DE620444C - Kolbendampfmaschine mit einer oder mehreren nachgeschalteten Abdampfturbinen fuer Schiffsantrieb - Google Patents

Description

Im praktischen Schiffsbetrieb fahren die Schiffe häufig die eine Strecke in Ballast und nur die andere im vollbeladenen Zustand. In Ballastfahrt ist entsprechend dem geringeren Tiefgang und dem Bestreben, mit möglichst geringem Brennstoffaufwand zu fahren, die aufzuwendende Antriebsleistung verhältnismäßig gering. In diesem Falle werden, wenn die Maschinenanlage aus Kolbenmaschinen

»ο mit nachgeschalteten Abdampfturbinen besteht, die Abdampfturbinen nicht voll ausgenutzt, da der Druck vor den Turbinen infolge der kleineren Füllung des Hochdruckzylinders zu gering wird.

Nach der Erfindung soll diese Maschinenanlage für solche Fälle so gebaut werden, daß sie sowohl im leeren als auch im beladenen Zustande des Schiffes möglichst ökonomisch und mit bestem Wirkungsgrad der Abdampfturbine gefahren werden kann. Zu diesem Zweck wird die für die jeweils verlangte Höchstleistung bemessene Abdampfturbine in zwei oder mehr Schaufelgruppen oder Einzelturbinen unterteilt, von denen bei kleiner Fahrt nur eine oder einzelne Gruppen oder Einzelturbinen Dampf erhalten und die andere oder anderen leer mitlaufen oder abgeschaltet sind, während bei voller Fahrt alle Gruppen oder Einzelturbinen im Dampfstrom liegen.

Diese Bauart bietet den Vorteil, die Leistung der Abdampfturbine ohne weiteres den geringeren Dampfmengen bei kleineren Fahrten durch entsprechende Ausbildung oder Schaltung der hierfür verwendeten Einzelgruppen oder Turbinen in wirtschaftlichster Weise anpassen zu können.

Die Zeichnungen zeigen schematisch einige Ausführungsbeispiele.

Abb. r ist eine Vorderansicht einiger Teile der Kolbenmaschine und des Übersetzungsgetriebes, die mit der im Längsschnitt dargestellten Abdampfturbine' zusammenhängen.

Abb. 2 und 3 zeigen in Endansicht und Grundriß eine Ausführungsform mit mehreren auf getrennten Wellen angeordneten Teilen der Abdampfturbine.

Abb. 4 ist ein Grundriß einer Anlage für Zwei wellenantrieb.

Abb. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt zwei weitere Ausführungsformen der unterteilten Abdampfturbine.

Die Abdampfturbine A ist in bekannter Weise über ein Dampfumschaltventil V, das den Dampfweg entweder zur Turbine oder über den Abdampfbogen B zum Kondensator C freigibt, an den Niederdruckzylinder N der Kolbenmaschine K angeschlossen und treibt mittels des Ritzels R das Zahnradvorgelege an, das die Turbinenleistung auf die von der Kolbenmaschine angetriebene Hauptwelle überträgt.

Wie Abb. 1 zeigt, ist die Abdampfturbine in zwei auf gemeinsamer Welle w angeordnete Schaufelgruppen oder Einzelturbinen α, b

zerlegt, deren jede eine besondere Dämpfzuleitung C₁ d hat. Sie können einzeln oder parallel beaufschlagt werden. Die Einzelturbine b ist als Doppelstromturbine ausgebildet. Ihre Dampfzuleitung d ist durch den für beide Turbinenteile gemeinsamen Abdampfstutzen e gelegt. In die Dampfzuleitung d sind Drosselklappen fj g eingebaut, von denen die vordere f dazu dient, die Teilturbine h aus dem Dampfweg zu schalten. Die andere Drosselklappe g ist in einer die beiden Schaufelgruppen der Turbine b unterteilenden Zwischenwand h angeordnet undermoglicht eine Dampfverteilung ' auf eine oder beide Schaufelgruppen. Bei voller Fahrt sind die Klappen f, g geöffnet, und sämtliche Turbinenteile liegen im Dampfstrom, wie die eingezeichneten Pfeile zeigen. Bei kleiner Fahrt wird die Doppelstromturbine b durch Schließen der Klappe / aus dem Dampfweg geschaltet und läuft mit dem Turbinenteil a, der dann allein Dampf erhält, leer mit. Letzterer ist der kleinen Fahrtleistung entsprechend bemessen, so daß die Anlage auch bei kleiner Leistung mit bestem Wirkungsgrad arbeitet. Die Anordnung der Klappe / und die Unterteilung der Doppelstromturbine b durch die Wand h und die Klappe g ermöglichen weitere Leistungsabstufungen. Bei geöffneter Klappe f und ge- schlossener Klappe g kann der Dampf gleichzeitig durch den Turbinenteil, α und eine Hälfte der Doppelstromturbine b strömen. Ferner kann die Klappe g so eingestellt werden, daß der einen Schaufelgruppe der Doppelstromturbine mehr Dampf als der anderen Gruppe zugeführt wird. Erst bei voller Leistung der Anlage wird die Klappeg so weit geöffnet, daß beiden Schaufelgruppen gleichmäßig Dampf zugeleitet wird. Die beiden Hälften der Doppelstromturbine können auch noch verschiedene Querschnitte oder Stufenzahlen besitzen. Bei kleinerer Fahrt würde dann immer eine Hälfte beaufschlagt bleiben, die für diesen Fall mehr Stufen als die andere Hälfte besitzt.

.Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die unterteilte Abdampfturbine eingehäusig ausgebildet. Sie kann aber auch mehrgehäusig gestaltet sein, wie das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 und 3 zeigt. Hier sind auf getrennten Wellen drei Teilturbinen A¹, A^z, A³ angeordnet, deren jede mit einem besonderen Ritzel R¹, R², R³ auf ein gemeinsames großes Rad G des Übersetzungsgetriebes arbeitet.

Jede Teilturbine ist durch eine besondere Abzweigung i,kj m mit der vom Dampf umschaltventil V ausgehenden Dampfzuleitung D verbunden, so daß sie bei voller Fahrt sämtlich parallel beaufschlagt werden. Für zwei Teilturbinen, beispielsweise für die Turbinen A¹ und A^s, sind in den Dampfzuleitungen k, m Drossel- oder Absperrvorrichtungen η, ο vorgesehen, so daß bei kleineren Fahrtleistungen diese beiden Turbinen vollständig oder teilweise aus dem Dampfweg geschaltet werden. Die Teilturbinen können auch unter sich verschiedene Stufenzahlen entsprechend verschiedenen kleineren Fahrtleistungen haben und entsprechend diesen Leistungen entweder je für sich oder in geeigneter Verteilung beaufschlagt werden.

Eine beispielsweise Anordnung für Mehrwellenschiffe zeigt Abb. 4. Bei einer solchen Anlage handelt es sich um die Aufgabe, der verringerten Leistung mehrerer gleichzeitig arbeitender Kolbenmaschinen, die Leistung der nachgeschalteten Abdampfturbinen in wirtschaftlicher Weise anzupassen. Das wird z. B. dadurch erreicht, daß der Abdampf mehrerer oder aller vorhandenen Kolbenmaschinen auf eine Abdampfturbine geschaltet wird. Zu diesem Zwecke sind die Kolbenmaschinen beispielsweise durch eine gemeinsame Abdampfleitung L verbunden oder die zu den Turbinen führenden Abdampf leitungen der Maschinen entsprechend vereinigt. In die Verbindungsleitung ist ein Absperrorgan 6" eingeschaltet. Bei voller Fahrt ist dieses geschlossen, und jede Kolbenmaschine K mit angehängter Abdampfturbine A treibt die zugehörige Hauptwelle. Bei kleinerer Fahrt wird die eine oder andere Abdampfturbine durch entsprechende Einstellung des zugehörigen Dampfumschaltventils V aus dem Dampfweg geschaltet, das Organ 5 geöffnet und der Abdampf der betreffenden Kolbenmaschine durch die Leitung L der anderen Abdampfturbine oder einem hierfür vorgesehenen, vorher leer mitlaufenden Teil zugeleitet. Diese Ausführungsform hat noch den besonderen Vorteil, daß man bei kleiner Fahrt die Kondensationsanlage der einen Seite außer Betrieb setzen und Reinigungs- oder Instandsetzungsarbeiten an dieser ausführen kann. _

Die Unterteilung der Abdampfturbine und die damit zusammenhängende Gestaltung und Steuerung der Dampfwege lassen sich natürlich auf mannigfache Art lösen, entsprechend den jeweils vorliegenden besonderen Bedingungen. Weitere Beispiele solcher Ausführungsmöglichkeiten zeigen die Abb. 5 und 6.

Bei der Ausführungsform nach Abb. S sind auf gemeinsamer Welle hintereinander drei Sehaufelgruppen p, q, r in einem gemeinsamen Gehäuse^ angeordnet. Zu jeder Gruppe führt innerhalb des Gehäuses vom Dampfeintrittstutzen E aus ein besonderer, mit Drosseloder Absperrorgan p\ q¹, r¹ versehener Dampfweg. Ferner sind Zwischenwände s, t mit Drossel- oder Absperrorganen s¹, t¹ vorgesehen. Durch die Absperrorgane r¹, s¹ kann

der unmittelbare Dampfweg zur letzten Schaufelgruppe r gesperrt werden. Die Zwischenwand t mit dem Absperrorgan t¹ ermöglicht den unmittelbaren Übertritt des die Gruppen p, q verlassenden Dampfes in den Abdampfstutzen F₁ was zweckmäßig ist, um Bremsverluste im Trommelteil r zu vermeiden.

Diese Anordnung ermöglicht die durch die

ίο eingezeichneten Pfeile angedeuteten Dampfführungen. Bei kleiner Fahrt, d. h. bei geringer Dampfmenge, werden die ersten beiden Schaufelgruppen p, q benutzt. Die Klappen q¹, s¹ sind geschlossen, die übrigen Klappen geöffnet. Der Dampf nimmt dann den durch die Pfeile 1 bezeichneten Weg. Will man bei derselben Dampfmenge ein besonders hohes Vakuum im Kondensator ausnutzen, so kann man den durch die Pfeile 2 bezeichneten Dampfweg durch sämtliche Schaufelgruppen wählen. In diesem Falle sind die Klappen q^l, s¹, r¹, t¹ geschlossen. Für eine Zwischenleistung, die eine Dampfmenge erfordert, die durch die Vorschaltgruppe p nicht oder nicht wirtschaftlich verarbeitet werden kann, wählt man den Dampf weg entsprechend den Pfeilen 3, wodurch der Dampf gleich der für größere Mengen bemessenen Zwischengruppe q und darauf der Gruppe r zugeführt wird. Die Klappe q¹ ist dann geöffnet, die Klappen J¹, r¹, t¹ sind geschlossen. Ebenso kann die Klappe ρ¹ geschlossen sein. Sie kann aber auch so eingestellt sein, daß noch eine geringe Dampfmenge dauernd durch die Vorschaltgruppe p strömt, wodurch die Ventilationsarbeit verringert wird. Bei Höchstleistung kann man den Dampfweg entsprechend den Pfeilen 4 wählen, wobei der Dampf nur die Schaufelgruppe r durchströmt, die für diese Leistung entsprechend bemessen ist.

Bei einer Doppelstromturbine können mit Hilfe einer zusätzlichen Vorschaltgruppe ähnliche Leistungsverteilungen erzielt werden, was bereits durch die Ausführungsform nach Abb. ι gezeigt wurde. Eine weitere Abart zeigt Abb. 6* Sie unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. 1 dadurch, daß die Doppelstromturbine b¹ hinter der Vorschaltturbine al· angeordnet ist. Der Dampf kann auch hier mittels eines Drosselorganes u durch eine oder beide Schaufelgruppen der Doppelstromturbine geleitet werden. Der eintretende Dampf kann durch entsprechende Einstellung des Drosselorganes ν nur durch die Vorschaltstufen oder unmittelbar zur Doppelstromturbine geleitet werden. Das geschieht, wenn die Turbine auf Höchstleistung beansprucht wird. Die Dampfverteilung geht dann entsprechend den Pfeilen 1 vor sich. Der Dampf strömt in diesem Falle bei geöffneter Klappe ν unmittelbar in den Doppelstromteil der Turbine ein und tritt bei geöffneter Klappe u gleichzeitig durch beide Schaufelgruppen b¹ hindurch zum Abdampfstutzen F. Bei kleinerer Leistung oder kleinerer Dampfmenge wird die Klappe ν geschlossen, wodurch die Vorschaltstufen al· in den Dampfweg gebracht werden. Der Dampf verteilt sich in oben angegebener. Weise auf die Doppelstromturbine (s. die Pfeile 2). Bei weiterer Unterteilung der Leistung kann das Drosselorgan u mehr oder weniger geöffnet sein, um durch die eine Schaufelgruppe der Doppelstromturbine eine kleinere Dampfmenge als durch die andere zu schicken. Ist die Leistung oder die Dampfmenge noch kleiner, so wird auch die Klappe u geschlossen, so daß die Vorschaltstufen al· nur einer Schaufelgruppe der Doppelstromturbine vorgeschaltet sind. Der Dampfweg entspricht dann den Pfeilen 3.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kolbendampfmaschine mit einer oder mehreren nachgeschalteten Abdampfturbinen für Schiffsantrieb, die auf dieselbe Welle wie die Kolbenmaschine arbeitet oder arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdampfturbine in mehrere, einzeln oder parallel schaltbare Turbinen unterteilt ist.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdampfturbine aus- einer Einstrom- (α) und Doppelstrom- (b, b) Turbine besteht, wobei die zwei Hälften der Doppelstromturbine mit verschiedenen Querschnitten oder Stufenzahlen ausgebildet sind.

3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstromabdampfturbine derart in Teilturbinen unterteilt ist, daß die Turbinenteile je für sich oder parallel in den Dampfweg geschaltet werden können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen