DE707736C

DE707736C - Multi-housing ship steam turbine system

Info

Publication number: DE707736C
Application number: DEB180226D
Authority: DE
Inventors: Raimund Boek
Original assignee: RAIMUND BOEK
Current assignee: RAIMUND BOEK
Priority date: 1937-10-08
Filing date: 1937-10-08
Publication date: 1941-07-02

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 dieserIn ship turbine systems that operate at very different levels of power and speed are, the task is to design and subdivide the turbine so that both at full performance as well as significantly reduced performance, the economy is good is. For this purpose, special so-called marching turbines are used for low-power travel intended. The stages of this

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. ία marching turbines are mostly used in a special Housing housed, and the rotor of these marching turbines is in the Usually switched off at full speed. From different, only to be clarified in more detail in individual cases Reasons may now be the desire to avoid switching off the marching device when driving at full speed, in particular also to use the steps of the marching turbine at full speed with the power output.

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 beiSo far, there are already in ship turbines Circuits become known in which two turbines or parts of turbines at Full speed side by side and when cruising 'are switched one behind the other. This ° to Measure already known as the Föttinger circuit at the time of the immediate turbine drive was then also transferred to geared turbines. The explanations that have become known are based on a mirror-like arrangement the high pressure turbine off, d. that is, they provide a double-flow turbine, whose Both have the same parts mainly in terms of number of stages, diameters and blade lengths

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.Full speed side by side and can be switched one behind the other when cruising. That I, As expected, there were immediate difficulties, mainly with regard to the cross-sections, and the like Result in gradient distribution, later proposals change this arrangement, jedi only in detail. It was z. B. featured? beat, the downstream one in the case of small speed steps Part for processing the same heat gradient more stages than that upstream part, with the former in the latter when both parts are connected in parallel Levels should process a smaller heat volume per level than the corresponding ones Levels of the other part. It was also suggested when connecting both in parallel High-pressure parts to process a larger amount of steam in the part (downstream when cruising) with the larger number of stages than in the other high-pressure part, so that all pressure levels are connected in series should process approximately the same heat volume.

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.It has not been recognized that a ₅ a mirrored execution is wrong from the start, because it is not possible to achieve an appropriate distribution of the gradients both when cruising and when driving at full speed on the individual steps according to their circumferential speeds. The known and above-mentioned proposed changes do not depart from the basis of a more or less pronounced mirror-image and do not arrive at a perfect solution to the problem.

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.About the desired uniformity of the gradient distribution to the greatest possible extent as well as other advantages described below processed according to the invention the downstream part a much larger amount of steam than the upstream part at full speed Part. When cruising, these two parts connected in line receive a even distribution of the gradient on the individual steps according to the circumferential speed, and the upstream part has a larger number of steps with a smaller diameter than the downstream part.

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 zunehmendenSuch a distribution of gaps, which alone can lead to success, requires the To avoid previously used mirror-image, because there is the one upstream during the march Part a smaller amount of steam, namely about a quarter to half of that of the downstream Processed part, it is advisable to use smaller step diameters for the upstream part and to give a larger number of stages than the downstream one. at Series connection then corresponds to this arrangement the usual course of the direction the steam flow increasing

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.Stage diameter in multi-stage turbines. When connected side by side, it corresponds to amount of steam passed through. It is generally known that. man use larger step diameters, the larger the steam quantities are, if at the blade lengths and gap losses should be kept within reasonable limits. The invention also enables that correct distribution of the total steam on the two parts at full speed, so that the The distribution of the gradient between these two parts at full speed is roughly the same as at March.

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.An insignificant irregularity in the distribution arises only in the downstream part when cruising, since the back pressure at the outlet of this part is determined by the total amount of steam that goes through the subsequent medium or low pressure turbine, while the gradient distribution in the downstream part ¹ is based on the Steam quantities of this part directs. However, since the amount of steam in this part is large in relation to the total amount of steam, the aforementioned irregularity will no longer have such a disruptive effect as in the case of the previously proposed mirror-like designs. A further compensation can be brought about by the fact that the last stage of the downstream part is given a somewhat greater gradient when cruising than would be desirable if the gradient were evenly distributed.

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-There is another advantage over the known mirrored designs the invention. It is advisable to correspond to the part that precedes the march its essence as a marching turbine a »00 the lowest possible ratio co / u (steam. speed to peripheral speed) when cruising. Then this will Ratio at full speed due to the much higher engine speed but so small that an excessively strong reaction effect occurs. The downstream one during the march On the other hand, part should mainly be effective when driving at full speed. So its co / u will be more dimensioned for full speed conditions, without reaction or with moderate reaction in the case of wheel turbines, or with normal response (500/0) for drum turbines. There is also the amount of steam of this part is large, with a few steps of large diameter and »15 make do with high peripheral speed. But if one would now, according to the earlier speculative remarks, be the one at the march run upstream part with the same diameter, then at full speed »ao in the case of a large reaction effect, very large gap loss and very large axial thrust

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.stand. However, both are significantly reduced if the diameter is smaller in this part and larger numbers of steps are used for this than in the part downstream of the march.

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.In the figures is a high pressure turbine designed according to the invention is shown, for example. In Fig. Ι the two sides of the turbine are connected in series. So it is a matter of the so-called Mars cruise circuit. The steam flows in the direction of the arrow from the steam inlet ι Via a C-wheel 2 and several steps 3 to the left outlet nozzle 4 and then enters at 5 in the part with several stages 6, which is connected downstream from Marsdhfahrt. From part 6 it arrives at the outlet nozzle 7 and from there to the medium-pressure or low-pressure turbine. At full speed, the steam flows accordingly the arrows shown in Fig. 2. The amount of steam that is now in the left-hand side at 1 and right-hand nozzle group enters is, for example, ten times that of at Required amount of steam during the cruise. The one much smaller part of this total amount of steam flows again via 2 and 3 to 4, but now comes directly, to the steam outlet nozzle 7. The other, much larger part of the amount of steam flows through a stage 8 and stage 6 to the steam outlet nozzle 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.In the example shown, the first stage of the downstream part is connected in series bridged. However, it can also be applied both when cruising and when driving at full speed and is then given in the upper part Part nozzles for the application at full speed and in the lower part nozzles for the Charging during a march.

Claims

Claim:

Multi-casing ship steam turbine system with single-casing high-pressure turbine in twin-flow design, both of which are at full speed side by side and one behind the other during marching, all of them Turbine wheels are arranged on one and the same shaft and their downstream Part processes a much larger amount of steam than the one when driving at full speed other high pressure part, characterized in that the distribution of the gradient on the individual pressure levels in each high-pressure part both when connected in series as well as the parallel connection of these parts is the same or approximately the same, furthermore the gradients on the individual Levels are distributed according to the individual circumferential speeds so that the upstream part is more for Cruise calculated with the permission of a higher degree of reaction at full speed and the downstream part is designed more for full travel, furthermore the upstream part Part has a larger number of stages with a smaller diameter than the downstream part.

1 sheet of drawings