DE628830C

DE628830C - Dampfkraftanlage mit Hochdruckkolbenmaschine und Niederdruckdampfturbine

Info

Publication number: DE628830C
Application number: DER87681D
Authority: DE
Original assignee: KARL ROEDER DR ING; FRITZ TOLKIEN DIPL ING
Current assignee: KARL ROEDER DR ING; FRITZ TOLKIEN DIPL ING
Priority date: 1933-04-05
Filing date: 1933-04-05
Publication date: 1936-04-17

Description

Bei der Energiegewinnung für Industriewerke kann höchste Ausbeute erreicht,werden, wenn der hochgespannte Dampf in einer Kolbenmaschine und der teilweise entspannte Dampf in einer Dampfturbine arbeitet. Günstiger Gesamtaufbau wird erreicht, wenn» die Hochdruckmaschine als rasch laufende · Mehrzylindermaschine mit einfacher Dampfdeh'-nuing und FüBungsreglung ausgeführt wird.

Da die Industriekraftmaschinen vielfach! als Heizkraftmaschineji zu arbeiten haben, ist eine besondere Ausbildung der mit der Kolbenmaschine zusammenarbeitenden Niederdruckmaschine erforderlich, um verlustreiche Druckabfälle zwischen Hochdruckkolbenmaschine und Niederdruckturbine zu vermeiden. Durch die besondere Ausbildung soll außerdem erreicht werden, daß die Verteilung der Druckentspannungen auf die beiden Kraftmaschinetiteile unabhängig von der Größe des Heizdampfdruckes und damit derart vorgenommen werden kann, daß mit der rasch laufenden Mehrzylinderkolbenmaschine mit einfacher Dampfdehnung günstigste Ent-Spannungsverhältnisse geschaffen werden.

Dies; wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zur Vermeidung oder Verminderung des Verlustes der unvollständigen Entspannung in der als rasch laufende Mehrzylindermaschine mit einfacher Dampfdehnung und Füllungsreglung ausgeführten KoIb enmaschine eine zu- und abschaltbare .Turbinenstufe oder Stufengruppe bei der nachgeschalteten Dampfturbine vorgesehen ist, die mit den übrigen. Stufen dieser -Turbine im gleichen Gehäuse untergebracht ist und zur Ausnutzung von Druckabfällen zwischen Hochdruck- und Niederdruckmaschine in den Entspannujigsverlauf eingeschaltet wird. Handelt es sich um eine Maschine, der zeitweise Zwischendampf für Heizzwecke entnommen wird, so wird diese zusätzliche Stufe oder Stufengruppe nur bei Betrieb mit Dampfentnahme vom Dampf durchströmt; bei Betrieb ohne Dampf entnahme. ist sie aus dem Ent-Spannungsverlauf ausgeschaltet.

In Abb. ι sind die wesentlichen Teile einer Dampfkraftanlage beispielsweise dargestellt. Die Hochdruckkolbenmaschine ist mit a, die Niederdruckdampfturbine mit b bezeichnet. Beide geben ihre Leistung an die angetriebene Maschine oder an Maschinenteile über Getriebeteile ab, die nicht dargestellt sind und so angeordnet werden, daß einfacher Aufbau und ein in sich geschlossener Maschinensatz entsteht. Die Kolbendampfmaschine α ist als: rasch laufende Mehrzylindermaschine mit einfacher Dampfdehnung und meist auch einfach wirkend ausgeführt, wodurch die Hochdruckstopfbüchse vermieden ist.

In Abb. 2 sind die Kreislaufs chaubilder dieser Maschine bei Betrieb ohne Dampfentnahme wiedergegeben. Die Entspannung des Dampfes im Zylinder der Kolbenmaschine erfolgt bei Vollast vom Anfangs¹-druck P₁ auf den Zwischendruck p₂, der unabhängig vom Anzapf druck p_a gewählt wird. Die Düsenquerschnitte der ersten normalen

Stufe der in Abb. ι im Längsschnitt dargestellten Dampfturbine werden für die Volllastdampfmenge-und den Druck/?₂ bemessen Der Dampf strömt bei Vollast ohne'Dampfentnahme durch! das Umschaitorgan s und die Leitung q den normalen Stufen der Dampfturbine zu, deren erste Stufe als Gleichdruckstufe ausgebildet ist, während die übrigen Stufen mit Überdruck arbeiten. Mit Abnehmen der Füllung! der Hochdruckmaschine erniedrigt sich in ihr der Enddruck der Entspannung von P₂ auf p_s. Die abnehmende Dampfmenge wird vom Niederdruckteil' mit abnehmendem Druck aufgenomiruen. EinVerlust durch -unvollkommene Entspannung in der Kolbenmaschine erfolgt also nicht, wenn die Dampfströmung von der Kolbenmaschine zur Dampfturbine ohne Beeinflussung durch ■ein Regelorgan erfolgt.

Wird nun aus dieser Maschine Zwischendampf vom Drucke p_a in größeren Mengen entnommen, so entsteht das' in Abb. 3 angegebene Kreislaufs chaubild. Die Hochdruckmaschine hat nun eine größere Dampfmenge zu verarbeiten, geht also auf eine größere Füllung über. Der Entspannungsenddruck ,steigt bei gleichem Anfangsdruckp_x auf den Wert/P₄/ Die Niederdruckmasdhine wird von eimer kleineren Dampfmenge als 'bei Betrieb ohne Dampfentnahme durchströmt, so daß die Drücke in den Stufen sinken. Im Entnahmeraum wird durch die Druckreglersteuerung der vorgesehene Anzapf druck p_a eingestellt und !gehalten.' Das Arbeitsviermögen des Dampfes beim Übergang¹ vom Druckauf den Druck p_a, dargestellt durch die schraffierte Fläche in Abb. 5, ist für die Arbeitsgewinnung verloren, wenn die Entnahmeleitung zwischen Kolbenmaschine und Turbine angeschlossen wird. Zur Ausnutzung dieser Arbeitsmenge ist in der Niederdruckdampfturbine eine zusätzliche Stufe oder Stufengruppe/" (in AHx 1) vorgesehen, die von der gesamten Dampfmengie bei Entnahmebetrieb durchströmt wird, nämlich! über Organs¹ und Leitung p.

Der Dampf gelangt also, wenn kein Heizdampf entnommen wird, aus¹ der Kolbenmaschine,«: über das. Umschaltorgans' und die Leitung q tinter Umgehung¹ der Turbinenstufe oder StUifengruppe r ungeregelt in die übrigen Stufen der Dampfturbine b. Bei Betrieb mit Dampf entnahme wird das Wechselventilsumgestellt, so daß der Dampf über die Leitung/7 in die Stufen/" gelangt und hier, arbeiHeistend > auf den Anzapfdruck entspannt wird. Da das Ventili in der Anzapfleitung; bei diesem Betriebszustand geöffniet ist, strömt der Heizdampf durch dieses Ventil in die Heizleitung ab, während der für die Heizung nicht benötigte; Dampf durch das von einem Druckregler beherrschte Überströmventile, das bei Betrieb ohne Heizdampf geschlossen bleibt, in die übrigen Stufen der Niederdruckturbine gelangt.

Bei Verwendung der dargestellten Überdruckturbine ist die vorgeschaltete Stufen zwischen zwei Abdichtungen w vom gleichen Durchmesser angeordnet, damit die Entlastung vom axialen Schub bei allen Betriebsarten gewährleistet ist.

Durch die Zwischenschaltung der Stufe oder Stufen/· bei Betrieb mit Dampfentnahme kann der Enddruck in der Kolbenmaschine ohne Rücksicht auf den Heizdruck bestimmt werden. Er kann bei tCondensationsbetriel> höher liegen als der Anzapfdruck. Dadurch kann eine einfache und wirtschaftliche Bauart der Kolbenmaschine verwendet werden.

Die beschrieben© Dampfkraftanlage weist bei der Verarbeitung kleiner Dampfmengen •höhere Wirkungsgirade auf als die Kolbenmaschine und die Dampfturbine, wenn jede dieser Maschinen die ganze Entspannung des Dampfes durchführt/ Bei gleichzeitigem Kraft- und Heizbetrieb ist sie den bekannten Wärmekraftmaschinen überlegen.

Claims

Patentansprüche:

I.. Dampfkraftanlage, die mit oder lohne "Zwischendampf entnahme arbeitet, bestehend aus Hochdruckkolbenmaschine und Niederdruckdampfturbine, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung oder ' ,Verminderung des Verlustes der unvollständigem Entspannung in der als rasch laufende Mehrzylindermaschine mit einfacher Dampfdehnung und FüHungsreglung ausgeführten Kolbenmaschine («) ■eine zu- und abschaltbare Turbinenstufe (r) oder Stufengruppe vorgesehen ist, die mit den Stufen der Niederdruckdampfturbine (b) im gleichen Gehäuse untergebracht ist und zur Ausnutzung von Druckabfällen zwischen Hochdruck- und Niederdruckmaschine in den Entspannungsverlauf eingeschaltet wird.
2. Dampfkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der no Diampfturbine vorgesehene zusätzliche Stufe oder Stufengruppe nur bei Betrieb mit Dampfentnahme vom Dampf durchströmt, bei Betrieb ohne Dampfentnahme aber auisi dem Entspannungsverlauf ausgeschaltetist.

. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen