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Dampfturboelektrischer Antrieb für Fahrzeuge Die Ausbildung des Maschinensatzes
dampfturboelektrisch betriebener Fahrzeuge für Straße und Schiene bereitet große
Schwierigkeiten, da eine Vielzahl von Einzelmaschinen, wie Dampfkessel; Dampfmaschine,
Stromerzeuger und Zubehör, auf beschränktem Raum unterzubringen ist. Es ist bei
Hilfsmaschinen für Lokomotiven, die zur Stromerzeugung für die Beleuchtung und andere
Zwecke dienen, bekannt, Turbine und Stromerzeuger nebst Lüfter für die Kühlluft
des Ankers auf einer` gemeinsamen Welle anzuordnen.
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Im vorliegenden Falle _ handelt es sich jedoch um die Aufgabe, den
ganzen Antriebsmaschinensatz von Fahrzeugen bei Wahleines turboelektrischen Antriebs
möglichst raum-und gewichtssparend zu gestalten und dabei einen günstigen Wirkungsgrad
des Antriebs herauszuholen. Uni dieses zu erreichen, wird bei dem dampfturboelektrischen
Antriebsmaschinensatz, der aus Dampfturbine, Stromerzeuger, Kondensator, Kohlenstauhmühle
und Kesselspeisepumpe besteht, gemäß der Erfindung vorgeschlagen, .diese Einzelmaschinen
unter Verwendung umlaufender Arten und gegenseitiger Anpassung der Laufgeschwindigkeiten
auf edier gemeinsamen Welle anzuordnen. Hierbei muß durch Wahl einer geeigneten
Drehzahl.der Hauptwelle die zweckmäßige Ausbildung der Einzelmaschinen sichergestellt
werden, damit diese nicht zu groß bei zu niedriger Drehzahl oder zu- klein bei zu
hoher Drehzahl werden. An Stelle einer Kohlenstaubmühle kann, wenn bereits güt;au£-bereiteter
Kohlenstaub benutzt wird, eine Förder- und Mischeinrichtung auf der Hauptwelle vorgesehen
sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsart des Erfindungsgedankens
sind die umlaufenden Teile der vorerwähnten Einzelmaschinen derart auf-. der Hauptwelle
untergebracht, daß zwischen den beiden Traglagern dieser Welle der Stromerzeuger,
wie es bei den eingangs erwähnten Hilfsmaschinen für Lokomotiven auch bekannt ist,
und außerhalb der Traglager an der einen Seite Dampfturbine und Kesselspeisepumpe,
welche als Kreiselpumpe ausgebildet ist, an der anderen Seite die übrigen Maschinen,
wie Kohlenstaubmühle und Lüfterpropeller des Kondensators, ebenfalls freiliegend
angeordnet sind. Gegebenenfalls können an dieser Stelle weitere Hilfsmaschinen ummittelbar
auf der gemeinsamen Welle vorgesehen oder von dieser Seite aus angetrieben werden,
z. B. der elektrische Anlasser, Bremsluftkompressor usw. Die Verbindung dieser Maschinen
mit der Hauptwelle kann gegebenenfalls lösbar sein.
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Die Anordnung der Kohlenstaubmühle zwischen Stromerzeuger und Kondensator
ist für die Luftführung zweckmäßig, da auf diese Weise die zur Mischung reit dem
Kohlenstaub und zu dessen Weiterbeförderung zum Kessel dienende Luft, die gleichzeitig
die Verbrennungsluft ist, durch den Stromerzeuger als .dessen Kühlluft angesaugt
werdenkann. Hierbei werden gleichzeitig die beiden Traglager der Hauptwelle in an
sich bekarint.er Weise gekühlt.
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Der Kondensator ist in Kreisringform um. die Hauptwelle angeordnet.
Diese trägt die Luftschraube, die die Kühlluft ansaugt und durch den Kondensator,
dessen Kühlkörper evolventenartig .gebogene Außenflächen besitzen, drückt. Ein Teil
der Kondensatorluft wird in die Kohlenstaubmühle geführt, so daß auf diese Weise
der Kondensator gegen den Kohlenstaubeintritt abgedichtet ist, und zugleich das
die axialen Kräfte aufnehmende Drucklager, das' zweckmäßig im Innern des Kondensators
angeordnet wird, von diesem Teilluftstrom kühlend berührt wird.
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Die als Kreiselpumpe ausgebildete Kesselspeisepumpe ist auf einer
besonderen Tragstange befestigt, die das Innere der hohlen Hauptwelle durchdringt
und am anderen Ende mittels der als Mutter ausgebildeten hTabe der Kondensatorluftschraube
gehalten wird.
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Die mehrstufige Dampfturbine, meistens eine Gleichdruckturbine, ist
mit der Hochdruckseite neben der Kesselspeisepumpe angeordnet, so daß hier eine
Stopfbüchse nur für geringen Druckunterschied vorgesehen zu werden braucht.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
erläutert. Abb: i zeigt den Maschinensatz im Aufriß axial geschnitten, ,. Abb. 2
die Ausbildung des Kondensatorringes im Querschnitt.
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Die Hauptwelle i des Maschinensatzes, die als Hohlwelle ausgeführt
ist, ist in den Traglagern 2 und 3 drehbar abgestützt und durch .das seitliche Drucklager
q. gegen axiale Verschiebung gesichert. Die Traglager 2 und 3 sind in den Stirnwänden
5, 6 des Stromerzeugergehäuses 7 angeordnet. Das Stromerzeugergehäuse 7 trägt den
Ständer 8, die Hauptwelle i und den - Läufer 9. An das Lagerschild 5 des Stromerzeugergehäuses
7, das hohl ausgebildet ist. und durch eine Isolierung io den Wärmedurchgang verhindert,
schließt sich das Gehäuse i i der Dampfturbine an. Diese ist als fünfstufige Gleichdruckturbine
ausgeführt. Der Dampfturbine ist die Kesselspeisepumpe, eine Kreiselpumpe, vorgelagert.
Ihr Läufer 12 ist auf einer Tragstange 13 befestigt, die im Innern der Hauptwelle
i angeordnet und mit dieser kraftschlüssig verbunden ist. Die Tragstange 13 durchdringt
die Welle i auf ihrer ganzen Länge und ist am anderen Ende durch die als Befestigungsmutter
ausgebildete Nabe der Luftschraube 1¢ des Kondensators gehalten. Auf diese Weise
ergeben sich beringe Durchmesser für die beiden Stopfbüchsen 15 und 16. Die Zufuhr
von Speiseflüssigkeit zur Kreiselpumpe erfolgt axial durch die Rohrleitung 17, die
vom Kondensator kommt. Über ein Rückschlagventil18 und Rohrleitung 19 wird
der nicht mit dargestellte Dampfkessel gespeist.
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Der vom Kessel durch die Rohrleitung 2o kommende Hochdruckdampf tritt
in einen Ringraum 21 des Pumpengehäuses 22, dasmit dem Turbinengehäuse i i verschraubt
ist. Vom Ringraum 21 strömt der Frischdampf in die Turbine, um hier seine Kraft
abzugeben. Die zwischen den Laufrädern 23 der Turbine angeordneten Böden 2¢ sind
in das Turbinengehäuse i i eingesetzt und werden beim Befestigen des Primpengehäuses
22 mit verschraubt. Innerhalb des Turbinengehäuses i i ist der ringförmige Abdampfraum
25 ausgebildet, über den der Abdampf durch den Stutzen 26 austritt, um zum Kondensator
an der gegenüberliegenden Seite des Maschinensatzes geleitet zu werden.- In der
Gehäusezwischenwand 5 ist außer dem Traglager 2 die Abdampfstopfbüchse 27 vorgesehen.
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Die rechts neben dem Stromerzeuger unmittelbar an dessen Abschlußwand
6 sich anschließende Kohlenstaubmühle besteht aus dem Schleuderrad 28, das beiderseits
in bekannter Weise mit Prellstiften besetzt und auf der Welle i befestigt ist. Die
zu vermahlende Feinkohle oder der schon fertige Kohlenstaub tritt durch einen Trichter
29 ein. Das Schleuderrad kann bei bereits gut aufbereitetem. Kohlenstaub auch durch
ein beschaufeltes
Kreiselrad bekannter Brauart, das das Brennstoff-
und Luft-Gemisch mit zum Kessel treibt, ersetzt werden. Die von der Kohlenstaubmühle
angesaugte Luft tritt-durch Öffnungen 30 in das Stromerzeugergehäuse 7 ein
und kühlt auf ihrem weiteren Wege den Stromerzeuger und die beiden Tragläger 2 und
3 der Welle i. Die angesaugte Luft dient zur Förderung des Kohlenstaubes zum Kessel
und als Verbrennungsluft. Das Kohlenstaub-Luft-Gemisch verläßt :das Gehäuse3i der
Mühle durch den Stutzen 32. Das Mühlengehäuse 3 i ist am Stromerzeugergehäuse 7
angeflanscht. An die Mühle 3 i schließt sich das Kondensatorgehäuse 33 an. Es bildet
den Abdampfringraum 34, in den der von der Dampfturbine kommende Abdampf über den
Rohrstutzen 35 eingeführt wird. An den Abdampfraum 34 schließen sich die Niederschlags.-körper
36 an, die ebenfalls kreisringförmig angeordnet sind. Die Außenflächen bilden evolventenartige
Kurven, die vom Kühlluftstrom bestrichen werden. Das in den Niederschlagskörpern
36 anfallende Kondensat gelangt über den Kreisringraum 37 in die Kondensatleitung
17, die zur Kesselspeisepumpe führt. Die zur Kühlung erforderliche Luft wird durch
das zylinderförmige Gehäuse 38 durch die Luftschraube 14 angesaugt. Diese drückt
die Luft an den ,Kühlkörpern 36 vorbei über die Ableitung 39 ins Freie oder zur
andexweitigen Verwendungsstelle, wie z'jir Fahrzeugheizung oder als zusätzliche
Verbrennungsluft zum Kessel. Ein Teil der von der Luftschraube 14 angesaugten -Luft
umströmt das Drucklager 4, so daß dieses gekühlt 'wird, und tritt durch Bohrungen
4o in die Kohlenstaubmühle ein, um hier weiterbenutzt zu werden..
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Der vom Stromerzeuger gelieferte Strom dient zum Einzel- öder Gruppenantrieb
der Räder des Straßen- oder Schienenfahrzeuges, ein Teil zum Antrieb von Hilfseinrichtungen
und zur Beleuchtung.