DE852856C - Einzelachsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Lokomotiven, durch je eine Dampf- oder Gasturbine - Google Patents

Einzelachsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Lokomotiven, durch je eine Dampf- oder Gasturbine

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DE852856C
DE852856C DER1879D DER0001879D DE852856C DE 852856 C DE852856 C DE 852856C DE R1879 D DER1879 D DE R1879D DE R0001879 D DER0001879 D DE R0001879D DE 852856 C DE852856 C DE 852856C
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DE
Germany
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steam
turbines
vehicles
turbine
pressure
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Expired
Application number
DER1879D
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English (en)
Inventor
Karl Dr-Ing Roeder
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K15/00Adaptations of plants for special use
    • F01K15/02Adaptations of plants for special use for driving vehicles, e.g. locomotives
    • F01K15/025Adaptations of plants for special use for driving vehicles, e.g. locomotives the vehicle being a steam locomotive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Einzelachsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Lokomotiven, durch je eine Dampf- oder Gasturbine Der Einzelachsantrieb von Fahrzeugen durch Dampf- oder Gasturbinen kann dadurch erzielt werden, daß auf jede Achse mindestens eine Teilturbine wirkt, in der das ganze verfügbare Wärmegefälle umgesetzt wird. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist in diesem Falle auf jeder Achse eine vielstufige, also umfangreiche, schwere und teure Teilturbine erforderlich. Günstiger ist es, das Wärmegefälle auf die einzelnen Teilturbinen zu verteilen, also die Teilturbinen in Dampfrichtung nicht neben-, sondern hintereinanderzuschalten. In diesem Falle verteilt sich die für die Ausnutzung des gesamten Gefälles erforderliche Stufenzahl auf die sämtlichen Teilturbinen, also auf alle angetriebenen Achsen. Die im Turbinenbau bekannte Verschiebung des Gefälles nach den Hochdruckstufen bei abnehmender Dampfmenge, insbesondere bei Düsenregelung, hat bereits zu dem bekannten Vorschlag geführt, die Zahl der dampfseitig hintereinandergeschalteten Turbinen größer zu machen als die Zahl der angetriebenen Achsen oder Achsgruppen und die den höchsten und niedrigsten Druckteil des Gefälles verarbeitenden Turbinen auf eine gemeinsame Achse oder <<\chsgruppe treiben zu lassen.
  • Wird das Gefälle so unterteilt, daß bei der Baulast, für die die Schaufelung berechnet wird, auf jede Achse die gleiche Leistung übertragen wird, so ist das Anfahrmoment, das auf die einzelnen Achsen ausgeübt wird, keineswegs gleich. Im Moment des Anfahrens verläuft die Entspannung etwa nach einer Drossellinie, die in den Niederdruckstufen auf erheblich höhere Werte des spezifischen Volumens führt als die Entspannungslinie bei hoher Drehzahl, die zur Baulast gehört. Ist der innere Wirkungsgrad der Schaufelung bei voller Drehzahl 8o °/o, so führt die Entspannungslinie von 6o ata und 45o' auf 1,2 ata auf ein spezifisches Endvolumen von 1,42 m3/kg, während gedrosselter Dampf vom gleichen Enddruck fast den doppelten Wert des spezifischen Volumens, nämlich 2,7 m3/kg, und damit auch des Gesamtvolumens aufweist.
  • Die Dampfgeschwindigkeiten in den letztenStufen der Turbine sind deshalb im Anfahrzustand erheblich größer als bei voller Drehzahl und gleicher Dampfmenge. Dies bedeutet eine Konzentration der Umfangskraft und damit auch des Anfahrmomentes auf diejenige Teilturbine, die das letzte Teilgefälle verarbeitet, und auf die von ihr angetriebene Achse. Schließlich ist das Anfahrmoment auch von der Art der Schaufelung abhängig; es ist am kleinsten bei der Gleichdruckschaufelung und größer bei der Überdruckschaufelung.
  • Gemäß vorliegender Erfindung soll das größte erzielbare Anfahrmoment aller Achsen dadurch gleich groß gemacht werden, d'aß das verfügbare Wärmegefälle auf die einzelnen, dieTreibachsen antreibenden Teilturbinen nicht gleichmäßig, sondern ungleichmäßig verteilt wird. Die letzte Niederdruckturbine bekommt dann bei Berechnung der Turbine für d.ie Baulast, d.h. bei demjenigen Betriebszustand, bei dem bester Wirkungsgrad durch günstigste Strömungsverhältnisse erzielt wird, den. kleinsten Anteil des Gesamtgefälles, die erste Hochdruckturbine den größten Anteil. Um bei den verschiedenen Belastungen im Betrieb einen Ausgleich in den Leistungen zu erzielen, die auf die verschiedenen Achsen übertragen werden, sollen Teildampf mengen einzelne Stufen, Stufengruppen oder Teilturbinen überbrücken. Um Drosselverluste bei Stufenüberbrückungen zu beschränken bzw. zu vermeiden, werden in den nachgeschalteten Turbinenteilen zusätzliche Stufen untergebracht, in denen der Dampf höherer Spannung auf den Druck des alle Teilturbinen durchströmenden Dampfes entspannt wird. Die nachgeschalteten Teilturbinen erhalten also eine Ausbildung in der Art von Zweidruckturbinen. Sie verarbeiten zwei Dampfmengen von verschiedenen Drücken. Durch die vorgeschlagene Stufenüberbrückung wird auch dem Absinken des Gesamtwirkungsgrades mit abnehmender Dampfmenge entgegengearbeitet, das bei Turbinen, in denen der Dampf alle Stufen durchströmt, damit zusammenhängt, daß die Hochdruckstufen bei kleiner Dampfmenge gegenüber der Berechnung zu große und die Niederdruckstufen zu kleine Gefälle verarbeiten.
  • Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel; a, b und c stellen die Antriebsmaschinen der drei Achsen eines Schienenfahrzeuges dar, deren Schaufelungen durch die Leitungen e und f hintereinandergeschaltet sind.
  • Die drei Teilturbinen a, b und c sind derart berechnet -und bemessen, daß bei der der thermodynamischen Auslegung zugrunde liegenden Baulast, d. h. dem Belastungszustand, bei dem bester Wirkungsgrad erzielt werden soll, das verfügbare Gefälle ungleichmäßig verteilt ist, und zwar bekommt die Teilturbine c das kleinste, die Teilturbine a da-s größte Gefälle. Die Verteilung wird derart eingerichtet, daß die größten Anfahrmomente aller drei Teilturbinen gleich sind.
  • Der Frischdampf wird durch die Leitung d nicht nur der Antriebsmaschine a durch Öffnen von Ventil i zugeführt, sondern zusätzliche Dampfmengen können auch durch Ventil g der Antriebsmaschine b und durch Ventil h der Antriebsmaschine c zuströmen. Durch Öffnen der Ventile g und h erhöhen sich dieLeistungen derTurbinenteileb und c. Durch zweckentsprechende Bemessung der drei Turbinenteile und der Absperrorgane i, g und h kann gleiches Anfahrmoment und gleiche Leistung der drei Achsen bei voller Dampfmenge erzielt werden.
  • In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Drosselverluste bei Betrieb mit Zusatzdampf weitgehend vermindert sind. Der durch die Leitungg zuströmende Frischdampf wird durch die zusätzliche Stufe yn der Teilturbine b auf den Enddruck der Turbine a entspannt. Die Bemessung der Stufe yn kann so erfolgen, daß der bei offenem Ventil g zuströmende Zusatzdampf in den Stufen m ohne Drosselverlust arbeitet. Das gleiche gilt für die Stufengruppen, die in der Teilturbine c untergebracht ist und den durch das offene Ventil h zuströmenden Frischdampf ohne Drosselverlust auf den Enddruck der Teilturbine b entspannt. Die Teilturbinen b und c arbeiten also als Zweidruckturbinen, indem sie Dampfmengen von zwei verschiedenen Spannungen verarbeiten.
  • In Abb. 2 ist mit unterbrochenen Linien noch die Möglichkeit vorgesehen, daß die der Teilturbine c zuströmende zusätzliche Dampfmenge nicht aus der Frischdampfleitung, sondern aus der Abdampfleitung.der Teilturbine a entnommen wird, so daß nur die Stufen der Teilturbine b von ihm überbrückt sind. In diesem Falle sind auch die zusätzlichen Stufen n. der Teilturbine c für das kleinere Gefälle auszubilden.
  • Bei dieser Anordnung kann bei gegebener Dampferzeugung des Kessels rasche Beschleunigung und geringe Anfahrzeit erzielt werden, da alle angetriebenen Achsen voll ausgenutzt werden können. Es kann außerdem ein guter Wirkungsgrad der Dampfumsetzung bei voller Leistung und voller Geschwindigkeit wie auch bei dazwischenliegenden Fahrstufen erzielt werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einzelachsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Lokomotiven, durch je eine Dampf-oder Gasturbine, die treibmittelseitig hintereinandergesc'haltet sind, gekennzeichnet durch Einzelturbinen, die durch ungleichmäßige Wärmegefälleaufteilung bei der der Schaufelberechnung zugrunde gelegten Baulast beim Anfahren und durch Überbrückung von einzelnen Stufen, Stufengruppen oderTeilturbinen durch Teildampfmengen im Betrieb bei verschiedenen Belastungen an jede Treibachse die gleiche Antriebsleistung abgeben.
  2. 2. Einzelachsantriel) von Fahrzeugen nach Anspruch t, gekennzeichnet durch zusätzliche Stufen in den nachgeschalteten Turbinen, in denen Dampf höherer Spannung auf den Druck des alle Einzelturbinen durchströmenden Dampfes entspannt wird.
  3. 3. Einzelachsantrieb von Fahrzeugen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die nachgeschalteten Turbinen als Zweidruckturbinen ausgebildet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 658 9o3.
DER1879D 1941-07-30 1941-07-30 Einzelachsantrieb von Fahrzeugen, insbesondere Lokomotiven, durch je eine Dampf- oder Gasturbine Expired DE852856C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE658903C (de) * 1936-04-25 1938-04-21 Fried Krupp Akt Ges Fahrzeug, insbesondere Turbinenlokomotive

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE658903C (de) * 1936-04-25 1938-04-21 Fried Krupp Akt Ges Fahrzeug, insbesondere Turbinenlokomotive

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