DE813263C

DE813263C - Vehicle propulsion by geared turbines, especially for rail vehicles

Info

Publication number: DE813263C
Application number: DENDAT813263D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Roeder; Rolf Dipl-Ing Roeder
Original assignee: Dipl-Ing Rolf Roeder Gut Woellried Ueber Rottendorf Bei Wuerzburg
Current assignee: Dipl-Ing Rolf Roeder Gut Woellried Ueber Rottendorf Bei Wuerzburg
Priority date: 1949-05-26
Publication date: 1951-09-10

Description

Fahrzeugantrieb durch Getriebeturbinen, insbesondere für Schienenfahrzeuge Die Wirtschaftlichkeit der Fahrzeugantriebe ist davon abhängig, daß das in den Antriebsturbinen verfügbare Wärmegefälle auch bei den weit von der vollen Drehzahl und der vollen Leistung abliegenden Betriebszuständen mit gutem Wirkungsgrad in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Ver-"vendet man zum Antrieb Turbomaschinen, so liegt es nahe, ähnlich wie bei den bekannten Antrieben durch Kolbenmaschinen, die volle Leistung der Antriebsturbinen über Wechselgetriebe an die angetriebenen Teile weiterzuleiten.Vehicle propulsion by geared turbines, in particular for rail vehicles The economy of the vehicle drives depends on the fact that the drive turbines available heat gradients also at the far from the full speed and the full Performance remote operating conditions with good efficiency in mechanical work is implemented. If turbo-machines are used to drive them, it stands to reason that similar As with the known drives by piston engines, the full power of the drive turbines to be passed on to the driven parts via change gears.

Es soll nun von der Tatsache Gebrauch gemacht werden, daß beim Übergang auf Teillast die Gefälleverteilung auf die einzelnen Stufen einer vielstufigen Turbine sich in dem Sinne ändert, daß das Gefälle sich vor allem in den Niederdruckstufen vermindert. Ist die erste Stufe wie üblich als Regelstufe mit Düsenzu- und -abschaltung ausgebildet, so steigt das von ihr zu verarbeitende Gefälle und damit ihr Leistungsanteil um so stärker an, je kleiner die Dampfmenge ist, mit der die Turbine betrieben wird. Auch beeinflußt der Wirkungsgrad dieser Stufe den Gesamtwirkungsgrad bei Teillast entscheidend. Deshalb wird vorgeschlagen, bei Antrieben, die bei kleiner Geschwindigkeit nur einen Teil der Leistung verlangen, wie z. B. Schiffe, oder, zulassen, wie z. B. Schienenfahrzeuge, wegen des durch die Reibungsgrenze festgelegten Höchstdrehmomentes, oder' die während eines großen Teiles ihrer Betriebszeit mit geringer Geschwindigkeit und kleiner Leistung arbeiten, nur die Leistung der Regelstufen über Getriebe für veränderliche Untersetzungsverhältnisse, sogenannte Wechselgetriebe, zu übertragen, während die Leistung der übrigen Stufen durch Getriebe mit gleichbleibendem Untersetzungsverhältnis an das Fahrzeug weitergegeben wird. Dabei werden die Regelstufen als selbständige Regelturbinen ausgebildet, die entweder unmittelbar auf das Wechselgetriebe arbeiten oder Tiber ein einfaches Turbogetriebe, um das Wechselgetriebe in derjenigen Form und mit den Drehzahlen betreiben zu können, in der es sich im Lastwagenbetrieb bewährt hat: Da das Wechselgetriebe nur einen kleinen Teil der Gesamtleistung zu übertragen hat, kann es in dem bewährten Aufbau und mit den erprobten Abmessungen auch für Schienenfahrzeuge verwendet werden. Die Bewegungsumkehr erfolgt hierbei ebenfalls in der bei Wechselgetrieben üblichen Form, wenn für Rückwärtsfahrt keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden, z. B. für Schnellzugmaschinen. In diesen Fällen reicht die Leistung der Regelstufen für Rückwärtsfahrt aus, da diese Stufen bei kleinen Leistungen und Dampfmengen den Hauptteil des ganzen Gefälles übertragen. Die Bewegungsumkehr kann auch aus dem Wechselgetriebe heraus in das vorgeschaltete Turbogetriebe oder bei hohen Anforderungen an die Rückwärtsfahrt in das Hauptgetriebe verlegt werden. Da das Hauptgetriebe meistens zweistufig ausgeführt wird, gibt das Wechselgetriebe die Leistung der Vorschaltstufen an die langsamer laufende Stufe des Hauptgetriebes weiter. Beim Übergang auf Rückwärtsfahrt wird die Hauptturbine vom Treibmittelzufluß abgesperrt und ausgekuppelt, wenn die Leistung der Regelstufen als Rückwärtsleistung genügt.Use should now be made of the fact that during the transition at partial load the gradient distribution to the individual stages of a multi-stage turbine changes in the sense that the gradient changes mainly in the low-pressure stages reduced. As usual, the first stage is a control stage with nozzle switching on and off trained, the gradient to be processed by it increases and thus its share of performance the stronger, the smaller the amount of steam with which the turbine is operated. The efficiency of this stage also influences the overall efficiency at part load decisive. It is therefore suggested that drives operate at low speed only require part of the service, such as B. Ships, or, allow, such. B. Rail vehicles, because of the maximum torque specified by the friction limit, or 'which for a large part of their operating time with less speed and low power work, only the power of the control stages via gear for to transmit variable reduction ratios, so-called change gears, while the performance of the other stages through gears with constant reduction ratio is passed on to the vehicle. The control levels are independent Control turbines formed that either work directly on the gearbox or Tiber a simple turbo gear to the change gear in those form and to be able to operate at the speeds at which it has proven itself in truck operation has: Because the change gear can only transmit a small part of the total power it can also be used in the tried and tested structure and with the tested dimensions Rail vehicles are used. The movement is reversed here as well in the form customary with change gears, if not especially for reverse travel high demands are made, z. B. for express tractors. In these cases the performance of the control stages is sufficient for reverse travel, since these stages are at transfer the main part of the entire gradient. The movement can also be reversed from the change gear into the upstream one Turbo gear or if there are high demands on reverse travel in the main gear be relocated. Since the main transmission is usually designed in two stages, there are Change gears the power of the intermediate stages to the slower running stage of the main transmission. When switching to reverse, the main turbine is shut off from the propellant flow and disengaged when the performance of the control stages as reverse power is sufficient.

Das Wechselgetriebe wird halb oder voll automatisch ausgeführt unter Verwendung der bekannten Regler, die bei Erreichung einer nicht zu überschreitenden Geschwindigkeit der Regelturbine einen Eingriff in die Düsenregelung in dem Sinne herbeiführen, daß sie an Stelle des gerade durchströmten Düsensatzes vqrübergehend einen der bei der Regelstufe für diesen Zweck vorgesehenen Bremsdüsensätze einschaltet. Die den Bremsdüsensatz durchströmende Dampfmenge arbeitet in der nachgeschalteten Hauptturbine weiter, so daß die Zugkraft bei der Stufenschaltung des Wechselgetriebes nur geringe Änderungen erfährt. Damit die Bremswirkung der durch den Bremsdüsensatz in die Laufkränze eintretenden Dampfmenge nicht durch Reaktionswirkung ih der Laufschaufelung vermindert wird, sind die Laufkränze derart eingerichtet, daß die aus dem Bremsdüsensatz eintretende Dampfmenge in .Richtung der Laufschaufeln radial abströmen kann. Die Umschaltung auf den BremsdüsenGatz und zurück auf den arbeitenden Düsensatz wird selbsttätig durch den Regler mittels eines entlasteten Kolbenschiebers bewirkt.The change gear is carried out semi or fully automatically under Use of the known regulator, which when reaching a not to be exceeded Speed of the control turbine intervenes in the nozzle control in the sense cause it to temporarily replace the set of nozzles through which the flow has just passed switches on one of the brake nozzle sets provided for this purpose in the control stage. The amount of steam flowing through the brake nozzle set works in the downstream Main turbine continues, so that the tractive force in the gear shift of the gearbox undergoes only minor changes. So that the braking effect of the brake nozzle set The amount of steam entering the running treads is not due to the reaction effect of the rotor blades is reduced, the running rims are set up in such a way that those from the brake nozzle set The amount of steam entering can flow radially in the direction of the rotor blades. the Switching to the Gatz brake nozzles and back to the working nozzle set caused automatically by the regulator by means of a relieved piston valve.

In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel für Gruppenantrieb von Schienenfahrzeugen dargestellt. Die Hauptturbine a treibt über die Getrieberäder b1, b2, dl, d2 die Treibachsen r und s an. Die Regelturbine f arbeitet unter Zwischenschaltung des Wechselgetriebes h auf das Ritzel bi; h enthält drei Gänge, die unter Vermittlung des Umkehrsatzes i, 2 und 3 bei beiden Drehrichtungen die Leistung der Regelstufe f übertragen. Bei Rückwärtsfährt wird durch die Kupplung c die Hauptturbine a ausgekuppelt.In Fig. I an embodiment for group drive of rail vehicles is shown. The main turbine a drives the drive axes r and s via the gear wheels b1, b2, dl, d2. The regulating turbine f works with the interposition of the change gear h on the pinion bi; h contains three gears that transmit the power of control stage f in both directions of rotation with the help of the reverse theorem i, 2 and 3. When reversing, the main turbine a is disengaged by the clutch c.

Abb. 2 gilt unter Verwendung der gleichen Bezeichnungen für Blindwellenantrieb. Hier ist das Wechselgetriebe h auf ein niedrigeres Drehzahlniveau gebracht als die Regelturbine f, indem das Turbogetriebe mit den Rädern g1, 92 zwischen beide Teile eingeschaltet ist. Das Wechselgetriebe arbeitet in diesem Falle nicht auf das Getrieberad b1, sondern unmittelbar auf das Getrieberad dl, auf dessen Welle auch die Kupplung c zum Auskuppeln der Hauptturbine a bei Rückwärtsfahrt angeordnet ist.Fig. 2 applies using the same designations for jackshaft drive. Here the change gear h is brought to a lower speed level than that Regulating turbine f by placing the turbo transmission with wheels g1, 92 between the two parts is switched on. In this case, the change gear does not work on the gear wheel b1, but directly to the gear wheel dl, on whose shaft also the clutch c is arranged to disengage the main turbine a when reversing.

In Abb. 3 sind die Einrichtungen zur vorübergehenden Umschaltung von den Arbeitsdüsensätzen x1, x2 und x3 auf die Bremsdüsensätze e1, e2 und e3 beispielsweise dargestellt. In der gezeichneten Lage der Steuerungsteile läßt der Umschaltschieberv, der im Gehäuse der Regelturbine f gelagert sein kann, den in Pfeilrichtung in das Steuergehäuse b der nicht gezeichneten Regelturbine eintretenden Dampf zu den Arbeitsdüsen x1, x2 und x3 gelangen.Fig. 3 shows the facilities for temporary switching from the working nozzle sets x1, x2 and x3 to the brake nozzle sets e1, e2 and e3 for example shown. In the position shown for the control parts, the switch slide v, which can be stored in the housing of the regulating turbine f, which is shown in the direction of the arrow in the Control housing b of the regulating turbine, not shown, entering steam to the working nozzles x1, x2 and x3 arrive.

Erreicht die nicht dargestellte Regelturbine die vorgesehene Höchstdrehzahl, so verschiebt der ausschlagende Regler i über den Winkelhebel k den Steuerschieber hl aus der gezeichneten Lage nach rechts. Dadurch wird der Hilfskolben g und damit auch der Umschaltschieber v nach links verschoben, so daß der Dampfweg nach den Arbeitsdüsen x1, x2, x3 abgesperrt, nach den Bremsdüsensätzen e1, e2, e3 aber geöffnet ist. Der Hilfskolben g verschiebt gleichzeitig die Schaltstange i nach links, so daß durch die Federn m und st über die Schaltgabel p die Abweiserklaue q aus dem Eingriff mit dem Zahnrad r gebracht und an die Klaue s angelegt wird. Da die Bremsdüsen e1, e2, e3 ein Abfallen der Drehzahl der Regelturbine bewirken, entsteht bald Gleichlauf der Klauen s mit den Abweiserklauen q, so daß diese unter weiterer Linksverschiebung eingreifen; wpbei die Schaltgabel p über das Gestänge t den Steuerschieber hl wieder in die gezeichnete linke Endlage bringt. Dies hat zur Folge, daß der Umschaltschieber v die Bremsdüsensätze e1, e2, e3 absperrt und die Arbeitsdüsen x1, x2 und x3 für den Dampfzutritt wieder freigibt. So wird während des Betriebes durch den Einfluß des Drehzahlreglers i der Übergang aus der Getriebestufe r in die Getriebestufe s erreicht.If the regulating turbine, not shown, reaches the intended maximum speed, the decisive regulator i moves the control slide hl out of the position shown to the right via the angle lever k. As a result, the auxiliary piston g and thus also the switch valve v is shifted to the left, so that the steam path after the working nozzles x1, x2, x3 is blocked, but is open after the brake nozzle sets e1, e2, e3. The auxiliary piston g simultaneously moves the shift rod i to the left, so that the deflector claw q is brought out of engagement with the gear wheel r and placed against the claw s by the springs m and st via the shift fork p. Since the brake nozzles e1, e2, e3 cause the speed of the regulating turbine to drop, the claws s soon run synchronously with the deflector claws q, so that they intervene with a further shift to the left; wpbei the shift fork p via the linkage t brings the control slide hl back into the left end position shown. As a result, the switchover slide v shuts off the brake nozzle sets e1, e2, e3 and releases the working nozzles x1, x2 and x3 for the entry of steam. The transition from gear stage r to gear stage s is achieved during operation through the influence of the speed controller i.

Die Füllungsregelung selbst erfolgt durch den Handhebel w, der den entlasteten Steuerkolben cl, c2 und c3 verschiebt.The filling control itself is carried out by the hand lever w that controls the relieved control piston cl, c2 and c3 moves.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Vehicle drive by geared turbines, in particular for rail vehicles, characterized in that the power of the control stages (f) of the drive turbines via gears with variable transmission ratio (change gears), the power of the stages of the main turbine (a) by gears (b1, b2, dl, dz) is forwarded with unchangeable translation.

2. Vehicle drive according to claim i, characterized in that the control stages (f) of the drive turbines driving the variable speed transmission (h) are designed as independent turbine sections (control turbines).

3. Vehicle drive according to claim i and 2, characterized in that a turbo transmission (gl, g2) is switched on between the regulating turbine (f) and change gear (h) (Fig. 2). .

4. Vehicle drive according to claim i, characterized in that the change gear (h) transmits the power of the control stage (f) directly to the slower running stage (dl, d2) of the multi-stage main transmission (bl, b2, dl, d2). .s.

Vehicle drive according to Claim i, characterized in that that the main turbine (a) is shut off from the propellant during the transition to reverse and is decoupled from the power transmission (at c) when the change gear (h) causes the movement to reverse.

6. Vehicle drive according to claim i, characterized in that at least one nozzle set (e1, e2, e3) of the regulating turbine (f) is designed as a brake set through which the set amount of steam flows during the gear change.

7. Vehicle drive> according to claim i and 6, characterized in that the Amount of steam flowing through the brake nozzle sets (e1, e2, e3) at least at normal Direction of travel in the downstream main turbine (a) is further relaxed. B.

Vehicle drive according to Claims 1 and 6, characterized in that the steam can flow freely out of the brake ducts acted upon by brake nozzle sets (e1, e2, e3) in the direction of the blade length.

9. Vehicle drive according to claim i, characterized characterized in that the temporary switch to the brake nozzle set by a piston valve (v) or a changeover valve takes place (Fig. 3). ok

Vehicle propulsion according to claim i, characterized in that the piston slide (v) or the changeover valve is under the control of a speed controller (i). i i.

Vehicle drive after Claims i and io, characterized in that the deflection of the speed controller (i) causes the gear change automatically, with the adjustment of the piston valve (v) or switching valve preselecting the next gear of the gearbox (h) concerned, while after the speed decrease of the control turbine (f) the engagement the switching claw (q) resets the spool valve (v) or the switching valve causes.

12. Vehicle drive according to claim i and 9, characterized in that Piston slide (v) or changeover valves housed in the housing of the control turbine (f) itself will.