DE863059C - Einrichtung zum Anfahren von durch Dampf- oder Gasturbinen angetriebenen Fahrzeugen mit Anfahrwiderstand, insbesondere Lokomotiven - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Anfahren von durch Dampf- oder Gasturbinen angetriebenen Fahrzeugen mit Anfahrwiderstand, insbesondere Lokomotiven Vergleicht man den Anfahrvorgang bei den üblichen Kolbenlokomotiven mit dem der bisher gebauten Turbinenlokomotiven, so ist der verschiedenartige Einfluß der Füllungsregelung bei beiden Antriebsarten zu beachten. Die Kolbenmaschine entnimmt, auch wenn man sie auf höchste Füllung stellt, dem Kessel beim Anfahren nur kleine Dampfmengen; diese steigen erst mit zunehmender Drehzahl, also Fahrgeschwindigkeit an. Diesem Anfahren mit voller Füllung entspricht bei der Turbine das Öffnen aller Düsenventile beim Anfahren. Dabei können dem Kessel Dampfmengen -entnommen werden, die die momentane Leistungsfähigkeit des Dampfkessels nicht nur erreichen, sondern übersteigen, so daß der weitere Beschleunigungsvorgang durch Absenkung des Dampfdruckes beeinträchtigt wird.
• Wenn man die Düsenventile aber langsam hintereinander öffnet, so kann diese Überlastung des Kessels vermieden werden. Bei den in üblicher Weise ausgebildeten Antriebsturbinen führt dieses Verfahren jedoch zu einer unbefriedigend langen Anfahr- und Beschleunigungszeit und zu großem Aufwand an Treibmittel.
• Die Erfindung bezweckt unter Aufwand mäßiger Dampfmengen, also unter Schonung des Kessels, eine kurze Anfahr- und Beschleunigungszeit zu erzielen. Sie besteht in der Verwendung von Anfahrstufen, die- zugleich als Regelstufen dienen, mit Leitkanalgruppen, die vor dem Anfahren zu und nach dem ersten Beschleunigen abgeschaltet werden. Es wird also dem Dampf, der in die Anfahrdüsen eintritt, damit er aus dem verfügbaren Gefälle ein möglichst großes Anfahrmoment erzeugt, mindestens eine Geschwindigkeitsstufe mehr zur Verfügung gestellt als dem Dampf, der nach dem Anfahr- und ersten Beschleunigungsvorgang, also im Betrieb, wirksam ist.
• Die Prüfung von Ausführungsbeispielen führt zu folgendem Ergebnis. Bei der üblichen einkränzigen Gleichdruckstufe ist das Anzugsmoment etwas kleiner als das Doppelte des Drehmomentes, das bei günstigsten Strömungsverhältnissen auftritt. Ergänzt man die Gleichdruckstufe durch "einen zweiten Laufschaufelkranz, der nur beim Anfahren wirksam ist, auf den also besondere Anfahrdüsen unter Vermittlung von Umkehrschaufeln arbeiten, so- steigt das Anfahrmoment auf etwa das Dreifache und durch Hinzufügung eines dritten Laufkranzes mit Umkehrsegment, also zweier zusätzlicher Laufkränze, auf etwa das Vierfache des Drehmomentes, das das einkränzige Rad bei der günstigsten- Drehzahl ausübt.
• Durch diese - Einrichtung wird also eine reichliche Verdoppelung des Anfahrmomentes der bisher üblichen einfachen Regelstufe erzielt. Die Zunahme des Anfahrmomentes ist um so größer, je kleiner Üie Austrittswinkel der zusätzlichen Kränze gewählt werden. Da die Geschwindigkeit des Dampfes bei der Durchströmung der Schaufelkanäle bei der niedrigen Umfangsgeschwindigkeit des Anfahr- und ersten Beschleunigungsvorganges nur wenig abnimmt, sollen die zusätzlichen Laufkränze mit kleinen Austrittswinkeln ausgeführt werden,,evtl.. können für ihn die gleichen Schaufelprofile oder auch die gleichen Schaufellängen verwendet werden wie bei den in der Strömung vorgeschalteten Kränzen. Auf diese Weise wird die Fabrikation vereinfacht und die Herstellung -verbilligt. Durch Ausbildung der Strömungsquerschnitte der zusätzlichen Laufschaufeln für erhebliche Reaktionswirkung kann das Anfahrmoment günstig beeinflußt und die Schaufellänge der zusätzlichen Kränze niedrig gehalten werden.
• Die Verwendung der zusätzlichen Anfahrstufe soll auch zum Ausgleich des Drehmomentes bei Einzelantrieben von Achsen oder Achssätzen des Fahrzeuges durch hintereinandergeschaltete Teilturbinen und zur Vermeidung des Schleuderns der Achsen dienen. Zu diesem Zwecke werden nicht nur die Hochdruckturbinen, sondern auch die nachgeschalteten Teilturbinen mit einer Anfahrregelstufe gemäß der Erfindung ausgestattet, deren Anfa'hrdüsensätze an die Frischdampfleitung angeschlossen sind, Diese Düsensätze werden so bemessen, daß ein ungefährer Ausgleich der Anfahrmomente auf die einzelnen Achsen oder Achsgruppen entsteht, ohne daß ein unbequemer Zwang auf die Gefälle- und Leistungsverteilung zwischen den Teilturbinen ausgeübt werden .mu:ß. Damit gelegentliches Schleudern verhindert oder mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln beseitigt werden kann, wird das Anfahrmoment der .vorgeschalteten Teilturbine um so viel größer gehalten als das der nachgeschalteten, daß das Schleudern nur bei den vorgeschalteten Teilturbinen eintreten kann. Zum schnellen Abstellen des Schleuderns wird jede nachgeschaltete Teilturbine mit einer weiteren Anfahrdüsengruppe ausgestattet, die beim Anfahren von der Frischdampfleitung abgeschlossen ist, beim Schleudern aber von Hand öder auch selbsttätig an sie angeschlossen wird. Dadurch wird bei gleicher Stellung des Hhuptfrischdampfventils die in der vorgeschalteten Teilturbine arbeitende Dampfmenge vermindert, diejenige der nachgeschalteten Teilturbine gleichzeitig erhöht, so daß das Schleudern der Achse, die durch die vorgeschaltete Teilturbine angetrieben werden muß, beseitigt ist.
• In der Abb. r stellt a die Hochdruck- und b die Niederdruckdampfturbine dar. Für den Dampfstrom :siind sie :durch die Leitung in hintereinandergeschaltet. Di,ebesondereAusbdl,dung,derbei-denTe.i1-turbinen .ist nur insofern Gegenstand der Erfindüng, als jede eine Anfahr- oder Regelstufe k und i besonderer Art enthält. Außer der für den Betrieb erforderlichen Einrichtung zur Regelung der Düsensätze s durch die Düsenventile e sind die beiden Regelstufen h und i mit mindestens je einem besonderen Düsensatz x und y ausgestattet, die durch das besondere Anfahrventil c und die Leitung r an die Frischdampfleitung n angeschlossen sind. Die Anfahrstufen arbeiten im Ausführungsbeispiel mit zwei Geschwindigkeitsstufen oder Laufkränzen, d. h. der im ersten Laufkranz austretende Dampfstrahl wird durch die Umkehrschaufeln o einem zweiten Laufkranz zugeführt. Die Düsensätze x und y sind so bemessen, daß das Anfahrmoment der Teilturbine a um so viel größer ist als dasjenige der Teilturbine b, daß ein Schleudern nur bei den von der Teilturbine ca angetriebenen Achsen vorkommen kann. Dieses Schleudern wird beseitigt durch Öffnung des Ventils d, das einen Teil des Frischdampfes, der durch das Ventil c zuströmt, durch die Leitung p der zusätzlichen Düsengruppe z zuführt, so daß das Anfahrmoment der Teilturbine a erniedrigt und gleichzeitig dasjenige der Teilturbine b erhöht wird.
• Nach idem Anfahren rund ersten Beschleunigen wird Ventil c geschlossen, und der weitere Betrieb erfolgt durch die Düsenventile e mit den Leitungen q. Die angeschlossenen Düsensätze s arbeiten mit mindestens einerGeschwindigkeitsstufe weniger als die Düsensätze x, y und z. Im Ausführungsbeispiel gelangt der durch die Düsensätze s strömende Dampf nur in den ersten Laufkranz (Abb. 2). An die Stelle der Umkehrschaufeln treten Führungen t, die den Dampf radial ablenken und diffusorartig ausgebildet werden können. Die Stufen x, y und z werden so bemessen, daß sie für den Manövrierdienst ausreichen, so daß die Manöver allein durch Betätigung des Organs c und mit mäßigem Dampfaufwand erfolgen.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Anfahren von durch Dampf- oder Gasturbinen angetriebenen Fahrzeugen mit Anfahrwiderstand, insbesondere Lokomotiven, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Stufe der Antriebsturbinen Düsensätze vorgesehen sind, die mit besonders für die Strömungsvorgänge beim Anfahren ausgebildeten zusätzlichen Laufkränzen zusammenarbeiten und beim Anfahren in den Strömungsverlauf ein- und mit zunehmender Drehzahl abgeschaltet werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfahrstufen mindestens einen zusätzlichen Laufkranz mit Umkehrschaufeln aufweisen, in dem nur der durch die Anfahrdüsen strömende Dampf wirksam ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die durch die übrigen Düsensätze strömende Dampfmenge an Stelle der üblichen Umkehrschaufeln vor den zusätzlichen Laufkränzen Führungen zum radialen Abströmen der im Betrieb wirksamen Dampfmengen vorgesehen sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Laufschaufelkränze besonders für günstige Strömungsverhältnisse beim Anfahr- und ersten Beschleunigungsvorgang ausgebildet und bemessen sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1,:2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die stets wirksauren und die zusätzlichen Laufschaufelkränze die gleiche Profilform verwendet wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Laufschaufelkränze höchstens die gleichen Schaufellängen aufweisen wie die auch im normalen Betrieb wirksamen Kränze.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmquerschnitte der zusätzlichen Laufschaufelkränze für erhebliche Reaktionswirkung bemessen sind. B.
8. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die besonderen Anfahrstufen gleichzeitig in üblicher Weise- als Regelstufen von Trommelturbinen verwendet werden. g.
9. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die besonderen Düsensätze der Anfahrstufen für den wirtschaftlichen Manövrierdienst ausreichend bemessen sind. io.
10. Einrichtung nach Anspruch i mit Einzelachs- oder Gruppenantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilturbine mit mindestens .einer derartigen Anfahrsitufe ausgestattet ist. ii.
11. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß bei hintereinandergeschalteten Teilturbinen die Anfahrdüsensätze derart bemessen sind, daß die Anfahrmomente der vorgeschalteten Teilturbinen etwas größer sind als diejenigen der nachgeschalteten.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß in den nachgeschalteten Teilturbinen außer den normalen Anfahrdüsensätzen mindestens ein zusätzlicher Düsensatz vorgesehen ist, ider beim Schleudernder Achsen, die durch die vorgeschalteten Teilturbinen angetrieben werden, tdureh Öffnung eines Organs an @diiegemeinsame Zuleitung angeschlossen werden kann.