DE241900C - - Google Patents

Description

KAtoRLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

241900-KLASSE 14 c. GRUPPE

Umsteuerbare Dampfturbine mit drehbaren Laufschaufeln.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. August 1910 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Großbritannien vom 17. September 1909 anerkannt.

die Priorität

Die Erfindung betrifft solche umsteuerbaren Dampfturbinen, bei welchen die Laufscheiben drehbare Schaufeln tragen, die vom Dampf umgelegt werden.

Gemäß der Erfindung sind an dem Einlaßende der Turbine %wei. mit Kanälen ausgestattete Zylinder vorgesehen, deren jeder einen Kolbenschieber enthält. Diese Kolbenschieber sind entgegengesetzt zueinander beweglich; einer von ihnen beeinflußt Kanäle, welche mit Leitvorrichtungen für den Rechtslauf verbunden sind, der andere Kolbenschieber dient zur Regelung von Kanälen, welche mit gleichen Vorrichtungen für den Linkslauf in Verbindung stehen, und zwar werden diese Kanäle folgeweise durch die Kolbenschieber so geöffnet und geschlossen, daß ein Kolbenschieber die von ihm beeinflußten Kanäle schließt, ehe der andere die von diesem beherrschten Kanäle öffnet. Dabei sind zwei der genannten Kanäle jedes Zylinders an zwei gesonderte benachbarte Gruppen von Einlaßdüsen in der Stirnwand angeschlossen, während ein dritter Kanal durch eine geeignete Leitung mit einer dritten, der ersten diametral gegenüberliegenden Gruppe von Einlaßdüsen in Verbindung steht. Die Kolbenventile beeinflussen auch noch einen Kanal in jedem Zylinder, welcher zu einem anderen Zylinder führt, dessen Kolben die den Zutritt des Dampfes zu den Leitvorrichtungen regelnden Ringschieber bewegt. Die letzteren Kanäle sind so angeordnet, daß der Kolbenschieber, nachdem der Dampfeinlaß zu den Leitvorrichtungen' geschlossen worden ist, zuerst den die Bewegung des Ringschiebers beherrschenden Kanal und dann erst die mit den Leitvorrichtungen in Verbindung stehenden Kanäle öffnet.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

Fig. ι ist ein im Schnitt dargestellter Teil einer Abwicklung von Teilen der Turbine und zeigt einen der Ringschieber neben einer festen, den Zylinder unterteilenden Scheibe, worin entgegengesetzt geneigte, zu Segmenten vereinigte Düsen vorgesehen sind, sowie den Doppelring von umstellbaren Schaufeln der Laufscheibe und den an dem Zylinder sitzenden Ring von festen Leitschaufeln.

Fig. 2 ist eine Ansicht des Dampfeintrittsendes der Turbine bei teilweisem Schnitt,

Fig. 3 eine Längsansicht der in Fig. 2 dargestellten Turbine bei teilweisem Schnitt,

Fig. 4 ein teilweise im Schnitt gezeichneter Grundriß der Turbine,

Fig. 5 in größerem Maßstabe ein Schnitt nach der Linie X^Y¹ der Fig. 2, welcher die

Einlaßkanäle sowie die zu ihrer Regelung' dienenden, am Dampfeintrittsende der Turbine liegenden Vorrichtung'en darstellt.

Wie die Fig. ι und 3 zeigen, ist zwischen jedem Doppelring von umlegbaren Schaufeln ι j eder Lauf scheibe 5 ein Ring von festen Leitschaufeln 13 angeordnet, die an dem festen Zylinder 15 sitzen. Die Zwischenschaufeln 13 sind in ringförmigen Segmenten angeordnet, und zwar liegen den gebogenen Flächen des einen Segments die gekrümmten Flächen des nächsten Segments gegenüber. Diese Segmente sind durch einen festen Teil

16 (Fig. 1) getrennt.

Die Turbine besitzt mehrere Laufscheiben 5, die hintereinander auf derselben Welle

17 (Fig. 3) befestigt sind. Diese ist in Lagern des festen Zylinders 15 angeordnet.

Jeder Laufscheibe 5 ist an der dem Dampfeintrittsende des Zylinders zugekehrten Seite (außer bei der Lauf scheibe 5, die unmittelbar am Dampfeintrittsende des Zylinders liegt) eine feste Scheibe 18 benachbart (Fig. 3), welche eine Querwand des Zylinders bildet.

Jede Scheibe 18 ist, wie Fig. 1 zeigt, mit segmentförmigen Reihen von Düsen ausgestattet, von denen eine Gruppe 19 in einer Richtung, die nächste Gruppe 20 entgegengesetzt dazu geneigt ist; j ede Gruppe von Einlaßdüsen 19,20 der Scheiben 18 steht unter der Wirkung eines seg'tnent- oder ringförmigen Ventils 21 (Fig. 1). Nach Fig. 3 der Zeichnung liegt jedes Ventil mit seiner Stirnfläche an der benachbarten Scheibe 18 an und wird dabei von einem Flansch derselben getragen.

Die Dampfkanäle jedes Ringschiebers 21, durch welche die Turbine umgesteuert wird, sind so angeordnet, daß beim Schließen der Düsen 19 (Fig. 1) die entgegengesetzt gerichteten Düsen 20 noch immer geschlossen bleiben; dann findet durch die fortgesetzte Bewegung des Ventils ein allmähliches Öffnen der Düsen 20 statt, während die anderen Düsenreihen 19 selbst dann noch geschlossen bleiben, wenn die Düsen 20 vollkommen geöffnet sind. So werden beim Umsteuern der Turbine die in einer Richtung geneigten Einlaßdüsen kurz vor dem Beginn des öffnens der entgegengesetzt geneigten Einlaßdüsen vollkommen geschlossen. Die Ringschieber 21, welche diese Düsen beherrschen, werden nur bewegt, und zwar selbsttätig, wenn an dem Eintrittsende des Zylinders kein Dampf zugelassen wird.

Der Dampf wird der ersten Schaufelreihe der ersten Laufscheibe 5 am Dampfeintrittsende des Zylinders durch eine Gruppe von Einlaßdüsen der Stirnwand 22 desselben zugeführt, welche nur in einer Richtung schräg verlaufen, während die Rückwand 23 des Zylinders mit einem geeigneten Dampf auslaß 24 versehen ist.

Bei der Einrichtung' der Turbine gemäß der Erfindung ist am Dampfeintrittsende auf der Stirnwand 22 des Turbinengehäuses ein Ventilzylinder 25 (Fig. 2) »angeordnet. Unmittelbar hinter diesem befinden sich zwei Gruppen von Einlaßdüsen 26, 27 (s. Fig. 5). Die Düsengruppe 26 gleicht an Zahl der Gruppe 27. Diese Düsen reichen durch die Stirnwand 22 (Fig. 3) des Hauptzylinders 15. Zwischen den Ventilzylinder 25 und die Stirnwand 22 des Hauptzylinders ist eine Scheidewand so eingeschaltet, daß eine Gruppe von Einlaßdüsen 26 an einem Kanal 38 des Ventilzylinders 25 angeschlossen ist, während die andere Gruppe 27 mit einem Kanal 39 desselben in Verbindung steht.

Der Ventilzylinder 25 steht ferner durch einen Kanal 40 und ein Dampfrohr 28 mit einer diametral gegenüberliegenden Reihe von Dampfeinlaßdüsen der Stirnwand 23 des Hauptzylinders, in Verbindung.. Diese Düsen haben dieselbe Neigung wie die Düsen 26, 27 und gleichen an Zahl der Summe der die Gruppen 26, 27 bildenden Dampfdüsen; aber diese diametral gegenüberliegenden Düsen 31 sind ungeteilt.

Unmittelbar hinter einem zweiten an der Stirnwand 22 angeordneten Ventilzylinder 29 befindet sich eine ähnliche geteilte Reihe von Einlaßdüsen, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind; dieselben sind aber entgegengesetzt geneigt und mit dem Zylinder 29 durch die beiden Kanäle 38, 39 verbunden, während der Kanal 40 des Zylinders 29 durch ein Rohr 30 mit einer ungeteilten Reihe von diametral gegenüberliegenden Düsen 31 in Verbindung steht, welche an Zahl gleich der Summe der beiden mit den Kanälen 38, 39 des Zylinders 29 verbundenen Düsenreihen sind.

Der Ventilzylinder 25 enthält einen Ventilkolben 32 und der Ventilzylinder 29 einen A^entilkolben 33. Das äußere Ende jedes der Zylinder 25,29 ist an einem Dampfrohr 34 bzw. 35 angeschlossen, welches ein geeignetes Regelungs- oder Absperrventil 37 bzw. 36 enthält.

Hinsichtlich des Ventilzylinders 25 ist mit Bezug auf Fig. 2 zu bemerken, daß der erste Kanal 38 mit den Düsen 26, der zweite Kanal 39 mit den Düsen 27 (Fig. 5), der dritte Kanal 40 durch das Rohr 28 mit der diametral gegenüberliegenden Reihe von Einlaßdüsen verbunden ist.

In ähnlicher Weise ist der andere Ventilzylinder 29 angeordnet und eingerichtet, so daß seine Kanäle 38, 39 mit den ungeteilten Düsenreihen der Stirnwand 22 des Hauptzylinders verbunden sind, während sein dritter Kanal, 40, durch das Rohr 30 an die ungeteil-

- ten, diametral gegenüberliegenden Düsenreihen 31 angeschlossen ist.

An dem Hauptzylinder 15 ist ein Plungerzylinder 41 angebracht (Fig. 3 und 4), und in der Wandung jedes der Ventilzylinder 25, 29 befindet sich ein Dampfweg 42; die Kanäle 42 stehen je durch ein Rohr 43 bzw. 44 (Fig. 2) mit je einem der Enden des Zylinders 41 (Fig. 4) in Verbindung; ferner sind die Kanäler 42 der Zylinder'25, 29 innerhalb derselben mit deren beiden Enden verbunden, so daß die Ventilkolben, nachdem sie die Kanäle 42 für den Eintritt des Dampfes freigegeben haben, durch den Dampfdruck entlastet werden.

Der Zylinder 41 (Fig. 4) enthält einen Plungerkolben 45, der zwischen seinen Kolbenköpfen einen Schlitz besitzt, und in diesen reicht durch die Wandung des Zylinders 41 ein Ansatz 46 eines der Ringschieber 21 (Fig. 3). Die Stange des Plungerkolbens 45 ragt durch eine Stirnwand des Zylinders 4 und trägt ein Querstück 47, an dessen Arme die Stangen von Plungerkolben 48 angeschlossen sind (s. Fig. 4).

Die Plungerkolben 48 befinden sich in Zylindern 49, 50 (Fig. 4), die an dem Hauptzylinder 15 angebracht sind, und von dem Schieberventil 21 ragen Ansätze 51 (Fig. 3) in Schlitze der Plungerkolben 48.

Die Kolbenstangen 52, 53 der Kolbenventile 32, 33 sind mit Zähnen ausgestattet, die je mit einem Zahntrieb· 54 (Fig. 4) einer Welle

55 im Eingriff stehen, welche durch ein Handrad 56 ο. dgl. gedreht werden kann.

Wird die Welle 55 mittels des Handrades

56 gedreht, so werden die Kolbenventile 32, 33 entgegengesetzt zueinander bewegt.

Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der Maschine wird die in Fig. 2 gezeichnete •Stellung der einzelnen Teile zugrunde gelegt, wobei angenommen werde, daß die Dampfeinlaßventile 36, 37 offen sind, also in die Enden der Zylinder 25, 29 Dampf eintreten lassen.

Bei dieser Stellung wird der Eintritt des Dampfes durch den Ventilzylinder 29 durch die Lage des Ventilkolbens 33 verhindert; es tritt aber der Dampf durch alle Kanäle 38, 39 und 40 des Ventilzylinders 25 ein und gelangt also durch die geteilten Reihen von Dampfeinlaßdüsen 26, 27 (Fig. 5) und das Rohr 28 durch die diametral gegenüberliegenden ungeteilten Düsenreihen, so daß die Turbine unter voller Dampf kraft links läuft. Zugleich gelangt der Dampf durch den Kanal 42 des Ventilzylinders 25 und das Rohr 43 zu dem einen Ende des Zylinders 41 (Fig. 4) und sichert dadurch den Plungerkolben 45 in der dargestellten Lage, während das entgegengesetzte Ende des Zylinders 41 durch das Rohr 44 mit dem Zylinder 29 verbunden ist. Auf diese Art werden die Plungerkolben 48 der Zylinder 49, 50 in ähnlicher Weise in der gezeichneten Stellung erhalten, und folglich befinden sich alle Ringschieber 21 (Fig. 1 und 3) in eirjer Stellung, wo der Dampf durch ihre voll geöffneten Kanäle den Segmenten von Leitdüsen zuströmt, welche in den Scheidewänden 18 für den Linkslauf der Turbine vorhanden sind.

Wenn j etzt durch Drehen des Handrades 56 der Ventilkolben 32 des Zylinders 25 so be- wegt wird, daß ein Schließen des Kanals 40 erfolgt, so tritt der Dampf nur durch die geteilten Düsenreihen 26, 27; zugleich aber ist ersichtlich, daß die Lage der Schieberventile 21 keine Änderung erfährt und die Turbine deshalb unter der halben Dampfkraft läuft, wobei der Dampf durch die vollgeöffneten Einlaßdüsen 26, 27 (Fig. 5) einströmt.

Wenn der Ventilkolben 32 in der Weise weiter verstellt wird, daß ein Schließen des Kanals 39 erfolgt, so wird der Dampf nur durch die Düsen 26 eingelassen (Fig. 5), während die Ringschieber 21 wieder unbewegt und folglich die Düsen 19 aller Scheiben 18 vollkommen offen bleiben; die Turbine läuft dann unter einem Viertel der verfügbaren Dampfkraft.

Wenn jetzt der Ventilkolben 32 so bewegt wird, daß der Kanal 38 des Zylinders 25 bedeckt wird, so wird der Dampf auch gegen die Düsen 27 (Fig. 5) vollkommen abgesperrt. Die Turbine erhält dann gar keinen Dampf, während das Ventil 33 noch zu keinem der Kanäle des Zylinders 29 Dampf hat zutreten lassen.

Wenn jetzt der Ventilkolben 32 so bewegt wird, daß ein Absperren des Kanals 42 im Zylinder 25 gegen den Dampf stattfindet, so öffnet der Ventilkolben 33 des Zylinders 29 den Einlaß zu dem Dampfweg 42 des Zylinders 29. Sogleich strömt Dampf durch das Rohr 44 und bringt den Plungerkolben 45 (Fig. 4) in die entgegengesetzte Stellung; dabei erhalten die Einlaßkanäle in der Stirnwand 22 des Haupt-Zylinders keinen Dampf, so daß die Bewegung der Ringschieber 21 zu einer Zeit stattfindet, wo die Turbine keinen Dampf empfängt.

Durch ein weiteres folgeweises Vorbewegen des Kolbenschiebers 33 wird die Turbine in derselben Weise, wie dies bei dem Zylinder 25 und dem Kolbenschieber 32 beschrieben ist, mit Dampf versehen; da aber die Einlaßdüsen der Stirnwand 22, welche mit dem Zylinder 29 verbunden sind, entgegengesetzt zu den an dem Zylinder 25 angeschlossenen Düsen geneigt sind, so wird die Turbine in entgegengesetzter Richtung, d. h. für den Rechtslauf, angetrieben, und zwar in der üblichen Weise durch Wenden der Schaufeln 1.

Mittels des Handrades 56 kann also ein Wechseln der Laufrichtung der Turbine be-

quem und leicht bewirkt werden. Andererseits kann jedoch ein Wechseln der Bewegungsrichtung der Turbine erfolgen, ohne daß das Rad 56 von Hand bewegt wird, und zwar mit Rücksicht darauf, daß der Dampf durch die Rohre 34, 35 (Fig. 7) gegen das Ende der Kolbenventile 32,33 wirkt und daß dieser Dampfstrom unter dem Einfluß der Absperrventile 36, 37 steht.

Wenn beide Absperrventile 36, 37 geöffnet sind und das Kolbenventil 32 die dargestellte Lage einnimmt, so läuft die Maschine unter Volldampf links. Wenn jetzt das Absperrventil 37 geschlossen wird, so wirkt der Dampf auf das andere Kolbenventil 33; dieses wird dadurch hochbewegt, das Kolbenventil 32 daher in seinem Zylinder infolge der mechanischen Verbindung beider Ventile abwärts geführt. Der Kolben 33 gleitet hoch, bis er den Kanal 42 öffnet, worauf das Rohr 44 Dampf erhält und die inneren, unter der Wirkung des Plungerkolbens 45 stehenden Ringschieber ihre Stellung ändern. Vorher hat natürlich das Kolbenventil 32 alle Kanäle seines Zylinders geschlossen.

Bei der Weiterbewegung des Kolbenventils 33 wird der Kanal 38 des Zylinders 29 geöffnet, so daß ein Viertel der vollen Dampfkraft in die Maschine eintritt; dann wird das Kolbenventil 33 entlastet und läßt so weiter ein Viertel der vollen Dampfkraft einströmen, bis durch Handhabung des Rades 56 eine weitere Dampfmenge eingelassen wird. Auf diese Art kann ein Umsteuern der Turbine dadurch bewirkt werden, daß erst eins der Absperrventile geschlossen und das andere geöffnet wird oder umgekehrt.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   ι. Umsteuerbare Dampfturbine, bei welcher Leitvorrichtungen für Rechts- und Linkslauf mit umlegbaren Laufschaufeln zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Dampfeintrittsende zwei zwangläufig· zueinander entgegengesetzt bewegliche Kolbenschieber (32, 33) angeordnet sind, von denen der eine für Rechtslauf und der andere für Linkslauf dient, und welche die von den Zylindern (25, 29) abzweigenden Dampfleitungen (38, 39, 40) zu den Leitvorrichtungen für den Rechtslauf bzw. Linkslauf nacheinander öffnen oder schließen, und zwar so, daß ein Kolbenschieber alle zu ihm gehörenden Kanäle schließt, ehe der andere die ihm zugeordneten Kanäle öffnet.
2. 2. Umsteuerbare Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (25, 29) mit Kanälen (42) versehen sind, die mit dem Zylinder (41) in Verbindung" stehen, dessen Kolben den Ringschieber (21) verdreht, indem bei der Umsteuerung der Kolben (32 bzw. 33) nach erfolgtem Dampfabschluß zunächst den von ihm beherrschten Kanal (42) für den Frischdampf freilegt, bevor Dampf zu den Leitvorrichtungen strömen kann.
3. 3. Umsteuerbare Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (38, 39) jedes Zylinders (25, 29) zu besonderen, nebeneinanderliegenden Düsengruppen (26,27) führen, während der dritte Dampfeinlaßkanal (40) durch ein Rohr (30) mit einer Gruppe (31) von Düsen verbunden ist, welche der ersteren Gruppe von Düsen (26,27) diametral gegenüberliegt.
4. 4. Umsteuerbare Turbine nach den Ansprüchen I, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (32,33) gezahnte Stangen (52, 53) besitzen, welche mit einem gemeinsamen Zahntrieb (54) kämmen und dadurch von Hand gleichzeitig verstellt werden können.
5. 5. Umsteuerbare Turbine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (42) zwecks Entlastung die beiden Seiten der Kolben (32, 33) miteinander verbindet. ■ ,

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.