einer Abdampfmaschine zu steigern. Derartige Niederdruckturbinen nutzen in wesentlich höherem Grad die Energie aus, die der Dampf bei den niedrigen Drucken besitzt, als es die Kolbendampfmaschine vermag.It is known that the performance and economy of piston engines, especially of those that are used to propel ships, by switching on a steam engine to increase. Such low-pressure turbines use to a much greater extent the energy that the steam in the has lower pressures than the piston steam engine is capable of.

ίο Bei bekannten Kraftanlagen dieser Art wird die von der Abdampfturbine entwickelte Energie auf elektrischem Wege oder durch ein Zahnradgetriebe auf die Schraubenwelle übertragen. Das Zahnradgetriebe steht unmittelbar mit der Schraubenwelle in Verbindung und kann durch eine eingeschaltete elastische Kupplung von der Schraubenwelle abgekuppelt werden. Eine solche Kraftanlage erfordert indessen verwickelte und umfassende Anlagen, die viel Raum beanspruchen und den Zusammenbau erschweren. Für kleinere Schiffsanlagen sind daher diese Anlagen ungeeignet. ίο In known power plants of this type the energy developed by the steam turbine by electrical means or through a gear drive on the screw shaft transfer. The gear drive is directly connected to the screw shaft and can be uncoupled from the screw shaft by an activated elastic coupling. Such a power plant however, requires complex and extensive systems that take up a lot of space and make assembly difficult. These systems are therefore unsuitable for smaller ship systems.

Das Zahnradgetriebe muß notwendigerweise in unmittelbarer Nähe der Schraubenwelle angeordnet sein. Will man verwickelte mechanische Übertragungsorgane von der Abdampfturbine zum Zahnradgetriebe vermeiden, so muß die Turbine wiederum in unmittelbarer Nähe des Getriebes angeordnet sein.The gear transmission must necessarily be arranged in the immediate vicinity of the screw shaft be. You want intricate mechanical transmission organs from the steam turbine To avoid the gear transmission, the turbine must again be arranged in the immediate vicinity of the transmission.

Man hat auch vorgeschlagen, die Leistung der Abdampfturbine mittels 'eines Kettenzuges und eines federnden Rades auf die Hauptarbeitswelle zu übertragen. Bei den. bekannten Anordnungen ist jedoch die Länge der Dampfleitung vom Niederdruckzylinder der Kolbenkraftmaschine über die Turbine zum Kondensator größer als die unmittelbare Leitungsverbindung vom Niederdruckzylinder zum Kondensator. Diese größere Rohrlänge bringt naturgemäß einen Dampf druckverlust mit sich. Ein weiterer Nachteil der bisherigen Anlagen ist darin zu sehen, daß die Kupplung gelöst werden muß, um Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich beim Eahren bei schwerem Seegang oder auch beim Manövrieren !einstellen. Um das Ein- und Ausschalten der Abdampfturbine zu erleichtern, ist vorgeschlagen worden, das Vierstellen des Dampfumschaltventils zur Abdampfturbine in eine Zwangsläufigkeit mit der lösbaren Kupplung zu bringen, und man hat zu diesem Zweck eine Druckölanlage verwendet. Allein auch dadurch werden die Mängel, die sich aus der Notwendigkeit des Schaltens der Abdampfturbine ergeben, nicht restlos beseitigt. Das Entleeren und Füllen der Flüssigkeitskupplung nimmt 'eine beträchtliche Zeit in Anspruch. Aus allen diesen Gründen wird die Verwendbarkeit der Abdampfturbinen insbesondere für kleine Dampffahrzeuge erheblich eingeschränkt.It has also been proposed to increase the power of the exhaust steam turbine by means of a chain hoist and to transmit a resilient wheel to the main output shaft. Both. known Arrangements, however, is the length of the steam line from the low pressure cylinder of the reciprocating engine via the turbine to the condenser larger than the direct line connection from the low-pressure cylinder to the condenser. This longer pipe length naturally entails a loss of steam pressure. Another disadvantage of the previous systems it can be seen that the coupling must be released in order to avoid difficulties, which occur when sailing in rough seas or when maneuvering! In order to facilitate the switching on and off of the exhaust steam turbine, it has been proposed that the four-position of the steam switching valve to the exhaust turbine in an inevitability to bring with the detachable coupling, and you have a pressurized oil system for this purpose used. This alone also eliminates the shortcomings resulting from the necessity of the Switching the exhaust turbine result, not completely eliminated. The emptying and filling the fluid coupling takes' a considerable Time to complete. For all of these reasons, the usability of the exhaust steam turbines considerably restricted, especially for small steam vehicles.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die in unmittelbarer Nähe des letzten Zylinders eingeschaltete Turbine mittels eines Kettenzuges, wie er an. sich bekannt ist, über eine im Getrieberad eingebauteThe invention avoids these disadvantages in that the in the immediate vicinity of the last cylinder switched on turbine by means of a chain hoist, as he is on. known is, via a built-in in the gear wheel

Reibungskupplung auf die Arbeitsiwelle arbeitet. Zweckmäßig wird ein unmittelbar auf der Propellerwelle sitzendes federndes Kettenrad verwendet und die Reibüngskupplung in dieses eingebaut.Friction clutch on the working shaft is working. A resilient one sitting directly on the propeller shaft is expedient Sprocket used and the friction clutch built into it.

Durch die Anordnung dieser lösbaren Verbindung ist eine praktisch augenblickliche Trennung der Turbine von der Schraubenwelle möglich. Die Turbine kann., ohne den ίο Umsteuerungsvorgang' der Kolbenkraftmaschine zu beeinträchtigen, weiterlaufen. Infolge des Kettenzuges kann die Turbine an der für einen wirtschaftlichen Betrieb günstigsten Stelle angeordnet werden, indem man sie unmittelbar an die Austrittsleitung des Abdampfes aus dem Niederdruckzylinder der Kolbenmaschine anschließt. Die Austrittsleitung der Turbine kann an den Kondensator unmittelbar angeschlossen werden. Durch die Verwendung der kurzen Rohrleitungen und die Verminderung der Wärmeverluste 'entsteht eine in sich geschlossene Maschinenanlage,, weil das Kettengetriebe unterhalb der Kolbenmaschine angeordnet werden kann. Im Falle unvorhergesehener Drehzahlsteigerung wird der Reibungsschluß zwischen Getriebe und Arbeitswelle selbsttätig aufgehoben, nach Rückgang der Drehzahl aber selbsttätig und in erheblich kurzer Zeit wieder hergestellt. Dies ist bei Schiffsmaschinen besonders wichtig. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.The arrangement of this releasable connection is practically instantaneous The turbine can be separated from the propeller shaft. The turbine can., Without the ίο reversing process' of the piston engine to affect, keep running. As a result of the chain hoist, the turbine can be operated at the most economical one Place by placing them directly on the outlet line of the exhaust steam from the low-pressure cylinder of the piston machine. The turbine outlet line can be connected to the condenser can be connected directly. By using the short pipelines and the reduction of heat losses' creates a self-contained machine system, because the chain transmission can be arranged below the piston engine. In the event of unforeseen increase in speed, the frictional connection between gear and Working shaft canceled automatically, but automatically after a decrease in speed and restored in a considerably short time. This is particularly important with marine engines. In the drawing, an embodiment of the invention is shown as an example.

Abb. ι zeigt eine Kraftanlage der erwähnten Art in einer Stirnansicht und teilweise im Schnitt.Fig. Ι shows a power plant of the type mentioned in a front view and partially in Cut.

Abb. 2 zeigt die Anlage in Seitenansicht. Abb. 3 zeigt ein federndes Kettenrad teilweise im Schnitt in größerem Maßstab.Fig. 2 shows the system in side view. Fig. 3 shows a resilient sprocket partially on a larger scale.

ι ist die Kolbendampfmaschine und 2 der vom Niederdruckzylinder ausgehende Rohrstutzen. Unmittelbar mit diesem ist eine Abdampfturbine 3 verflanscht. Von dieser wird Abdampf an den unmittelbar unterhalb der Turbine vorgesehenen Kondensator 4 geführt. Zwischen der Turbinenwelle 5 und einer Vorgelegewelle 6, die in Verlängerung der Turbinenwelle angeordnet ist, ist rein Zahnradgetriebe 7 'eingeschaltet. An der Vorgelegewelle 6 ist ein kleines Kettenrad 8 vorgesehen. Auf der Schraubenwelle 9 ist ein größeres Kettenrad 10 befestigt. Um die beiden Räder 8 und 10 ist eine endlose Kette 11 gelegt, die durch einen Kettenspanner bekannter Art gespannt wird, der aus einem um einen festen Zapfen 12 drehbaren Hebel besteht, dessen einer Arm 13 ein Rad 14 trägt, während sein anderer Arm 15 durch eine Feder 16 angezogen wird.ι is the piston steam engine and 2 is the pipe socket extending from the low-pressure cylinder. An exhaust turbine 3 is flanged directly to this. From this exhaust steam is sent to the immediately below the Turbine provided condenser 4 out. Between the turbine shaft 5 and a countershaft 6, which is arranged as an extension of the turbine shaft, is purely a gear drive 7 'switched on. A small chain wheel 8 is provided on the countershaft 6. A larger sprocket 10 is attached to the screw shaft 9. To both of them Wheels 8 and 10 is an endless chain 11 placed by a chain tensioner known type is tensioned, which consists of a rotatable about a fixed pin 12 Lever consists, one arm 13 of which carries a wheel 14, while its other arm 15 by a spring 16 is tightened.

Das Kettenradio ist in an sich bekannter Weise federnd ausgebildet. Hierzu ist ein äußerer Zahnring 17 drehbar auf einem ringförmigen Zwischenstück 18 angeordnet. Der Zahnring und das Zwischenstück weisen nach innen bzw. nach außen gekehrte Ansätze auf. Zwischen diesen sind Schraubenfedern 19 angebracht, die als elastisches Organ zwischen den drehbaren Teilen 17 und 18 wirken.The chain radio is known in and of itself Way resilient. For this purpose, an outer toothed ring 17 is rotatable on an annular one Intermediate piece 18 arranged. The toothed ring and the intermediate piece prove approaches turned inside or out. Between these coil springs 19 are attached, which act as an elastic element between the rotatable parts 17 and 18.

Im Kettenrad 10 ist ferner eine Überlagerungssicherung vorgesehen. Sie ist so eingerichtet, daß das Zwischenstück 18 sich auf der Nabe 20 des Kettenrades drehen kann, wenn die Verbindung augenblicklichen, unnormal großen Belastungen ausgesetzt werden sollte.In the sprocket 10 there is also an overlay fuse intended. It is set up so that the intermediate piece 18 is on the hub 20 of the sprocket may rotate if the connection is instantaneous, abnormal should be exposed to great loads.

Die der Nabe 20'des Kettenrades zugekehrte Seite des Zwischenstückes 18 wird von zwei kegeligen Flächen 21 und 22 gebildet. Die Fläche 21 liegt gegen leine !entsprechende Fläche der Nabe 20, während die Fläche 22 gegen eine !entsprechende Fläche eines Ringes 23 liegt. Der Ring 23 liegt in einer Aussparung der Nabe und wird durch Federn 2 5, deren Spannung durch die Bolzen 24 geregelt wird, gegen" die Nabe 20 gezogen. Wenn der Ring gegen die Nabe gezogen wird, wirkt er wie ein Keil, so daß die Reibung zwischen dem Ring und dem Zwischenstück 18 gesteigert wird. Durch Anziehen der Muttern der Bolzen 24 erzielt man eine normalen Verhältnissen 'entsprechende Reibung zwischen go dem Ring.23 und dem Zwischenstück 18. Bei einer unnormal hohen Belastung der Verbindung werden die beiden Teile infolgedessen voneinander gleiten, so daß eine Überbelastung der Bauart verhütet wird.The one facing the hub 20 'of the sprocket Side of the intermediate piece 18 is formed by two conical surfaces 21 and 22. the Surface 21 lies against the corresponding surface of hub 20, while surface 22 against a corresponding surface of a ring 23. The ring 23 lies in a recess the hub and is regulated by springs 2 5, the tension of which is regulated by bolts 24 is pulled against "the hub 20. When the ring is pulled against the hub, it acts like a wedge, so that the friction between the ring and the intermediate piece 18 is increased will. By tightening the nuts of the bolts 24, normal conditions' corresponding friction between go is achieved the Ring.23 and the intermediate piece 18. In the event of an abnormally high load on the connection As a result, the two parts will slide apart, causing overload the design is prevented.

In die Vorgelegewelle 6 kann leine auslösbare Kupplung 26 eingeschaltet werden.In the countershaft 6 can be released leash Clutch 26 are turned on.

Von dem Dampf stutzen 2 führt eine mit einer Klappe 27 versehene Umlauf leitung 28 außen um die Turbine herum zu. dem Kondensator4, und die Dampfzufuhr zur Turbine wird infolgedessen von der Stellung der Klappe abhängig sein. Ist die Klappe geschlossen, so geht der Abdampf aus dem Niederdruckzylinder der Kolbenmaschine durch die Turbine. Ist die Klappe geöffnet, so geht der Abdampf durch die Umlaufleitung unmittelbar zum Kondensator.A circulation line 28 provided with a flap 27 leads from the steam nozzle 2 outside around the turbine. the capacitor4, and the steam supply to the turbine will consequently depend on the position of the flap. If the flap is closed, this is how the exhaust steam from the low-pressure cylinder of the piston engine goes through the turbine. Is the flap open so the exhaust steam goes through the circulation line directly to the condenser.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das Ausführungsbeispiel, die Erfindung kann vielmehr auch bei Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden, deren Abgase in Abgasturbinen zur Leistungssteigerung der Kraftanlage ausgenutzt werden.The invention is not limited to the exemplary embodiment that the invention can rather, they are also used in internal combustion engines whose exhaust gases are in exhaust gas turbines can be used to increase the performance of the power plant.

Claims

Claims: " ⁵

i. Piston engine with in the line between the last cylinder and the precipitation device switched on turbine, which power through a Chain hoist is transmitted to the main working shaft, characterized in that

the turbine switched on in the immediate vicinity of the last cylinder using of the chain hoist works on the shaft via a friction clutch built into the gear wheel.

2. Piston engine according to claim I _3, characterized in that the friction clutch is built into the resilient chain wheel seated directly on the propeller shaft.

For this purpose ι sheet of drawings