DE603671C - Einrichtung zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit in Turbinenanlagen mit zeitweiseschwacher Belastung, insbesondere bei Marschfahrt von Schiffen - Google Patents

Description

Beim Entwurf der Antriebsmaschinen und Dampferzeuger für Kriegsschiffe sucht man mit einem gegebenen Gewicht für diese Teile die größtmögliche Leistung zu erzielen. Ferner sollen diese Schüfe bei kleiner Leistung einen größtmöglichen Aktionsradius besitzen. Diese letzte Notwendigkeit hat dazu geführt, zusammen mit der Hauptmaschinenanlage eine Marschturbine zu verwenden, welche erlaubt, den Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern.

In den bisher bekannten Anlagen umfaßt die Dampferzeugungsanlage eine Anzahl von Kesseln, von denen unterschiedslos ein Kessel oder deren mehrere für die Marschfahrt verwendet werden. Da aber die Hauptkessel meistens eingebaute Überhitzer enthalten und die Feuerung für die Marschfahrt abnimmt, weil die Kessel mit einer Belastung arbeiten, die weit unterhalb derjenigen ist, für die sie berechnet worden sind, wird die Überhitzungstemperatur beträchtlich abnehmen. Wenn dagegen der Überhitzer für Volldampf unabhängig ist, wird er für die Marschfahrt schlecht ausgenutzt.

Es sind ferner Anlagen mit mehreren Kesseln und mehreren Feuerungen bekannt, von denen der eine Kessel mit einem Überhitzer versehen ist, der von den den gleichen Kessel verlassenden Verbrennungsgasen geheizt wird; der Überhitzer hat also keine von den Kesselfeuerungen unabhängige Feuerung, die Höhe seiner Überhitzungstemperatur ist daher streng begrenzt. Die Temperatur der vom Kessel kommenden Gase übersteigt nicht die Temperatur, die dem Grad der erforderlichen Überhitzung entspricht, die man allgemein für die Marschfahrtturbine vorsieht, um diese wirtschaftlich zu gestalten. Auch ist der Überhitzer dieser bekannten Anlage zur Überhitzung des Dampfes aus sämtlichen Kesseln bestimmt; er muß also die Größe aufweisen, die eine Verarbeitung des gesamten Dampfes aller Kessel gestattet. Sowohl das Gewicht als auch der Raumbedarf dieses Überhitzers ist für Marschfahrt, bei welcher nur ein Bruchteil des gesamten Dampfes zur Speisung der Marschfahrtturbine Verwendung findet, derart überbemessen, daß von einer Wirtschaftlichkeit bei schwacher Belastung gar keine Rede mehr sein kann.

Um den Gesamtwirkungsgrad der Anlagen für Marschfahrt zu verbessern, würde es vorteilhaft sein, einen getrennten Überhitzer vorzusehen, welcher für die bei Marschfahrt erforderliche geringe Leistung bemessen und gestatten würde, die Dampftemperatur in größtmögliche Höhe zu bringen, so hoch es für den für die Herstellung der Turbinen und Kessel verwendeten Baustoff noch zulässig ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit in Turbinenanlagen mit zeitweise schwacher Belastung, insbesondere bei Marschfahrt von Schiffen, wobei der Dampf für die Marschfahrt in einem besonders vorgesehenen Überhitzer von kleinen Abmessungen und mit unabhängiger Feuerung oder deren mehreren auf die für VoEast übliche Höhe oder auch ίο höher überhitzt wird, welche zeitweise und wahlweise mit irgendeinem oder mit einer Anzahl von Kessem der Anlage dampfseitig verbunden sein können.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungen zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens beispielsweise schematisch dargestellt.

Fig. ι bezieht sich auf den Fall, daß die Kessel der Hauptmaschinenanlage Überhitzer enthalten, welche mit diesen Kesseln verbunden sind. Fig. 2 bezieht sich auf eine Hauptmaschinenanlage, deren Kessel gesättigten Dampf liefern, und Fig. 3 auf den FaE, daß die Hauptmaschinenanlage mit Kesseln für gesättigten Dampf und mit zwei getrennten Überhitzern versehen ist, deren einer für den Betrieb mit Volldampf, der andere für die Marschfahrt berechnet und verwendet wird. In der Fig. 1 bezeichnet 1 einen Kessel, an welchen ein Überhitzer 2 angeschlossen ist. Die Kessel 1 speisen durch Leitung 3 die Hauptantriebsmaschine 'eines Schiffes. Diese Hauptantriebsmaschine umfaßt z. B. eine Hochdruckturbine 4 und eine Niederdruckturbine 5, welche unter Vermittlung eines Zahnradübersetzungsgetriebes 6 die Schraubenwelle antreiben. Für die Marschfahrt ist eine Marschturbine 7 vorgesehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Marschturbine mit überhitztem Dampf gespeist, welcher durch einen besonderen, für den Bedarf der genannten Turbine berechneten Überhitzer 8 geliefert wird. Dieser Marschüberhitzer 8 ist an Leitung 3 angeschlossen, welche ihn mit den Kessem 1 in Verbindung setzt; er kann von der übrigen Anlage mittels der Abschließorgane 9 und 11 getrennt werden. An das Abschließorgan π ist eine Leitung 10 angeschlossen, welche (mit einem Abschließorgan 12 versehen) den Marschüberhitzer 8 mit der Marschturhine 7 verbindet.

Von der Leitung 10 zweigt eine Leitung 13 ab, welche mit 'einem Abschließorgan 14 versehen ist; letzteres verbindet die erwähnte Leitung 10 mit der Leitung 17. Diese Verbindung ermöglicht bei Betrieb mit höherer Leistung mit der Hochdruckturbine 4 einen Teil des 'Dampfes, welcher von den Überhitzern 2 kommt, von neuem zu überhitzen, indem man diesen Dampf "durch den Überhitzer 8 schickt, wo die Überhitzung gesteigert wird, um ihn daraufhin mit demjenigen Dampf, der von den Überhitzern 2 kommt, zu mischen.

Im Falle einer Beschädigung im Marschüberhitzer 8 ist es möglich, die Marschturbine 7 mit dem Dampf mit schwacher Überhitzung, welcher aus den Kesseln 1 und den Überhitzern 2 kommt, zu betreiben, indem man den Dampf mittels einer mit Abschließventil 16 versehenen Leitung 15 aus Leitung 3 entnimmt.

Falls man nicht wünscht, den Marschüberhitzer bei Betrieb mit voller Kraft zu verwenden, kann man ihn mittels des Organs 9 außer Betrieb setzen; die Hochdruckturbine 4 wird dann unmittelbar durch die Leitungen 3 und 17, welche mit den Abschließorganen 18 und 19 versehen sind, gespeist.

Eine mit den Abschlußorganen 21, 22, 23 versehene Umleitung 20 ermöglicht den Parallelbetrieb der Überhitzer 2 und des Marschüberhitzers 8. Die aus dem Marschüberhitzer gelangenden Heizgase können durch Leitung 24 in den Feuerraum der Kessel 1 geführt werden.

In Fig. 2 bezeichnet 1 die Dampfkessel, welche durch Leitung 3 die Schiffsmaschinen mit gesättigtem Dampf speisen; die Schiffsmaschinenanlage umfaßt z. B. 'eine Hochdruckturbine 4 und eine Niederdruckturbine S, welche unter Vermittlung eines Zahnradübersetzungsgetriebes 6 die Schraubenwelle antreiben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Marschturbine 7 nicht mehr mit gesättigtem Dampf gespeist, sondern mit überhitztem Dampf, welcher von einem für den Bedarf der besagten Turbine 7 berechneten besonderen Überhitzer 8 kommt. Dieser Marschüberhitzer 8 kann unter Vermittlung von Leitung 3 und durch Öffnen des Abschließorgans 9 mit den Kesseln 1 verbunden werden. Der Überhitzer steht außerdem durch Leitung 10 mit der Marschturbine 7 in Verbindung, welche mit einem Abschließorgan 11 versehen ist.

Weiterhin kann für den Betrieb mit Volldampf der Marschüberhitzer 8 durch Leitung 25, welche durch Ventil 26 beherrscht wird, beliebig mit dem Mischer 27 in Verbindung gesetzt werden, wo die Mischung des gesättigten und des überhitzten Dampfes bewirkt wird; diese Mischung wird daraufhin in die Hochdruckturbine 4 geschickt,

Eine mit Abschließorgan 16 versehene Leitung 15 ermöglicht die Marschfahrt mit gesättigtem' Dampf für den Fall der Beschädigung des Marschüberhitzers 8, wobei letzterer dann durch Abschließen der Organe 9, 11 und 26 außer Betrieb gesetzt wird. In diesem Falle ist der Mischer durch Organ 28

abgetrennt. Ein Fuchsrohr 24 führt die Heizgase des Marschüberhitzers 8 nach dem Feuerraum der Kessel 1.

In Fig. 3 bezeichnet 1 Sattdampfkessel, S welche durch Leitung 3 entweder unmittelbar oder über einen unabhängigen, für den Betrieb mit voller Leistung berechneten und verwendeten Überhitzer 29 die Maschinenanlage mit Dampf speisen; diese Anlage umfaßt eine Hochdruckturbine 4 und eine Niederdruckturbine 5, welche über ein Zahnradübersetzungsgetriebe 6 die Schraubenwelle antreiben. Der Überhitzer 29 kann mittels der Abschlußorgane 30 und 31 vom Kreislauf abgetrennt werden. Die Marschfahrt wird durch eine Marschturbine 7 bewirkt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Marschturbine nicht mit gesättigtem, sondern mit überhitztem Dampf gespeist, welcher von dem für den Bedarf der besagten Turbine berechneten besonderen Überhitzer 8 geliefert wird. Dieser Marschüberhitzer 8 ist mit Abschließorganen 9 und 11 versehen; er ist durch Leitung 32 mit dem unabhängigen Überhitzer 29 und mit den Kesseln 1 verbunden. Die Leitung 32 besitzt Abschließorgane 33, 34. Auf der anderen Seite ist der Marschüberhitzer 8 durch Leitung 10, welche mit einem Schließorgan 33 versehen ist, mit der Marschturbine 7 verbunden.

Im Falle einer Beschädigung des Marsch-Überhitzers 8 wird dieser durch Schließen der Organe 9 und 11 außer Wirkung gesetzt, und es wird die Marschturbine entweder mit gesättigtem Dampf durch Leitung 15 mit Abschließorgan 16 oder durch den oder die unabhängigen Überhitzer 29 unmittelbar durch Leitung 36 mit Abschließungen 37 und durch Leitung 10 gespeist.

Bei Betrieb mit voller Leistung kann der Marschüberhitzer 8 entweder von dem Kreislauf abgetrennt werden, wie bereits oben gesagt, oder teilweise · mit den unabhängigen Überhitzern 29 mittels der verschiedenen Abschließorgane ihintereinandergesc'haltet werden.

Der unabhängige Überhitzer 29 speist die

Hochdruckturbine über einen Mischer 27.

Dieser Mischer 27 kann aus dem Kreislauf des gesättigten Dampfes durch Abschließen des Organs 28 abgetrennt werden. 24 und 38 sind Fuchsrohre, durch welche die Heizgase der Hauptüberhitzer 29 und des Marschüberhitzers 8 in den Feuerraum der Kessel 1 geführt werden können.

Bei Fahrt mit höherer Leistung kann der Marschüberhitzer 8 allein verwendet werden, um durch Mischung den aus den Kesseln 1 gelangenden gesättigten Dampf in dem Mischer 27 zu überhitzen. In diesem Betriebsfall kann man auch den Marschüberhitzer 8 mit dem unabhängigen Überhitzer 29 mittels einer Umleitung 39 mit Abschließorganen 40 und 41 parallel arbeiten lassen.

Selbstverständlich kann, wenn es vorteilhaft erscheint, der besondere Überhitzer 8 der Marschturbine 7 durch zwei Überhitzer ersetzt werden, desgleichen kann der besondere Kessel, der für seine Speisung vorgesehen ist, verdoppelt werden, ohne daß damit die Grenzen der vorliegenden Erfindung überschritten werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit in Turbinenanlagen mit zeitweise schwacher Belastung, insbesondere bei Marschfahrt von Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf für die Marschfahrt in einem besonders vorgesehenen Überhitzer von kleinen Abmessungen und mit unabhängiger Feuerung oder deren mehreren auf die normal bei voller Belastung übliche Höhe oder auch höher überhitzt wird, welche zeitweise und wahlweise mit irgendeinem oder mit einer Anzahl von Kesseln der Anlage dampfseitig verbunden sein können.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der besondere kleine Überhitzer für Marschfahrt oder die Überhitzer in an sich bekannter Weise in Reihen- oder in Parallelschaltung mit den in der Anlage etwa vorhandenen Hauptüberhitzern verwendet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase der kleinen besonderen Überhitzer für Marschfahrt in an sich bekannter Weise an eine zweckmäßig gewählte Stelle der Kesselfeuerungen geführt werden, um dort weiter ausgenutzt zu werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen