Svenska Turbinfabriks Aktiebolaget Ljungström
Inledning och bakgrund
Åren 1906-07 var Birger Ljungström anställd hos AB Separator, och där hade hans turbinkoncept mognat. En kollega hade hjälpt till med mera avancerade beräkningar. Birger besökte sedan den tidens främsta auktoritet på turbiner, professor Stodola på ETH i Zürich, och denne ställde sig mycket positiv till den nya konstruktionen. Stodola skrev ett positivt utlåtande och med det kunde Birger Ljungström finna finansiärer till ett bolag.
Birger och Fredrik Ljungström bildade den 29 februari 1908 ett ångturbinbolag i Stockholm. Det bolaget fick namnet
AB Ljungström Ångturbin (ALÅ). Birger blev VD i det nya bolaget och anställde snart två kompetenta medarbetare, K G Karlson, sedermera professor vid CTH och Oscar Wiberg senare överingenjör vid
STAL.
Några månader därefter anslöt brodern Fredrik. Verksamheten startade i de Lavals gamla verkstadslokal på Kungsholmen i Stockholm.
I detta bolag byggdes de första turbinerna, en provturbin på 500 kW och därefter en komplett turbingenerator med effekten 1000 kW. Efter lyckade prov av denna senare maskin under överinseende av bl a Capt. Sankey, fader till Sankeydiagrammet, förmedlade denne kontakt med Brush i England, som installerade turbinen i Willesden Power Station.
1000 kW turbinen under montage. I bakgrunden 500 kW provturbin.
När maskinen bevisat sin förmåga vågade Ljungström satsa på ett eget tillverkande bolag, som kom att hamna i Finspång. Här fanns verkstäder och arbetare med förutsättningar att kunna tillverka den mekaniskt avancerade turbinen.
STAL bildades i februari 1913 med ett aktiekapital om 1,5 MSEK. Var bolaget skulle etablera sig var inte klart, men en möjlighet öppnade sig, då Nordiska Motorverkstäderna i Finspång kunde tas över. Fastigheterna förvärvades från AB Nordiska Artilleriverkstäderna. Det var alltså denna möjlighet som gjorde att verksamheten hamnade i just här.
Slottet inköptes samtidigt för att bli kontorslokaler. Personalen från Stockholm erbjöds att flytta med till det nya bolaget, och man drog igång tillverkningen den 4 mars då dessa var på plats.
Initialt var
STAL licenstagare till ALÅ med ansvar för Sverige, de Nordiska länderna och Ryssland. Redan 1912 hade Ljungström licensierat sitt turbinkoncept till två utländska licenstagare
- Brush Electrical Engineering Co i Loughborough, England och Anciens Établissements Sautter-Harlé i Paris, Frankrike, och dessa fick skovelsystemen, innerturbinen, från STAL.
ASEA blir majoritetsägare
1916 förvärvade ASEA under J. Sigfrid Edström aktiemajoriteten i
STAL genom nyteckning och utköp av familjen Nobels aktiepost. Detta skedde vid Birger Ljungströms bortavaro i Petrograd, och de båda bröderna lämnade därefter företaget. NY VD blev ASEAs dåvarande ekonomichef Ivar Hahne. Med ASEA i ryggen kunde företaget hantera 1920-talets svårigheter och därefter investera och växa. Patenträttigheterna till turbinerna fanns dock kvar hos ALÅ.
Först 1950 sålde AB Ljungströms Ångturbin alla patent och licensrättigheter för Ljungströmturbinen till STAL. Köpet lades i ett nytt separat bolag, AB International Stal Company eller Insco.
Affärsupplägg och licensgivning
Birger Ljungström var - liksom Gustaf de Laval 20 år tidigare - snabb med att skaffa licenstagare till den nya och revolutionerande motrotationsturbinen. Licenserna tecknades av ALÅ, och
STAL var inledningsvis en i raden av sådana licenstagare då det gällde marknadsansvar. Totalt 16 utländska bolag tecknade licens och några av dessa listas här:
År Företag Hemland Kommentar
1912 Brush Electrical Eng Co Storbritannien
Tillverkade 274 turbiner
1912 Sautter Harlé, Paris Frankrike
Ingick i SFAL 1930
1916 MAN/ILU
Tyskland 90 turbiner +55 innerdelar
1916 GE USA
1916 Mitsubishi Japan 158 turbiner. Via Gadelius.
1930 Siemens (SSW) Tyskland via ILU
1930 AEG Tyskland via ILU
1930 BBC Schweiz, Tyskland via ILU
1930 Alsthom Frankrike via SFAL
1930 BBC/CEM Frankrike via SFAL
1933 visade även Westinghouse intresse för Ljungströmsturbinen, och man besökte Finspång för diskussioner om en licens för USA. Denna kom dock aldrig till stånd då
STALs erfarenhet av stora turbineffekter var otillräcklig samtidigt som det fanns osäkerheter i patenträttigheterna mellan ALÅ och
STAL.
I licensavtalet med Brush från 1912, vilket finns som kopia i museets dokumentarkiv, framgår det att patentägaren Aktiebolaget Ljungströms Ångturbin, Liljeholmen (dvs ALÅ) skulle levererad innerturbinerna till licenstagarna. Det blev
STAL som fick göra detta efter bolagets bildande 1913.
Man kan notera det stora intresset för Ljungströms uppfinning, som trots allt kom fram 20 år efter de axiella ångturbinerna från de Laval och Parsons. Inte minst visar licenser till dåtidens giganter GE, BBC, MAN och Mitsubishi att produkten var revolutionerande. Idag skulle vi kalla det för ett sant globalt genomslag.
Kommentarer:
Gadelius & Co förvärvade agenturen för STAL. Flera av Japans största industrikoncerner tecknade avtal om licenstillverkning. Provaggregat beställdes i Sverige, men leveranserna hindrades av råvarubristen 1916. Efter krigsslutet följde depressionen 1920, och flera av licenstillverkarna fick gå i likvidation. Endast Mitsubishi-varvet lyckades få i gång en egen produktion. Dock fick G & Co så småningom leverera ett stort antal svensktillverkade STAL-turbiner till bl a järnvägselektrifieringen i Japan.
Siemens Schuckert Werke, SSW, utvecklade i Mühlheim från 1930 en egen, ej motroterande radialturbin. Den hade tre skivor med skovelringar, var av mottryckstyp och togs i drift första gången 1932. En sådan maskin gick i drift 1951 med ånga av 148 bar/600 oC, mottryck 31 bar. Turbinen var i byggd i austenitiskt material och den första vid den temperaturen. Tekniken övergavs 1958.
ILU - Internationale Ljungström Turbinen-Union AG: Ett bolag bildat 1930 av en tysk-schweizisk företagsgrupp med säte i Baden och teknisk samverkan hos MAN i Nürnberg. Bolaget hade licensavtal med ALÅ.
SFAL - Société de Fabrication d’Appareils Ljungström. Arrangemang liknande ILU fast i Frankrike. ILU och SFAL samarbetade intimt.
Namnbyten och fusioner
1958 förkortade
STAL sitt fullständiga namn genom att ta bort ”-fabriks” och kallade sig Svenska Turbinaktiebolaget Ljungström.
Året efter, 1959 fusionerade
STAL och de Laval Ångturbin och bildade ett gemensamt bolag, Turbinaktiebolaget de Laval Ljungström, TALL. Verksamheterna fortsatte på respektive orter Finspång och Nacka, mfl.
1962 bytte man namn till
STAL-LAVAL Turbin AB och huvuddelen av verksamheten flyttades till Finspång. Kuggskärningen av fartygsväxlarna var dock kvar i Nacka till 1968. Namnet blev kvar under hela 1970-talet, och först 1984 bytte företaget namn till ASEA Stal AB.
Fem år senare blir man del av det nybildade ABB och namnet ändras till ABB Stal AB.
Teknologier
Ångturbiner med radiellt strömmande ånga förekom redan bland pionjärerna. När Charles Parsons startade eget 1890 var han tvungen att överge sin patenterade reaktionsturbin av axialtyp, då patenten tillhörde den tidigare arbetsgivaren Clarke Chapman, som han lämnade efter en tvist. Han fick tänka helt nytt och konstruerade då flerstegs radialångturbiner där varje steg hade en stationär del. Turbinerna hade från en till fyra skovelringar och ångan kunde expandera utåt eller inåt. Radialturbiner drev den första versionen av den berömda yachten "Turbinia", men resultatet var nedslående. Konstruktionen övergavs när Parsons kunde köpa tillbaka sina axialturbinpatent.
Birger och Fredrik Ljungström vistades en tid i England runt sekelskiftet 1900, där man uppsnappade de tekniska framstegen, inklusive Parsons turbinkonstruktioner. Birger analyserade de svagheter som Parsons radialturbin hade och försökte komma runt dem. Skovlarnas bredd var en sådan svaghet. Ljungström kunde drastiskt reducera bredden. Ljungströms snilleblixt var emellertid motrotationen. Den drastiskt ökade relativhastigheten mellan skovelsystemen gav en mycket kompakt konstruktion där varje skovelring producerade fyra gånger så hög energi. De minskade förlusterna ökade också verkningsgraden med 10%.
Den geniala dubbelrotationsturbinen -grunden för Finspångsföretaget
Birger Ljungströms
DubbelRotationsturbin
Elgeneratorerna till den radiella dubbelrotationsturbinen
Stal tillverkade sin egen
ElGenerator till sin revolutionerande radialturbin.
Några leveranser
Första beställningen: B-1
WillesDen
Ett sällsamt turbinöde: B-188
HelWan
Några tidiga
EpiSoder
Marina radialturbiner
Mer om dessa:
MarinaRadialturbiner
Precisionskuggväxlar
I början av 1920-talet var det lågkonjunktur efter 1:a världskrigets slut. Ett sätt att belägga verkstäderna var att ta fram andra produkter och att utföra legojobb i sina stora verktygsmaskiner.
Precisionskuggväxlar blev en sådan ny produkt som lanserades 1924. Här utnyttjade man sin kompetens från de marina kuggväxlarna och presenterade en hel modulariserad familj av standard reduktionsväxlar med utväxlingen 1:2 upp till 1:12 och i 12 olika modulstorlekar.
STAL standardkuggväxel, 1450 hk vid 3000 r/m med utväxlingsförhållandet 1:6.
Kuggringar levererade till SJ:s elektriska lok för linjen Stockholm - Göteborg.
Kraftverksturbiner med dubbelrotation
Wibergsystemet
Redan 1915 insåg man att radialturbinens avloppsarea begränsades av de yttersta skovelringarnas, de sk. trummornas utböjning och hållfasthet.
För att kringgå denna begränsning försågs de större turbinerna med ett axialsteg för att uppnå större avloppsarea, det sk. Wibergsystemet efter konstruktören Oscar Wiberg.
En första maskin på 7000 kW kom 1916, och den hade ett axialsteg.
Senare utökades antalet axialsteg och effektgränsen kunde höjas till ca 40 MW. För att nå ännu längre halverade man varvtalet till 1500 r/m. De största turbinerna med denna konstruktion uppnådde 70 MW effekt.
Wibergsystem med två axialsteg. Först använt i G5, Västerås.
Möllersystemet- en flerskivig radialturbin med strömning både utåt och inåt
Ingenjören R. Olof J. Möller vid STAL utvecklade flerskiviga motroterande radialturbiner. De kom att få stor betydelse för mottrycksapplikationer såsom kraftvärmeturbiner, men framför allt i industriturbiner med reglerade avtappningar.
Om dessa kan man läsa här: MollerSystem.
DURAX-turbinen
För att öka effekten ännu mer utvecklade man på 1950-talet den sk DURAX-turbinen, DUbbelrotations-Radial-AXial turbin, där radialsystemet kompletterades med två lågtrycksturbiner med vardera ett alt. två avlopp.
Systemet erbjöds i effektområdet 27 till 200 MW och presenterades 1954. I Stenungsund ger denna turbintyp 110 MW. En avgörande skillnad mot Wibergsystemet var att axialstatorskivorna tätade mot den klenare turbinaxeln och inte mot radialsystemet, vilket minskade läckaget. Samtidigt kunde man få dubbla avlopp på respektive sida, vilket gav möjlighet till betydligt större total avloppsarea.
DURAX turbin - flöden
QUAD arrangemanget
Ytterligare effektökning uppnåddes i det sk. QUAD-arrangemanget, där två dubbelroterande turbinsträngar uppställdes i bredd. De sammankopplades termiskt så att ångan först expanderade i en radial HT i set 1, gick till mellanöverhettning och därefter till en radial MT-turbin i set 2, varefter den slutligen expanderade i fyra LT turbiner, två på varje set. De två QUAD-turbinaggregaten i Stenungsund ger vardera 275 MW effekt.
QUAD principskiss.
Radialteknikens slutkläm -O1
Den största turbinen med radialteknik byggdes av
STAL-LAVAL för kärnkraftverket Oskarshamn 1. Mer om denna turbin finns att läsa
här.
Kraftvärmeturbiner
Om
STALs turbiner för kraftvärme kan man läsa här:
KraftVarme
Mottrycksturbiner
Det skulle dröja till 1924 innan den första rena mottrycksturbinen presenterades av
STAL. En sådan maskin togs i drift i Slite på Gotland två år senare. Tio år senare utgjorde mottrycksturbiner ca hälften av leveranserna.
Gasturbinutveckling vid STAL
Inledning
Redan 1929 hade ALÅ givit sin överingenjör Alf Lysholm i uppdrag att ta fram ett stationärt gasturbinaggregat, vilket resulterade i ett patent med radialteknik 1930. Under 1931 utvecklade Lysholm en turbopropmotor, den första i världen. Bofors tillverkade motorn, som stod färdig 1934 och testades 1935. Kvarstående brister gjorde att projektet lades ned tillsvidare. 1935 patenterade Lysholm även en ren jetmotor. Denna kom att bilda underlag till Svenska Flygmotor AB (SFA) reamotorprojekt R102, som konkurrerade med
STALs projekt Skuten.
Man kan läsa mer om Alf Lysholms gasturbinkonstruktioner
här.
Först 1944 tog gasturbinutvecklingen ordentlig fart i Sverige. SFAs projektavdelning hade redan på nyåret börjat studera jetmotorer, och vid
STAL hade Oscar Wiberg påbörjat arbetet med ett portabelt gasturbinkraftverk. Detta år påbörjade KFF ett större projekt att ta fram en svenskkonstruerad jetmotor, vilket resulterade i beställningar året därpå.
Dr Birger Ljungström initierade 1945 ett utvecklingsarbete vid
STAL på en dubbelroterande gasturbinaggregat, rapporterat 1949. Det togs dock inte vidare.
Den första gasturbinen
Det portabla
reservkraftverket
Reamotorutvecklingen
Bakgrund
Kungliga Flygförvaltningen, KFF, var efter kriget på det klara med att Flygvapnet behövde jetdrivna stridsflygplan. Redan 1944 hade deras projektavdelning börjat studera jetmotorer. När KFF lade ut beställning hos
STAL på en axialmotor fick Svenska Flygmotor AB (SFA) parallellt order på utveckling av en centrifugalmotor. SFA engagerade den tidigare överingenjören vid ALÅ Alf Lysholm till sitt projekt, medan
STAL anställde Curt Nicolin att leda projektet. Det blev alltså två tidigare medarbetare till Birger Ljungström som ställdes mot varandra i den här tävlan om en svensk jetmotor.
SFA utgick från Lysholms tidigare patent, medan
STAL fick ta sig an axialkompressorn.
SkutenMotorn
DovernMotorn
GlanProjektet
StartApparater
Civila stationära gasturbinkraftverk
Efter att beställningarna av flygmotorer anullerats 1952 tog
STAL tillvara sin nyvunna kompetens för användning i stationära kraftaggregat. Dokument i museets arkiv visar att man tog fram förslag på gasturbinaggregat för elproduktion från 250 kW och uppåt. Gasturbinnamn som "Roxen" och "Hector" skymtar förbi liksom beräkningar för många effekter mellan 9 MW uoch 52 MW. Det kom att bli två gasturbinaggregat som till slut togs fram hela vägen till färdig produkt:
GT-35 Viktor
IndustriGasturbin
GT 120
StorGasturbin
Verkstäder och produktion
Verkstäderna har varit själva hjärtat i
STALs verksamhet genom åren. Kraven på noggrannhet och precision har varit höga alltsedan starten 1913. Ljungströms turbin ansågs ju av omvärlden nästan omöjlig att tillverka när den presenterades. ASEAs strukturrationaliseringar i början av 1930-talet tillförde snart nya krävande produkter
Ett intressant tidsdokument från
STALs verkstäder finns att läsa i Svenska Turistföreningens årsskrift 1938 med tema Östergötland, där författarinnan Berit Spång målande beskriver verksamheten efter ett besök.
"Entrén till Stals verkstäder är blygsam, men på planen därinnanför fångas blicken strax av den på en vändskiva placerade, lysande röda kondensorn. Den för tanken raka vägen till fabrikens huvudtillverkning, som är ångturbiner. Från gården komma vi in i en väldig fabrikshall med höga fönster. Golvet är översållat med verktygsmaskiner av alla slag, mindre svarvar och stora karusellsvarvar, i taket snurra hjul och remmar till transmissioner, utmed väggarna stå filbänkar, och ett litet avbalkat rum lyser i blåvioletta flämtningar och utsänder en frisk ozon-lukt, det är en svetsningskammare. Över varje maskin stå arbetarna lutade i sina blåa overalls. Jag måste akta mina ljusa sommarkläder för allt svart och oljigt härinne, men jag får ändå ett bestämt intryck av en minutiös ordning.
Här tillverkas rotordelarna till Stals berömda turbiner, och även en besökare med så gedigen okunnighet i ämnet som jag kan känna ett slags förtjusning över de verkligt söta små rotorer, där pojkar på en femton år fästa glänsande turbinskovlar med en sirlig hammare, eller i monteringshallen falla i förvåning över de jättelika turbinaggregat, som bokstavligen ur jorden växa upp till samma höjd som ett tvåvåningshus. Som husbyggen äro de också omgivna av ställningar, där arbetare syssla på olika plan: en trappa upp skjutas långa kondensorrör genom något som ser ut som en manshög bikaka, medan en arbetare inuti kondensorn tar emot dem och för dem vidare till fästet på motsatta sidan; två trappor upp monteras generatorerna med deras otaliga ledningar och mätinstrument. Dessa turbiner äro »bara» på 5 000 kW, men Stal har levererat en turbin med tio gånger så stor effekt. Den kan nu beskådas i statens kraftverk i Västerås, som den största kraftmaskin, som hittills utförts i norra Europa.
Vid sidan av turbintillverkningen har bolaget lagt upp en fabrikation av kylmaskinerier för restauranter och livsmedelsaffärer, men jag hinner nu ej se mer av den än det lager av kylelement, som ligger uppstaplat vid ingången. I snickeriverkstaden kastar jag dock en blick och beundrar de vackra trämodellerna till diverse gjutstycken, de äro målade i rött och gråblått och imitera alltså även för ögat den färdiga produkten, som sedan tillverkas i olika gjuterier på andra platser i landet."
Man kan notera att remdrifter fortfarande förekommer, att kondensorerna tubas på plats och att gjutmodeller tillverkas i snickarverkstaden.
Tillverkning av verktygsmaskiner
STALs tillverkning av turbiner och kompressorer krävde en hel del specialmaskiner och verktyg, som företaget utvecklade själva. För detta krävdes en speciell konstruktionsavdelning liksom kunnig verkstadspersonal. Ingenjör Helge Engberg var en skicklig konstruktör och drivande i denna verksamhet.
Det låg då nära till hands att erbjuda dessa maskiner också till en extern marknad, vilket påbörjades 1934.
Maskintyper
I början på 1940-talet fanns dessa specialmaskiner att köpa från
STAL:
- Finborr- och bryningsmaskin för kompressorcylindrar, se bild.
- Borrmaskin W210 för borrning av långa hål upp till 3,5 m
- Slipmaskiner och brotschmaskiner
- Halvautomatsvarvar
- Långfräsmaskiner
- Nitpressar
- Kabelmaskiner -blypressar
Mer om denna verksamhet finns att läsa
här
Åter till startsidan