Maschinenanlage mit Kolbenmaschine und Abdampfturbine. Es ist bekannt, dass durch die Nach schaltung einer Abdampfturbine zu einer Kolbenmaschine eine Ersparnis von etwa 25% erreicht wird, da die Kolbenmaschine für die Ausnützung hoher Vakua nicht ge eignet ist. Die vorliegende Erfindung besteht darin, die Nachschaltung einer solchen Ab dampfturbine und, damit die durch die Ausnüt- zung von hohen Vakua erreichbare Verbesse-' rung des Wirkungsgrades auch auf die Hilfsmaschinen auszudehnen, ohne dass hier zu eine weitere besondere Maschine erforder lich wird, indem die für die Hauptkolben maschine vorhandene Abdampfturbine gleich zeitig auch als Abdampfturbine für die Hilfs maschinen oder einen Teil derselben benutzt wird.
Da die Hilfsmaschinen, einerlei, ob sie Kolbenmaschinen- oder Turbinenantrieb ha ben, stets mit einem noch erheblich geringeren Wirkungsgrade arbeiten als die Haupt- kolbenmasehine für sich allein, so ist der in iesem Falle durch die Nachschaltung einer Abdampfturbine erreichte Gewinn bei die- sen Hilfsmaschinen prozentual auch noch ent sprechend grösser als bei der Hauptmaschine. Da nun zum Beispiel die gesamte für die Hilfsmaschinen eines Schiffes benötigte Dampfmenge etwa 12 bis 25 % von derjeni gen der Hauptmaschine beträgt, und der Ab dampf dieser Maschinen nur teilweise für Vorwärmezwecke ausgenützt werden kann.
so wird durch die wesentlich bessere Aus- nützung dieses Hilfsmaschinendampfes ge mäss der vorliegenden Erfindung eine Er sparnis von etwa 3 bis 6 %, bezogen auf den Gesamtbrennstoffverbrauch, erreicht.
Die für diese Verbesserung aufzuwen denden Mittel bestehen dabei lediglich in einer geringen Vergrösserung der bereits für die Hauptmaschine vorhandenen Abdampf turbine, entsprechend der vergrösserten Ab dampfmenge.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine An lage gemäss der vorliegenden Erfindung. ca ist die Kolbenmaschine, die in diesem Beispiel unmittelbar mit der Propellerwelle h gekuppelt ist, aber natürlich auch als Schnell- läufer gebaut werden und die Propellerwelle über ein Getriebe antreiben kann. c ist die Abdampfturbine, die als gemeinsame Ab dampfturbine sowohl für den Abdampf der Kolbenmaschine a, wie auch der Hilfs maschinen d dient. e ist ein Umschaltorgan, durch welches der Abdampf von der Kolben maschine entweder nach der Abdampf turbine c oder unmittelbar in den Konden sator f geleitet wird.
g ist ein gleiches Um schaltorgan in der Hilfsmaschinen-Abdampf leitung nach der Abdampfturbine c und dient dazu, den Abdampf der Hilfsmaschinen bei abgeschalteter Abdampfturbine unmittel bar in den Kondensator f zu leiten.
Die Umschaltung dieser beiden Organe e und g kann in bekannter Weise zwangsweise von der Umsteuervorrichtung der Haupt maschine, des Maschinentelegraphen oder von sonst einem Teil der Hauptmaschine aus er folgen. h ist ein zwischen der Abdampf turbine und der Propellerwelle eingeschal tetes Getriebe irgend einer bekannten Art. In dem dargestellten Beispiel ist ein doppel tes Getriebe gewählt; doch kann auch unter Umständen ein einfaches genügen. i ist eine Kupplung, die fest, elastisch und eventuell lösbar ausgeführt sein kann. Diese Kupp lung i kann auch mit einer Stufe des Ge triebes vereinigt werden. k ist die Frisch dampfleitung von den Kesseln nach der Kolbenmaschine, l die Frischdampfleitung nach den Hilfsmaschinen d und m eine Zu satzfrischdampfleitung nach der Abdampf turbine c.
In dem Beispiel nach Fig. 2 treibt die gemeinsame Abdampfturbine c einen elek trischen Stromerzeuger n an, der in diesem Falle als Wechselstromgenerator seine Lei stung auf den unmittelbar oder über ein Ge triebe die Propellerwelle b antreibenden No- tor n überträgt. Ausser diesem Wechselstrom generator n treibt die gemeinsame Abdampf turbine nach dieser Ausführung noch über ein Getriebe p eine für allgemeine Bord zwecke dienende Gleichstromdynamo r an. An Stelle des Wechselstromgenerators n und des Wechselstrommotors o kann auch eine Gleichstromdynamo und ein Gleichstrom motor verwendet werden, in welchem Falle die besondere Gleichstromdynamo r in Fort fall kommen kann.
Die Umschaltung der Abdampforgane e und g, sowie des elektri schen Schalters s erfolgt wiederum zweck mässigerweise zwangläufig in Verbindung mit der Umsteuervorrichtung etc.
Die elektrische Abschaltung des Motors und der Dynamo kann auch in Abhängig keit von der Drehzahl erfolgen, sobald eine bestimmte Drehzahl unterschritten wird. Nach Abschaltung des Motors kann die Dynamo r durch die Abdampfturbine c wei ter betrieben werden, um Strom für allge meine Bordzwecke zu liefern, wobei die Ab dampfturbine entweder durch den gemein samen Abdampf der Hauptmaschine und der Hilfsmaschinen, oder durch den Abdampf der Hilfsmaschinen allein angetrieben wird. Im letzteren Falle kann nötigenfalls durch Zusatzfrischdampf eine Leistungssteigerung erfolgen. Ein elektrischer Leistungsregler regelt in diesem Falle die Abdampfzufuhr und eventuell ebenfalls die Frischdampfzu fuhr.
Nach Fig. 3 gibt die gemeinsame Ab dampfturbine c gleichzeitig Leistung über ein mechanisches Getriebe h (an Stelle dessen auch ein hydraulisches Getriebe gewählt wer den kann) an die Hauptwelle b und an eine oder mehrere mit ihr unmittelbar oder über ein Getriebe gekuppelte Dynamo r ab. Die Leistung des oder der Stromerzeuger dient ganz oder teilweise zum Antrieb der Pro pellerwelle oder für sonstige Schiffszwecke. Nach Abschalten der Abdampfturbine von der Hauptmaschine mittelst der Kupplung i oder einer als Kupplung ausgebildeten Über setzungsstufe, welches wiederum zwangs läufig von der Manövriervorrichtung aus etc. erfolgen kann, kann die Abdampfturbine c die Dynamo r ebenfalls weiter antreiben, wie dies oben im Zusammenhang mit Fig. 2 be reits erwähnt ist.
Die gemeinsame Abdampfturbine kann auch mit besonderen Zusatzstufen oder Zu satzdüsen ausgerüstet sein, um für den Ab- dampf der Hilfsmaschinen einen höheren Gegendruck als den von der Hauptmaschine verwenden zu können, beziehungsweise um eine möglichst vorteilhafte Ausnutzung des Frischdampfes zu erreichen. Auch kann bei einer Anlage gemäss der vorliegenden Er findung der Abdampf der Hilfsmaschinen in den Niederdruckzylinder der Haupt maschine geleitet werden, um von hier zu sammen mit dem Dampf der Hauptmaschine in die gemeinsame Abdampfturbine zu strö men. Der Vergrösserung der Dampfmenge für den Niederdruckzylinder kann dadurch Rechnung getragen werden, dass die Füllung entsprechend vergrössert und der Enddruck hinaufgesetzt wird.
Hierdurch wird erreicht., dass der Wirkungsgrad dieses Niederdruck zylinders auch bei dieser vergrösserten Dampfmenge gleich bleibt.
Damit bei abgeschalteter Abdampfturbine c, wenn der Abdampf die Hilfsmaschinen un mittelbar auf den Kondensator f geschaltet ist, der Gegendruck für die Hilfsmaschinen d ungefähr der gleiche bleibt, kann in der Ab dampfleitung t von dem Umschaltorgan g nach dem Kondensator f ein Überdruck ventil u eingeschaltet werden, welches auf den gewünschten, stets gleichbleibenden Ge gendruck eingestellt wird.
Machine system with piston engine and exhaust turbine. It is known that by connecting an exhaust steam turbine to a piston engine, savings of about 25% are achieved, since the piston engine is not suitable for exploiting high vacuums. The present invention consists in extending the downstream installation of such an exhaust turbine and thus the improvement in efficiency that can be achieved by utilizing high vacuums to include the auxiliary machines, without the need for a further special machine by the existing exhaust turbine for the main piston machine is used at the same time as an exhaust turbine for the auxiliary machines or a part thereof.
Since the auxiliary machines, regardless of whether they have a piston machine or turbine drive, always work with a considerably lower degree of efficiency than the main piston machine on its own, the gain achieved in this case by the downstream connection of an exhaust turbine is with these auxiliary machines in percentage terms, it is also correspondingly larger than for the main engine. Since now, for example, the total amount of steam required for the auxiliary machines of a ship is about 12 to 25% of that of the main engine, and the steam from these machines can only be partially used for preheating purposes.
Thus, through the significantly better utilization of this auxiliary machine steam, according to the present invention, a saving of about 3 to 6%, based on the total fuel consumption, is achieved.
The resources to be used for this improvement are merely a small increase in the exhaust steam turbine that is already available for the main engine, corresponding to the increased amount of steam.
Fig. 1 shows schematically a plant according to the present invention. ca is the piston machine, which in this example is directly coupled to the propeller shaft h, but of course can also be built as a high-speed machine and can drive the propeller shaft via a gear unit. c is the exhaust turbine, which serves as a common steam turbine from both the exhaust steam of the piston engine a, as well as the auxiliary machines d. e is a switching device through which the exhaust steam from the piston machine is passed either after the exhaust steam turbine c or directly into the condenser f.
g is the same order switching element in the auxiliary machine exhaust line after the exhaust steam turbine c and serves to direct the exhaust steam from the auxiliary machines to the condenser f when the exhaust turbine is switched off.
The switching of these two organs e and g can in a known manner compulsorily from the reversing device of the main machine, the machine telegraph or from any part of the main machine from it follow. h is a between the exhaust turbine and the propeller shaft einal ended transmission of some known type. In the example shown, a double transmission is selected; but a simple one may also suffice under certain circumstances. i is a coupling that can be made fixed, elastic and possibly detachable. This coupling i can also be combined with a stage of the transmission. k is the fresh steam line from the boilers to the piston engine, l the live steam line to the auxiliary machines d and m an additional fresh steam line to the exhaust steam turbine c.
In the example according to FIG. 2, the common exhaust steam turbine c drives an electrical power generator n, which in this case as an alternating current generator transmits its power to the motor n driving the propeller shaft b directly or via a gear unit. In addition to this alternating current generator n, the common exhaust steam turbine according to this embodiment also drives a direct current dynamo r serving for general on-board purposes via a gearbox p. Instead of the alternating current generator n and the alternating current motor o, a direct current dynamo and a direct current motor can also be used, in which case the special direct current dynamo r can come in fort case.
The switchover of the evaporation organs e and g, as well as the electrical switch s, is again expediently necessarily in connection with the reversing device, etc.
The electrical shutdown of the motor and the dynamo can also take place as a function of the speed as soon as the speed falls below a certain level. After the engine has been switched off, the dynamo can continue to be operated by the exhaust steam turbine to supply electricity for general on-board purposes, with the exhaust steam turbine being driven either by the common exhaust steam from the main engine and the auxiliary machines, or by the steam from the auxiliary machines alone becomes. In the latter case, additional fresh steam can be used to increase output if necessary. In this case, an electrical power regulator regulates the exhaust steam supply and possibly also the live steam supply.
According to Fig. 3, the common steam turbine c is simultaneously power via a mechanical gear h (instead of which a hydraulic gear selected who can) to the main shaft b and to one or more dynamo r coupled with it directly or via a gear . The power of the generator (s) is used in whole or in part to drive the propeller shaft or for other ship purposes. After the exhaust turbine has been switched off from the main engine by means of clutch i or a transmission stage designed as a clutch, which can in turn be carried out continuously from the maneuvering device, etc., the exhaust turbine c can also continue to drive the dynamo r, as described above in connection with 2 has already been mentioned.
The common exhaust turbine can also be equipped with special additional stages or additional nozzles in order to be able to use a higher counterpressure than that of the main machine for the exhaust steam from the auxiliary machines, or to achieve the most advantageous possible utilization of the live steam. In a system according to the present invention, the exhaust steam from the auxiliary machines can also be passed into the low-pressure cylinder of the main machine in order to flow from here to the common exhaust steam turbine with the steam from the main machine. The increase in the amount of steam for the low-pressure cylinder can be taken into account in that the filling is increased accordingly and the final pressure is increased.
This ensures that the efficiency of this low-pressure cylinder remains the same even with this increased amount of steam.
So that when the exhaust steam turbine c is switched off, when the exhaust steam is switched directly to the condenser f, the back pressure for the auxiliary machines d remains approximately the same, an overpressure valve u can be switched on in the steam line t from the switching element g after the condenser f which is set to the desired, always constant Ge counter pressure.