De Curtisturbine

naar 800 X 600

Start
De gelijkdruk en overdrukturbine
De deLavalturbine
De zoellyturbine
De curtisturbine
De parsonsturbine
De stal turbine of ljungstromturbine
Gecombineerde Turbinesystemen
De gasturbine

Stoomeigenschappen
Condensor
De Smering
Materiaal eigenschap
Onderdelen turbine
Stoom Tabellen

Foto's stork turbines
Platen
Technische tekeningen

links
Activiteiten

Ljungstrom turbine uit de Ingenieur 1915

Twee Werkspoor Stal Turbogeneratoren van 17000/22500 kW, uit het blad de Ingenieur

De Curtiss turbine, is genoemd naar de Amerikaanse ontwerper Curtiss.
De Curtisturbine is een gelijkdruk turbine met een of meer druktrappen, elk met verscheidene snelheids trappen.

foto's van een Curtis turbine van Stork

De turbine van Curtis.

Dit is een zeer eenvoudige turbine, eigenlijk nog eenvoudiger dan die van De Laval, omdat meerdere snel­heidstrappen het aantal omw/min veel geringer maken, waardoor een rechtstreekse koppeling op het werktuig, dat moet worden gedreven, mogelijk is, zodat een tandwieloverbrenging kan vervallen.

Fig.59 geeft een lengtedoorsnede van een 3traps Curtis turbine weer, die dienst doet als waaiermachine(aanjager) voor een ketel.
Het vermogen bedraagt 250 pk, de snelheid 1800 omw/min.
De stoom treedt rechts boven binnen en passeert hier eerst een stoomzeef, voordat hij in het straalbuissegment komt.
De twee groepen omkeerschoepen, die zich natuurlijk alleen tegenover de straalbuisopeningen bevinden en niet langs de gehele omtrek, zijn bevestigd in een afzonderlijk stuk aan de binnenkant van het huis.
Zoals gebruikelijk is, zijn alle kransen loopschoepen op een wiel aangebracht.

Dit bezit daartoe een brede velg.

Ook de naaf van het loopwiel is breed en de dikte van het wiel wordt naar de omtrek weer geleidelijk kleiner.
Het loopwiel bevindt zich hier op het einde van de as, zodat deze op slechts een plaats door het turbinehuis hoeft te gaan.

Dus is er ook maar een stoomdichte doorvoering nodig.
Het wiel is op de as bevestigd met een op een plaats doorgezaagde tapse bus, die in een overeenkomstig gat van het wiel door een moer wordt vast getrokken.
Draaien van de bus en dus ook van het wiel over de as wordt bovendien belet door een spie.
De as is voor en achter het draagmetaal voorzien van scherpe kragen.
Smeerolie, die uit het metaal treedt, wordt dus op die plaatsen weggeslingerd in de ruimte rondom het metaal en niet in het turbinehuis gezogen, zodat zij zich niet met de stoom kan vermengen.
Ongebruikelijk bij een turbine is de wijze, waarop hier het huis in twee-en is verdeeld, namelijk niet volgens een vlak door de hartlijn van de as, maar loodrecht hierop.
Dit heeft hier het voordeel, dat nu vóór en achtervlak van het huis de aangegeven doorgebogen gedaante kunnen krijgen, zodat de inhoud van het huis nog geringer wordt dan bij een horizontaal scheidingsvlak mogelijk zou zijn geweest.
Aan de onderkant rechts zien we nog een kleine veiligheidsklep met veerbelasting, die ongewenste hoge stoomspanningen in het turbinehuis voorkomt.
De dunne verticale lijnen aan voor- en achterkant stellen een plaatstalen omhulsol voor.
De er achter overblijvende ruimte vult men met een isolerende stof, om verlies van warmte tegen te gaan.
Het loopwiel diameter, gemeten over het midden van de schoepen, bedraagt hier slechts 1000 mm.
Dus ook deze machine is bijzonder klein en licht voor het vermogen dat hij ontwikkelt.
Vooral de lengte van deze, drietrapsturbine is zeer gering en de inrichting buitengewoon eenvoudig.
Indien men goed voor de smering zorgt, hoeft men geen storingen in het bedrijf te vrezen.
We zien, dat de schoepen, zoals gebruikelijk is, van het begin naar het einde toe langer worden.
Over de bevestiging van de schoepen zullen we later nog spreken, alleen kunnen we hier opmerken, dat die van de om­keerschoepen minder stevig hoeft te zijn dan die van de loopschoepen, waarop grote centripetale krachten werken.
Bij kleine Curtisturbine's kunnen we voor stoomtoevoer enige straal­buizen gebruiken.

Is het vermogen wat groter, en de hoeveelheid stoom die per tijdseenheid moet toegevoerd worden, dan passen we liever een straalbuissegment toe.

Een dergelijk onderdeel is afgebeeld fig.60;
Hierbij bevindt zich in de voorste bodem of in de romp van het turbinehuis een rondgaande opening, zich uitstrekkende langs een ge­deelte van de omtrek.

Vóór deze opening bevestigt men het segment met flens a en een groot aantal bouten.

In het kanaal van dit segment zijn gebogen schotjes b aangebracht, zodat hier zes naast elkaar gelegen straalbuisopeningen ontstaan van rechthoekige doorsnede.
In deze figuur zijn de schotjes gewone stukjes plaatstaal en we zien, dat de hier ge­vormde openingen van het begin naar het einde toe nauwer worden.
Omdat er bij de gegeven vorm van de schotjes geen keeldoorsnede ont­staat, zou men kunnen menen, dat de stoom in een aldus gevormd straalbuissegment, geen grotere snelheid dan 450 m/sec zou kunnen bereiken.
Theoretisch en proefondervindelijk kan men echter aantonen dat hierin gemakkelijk veel grotere snelheden mogelijk zijn.

Treedt namelijk bij A in fig.61 de stoom buiten het eigenlijke segment, dan heeft de ene zijde van de straal nog steeds geleiding langs het schotje B, maar bij A kan de breedte van de straal onbelemmerd groter worden.

Het gevolg daarvan is, dat de straal bij het vlak AB als 't ware vanzelf een nauwste doorsnede verkrijgt, zodat hier een keel ontstaat en daar voorbij de stoom boven de kritieke snelheid komt.

Daarmede gaat even wel gepaard, dat de straal een bepaalde afwijking in richting vertoont, dat wil zeggen is a de uit treehoek van de schotjes, dan maakt de straal met de uittree kant van het segment een hoek a, die groter is dan a.
Het blijkt, dat a' des te groter is, naarmate de stoomspanning achter het straalbuissegment verder beneden de kri­tieke druk ligt, dus naarmate de uit treesnelheid van de stoom groter wordt.

Men kan bij deze inrichting dus wel gemakkelijk een veel grotere snelheid verkrijgen dan 450 m/sec, maar men zal er genoegen mee moeten nemen, dat dan tevens de uit treehoek van de straal groter wordt dan die van de schotjes, wat ongunstig is met het oog op het stromings­rendement.
Het lichaam van het segment is van gegoten brons of ijzer vervaardigd, de schotjes daarin tegen zijn meestal van nikkelstaal of chroom­nikkelstaal.

Dit laatste heeft namelijk een veel hoger smeltpunt dan het metaal van het segment zelf.
De schotjes (fig.62) worden nu van tevoren afzonderlijk gebogen en geheel gereed gemaakt.
Daarna plaats men ze in de gietvorm, waarin het eigenlijke segment wordt gegoten.
Na het gieten zitten de schotjes dan stevig vast, daar de einden, die in het metaal van het segment komen te vallen, van een aantal openingen c worden voorzien en bovendien worden vertind, zodat ze een goed oppervlak van aanhechting krijgen.
In fig. 62 komen de gedeelten onder en boven tot aan de stippellijnen in het metaal van het segment vast te zitten.
Doordat het metaal van de schotjes een veel hoger smeltpunt heeft dan dat van het segment, blijft de oppervlakte van de schotjes tijdens het gieten mooi glad, zodat men het daarna niet meer hoeft bij te werken.
Bij gebruik van stoom van zeer hoge temperatuur neemt men gefreesde straalbuissegmenten van chroomnikkelstaal.
Meestal is daarbij ieder schotje voorzien van een er een geheel mede vormend gedeelte van boven- en onderrand van het segment en al deze stukjes worden achter elkaar in een segment vormig opening geschoven en daarin vastgezet.
Deze methoden heeft het voordeel dat ieder schotje aan beide zijden zuiver glad kan worden afgewerkt en dat ook boven en onderkant van iedere opening glad zijn ,zodat de stoom weinig wrijving ondervindt gedurende de stroming.
In fig.60 (boven) strekken de eigenlijke straalbuisopeningen zich ongeveer uit langs een boog van slechts 36 - maar naar gelang van de hoeveelheid stoom die moet doorstromen, kan men natuurlijk het segment een kleinere of grotere hoek laten bestrijken, tot zelfs 360 - toe.
Hoe groter deze boog is, des te meer loopschoepen krijgen tegelijk stoom toegevoerd.
We hebben hier dus altijd, wat we bij de Zoellyturbine gedeeltelijke bestrijking hebben genoemd.
Een voordeel hiervan is, dat we, door de bestreken boog klein te nemen, voor een gegeven doortocht oppervlak de schoep­hoogte niet zo klein behoeft te maken.
Het kanaal tussen twee schoepen heeft namelijk vier wanden: 1- de holte van de ene schoep, 2- de rug van de volgende, 3- de grond van de ruimte tussen de schoepen, 4- een gedeelte van de dekband van de schoepen.
Van deze vier wanden zijn alleen 1° en 2° werkzaam voor de beweging van de turbine, de gedeelten 3° en 4° dragen niet bij tot het verrichten van arbeid, ze veroorzaken integendeel ver­lies door de wrijving van de stoomstraal.
Naarmate dus de werkzame oppervlakte groter is in verhouding tot het totale oppervlak van het stoomkanaal, zijn de wrijvingsverliezen relatief lager. Vandaar, dat lage schoepen ook bij actieturbines nadelig zijn.
De gedeeltelijke bestrijking biedt het middel om de schoepen zo hoog te maken als men nuttig acht.

Bij deze turbines treft men ook dikwijls een andere wijze van bevesti­ging van het straalbuissegment aan, In fig.63 bijvoorbeeld zien we een voorbeeld van de methode, die de firma Brown Boveri toepasten.
Deze afbeelding stelt de intreekant voor van een 2traps Curtiswiel.
Hierin is A het loopwiel,met de twee rijen schoepen, B is het straalbuissegment en C is het losse stuk, waarin de omkeerschoepen zijn aangebracht.
Het segment B wordt hier niet met bouten tegen het turbinehuis bevestigd, maar grijpt aan de onderkant achter een schuin gedeelte E en wordt aan

De bovenkant aangedrukt tegen het pasvlak van het turbinehuis door het schuine stuk D, dat tevens dient om het gedeelte C op plaats te houden.

D wordt aangedrukt door enige bouten F, die langs de omtrek zijn verdeeld.
Deze bouten gaan met schroefdraad door het huis en worden door een dopmoer aan de buitenkant geborgd en stoomdicht afgesloten.

Dit is dus een zeer eenvoudige wijze van bevestiging.
Curtis turbines past men nooit toe voor grote vermogens.
De reden hiervan is het vrij hoge stoomverbruik per kWh.
Dit wordt veroorzaakt door de ongunstige energieomzetting ten gevolge van grote wrijvingsverliezen van de stoom in de straalbuizen en de schoepen.
Wel worden ze vrijwel altijd toegepast als zogenaamde voor geschakeld curtiswiel met 1 of 2 snelheidstrappen bij alle grote turbines en als achteruitturbine bij scheepsturbines.
Per druktrap past men gewoonlijk twee, ten hoogste drie, snelheidstrappen toe.

de twee foto's  boven en onder zijn van een Curtis turbine van Machine fabriek Stork

De plaat hiernaast laat een kleine turbine zien, bestaande uit een Curtis wiel met twee snelheidstrappen, dat overhangend gemonteerd is op de rondsel as.

Daar het aantal omwentelingen van 3500-10000 per min. bedraagt, zal de aandrijving in de meeste gevallen door middel van een tandwieloverbrenging plaats hebben.