DE707736C - Mehrgehaeusige Schiffsdampfturbinenanlage - Google Patents

Description

Bei Schiffsturbinenanlagen, die mit sehr verschiedener Leistung und Drehzahl betrieben werden, besteht die Aufgabe, die Turbine so auszulegen und zu unterteilen, daß sowohl bei voller Leistung wie auch bei wesentlich verringerter Leistung die Wirtschaftlichkeit gut ist. Man hat zu diesem Zweck für die Fahrt mit geringer Leistung besondere sog. Marschturbinen vorgesehen. Die Stufen dieser

ία Marschturbinen werden meistens in einem besonderen Gehäuse untergiebracht, und der Läufer dieser Marschturbinen wird in der Regel bei Vollfahrt abgeschaltet. Aus verschiedenen, nur im Einzelfall näher zu klärenden Gründen kann nunmehr der Wunsch vorliegen, ein Abschalten der Marscheinrichtung bei Vollfahrt zu vermeiden, insbesondere auch um die Stufen der Marschturbine bei Vollfahrt mit zur Leistungsabgabe heranzuziehen.

Es sind bei Schiffsturbinen bisher bereits Schaltungen bekanntgeworden, bei welchen zwei Turbinen oder Teile von Turbinen bei Vollfahrt nebeneinander und bei Marschfahrt' hintereinandergeschaltet werden. Diese °zur Zeit des unmittelbaren Turbinenantriebs bereits als Föttinger-Schaltung bekannte Maßnahme ist dann auch auf Getriebeturbinen übertragen worden. Die bekanntgewordenen Ausführungen gehen von_ einer Spiegligen An-Ordnung der Hochdruckturbine aus, d. h., sie sehen eine Doppelstromturbine vor, deren beide hauptsächlich nach Stufenzahl, Durchmessern und Schaufellängen gleiche Teile bei

Vollfahrt nebeneinander und bei Marschfahrt hintereinandergeschaltet werden. Da sich, wie zu erwarten, sofort Schwierigkeiten hau sächlich hinsichtlich der Querschnitte u Gefälleverteilung ergeben, verändern späteren Vorschläge diese Anordnung, jedi nur im einzelnen. Es wurde z. B. vorge? schlagen, dem bei kleinen Fahrtstufen nachgeschalteten Teil zur Verarbeitung des gleichen Wärmegefälles mehr Stufen als dem vorgeschalteten Teil zu geben, wobei ersterer bei Parallelschaltung beider Teile in den letzten Stufen ein kleineres WärmegefäUe je Stufe verarbeiten sollte als die entsprechenden Stufen des anderen Teiles. Es wurde weiterhin vorgeschlagen, beim Parallelschalten beider Hochdruckteile in dem (bei Marschfahrt nachgeschalteten) Teil mit der größeren Stufenzahl eine größere Dampfmenge zu verarbeiten als in dem anderen Hochdruckteil, damit alle Druckstufen bei Hintereinanderschaltung ungefähr ein gleiches WärmegefäUe verarbeiten sollten.

Es ist dabei nicht erkannt worden, daß a₅ eine spieglige Ausführung von vornherein verfehlt ist, weil dabei keine zweckmäßige Verteilung der Gefälle sowohl bei Marschfahrt als auch bei Vollfahrt auf die einzelnen Stufen gemäß ihren Umfangsgeschwindigkeiten zu erreichen ist. Auch die bekannten und vorstehend erwähnten Änderungsvorschläge gehen von der Grundlage einer mehr oder weniger ausgesprochenen Spiegligkeit nicht ab und kommen nicht zu einer einwandfreien Lösung der Aufgabe.

Um die erstrebte Gleichmäßigkeit der Gefälleverteilung in weitestgehendem Umfang sowie andere weiter unten beschriebene Vorteile zu erhalten, verarbeitet erfindungsgemäß der nachgeschaltete Teil bei Vollfahrt eine viel größere Dampfmenge als der vorgeschaltete Teil. Bei Marschfahrt erhalten diese beiden liintereinandergeschalteten Teile eine gleichmäßige Verteilung des Gefälles· auf die einzelnen Stufen nach Maßgabe der Umfangsgeschwindigkeit, und der vorgeschaltete Teil erhält eine größere Stufenzahl bei kleinerem Durchmesser als der nachgeschaltete Teil.

Eine solche Gefälleverteilung, die allein zum Erfolg führen kann, verlangt also, die bisher verwendete Spiegligkeit zu vermeiden, denn da der bei Marschfahrt vorgeschaltete Teil eine kleinere Dampf menge, nämlich etwa ein Viertel bis die Hälfte der des nachgeschalteten Teiles verarbeitet, ist es zweckmäßig, dem vorgeschalteten Teil kleinere Stufendurchmesser und dafür eine größere Stufenzahl zu geben als dem nachges'chalteten. Bei Hintereinanderschaltung entspricht dann diese Anordnung dem üblichen Verlauf der in Richtung der Dampfströmung zunehmenden

Stufendurchmesser in vielstufigen Turbinen. Bei Nebeneinanderschaltung entspricht sie den durchgesetzten Dampfmengen. Hierbei wird allgemein bekannt vorausgesetzt, daß. man so größere Stufendurchmesser anwenden n, je größer die Dampfmengen sind, wenn bei die Schaufellängen und Spaltverluste in angemessenen Grenzen gehalten werden sollen. Die Erfindung ermöglicht auch die richtige Verteilung des Gesamtdampfes auf die beiden Teile bei Vollfahrt, so daß die Verteilung des Gefälles auf diese beiden Teile bei Vollfahrt ungefähr dieselbe ist wie bei Marschfahrt.

Eine unwesentliche Unregelmäßigkeit in der Verteilung ergibt sich dabei nur im bei Marschfahrt nachgeschalteten Teil, da der Gegendruck am Austritt dieses Teiles von der Gesamtdampfmenge bestimmt wird, welche durch die anschließende Mittel- oder Niederdruckturbine geht, während die Gefälleverteilung im nachgeschalteten Teil¹ selbst sich nach den Dampfmengen dieses Teiles richtet. Da jedoch die Dampfmenge dieses Teiles im Verhältnis zur Gesamtdampfmenge groß ist, wird die erwähnte Unregelmäßigkeit nicht mehr so störend wirken wie bei den bisher vorgeschlagenen spiegligen Bauarten. Ein weiterer Ausgleich kann noch dadurch herbeigeführt werden, daß die letzte Stufe des nachgeschalteten Teiles bei Marschfahrt ein etwas größeres Gefälle erhält als bei gleichmäßiger Gefälleverteilung an sich erwünscht wäre.

Gegenüber den bekannten spiegligen Ausführungen ergibt sich noch ein weiterer Vorteil der Erfindung. Es ist zweckmäßig, dem bei Marschfahrt vorgeschalteten Teil entsprechend seinem Wesen als Marschturbine ein »00 möglichst niedriges Verhältnis co/u (Dampf- . geschwindigkeit zu Umfangsgeschwindigkeit) bei Marschfahrt zuzuteilen. Dann wird dieses Verhältnis bei Vollfahrt infolge der weit höheren Maschinendrehzahl aber so klein, daß eine übermäßig starke Reaktionswirkung entsteht. Der bei Marschfahrt nachgeschaltete Teil soll dagegen hauptsächlich bei Vollfahrt wirksam sein. Dessen co/u wird also mehr für Vollfahrtverhältnisse bemessen, ohne Reaktion oder mit mäßiger Reaktion bei Räderturbinen, oder mit normaler Reaktion (500/0) bei Trommelturbinen. Da außerdem die Dampfmenge dieses Teiles groß ist, kann man mit wenigen Stufen von großem Durchmesser und »15 großer Umfangsgeschwindigkeit auskommen. Würde man nun aber nach den früheren spiegligen Ausführungen den bei Marschfahrt vorgeschalteten Teil mit demselben Durchmesser ausführen, so würden bei Vollfahrt »ao bei großer Reaktionswirkung sehr großer Spaltverlust und sehr großer Axialschub ent-

stehen. Beide werden aber wesentlich verringert, wenn in diesem Teil kleinere Durchmesser und dafür größere Stufenzahlen verwendet werden als in dem bei Marschfahrt nachgeschalteten Teil.

In den Abbildungen ist eine Hochdruckturbine, die gemäß, der Erfindung ausgelegt ist, beispielsweise dargestellt. In der Abb. ι sind die beiden Seiten der Turbine hintereinandergeschaltet. Es handelt sich also um die sog. Mars'chfahrtschaltung. Der Dampf strömt in Pfeilrichtung vom Dampfeintritt ι über ein C-Rad 2 und mehrere Stufen 3 zum linken Austrittsstutzen 4 und tritt dann bei 5 in den bei Marsdhfahrt nachgeschalteten Teil mit mehreren Stufen 6 ein. Aus dem Teil 6 gelangt er sum Austrittsstutzen 7 und von dort zur Mitteldruck- oder Niederdruckturbine. Bei Vollfahrt strömt der Dampf entsprechend den in Abb. 2 eingezeichneten Pfeüen. Die Dampfmenge, die bei 1 nunmehr in die linksseitige und rechtsseitige Düsengruppe eintritt, beträgt beispielsweise das Zehnfache der bei Marschfahrt benötigten Dampfmenge. Der eine wesentlich kleinere Teil dieser Gesamtdampfmenge strömt wiederum über 2 und 3 nach 4, gelangt nunmehr aber unmittelbar, zum Dampfaustrittsstutzen 7. Der andere wesentlich größere Teil der Dampfmenge strömt durch eine Stufe 8 und die Stufen 6 zum Dampfaustrittsstutzen 7.

Im dargestellten Beispiel ist die erste Stufe des nachgeschalteten Teiles bei Hintereinanderschaltung überbrückt. Sie kann jedoch auch sowohl bei Marschfahrt wie bei Vollfahrt beaufschlagt werden und erhält dann im oberen Teil Düsen für die Beaufschlagung bei Vollfahrt und im unteren Teil Düsen für die Beaufschlagung bei Marschfahrt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mehrgehäusige Schiffsdampfturbinenanlagje mit eingehäusiger Hochdruckturbine in Zwejstrombauart, deren beide bei Vollfahrt nebeneinander- und bei Marschfahrt hinterejnandergeschaltet sind, deren sämtliche Turbinenräder auf ein und derselben WeJle angeordnet sind und deren nachgeschalteter Teil bei Vollfahrt eine viel größere Dampfmenge verarbeitet als der andere Hochdruckteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Gefälle auf die einzelnen Druckstufen in jedem Hochdruckteil sowohl bei Hintereinanderschaltung als auch bei Parallelschaltung dieser Teile dieselbe oder ungefähr dieselbe ist, femer die Gefälle auf die einzelnen Stufen nach Maßgabe der einzelnen Umfangsgeschwindigkeiten so verteilt sind, daß der vorgeschaltete Teil mehr für Marschfahrt unter Zulassung eines höheren Reaktionsgrades bei Vollfahrt berechnet und der nachgeschaltete Teil mehr für Vollfahrt ausgelegt ist, ferner der vorgeschaltete Teil eine größere Stufenzahl bei kleinerem Durchmesser erhält als der nachgeschaltete Teil.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen