DE863059C

DE863059C - Device for starting vehicles driven by steam or gas turbines with starting resistance, in particular locomotives

Info

Publication number: DE863059C
Application number: DER1892D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Roeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-05-04
Filing date: 1944-05-04
Publication date: 1953-01-15

Description

Einrichtung zum Anfahren von durch Dampf- oder Gasturbinen angetriebenen Fahrzeugen mit Anfahrwiderstand, insbesondere Lokomotiven Vergleicht man den Anfahrvorgang bei den üblichen Kolbenlokomotiven mit dem der bisher gebauten Turbinenlokomotiven, so ist der verschiedenartige Einfluß der Füllungsregelung bei beiden Antriebsarten zu beachten. Die Kolbenmaschine entnimmt, auch wenn man sie auf höchste Füllung stellt, dem Kessel beim Anfahren nur kleine Dampfmengen; diese steigen erst mit zunehmender Drehzahl, also Fahrgeschwindigkeit an. Diesem Anfahren mit voller Füllung entspricht bei der Turbine das Öffnen aller Düsenventile beim Anfahren. Dabei können dem Kessel Dampfmengen -entnommen werden, die die momentane Leistungsfähigkeit des Dampfkessels nicht nur erreichen, sondern übersteigen, so daß der weitere Beschleunigungsvorgang durch Absenkung des Dampfdruckes beeinträchtigt wird.Device for starting up driven by steam or gas turbines Vehicles with starting resistance, especially locomotives If you compare the starting process with the usual piston locomotives with that of the turbine locomotives built so far, such is the different influence of the filling control with both types of drive to be observed. The piston engine removes it, even if it is at the highest filling level puts only small amounts of steam into the boiler when it starts up; these only rise with increasing speed, i.e. driving speed. This approach with full filling corresponds to the opening of all nozzle valves in the turbine when starting up. Here you can Amount of steam can be taken from the boiler, which the current performance of the Steam boiler not only reach, but exceed, so that the further acceleration process is impaired by lowering the vapor pressure.

Wenn man die Düsenventile aber langsam hintereinander öffnet, so kann diese Überlastung des Kessels vermieden werden. Bei den in üblicher Weise ausgebildeten Antriebsturbinen führt dieses Verfahren jedoch zu einer unbefriedigend langen Anfahr- und Beschleunigungszeit und zu großem Aufwand an Treibmittel.But if you open the nozzle valves slowly one after the other, you can this overloading of the boiler can be avoided. With those trained in the usual way However, this process leads to an unsatisfactory length of time for drive turbines Start-up and acceleration time and too much propellant expenditure.

Die Erfindung bezweckt unter Aufwand mäßiger Dampfmengen, also unter Schonung des Kessels, eine kurze Anfahr- und Beschleunigungszeit zu erzielen. Sie besteht in der Verwendung von Anfahrstufen, die- zugleich als Regelstufen dienen, mit Leitkanalgruppen, die vor dem Anfahren zu und nach dem ersten Beschleunigen abgeschaltet werden. Es wird also dem Dampf, der in die Anfahrdüsen eintritt, damit er aus dem verfügbaren Gefälle ein möglichst großes Anfahrmoment erzeugt, mindestens eine Geschwindigkeitsstufe mehr zur Verfügung gestellt als dem Dampf, der nach dem Anfahr- und ersten Beschleunigungsvorgang, also im Betrieb, wirksam ist.The invention aims at the expense of moderate amounts of steam, so under Protection of the boiler, to achieve a short start-up and acceleration time. she consists in the use of start-up stages, which - at the same time serve as control stages, with guide channel groups, which are to be used before starting up and after the first acceleration be switched off. So it becomes the steam that enters the start-up nozzles with it it generates the largest possible starting torque from the available gradient, at least one speed step more than the steam that is made available after the Start-up and first acceleration process, i.e. in operation, is effective.

Die Prüfung von Ausführungsbeispielen führt zu folgendem Ergebnis. Bei der üblichen einkränzigen Gleichdruckstufe ist das Anzugsmoment etwas kleiner als das Doppelte des Drehmomentes, das bei günstigsten Strömungsverhältnissen auftritt. Ergänzt man die Gleichdruckstufe durch "einen zweiten Laufschaufelkranz, der nur beim Anfahren wirksam ist, auf den also besondere Anfahrdüsen unter Vermittlung von Umkehrschaufeln arbeiten, so- steigt das Anfahrmoment auf etwa das Dreifache und durch Hinzufügung eines dritten Laufkranzes mit Umkehrsegment, also zweier zusätzlicher Laufkränze, auf etwa das Vierfache des Drehmomentes, das das einkränzige Rad bei der günstigsten- Drehzahl ausübt.The examination of exemplary embodiments leads to the following result. The tightening torque is slightly lower with the usual single-ring equal pressure stage than twice the torque that occurs in the most favorable flow conditions. If the constant pressure stage is supplemented by "a second rotor blade ring, which only is effective when starting, so on the special starting nozzles under mediation work by reversing blades, the starting torque increases by about three times and by adding a third tread with reversing segment, i.e. two additional ones Treads, to about four times the torque that the single-rim wheel at the most favorable speed.

Durch diese - Einrichtung wird also eine reichliche Verdoppelung des Anfahrmomentes der bisher üblichen einfachen Regelstufe erzielt. Die Zunahme des Anfahrmomentes ist um so größer, je kleiner Üie Austrittswinkel der zusätzlichen Kränze gewählt werden. Da die Geschwindigkeit des Dampfes bei der Durchströmung der Schaufelkanäle bei der niedrigen Umfangsgeschwindigkeit des Anfahr- und ersten Beschleunigungsvorganges nur wenig abnimmt, sollen die zusätzlichen Laufkränze mit kleinen Austrittswinkeln ausgeführt werden,,evtl.. können für ihn die gleichen Schaufelprofile oder auch die gleichen Schaufellängen verwendet werden wie bei den in der Strömung vorgeschalteten Kränzen. Auf diese Weise wird die Fabrikation vereinfacht und die Herstellung -verbilligt. Durch Ausbildung der Strömungsquerschnitte der zusätzlichen Laufschaufeln für erhebliche Reaktionswirkung kann das Anfahrmoment günstig beeinflußt und die Schaufellänge der zusätzlichen Kränze niedrig gehalten werden.This means that the Starting torque of the previously common simple control stage achieved. The increase in the The starting torque is greater, the smaller the exit angle of the additional Wreaths to be chosen. As the speed of the steam when flowing through it of the vane channels at the low peripheral speed of the start-up and first The acceleration process only decreases slightly, the additional running rings should be included small exit angles can be executed, possibly the same blade profiles for him or the same blade lengths can be used as in the flow upstream wreaths. In this way, the fabrication is simplified and the Manufacturing - cheaper. By forming the flow cross-sections of the additional The starting torque can be favorably influenced by blades for a considerable reaction effect and the blade length of the additional rings can be kept low.

Die Verwendung der zusätzlichen Anfahrstufe soll auch zum Ausgleich des Drehmomentes bei Einzelantrieben von Achsen oder Achssätzen des Fahrzeuges durch hintereinandergeschaltete Teilturbinen und zur Vermeidung des Schleuderns der Achsen dienen. Zu diesem Zwecke werden nicht nur die Hochdruckturbinen, sondern auch die nachgeschalteten Teilturbinen mit einer Anfahrregelstufe gemäß der Erfindung ausgestattet, deren Anfa'hrdüsensätze an die Frischdampfleitung angeschlossen sind, Diese Düsensätze werden so bemessen, daß ein ungefährer Ausgleich der Anfahrmomente auf die einzelnen Achsen oder Achsgruppen entsteht, ohne daß ein unbequemer Zwang auf die Gefälle- und Leistungsverteilung zwischen den Teilturbinen ausgeübt werden .mu:ß. Damit gelegentliches Schleudern verhindert oder mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln beseitigt werden kann, wird das Anfahrmoment der .vorgeschalteten Teilturbine um so viel größer gehalten als das der nachgeschalteten, daß das Schleudern nur bei den vorgeschalteten Teilturbinen eintreten kann. Zum schnellen Abstellen des Schleuderns wird jede nachgeschaltete Teilturbine mit einer weiteren Anfahrdüsengruppe ausgestattet, die beim Anfahren von der Frischdampfleitung abgeschlossen ist, beim Schleudern aber von Hand öder auch selbsttätig an sie angeschlossen wird. Dadurch wird bei gleicher Stellung des Hhuptfrischdampfventils die in der vorgeschalteten Teilturbine arbeitende Dampfmenge vermindert, diejenige der nachgeschalteten Teilturbine gleichzeitig erhöht, so daß das Schleudern der Achse, die durch die vorgeschaltete Teilturbine angetrieben werden muß, beseitigt ist.The use of the additional start-up stage is also intended to compensate the torque in the case of individual drives of axles or axle sets of the vehicle series-connected turbine sections and to avoid skidding of the axles to serve. For this purpose, not only the high pressure turbines, but also the downstream turbine sections equipped with a start-up control stage according to the invention, whose starting nozzle sets are connected to the main steam line, these nozzle sets are dimensioned so that an approximate compensation of the starting torques on the individual Axles or groups of axles are created without any uncomfortable pressure on the gradient and power distribution between the turbine sections .mu: ß. So that the occasional one Skidding prevented or eliminated with simple and economical means can be, the starting torque of the .upstream turbine section is so much greater kept as that of the downstream, that the spinning only with the upstream Part turbines can occur. To switch off the spin quickly, each downstream The turbine section is equipped with a further group of start-up nozzles is closed off from the main steam line, but is wasted when spinning by hand is also automatically connected to it. With the same position of the Main fresh steam valve, the amount of steam working in the upstream turbine section decreased, that of the downstream turbine section increased at the same time, so that the skidding of the axle, which is driven by the upstream turbine section must be eliminated.

In der Abb. r stellt a die Hochdruck- und b die Niederdruckdampfturbine dar. Für den Dampfstrom :siind sie :durch die Leitung in hintereinandergeschaltet. Di,ebesondereAusbdl,dung,derbei-denTe.i1-turbinen .ist nur insofern Gegenstand der Erfindüng, als jede eine Anfahr- oder Regelstufe k und i besonderer Art enthält. Außer der für den Betrieb erforderlichen Einrichtung zur Regelung der Düsensätze s durch die Düsenventile e sind die beiden Regelstufen h und i mit mindestens je einem besonderen Düsensatz x und y ausgestattet, die durch das besondere Anfahrventil c und die Leitung r an die Frischdampfleitung n angeschlossen sind. Die Anfahrstufen arbeiten im Ausführungsbeispiel mit zwei Geschwindigkeitsstufen oder Laufkränzen, d. h. der im ersten Laufkranz austretende Dampfstrahl wird durch die Umkehrschaufeln o einem zweiten Laufkranz zugeführt. Die Düsensätze x und y sind so bemessen, daß das Anfahrmoment der Teilturbine a um so viel größer ist als dasjenige der Teilturbine b, daß ein Schleudern nur bei den von der Teilturbine ca angetriebenen Achsen vorkommen kann. Dieses Schleudern wird beseitigt durch Öffnung des Ventils d, das einen Teil des Frischdampfes, der durch das Ventil c zuströmt, durch die Leitung p der zusätzlichen Düsengruppe z zuführt, so daß das Anfahrmoment der Teilturbine a erniedrigt und gleichzeitig dasjenige der Teilturbine b erhöht wird.In Fig. R, a represents the high-pressure and b the low-pressure steam turbine. For the steam flow: they are: connected in series through the line. The special feature of the bei-denTe.i1-turbines. Is only the subject of the invention insofar as each one contains a start-up or control stage k and i of a special type. In addition to the device required for operation to regulate the nozzle sets s through the nozzle valves e, the two control stages h and i are each equipped with at least one special nozzle set x and y, which are connected to the main steam line n by the special start-up valve c and the line r . In the exemplary embodiment, the starting stages work with two speed stages or running treads, ie the steam jet emerging in the first running tread is fed to a second running tread through the reversing blades. The nozzle sets x and y are dimensioned so that the starting torque of the turbine section a is so much greater than that of the turbine section b that skidding can only occur in the axes driven by the turbine section ca. This skidding is eliminated by opening valve d, which feeds part of the live steam that flows through valve c through line p to the additional nozzle group z, so that the starting torque of turbine section a is reduced and that of turbine section b is increased at the same time.

Nach idem Anfahren rund ersten Beschleunigen wird Ventil c geschlossen, und der weitere Betrieb erfolgt durch die Düsenventile e mit den Leitungen q. Die angeschlossenen Düsensätze s arbeiten mit mindestens einerGeschwindigkeitsstufe weniger als die Düsensätze x, y und z. Im Ausführungsbeispiel gelangt der durch die Düsensätze s strömende Dampf nur in den ersten Laufkranz (Abb. 2). An die Stelle der Umkehrschaufeln treten Führungen t, die den Dampf radial ablenken und diffusorartig ausgebildet werden können. Die Stufen x, y und z werden so bemessen, daß sie für den Manövrierdienst ausreichen, so daß die Manöver allein durch Betätigung des Organs c und mit mäßigem Dampfaufwand erfolgen.After starting up around the first acceleration, valve c is closed, and further operation takes place through nozzle valves e with lines q. The connected nozzle sets s work with at least one speed step less than the nozzle sets x, y and z. In the exemplary embodiment, the steam flowing through the nozzle sets s only reaches the first tread (Fig. 2). The reversing blades are replaced by guides t which deflect the steam radially and which can be designed like a diffuser. The stages x, y and z are dimensioned in such a way that they are sufficient for maneuvering service, so that the maneuvers are carried out solely by actuating the organ c and with a moderate amount of steam.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for starting by steam or Gas turbine powered vehicles with starting resistance, especially locomotives, characterized in that nozzle sets in at least one stage of the drive turbines are provided, which are specially designed for the flow processes during start-up additional running rings work together and when starting in the flow course switched on and switched off with increasing speed.

2. Device according to claim i, characterized in that the starting stages have at least one additional running ring with reversing vanes in which only the steam flowing through the start-up nozzles is effective.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that for the amount of steam flowing through the remaining nozzle sets instead of the usual reversing blades In front of the additional running rings, guides for radial outflow during operation effective amounts of steam are provided.

4. Device according to claim i and 2, characterized characterized in that the additional rotor blade rings are particularly suitable for favorable flow conditions are designed and dimensioned during the start-up and first acceleration process.

5. Device according to claim 1,: 2 and 4, characterized in that for the always effective acidic and the additional rotor blade rings use the same profile shape will.

6. Device according to claim i, 2 and 4, characterized in that the additional Blade rings have at most the same blade lengths as the ones wreaths effective in normal operation.

7. Device according to claim i and 2, characterized characterized in that the flow cross-sections of the additional rotor blade rings are dimensioned for a considerable reaction effect. B.

Device according to claim i, characterized characterized in that the special start-up stages are carried out simultaneously in the usual way can be used as control stages of drum turbines. G.

Device according to claim i, characterized in that the special nozzle sets of the starting stages for the economic maneuvering service are adequately dimensioned. ok

Establishment according to Claim i with a single-axle or group drive, characterized in that each Turbine section is equipped with at least one such start-up stage. ii.

Device according to Claim io, characterized in that when Turbines part of the starting nozzle sets are dimensioned in such a way that the starting torques of the upstream turbine sections are somewhat larger than those downstream.

12. Device according to claim io, characterized in that in the downstream Turbine sections, in addition to the normal starting nozzle sets, have at least one additional nozzle set is provided, ider when the axes spin, caused by the upstream turbine sections be driven, tdureh opening of an organ connected to @diiegemein supply line can be.