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Turbostrahlpumpe zur Kesselspeisung Die Erfindung betrifft eine Turbostrahlpumpe
zur Kesselspeisung, bei der die Dampfturbine, die Kreiselpumpe und der Injektor
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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Man hat schon zur Kesselspeisung Einrichtungen verwendet, bei denen
ein Injektor mit einer Kreiselpumpe kombiniert ist. Bei diesen Einrichtungen sitzt
auf einer gemeinsamen Welle eine Dampfturbine und eine Kreiselpumpe, mit der das
Wasser vorgepreßt und dann schließlich mittels des Abdampfes der Turbine durch einen
Injektor in den Kessel gedrückt wird. Der Wirkungsgrad einer kleinen Kreiselpumpe
und einer kleinen Dampfturbine ist aber bekanntlich gering, benutzt man die letztere
zum Antrieb der ersteren, so hat man recht erhebliche Verluste in Kauf zu nehmen.
Ein beträchtlicher Teil hiervon liegt schon in der Erwärmung und Abstrahlung der
Gehäuse dieser Maschinen. Dieses Verfahren ist also nur dann aussichtsreich, wenn
es gelingt, Pumpe und Turbine sowie Injektor zu einer möglichst geschlossenen kompakten
Einheit mit geringer äußerer Oberfläche zu gestalten.
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Nach einer weiteren bekannten Ausführung liegt in Ausführung dieses
Gedankens eine Turbine auf gleicher Welle unmittelbar vor einer Kreiselpumpe, und
der Abdampf der Turbine gelangt durch einen strahlenförmig angeordneten Düsenkranz
in das Druckwasser der Pumpe, sei es nun unmittelbar vor oder in oder hinter der
Pumpe. Handelt es sich hierbei in erster Linie um das Mischen von Abdampf und Wasser
zwecks Erzielung eines hohen Vakuums hinter der Turbine oder zwecks Beschleunigung
des Wassers in der Pumpe, so erscheint diese Bauart durchaus zweckmäßig. Der Wirkungsgrad
der Düsen selbst ist aber ungünstig, schon darum, weil es sich um Düsenkränze, also
mehrere Düsen handelt. Die benetzte Fläche vieler
Düsen- ist im
Verhältnis zu deren Querschnitt größer, also ungünstiger als bei einer einzigen.
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Im Gegensatz hierzu steht die vorgeschlagene Turbostrahlpumpe, bei
der erfindungsgemäß die Turbine einen festsitzenden Düsenkasten besitzt, auf dessen
Frischdampfstutzen der als Hohlkörper ausgebildete Turbinenläufer gelagert ist,
der sich in Achsrichtung zu einem Abdampfrohr verengt und am Ende die Abdampfdüse
des Injektors bildet. Die Abdampfdüse wirkt auf Wasser ein, das schon unter Druck
steht, um auch heißes Wasser zur Kesselspeisung heranziehen zu können. Die Pumpe
wird auch durch eine Turbine betrieben, bei der aber nur ein geringer Druckabfall
des Dampfes erzielt wird. Die Abdampfdüse liegt aber nicht radial zur Welle und
von dieser abgesondert, sondern die Abdampfdüse selbst rotiert, und zwar um ihre
Längsachse. Die Düsenwandung selbst bildet also die Welle für die Pumpe und gleichzeitig
auch für die Turbine. Hierdurch wird bei bester Düsenwirkung eine denkbar gedrungene
Einheit von Düse, Pumpe und Turbine gebildet, die kleine äußere Oberfläche und damit
auch kleine Verluste nach außen hin ergibt. Diese Bauart ist nur möglich durch Verwendung
einer Drehgehäuseturbine, bei der der Dampf von außen nach innen energieabgebend
strömt, die keine gekrümmten Schaufeln besitzt und bei der ein Spalt, durch den
der Dampf an den Schaufeln vorbeiströmen könnte, vermieden ist. Der einzige bewegliche
Teil dieser Turbostrahlpumpe ist also ein Hohlkörper, der innen als Turbine, außen
als Pumpe und mit seinem Ende als Abdampfdüse wirkt.
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Abb. i zeigt eine der vielen möglichen Konstruktionsarten dieser Turbostrahlpumpe
im Längsschnitt; Abb. 2 und 3 zeigen Schnitte A-A bzw. B-B der Abb. i ; Abb. 4 schildert
in schematischer Form den Weg des Wassers und des Dampfes bei der Kesselspeisung
mit der Turbostrahlpumpe, wobei aber, die in Wirklichkeit zu einer Einheit verschmolzenen
Teile, nämlich Turbine, Pumpe und Düse, getrennt gezeichnet sind.
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Hierin bedeuten i das druckdicht fest stehende Turbinengehäuse, 2
das Pumpengehäuse als Fortsetzung des Turbinengehäuses, 3 die Mischdüse als Fortsetzung
des Pumpengehäuses 2, .4 den Düsenkasten, mit dem Turbinengehäuse i fest verbunden,,
5 der Turbinenläufer, 6 die ungekrümmteri Schaufeln des Turbinenläufers, 7 die Hohlwelle
der Turbine, die gleichzeitig auch die Welle der Pumpe und gleichzeitig auch das
Abdampfrohr für den Dampf bildet, 8 die Abdampfdüse, die mit der Mischdüse 3 den
eigentlichen Injektor bildet,- wobei diese, Abdampfdüse die gleiche Drehzahl wie
die Turbine und Kreiselpumpe hat, 9 die Laufschaufeln der Kreiselpumpe, io den ringförmigen
Wassereintrittskanal, io' den ringförmigen Wasseraustrittskanal, i i das Zulaufrohr
für das Wasser, 12 den Deckel des Turbinenläufers, mit den Schaufeln 6 fest verbunden
und mit diesem mitdrehend, 13 die Frischdampfleitung, 14 die Leitung für das Wasserdampfgemisch,
'das den für die Speisung des Dampfkessels notwendigen Druck und Geschwindigkeit
besitzt, 15 der Frischdampfstutzen, der außen die Stopfbüchse trägt, i 5a einen
Satz Kugellager, 16 die Zuflußkanäle, 17 die Dampfdüsen, 18 eine wärmedichte Isolation;
in Abbildung 4: i9 einen Dampfkessel, 20 eine Dampfturbine, 21 eine Kreiselpumpe,
22 einen .Injektor, 23 einen Behälter für heißes Speisewasser, 24 bis 28 Leitungen,
(27 Leitung ins Freie), 29 ein Ventil, 3o ein Ventil, 31 eine Leitung für Wasser,
32 eine Welle für Turbine und Pumpe.
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Diese Turbostrahlpumpe für Kesselspeisung arbeitet wie folgt: Der
Frischdampf tritt (Abb. i) von oben durch die Frischdampfleitung 13 über die Dampfzutrittsleitung
15 und die Zuflußkanäle 16 ein und entspannt teilweise in den Düsen 17. Hierdurch
entsteht ein kreisender Wirbel, der mit gleicher oder größerer Geschwindigkeit wie
der Turbinenläufer 5 sich dreht. Nun dringt er zwischen die Schaufeln 6 von außen
nach innen und gibt dabei so viel Energie ab, als zum Antrieb der Kreiselpumpe 9
benötigt wird. Von hier strömt der Dampf durch die hohle Welle 7 zur Abdampfdüse
8 dann mit Wasser vermischt und kondensierend in die Mischdüse 3 und von hier in
die Speiseleitung 14, um schließlich in den Kessel zu gelangen.
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Das heiße Wasser tritt durch das Zulaufrohr i i in den Verteilungskanal
io ein, gelangt dann von hier durch die Laufschaufeln 9, nimmt an Druck und , Geschwindigkeit
zu, wie bei den Kreiselpumpen üblich, und mischt sich schließlich in der Mischdüse
3 mit dem Dampf. Hierbei nimmt es erst an Geschwindigkeit zu, dann wieder ab, aber
erreicht den nötigen Druck infolge des sich schlank erweiternden Kegels der Mischdüse.
Der Raum zwischen Turbinengehäuse i und Turbinenläufer 5 ist mit Dampf gefüllt oder
es besteht in ihm ein Vakuum zur besseren Verbütung von Wärmeverlusten.
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Nach Abb.4 wird diese Turbostrahlpumpe zur Kesselspeisung verwendet,
indem der Dampf des Kessels, für die Speiseeinrichtung bestimmt, den Dampfkessel
verläßt, durch die Leitung 24 zur Turbine 20 gelangt von hier zum Injektor 22 über
die Leitung 25, von hier über die Leitung 26 mit Wasser gemischt über Ventil
30 und Leitung 28 zum Kessel zurück. Das Wasser gelangt aus dem Behälter
23 über die Leitung 31 zur Pumpe 21 und von hier zum Injektor 22, wo es sich mit
dem Dampf mischt. Wird Ventil 30 geschlossen und 29 geöffnet, so gelangt
der Dampf, mit dem Wasser gemischt, über die Leitung 27 ins Freie. Dies ist zum
Anlassen der Anlage notwendig. D,ie Turbine 20 ist mit der Pumpe 21 und dem Injektor
22 zu einer gedrungenen Einheit, eben zur beschriebenen Turbostrahlpumpe, zusammengefaßt.
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Man kann bei der Vorrichtung, die den Gegenstand dieser Anmeldung
bildet, die Entspannung des Dampfes ein- oder mehrstufig wählen bei entsprechender
Änderung
der Turbine. Man kann auch der Pumpe ein oder mehrere Stufen geben. Man kann ferner
die gemeinsame Welle von Turbine und Pumpe gegebenenfalls noch mit einem Elektromotor
kuppeln, um leichteres Anwerfen und gleichmäßigen Gang zu erzielen.