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Dampfkesselanlagen.

Berechnung, Ausführung und Betrieb der

Dampfkessel an lagen.

Lehr- und Handbuch für Techniker und Ingenieure.

Bearbeitet von

A. Pohlhausen,

Dipl. Maschineningenieur und Lehrer für Maschinenbau.

Zweite, vermehrte und verbesserte Auflage mit in den Text gedruckten Abbildungen und 32 Tafeln.

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Mittweida.

Verlag der Polytechnischen Buchhandlung (R. Schulze).

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Das Recht der Herausgabe in fremden Sprachen behält sieh der Verfasser vor.

Akc. Nr.

Vorwort zur zweiten Auflage.

Abbildungen eingedruckt und die durchgerechneten Beispiele ^vermehrt und erweitert worden. Den Tafeln des Buches wurde eine sorgfältigere Herstellung zu teil. Die wiedergegebenen Zeichnungen sind zum'weitaus grössten Teile der Praxis entlehnt und rühren von den im Text angegebenen Firmen her, denen für die gütige Überlassung hier nochmals der verbindlichste Dank ausgesprochen sei. Der letztere gilt auch allen denen, welche den Verfasser durch Mitteilungen aus der Praxis in seiner Arbeit unterstützten.

Das vorliegende Buch soll ein Lehr- und Hilfsbuch für das Studium und den Entwurf, für die Ausführung und Beurteilung der Dampfkesselanlagen sein, von denen es vorzugsweise diejenigen der stationären und Lokomobil-Dampfkessel behandelt.

Das Format des Buches wurde in der vorliegenden Auflage ebenso wie dasjenige des in gleichem Verlage erschienenen Werkes: „Berechnung, Konstruktion

gewählt.

Das Buch erfuhr in der vorliegenden 2. Auflage eine vollständige Neubearbeitung, die sich sowohl auf den Text, als auch auf die Tafeln erstreckte. Der Text wurde teils bedeutend erweitert, wie namentlich im IV. Abschnitte, wo auch die Gross wasserraum-Kessel für hohen Druck, sowie die Lokomotiv- und Schiffskessel Berücksichtigung fanden, teils wurde der- ganze Stoff übersichtlicher zusammengestellt und in eine für die Benutzung des Werkes als Handbuch geeignete Form und Anlage der Transmissions-Dampfmaschinen“ -gebracht. Ferner sind dem Texte eine grosse Zahl von

ObeiTössnitz-Badebeulj, im’ März 1899.

A. Pohlhausen.

Einleitung .

INHALT.

Seite

§ 18.

I. Abschnitt. Der Wasserdampf und die Dampferzeugung der Kessel.

§    1. Bildung und Zustand des Wasserdampfes, Abführung des

Dampfes von der Heizfläche, die festgesetzte höchste

Dampfspannung der Kessel.........

§ 2. Die zur Bildung des Dampfes erforderliche und die im Dampfe enthaltene Wärmemenge, Dampf von 600 WE Erzeugungswärme, der Vorteil hoher Dampfspannungen § 3. Die Erhaltung des Dampfdruckes, die Feuchtigkeit des Dampfes und die Dampfentnahme bei den Kesseln .

§ 19. 8 20. § 21. § 22. § 23.

II. Abschnitt. Die Brennmaterialien und deren Verbrennung, die Wärmeentwickelung bei den Dampfkesseianlagen.

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§ 6.

§ 7.

§ 8.

§ 9.

Allgemeine Erklärungen •...........

Die brennbaren Bestandteile der Brennmaterialien und deren Verbrennungsprodukte, die zur Verbrennung der Brennmaterialien theoretisch erforderliche Luftmenge .................

Vorgänge bei der Verbrennung der Brennmaterialien, Rauch- und Russbildung, vollkommene und unvollkommene Verbrennung, die Luftzufuhr und die Bedingungen für die vorteilhafte Wärmeentwickelung Heizwert und Verbrennungstemperatur, absoluter und pyrometrischer Wärmeeffekt der Brennmaterialien Die Zusammensetzung und Einteilung der einzelnen

Brennmaterialien.............

Bestimmung der Wärmeverluste einer Dampfkesselanlage. Zusammensetzung und Untersuchung der Feuergase

8 24. § 25. § 26. § 27. § 28. § 29.

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§ 30.

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§ 35. § 36.

§ 37.

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III. Abschnitt. Die Feuerungsanlagen der Dampfkessel.

Zweck und Einteilung der Feuerungen .    .

Die gewöhnlichen Rostfeuerungen ....

Die Rauchbildung und Rauchverhütung bei den Rostfeuerungen. Rauchfreie Feuerungen......

Die Feuerungen für flüssige Brennstoffe......

Die Gasfeuerungen.............

Die Feuerzüge Der Schornstein Der künstliche Zug. Der Schornstein der Lokomotiv-, Lokomobil- und Schiffskessel.........

. . 28

28

37

45

46

. . 48 . . 51

65

§ 38. § 39. § 40. § 41.

§ 42.

§ 43.

IV. Abschnitt. Die Dampfkessel.

Einteilung der Dampfkessel, Wahl des Kesselsystemes, der Heizflächengrösse und der Höhe des Dampfdruckes bei Neuanlagen. Gesetzliche Bestimmungen über Genehmigung, Inbetriebsetzung, Prüfung, Untersuchung und Anlage der Dampfkessel. Das Kesselmauerwerk 67

Der einfache Walzenkessel..........

Die mehrfachen Walzenkessel.........

Die Flammrohrkessel............

Die einfachen Feuer- oder Heizröhrenkessel .... Vereinigungen des einfachen Feuerröhrenkessels mit

Flammrohr- und Walzenkesseln.......

Die Feuerröhrenkessel mit Flammrohr oder Feuerbuchse 95

Die Wasserröhrenkessel.......

Das Material der Dampfkessel.....

Die Verbindung der Dampfkesselteile .    .

Berechnung der Wandstärken neuer Dampfkessel .    .    119

Schusseinteilung, Blechausmittelung, Kesselböden, Beispiele .................

V. Abschnitt. Die Armatur der Dampfkessel.

Zweck der Armatur, Bedingungen für die feine Armatur und Einteilung derselben.....

Das Dampfventil und der Dampfschieber .    .

Das Speiseventil...........

Die Abblasevorrichtung........

Die Vorrichtungen zur Erkennung des Wasserstandes

im Kessel...............

Die Vorrichtungen zur Erkennung des Druckes im Kessel 150 Die grobe Armatur oder Garnitur der Dampfkessel .    154

VI.    Abschnitt. Die Zubehörteile der Dampfkesselanlagen.

Bildung und Bekämpfung des Kesselsteines. Mittel und Vorrichtungen zur Reinigung des Speisewassers

Die Speisevorrichtungen...........

Der Vorwärmer..............

Der Überhitzer..............

Der Wasserabscheider............

VII.    Abschnitt. Die Beurteilung der Dampfkesselanlagen.

Die Bestimmung der Hauptverhältnisse neuer Anlagen.

Wärmeverluste, Wirkungsgrad, Leistung und Forcierungsgrad der Dampfkesselanlagen .    .

Bestimmung der Hauptverhältnisse neuer Dampfkesselanlagen ................

Seite

74

75

80

89

91

. 103

112

.    .    114

124

138

. . 138

140

. 142

143

159

165

169

172

175

. . 178

183

Einleitung.

Die

er Zweck einer jeden Dampfkesselanlage ist die möglichst billige, reichliche und betriebssichere Erzeugung von Wasserdampf von höherer als atmosphärischer Spannung und die Lieferung dieses Dampfes an seinen ausserhalb des Kessels liegenden Verwendungsort.

Die Hauptteile einer solchen Anlage sind: der eigentliche Dampfkessel, die Feuerungsanlage und das Zubehör der Kesselanlage.

Der eigentliche Dampfkessel ist das aus Eisenblechen hergestellte, in seinen Teilen meist cylindrisch gestaltete Gefäss, in welchem die Dampfbildung stattfindet. Zu diesem Zwecke wird dem Gefässe in einem Teile seiner Wandung, der sogenannten Heizfläche, Wärme behufs möglichst vollständiger Übertragung an das zn verdampfende Wasser zugeführt. Dieses letztere füllt den grösseren, als Wasser raum bezeichnten Teil des Ge-fässinneren an, während der sich bildende Dampf in dem übrigen Teile des Kesselinneren, dem Dampf raum, der meistens noch durch einen Dampfdom oder Dampf -sanimier vergrössert wird, Aufnahme findet. Sicherheit des Betriebes verlangt vor allen Dingen, dass die Wandungen des Gefässes eine hinreichende Widerstandsfähigkeit und Dichtheit, namentlich in den Verbindungsstellen, besitzen, dass ferner der Kessel mit den Apparaten ausgerüstet ist, welche eine regelrechte und ordnungsgemässe Behandlung desselben ermöglichen. Das Vorhandensein der erstgenannten Punkte wird durch eine Wasserdruckprobe festgestellt, der jeder neue Kessel vor seiner Ummantelung oder Einmauerung und nach seiner letzten Zusammensetzung gesetzlich zu unterziehen ist. Die letztgenannten Apparate, welche unter dem Namen Kesselarmatur bekannt sind, gestatten jeder Zeit einen Abschluss der in den Kessel mündenden Dampf- und Wasserleitungen und ermöglichen eine Beobachtung des Wasserspiegels und Druckes im Kessel, dienen zum Teil auch als Warn- und Sicherheitsapparate, sobald die zulässigen Grenzen beider erreicht sind. Als solche Grenzen sind für den Wasserspiegel der zulässig tiefste und höchste Wasserstand, für den Druck die festgesetzte höchste Dampfspannung massgebend.

Die Feuerungsanlage ist eine Vorrichtung, in welcher durch Verbrennen geeigneter Stoffe, der so-

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

genannten Brennmaterialien, die zur Dampfbildung erforderliche Wärme entwickelt und an den Kessel übertragen wird. Die Wärmeentwickelung, also die Verbrennung des Brennmateriales, findet in der Feuerung, die Wärmeabgabe teils in der Feuerung, teils in den Feuerzügen statt, in welchen die bei der Verbrennung gebildeten Feuer- oder Heizgase die oben erwähnte Heizfläche des Kessels behufs möglichst vollständiger Abgabe ihrer sogenannten freien Wärme bespülen. Ein dritter Teil der Feuerungsanlage, der Schornstein, schafft die zur Verbrennung erforderliche Luft in die Feuerung und sorgt dafür, dass die Feuergase sich mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch die Feuerzüge bewegen und dann in die äussere Atmosphäre aus-gestossen werden. Die Feuerung und Feuerzüge werden bei allen eingemauerten Kesseln zum Teil durch das Kesselmauer werk begrenzt, auf das sich der Kessel zugleich mit seinen Stützen legt.

Das Zubehör der Kesselanlage umfasst die für letztere erforderlichen Speisevorrichtungen, welche das zu verdampfende Wasser in den Kessel bringen, ferner die bei vielen Anlagen vorkommenden Vorwärmer, Überhitzer und Apparate zur Reinigung des Speisewassers, durch welche man den Betrieb der Anlage ökonomischer zu gestalten sucht. Die Vorwärmer erhöhen das Speisewasser, ehe es in den Kessel tritt, durch den Abdampf einer Maschine oder die den Kessel verlassenden Feuergase in der Temperatur. Durch den Überhitzer wird vermittelst derselben Gase oder derjenigen einer besonderen Feuerung zuerst eine Trockenung und dann eine Überhitzung des dem Kessel entnommenen Dampfes vor seiner Verwendung bewirkt. Die Vorrichtungen zur Reinigung des Speise wassers schliesslich suchen das Ansetzen der für gewöhnlich im Kesselwasser enthaltenen schlämm- und kesselsteinbildenden Substanzen an die Kesselwandung, durch welches das Wärmeleitungsvermögen bedeutend vermindert wird, zu verhüten, indem sie die betreffenden Bestandteile des Wassers entweder vor Eintritt des letzteren in den Kessel, oder im Kessel selbst zur Ausscheidung bringen und dadurch eine leichte Beseitigung derselben aus dem Wasser ermöglichen.

Der besseren Übersicht wegen, sowie zur Vermeidung von Wiederholungen sind nachstehend die im Buche gebrauchten wichtigsten Bezeichnungen erklärt und zusammengestellt. Es bezeichnet, wenn dies nicht ausdrücklich anders vermerkt ist, stets bei einer Kesselanlage:

D die gebildete Dampf menge, bezogen auf 600 WE,¹) in kg für die Stunde,

B den Brennmaterialverbrauch in kg für die Stunde,

F die vom Wasser berührte Heizfläche, gemessen an der Feuerseite, in qm,

B die totale Bostfläche in qm,

Wf den auf 1 qm Heizfläche entfallenden Wasserinhalt in cbm,

Df den entsprechenden Dampfinhalt in cbm,

Sf den auf 1 qm Heizfläche entfallenden Teil des Wasserspiegels in qm,

Gf den entsprechenden Teil der Grund- oder Boden fläche in qm,

Wa den absoluten Wärme- oder Heizeffekt des Brennmateriales in WE¹) für 1 kg,

T die Verbrennungstemperatur auf dem Boste in °C,²) t die Temperatur des Wassers oder Dampfes im Kessel in °C, f den kleinsten Schornsteinquerschnitt in qm,

H die Schornsteinhöhe in m.

I. ABSCHNITT.

Der Wasser dampf und die Dampferzeugung der Kessel.

Bildung und Zustand des Wasserdampfes, Abführung des Dampfes von der Heizfläche, die festgesetzte höchste Dampfspannung der Kessel.

Für die Bildung des Wasserdampfes sind die folgenden Sätze der Wärmelehre massgebend.

1. Führt man dem Wasser eines Gefässes Wärme zu, so verdampft (siedet) das erstere schliesslich hei einer Temperatur, welche von dem auf der Flächeneinheit des Wassers lastenden Drucke abhängig ist und die Siedetemperatur desselben bei diesem Drucke heisst. Wählt man als Einheit des Druckes die Atmosphäre (Atm), das ist der etwas veränderliche, im Maschinenbau aber konstant und zu rund 1 kg auf den qcm angenommene Druck der atmosphärischen Luft auf den Meeresspiegel, und bezieht die Temperaturen auf Celsius-Grade (° C), so giebt die erste und dritte Rubrik der Doppeltabelle auf Seite 4 die zusammengehörigen Werte von Druck und Siedetemperatur.

Der Druck von 1 kg auf den qcm, der auch wohl als Maschinen-Atmosphäre bezeichnet wird und durch das Eeichs-Dampfkesselgesetz gesetzliche Gültigkeit erlangt hat, entspricht dem Drucke einer 735 mm hohen Quecksilber- oder 10 m hohen Wassersäule auf den qcm. Die atmosphärische Luft übt einen mittleren Druck von 1,03 kg, entsprechend einer 760 mm hohen Quecksilber- und 10,3 m hohen Wassersäule, auf den qcm des Meeresspiegel aus. Diesem Unterschiede gemäss ist die Siedetemperatur des Wassers bei 1 Atm Belastung auch nur zu 99,09° C in der Tabelle angegeben.

2. Verdampft das Wasser bei fortgesetzter Wärmezufuhr in einem offenen Gefässe, so bleibt die Temperatur des verdampfenden Wassers konstant, da der auf dem letzteren lastende Luftdruck unverändert bleibt. Anders ist dies beim Verdampfen des Wassers in einem geschlossenen Gefässe, wo über dem Wasser ein Raum zur Aufnahme des sich bildenden Dampfes vorhanden ist und die Spannung oder der Druck des letzteren die Belastung des Wassers bildet. Hier steigt bei fortgesetzter Wärmezufuhr die Temperatur des Wassers, welche natürlich auch die des mit demselben in Berührung stehenden

Dampfes sein muss, höher und höher, weil mit jeder Temperaturerhöhung auch eine Bildung neuen Dampfes in entsprechender Menge verbunden ist, der den schon vorhandenen immer stärker zusammenpresst, also sowohl die Spannung des Dampfes, als auch die Belastung des Wassers fortwährend erhöht. Temperatur und Spannung folgen hierbei den zusammengehörigen Werten der erwähnten beiden Rubriken unserer Tabelle. Mit der Temperatur und Spannung muss natürlich auch das Gewicht der in 1 cbm enthaltenen Dampfmenge, die sogenannte Dichte, steigen. Die letzte Rubrik der Tabelle enthält die den einzelnen Spannungen entsprechenden Werte dieser Dichte.

In einem geschlossenen Gefässe lässt sich also, wenn die Festigkeit der Wandungen gross genug ist, durch fortgesetzte Wärmezufuhr Dampf von jeder beliebigen Spannung und entsprechender Temperatur erzeugen.

3. Ist das Wasser in einem Gefässe auf die seinem Drucke entsprechende Siedetemperatur erwärmt, so lässt es sich ausser durch weitere Wärmezufuhr, noch durch Druckentlastung in Dampf überführen. Im ersteren Falle dient, wenn die Temperatur und der Druck (z. B. durch eine Dampfentnahme von richtiger Grösse) konstant erhalten wird, die nach dem erwähnten Augenblicke weiter zugeführte Wärme ausschliesslich dazu, das Wasser in Dampf zu verwandeln, sonst aber, wie schon bemerkt, teils hierzu und teils zur Änderung der Temperatur. Im letzteren Falle, wo das Wasser infolge der eintreten-den Druckverminderung eine höhere Temperatur besitzt, als seiner Belastung nach der Tabelle zukommt, wo es also überhitzt ist, scheidet sich aus demselben Wärme aus, die solange unter gleichzeitiger Abnahme der Temperatur zur Dampfbildung dient, bis dass Druck, Temperatur und Dichte wieder den zusammengehörigen Werten der Tabelle entsprechen.

Tritt z. B. in einem Gefässe, in welchem das Wasser die einem Drucke von 5 Atm entsprechende Temperatur von

150,99° C besitzt, eine Druckentlastung von ~ Atm, also eine

Abnahme des Druckes bis auf 4¹/₂ Atm, ein, so ist das Wasser überhitzt, da dem letztgenannten Drucke ja schon eine Siede-

temperatur von 147,09° C genügt. Die ans dem Wasser frei werdende Wärme bewirkt eine Temperaturabnahme und Dampfbildung, welch’ letztere dann wieder so lange eine Zunahme des Druckes zur Folge hat, bis dass zwischen Temperatur, Druck und Dichte wieder das durch die Tabelle bestimmte Verhältnis erreicht ist. Die durch die Druckentlastung gebildete Dampfmenge wird unter sonst gleichen Verhältnissen natürlich um so grösser sein, je mehr Wärme sich aus dem Wasser scheidet, je mehr Wasser also in dem Gefässe vorhanden ist.

Spannung stets in der Weise bewirkt, dass man während des Anheizens, wo kein Dampf dem Kessel entnommen wird, in dem letzteren Dampf von der gewdinschten Spannung durch Wärmezufuhr bildet, das Wasser also auf die dieser Spannung entsprechende Siedetemperatur bringt, oder, wie man wohl auch zu sagen pflegt, den Kessel unter Druck setzt.

Während des Anheizens muss ein Probier- oder sonstiger Hahn so lange offen bleiben, bis dass die im Dampfraume

Tabelle für gesättigte Wasserdämpfe nach Fliegner.

Druck des Dampfes

Innere

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Flüssig

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Gewicht von I cbm Dampf in kg

Druck des Dampfes

Innere

Äussere

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kg auf d. qcm

mm Quecksilbersäule

Tem-

peratur in OC

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keitswärme

in WE

Verdampfungswärme in WE

Gewicht von 1 cbm Dampf in kg

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119,57

121,11

122,59

124,02

125,39

126.73 128,02

129.26 130,48 131,65

132,80

133.91 135,00 136,06 137,09

138,10

139,08

140,05

140,99

141.92

142,82

143,71

144,58

145,43

146.27

147,09

147,90

148,69

149,47

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59,890

75,710

85,818

93,427

99,576

104,792

109,339

113,382

117,032

120,369

121,935

123,443

124,897

126,301

127,658

128,972

130,246

131,483

132,684

133,853

134,992

136.102 137,183 138,239

139,271

140,279

141,265

142,230

143,175

144.102 145,010 145,901 146,775 147,633

148,475

149,303

150,117

150,918

151,705

539,634

528,347

515,808

507,826

501,847

497,048

492,934

489,378

486,221

483,375

480,776

479,557

478,385

477,254

476,163

475,109

474,090

473,101

472,141

471,210

470,304

469,422

468,563

467,726

466,908

466,111

465,331

464,569

463,824

463,093

462,377

461,677

460,989

460,315

459,653

459,004

458,365

457,738

457,121

456,514

35,119

36,488

37,999

38,929

39,592

40,098

40,566

40,942

41,270

41,561

41,824

41,946

42,062

42,174

42,281

42,384

42,483

42,579

42,671

42,760

42,846

42,929

43,010

43,088

43,165

43,238

43,311

43,381

43,449

43,516

43,581

43,644

43,706

43,766

43,825

43,883

43,940

43,995

44,049

44,103

3677.6 5,1    3751,1

3824.7

3898.2

3971.8

4045.3

4118.9

4192.4 4266,0

4339.5

6,0    4413,1

4486.6

4560.2

4633.7

4707.3

4780.8

4854.4 6,7    4927,9

5001.5 5075,0

5148.6 7,25    5332,4

7,50    5516,3

5700,2

5884.1

6068,0

6251.8

6435.7 6619,6

6803.5

6987,4 9,75    7171,2

7355.1 7539,0

7722.9

8090.6

8826.1

9561.6 10297,1 11032,7

150,99

151,73

152.47 153,19 153,90

154.59 ■ 155,28

155,96

156,63

157,29

157,94

158.59 159,22 159,85

160.47

161,08

161,68

162,28

162,87

163.45

164,03

165,44

166,82

168,15

169.46

170,73

171,98

173,19

174,38

175,54

176,68

177,79

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179,96

181,01

183,05

186,94

190,57

194,00

197,24

152,480    455,917

153,242    455,331

153,993    454,753

154,733    454,183

155,462    453,623

156,180 156,888 157,586 158,274 158,954

159,625 160,287 160,940 161,585 162,222

162,852 163,474 164,088 164,696 165,296

165,890 167,347 168,764 170,146 171,493

172,808 174,093 175,349 176,578 177,780

178,958 180,111 181,243 182,353 183,442

185,563 189,594 193,376 196,944 200,324

453,071

452,526

451,989

451,460

450,938

450,423

449,914

449.413 448,918 448,428

447,945

447,468

446,997

446,530

446,070

445.615 444,498

443.413 442,354 441,323

440,316

439,334

438,373

437,434

436,515

435.616 434,735 433,871 433,024 432,193

430,576 427,506 424,629 421,916 419,349 I

44,155

44,206

44,256

44,305

44,353

44,400

44,447

44,493

44,538

44,582

44,625

44,668

44,710

44,751

44,792

44,832

44,871

44,910

44,949

44,987

45,024

45,115

45,202

45,287

45,369

45,449

45,526

45,601

45,674

45,745

45,813

45,881

45,946

46,010

46,072

46,192

46,415

46,620

46,810

46,986

2,6412

2,6882

2,7375

2,7871

2,8369

2,8860

2,9351

2,9842

3,0331

3,0826

3,1319

3,1807

3,2300

3,2787

3,3278

3,3761

3,4247

3,4734

3,5224

3,5714

3,6193

3,7411

3,8610

3,9825

4,1034

4,2230

4,3440

4,4623

4,5830

4,7015

4,8216

4,9407

5,0607

5,1787

5,2966

5,5340

6,0060

6,4725

6,9396

7,4019

4. Die Wärme, welche nötig ist, um Wasser von bestimmter Temperatur in Dampf von derselben Temperatur und einer der Tabelle entsprechenden Spannung bezw. Dichte zu verwandeln, muss sowohl den Aggregatzustand des Wassers ändern, als auch den auf dem Wasser lastenden Druck während der Volumzunahme, die mit der Änderung des Aggregatzustandes verbunden ist, überwinden.

In unseren Dampfkesseln wird nun die Erzeugung des Wasserdampfes von höherer als atmosphärischer

enthaltene Luft aus dem Kessel entfernt ist. Auf dem Wasser des letzteren lastet also anfangs der Druck der atmosphärischen Luft. Es wird sich also zunächst Dampf von 1 Atm Spannung bilden, und erst, wenn dieser letztere die Luft ausgetrieben hat, wird der Dampfdruck unter gleichzeitiger Zunahme der Temperatur steigen.

Bei der nun folgenden Dampfentnahme, während welcher der Kessel Dampf zu erzeugen und zu liefern hat, kann die Dampfbildung entweder durch weitere V ärmezufuhr, oder durch Druckentlastung vorgenommen werden. Beide Arten der Dampfbildung, nämlich

'5

1.    diejenige durch Wärmezufuhr allein, und

2.    diejenige durch Wärmezufuhr mit nachfolgender Druckentlastung

kommen in der Praxis zur Anwendung. Die erstere benutzt man weit häufiger als die letztere, die für gewöhnlich nur dann angewendet wird, wenn es sich, wie namentlich in Brauereien, chemischen Fabriken, Zuckerfabriken u. s. w. darum handelt, so grosse Dampfmengen in kurzer Zeit zu erzeugen, wie sie der Kessel allein durch Wärmezufuhr in dieser Zeit nicht liefern kann. Da aber, wie schon angeführt, die durch Druckentlastung gebildete Dampfmenge um so grösser ausfällt, je mehr Wasser vorhanden ist, so merken wir uns:

Sollen grosse Dampfmengen in kurzer Zeit durch Druckentlastung gebildet werden, so muss der Kessel einen grossen Wasserraum besitzen.

Solange bei einem Kessel während des Betriebes die in derselben Zeit neu gebildete Dampfmenge gleich der entnommenen bleibt, bleibt auch der Dampfdruck unverändert. Ist die entnommene Dampfmenge kleiner als die gebildete, so steigt der Dampfdruck, ist sie grosser, so sinkt er, womit dann eine Dampfbildung durch Druckentlastiing verbunden ist. Temperatur und Dichte des Dampfes ändern sich natürlich immer mit dem Drucke.

Die Dampfbildung geht in einem Kessel in der Weise vor sich, dass an der Heizfläche des letzteren kleine Dampfbläschen entstehen, die grösser und grösser werden und schliesslich infolge des Auftriebes in den Dampfraum steigen. Da nun Dampf ein viel schlechterer Wärmeleiter als Wasser ist, so wird offenbar das Wärmeleitungsvermögen der Kesselwand solange bedeutend vermindert sein, als die erwähnten Dampfbläschen an der Heizfläche haften.³) Im Interesse einer guten Wärmeausnützung wird also für eine möglichst baldige Entfernung des Dampfes von der Heizfläche zu sorgen sein. Wird ferner die Wärmeleitung der Heizfläche an irgend einer Stelle durch nicht abgeleitete Dampf blasen dauernd gestört oder verringert, so muss natürlich an dieser Stelle, namentlich wenn dieselbe noch von sehr heissen Feuergasen bestrichen wird, eine sogenannte Wärmestauung eintreten. Dieselbe führt, weit genug getrieben, schliesslich zu einer Überhitzung des Bleches, mit der dann wieder bei genügender Zähigkeit des Materiales eine Formveränderung (Ein- oder Ausbeulung) des letzteren an der fraglichen Stelle und eine erhöhte Spannung oder Undichtheit in der nächstliegenden Nietnaht, sonst aber ein Riss oder Bruch der Wandung verbunden ist. Ebenso nachteilig wie die Dampfblasen wirken in der angedeuteten Weise die im Speisewasser enthaltenen Luftblasen. Hieraus ergiebt sich:

Für eine schnelle Abführung der sich bildenden Dampfblasen von der Heizfläche in den Dampfraum ist bei jedem Kessel mit Rücksicht auf eine gute Ausnützung der entwickelten Wärme durch eine Wasserzirkulation, welche die Dampfblasen sofort nach ihrer Entstehung von der Heiz-

fläche fortschwemmt, möglichst Sorge zu tragen. Stagnierende Dampf- und Luftschichten, sogenannte Dampf- und Luftpelze, welche durch die im Blech hervorgerufene Wärmestauung und Überhitzung zu den schlimmsten Folgen Veranlassung geben können, sind an der Heizfläche streng zu vermeiden.

Die Spannung und Dichte des Kesseldampfes hängen, wie anfangs gezeigt wurde, von der Temperatur desselben ab und entsprechen den zusammengehörigen bezüglichen Werten der Tabelle auf Seite 4. Der Dampf befindet sich also in einem Zustande, der dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einer bestimmten Temperatur auch die Spannung und Dichte des Dampfes eine ganz bestimmte ist. Man bezeichnet diesen Zustand, der stets dann vorhanden ist, wenn der Dampf mit Wasser in Berührung steht oder solches enthält,³) als den gesättigten.

Erwärmt man den einem Kessel entnommenen, gesättigten Wasserdampf weiter, so wird zunächst das mechanisch mitgerissene Wasser verdampft, der Dampf also getrocknet, dann aber in den überhitzten Zustand gebracht, indem die nach der Trockenung weiter zugeführte Wärme eine Erhöhung der Temperatur und Zunahme des Volumens bezw. Abnahme der Dichte bei konstanter Spannung bewirkt. In dem überhitzten Zustande besitzt somit der Dampf eine höhere Temperatur und geringere Dichte wie im gesättigten bei derselben Spannung.

Die mit einer solchen Überhitzung des Dampfes verbundenen Vorteile bestehen darin, dass

1.    durch das Nach verdampfen des aus dem Kessel mitgerissenen Wassers die durch dieses sonst entstehenden Wärme Verluste vermieden werden;

2.    durch die Volumzunahme das Gewicht von 1 cbm des Dampfes geringer wird, also unter sonst gleichen Verhältnissen das für dieselbe Füllung einer Maschine benötigte Gewicht an überhitztem Dampfe kleiner als dasjenige an gesättigtem ist;

3.    die Bildung von Kondenswasser, die stets einen Spannungsabfall oder Dampfverlust, unter Umständen auch Betriebsnachteile (wie namentlich Wasserschläge im Cylinder) zur Folge hat, vermindert oder sogar bei genügend hoher Überhitzung vollständig vermieden wird. Während sich nämlich aus dem gesättigten Dampfe bei jeder Abkühlung desselben in der Leitung oder im Cylinder sofort Wasser niederschlägt, kann dies bei überhitztem Dampfe erst dann eintreten, wenn derselbe sich bis auf seinen Sättigungszustand abgekühlt hat, also gesättigter Dampf geworden ist. Namentlich dürfte in der Verminderung bezw. Vermeidung der sogenannten Eintrittskondensation,⁴) die beim Eintritte des Dampfes in den

1)    Was aber keine Bedingung für den gesättigten Zustand des Dampfes ist.

2)    Siehe „Pohlhausen, Berechnung, Konstruktion und Anlage der Transmissions-Dampfmaschinen“, Verlag von B,. Schulze in Mittweida.

p-Pu + 1

In der Tabelle auf Seite 4 sind die absoluten Drucke

Für die angeführten Wärmemengen bestehen also die Beziehungen

die Dampfwärme

Cylinder an den Abkühlflächen dieses und des Kolbens stattfindet und die Hauptquelle der Dampfverluste bei unseren Dampfmaschinen bildet, der grösste Vorteil der Überhitzung zu suchen sein.

Früher gestattete man mit Rücksicht auf die Erhaltung der arbeitenden Cylinder- und Steuerungsteile im Maschinenbetriebe nur eine massige Überhitzung (bis zu 200° C), da bei zu hohen Temperaturen die aus Tier- und Pflanzenstoffen hergestellten älteren Schmiermittel sich zersetzten und die diesbezüglichen Packungen verbrannten. Durch die Anwendung der Mineralöle und Metallpackungen dürfte diesem Übelstande wohl in der Hauptsache abgeholfen sein, und thatsächlich kommen jetzt auch schon höhere Überhitzungstemperaturen zur Anwendung.

Angaben über die Höhe des Dampfdruckes bezieht man im Kesselbetriebe fast stets auf den Dampfüberdruck. Derselbe ist die Differenz zwischen dem absoluten Dampfdrücke, den der Dampf thatsächlich auf die Kesselwand ausübt, und dem Drucke der äusseren Atmosphäre. Bezeichnet also

p den absoluten Dampfdruck, p„ den Dampfüberdruck in Atm (kg für den qcm), so ist

angegeben.

Diejenige Dampfspannung, über welche hinaus der Dampfdruck im Kessel nicht gesteigert werden soll, heisst die festgesetzte höchste Dampfspannung des letzteren. Dieselbe ist nach dem Gesetze auf dem Fabrikschilde des Kessels anzugeben und am Manometer durch eine in die Augen fallende Marke zu bezeichnen. Auch sollen die Sicherheitsventile der Kessel so belastet werden, dass bei Eintritt der festgesetzten höchsten Spannung der Dampf aus demselben entweichen kann. Schliesslich ist die erwähnte Spannung für die Höhe des Druckes massgebend, dem der Kessel bei einer Wasserdruckprobe unterzogen werden muss.

Näheres hierüber befindet sich im IV. und V. Abschnitte.

§ 2.

Die zur Bildung des Dampfes erforderliche und die im Dampfe enthaltene Wärmemenge, Dampf von 600 WE. Erzeugungswärme, der Vorteil hoher Dampfspannungen.

Diejenige Wärmemenge, welche 1 kg Wasser von 0° C zugeführt werden muss, um es in gesättigten Wasserdampf von t°C zu verwandeln, bezeichnet man als die Gesamtwärme X des letzteren. Man misst diese Wärmemenge wie jede andere durch die Wärmeeinheit (WE), die Kalorie, und versteht unter dieser diejenige Wärmemenge, die 1 kg Wasser um 1°C in der Temperatur erhöht.

Denkt man sich die Überführung des Wassers von 0°C in gesättigten Wasserdampf von t°C in der Weise vorgenommen, dass das Wasser zunächst ohne Änderung des Aggregatzustandes bis auf t° erwärmt, also auch unter den dieser Temperatur entsprechenden Druck gesetzt, und dann erst in gesättigten Dampf von derselben Temperatur verwandelt wird, so kann man die Gesamtwärme X betrachten, als Summe

der Flüssigkeitswärme q, das ist die Wärmemenge in WE, welche 1 kg Wasser von 0°C zugeführt werden muss, lim es ohne Änderung des Aggregatzustandes um t¹? in der Temperatur zu erhöhen, und

der Verdampfnngswärme r, das ist die Wärmemenge in WE, welche nötig ist, um 1 kg Wasser von t°C in gesättigten Dampf von derselben Temperatur überzuführen.

Die letztgenannte Wärme besteht aus der inneren Verdampfungswärme p, das ist derjenige Teil von r, welcher zur Änderung des Aggregatzustandes diente, und

der äusseren Yerdampfungswärme Apu, dass ist der Teil von r, welcher die zur Überwindung des auf dem Wasser lastenden Druckes nötige Arbeit zu leisten hatte.

Die äussere Yerdampfungswärme ist natürlich nicht mehr im Dampfe enthalten. In demselben verbleibt nur die Dampfwärme J, die gleich der Summe aus der Flüssigkeitswärme q und der inneren Verdampfungs-Wärme p ist.

X = q —J— p -j-Apu r = p -(- Apu

J — q ~b p >

welche das folgende Schema ergeben

Apu.

Die Werte der einzelnen Wärmemengen sind in der Tabelle auf Seite 4 enthalten. Man kann aber auch die Gesamtwärme des gesättigten Wasserdampfes von der Temperatur t aus der Gleichung

1 = 606,5 + 0,305 t . .

berechnen.

Für gesättigten Wasserdampf von 5 Atm absolutem oder 4 Atm Überdruck, dessen Temperatur t —150,99° C ist, beträgt z. B. nach der Tabelle auf Seite 4 die Gesamtwärme X = 152,480 -f 455,917 + 44,155 = 652,552 WE, während die Gleichung 2 denselben Wert, nämlich X = 606,5 + 0,305 • 150,99 = 652,552 WE, liefert. Ferner beträgt nach der Tabelle für den fraglichen Dampf die Yerdampfungswärme

r = 455,917 + 44,155 = 500,072 WE,

J = 152,480 -f 455,917 = 608,397 WE.

Da die Temperatur des in den Kessel tretenden Speisewassers stets grösser als 0 ⁰ ist, so wird die Wärmemenge, welche zur Verwandlung von 1 kg dieses Wassers in gesättigten Dampf von bestimmter Temperatur oder Spannung nötig ist, offenbar gleich der Gesamtwärme X des Dampfes, vermindert um die Flüssigkeits wärme des in den Kessel tretenden Wassers sein. Die letztere kann in WE angenähert gleich der Temperatur des Wassers in Celsius-Graden .gesetzt werden. 1 kg Wasser von tx°C Temperatur verlangt also zur Überführung in gesättigten Wasserdampf von t°C und X Gesamtwärme X -1. WE.

642,185

D = 800

600

Die Wärmemenge, welche bei einem Kessel zur Bildung von 1 kg Dampf nötig ist, hängt also ausser von der Gesamtwärme, bezw. der Temperatur oder Spannung des Dampfes, noch von der Temperatur des Speisewassers ab. Um nun von diesen Grössen unabhängig zu sein, bezieht man gewöhnlich die von einem Kessel in der Zeiteinheit (Stunde) gelieferte Dampfmenge auf Dampf von 600 WE Erzeugungswärme. Die Umrechnung einer gewissen Dampfmenge von beliebiger Spannung, die aus Speisewasser von bestimmter Temperatur gebildet wurde, in Dampf von 600 WE geschieht in der folgenden Weise.

Sind z. B. von einem Kessel in der Stunde 800 kg Dampf von 7 Atm Überdruck aus Wasser von G = 16° C erzeugt worden, so sind, da die Gesamtwärme des gesättigten Dampfes von 8 Atm absoluter Spannung X = 171,493 -f 441,323 -f 45,369 = 658,185 WE beträgt, für 1 kg des Dampfes nach dem Obigen hierzu X—.t, = 658,185 — 16 = 642,185 WE nötig. 800 kg Dampf von 642,185 WE Erzeugungswärme entsprechen nun offenbar = 856,25 kg

Dampf von 600 WE Erzeugungswärme.

Aus der Tabelle auf Seite 4 ersieht man, dass die Gesamtwärme des Dampfes von p = 2 Atm absoluter Spannung vorteilhaft sein, in jedem Kessel Dampf von möglichst hoher Spannung zu erzeugen. Wie viel diese sogenannte vorteilhafteste Betriebsspannung unter der festgesetzten höchsten Spannung des Kessels zu bleiben hat, hängt natürlich von der Art des Betriebes ab; die Differenz zwischen beiden Spannungen wird bei ungleichmässiger Dampfentnahme grösser als bei sehr gleichmässigem Dampf verbrauche sein müssen, weil bei der ersteren die Gefahr, dass der Druck im Kessel die zulässig höchste Spannung erreicht, viel grösser ist als bei dem letzteren.

An Hand der Tabelle auf Seite 4 lässt sich auch leicht nachweisen, dass die dem Kesselinhalte zugeführte Wärme zum weitaus grössten Teile im Wasser und nur zum kleineren Teile im Dampfe enthalten ist. Beträgt z. B. bei einem Kessel der Dampfdruck 6 Atm absolut und hat das in denselben tretende Speisewasser eine Temperatur tx = 16° C, so ist nach dem Früheren 1 kg Dampf eine Wärmemenge von

X—tj = 159,625 -f 450,423 -j- 44,625 —16 = 638,7 WE, 1 kg Wasser aber eine solche von

q — tj = 159,625 — 16 = ^ 143,6 WE

zugeführt worden. Nach der Tabelle wiegt nun 1 cbm Dampf von der betreffenden Spannung 3,1319 kg, während 1 cbm Wasser 1000 kg schwer ist. Die Wärmemengen, die 1 cbm Dampf bezw. Wasser des Kessels zugefiihrt wurden, betragen also

X = 120,369 + 480,776 + 41,824 = — 643 WE beträgt, sowie dass 1 cbm dieses Dampfes 1,1161 kg wiegt, also 1 kg desselben ein Volumen

bezw.

3,1319 • 638,7 = — 2000 WE

0,896 cbm

1,1161

einnimmt. Hinter dem Kolben einer Dampfmaschine würde diese Dampfmenge, wenn sie bis auf 1 Atm expandiert, nach dem Mariotteschen Gesetze eine Arbeit

L = 10000 pvlnp = 10000 • 2 • 0,896 ln 2 = <^> 12 420 mkg

1000-143,6 = 143600 WE,

und es ergiebt sich, dass die letztgenannte Wärmemenge im vorliegenden Falle

143600

^72

leisten, und es entfiele also auf jede dem Wasser von 0° C zugeführte Wärmeeinheit eine Leistung von

L 12420

2000

mal so gross als die erstgenannte ist. Bedenkt man dann noch, dass der Wasserraum eines Kessels viel grösser, im Durchschnitt doppelt so gross, als der Dampfraum desselben ist, so erkennt man, dass die dem Kesselinhalte zugeführte Wärme zum grössten Teile im Wasserraume enthalten ist.

643

19,3 mkg.

Führt man dieselbe Rechnung¹ der Reihe nach für p = 3, 4, 5 . . . . Atm durch, so erhält man unter Berücksichtigung, dass 1 kg Wasser stets 1 kg Dampf gleichviel von welcher Spannung liefert, die folgendende Tabelle.

5 Atm 652,5 WE 30465 mkg

46,7 mkg.

Aus dieser Tabelle ersieht man den Vorteil hoher Dampfspannungen, der darin besteht, dass mit der Höhe des Dampfdruckes die auf jede dem Wasser zugeführte Wärmeeinheit entfallende Leistung zunimmt. Aus demselben Grunde wird es deshalb auch

CM CO

647

650

L = 12420    20180

25912

19,3

31,2

39,8

Mit Hilfe der Tabelle auf Seite 4 lässt sich ferner die Menge des Dampfes berechnen, die sich gegebenen Falles durch Druckentlastung bildet. Hat z. B. der Dampf eines Kessels eine Spannung von 5 Atm absolut, besitzt also 1 kg des Kesselwassers eine Flüssigkeitswärme von 152,48 WE, und tritt eine Druckentlastung bis auf 4J/2 Atm im Kessel ein, so wird sich, da bei dieser letzteren Belastung das Wasser, um in Dampf von 4¹/2 Atm Spannung übergeführt zu werden, nur eine Flüssigkeitswärme von 148,475 WE zu besitzen braucht, aus jedem kg des Wassers eine Wärmemenge von

152,48 — 148,475 =    4 WE

ausscheiden. Da nun die Verdampfungswärme des Dampfes von 4¹/2 Atm

r = 459.004 4- 43,883 = ^ 502,9 WE

7,95 kg

7,95

2,3901

Kessels.

beträgt, so werden sich, bezogen auf 1 cbm Kesselwasser,

1000-4 502,9

oder, weil 1 cbm des Dampfes nach der Tabelle 2,3901 kg wiegt,

^3,32 cbm

Dampf bilden.

Die Werte der Tabelle auf Seite 4 geben schliesslich die Gesamtwärme X des gesättigten Wasserdampfes. Um die Gesamtwärme X' des überhitzten Wasserdampfes von derselben Spannung zu erhalten, wird man X um diejenige Wärmemenge zu vergrössern haben, die zur Überhitzung des Dampfes nötig ist. Bezeichnet nun t die Temperatur des gesättigten,

V diejenige des überhitzten Wasserdampfes von derselben Spannung in ⁰ C,

c die spezifische Wärme des überhitzten Dampfes, das ist die 1 kg des letzteren für 1° C der Überhitzung zuzuführende Wärmemenge, so ist offenbar

X' = X-{-c(t' — t).

c beträgt 0,475 WE.

§ 3.

ir

Jg

§ 16.

_ 1,68

0,032 bis 0,06 cbm Dampfraum,

Schamottebogen vor den aus den Flammrohren kommend

bei Wasserröhrenkesseln. Fig. 26 des Textes giebt

Schusseinteilung, Blechausmittelung, Kesselböden,

4 engl.

§ 35.

Selbstthätige Speise Vorrichtungen werden, trotzde

Ki + K2 + K,v

¹

   WE = Wärmeeinheit (Kalorie).

²

   ⁰ C = Celsius - Grade.

³

Siehe C. Haage, „Erfahrungen im Dampfkesselbetrieb“,

⁴

Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel - Überwachungsvereine, Jahrgang 1896.

§ 3.

Die Erhaltung des Dampfdruckes, die Feuchtigkeit des Dampfes und die Dampfentnahme bei den Kesseln.

Besonderen Wert legt man im Maschinenbetriebe darauf, dass Schwankungen im Dampfdrücke eines Kessels möglichst vermieden werden, dieser Druck vielmehr dauernd auf der für die betreffenden Verhältnisse vorteilhaftesten und für die Ökonomie des Betriebes günstigsten Spannung erhalten wird.

Änderungen im Dampfdrücke treten bei einem Kessel stets dann ein, wenn die dem letzteren zugeführte und entnommene Wärme verschieden sind, wenn¹) also die im Kessel erzeugte und die demselben entnommene Dampfmenge nicht gleich bleiben. Der Druck steigt, wenn vom Kessel mehr Dampf erzeugt als geliefert wird, und er sinkt, wenn das Umgekehrte eintritt. Bei gleichmässiger Dampfentnahme, wo die dem Kessel entnommene Dampfmenge annähernd immer die gleiche ist, wird es nun offenbar für den Heizer verhältnismässig leicht sein, den Druck im Kessel konstant zu erhalten, da er ja hier auch immer dieselbe Dampfmenge im Kessel zu erzeugen, also für eine immer gleich starke Wärmeentwickelung und Verbrennung auf dem Roste zu sorgen hat. Viel schwieriger dagegen wird die gestellte Aufgabe zu erfüllen sein, wenn der Dampfverbrauch stark wechselt und nun der Wärter durch eine sehr veränderliche, der jeweiligen Dampfentnahme entsprechende Dampf- und Wärmeentwickelung die Spannung im Kessel konstant erhalten muss. In einem solchen Falle gelingt es dem Wärter nur dann, die auftretenden Druckschwankungen in nicht zu weite Grenzen einzuschränken, wenn der Wasserraum des Kessels genügend gross ist.

Je grösser nämlich unter sonst gleichen Verhältnissen die auf 1 qm Heizfläche entfallende Wassermenge Wf eines Kessels ist, um so kleiner fallen die auf tretenden Schwankungen im Dampfdrücke aus, und umgekehrt. Dies erklärt sich folgendermassen. Steigt infolge des zu viel produzierten Dampfes der Druck im Kessel, so wird die zu viel zugeführte Wärme offenbar eine um so geringere Steigerung der Spannung bewirken, je mehr Wärme das Wasser zu seiner mit jeder Zunahme des Druckes gleichzeitig erforderlichen Temperaturerhöhung nötig hat, je grösser also bei einem Kessel von bestimmter Heizfläche F der Wasserraum, oder je grösser allgemein der obige Wert Wf ist. Andererseits wird bei zu wenig zugeführter Wärme die im Kessel entstehende Druckabnahme um so geringer ausfailen, je mehr Dampf sich durch Druckentlastung bilden kann, und das ist, wie wir in § 1 sahen, um so mehr der Fall, je grösser die Wassermenge eines Kessels, je grösser also allgemein wieder der obige Wert Wf ist.

Der Wasserinhalt eines Kessels erfüllt also ungefähr denselben Zweck, dem das Schwungrad bei einer Dampfmaschine dient. Während der erstere den Dampfdruck reguliert, wirkt das letztere auf die Kurbelzapfengescliwindig-keit während einer Umdrehung ein, dermassen, dass die Schwankungen beider um so kleiner ausfailen, je grösser der Wasserraum des Kessels bezw. die Masse des Schwungrades ist. Wir merken uns demnach:

Die Druckschwankungen in einem Kessel fallen um so kleiner aus, je grösser der Wasserraum desselben ist, je grösser also allgemein unter sonst gleichen Verhältnissen die auf 1 qm Heizfläche kommende Wassermenge Wf ist, und umgekehrt. Betriebe mit sehr veränderlichem Dampfverbrauche verlangen unbedingt- Kessel mit grossem Wasserraume, da sonst die Druckwechsel zu stark werden.

Ferner tritt bekanntlich eine Druckabnahme im Kessel ein, wenn der Wärter den letzteren nur hin und wieder speist. Der Eintritt einer grösseren Wassermenge, wie sie dann erforderlich wird, von niedrigerer Temperatur als diejenige im Kessel bewirkt in dem letzteren eine allgemeine Abnahme der Temperatur und des Druckes, wenn der Wärter die Wärmezufuhr während des Speisens nicht in entsprechendem Masse steigert. Da aber eine gleichmässige Wärmezufuhr viel leichter in richtiger Grösse zu erzielen ist als eine ungleichmässige, hin und wieder zu steigernde, so dürfte also zur Vermeidung von Druckschwankungen eine sogenannte kontinuierliche Speisung, bei der fortwährend Wasser in natürlich geringeren Mengen in den Kessel gelassen wird, einer als diskontinuierlich bezeichneten, bei der nur in gewissen Zwischenräumen Wasser in grösseren Mengen in den Kessel kommt, stets vorzuziehen sein.

Der Dampf eines Kessels soll möglichst trocken, d. h. frei von mechanisch mitgerissenem Wasser sein.

Der Wassergehalt des Dampfes führt nicht nur insofern Wärme Verluste herbei, als die Wärme dieses Wassers im Cylinder der Maschine nicht in mechanische Arbeit umgesetzt werden kann, sondern auch insofern, als durch ihn die schon auf Seite 5 angeführte Eintrittskondensation bedeutend erhöht wird, indem während des sogenannten Nachdampfens, wo dieses Wasser wieder verdampft, der Cylinderwand Wärme entzogen, deren Temperatur also erniedrigt wird, wie denn überhaupt jedem tüchtigen Maschinenkonstrukteur der ungeheuere Nachteil, den nasser Dampf auf die Ökonomie und Instandhaltung der Dampfmaschine ausübt, bekannt sein dürfte.

Auf den Wassergehalt des Kesseldampfes ist hauptsächlich die Beanspruchung ^ der Heizfläche, das ist

die von 1 qm derselben gebildete Dampfmenge, sowie die Grösse des Wasserspiegels und des Dampfraumes, und schliesslich die Konstruktion des Kessels von Einfluss.

Der an der Heizfläche sich bildende Dampf muss, um in den Dampfraum zu gelangen, den Wasserspiegel oder die Verdampfungsoberfläche des Kessels durchbrechen. Je grösser nun die Dampf menge ist, welche durch 1 qm des Wasserspiegels muss, desto heftiger wird dieses Durchbrechen vor sich gehen, desto mehr Wasser wird aber auch der Dampf dabei mit iiberreissen, und umgekehrt. Die von einem Kessel gelieferte Dampfmenge hängt nun von der Beanspruchung der Heizfläche ab, während man die Grösse des Wasserspiegels durch den auf 1 qm der Heizfläche entfallenden Teil dieses Spiegels ausdrückt. Daraus folgt, dass die Feuchtigkeit des Dampfes um so geringer ist, je weniger die Heizfläche des Kessels beansprucht wird und je grösser der auf 1 qm Heizfläche entfallende Teil des Wasserspiegels ist.

In dem Dampfraume eines Kessels soll ferner der Dampf Zeit und Gelegenheit finden, sich von dem mechanisch mitgerissenen Wasser zu befreien. Es wird dies um so besser geschehen, je länger der Dampf in diesem Raume verbleiben kann, je grösser also der Vorrat an Dampf bezw. der Dampfraum selbst ist.

Was schliesslich die Konstruktion des Kessels anbelangt, so werden natürlich Kessel, bei denen die vorerwähnten Bedingungen für die Erzeugung trockenen Dampfes in höherem Masse erfüllt sind, auch trockeneren Dampf liefern, als solche, bei denen die Beanspruchung der Heizfläche hoch, der Wasserspiegel und der Dampf -raum klein ist. Das letztere ist z. B. bei manchen Wasserröhrenkesseln der Fall, namentlich dann, wenn die Beanspruchung eine grosse ist und der Oberkessel fehlt, während die unter dem Namen „Grosswasserraum-kessel“ bekannten Systeme in der erwähnten Hinsicht günstiger dastehen. Aber auch bei Kesseln mit grossem Wasserraume liefern manche Systeme nassen Dampf, so z. B. die Bouilleurkessel (siehe V. Abschnitt), wo der zum grössten Teile in den Unterkesseln produzierte Dampf durch einen engen Stutzen aufsteigen und in einem sehr kleinen Teile des Wasserspiegels durchbrechen muss, dann bei den Tischbeinkesseln, wo der ebenfalls im Unterkessel

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

zur Hauptsache erzeugte Dampf eine hohe Wassermasse durchziehen muss, ehe er in den einzigen Dampfraum des Kessels gelangt, u. s. w.

Im allgemeinen dürfte aber bei den meisten Kesseln mit grossem Wasserraume und nicht zu grosser Beanspruchung der Heizfläche, wenn die Dampfentnahme (siehe weiter unten) richtig erfolgt und das Wasser nicht zu sehr verunreinigt ist, der Wassergehalt des erzeugten Dampfes nur gering sein. Ist der Feuchtigkeitsgehalt grösser als 5°/o, so sind besondere Wasserabscheider oder Überhitzer erforderlich.

Grosse Wassermengen werden dagegen vom Dampfe eines Kessels mit übergerissen bei Vorgängen, die man im Dampfkesselbetriebe als Überkochen, Spucken, Auf kochen u. s. w. bezeichnet. Das Überkochen oder Spucken des Kessels zunächst tritt namentlich dann ein, wenn das Kesselwasser Schlamm, Unreinigkeiten enthält oder der dem Wasser zur Reinigung zugesetzte Sodagehalt zu gross ist, wenn ferner dem Kessel plötzlich grosse Dampfmengen entnommen werden und Druckentlastung stattfindet. Das Wasser schäumt dann auf, ja der Wasserspiegel tritt oft sogar bis an die Ventile heran, womit natürlich ein Überreissen von grossen Wassermengen bezw. ein Treten des Wassers in die Rohrleitung verbunden ist. Unter dem Aufkochen versteht man weiter ein sehr heftiges Emporsteigen von Dampf über der sogenannten Feuerplatte des Kessels, das ist der direkt über der Feuerung liegende Teil der Kesselwandung; bei demselben, das häufig in einem Emporschleudern des Wassers besteht und namentlich bei starker Beanspruchung des Rostes vorkommt, ist wieder ein starkes Überreissen von Wasser unvermeidlich. Alle diese Vorgänge treten natürlich um so eher und um so heftiger ein, je kleiner der Wasserraum, Wasserspiegel und Dampfraum ist, sind also im allgemeinen bei Kesseln mit grossem Wasserraum nicht so sehr zu befürchten als bei solchen mit kleinen, wo sie oft schon bei mässiger Beanspruchung und gleich-mässiger Dampfentnahme Vorkommen, namentlich wenn der Wasserspiegel hoch, der Dampf raum klein ist.

Zur Bestimmung des im Dampfe enthaltenen Wassers dienen hauptsächlich zwei Methoden, nämlich die kalorimetrische und die chemische. Bei der ersteren kondensiert oder überhitzt (trockenet) man den Dampf und gelangt durch Vergleich der Wärmemengen, welche dem Dampfe entzogen oder zugeführt wurden, mit derjenigen, welche im trockenen gesättigten Dampfe enthalten ist, zum Wassergehalte. Bei der letzteren setzt man dem Kessel wasser Salze zu, die aber nur in dem vom Dampfe mitgerissenen Wasser, nicht im Dampfe selbst aufgelöst werden, und schliesst von dem Gehalt des feuchten Dampfes an solchen Salzen auf die Menge des Wassers. Beide Methoden haben aber ihre Fehler und geben keine vollständig zuverlässigen Resultate, wie denn überhaupt nach Radinger bis heute leider noch kein geeignetes Mittel vorhanden ist, den Wassergehalt eines Maschinenbetriebsdampfes selbst nur mit annähernder Genauigkeit zu messen.

Eine Beschreibung der Methoden zur Bestimmung des Wassergehaltes im Dampfe befindet sich in der Zeitschrift deutscher Ingenieure, und zwar von Prof. A. Seemann im Jahrgange 1885, S. 340, von P. Möller im Jahrgange 1895, S. 1059.

Die Entnahme des Dampfes aus dem Kessel ist stets langsam und erst nach gehörigem Vorwärmen der Leitung vor zunehmen, da ein plötzliches Öffnen des Dampfventiles immer eine Druckentlastung im Kessel und ein Aufschäumen des Wassers, also sehr nassen Dampf zur Folge hat und die nicht vorgewärmte Leitung eine bedeutende Bildung von Kondenswasser veranlasst. Die Dampfentnahmestelle ist ferner möglichst entfernt von dem immerhin unruhigen Wasserspiegel und von der Auf kochsteile über der Feuerplatte, also an die höchste Stelle des Dampfdomes und den hinteren Teil des Kessels, wo der Wasserspiegel bei den meisten Systemen am ruhigsten ist, zu verlegen.

Weitere Angaben hierüber befinden sich im V. Abschnitte beim Dampfventil.

II. ABSCHNITT.

Die Brennmaterialien und deren Verbrennung*, die Wärme-entwiekelung bei den Dampfkesselanlagen.

crn

Allgemeine Erklärungen.

Die zur Dampfbildung nötige Wärme entwickeln wir bei unseren Dampfkesselanlagen durch Verbrennen der Brennmaterialien. Es ist deshalb von grösster Wichtigkeit, das Wesen und die Vorgänge bei der Verbrennung, die Eigenschaften und Zusammensetzung der Brennmaterialien, sowie vor allem diejenigen Punkte kennen zu lernen, auf die es bei der Verbrennung ankommt, um eine für den beabsichtigten Zweck möglichst vollständige und vorteilhafte Entwickelung der in den Brennmaterialien enthaltenen Wärme zu erzielen. Ehe wir hierzu in den nächsten Paragraphen übergehen, sind einige allgemeine Erklärungen über die Verbrennung und die Brennmaterialien vorauszuschicken.

Unter Verbrennung zunächst versteht man die chemische Verbindung eines Körpers mit dem Sauerstoff unter Licht- und Wärmeentwickelung. Den zur Verbrennung erforderlichen Sauerstoff entnehmen wir der Luft, welche dem zu verbrennenden Körper zugeführt werden muss. Die Verbrennung des letzteren beginnt aber erst dann, wenn er an irgend einer Stelle auf seine Entzündungstemperatur, die bei den einzelnen Körpern verschieden hoch liegt, erwärmt ist. Dies geschieht bekanntlich dadurch, dass wir leichter entzündbare Körper zum Verbrennen bringen und durch die bei dieser Verbrennung entwickelte Wärme andere Körper mit hoher Entzündungstemperatur auf diese letztere erwärmen. Ausser Luft bezw. Sauerstoff gehört also noch zum Beginn oder Bestehen einer Verbrennung die Entzündungstemperatur, und die Verbrennung eines Körpers wird gestört, sobald der Körper oder die aus ihm sich bildenden brennbaren Gase entweder nicht die genügende Luftmenge finden, oder unter die Entzündungstemperatur abgekühlt werden.

Die Wärme, welche bei der Verbrennung eines Körpers entwickelt wird, kann man in doppelter Weise messen, nämlich einmal nach ihrer Quantität, d. h. nach

der Zahl der entwickelten Wärmeeinheiten, das andere Mal nach ihrer Intensität, d. h. nach der Höhe der erzeugten Temperatur, der sogenannten Verbrennungstemperatur.

Als Brennmaterialien bezeichnet man ferner solehe ! Körper, die rasch eine Verbindung mit dein Sauerstoff eingehen und die bei nicht zu hohen Beschaffungskosten eine so grosse Wärme bei der Verbrennung entwickeln, dass sich ihre Anwendung zu dem vorliegenden oder einem ähnlichen Zwecke lohnt. Man unterscheidet feste, flüssige und gasförmige Brennmaterialien.

Die für uns am wichtigsten festen Brennmaterialien bestehen aus Kohlenstoff, sowie chemischen Verbindungen von Wasserstoff mit Kohlenstoff und ! Sauerstoff. Die letzteren bilden die gasförmigen, flüch-| tigen Bestandteile des Brennmateriales. Manche Brenn-^ materialien enthalten weiter geringe Menge von Schwefel und Stickstoff, alle dagegen besitzen mineralische Beimengungen und hygroskopisches Wasser, das die Feuchtigkeit des Brennmateriales bildet. Bei der Verbrennung werden die festen Brennmaterialien völlig zersetzt und verändert. Die brennbaren Teile derselben verbinden sich, soweit sie nicht unverbrannt entweichen, mit dem Sauerstoff der Luft und bilden die Verbrennungs-produkte, die nicht brennbaren Teile werden zum Teil von den Verbrennungsprodukten mit fortgenommen, zum Teil bleiben sie als Verbrennungsrückstände (Asche und Schlacken) bei der Verbrennung zurück. Die bei der letzteren entweichenden Gase insgesamt, die den Kessel bespülen und ihre freie Wärme möglichst vollständig an diesen abgeben sollen, nennt man Heiz- oder Feuergase.

Zu den festen Brennmaterialien gehören das Holz, der Torf, die Braun-, die Steinkohle und der An-thracit, sowie die aus diesen durch Austreiben der flüchtigen Bestandteile gebildeten, wie Holzkohle, Torfkohle und Koks. Als flüssiges Brennmaterial kommt hauptsächlich das Petroleum in Betracht. Die gasförmigen Brennmaterialien werden aus den festen gewonnen.

•//.

2403 WE.

34200 WE.

Im Folgenden sind C, H, O, S u. s. w. die chemischen Zeichen für Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff bezw. Schwefel. Dagegen ist der Gehalt von 1 kg eines Brennmateriales an Kohlenstoff mit c, an Wasserstoff mit li, an Sauerstoff mit o, an Schwefel mit s, an Stickstoff mit n, an mineralischen Beimengungen mit a, an hygroskopischem Wasser mit w bezeichnet.

Wenn ferner im Folgenden von Brennmaterialien die Bede ist, so sind darunter, wenn dies nicht ausdrücklich anders vermerkt ist, stets feste Brennmaterialien verstanden.

5.

Die brennbaren Bestandteile der Brennmaterialien und deren Verbrennungsprodukte, die zur Verbrennung der Brennmaterialien theoretisch erforderliche Luftmenge.

Als brennbare Bestandteile der Brennmaterialien kommen für die Wärmeentwickelung hauptsächlich der Kohlenstoff und Wasserstoff, weniger der nur in einzelnen Brennmaterialien enthaltene Schwefel in Betracht.

Der Kohlenstoff zunächst kann zwei verschiedene

Verbindungen mit dem Sauerstoff eingehen, er kann nämlich zu Kohlensäure oder Kohlenoxyd verbrennen. Verbrennt er zu Kohlensäure, so verbindet sich gemäss der Formel

C + 0₂^C0₂

stets ein Volumen Kohlenstoff mit zwei Volumina Sauerstoff, oder ein Gewichtsteil Kohlenstoff mit 2,667 Gewichtsteilen Sauerstoff. Dabei entwickelt jedes kg Kohlenstoff n ach den Versuchen von F a v r e & S i 1 b e r m a n n 8 08 0 WE.²) Verbrennt dagegen der Kohlenstoff nur zu Kohlenoxj^d, so verbindet sich nach der Formel

c-f o = co

stets ein Volumen Kohlenstoff mit einem Volumen Sauerstoff, oder ein Gewichtsteil Kohlenstoff mit 1,338 Gewichtsteilen Sauerstoff. Die hierbei entwickelte Wärmemenge beträgt für jedes kg Kohlenstoff nur 2473 WE.

Ob der Kohlenstoff zu Kohlensäure oder Kohlenoxyd verbrennt, hängt ausser von der Menge des Sauerstoffes noch von der Temperatur und dem Drucke, wie sie bei der Verbrennung herrschen, ab.

Kohlenoxyd verbrennt, wenn es bei richtiger Temperatur weiteren freien Sauerstoff findet, natürlich zu Kohlensäure, entsprechend der Formel C0 + 0 = C0₂,

während andererseits Kohlensäure, wenn sie mit glühendem Kohlenstoff in Berührung kommt, wieder nach der Formel CO, -f C = 2 CO zu Kohlenoxyd reduziert wird.

Verbrennt der Kohlenstoff zuerst zu Kohlenoxyd und dann zu Kohlensäure, so wird dieselbe Wärmemenge wie bei der Verbrennung des Kohlenstoffes direkt zu Kohlensäure frei. 1 kg Kohlenstoff verbindet sich nun mit 1,333 kg Sauerstoff zu 2,333 kg Kohlenoxyd. Verbrennen die letzteren weiter zu Kohlensäure, so werden nach Obigem 8080 — 2473=5607 WE frei. 1 kg Kohlenoxyd entwickelt demnach bei der Verbrennung zu Kohlensäure 5607

2.333

Bei der Deduktion der Kohlensäure zu Kohlenoxyd wird die gleiche Wärmemenge gebunden, welche bei der Verbrennung des Kohlenoxyds zu Kohlensäure frei wird.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass wir bei der Verbrennung der Brennmaterialien darnach zu streben haben, den Kohlenstoff möglichst vollständig zu Kohlensäure zu verbrennen, denn nur dann wird die volle Wärme desselben entwickelt. Jedes kg Kohlenstoff, welches bei der Verbrennung völlig unverbrannt entweicht, bewirkt uns einen Wärmeverlust von 8080 WE, jedes kg, das nur zu Kohlenoxyd verbrennt, einen Verlust von 8080 — 2473 = 5607 WE.

Der Wasserstoff verbrennt zu Wasser, wobei sich gemäss der Formel

h₂ + o = h₂o

zwei Volumina Wasserstoff mit einem Volumen Sauerstoff, oder ein Gewichtsteil Wasserstoff mit acht Gewichtsteilen Sauerstoff verbinden. Hierbei entwickelt jedes kg Wasserstoff nach den Versuchen von Favre & Silbermann 34463 WE,²) unter der Annahme, dass das Verbrennungsprodukt flüssiges Wasser ist. Nimmt man dagegen an, dass der Wasserstoff wie bei allen gewöhnlichen Feuerungen zu Wasserdampf verbrennt, so entwickelt 1 kg des ersteren nur rund 29000 WE, da dann von dem vorigen Werte die bei der Überführung des Wasserdampfes in flüssiges Wasser frei werdende Wärmemenge, wie sie in § 7 näher berechnet ist, abzuziehen ist.

Von dem Wasserstoffe eines Brennmateriales kann aber nur ein Teil, der sogenannte freie oder disponible Wasserstoff, verbrennen, da man annimmt, dass der Rest des Wasserstoffes sich schon mit dem Sauerstoffe des Brennmateriales zu dem sogenannten chemisch gebundenen Wasser²) vereinigt hat.

Da im Wasser stets acht Gewichtsteile Sauerstoff mit einem Gewichtsteile Wasserstoff verbunden sind, so enthält 1 kg Brennmaterial von der auf dieser Seite links oben angegebenen

allgemeinen Zusammensetzung (c, h, o . . . .) -g kg Wasserstoff, die mit o kg Sauerstoff des Brennmateriales das chemisch

gebundene Wasser des letzteren bilden, und (h--~) kg freien

oder disponiblen Wasserstoff.

Der Schwefel bildet bei der Verbrennung teils schweflige Säure (S0₂), teils Schwefelsäure (S0₃). Nimmt man, da der Schwefel ja immer nur von untergeordneter Bedeutung für die Wärmeentwickelung bei der Verbrennung der Brennmaterialien bleibt, an, er verbrenne entsprechend der Formel

s -f 0₂ = so₂

nur zu schwefliger Säure, so verbindet sich immer ein Volumen Schwefel mit zwei Volumina Sauerstoff, oder ein Gewichtsteil Schwefel mit einem Gewichtsteile Sauerstoff. Hierbei entwickelt jedes kg Schwefel rund 2500 WE.

1) Nach den neueren Versuchen von Berthelot & Thomson

8137 WE.

2) Zum Unterschiede von dem mechanisch gebundenen oder hygroskopischen Wasser.

Die vorstehenden Angaben können nun dazu dienen, die Luftmenge zu bestimmen, welche theoretisch nötig ist, um den in 1 kg eines Brennmateriales enthaltenen Kohlenstoff zu Kohlsäure, Wasserstoff zu Wasser und Schwefel zu schwefliger Säure zu verbrennen. Man bezeichnet diese Luftmenge als die theoretisch zur Verbrennung des betreffenden Brennmateriales erforderliche, oder kurz als die theoretische Luftmenge. Nach dem Vorstehenden gehören zur Verbrennung der in 1 kg Brennmaterial von allgemeiner Zusammensetzung (siehe Seite 12) enthaltenen

c kg Kohlenstoff zu Kohlensäure 2,667 c kg,

^h--^ kg freier Wasserstoff zu Wasser 8

= (8 h — o) kg, s kg Schwefel zu schwefliger Säure s kg Sauerstoff, also im ganzen

Vorgänge bei der Verbrennung der Brennmaterialien, Rauch- und Russbildung, vollkommene und unvollkommene Verbrennung, die Luftzufuhr und die Bedingungen für die vorteilhafteste Wärmeentwickelung.

Wird Holz, Torf, Braun- oder Steinkohle entzündet oder auf glühendes Brennmaterial geworfen, so lassen sich bei der folgenden Verbrennung zwei Perioden unterscheiden.

o-o

(2,667 c + 8 h + s —o) kg,

oder, da 1 kg Sauerstoff bei 0° C und mittlerem Luft-

cbm einnimmt,

1,43

drucke einen Raum von

2,667 c —|— 8 h —|— s — o

Ü43    Cbm

Sauerstoff. Um die Luftmenge zu bekommen, in welcher diese Sauerstoffmenge enthalten ist, hat man zu berücksichtigen, dass, abgesehen von dem geringen Gehalte an Kohlensäure und Wasserdampf,

100 kg Luft aus rund 23 kg Sauerstoff und 77 kg Stickstoff,

100 cbm Luft aus rund 21 cbm Sauerstoff und 79 cbm Stickstoff

bei 0° C und mittlerem Drucke bestehen. Die angeführte Sauerstoffmenge ist deshalb in

2,667 c —|— 8 li —s — o

23

100 kg

oder

2,667 c-|-8h-f-s — o

21 1,43

100 cbm

Luft enthalten. Diese beiden Ausdrücke geben also die theoretische Luftmenge eines Brennmateriales.

Beispiel.

Welches ist die theoretische Luftmenge einer Steinkohle von der folgenden Zusammensetzung:

c = 0,7774, h = 0,0483, o = 0,0604, s = 0,0151, w = 0,04, a = 0,0588.

Nach Gleichung 3 ergiebt sich 2,667 • 0,7774 -f 8 • 0,0483 -f 0,0151 — 0,0604

23

100

= ^ 10,5 kg,

l₂ =

2,667 • 0,7774 -f 8 • 0,0483 -f 0,0151 — 0,0604

21 • 1,43

100

= ^ 8,04 cbm.

Während der ersten Periode, die man wohl auch als Entgasungsperiode bezeichnet, werden durch die Wärme der eingeleiteten Verbrennung oder durch diejenige des schon vorhandenen glühenden Brennmateriales die flüchtigen, gasförmigen Bestandteile des frischen Brennmateriales ausgetrieben. Hierbei entweicht ausser anderen, nebensächlichen Produkten der freie Wasserstoff und der Wasserstoff des in seine Elemente zersetzten chemisch gebundenen Wassers in Verbindung mit einem Teile des Kohlenstoffes als Kohlenwasserstoffe. Die Natur und Entzündbarkeit der letzteren ist sehr verschieden. Je mehr Kohlenstoff sie enthalten, desto mehr nähern sie sich dem teerartigen Zustande und desto höher liegt im allgemeinen ihre Entzündungstemperatur, je mehr Wasserstoff sie dagegen besitzen, desto gasförmiger ist ihr Zustand und desto leichter entzünden sie sich.

Mit diesen Kohlenwasserstoffen kann nun ein Doppeltes geschehen. Werden sie vor dem Entweichen auf ihre Entzündungstemperatur erwärmt und finden sie ausserdem den genügenden Sauerstoff, so verbrennen sie zu Kohlensäure und Wasser und entsteigen dem Schornstein als unsichtbare Gase. Das ist aber meistens nicht der Fall. Die schwerer entzündbaren, kohlenstoffreicheren Kohlenwasserstoffe erhalten vielmehr in den meisten Feuerungen aus Gründen, die im nächsten Abschnitte erörtert werden, ihre Entzündungstemperatur und den erforderlichen Sauerstoff nicht und entweichen unverbrannt als in der Luft kondensierte Teerdämpfe. Von den übrigen Kohlenwasserstoffen dagegen verbrennt gewöhnlich nur der leichter brennbare Wasserstoff zu Wasserdampf, während der Kohlenstoff sich in Form von schwarzen Flocken als ßuss ausscheidet und die übrigen Gase mehr oder weniger schwarz färbt. Man sagt dann, die Feuerung raucht. Rauch besteht somit aus un verbrannten Kohlenwasserstoffen, die als Teerdämpfe dem Schornstein entweichen und mit Russ, das ist un verbrannter Kohlenstoff, sowie mit der vom Roste durch den Schornsteinzug fortgerissenen feinen Flugasche vermischt sind.

Die Fähigkeit eines Brennmateriales, Rauch und Russ unter Umständen zu entwickeln, hängt also wesentlich von dem Gehalte desselben an Kohlenwasserstoffen ab; derselbe ist bei den einzelnen Brennmaterialien verschieden gross und bei manchen, wie Anthracit, Holzkohle, Torfkohle und Koks, von denen die letzteren ja durch Entgasung von Holz, Torf bezw. Steinkohle gewonnen werden, ist er so gering, dass diese für gewöhnlich fast gar keinen Rauch oder Russ entwickeln und deshalb als rauchfreie Brennmaterialien bezeichnet werden.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Praxis sagt, die günstigste Wärmeentwickelung erzielt man durch eine möglichst vollkommene Verbrennung mit möglichst kleinem Luftüberschuss. Die Luftmenge, bei der diese günstigste Wärmeentwickelung stattfindet, nennt man die dem Brennmateriale praktisch zuzuführende Luftmenge.

Nach der Beendigung der Entgasung der zu Anfang erwähnten Brennmaterialien beginnt nun die zweite Periode, die Verbrennung des zurückgebliebenen, entgasten Brennmateriales, das eben nichts weiter als Holzkohle, Torfkohle bezw. Koks ist und in der Hauptsache aus Kohlenstoff besteht. Der letztere verbrennt schliesslich entweder zu Kohlensäure, oder zu Kohlenoxyd. Welches von beiden das schliessliche Verbrennungsprodukt ist, hängt von der Luftzufuhr, von der Höhe der Brennmaterialschicht, von der Wartung des Feuers u. s. w. ab. Der Schwefel der Brennmaterialien verbrennt, wie im vorigen Paragraphen angedeutet, zu schwefliger Säure oder Schwefelsäure. Von den nicht brennbaren Bestandteilen des Brennmateriales bleiben die mineralischen Beimengungen als Asche und Schlacken zurück, das hygroskopische Wasser wird verdampft und entweicht wie der Stickstoff mit den übrigen Heizgasen.

Alle diese nicht brennbaren Bestandteile benachteiligen natürlich die Verbrennung, und zwar die mineralischen Beimengungen, indem sie der Luft den Zutritt zu den brennbaren Bestandteilen erschweren und die in ihnen beim Entfernen vom Boste noch enthaltene Wärmemenge für die Dampfbildung im Kessel verloren ist, das hygroskopische Wasser, weil die zu seiner Verdampfung erforderliche Wärme den übrigen Heizgasen entzogen und der Wasserdampf ebenso wie der Stickstoff durch die übrigen Gasen erwärmt wird, also die beim Verlassen des Kessels in beiden befindliche Wärmemenge ebenfalls einen gewissen Wärmeverlust für die Kesselanlage bildet.

Ehe wir nun die Bedingungen besprechen, tvelche zu einer möglichst vorteilhaften Wärmeentwickelung in unseren Dampfkesselanlagen gehören, haben wir noch den Begriff der vollkommenen und unvollkommenen Verbrennung und die zur letzteren wirklich erforderliche Luftmenge zu erwähnen.

Vollkommen nennt man die Verbrennung eines Brennmateriales dann, wenn der Kohlenstoff desselben zu Kohlensäure, der Wasserstoff zu Wasserdampf verbrennt. Bildet sich dagegen bei einer Verbrennung Rauch oder Kohlenoxyd, ist also in den Heizgasen unverbrannter Kohlenwasserstoff und Kohlenstoff oder Kohlenoxyd enthalten, so heisst die Verbrennung eine unvollkommene. Da mit jeder unvollkommenen Verbrennung Wärme Verluste verbunden sind, so wird man, um die ganze im Brennmaterial enthaltene Wärmemenge zu entwickeln, stets eine vollkommene Verbrennung anzustreben haben.

Fragt man sich nun, bei welcher Luftmenge eine solche vollkommene Verbrennung erzielt wird, so lehrt die Erfahrung, dass bei Zuführung der im vorigen Paragraphen ermittelten theoretischen Luftmenge stets eine unvollkommene Verbrennung entsteht. Das rührt daher, dass der Luft bei der Verbrennung der Sauerstoff niemals vollständig entzogen wird, indem z. B. der in Form von Säulen zwischen den einzelnen Brennmaterial- j stücken aufsteigenden Luft der Sauerstoff nur am Um- | fange entnommen werden kann, diese Luft ferner lyir | mit der Oberfläche der Brennmaterialstücke in Berührung tritt, auch der Zutritt der Luft an das Brennmaterial durch die bei der Verbrennung einmal entwickelten Gase j erschwert wird, und schliesslich die Mischung der gerade zur vollkommenen Verbrennung hinreichenden Luft mit

den entwickelten, noch brennbaren Gasen niemals eine so innige sein kann, dass jedes Teilchen Kohlenstoff und Wasserstoff auch seinen erforderlichen Sauerstoff findet. Wir müssen also, um eine vollkommene Verbrennung zu erzielen und die mit jeder unvollkommenen Verbrennung verbundenen Wärmeverluste zu vermeiden, eine Luftmenge zuführen, die grösser als die theoretische ist, oder, wie man zu sagen pflegt, mit einem Luftüberschuss d i e Ve r b r e n n u n g b e w i rk e n. Erfahrungsgemäss erhält man nun bei Zuführung des doppelten theoretischen Luftquantums stets eine vollkommene Verbrennung. Dabei ist aber zu bedenken, dass von der dem Brennmateriale zugeführten Luftmenge zur vollkommenen Verbrennung immer nur der Sauerstoff des theoretischen Luftquantums gebraucht wird, während die mehr als theoretisch nötig zugeführte Luft nutzlos durch die Feuerungsanlage geschleppt und in dieser mit erwärmt wird, also beim Verlassen des Kessels, wo die Heizgase noch eine beträchtliche Temperatur besitzen, uns eine um so grössere Wärmemenge unbenützt mit fortführt, je grösser der Luftüberschuss ist. Man hat also bei einer Verbrennung mit zwei verschiedenen Verlusten zu rechnen. Der eine entsteht durch die unvollkommene Verbrennung, der andere rührt von der mehr als theoretisch erforderlichen

Luftmenge her. Um den ersten Verlust möglichst klein zu halten, muss man den Luftüberschuss möglichst gross nehmen, um den zweiten möglichst herunter zu bringen, wird man diesen Luftüberschuss dagegen wieder möglichst zu beschränken haben. Um beiden einander gerade gegenüberstehenden Forderungen möglichst zu genügen, wird es das Beste sein, dem Brennmateriale eine solche Luftmenge während der Verbrennung zuzuführen, bei der die Verluste durch unvollkommene Verbrennung und diejenigen durch die überschüssige Luft zusammen ein Minimum werden, oder, wie die

Die angeführte Hauptbedingung für die vorteilhafteste Wärmeentwickelung lässt sich auch leicht aus der folgenden Betrachtung erkennen. Wir wollen in den Feuerungen unserer Dampfkessel möglichst die ganze im Brennmateriale enthaltene Wärme entwickeln und mit derselben Heizgase von möglichst hoher Temperatur erzeugen. Das erstere kann nur durch eine möglichst vollkommene Verbrennung erreicht werden, das letztere wird um so besser gelingeu, je kleiner die Menge der Heizgase ist, auf welche sich die entwickelte Wärme zu verteilen hat. Unnötig vergrössert wird aber, wie schon angedeutet, die Menge der Gase durch die mehr als theoretisch zugeführte Luft, während allerdings mit deren Beschränkung wieder die Vollkommenheit der Verbrennung, also auch die entwickelte Wärmemenge abnimmt. Um beiden Anforderungen möglichst gerecht zu werden, wird also eine möglichst vollkommene Verbrennung mit möglichst geringem Luftüberschuss anzustreben sein.

Die einem Brennmateriale praktisch zuzuführende Luf tmeng-e ist natürlich bei den einzelnen Brennmaterialien verschieden und auch für dasselbe Brennmaterial in den

kg |

und

Folgende.

zu

besitzen.

einzelnen Fällen nicht gleich. Diese Luftmenge dem Brennmateriale bei der Verbrennung gerade zuzuführen, ist die Hauptkunst des Heizers. Eine genaue Angabe, ob während einer Verbrennung die praktisch richtige Luftmenge zugeführt wird, ist nämlich von vorneherein nicht möglich, sondern erst die Untersuchung der schon entwickelten Feuergase (siehe § 9) kann lehren, ob diese Luftmenge während der vorhergehenden Verbrennung zugeleitet wurde. Ist

Lx und L, die durch Gleichung 3 bestimmte theoretische Luftmenge eines Brennmateriales in kg bezw. cbm, so drückt sich die praktisch zuzuführende des letzteren durch die Beziehung

L/ - m L1 L/ = m L₂ cbm J

aus.

Nach Weinlig beträgt z. B. für deutsche Braunkohlen m = l,3 bis 1,5, für deutsche Steinkohlen m = 1,7 bis 1,9, während nach dem Berichte über die Leistungsversuche an den Dampfkesseln der elektrischen internationalen Ausstellung im Jahre 1891 zu Frankfurt am Main nur m = 1,25 für gute Ruhrkohle als wirtschaftlich vorteilhaft angegeben wird.

Ebenso wie die während der Verbrennung durch den Rost zuviel zugeführte Luft ruft natürlich auch die auf andere Weise, wie namentlich durch Undichtheiten des Mauerwerks, in die Feuerung oder die Feuerzüge tretende Luft Wärmeverluste hervor.

Die Mittel, durch welche auf eine möglichst vorteilhafte Wärmeentwickelung in unseren Dampfkesselfeuerungen hingewirkt werden kann, können eingehender erst im nächsten Abschnitte bei der Einrichtung und Bedienung dieser Feuerungen besprochen werden. Hier sei aber schon auf die folgenden allgemeinen Punkte hingewiesen. Hält man fest, dass, wie wiederholt angedeutet, zu jeder vollkommenen Verbrennung die richtige Temperatur und die genügende Luftmenge erforderlich sind, dass aber jede unnötige Luftzufuhr in anderer Weise wieder nachteilig wirkt, so erkennt man das

1. Die brennbaren Gase sind möglichst schnell auf die Entzündungstemperatur zu bringen und vor jeder Abkühlung während der Verbrennung zu bewahren. Daraus ergiebt sich:

Der Verbrennungsraum einer Feuerung ist möglichst durch schlechte Wärmeleiter zu begrenzen, da diese mit der Zeit durch die bei der Verbrennung entwickelte Wärme eine hohe Temperatur annehmen und deshalb zur Erwärmung der sie bespülenden, noch nicht ausgebrannten Gase auf die Entzündungstemperatur beitragen können.

Kommen dagegen gute Wärmeleiter als Begrenzung des Verbrennungsraumes zur Verwendung, so sind diese von dem Feuer möglichst weit zu entfernen, damit die Gase nicht durch Berührung mit denselben unter die Entzündungstemperatur abgekühlt werden.

Da die bei der Entgasung des frischen Brennmateriales sich bildenden Kohlenwasserstoffe nur durch

die im Verbrennungsraume schon enthaltene Wärme, also namentlich durch die Glut des schon in der Verbrennung begriffenen, alten Brennmateriales, auf die Entzündungstemperatur gebracht werden können, so ist das frische Brennmaterial immer nur dann und in solcher Menge zur Entgasung zu bringen, wenn bezw. dass die Glut des alten Brennmateriales zu der erwähnten Erwärmung der Kohlenwasserstoffe noch vorhanden bezw. ausreichend ist.

Der Eintritt kalter Luft, wie z. B. durch die offene Heizthür, durch unbedeckte Stellen des Rostes, ist vermeiden, da durch diese die Temperatur im Verbrennungsraume herunter gebracht wird. Ebenso ist die den brennbaren Gasen nachträglich über dem Roste zugeführte, sogenannte sekundäre Luft möglichst vorgewärmt zuzuleiten, da diese Luft sonst eine Abkühlung der Gase bewirkt.

2. Die Luft ist in richtiger Menge und mit der erforderlichen Geschwindigkeit dem ganzen Brennmateriale und den sämtlichen brennbaren Gasen zuzuführen und mit den letzteren in innigster Weise zu mischen. Das heisst:

Die Entgasung des frischen Brennmateriales muss entweder gleichmässig erfolgen, also eine plötzliche, reichliche Gasentwickelung vermieden werden, wenn die Luftzufuhr unverändert bleiben soll, oder bei unregelmässiger Entgasung muss die Luftzufuhr — was allerdings sehr schwierig ist und gewöhnlich zeitweise grossen Luftüberschuss schafft — der Menge der gebildeten Kohlenwasserstoffe angepasst, also reguliert werden.

Die Luftzufuhr ist entsprechend der erforderlichen stärkeren oder geringeren Wärmeentwickelung, also dem Dampf verbrauche gemäss zu regeln.

Das Brennmaterial ist in nicht zu grossen Stücken, sondern gehörig zerkleinert zu verbrennen.

Die Brennmaterialschicht ist in richtiger und überall gleicher Höhe bei passender Rostgrösse und Zuggeschwindigkeit zu erhalten und die Verbrennung nicht so zu forcieren, dass dem Brennmateriale nicht die genügende Zeit zum vollständigen Ausbrennen verbleibt.

Der Schornstein muss eine genügende Zugstärke

3.    Der Eintritt aller mehr als praktisch nötigen Luft ist streng zu vermeiden. Das sagt:

Auf richtige Einstellung des Schornsteinschiebers ist besonders zu achten, unbedeckte Stellen auf dem Roste, das häufige Öffnen der Heizthür, undichte Stellen im Mauerwerke der Feuerung (und auch der Feuerzüge) sind für die Wärmeentwickelung nachteilig, da sie den Luftüberschuss unnötig vergrössern und deshalb Wärme-Verluste herbeiführen.

4.    Der Verbrennungsraum ist vor Wärmeverlusten durch Ausstrahlung und Leitung an die äussere Luft möglichst zu schützen. Wärmeverlusten durch unverbrannt aus der Feuerung fallendes Brennmaterial, sowie durch Asche und Schlacken ist möglichst vorzubeugen.

man nun an

kommener Verbrennung eine Wärmemenge, die gleich ; der Summe der Wärmemengen ist, welche bei der voll-

34220 — 9.600 = 28820 WE, wofür in der Formel rund 29000 WE angenommen sind.

Für das hygroskopische Wasser müssen ebenfalls 600 WE in Abzug gebracht werden. Die entsprechende Wärmemenge auch für das chemisch gebundene Wasser abzuziehen, hält Fischer nicht für richtig.

§ 7.

Heizwert und Yerbrennungstemperatur, absoluter und pyrometrischer Wärmeeffekt der Brennmaterialien.

Unter dem Heizwerte oder absoluten Wärmeeffekt

eines Brennmateriales versteht man die Wärmemenge, gemessen in WE, welche 1 kg desselben bei vollkommener Verbrennung entwickelt. Die Kenntnis des Heizwertes der einzelnen Brennmaterialien ist für die Praxis von grösster Wichtigkeit. Einmal giebt der Heizwert ein Mass für die Güte des Brennmateriales hinsichtlich der möglichen Wärmeentwickelnng bei der Verbrennung ab, das andere Mal lässt er, wenn man die in einer Dampfkesselanlage zur Dampfbildung nutzbar gemachte Wärme, die natürlich stets kleiner als der Heizwert ist, kennt, eine Beurteilung der Anlage bezw. eine Bestimmung des Wirkungsgrades derselben zu.

Die Bestimmung des absoluten Wärmeeffektes eines Brennmateriales geschieht auf drei verschiedene Arten, nämlich

1. durch Rechnung auf Grund der Elementaranalyse des Brennmateriales.

Man entnimmt hierzu jeder Ladung (Karre, Korb u. dgl.) des zu untersuchenden Brennstoffes eine Schaufel, wirft diese in eine mit Deckel versehene Kiste und entnimmt aus dieser Masse eine Durchschnittsprobe. Hierbei kann in folgender Weise verfahren werden: das Brennmaterial wird zerkleinert, gemischt, quadratisch ausgebreitet und durch beide Diagonalen in vier Teile geteilt. Zwei einander gegenüberliegende dieser Teile werden fort genommen, die beiden andern wieder zerkleinert, gemischt und geteilt. In dieser Weise wird fortgefahren, bis eine Probemenge von etwa 5 kg übrig bleibt, welche gut verschlossen zu chemischer Untersuchung zu bringen ist³).

Die Analyse ergebe die auf Seite 12 angeführte allgemeine Zusammensetzung, also 1 kg Brennmaterial enthalte c kg Kohlenstoff, h kg Wasserstoff, o kg Sauer- ! stoff, u. s. w. Bei der Berechnung des Heizwertes nimmt j das Brennmaterial erzeuge bei voll- ;

kommen en Verbrennung der einzelnen, getrennt gedachten Bestandteile des Brennmateriales entstehen. Da nun nach

den Angaben von Favre & Silber mann (siehe Seite 12) 1 kg Kohlenstoff bei der Verbrennung zu Kohlensäure 8080, 1 kg Wasserstoff bei der Verbrennung zu flüssigem Wasser 34463 WE entwickelt, so werden die in 1 kg Brennmaterial enthaltenen c kg Kohlenstoff und ^h--*0 kg

freier Wasserstoff offenbar

Wa = 8080c + 34463 (h — -|-)

WE entwickeln. Diese Formel, welche die Dulongsche genannt wird, giebt somit den Heizwert des Brennmateriales

unter Berücksichtigung der von Favre & Silbermann ermittelten Versuchswerte und unter der Annahme, dass der freie Wasserstoff zu flüssigem Wasser verbrenne, sowie schliesslich unter Vernachlässigung des Schwefels, wenn das Brennmaterial solchen enthält.

Ausser dieser Dulongschen Formel existieren noch eine Menge anderer, die auf Grund anderer Versuchswerte und Annahmen auf gestellt sind. Von diesen soll hier nur noch diejenige angeführt werden, welche von einer Kommission des Vereines deutscher Ingenieure und des Verbandes der Dampfkessel-Uberwachungs-Vereine empfohlen wird. Dieselbe lautet

Wa = 8100 c -j- 29000    ---f- 2500 s — 600 w . 6

Dieser Formel ist für die Verbrennungswärme des Kohlenstoffs zu Kohlensäure ein Wert von 8100 WE (nach den Versuchen von Scheurer-Kestner), des Schwefels zu Schwefligsäure, wie schon in § 5 angegeben, von 2500 WE und des Wasserstoffes zu tropfbar flüssigem Wasser von 0° C von 34220 WE (ein Mittelwert aus verschiedenen Versuchen) zu Grunde gelegt. Da das durch die Verbrennung des freien Wasserstoffes entstandene Wasser aber als Wasserdampf in den Verbrennungsprodukten enthalten ist, so muss die zur Bildung dieses Wasserdampfes erforderliche Wärme von dem Werte 34220 abgezogen werden. Nach Dr. Ferd. Fischer (ein Mitglied der vorstehend genannten Kommission) nimmt man nun, um die späteren Verlustberechnungen bei den Feuerungsanlagen möglichst einfach zu gestalten, an, der betreffende Wasserdampf entweiche als solcher mit einer Temperatur von 20⁰ C (der mittleren Kesselhaustemperatur), und berechnet die zur Bildung des Wasserdampfes von dieser Temperatur für 1 kg erforderliche Wärme zu 637 — (100 — 20) • 0,4805 = 599 =    600 WE.

Hierin bedeuten:

637 WE die Gesamtwärme des Wasserdampfes von 100° C, 0,4805 WE die spezifische Wärme des Wasserdampfes, d. i. die Wärmemenge, welche 1 kg desselben zu- bezw. abgeführt werden muss, wenn seine Temperatur um 1° C erhöht bezw. erniedrigt werden soll,

(100 — 20) -0,4805 WE die Wärmemenge, welche 1 kg Wasserdampf von 100° C bei einer Temperaturerniedrigung auf 20° C abgiebt.

Die Verbrennungswärme von 1 kg Wasserstoff zu Wasserdampf von 20° C beträgt demnach, da sich 1 kg Wasserstoff mit 8 kg Sauerstoff zu 9 kg Wasserdampf bei der Verbrennung verbindet, nur

Die Bestimmung des absoluten Wärmeeffektes eines Brennmateriales auf Grund seiner Zusammensetzung durch Rechnung ist niemals eine genaue, denn sie beruht auf reinen Annahmen. Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bilden in den Brennmaterialien chemische Verbindungen, und der in den letzteren enthaltene Kohlenstoff und Wasserstoff verbindet sich bei einer Verbrennung erst nach Trennung dieser Verbindungen mit dem Sauerstoff der Luft. Zu dieser Trennung ist eine Wärmemenge erforderlich, die nicht bekannt ist und nicht in den Formeln zur Berechnung des absoluten Wärmeeffektes berücksichtigt wird. Ferner ist es noch unsicher, in

dz 2°/₀ bei Steinkohlen,

„ Braunkohlen, „ Torf,

1 kg

„ 10 „ 2000°

0,2091 0,2156 0,2220 0,2281 .= 0,2341 ck 0,2891 0,3180 0,3290 0,2450    .

< 11

Kohlenoxyd . Sauerstoff.    .

Stickstoff . . Wasserstoff .

Wasserdampf .    .    .

Schwefligsäure (S 0.₂). Kohlenwasserstoff (CH₄)

WP =

welcher Weise die genannten Elemente in den Brennmaterialien chemisch mit einander verbunden sind. Nach L. C. Wolff in der Zeitschrift deutscher Ingenieure, Jahrgang 1897, sind deshalb die Ergebnisse der obigen Formeln nur dann zu benutzen, wenn kein einwandfreier ermittelter Wert des absoluten Wärmeeffektes zu haben ist. Die Abweichungen des nach der Dulong sehen Formel berechneten Heizwertes mit dem bei der Ver

brennung im Kalorimeter (siehe nachstehend) gemessenen beträgt nach Wolff etwa

± 5%

± ⁸%

±12% „ Holz,

d. h. sie liegt meistens in diesen Grenzen, kann aber unter Umständen auch grösser sein.

2. Durch Verdampfungsversuche an Dampfkesseln. Hierbei bestimmt man die Anzahl kg Dampf von bestimmter Spannung und Temperatur, welche durch Verbrennen von 1 kg des zu untersuchenden Brennmateriales in einer Dampfkesselanlage erzeugt werden, und berechnet daraus die Anzahl WE, welche von 1 kg Brennmaterial in der betreffenden Anlage zur Dampfbildung nutzbar gemacht wurden. Diese Anzahl kg erzeugten Dampfes oder nutzbar gemachter WE haben bezüglich des Brennmateriales nur einen relativen Wert, indem sie nur für die zu dem Versuche gewählte Anlage mit ihrer Bedienungsweise bei diesem Versuche Giltigkeit haben. Um aus ihnen den absoluten Wärmeeffekt des Brennmateriales zu finden, muss man noch die Wärmeverluste, welche bei der betreffenden Anlage in dem betreffenden Falle stattfanden, hinzuaddieren.

Dieselben bestehen in

a)    Wärme Verlusten, die durch das Entweichen der Feuergase mit höherer Temperatur in den Schornstein bewirkt werden,

b)    Wärmeverlusten infolge der unvollkommenen Verbrennung des Brennmateriales,

c)    Wärmeverlusten durch unverbranntes Brennmaterial,

d)    Wärmeverlusten, die durch Schlacke und Asche,

e)    Wärmeverlusten, die durch Strahlung und Leitung hervorgerufen werden.

Die Schwierigkeit, auf diese Weise den Heizwert eines Brennmateriales zn bestimmen, liegt in der schwierigen genauen Ermittelung der genannten Wärme Verluste.

3. Durch Kalorimeter. Es sind dies im wesentlichen kleinere, geschlossene Gefässe, in denen eine kleine Menge des zu untersuchenden Brennmateriales mit reinem Sauerstoff vollkommen verbrannt wird. Diese Gefässe befinden sich in anderen, die mit flüssigem Wasser gefüllt und vollständig isoliert sind. Aus der Temperaturzunahme, welche das Wasser durch die Verbrennung des Brennmateriales erfährt, kann man dann auf die bei der letzteren entwickelte Wärmemenge schliessen.

Während man nun bei den älteren Kalorimetern die Verbrennung des Brennmateriales im einfachen Sauerstoffstrome vornahm, geschieht dies bei den neueren in einer luftdicht verschlossenen, sogenannten Berthelotoder Malilersehen Bombe unter hohem Drucke. Das Material dieser Bomben ist weicher Stahl, der innen mit einem Futter, das bei Berthelot aus dem teueren Platin, bei Mahler aus einer weniger dauerhaften, aber weit billigeren Glasur besteht, versehen ist. Sie besitzen gegenüber den älteren Apparaten den Vorteil, dass ihre sichere Benutzung eine leichtere und die Genauigkeit der gewonnenen Resultate eine grössere ist, da die Verbrennung in den Bomben infolge des hoch komprimierten, überschüssigen Sauerstoffes sehr schnell vor sich geht.

Bezüglich der genaueren Einrichtung der Kalorimeter sei auf die folgenden Litteraturquellen verwiesen:

Zeitschrift deutscher Ingenieure, Jahrg. 1892, Seite 219 und 1426, Jahrg. 1897, Seite 768; Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel-Überwachungs-Vereine, Jahrg. 1893, Seite 23.

Unter dem pyrometrischen Wärmeeffekt eines Brennmateriales versteht man den Temperaturgrad, den dasselbe bei der Verbrennung entwickelt, wenn diese auf eine Anfangstemperatur von 0 ⁰ C bezogen wird und ohne jede Wärmeentziehung vor sich geht. Man kann den pyrometrischen Wärmeeffekt berechnen, indem man das Gewicht oder Volumen eines jeden der bei der Verbrennung von 1 kg Brennmaterial entweichenden Gase mit seiner spezifischen Wärme multipliziert und die Summe dieser einzelnen Produkte in die bei der genannten Verbrennung im ganzen entwickelte Wärmemenge dividiert.

Die spezifische Wärme, also die Wärmemenge in WE, welche zur Temperaturerhöhung von 1 kg bezw. 1 cbm um 1⁰ C erforderlich ist, beträgt nach Dr. Ferd. Fischer¹) für

1 cbm

0,414 0,427 0,439 0,451 0,463 0,572 0,629 0,651 0,308 0,311 0,306 0,305 0,387 0,445 0,424

Wird also 1 kg eines Brennmateriales z. B. durch eine Luftmenge von m L₄ kg (siehe Gleichung 3 und 4) vollkommen verbrannt, so bestimmt sich der pyrometrische Wärmeeffekt zu

____' ' a_______ly

(Ck • 3,667 c + 0,4805 (9 li -f w) + 0,1553 • 2 s +| (0,2438 (n -{- 0,77 m Lj) -j- 0,2175 • 0,23 (m—1) Li)

Hierin ist:

Wa die hei der vollkommenen Verbrennung von 1 kg des Brennmateriales entwickelte Wärmemenge,

3,667 c kg das Gewicht der aus c kg Kohlenstoff und 2,667 c kg Sauerstoff gebildeten Kohlensäure,

9 h das Gewicht des aus h kg Wasserstoff und 8 h kg Sauerstoff gebildeten Wasserdampfes, wkg das Gewicht des von der Feuchtigkeit herrührenden Wasserdampfes,

2 s das Gewicht der aus s kg Schwefel und s kg Sauerstoff gebildeten schwefligen Säure,

n _|_ o,77 m Lx das Gewicht des im Brennmateriale bezw. in der Verbrennungsluft enthaltenen Stickstoffes,

0,23 (m — 1) Lt das Gewicht des überschüssigen Sauerstoffes der Verbrennungsluft.

1) ,.Die Feuerungsanlagen von Dr. Ferd. Fischer“, Bielefeld’s Verlag in Karlsruhe.

Der pyrometrische Wärmeeffekt eines Brennmateriales, wie er oben erklärt wurde, wird natürlich in den Feuerungen niemals erreicht, da hier dem Brennmaterial durch Strahlung und Leitung Wärme entzogen, auch der Wasserdampf bei sehr hoher Temperatur unter Bindung von Wärme in seine Bestandteile (Wasserstoff und Sauerstoff) zersetzt, dissociiert wird. Die wirkliche Verbrennungstemperatur eines Brennmateriales lässt sich genau nur durch direkte Messung (siehe § 9) bestimmen. Angenähert, und nur zu Vergleichen geeignet, ergiebt sich diese Temperatur aus der Gleichungx)

Die wirkliche Verbrennungstemperatur würde dagegen nach Gleichung 8 mit v]t = 0,8 und o = 0,25 nur annähernd betragen

T = 0.8

(1 — 0,25) 7492 (1 -f 1,6 • 10^5) 0,24

= ^1052° C.

§ 8.

T = vh

(1 — q)Wa (1-j-mLJc

Hierin bedeutet:

r₍₁ den Wirkungsgrad der Feuerung, das ist das Verhältnis der in der letzteren von 1 kg Brennmaterial nutzbar entwickelten und teils an die Heizgase übergegangenen, teils im Falle einer über dem Brennmateriale befindlichen, sogenannten direkten Heizfläche dieser direkt vom Herde aus zugestrahlten Wärme (siehe VII. Abschnitt) zu dem Heizwerte Wa,

cs das Ausstrahlungsverhältnis, das ist das Verhältnis der durch Strahlung an die direkte Heizfläche abgegebenen Wärme zu der in der Feuerung nutzbar entwickelten, 1-f mLj das Gewicht der aus 1 kg Brennmaterial und m L-, kg zugeführter Luft entstehenden Feuergase, c die mittlere spezifische Wärme der letzteren.

Als ungefähre Mittelwerte können gelten¹) v= 0,8    bis    0,9    bei    feststehenden Kesseln,

yj,    = 0,7    „    0,8    „    beweglichen Kesseln,

o    =0,25 „    0,3    „    Innnenfeuerungen,

a    =0,2    „    0,25 „    Unterfeuerungen,

c = 0,24.

Beispiel.

Für die im Beispiele des § 5 angegebene Steinkohle mit

c = 0,7774, h = 0,0483, o = 0,0604, s = 0,0151, w = 0,04 und a == 0,0588

berechnet sich der Heizwert nach Gleichung 6 zu

0.0604

Wa = 8100 • 0,7774 -f 29000 ^0,0483 + 25 000 • 0,0151 — 600 • 0,04 = — 7492 WE.

Wird ferner eine vollkommene Verbrennung erzielt, wenn das m = 1,6fache der im Beispiele des § 5 zu Lj = 10,5 kg

berechneten theoretischen Luftmenge zugeführt wird, so bestimmt sich der pyrometrische Wärmeeffekt des Brennmateriales mit ck = 0,32 nach Gleichung 7 zu

7492

WP =

0,32 • 3,667 • 0,7774 -f 0,4805 (9 • 0,0483 -f 0,04) -f 0,1553 • 2 • 0,0151 + 0,2438 • 0,77 • 1,6 • 10,5 + 0,2175 • 0,23 • 0,6 • 10,5

= ^1625° C.

Die Zusammensetzung und Einteilung der einzelnen Brennmaterialien.

Zu den festen Brennmaterialien gehören, wie schon in § 4 angeführt wurde, das Holz, der Torf, die Braun-und Steinkohle, der Anthracit, sowie die Holz-, Torfkohle und der Koks.

Bezüglich des Holzes ist zu bemerken, dass sämtliche Holzarten im gedörrten, ganz trockenen Zustande fast völlig gleich zusammengesetzt sind. Sie enthalten dann nämlich nur Zellulose, einem aus Kohlenstoff und chemisch gebundenen Wasser bestehenden Stoffe, und Asche und haben die folgende Zusammensetzung:

c = 0,44, h = 0,06, o = 0,49, a = 0,01.

Im nicht trockenen Zustande besitzt das Holz einen sehr wechselnden Feuchtigkeitsgehalt, und zwar beträgt derselbe im frisch gefällten Zustande bis zu 45%, im lufttrockenen, d. h. wenn es längere Zeit an der Luft gelegen hat, 15 bis 20 %. Der Heizwert des vollkommen trockenen Holzes ist 4484 WE¹), derjenige des lufttrockenen im Mittel 3000 WE. Das Holz findet in den Dampfkesselfeuerungen meistens nur in Form von Abfällen, Sägespänen oder Lohe Verwendung.

Torf, Braun- und Steinkohle, sowie Anthracit sind aus Pflanzenteilen, namentlich Holzfasern, durch einen Verwesungsprozess, das ist eine Zersetzung bei gehindertem Luftzutritt, entstanden. Hierbei wurde namentlich der Wasserstoff und Sauerstoff ausgetrieben, während der Kohlenstoff relativ zunahm.

Der Torf ist das jüngste Produkt der erwähnten Verwesung. Seine Zusammensetzung bewegt sich zwischen den folgenden Grenzwerten: c = 0,3 bis 0,6, h = 0,04 bis 0,065, o = 0,25 bis 0,35, n = 0,01 bis 0,06, a = 0,01 bis 0,3.

Der Feuchtigkeitsgehalt ist 50 bis 80% im frisch gestochenen, bis zu 25% im lufttrockenen Zustande, der Heizwert schwankt zwischen 2800 bis 4000 WE. In den Dampfkesselfeuerungen verwendet man den Torf äusserst selten, gewöhnlich nur in Form von Torfkohle.

Die Braunkohle ist ein weit älteres Zersetzungsprodukt wie der Torf. Man unterscheidet hauptsächlich drei Arten, nämlich die sogenannten Lignite von brauner Farbe und holzartiger Struktur, dann die erdige Braunkohle von dunklerer Farbe und erdigem Bruch, wie sie in Anhalt, Sachsen und der Lausitz namentlich vorkommt, und schliesslich die muschelige, oft auch als böhmische bezeichnete Braunkohle von muscheligem Bruch und fast schwarzer Farbe. Zwischen diesen drei

1) Nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte“, Verlag von Wilh. Ernst & Sohn, Berlin.

1) Wenn cler Wasserstoff zu Wasserdampf verbrennt.

wo

Arten giebt es natürlich noch eine Menge Abstufungen. Häufige Verwendung findet auch die gewöhnlich aus erdigen Braunkohlen durch Trocknen hergestellte Presskohle.

Die Zusammensetzung der Braunkohle liegt zwischen den folgenden Grenzwerten:

c = 0,38 bis 0,7, h = 0,024 bis 0,05, o = 0,1 bis 0,25, a = 0,02 bis 0,2.

Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt im frischgeförderten Zustande bis zu 60°/o, im lufttrockenen bis zu 25°/o. Als Heizwerte werden im lufttrockenen Zustande für Lignite 3400 bis 3800, für erdige Braunkohlen 4400 bis 5000, für muschelige Braunkohlen 5000 bis 5600, für Presskohle 4500 bis 6000 WE angegeben.

Die Steinkohle bildet für uns das wichtigste Brennmaterial und ist in der Zersetzung noch weiter vorgeschritten wie die Braunkohle. Nach ihrem Verhalten während der Verbrennung trennt man die Steinkohlen in Sand- oder magere Kohle, die im Feuer zerfällt und eine feinkörnige, nicht zusammenhängende Masse bildet, Sinterkohle, die beim Verbrennen sich zu einer aus zusammengefritteten Körnern bestehenden Masse verbindet, und

Back- oder Fettkohle, die im Feuer an der Oberfläche zu einer teigartigen Masse zusammenbackt.

Nach der Grösse der Flamme unterscheidet man ferner lang-, mittel- und kurzflammige Kohlen. Die ersteren sind gewöhnlich gas(kolilenwasserstoff)reicher als die letzteren. Sehr gasreiche Kohlen bezeichnet man wohl auch als Gas kohlen, wenig gashaltige als Anthracitkohle. Nach der Stückgrösse, in welcher die Kohle von der Grube geliefert wird, schliesslich trennt man die Kohle in Stückkohle, Nusskohle und klare Kohle, Kohlengrus, Staubkohle u. s. w.

Nach des Ingenieurs Taschenbuch „Die Hütte“⁴), lassen sich die Steinkohlen in bezug auf ihren Gehalt an vergasbaren Bestandteilen einteilen in

1.    magere Anthracitkohle mit 5 Ms 10% flüchtigen Bestandteilen: lebhafter Zug, wenig Flamme, kein Buss, zu Hausbrand und Schachtöfen geeignet.

2.    gasarme (alte) Sinterkohle mit 10 bis 15,5% flüchtigen Bestandteilen: für Dampfkesselfeuerungen, mit gasreichen Sorten gemischt zum Verkoken.

3.    gasarme (alte) Backkohle mit 15,5 bis 33,3% flüchtigen Bestandteilen: bis 20% Schmiede- und Kokskohlen, über 20% für Flammenfeuerung.

4.    gasreiche (junge) Backkohle mit 33,3 bis 40% flüchtigen Bestandteilen: hackende Gaskohle.

5.    gasreiche (junge) Sinterkohle mit 40 bis 44,4% flüchtigen Bestandteilen: für Flammenfeuerung, Grus zu Dampfkesseln, starker Bauch.

6.    gasreiche (junge) Sandkohle mit 44,4 bis 50% flüchtigen Bestandteilen: für Flammenfeuerung, Grus zu Dampfkesseln, starker Bauch.

Manche Steinkohlensorten besitzen die üble Eigenschaft, den Rost zu verschlacken. Es scheidet sich nämlich aus diesen Kohlen eine leichtflüssige Masse aus, die zu einer Kruste zusammenschmilzt. Die Schlackenbildung rührt daher, dass das in der Asche enthaltene Eisenoxyd bei hoher Schicht zu Eisenoxydul reduziert wird und sich mit den übrigen Aschenbestandteilen zu der erwähnten

Masse vereinigt. Die Schlackenbildung findet aber nur dann statt, wenn der Gehalt der Kohle an Kieselsäure ganz gering ist, während sie bei hohem Gehalt an Kieselsäure verhütet wird. Der Schwefelgehalt vieler Steinkohlen soll weiter insofern nachteilig wirken, als durch denselben die Kesselbleche an gewissen Stellen, namentlich über der Feuerthür, angefressen werden; von anderer Seite wird dies indes bestritten und werden die erwähnten Zerstörungen anderen Ursachen zugeschrieben.

Die Zusammensetzung der Steinkohlen ist natürlich eine sehr verschiedene. Die folgenden Angaben können ungefähr als Grenzwerte dienen:

c = 0,6 bis 0,9, h = 0,03 bis 0,08, o -f- n = 0,06 bis 0,4, a = 0,04 bis 0,25.

Der Feuchtigkeitsgehalt ist 2 bis 20 °/₀, der Heizwert 6000 bis 8800 WE.

Der eigentliche Anthracit ist eine sehr gasarme Steinkohle. Er verbrennt deshalb fast völlig rauchlos und mit kaum sichtbarer Flamme. Seine Zusammensetzung ist:

c = 0,7 bis 0,98, h = 0,009 bis 0,05, o — 0,02 bis 0,06, a = 0,009 bis 0,26.

Von den durch Entgasung (Erhitzung unter Luftabschluss) aus den schon angeführten entstandenen festen Brennmaterialien kommt hauptsächlich nur der für gewöhnlich aus Steinkohlen gewonnene Koks in Betracht. Er besitzt gegenüber den Kohlen den Vorteil, dass er wenig oder gar keinen Rauch entwickelt, dass er bei guten Marken oder bei geeigneter Mischung wenig Schlacken liefert, und dass er für die Luft durchlässiger ist und deshalb in höherer Schicht als die Steinkohle verbrannt werden kann. Dagegen besitzt er für die meisten Orte den Nachteil des höheren Preises; auch lässt sich bei ihm die Verbrennung nicht so schnell und energisch steigern wie bei der Kohle, weshalb er meistens nur für Kesselanlagen mit nicht zu sehr schwankendem und gleichmässigem Dampf verbrauche Verwendung findet. Zu den Dampfkesselfeuerungen benutzt man gewöhnlich den billigeren Knobbel- oder Kleinkoks, nicht den teueren Giessereikoks. Die Beschaffenheit und Zusammensetzung des Koks hängt natürlich von der Qualität der Kohle und von der angewandten Verkokungsmethode ab. Guter Koks enthält:

c = 0,93, h = 0,003 bis 0,005, o + n = 0,02 bis 0,025, a == 0,01 bis 0,12.

Der Feuchtigkeitsgehalt ist ungefähr 5 bis 10 °/₀, der Heizwert 6300 bis 7800 WE.

Von den flüssigen Brennstoffen wird hauptsächlich das Petroleum, seltener das Teer öl und der Teer zur Dampferzeugung verwendet. Diese Verwendung erstreckt sich bezüglich des Petroleums natürlich nur auf solche Gegenden, in denen es mit den festen Brennmaterialien im Preise konkurrieren kann, und das ist wegen der hohen Transportkosten und Zölle hauptsächlich nur in der Nähe der Fundstellen oder solcher Orte der Fall, es als Rückstand neben dem Brennöl bei der Raffinade des Rohproduktes verbleibt.

CJÜO

co

Gegenüber den festen Brennmaterialien besitzt das Petroleum ganz bedeutende Vorteile für die Wärmeerzeugung. Es entzündet sich leicht (bei den erwähnten Rückständen liegt die Entzündungstemperatur ungefähr bei 200° C, die Selbstentzündung ist also hier ausgeschlossen, während sie bei direkter Verwendung des Rohproduktes durch Austreiben der leichtentzündlichen Bestandteile verhütet werden), es lässt sich ferner leicht transportieren und auf bewahren, ist also als Brennmaterial für Lokomotiven und Schiffe sehr geeignet, es verbrennt rauch- und russfrei, sowie wegen der innigen Mischung mit der Luft vollkommen bei sehr geringem Luftüberschuss und verlangt schliesslich zu seiner Verteuerung viel weniger Wartung. Der Heizwert des Petroleums soll doppelt so gross wie der der Steinkohle sein.

Teeröle werden durch Destillation des Steinkohlenteeres gewonnen, der bekanntlich ein Nebenprodukt der Leuchtgasfabrikation ist. Diese Öle kommen, ebenso wie der Teer selbst, als Brennmaterial für Dampfkessel nur dann wieder in Betracht, wenn die Teerpreise so niedrig sind, dass eine Konkurrenz mit den Kohlen möglich ist. Die Vorzüge der Teerölfeuerungen sind die gleichen wie die der Petroleumfeuerungen.

Von den gasförmigen Brennmaterialien werden in den Dampfkesselanlagen die Gicht-, Generatorgase und das Wasser gas verwendet.

Als Gichtgase bezeichnet man nicht nur die der Gicht des Hochofens, sondern die überhaupt den Hüttenöfen entweichenden Gase. Sie enthalten als brennbare Bestandteile Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff, die natürlich mit einer Menge nicht brennbarer Gase, wie Stickstoff, Wasserdampf, Kohlensäure u. s. w. vermischt sind. Der absolute Heizwert für 1 kg dieser Gichtgase wird zu 450 bis 700 WE angegeben, der keineswegs sehr gering ist, wenn man bedenkt, dass aus 1 kg festem Brennmaterial mindestens 7 kg Gichtgase entweichen.⁵)

Die Generatorgase werden in schachtförmigen Öfen, den Gasgeneratoren, aus geringwertigen, festen Brennmaterialien — wie Kohlengrus, Torf, Holzabfällen u. s. w. —, die in hoher Schicht in diese Öfen eingetragen werden, durch unvollkommene Verbrennung, also bei mangelhafter Luftzuführung, hergestellt. Das schliessliche Produkt dieser unvollkommenen Verbrennung soll ausser aus dem Stickstoff der zugeführten Luft, möglichst nur aus Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoffen bestehen, enthält aber gewöhnlich auch noch Kohlensäure und Wasserdampf. Die Gase sind natürlich um so wertvoller, je geringer ihr Gehalt an nicht brennbaren Bestandteilen, also Stickstoff, Kohlensäure und Wasserdampf, ist. Der Heizwert für 1 kg Generatorgase soll 600 bis 1100 WE betragen, was für 1 kg Brennmaterial, wenn dieses mit 3 bis 2,5 kg Luft im Generator verbrannt wird, je nach der Qualität und Behandlung des Brennmateriales 2400 bis 3850 WE ergiebt.⁵)

Das Wassergas (Wasserstoffgas) wird dadurch erzeugt, dass man überhitzten Wasserdampf von oben durch eine Schicht glühender Kohlen leitet. Der Wasserdampf wird dabei in seine Bestandteile, Wasserstoff und Sauerstoff, zerlegt, und der Sauerstoff verbindet sich mit dem Kohlenstoff des Brennmateriales zu Kohlenoxyd. Dieser Vorgang dauert aber nur so lange an, als die Kohlenschicht eine genügend hohe Temperatur hat; ist diese zu niedrig, so bildet sich mehr Kohlensäure, oder es nimmt schliesslich die Zersetzung des Wasserdampfes ab.

Da sich nun die glühende Kohlenschicht mit der Zeit abkühlt, so kann die Erzeugung des Wassergases, das also aus Wasserstoff, Kohlenoxyd und geringen Mengen von Kohlensäure und Stickstoff besteht, immer nur zeitweise vorgenommen, intermittierend betrieben werden. In der Zwischenzeit muss eben die Kohlenschicht wieder zu voller Glut angefacht werden, was dadurch geschieht, dass man von unten Luft durch die Kohlen bläst. Hierbei wird ein den Generatorgasen ähnliches Gas erzeugt. Bei der heutigen Wassergaserzeugung verwendet man nun für gewöhnlich das Wassergas zur Beleuchtung und als Kraftgas, das in der Zwischenzeit bereitete Generatorgas zur weiteren Wärmeentwickelung.

Die gasförmigen Brennmaterialien haben theoretisch gegenüber den festen hinsichtlich der Wärmeerzeugung natürlich keine Vorteile, denn theoretisch ist es völlig gleichgültig, ob der Kohlenstoff erst im Generator zu Kohlenoxyd und dieses später zu Kohlensäure, oder der Kohlenstoff direkt zu Kohlensäure verbrennt, und ob beim Wassergas erst der Wasserdampf unter Bindung von Wärme zerlegt und dann unter Entwickelung von Wärme wieder verbrannt wird. Praktisch dagegen liegt der Vorteil der gasförmigen Brennmaterialien gegenüber den festen darin, dass z. B. beim Generatorgas minderwertige Brennmaterialien ohne Verluste vollkommen verbrannt werden, dass ferner beim Wassergas der Kohlenstoff in eine zur vollkommenen Verbrennung geeignete Form übergeführt wird, weil bei allen Gasfeuerungen die Verbrennung völlig rauchlos und mit ganz geringem Luftüberschuss in vollkommener Weise vor sich geht. Allerdings muss den Gasen die im Generator erzeugte Wärme möglichst erhalten bleiben, und müssen diese Gase bis zur Verwendung vor Wärme Verlusten möglichst geschützt werden.

Bestimmung der Wärmeverluste einer Dampfkesselanlage, Zusammensetzung und Untersuchung der Feuergase.

Die Wärme Verluste einer Dampfkesselanlage setzen sich zusammen aus

1.    den Wärmeverlusten, welche durch die den Kessel verlassenden Heizgase hervorgerufen werden,

2.    den Wärme Verlusten infolge unvollkommener Verbrennung des Brennmateriales,

3.    den Wärmeverlusten, welche durch unverbrannt durch den Kost fallende oder in den Herdrückständen eingeschlossene Brennstoffteile entstehen,

der Luft.

„ 1,243    „

» 0>35    „

„ 0,796    „

2,667 c kg Stickstoff

77

0,796

1,854 c

8.954 c

4.    den Wärmeverlusten, welche durch die im heissen Zustande aus dem Verbrennungsraume entfernte Asche und Schlacke bewirkt werden,

5.    den Wärmeverlusten durch Strahlung und Leitung. Um die beiden erstgenannten Wärmeverluste bestimmen zu können, muss man das Gewicht oder Volumen der wichtigsten Bestandteile, sowie die Temperatur der Feuergase kennen. Das erstere, und zugleich die Menge der zugeführten Luft, lassen sich nur durch eine Untersuchung der Feuergase ermitteln, die Temperatur kann genau nur durch direkte Messung bestimmt werden.

Was zunächst die allgemeine Zusammensetzung der Feuergase anbelangt, so geht aus den früheren Paragraphen hervor, dass diese Gase bei vollkommener Verbrennung des Brennstoffes in der Hauptsache aus Kohlensäure, Wasserdampf, Stickstoff und Sauerstoff, sowie schwefliger Säure, wenn das Brennmaterial schwefelhaltig ist, bestehen.

Die Kohlensäure ist zum grössten Teile dasVerbrennungs-produkt des Kohlenstoffes im Brennmateriale und rührt nur zum kleinsten Teile von der zugeführten Luft her. Der Wasserdampf bildete sich aus dem chemisch und mechanisch gebundenen Wasser, sowie aus dem verbrannten freien Wasserstoff des Brennmateriales, war auch zum Teil in der Verbrennungsluft enthalten. Der Sauerstoff ist derjenige der überschüssigen, der Stickstoff derjenige der überhaupt zugeführten Luft, soweit der letztere nicht ein Bestandteil des Brennmateriales war.

Bei unvollkommener Verbrennung sind ausser den oben genannten Bestandteilen noch in den Heizgasen Kohlenoxyd, sowie die hauptsächlich bei der ersten Erwärmung von Holz, Torf, Braun- oder Steinkohle als Rauch unverbrannt entweichenden Kohlenwasserstoffe in Verbindung mit dem als Russ sich ausscheidenden Kohlenstoffe enthalten.

Das Gewicht der Feuergase, die bei vollkommener Verbrennung durch eine Luftmenge von mLx kg⁶) aus 1 kg Brennmaterial von allgemeiner Zusammensetzung entstehen, berechnet sich, wie schon auf Seite 17 (rechts unten) entwickelt wurde, zu

Ga = 3,667c + 9h + w + n-f 2s -f- (m — 0,23) Lt kg,

welchem Gewichte bei 0° C und 760 mm Quecksilbersäule Druck ein Gasvolumen von

G₂ = 1,S54 c +1,243 (9 h + w) -f 0,7 s)

+ 0,796 n -j- (m — 0,21) La cbm \

entspricht, unter La das Volumen der theoretischen Luftmenge (siehe Gleichung 3) verstanden.

Bei jeder Verbrennung, ob vollkommen oder unvollkommen, ist ferner das Gewicht der aus 1 kg Brennmaterial sich bildenden Gase auch

G₃ = 1 m Lj kg.....10

da bei der Verbrennung nichts verloren geht und nur die zu vernachlässigende Asche und Schlacke zurückbleibt.

In Bezug auf das Volumen G₂ der Gase ist zu bemerken, dass bei 0° C und 760 mm Quecksilbersäule Druck

1 kg Kohlensäure ein Volumen von 0,506 cbm,

einnimmt und dass also    das    Volumen von

3,667 c kg Kohlensäure 0,506 • 3,667 c = 1,854 c cbm,

(9 h + w) kg Wasserdampf... 1,243 (9 h -f- w) „ u. s. w. beträgt.

Bezüglich der Bestandteile, auf welche sich die Untersuchung der Feuergase zu erstrecken hat, um die auf Seite 20 angeführten beiden ersten Wärme Verluste berechnen zu können, ist auf das Folgende hinzuweisen.

Berücksichtigt man von den brennbaren Bestandteilen eines Brennmateriales nur den Kohlenstoff und nimmt an, dass die vollkommene Verbrennung desselben schon durch die theoretische Luftmenge erzielt wird, so bestehen die Heizgase nur aus Kohlensäure und dem Stickstoff der Verbrennungsluft, wenn deren übrige Bestandteile vernachlässigt werden. Das Volumen der Kohlensäure beträgt nach dem Obigen bei 0° C und 760 mm Quecksilbersäule Druck 1,854 c cbm, das Volumen des Stickstoffes bestimmt sich, da 2,667 c kg Sauerstoff nach Seite 12 zur Verbrennung von c kg Kohlenstoff zu Kohlensäure

77

nötig und mit diesem Sauerstoff in der Luft enthalten sind, zu

2,667 c •-= oo 7,1 c cbm.

Es entstehen also bei der erwähnten Verbrennung 1,854 c —{— 7,1 c = 8,954 c cbm

Gase, und das Volumverhältnis der in denselben enthaltenen Kohlensäure zur ganzen Gasmenge beträgt <^>0,21 oder 21 °/₀, d. h. es ist annähernd ebenso gross wie das Volum Verhältnis des Sauerstoffes in der Luft.

Wird nun wie in der Wirklichkeit die vollkommene Verbrennung erst durch einen Luftüberschuss erzielt, so muss offenbar unter den gemachten Voraussetzungen der Gehalt der Gase an Kohlensäure plus dem an (überschüssigem) Sauerstoff 21 % sein. Berücksichtigt man aber, dass das Brennmaterial gewöhnlich auch noch Stickstoff, die Feuergase noch Wasserdampf, schweflige Säure u. s. w. enthalten, so erkennt man, dass der Gehalt der Gase an Kohlensäure und Sauerstoff etwas weniger als 21%, und zwar nach Dr. Ferd. Fischer nur 19,5 bis 20,5%, nach Anderen nur 18,9 bis 19,5% bei vollkommener Verbrennung betragen kann.

Bei vollkommener Verbrennung genügt es also, um annähernd das Verhältnis m der bei der Verbrennung wirklich zugeführten Luftmenge zur theoretischen zu bestimmen, allein den Kohlensäuregehalt der Feuergase festzustellen. Ist dieser k' Volumprozent, so ist der Gehalt der Gase an überschüssigem Sauerstoff in eben-

19,5

11

bis

k'

k/

n/ = 100 — (1U -j- o").

79

Ferner ist o" der Sauerstoff-, also — o' der Stickstoffge-

£ JL

halt der überschüssigen Luft, n/ entspricht dem Stick-

79

stoffgehalt der ganzen, also n' — demjenigen der

-j 1

theoretischen Verbrennungsluft, sodass das Verhältnis der ersteren Luftmenge zur letzteren

21

n'

o'

n'—

ii'

o \M

das Volumverhältnis von

n'

0/ = K' ^ cbm Sauerstoff,

n'

N/ = K'

k'

der teils von dem Feuchtigkeitsgehalte (w) des Brennmateriales, teils von dem verbrannten Wasserstoffe (9 h) des letzteren, teils von der Verbrennungsluft⁷) herrührt, insgesamt mit W kg = 1,243 W cbm, so ist das Gewicht unvollkommenen Verbrennung auftretende Verlust durch

Kohlenoxyd kann so berechnet werden, wie dies nach-

15

G/ =

cbm

10,32

100 c

Vi“

0,536 k'

solchen Prozenten mit den zuletzt angeführten Werten von 18,9 bis 19,5

o/ = 18,9 — k' bis 19,5 — k', und das erwähnte Verhältnis der Luftzufuhr

18,9

in = --da nach dem Obigen 18,9 bis 19,5 in demselben Verhältnis zur wirklich zugeführten Luftmenge wie k' zur theoretischen steht. Die vorstehende Gleichung 11 kann aber nur als Annäherungsformel gelten. Um einen genaueren Wert von m zu bekommen, muss man sowohl den Kohlensäure-, als auch den Sauerstoffgehalt der Feuergase bestimmen.

Hat eine solche Untersuchung der letzteren nun einen Gehalt an Kohlensäure von k', an Sauerstoff von o' Volumprozent ergeben, so beträgt bei vollkommener Verbrennung und unter Vernachlässigung des Wasserdampfes in den Gasen der Stickstoffgehalt der letzteren in Volumprozenten

. . 12 o/ 21 — 79-sein muss.

Die Menge der Verbrennungsprodukte, die während der erwähnten Untersuchung aus 1 kg Brennmaterial entstanden, kann, wenn das letztere c kg Kohlenstoff enthält, auf folgende Weise berechnet werden.⁸) Die gebildete Kohlensäure hat, wie schon früher entwickelt, ein Volumen von

1,854 c = K' cbm.

Die Gase haben ferner, da

Sauerstoff, ~ dasjenige von Stickstoff und Kohlensäure in ihnen angiebt, cbm Stickstoff.

Bezeichnet man ferner den Wasserdampfgehalt der Gase,

der Feuergase von 1 kg Brennstoff

G, = 3,667 c +1,43 0' -f 1,257 N/ + W kg .

das Volumen dagegen ist hei 0° C und 760 mm Quecksilbersäule Druck

G₂ = K' + 0' + N' +1,243 W cbm . . 14

1,43 ist das Gewicht von 1 cbm Sauerstoff, 1,257 das jenige von 1 chm Stickstoff' in kg. 1 kg Wasserdampf hat ein Volumen von 1,243 cbm.

Noch einfacher lässt sich das Volumen der aus 1 kg Brennmaterial entstehenden trockenen (d. h. ohne Berücksichtigung des Wasserdampfes) Glase ausdrücken, wenn man beachtet, dass in 1 cbm Kohlensäure

li“⁰’⁵³⁶^

Kohlenstoff, also in 1 cbm Gase von k' Volumprozenten Kohlensäure 0,01 k/ • 0,586 kg Kohlenstoff enthalten sind. Die in 1 kg Brennmaterial enthaltenen c kg Kohlenstoff ergeben somit 100 c 0,536 k/

trockene Gase. Der Gehalt der Gase an Wasserdampf ist, wie vorhin angeführt, W kg.

Der auf Seite 20 unter 1 angeführte Wärmeverlust, welcher durch die höhere, über der Eintrittstemperatur der Luft liegende Temperatur der Feuergase beim Verlassen des Kessels hervorgerufen wird, ist nun gleich der Summe der Produkte, die durch Multiplikation der in Gleichung 13 und 14 gegebenen einzelnen Bestandteile der Feuergase mit ihrer spezifischen Wärme (siehe Seite 17) und dem Temperaturunterschiede (T₀—1₀) erhalten werden, unter T₀ die Temperatur der Gase beim Verlassen des Kessels, t₀ diejenige der in die Feuerung tretenden Verbrennungsluft verstanden. Annähernd ermittelt sich dieser Wärmeverlust auch zu f0,48(9h-fw)}(To —t₀) . 16 wobei 0,32 als Mittelwert der spezifischen Wärme für die durch Gleichung 15 bestimmten trockenen Feuergase angenommen, der Wasserdampfgehalt der letzteren unter Vernachlässigung des Wassers der Verbrennungsluft W = 9 h -f- w gesetzt ist.

Die vorstehend angegebene Untersuchung der Feuergase allein auf ihren Gehalt an Kohlensäure und Sauerstoff genügt nicht nur für eine vollkommene Verbrennung, sondern auch für diejenigen unvollkommenen, bei fienen sich — wie das meistens der Fall ist — nur geringe Mengen an Kohlenoxyd zeigen. Enthalten aber die Kaucli-gase nennenswerte Mengen an Kohlenoxyd, so muss die Feuerung solange abgeändert werden, bis dass die Verbrennung eine nahezu vollkommene ist. Der bei einer

13 stehend im 2. Beispiele gezeigt ist. Enthalten die Gase ferner noch Kohlenwasserstoffe und ßuss, so sind Gasproben, welche in Glaskugeln eingeschmolzen werden, zu entnehmen und im Laboratorium auf ihre sämtlichen

Bestandteile zu untersuchen. Da diese Aufgabe im gewöhnlichen Betriebe aber nur selten vorkommt, so

«ft

soll auf dieselbe hier nicht näher eingegangen werden, sondern sei in dieser Hinsicht auf das „Taschenbuch für Feuerungstechniker von Dr. Fischer“, Verlag von J. G. Cotta in Stuttgart, verwiesen.

Die Apparate, welche gewöhnlich zur Untersuchung der Feuergase benutzt werden, lassen sich in zwei Gruppen teilen. Die einen zeigen nur den Kohlensäuregehalt der Gase, und zwar fortwährend, an, gestatten also eine dauernde Kontrolle der Anlage bis zu einem gewissen Grade, die anderen ermöglichen es, den Kohlensäure- und Sauerstoff-, oder auch noch den Kohlenoxydgehalt der Gase festzustellen, aber nur von Zeit zu Zeit durch jedesmalige Entnahme von Gasproben.

Fig. 1.

IeL

¹

Abgesehen von den Schwankungen im Wassergehalte des

²

Nach den neueren Versuchen von Berthelot & Thomson

³

Grundsätze und Anleitung- für die Untersuchungen an Dampfkesseln etc., anfgestellt von einer Kommission des Vereines deutscher Ingenieure und des Verbandes der Dampfkessel -Über-wachungs - Vereine.

⁴

Verlag von Willi. Ernst & Sohn in Berlin.

⁵

„F. H. Haase, Die Feuerungsanlagen“, Verlag von Otto Wigand in Leipzig.

⁶

Ohne Berücksichtigung des Wassers und der Kohlensäure

⁷

   Kalls deren Wassergehalt festgestellt worden ist.

⁸

   „Grundsätze und Anleitung für die Untersuchungen an Dampfkesseln etc.“, aufgestellt von einer Kommission des Vereines deutscher Ingenieure und des Verbandes der Dampfkessel-Über-wachungs-Vereine.

ir

Von den Apparaten, welche nur den Kohlensäuregehalt der Gase, aber fortwährend, angeben, sind die bekanntesten: Das Dasymeter von Dürr, die Gaswage von Arndt und diejenige von Custodis in Düsseldorf. Alle diese Apparate zeigen die Kohlensäure unter der Voraussetzung an, dass dieselbe das einzige in den Verbrennungsprodukten vorkommende Gas ist, welches in seinem spezifischen Gewichte erheblich von dem der anderen Gase abweicht. Als Beispiel dieser Apparate soll liier die in Fig. 1 des Textes dargestellte Gaswage von Arndt, deren Ausführung die Firma Wittwe Joh. Schuhmacher in Köln übernommen hat, beschrieben werden.

Der AVagebalken a trägt an seinem einen Arme den ausbalancierten, unten offenen Gasbehälter e1? in welchen die Heizgase treten. Zur Ausbalancierung dieses Behälters dient der am anderen Arme hängende, mit zwei Öffnungen versehene Behälter e₂, der durch kleine Gewichte d leicht so stark belastet werden kann, dass der Zeiger der AVage genau auf dem Nullstrich der unteren Skala c steht, wenn Luft durch den Apparat gesaugt wird. Die ganze Wage ist in einem mit einer •oder mehreren Glasscheiben versehenen Kasten n untergebracht, dessen dicht verschliessbare Öffnung v zum Einbringen der vorerwähnten Gewichte d dient. Die Öffnung i, des Apparates wird durch eine Rohrleitung, in welche ein Filtergefäss zum Abfangen der mitgeführten Russteile, sowie ein Gefäss mit Chlorcalcium oder Kalk zum Trocknen der Gase eingeschaltet ist, mit der Gasentnahmestelle (siehe weiter unten) in Verbindung gesetzt, während die Öffnung i₂ an eine Saug Vorrichtung, gewöhnlich an den Schornstein, angeschlossen wird.

Beim Ingangsetzen des Apparates wird zunächst ein Teil der im Kasten befindlichen Luft abgesaugt und diese Luft entsprechend der Zugstärke des Schornsteines verdünnt. Dann aber treten die Heizgase bei it in den Apparat ein und durch f unter den Behälter ex. Nachdem sie diesen angefüllt, werden sie bei i, wieder aus dem Apparate gesaugt. Die zu wägenden Gase hängen also unmittelbar an der Wage, und jeder Gewichtsunterschied, wie er namentlich durch schwächeren oder stärkeren Kohlensäuregehalt hervorgerufen wird, zeigt sich an der unteren Skala, die empirisch durch Benutzung des Apparates für Gase von bekannter Mischung und bekanntem Volumgewicht festgestellt wird, unmittelbar an.

Die vorstehend beschriebene Gaswage hat den Vorteil, dass ihre Wirkungsweise vollständig unabhängig vom Drucke und der Temperatur bleibt. Das erstere ist der Fall, weil der Behälter e₂ unten offen und deshalb der Druck innerhalb und ausserhalb desselben stets derselbe ist, das letztere, weil die den Apparat langsam durchströmenden Gase die darin vorwaltende Temperatur in den engen Gasleitungen sofort annehmen. Die Angaben der Gas wage sind, wie gleichzeitige andere Untersuchungen der Feuergase ergeben haben, genügend genau, wenn sie stets richtig eingestellt und sorgfältig überwacht wird. Als Nachteil der Wage kann der Umstand gelten, dass ihre Angaben bei stark schwefelhaltigen Kohlen, da schweflige Säure ein höheres spezifisches Gewicht als Kohlensäure besitzt, nicht mehr zuverlässig sind, dass ferner die Angabe der Kohlensäure allein noch keinen sicheren Anhalt für eine vollkommene Verbrennung giebt, da erfahrungsgemäss bei einem hohen Kohlensäuregehalt der Gase auch ein gleichzeitiges Auftreten von Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoffen möglich ist.

Die Teile der Skala einer Gaswage entsprechen gewöhnlich einem Volumprozent an Kohlensäure. Es ist deshalb zur Berechnung der zugeführten Luftmenge und der Wärme Verluste durch die abziehenden Heizgase in Gleichung 11 bezw. 16 für k' der von der Skala abgelesene AVert in jedem Falle einzusetzen.

Von den Apparaten, durch welche eine in gewissen Zwischenräumen mögliche Untersuchung der Feuergase in Bezug auf ihren Gehalt an Kohlensäure und Sauerstoff, oder ausserdem noch an Kohlenoxyd, vorgenommen werden kann, kommt in Deutschland der sogenannte Orsatsche Apparat am meisten zur Verwendung. Fig. 2 des Textes zeigt denselben in der von Dr. Ferd. Fischer angegebenen Form und Anordnung, die sich als völlig praktisch bewährt hat.

Die Hauptbestandteile des Apparates sind¹) die Bürette A, welche zur ersten Aufnahme der zu unter -

1) Nach dem „Taschenbuch für Feuenmgstechniker von Dr. Ferd. Fischer“, Verlag von J. G. Cotta in Stuttgart.

suchenden Gase dient, dann die drei Doppelgefässe B, C und D, von denen das erste die Kohlensäure, das zweite den Sauerstoff und das dritte das Kohlenoxyd der nach A gesaugten Gase zu binden hat. Soll die Untersuchung der Gase sich nur auf Kohlensäure und Sauerstoff erstrecken, so besitzt der Apparat nur die beiden Doppelgefässe B und C. Zur Absorption der Kohlensäure wird Kalilauge, zur Absorption des Sauerstoffes Pyrogallussäure und zu derjenigen des Kohlenoxyds Kupferchlorür verwendet. Diese Absorptionsmittel werden vor der Untersuchung entnahmestelle in Verbindung gesetzt. Die Bürette A schliesslich ist mit einer Einteilung in Kubikcentimetern versehen und zur Abhaltung von Temperaturschwankungen von einem weiteren Cylinder mit Wasser eingeschlossen, der Gummibeutel K dient zum Absaugen der atmosphärischen Luft aus den Doppelgefässen B, C und D.

Beim Gebrauche des Apparates wird die Bürette A durch Heben der Wasserflasche L bis zur Marke 100 mit Wasser gefüllt, dann vermittelst des Ballons G das zu untersuchende Gas durch den geöffneten Hahn m nach

Fig. 2.

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nach Abnahme der Stopfen b₂, c₂ und d₂ in die Doppelgefässe gebracht, welche zur Vergrösserung der Absorptionsfläche mit Glasröhren gefüllt sind. Sowohl die Bürette A, als auch die drei Doppelgefässe stehen mit der horizontalen Glasröhre R, in Verbindung, und zwar die letzteren unter Einschaltung der Hähne b,, c, und d,. Die Röhre R, besitzt weiter den Dreiwegehahn m, an dessen hintere Öffnung ein Gummischlauch mit dem Gummisauger G anschliest, während an der Seite die U-Röhre R₂ die Fortsetzung bildet. Das Ende x der letzteren, die zur Abhaltung von Russ und Staub in ihren Schenkeln mit Baumwolle, in der Krümmung dagegen mit etwas Wasser gefüllt ist, wird mit der Gas-

Rj und von dort in die Bürette A gebracht, die ganz von diesem Gase angefüllt sein muss. Von der Bürette wird weiter das Gas der Reihe nach durch die Doppelgefässe B, C und D getrieben. Aus dem jedesmaligen Stande des zurückgebliebenen Gasvolumens kann nacheinander der Gehalt der Gase an Kohlensäure, Sauerstoff" und Kohlenoxyd entnommen werden.

Sollen die Feuergase auch auf ihren Gehalt an anderen Bestandteilen ausser Kohlensäure, Sauerstoff und Kohlenoxyd untersucht werden, was — wie schon früher erwähnt — bei Rauch- und Russbildung nötig ist, so sind Proben der Gase in Glaskugeln einzuschmelzen und im Laboratorium vom Chemiker zu analysieren.

21

9,3

21 — 79

100

100

=    7,78 cbm,

und somit wurden in Wirklichkeit gemäss Gleichung 4

Die Entnahme der Gase findet hei der Untersuchung am besten hintereinander an zwei verschiedenen Stellen, nämlich einmal dicht hinter der Feuerbrücke, das andere Mal vor dem Essenschieber, statt. Im ersten Falle kann, da hinter der Feuerbrücke die Verbrennung als abgeschlossen zu betrachten ist, aus der Untersuchung die durch die Feuerung tretende Luftmenge festgestellt und die Güte der Verbrennung beurteilt werden, im zweiten Falle lässt sich mit Hilfe der hier und der an der ersten Stelle ermittelten Luftzufuhr die Undichtheit des Mauerwerks in den Feuerzügen und die in diesen nachgesaugte Luftmenge feststellen. An der Entnahmestelle wird ein Absaugerohr, das für Temperaturen unter 700° aus Glas, für höhere aus Porzellan besteht, unter passender, sorgfältiger Abdichtung durch das Mauerwerk des Kessels mit der Mündung in die Mitte des Gasstromes gelegt. Von dem Absaugerohr führt ein Gummischlauch unter Einschaltung der etwa erforderlichen Flaschen zum Abhalten des Kusses und zum Trocknen der Gase nach dem Untersuchungsapparate.

Auf einfache Weise kann man nach „Grundsätze und Anleitung für die Untersuchungen an Dampfkesseln etc.“ (siehe die Anmerkung auf Seite 16) starke Undichtigkeiten des Mauerwerkes meist dadurch nachweisen, dass man den im Betriebe befindlichen Bost mit stark rauchendem Brennstoffe frisch beschickt und den Zugschieber schliesst, oder auch dadurch, dass man beobachtet, oh die Flamme eines an dem Kesselmauerwerk entlang bewegten Lichtes angesaugt wird.

Die Messung der Temperatur der Feuergase wird bis zu 360⁰ durch Quecksilberthermometer mit Stickstofffüllung, sonst auf kalorimetrischem Wege vorgenommen. Das letztere geschieht in der Weise, dass man eine Metallkugel (Platin, Nickel) in den zu untersuchenden Gasen erhitzt, dann in ein Wasserkalorimeter wirft und nun aus der Erwärmung des letzteren durch die von der Kugel abgegebene Wärmemenge die Temperatur bestimmt. Neuerdings finden zur Temperaturmessung der abziehenden Feuergase auch Graphit-, Luft- und elektrische Pyrometer Verwendung.

Die Temperatur der Gase ist natürlich bei einer Gas-untersnchung jedesmal bei Entnahme einer Gasprobe zu messen. Ausserdem muss die Temperatur der in die Feuerung- tretenden Luft durch ein Quecksilberthermometer gemessen werden, jedoch so, dass das Thermometer vor der Wärmestrahlung des Rostes geschützt ist.

Der auf Seite 20 unter 3. angeführte Wärmeverlust durch unvollständige Verbrennung, der dadurch entsteht, dass Brennstoffteilchen unverbrannt durch den Rost fallen oder von den aus dem Verbrennungsraume entfernten Herdrückständen (Asche, Schlacke) eingeschlossen sind, ist nach den schon mehrfach erwähnten Bestimmungen über „Grundsätze und Anleitung etc.“ (siehe Anmerkung auf Seite 16) in der Weise zu ermitteln, dass das Gewicht der Verbrennungsrückstände nach jedem Versuche bestimmt und aus ihnen eine Durchschnittsprobe behufs Feststellung des Gehaltes an unverbrannten Bestandteilen entnommen wird.

Der Wärmeverlust weiter, welcher durch das Entfernen der heissen Asche und Schlacke aus dem Verbrennungsraume verursacht wird, kann in den meisten Fällen vernachlässigt werden.

Pohlbansen, Dampfkesselanlagen.

Werden die auf Seite 20 unter 1. bis 3. angegebenen Wärmeverluste zusammen mit der zur Dampfbildung von 1 kg Brennmaterial nutzbar gemachten Wärme von dem absoluten Wärmeeffekte des Brennstoffes abgezogen, so verbleiben die unter 5. auf Seite 21 angeführten Wärmeverluste durch Strahlung und Leitung, wenn alle Verluste auf 1 kg des Brennmateriales bezogen werden.

Beispiele.

1. Bei dem Probeheizen im städtischen Schlachthause zu Frankfurt am Main r) lieferte die Untersuchung der Heizgase bei der Bedienung des Feuers durch den prämiierten Heizer

einen Gehalt an Kohlensäure von 1U = 9,6 Volumprozent, „    „    „ Sauerstoff „ o' = 9,3    „

„    „    „ Stickstoff „ n' = 100 — (9,6-)- 9,3)

= 81,1 Volumprozent.

Die Temperatur der abziehenden Heizgase betrug T₀ = 355, die der Luft im Kesselhause t₀ = 19,4° C. Das verwendete Brennmaterial (magere Steinkohle) ergab in der chemischen Analyse:

c = 0,7787, h = 0,04, o = 0,064, s = 0,0039, n = 0,012, w = 0,014 und a = 0,0874.

Es wurden in der Stunde 192,3 kg Kohlen verfeuert und damit 1391,2 kg Speisewasser von ü = 9⁰ C in Dampf von t = 166,26 °C und 6,4 Atm Überdruck übergeführt. Die Herdrückstände betrugen für die Stunde 13,7 kg und enthielten 4,23 kg unverbranntes Brennmaterial.

Wie bestimmen sich die zugeführte Luftmenge, die zur Dampfbildung nutzbar gemachte Wärmemenge und die Wärmeverluste der Anlage in Prozenten des Heizwertes?

Nach Gleichung 12 berechnet sich zunächst das Verhältnis der wirklich zugeführten Luftmenge zur theoretisch nötigen

1,76.

81,1

Die theoretisch für 1 kg Brennmaterial erforderliche Luftmenge ist nach Gleichung 3

2,667 • 0,7787 -f 8 • 0,04 -f 0,0039 — 0,064 W    23

= 10,16 kg, oder

2,667 • 0,7787 -f- 8 • 0,04 + 0,0039 — 0,064 21-1,43

L/= 1,76 • 10,16 =    17,88 kg,

oder

L/= 1,76 • 7,78 = ^ 13,69 cbm Luft von 0° C und 760 mm Quecksilbersäule Druck zur Verbrennung von 1 kg' Brennmaterial verbraucht.

1) Siehe „Zeitschrift cles Verbandes der Dampfkessel-Überwachungs-Vereine“, Jahrgang 1892, Seite 174, 203 und 224.

0,064

)⁺

2500-0,0039

= 7,23 kg

4685

7237

des Heizwertes zur Dampfbildung im Kessel nutzbar gemacht.

9,3

O' = 1,444

9,6

81,1

NT/ = 1,444

9,6

100-0,7787 0,536-9,6 (355 —19,4) =    1686 WE

ergeben. Mit dem ersteren Werte folgt also der vorliegende Verlust der Anlage im Verhältnis zum Heizwerte des Brennmateriales zu 1684

f 0,48 (9-0,04-|-0,014) |

7237

4685 =    103 WE,

192,3

103

7237

100

man

21

21

7,78

21 —

ff

und hiermit

= cv> 1,86,

100

79

Der Heizwert oder absolute Wärmeeffekt cles verwendeten Brennstoffes folgt ans Gleichung 6 zu

Wa = 8100-0,7787-f 29000^0,04

— 600 - 0,014 =    7237 WE.

Um nun zunächst die zur Dampfbildung in der Anlage nutzbar gemachte Wärmemenge zu erhalten, ist zu beachten, dass, da 192,3 kg Kohlen in der Stunde 1391,2 kg Wasser verdampften, 1 kg Kohle 1391,2 %9p~

Dampf von t = 166,26° C aus Speisewasser von tt = 9° C lieferte. Die Gesamtwärme des Dampfes von der erwähnten Temperatur ist nach Gleichung 2

X = 606,5 -f 0,305 -166,26 = ^ 657 WE, und somit gehörten unter Berücksichtigung der Flüssig-

keitswärme des Speisewassers nach Seite 6 X — t, — 657 — 9 = 648 WE zur Verdampfung von 1 kg Wasser. Von der in 1 kg Kohle enthaltenen Wärmemenge wurden also

7.23 • 648 = 4685 WE.

oder das

=- = 0,6475fache bezw. 64,75%

Die aus 1 kg Brennmaterial sich bildenden Feuergase enthalten nach Seite 22

K' = 1,854 • 0,7787 = ^ 1,444 cbm Kohlensäure,

oo 1,4 cbm Sauerstoff, ^ 12,2 cbm Stickstoff,

W = 1,243 (9 • 0,04 -f 0,014) = ^ 0,465 cbm Wasserdampf,¹) besitzen also insgesamt nach Gleichung 14 ein Volumen von

G₂ = 1,444 -f 1,4 -f12,2 -f 0,465 = 15,509,cbin. Multipliziert man die einzelnen Bestandteile des Gasvolumens sowohl mit der auf Seite 17 angegebenen spezifischen Wärme für 1 cbm, als auch mit der Differenz T₀ —1₀ der Temperatur der abziehenden Gase und der eintretenden Verbrennungsluft, so erhält man in der Summe dieser Produkte den Verlust, welchen die den Kessel verlassenden Feuergase bei der Anlage hervor-rufen, nämlich

Vx = (0,463 • 1,444 -f- 0,311 • 1,4 + 0,306 • 12,2 -f- 0,387 • 0,465) (355 — 19,4) = oo 1684 WE.

Die Gleichung 16 würde für den vorstehenden Verlust den Nährungswert

V, = ( 0,32

100 = c^ 23,27%.

1) Ohne Berücksichtigung des in der Verbrennungsluft enthaltenen Wasserdampfes.

Der Verlust infolge unvollkommener Verbrennung ist, da die Gase kein Kohlenoxyd enthielten, gleich Null.

Dagegen bestimmt sich der Verlust durch unvollständige Verbrennung, weil von 192,8 kg Kohlen in den Herdrückständen noch 4,23 kg unverbranntes Brennmaterial enthalten waren und durch 1 kg Kohlen nach dem Obigen 4685 WE nutzbar gemacht wurden, zu

4,23

das sind

100 = ^1,43%

des Heizwertes.

Für die Verluste durch Strahlung und Leitung verbleiben schliesslich unter Vernachlässigung der durch die Asche und Schlacken aus dem Verbrennungsraume fortgenommenen Wärmemenge

100 — (64,75 -f 23,27 -f 1,43) = 10,55 % des absoluten Wärmeeffektes.

Die berechnete Stickstoffmenge N' entspricht einer Luft

menge von

12,2 = r\j 15,45 cbm,

während nach dem Früheren 1 kg Brennmaterial nur L.,' = 13,69 cbm zugeführt wurden. Die Differenz rührt daher, dass der Stickstoffgehalt der Gase in Volumprozenten ff = 100 — (k'+ o')

gesetzt, dass also angenommen wurde, ausser Kohlensäure und Sauerstoff sei nur Stickstoff in den Heizgasen enthalten. Das ist streng nicht ganz richtig, da noch andere Stoffe, wenn auch nur in ganz geringen Mengen, darin vorhanden sind. Auch enthält ja die Luft noch Wasserdampf und das Brennmaterial noch Stickstoff.

Genauere Werte für m, ff, L./, N' bekommt man, wenn

100

setzt und hierin

9,6“’

21 — 79 ^ ff

L₂ = 7,78 cbm

einführt. Es folgt dann ans

— 1 444 — 79 ’    9,6

ff —76°/o

21 21 — 79 —

L₂' = 1,86.7,78 = 14,4 cbm,

N' = 1,444 •    = oj 11,4 cbm,

11,4 = r\j 14,4 cbm.

2. Bei dem Probeheizen im städtischen Schlachthause zu Frankfurt am Main zeigten die Feuergase bei der Bedienung des Kostes durch den schlechtesten Heizer die folgende Zusammensetzung:

Gehalt an Kohlensäure k' =4,8 Volumprozent,

„ Kohlenoxyd k" = 0,8 „ Sauerstoff „ Stickstoff

o' = 13,5

n' = 100 — (k' -j- k" + o') = 100 — (4,8 -f- 0,8 -f-13,5) = 80,9 Volumprozent.

Analyse:

Das verfeuerte Brennmaterial ergab in der chemischen

nach den Angaben auf Seite 12 2408 WE verloren. Es ist somit der Verlust durch unvollkommene Verbrennung V₂ = 1,26 • 0,22 • 2403 = 666 WE, oder, da der absolute Heizeffekt des Brennmateriales nach Gleichung 6

Wa = 8100 •

c = 0,8248, h = 0,0424, o = 0,0315, s = 0,0022, n = 0,0112, w = 0,0132, a = 0,0747.

Es ist der Verlust durch unvollkommene Verbrennung und die dem Brennmateriale zugeführte Luftmenge zu berechnen.

Da 1 kg Kohlenstoff sowohl bei der Verbrennung zu Kohlensäure, als auch bei der zu Kohlenoxyd 1,854 cbm des einen oder anderen Gases ergiebt, so sind bei der vorstehend angeführten Verbrennung aus 1 kg Brennmaterial

0,8248 + 29000 ^0,0424 2500 • 0,0022 — 600 • 0,0132 = ^ 7792 WE

beträgt,

666

7792

0.0315

)+

des letzteren.

Die 1 kg des Brennmateriales zugeführte Luftmenge ist

L/

100

79

N'

100

^ 20,2 = 25,6 cbm.

1,854 c = 1,854 • 0,8248 = — 1,53 cbm Kohlensäure und Kohlenoxyd zusammen entstanden. Diese 1,53 cbm entsprechen also k' + k" Volumprozent, und somit ist das Volumen der Kohlensäure mit k' Volumprozent

Die theoretische Luftmenge berechnet sich aus Gleichung 3 zu

2,667 • 0,8248 + 8 • 0,0424 + 0,0022 — 0,0315

21 • 1,43

100

K' = 1,53

k'

k' + k"

1,53

4,8

4,8 + 0,8

1.31 cbm

= qo 8,36 cbm,

sodass die wirklich zugeführte das

25,6

m = —-L—

8,36

^ 3,06 fache

das des Kohlenoxyds

der ersteren ist.

K" = 1,53 — 1,31 = 0,22 cbm.

Weiter ist das Volumen des Sauerstoffes

13,5

0' = K

/ 0/

k/

= 1,31

4,8

c^> 3,68 cbm,

dasjenige des Stickstoffes, wenn dessen Gehalt aus den im vorigen Beispiele angeführten Gründen um vielleicht 6,9% kleiner, als angegeben, angenommen wird, X-6,9

Da 1 cbm Kohlenoxyd 0,5 cbm Sauerstoff enthält, so sind zur Bildung' des Kohlenoxyds in der obigen Verbrennung

^ = 0,4 Volumprozent

u

Sauerstoffes nötig gewesen. Wäre das Kohlenoxyd aber zu Kohlensäure verbrannt, so würden 0,4 Volumprozent Sauerstoff mehr verbraucht, also nur noch

o' = 13,5 — 0,4 = 13,1 Volumprozent überschüssiger Sauerstoff in den Feuergasen enthalten sein. Hiermit und für n' = 74 ergiebt sich aus Gleichung 12 der Wert

74

= 1,31 48

1 cbm Kohlenoxyd wiegt nun 1,26 kg, und durch 1 kg Kohlenoxyd, das aus der Feuerung entweicht, gehen

N' = K

k/

^ 20.2 cbm.

21

21 — 79

13,1

74

III. ABSCHNITT.

Die Feuerungsanlagen der Dampfkessel.

§ 10.

Zweck und Einteilung der Feuerungen.

In der Einleitung wurde schon angeführt, dass die Feuerungsanlagen unserer Dampfkessel drei verschiedene Teile unterscheiden lassen, nämlich

1.    die Feuerung,

2.    die Feuerzüge, und

3.    den Schornstein.

Von denselben dient der erste Teil, also die hier zunächst zu betrachtende Feuerung, dazu, das Brennmaterial zu verbrennen und die in ihm enthaltene Wärme zu entwickeln-Je nach der Art des Brennstoffes lassen sich unterscheiden :

Feuerungen für feste Brennmaterialien, auch kurz B o s t f e u e r u n g e n gen annt,

Feuerungen für flüssige Brennmaterialien, und Feuerungen für gasförmige Brennmaterialien, auch kurz als G-asfeuerungen bezeichnet.

Bezüglich der Rost- und Gasfeuerungen ist zu bemerken, dass in beiden die aus festen Brennstoffen sich bildenden brennbaren Gase zur Verbrennung kommen. Bei den Rostfeuerungen geht aber die Bildung und Verbrennung der Gase in ein und demselben Raume, bei den Gasfeuerungen in zwei getrennten Räumen vor sich.

Die für uns noch am wichtigsten Eostfeuerungen trennt man je nach der Lage der Feuerung in bezug auf den Kessel in

Unter feu er ungen, wenn sie ganz unter dem Kessel, Zwischenfeuerungen, wenn sie zwischen den übereinander befindlichen Teilen eines Kessels liegen,

Inn enf euer ungen, wenn sie in einem Teile des Kessels, dem Flamm-, Feuerrohre oder der Feuerbuchse, angeordnet sind, und

Vor feu er ungen, wenn sie sich vor dem Kessel befinden.

Die Rostfeuerungen lassen ferner eine für die folgenden Betrachtungen als zweckmässig erscheinende Teilung in gewöhnliche Rostfeuerungen und besondere, meistens als rauchfrei bezeichnete Rostfeuerungen zu. Unter den ersteren verstehen wir die älteren und jetzt noch zum weitaus grössten Teile benutzten einfachen Feuerungen, wie sie unter dem Namen Plan-, Treppen-, Stufenrost u. s. w. bekannt sind. Zu den letzteren dagegen rechnen wir alle die neueren Feuerungen, die unter Benutzung besonderer Vorrichtungen und Anordnungen, gleichviel ob mit, ob ohne Erfolg, eine besondere Ausnützung des Brennmateriales anstreben und vor allen Dingen eine rauchfreie Verbrennung zu erzielen suchen.

Damit soll aber keineswegs gesagt sein, dass die älteren, einfachen Rostfeuerungen das Brennmaterial immer weniger gut ausnützen als die neueren, oder stets zur Rauchbildung führen. Im Gegenteil übertreffen, wie später noch hervorgehoben ist, die ersteren bei richtiger, zweckmässiger Bedienung die meisten dieser sogenannten rauchfreien Feuerungen in den erwähnten Punkten.

§ 11.

Die gewöhnlichen Eostfeuerungen.

Jede Rostfeuerung lässt zwei verschiedene Räume unterscheiden, nämlich den Verbrennungs- und den Aschenraum. In dem ersteren findet die Verbrennung statt, in dem letzteren soll sich die Asche ansammeln. Beide Räume sind getrennt durch den Rost, der zur Aufnahme des Brennmateriales dient und je nach seiner Form als Plan-, Treppen-, Stufenrost u. s. w. bezeichnet wird.

Bei der Betrachtung der vorliegenden Feuerungen verfolgen wir zunächst die verschiedenen Rostformen, dann den Verbrennungs- und schliesslich den Aschenraum.

A. Der Planrost.

Derselbe besteht aus einzelnen'Roststäben, die in eine oder mehrere hintereinander befindliche Reihen nebeneinander gelegt werden und nach oben hin eine plane, ebene Fläche bilden. Dabei sind die Roststäbe so gestaltet, dass zwischen ihnen die nötigen Spielräume oder Rostspalten zum Durchtritt der Luft und zum Durchfallen der Asche verbleiben. Die erwähnte obere, plane Fläche des Rostes heisst die totale Rostfläche desselben; sie setzt sich zusammen aus der toten Rostfläche, welche durch die Roststäbe, und der freien, welche durch die Rostspalten gebildet wird.

Die Roststäbe der hintereinander befindlichen Reihen werden gewöhnlich horizontal oder nur wenig nach hinten geneigt, manchmal aber auch mit bedeutender Neigung schräg angeordnet. Im ersteren Falle bezeichnet man den Rost wohl als Horizontal-, im letzteren Falle als Schräg- oder Schlittrost. Horizontalroste zeigen die Fig. 1 und 2, Taf. 2, sowie die Figuren auf Taf. 4, ein Schräg- oder Schüttrost ist in Fig. la, Taf. 17 dargestellt.

kann und keine Verstopfung der Spalten eintritt; sie wird also um so kleiner zu nehmen sein, je kleinstückiger und je magerer das Brennmaterial ist, dagegen um so grösser, je grobstückiger dasselbe ist, je mehr es backt und je mehr flüssige Schlacke es absondert.

Die Dicke eines Roststabes ist möglichst gering zu wählen, damit der Rost recht viele Spalten bekommt, die freie Rostfläche also über denselben möglichst verteilt wird. Andrerseits wird aber die Dicke des Stabes mit Rücksicht auf die Haltbarkeit desselben zu wählen sein.

Der Stab wird, damit er nicht zu schnell verbrennt oder

sich verwirft, um so stärker sein müssen, je höher die Ver-

seine Länge ist. Da sich nun erfahrungsgemäss kurze Roststäbe bei derselben Dicke besser halten als lange, so kann man nach v. Reiche sagen: Roststäbe für Brennmaterialien mit hoher Verbrennungstemperatur müssen dicker und können deshalb auch länger als solche für Brennmaterialien mit niedriger Verbrennungstemperatur sein. In jedem Falle mache man aber die Roststäbe möglichst dünn und nicht unnötig lang.

Die Höhe eines Roststabes schliesslich ist möglichst gross und auf der ganzen Länge gleich gross zu machen, weil dann der Querschnitt und die Seitenflächen des Stabes gross werden und der Schwerpunkt desselben tief, wenn möglich unter die Auflagefläche, zu liegen kommt. Je grösser aber der Querschnitt und die von der durchströmenden Luft immer wieder abgekühlten Seitenflächen des Roststabes sind, desto länger wird der letztere sich halten, je tiefer sein Schwerpunkt liegt, desto sicherer wird seine Verlagerung sein.

Das Material der Roststäbe ist gewöhnlich Gusseisen, und zwar eignet sich am besten ein feinkörniges, phosphorfreies Gusseisen mit 2 bis 3 % Silicium (bisweilen unter Zusatz von etwas Stahl), das durch Zusammenschmelzen alter Gusswaren erhalten wird. Die obere

Auf beiden Rosten können fast alle festen Brennstoffe verfeuert werden, von den Stein- und Braunkohlen verbrennt man aber gewöhnlich auf dem Horizontalroste klare Steinkohle und stückige Braunkohle, auf dem Schrägroste umgekehrt knorpelige, stückige Steinkohle und klare brennungstemperatur des Brennmateriales und je grösser Braunkohle. Der Schrägrost eignet sich aber nicht für Brennmaterial, das stark backt, weil dieses ein Nachrutschen des oberen Brennstoffes verhindert.

Die Roststäbe ruhen auf den Rost stab trägem, die wiederum im Mauerwerke des Kessels, oder an dem letzteren selbst ihre Unterstützung finden. Vorne schliesst an den Rost unter Einschaltung der sogenannten Schtir-platte das Feuergeschränk mit der Heizthür, hinten die Feuer brücke an, während an den Seiten Mauerwerk oder Kesselbleche den Rost begrenzen.

Für die Konstruktion der Roststäbe zunächst sind sehr viele Punkte, wie namentlich die äussere Form des Brennmateriales und das Verhalten desselben während der Verbrennung, dann die Beanspruchung des Rostes, die Zugstärke des Schornsteines u. s. w., massgebend. Da aber alle diese Punkte bei den meisten Anlagen verschieden sind, so ist es falsch, ein und dieselbe Roststabkonstruktion für alle Fälle zu empfehlen, selbst dann, wenn die letztere in einigen oder vielen Fällen gute Resultate ergeben hat. Vielmehr kann nur für gleichartige Verhältnisse ein und dieselbe Roststabform, die sich unter diesen Verhältnissen bewährt hat, verwendet werden.

Seite des Stabes muss glatt und hart sein, damit der Hitze möglichst wenig Angriffsstellen zum Verbrennen des Stabes geboten werden und die Kohlen nicht festbacken, wie es an jeder Unebenheit geschieht. Um die dem Feuer zugekehrte Seite des Stabes möglichst widerstandsfähig zu machen, schrecken viele die Kopffläche desselben bis auf eine Tiefe von 10 bis 20 mm beim Giessen ab, wodurch dieselbe hart wird. Schmiedeeiserne Roststäbe | sollen nicht so leicht verbrennen wie gusseiserne; dieser Vorteil kommt aber nicht zur Geltung, da schmiedeeiserne ! Stäbe sich bei einer viel niedrigeren Temperatur verwerfen, als sie verbrennen, und deshalb keineswegs vorteilhafter wie gusseiserne sind¹).

Auf Taf. 1 sind die gebräuchlichsten Formen der Roststäbe dargestellt.

Fig. 1 und 2, Taf. 1 zeigen zunächst die gewöhnlichen, einfachen, glatten Roststäbe, die zur Verbrennung fast aller Brennstoffe verwendet werden.

Zur Bildung der Rostspalten besitzen die Stäbe an den Enden vorstehende Knaggen, mit denen sie sich gegen einander

Stets sollten aber bei der Konstruktion eines Roststabes die folgenden Punkte Beachtung finden.

1.    Die freie Rostfläche ist in jedem Falle möglichst gross und möglichst gleichmässig verteilt anzuordnen, damit die Luft in leichtester Weise an sämtliches Brennmaterial treten kann.

2.    Die Rostspalten sollen kein unverbranntes Brennmaterial durchfallen lassen, aber auch nicht durch Asche und Schlacken verstopft werden.

3.    Die Roststäbe sollen möglichst haltbar sein, also weder zu schnell verbrennen, noch sich verwerfen.

4.    Die Roststäbe sind sicher zu verlagern, damit sie nicht umkippen und mit ihrem Nachbar zusammenbacken; auch ist ein leichtes Auswechseln der Stäbe zu ermöglichen.

Verfolgen wir die einzelnen Dimensionen in bezug auf diese zu beachtenden Punkte, so erkennen wir das Folgende.

1) Siehe „Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel-Überwachungsvereine“, Jahrgang 1891, Seite 181.

Die Rostspalten sind, um die freie Rostfläche möglichst gross zu bekommen, soweit als möglich zu machen. Die kleinste Weite der Spalten wird natürlich mit Rücksicht auf das Brennmaterial zu wählen sein, derart, dass kein unverbranntes Brennmaterial durchfallen

. s = vr bis 2 w,

bis

5*

Holzstücke

• h-XblsV Fig. 4, Taf. 1 zeigt den unter dem Namen Champagne-Koststab bekannten Stab.

eine obere Spaltenweite w — 8 mm, eine obere Dicke.

eine untere Dicke eine Länge .    .

eine Höhe . . .

eine Höhe .    .

mm.

. . li = 150 mm.

Die schmiedeeisernen Stäbe werden aus dünnen, gewalzten Schienen ausgestossen.

legen. Um die freie Rostfläche möglichst gross zu bekommen, gestaltet man diese Knaggen jetzt nach oben hin vielfach spitz und ordnet sie entweder in Form eines Dreiecks (siehe rechte Hälfte der Fig. 2) über den Roststabträgern, oder in Form eines diagonal gesetzten Rechteckes an den Seitenflächen des Stabes an, wo sie allerdings leicht die Reinigung des Rostes von unten her behindern können. Der Querschnitt der Stäbe ist ein trapezförmiger, sodass die Rostspalten sich nach unten hin erweitern, damit der Asche das Durchfallen erleichtert wird, sobald sie in die Spalten gelangt ist.

Die Roststäbe müssen sich sowohl in der Längs-, als auch in der Breitenrichtung ihrer Erwärmung entsprechend ausdehnen können. Für die Ausdehnung in der Längsrichtung giebt man den Roststäben sowohl gegen einander, als auch in Bezug auf die Roststabträger das nötige Spiel. In Fig. 1 können sich die Stäbe nach beiden Seiten hin in der Längsrichtung ausdehnen, solange sie nicht durch kleine, in die Spielräume gefallene Brennmaterial- oder Aschenteilchen darin behindert werden. Haben sich aber solche Teilchen zwischen gelegt, so kann ein Schiefziehen der Roststäbe eintreten. Um diesen Übelstand zu vermeiden, ist in Fig. 2 jeder Stab an der einen Seite fest verlagert, während er sich an der anderen Seite auf einer schiefen Ebene ausdehnen und dort befindliche Aschen-und Brennmateralteile vor sich hinschieben kann. Die Ausdehnung in der Breitenriclitung ermöglicht man dadurch, dass man die Roststäbe mit geringem Spielraum zwischen den Knaggen nebeneinander legt.

Ein zu enges Nebeneinanderliegen der Roststäbe, sowie ein Herausheben oder -drücken einzelner Stäbe beim Schüren oder Stochern soll auch der Patent-Keilschluss von Wie den -bruch&Wilms, Ehrenfeld bei Köln, in Fig. 11, Taf. 1 verhüten.

Bezüglich der Dimensionen der vorliegenden, glatten Roststäbe können die folgenden Angaben als Anhalt dienen. Es beträgt zweckmässig

für backende Steinkohlen, sowie für Stein- und Braunkohlen mit flüssiger Schlacke, Grosskoks, die oberere Spaltenweite vf = 10 bis 15 mm, die Roststablänge . . 1 = 500 bis 900 mm, für magere Steinkohlen, sow'ie für Stein- und Braunkohlen ohne flüssige Schlacke, Kleinkoks, Holz die obere Spaltenweite w — 4 bis 8 mm, die Roststablänge . . 1 = 300 bis 600 mm, für Sägespäne, Lohe, Staubkohle, Kohlengrus die obere Spaltenweite w = 3 bis 5 mm, die Roststablänge . . 1 = 275 bis 400 mm, ferner in jedem Falle

die obere Roststabdicke s = bis oder auch

entsprechend einer freien Rostfläche von rund ~ bis der totalen, die untere Roststabdicke s, = 0,5 s bis 06 s, die Roststabhöhe h =

Bei Rosten, welche länger als die für die einzelnen Stäbe angegebene grösste Länge sind, werden zwei und mehr Roststabreihen hinter einander angeordnet.

Einer freundlichen Mitteilung der Firma Otto Thost, Roststabgiesserei in Zwickau, verdankt der Verfasser die folgenden Angaben, nach welchen diese Firma auf Grund langjähriger Erfahrung die glatten Roststäbe bemisst.

Grobe Steinkohlen

Vf = 7, s = 15,    = 3, li — 120 mm,

klare Steinkohlen

tv = 5, s = 15, s, = 3, Ji = 120 mm, grobe Braunkohlen

tv = 6, s = 15, s, = 3, li — 120 mm, klare Braunkohlen

tv = 4, s = 15, ?! = 3, li = 120 mm,

Torf und Lohe

vt = 5, s = 10, Sj = 3, li = 100 mm,

w — 10, s = 25,    == 6, li = 120 mm,

Sägespäne, Staubkohle, Kohlengrus

w = 4, s = 12, sx = 3, li = 100 mm.

Fig. 3, Taf. 1 giebt weiter den sogenannten Me bischen ßoststab.

Derselbe zeichnet sich durch seine geringe Länge und Dicke aus. Er findet hauptsächlich für mageres, feinkörniges Brennmaterial, sowie für Lohe, Sägespäne u. s. w. Verwendung. Die Enden der hintereinander befindlichen Reihen greifen ineinander, sodass die Stäbe sich unbehindert ausdehnen können. Sie bekommen gewöhnlich

eine obere Spaltenweite w = 3 bis 5 mm, eine obere Dicke . . . s = 4 bis 6 mm, eine untere Dicke . . s, = 2,5 bis 4 mm, eine Länge..... 1 = 275 bis 350 mm,

eiue Höhe . .

Er besitzt die Eigentümlichkeit, dass ein oder zwei hohe Roststäbe mit einem bezw. drei niedrigeren zusammengegossen sind. Durch diese Vereinigung soll bei einer geringen Dicke (also bei grosser und verteilter freier Rostfläche) und ziemlicher Länge der einzelnen Stäbe doch ein Verziehen des ganzen Stabes verhindert werden. Der Roststab eignet sich am besten wieder für mageres Brennmaterial, das keine flüssige Schlacke absondert. In diesem Falle ist dem Stabe nach v. Reiche zu geben:

. s = 8 bis 10 mm,

. s, = 5 bis 7 mm,

. 1 tV 800 mm,

. li = 0,11 —(— 30 mm,

• hl“3Ö + ³⁵

Fig. 5, Taf. Fgiebt den sogenannten Trio-Koststab.

Er beruht auf demselben Prinzip wie der Champagne-Roststab, nämlich durch Vereinigung mehrerer dünnen Stäbe, die eine grosse und sehr verteilte freie Rostfläche ergeben dem Verwerfen des ganzen Stabes bei dessen grosser Länge vorzubeugen. Die Rostspalten werden durch zwischengelegte schmiedeeiserne Scheiben gebildet und je drei Stäbe durch Zusammennieten vereinigt. Durch Anwendung beliebig dicker Scheiben lassen sich die Rostspalten beliebig gross machen. Die Eisengiesserei von Karl Elsässer in Mannheim giebt den Stäben

eine obere Weite der Rostspalten

w — 5, 6, 7,8,10,12 oder 15 mm je nach der Beschaffenheit des Brennmateriales, eine obere Dicke . . . s = 9 bis 10 mm, eine untere Dicke . . s, = 5 mm,

eine Länge..... 1 = 350 bis 1200 mm,

eine Höhe .    .

Schmiedeeiserne Roststäbe werden nach Fig. 10, Taf. 1 ebenso wie die Trio-Roststäbe zu je dreien zusammengenietet.

Fig. 7 bis 9, Taf. 1 schliesslich zeigen sogenannte Sparroststäbe. Ihre Form ist aus dem Bestreben hervorgegangen, dem Brennmateriale die erforderliche Luft nicht nur durch Längs-, sondern auch durch Quer-, Diagonal- und anders verlaufende Rostspalten, also so

Man sucht hiermit

eine stärkere Kühlung und längere Dauer der Stäbe zu erzielen.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

mg

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8.

SS

verteilt wie möglich, zuzuführen. Natürlich darf mit dieser Gestaltung und Verteilung der Rostspalten nicht so weit gegangen werden, dass die Brauchbarkeit des Stabes darunter leidet. Man verwendet die Sparroststäbe für magere Kohle und namentlich für sehr feines Brennmaterial, wie Kohlengrus, Kohlenstaub, Lohe u. s. w., das auf den gewöhnlichen Stäben meistens nur mit grossem Verlust verfeuert werden kann, da es leicht unverbrannt durch die langen Spalten fällt, hier aber infolge der vielen, kurzen und nach allen Richtungen verlaufenden Spalten daran verhindert wird. Für backende Steinkohlen und Kohlen mit flüssiger Schlacke sind die Sparroststäbe nicht zu gebrauchen, weil bei diesen Brennmaterialien die Reinigung der vielen Rostspalten Schwierigkeiten bereitet.

Der Fletc her -Roststab in Fig. 7 bestellt in seinem Rücken aus viereckigen Prismen, die durch nach unten sich

in schräger Richtung zuzuführen. Die Köpfe des Stabes haben eine Breite von 60, eine Länge von 40 bis 60 und eine Höhe von 40 nun. Die Länge der Stäbe beträgt bis zu

1200 mm.

Ausser den erwähnten Formen von Sparroststäben kommen natürlich eine Menge anderer vor. In Fig. 8 bis 5 des Textes sind einige derselben abgebildet, wie sie die Firma Otto Thost in Zwickau herstellt. Es zeigt

Fig. 3 den Schlangenroststab, der auch für backendes Material und forcierten Betrieb sich eignen soll. Zur sicheren Verlagerung greifen die Köpfe mit Vor- und Einsprüngen ineinander (D. R.-P. No. 67 604).

Fig. 4 den Cirkulationsroststab, der ähnlich wie der Diagonalroststab gestaltet ist, nur an Stelle der viereckigen Prismen Cylinder besitzt (D. R.-P. No. 56124).

Fig. 5 einen Sparroststab mit kreuzförmigen Köpfen (D. R.-P. Gr. M. 98).

Fig. 6 des Textes giebt die Sparroststäbe für runde Roste, Fig. 7 und 8 diejenige für Schrägroste.

erweiternde Einschnitte getrennt sind, eine starke Cirkulation der Luft durch den ganzen Rost und

Der Diagonal-Roststab in Fig. 8 unterscheidet sich von dem vorigen nur dadurch, dass die viereckigen Prismen diagonal zur Roststabrippe stehen und in zwei benachbarten Roststäben gegeneinander versetzt sind. Die Firma Otto Thost in Zwickau empfiehlt für die vorstehenden Stäbe z. B. eine Stärke der Prismen im Quadrat bezw. eine obere Weite der Rostspalten

s = 30 bis 40 und w = 10 bis 15 mm für Holz, s — 15 bis 20 und w = 2 bis 5 mm für Sägemehl und

Braunkohlen,

s = 25 und w = 6 bis 7 mm für Steinkohlen.

Der Ludwigsche Patent-Roststab desGrusonwerkes in Buckau-Magdeburg (Fig. 9) besteht aus einem 10 mm starken Stege, an dessen beiden Seiten schwache Rippen unter einem Winkel von 78° zur Horizontalen angegossen sind, und zwar in Zwischenräumen von 6 mm bei normalen, 3 und 2¹/₂ mm bei besonderen Fällen. Der Steg ist mit Aussparungen versehen und die Köpfe des Siabes sind hohl gegossen, damit die Luft durchtreten und den Stab kühl erhalten kann.

Durch die seitlichen Rippen ist der Stab in einer Weise versteift, welche stärkere Dimensionen des Steges überflüssig macht und ein Verwerfen des Stabes ausschliesst. Die schräge Richtung der Rippen hat den Zweck, der Esse die Luft direkt

Eine eigentümliche Form zeigen die Roststäbe des patentierten Wender ostes, System Vetter (Fig. 6, Tat 5).

Es sind hier eine Menge schmiedeeiserner oder gusseiserner Plättchen, welche die Form eines gleichseitigen Di eiecks haben, lose auf ein Dreikanteisen geschoben. Zur Bildung der Rostspalten dienen kleinere Dreiecke, die bei gegossenen Plättchen angegossen, sonst ebenso wie die grösseren Dreiecke ausgestanzt sind. Die Plättchen können sich beim Schüren etwas bewegen, womit ein Durchfallen der Aschenteile erzielt und ein zu schnelles Abbrennen der Plättchen verhütet werden soll. Nach dem Abbrennen der Plättchen an der einen Seite können dieselben von ihrem Dreikanteisen herunter genommen und gewendet werden.

Es beträgt gewöhnlich die Seitenlange der grossen Dreiecke 120 bis 150 mm,

die Dicke derselben je nach der Kohlensorte 8 bis 8 mm, die Seitenlange der kleinen Dreiecke ca. 6o mm, die Dicke derselben 4 bis 8 mm, die Seitenlange des Dreikanteisens 50 mm.

Die Roststabträger bezeichnet man nach ihrer Lage als vordere, hintere und mittlere. Bei ihrer Konstruktion und Anordnung ist auf grösste Haltbarkeit und sichere Verlagerung namentlich Rücksicht zu nehmen. Das eisteie erzielt man durch genügende Dicke und Höhe, bei hinreichender Abkühlung durch die Verbrennungsluft, das

letztere durch solides Einmauern der Enden hei Unter-, Zwischen- und Verteuerungen und Verbinden der einzelnen Träger untereinander bei Innenfeuerungen, Die verschiedenen Formen der Roststabträger sind aus Fig. 1 bis 3, Tat. 1, sowie aus den Figuren auf Taf. 4 ersichtlich.

Der vordere Roststabträger ist meistens auch die Schür-platte, der hintere wird bei Unter-, Zwischen- oder Vorfeuerungen gewöhnlich in die Feuerbrücke eingelassen, bei Innenfeuerungen trägt er dieselbe.

Während die Anordnung der Träger bei Unter-, Zwischen-und Vorfeuerungen fast immer in derselben Weise vorgenommen wird (siehe Fig. 1 und 2, Taf. 2) kommen bei Innenfeuerungen, wie die Figuren auf Taf. 4 zeigen, sehr verschiedene Ausführungen vor.

In Fig. 1, Taf. 4 hängt z. B. der vordere Roststabträger bezw. die Schiirplatte A am Feuergeschränk, während der mittlere Träger N und der hintere M sich mit ihren Enden auf die Wandungen des Flammrohres stützen. Die Schrauben F verhindern eine Verschiebung der Balken.

In Fig. 3, Taf. 4, welche Ausführungen von Schulz, Kn au dt & Co. in Essen giebt, ist der hintere Träger M entsprechend dem Flammrohre halbcylindrisch gestaltet und durch FJacheisen F mit der Schürplatte A, die wieder am Feuergeschränk sitzt, verbunden. Die mittleren Träger N, und Na liegen auf den Flacheisen F und werden durch kleinere Flacheisen, die an den vorigen durch Nieten befestigt sind und zwischen die mittleren Träger greifen, an einer Verschiebung verhindert.

In Fig. 6, 6 a und b, Taf. 4 ist die Unterstützung der Rundroste bei kleinen stehenden Kesseln mit Innenfeuerung angedeutet. Dieselbe besteht in Fig. 6 und 6 b aus einem Gusseisen-, in Fig. 6 a aus einem Flacheisenring. Diese Ringe stützen sich in Fig. 6 mit Füssen auf die Grundplatte, in Fig. 6a und b auf einige besonders ausgebildete Nietköpfe der unteren Rundnaht.

Das Feuergeschränk eines Planrostes enthält die Feuerthür und die Schürplatte und wird bei Unter-, Zwischen- und Vorfeuerungen am Mauerwerk, bei Innenfeuerungen am Kessel befestigt. Alle Teile des Feuer-geschränkes sind kräftig zu konstruieren, da dieselben sonst infolge der hohen Temperatur, der sie ausgesetzt sind, leicht zerspringen. Die Feuerthür kann ein- oder zweiflügelig sein. Thliren mit zwei Flügeln verwendet man bei breiten Rosten, wenn nicht hier, was besser ist, zwei oder sogar drei kleine einflügelige Thiiren angeordnet werden. Es beträgt

die lichte Breite der einflügeligen Thür 300 bis 500 mm, die lichte Höhe derselben 250 bis 300 mm, die lichte Breite der zweiflügeligen Thür 450 bis 550mm, die lichte Höhe derselben 300 bis 375 mm.

Zur Schonung vor der strahlenden Hitze des Brennmateriales erhält jeder Thürflügel eine schmiedeeiserne Schutzplatte, die mit demselben in einem Abstande von ca. 80 mm fest verbunden ist. Andere giessen die Thür-fliigel doppelwandig als Hohlguss. Bei Innenfeuerungen ist das Feuergeschränk zwischen Thürrahmen und Flammrohr mit feuerfesten Steinen auszusetzen. Die Nieten der Rundnälite zwischen Boden und Flammrohr sind, namentlich wenn sie innen nicht durch das Kesselwasser bespült werden, durch einen Bogen aus Schamottesteinen oberhalb der Thüröffnung zu schützen.¹) Zur Beobachtung

des Feuers soll jede Thür ein Schauloch erhalten, das entweder durch ein Glimmerplättchen verschlossen ist, oder einen Blechschieber verschlossen werden kann. Viele ordnen in der Thür auch Luftzulassgitter behufs Kühlung des Schutzbleches an. Vorteilhaft ist es schliesslich, die Flügel der Feuerthüren schräg zu stellen, damit sie besser schliessen, und die Schürplatte nicht unter 300 mm breit zu machen.

Die Figuren auf Taf. 3 zeigen Feuergeschränke für Unter-, Zwischen- und Vorfeuerungen, die Figuren auf Taf. 4 solche für Innenfeuerungen. Es bezeichnet immer C die Hauptplatte, D die Thürflügel, A die Schürplatte, E die Thür oder Klappe, vermittelst welcher die Luftzufuhr durch den Aschenraum nach Bedarf eingeschränkt werden kann. Zu den Figuren, die der Leser leicht von selbst verstehen wird, sei das Folgende bemerkt.

Bei dem schmiedeeisernen Feuergeschränk von Ludwig Löwe in Berlin in Fig. 4, Taf. 3 wird die Platte 0 aussen

durch ein gebogenes |_-Eisen w,, innen durch zwei gerade

|_-Eisen w₂ versteift. Als Schiirplatte dient ein [-Eisen A,

welches in der Mitte noch durch das Blech b mit den nötigen Anschlussstücken gestützt wird und das |_-Eisen w₄ zur Auf

lage der Roststäbe trägt. Die Thüröflnungen sind innen durch zwei |_-Eisen w₃ begrenzt. Die unteren Klappen E des Aschen

raumes drehen sich mit den Zapfen d, die den angenieteten Stücken x angehören, in den an der Platte C befestigten Augen y. Zur unteren Hubbegrenzung dienen die Flacheisen v, welche sich gegen die Bügel s legen.

In Fig. 1, Taf. 4 ist die Platte C über das vorstehende Ende des Flammrohres geschoben und hier durch Druckschrauben gehalten, in Fig. 2 ist die Platte am vorderen Kesselboden durch Stiftschrauben befestigt. Bei den Feuer-geschränken in Fig. 3 bis 5, Taf. 4 von Schulz, Knaudt&Co. in Essen, dienen zur Befestigung der Platte C ein oberer Anker S und zwei seitliche Lappen, welche sich auf die am Kesselboden sitzenden Winkel W stützen.

Über die Feuergeschränke der Schrägroste ist bei den Treppenrosten (siehe später) das Nötige vermerkt.

Die Grösse eines Planrostes bezw. die Grösse der totalen Rostfläche desselben hängt von der Menge des Brennmateriales, welche auf dem Roste in der Stunde verfeuert werden soll, von der Art des Brennmateriales, von der Bauart des Kessels u. s. w. ab. Ihre richtige Bestimmung kann nur erfahrungsgemäss erfolgen und ist von grösster Wichtigkeit für den sparsamen Betrieb. Ist die Rostfläche zu gross, so brennt das Feuer während der einzelnen Beschickungen zu sehr nieder, oder die letzteren müssen zu häufig erfolgen, ist sie zu klein, so leidet die Güte der Verbrennung. Eine zu grosse Rostfläche ist im allgemeinen nachteiliger als eine zu kleine, weil bei ihr leicht zuviel Luft eintreten kann, die ja bekanntlich bedeutende Wärme Verluste hervorruft.

Die totale Rostfläche hat eine richtige Grösse, wenn

g

die Beanspruchung des Rostes, das ist die auf 1 qm

R

desselben in der Stunde zu verfeuernde Brennmaterialmenge, z. B. bei natürlichem Schornsteinzuge

LTnstand nicht berücksichtigt; zweckmässig würde also hier, um Platz für den Bogen zu gewinnen, die Oberkante der Schiirplatte unter die Rohrmitte gelegt. In Fig. 1 und 3 auf Taf. 4 ist die innere Ausmauerung des Feuergeschränkes nicht angedeutet.

ca. 300 bis 400 mm.

Vorteilhaft ist es, bei dieser Bedienungsart die Feuer-thiir mit kleinen Schlitzen zu versehen, durch welche während der Entgasung des frischen Brennmateriales Luft einströmen kann.

für Steinkohlen 75 bis 100 kg, für böhmische Braunkohlen 100 bis 130 ker, für geringwertige Braunkohlen 200 bis 250 kg, für Koks 40 bis 60 kg

beträgt, und zwar um so weniger im allgemeinen, je langflammiger das Brennmaterial verbrennt. Bei künstlichem Zuge ist das Doppelte bis Dreifache der vorstehenden Werte statthaft. Ist ein Rost zu gross, so kann er durch Zumauern des hinteren Teiles leicht verkleinert werden.

Mit Rücksicht auf die Bedienung des Rostes soll die Länge 1-, und Breite bi eines Planrostes stets kleiner als 2m,

die Höhe desselben über dem Heizerstande wenn möglich 700 mm

sein. Roste, die länger und breiter als 2 m sind, können nicht vollständig und richtig bedient werden. Ist eine Höhe des Rostes von 700 mm über dem Heizerstande nicht ausführbar, so nehme man lieber eine grössere als kleinere Höhe.

Der Neigungswinkel eines schrägen Planrostes muss dem natürlichen Böschungswinkel des Brennmateriales angepasst werden, und dieser schwankt zwischen 28 bis 35 °.

Die richtige Bedienung des Planrostes ist schwierig und von wesentlichem Einfluss auf die Wärmeausnützung des Brennmateriales. Bei sachkundiger Wartung liefert aber der Planrost ausgezeichnete Resultate, wie sie besser durch keine andere Feuerung erzielt werden. Für die Bedienung des Planrostes sind von verschiedenen Seiten, so z. B. vom sächsischen Kesselrevisionsvereine¹), die nachfolgenden Hauptregeln aufgestellt worden.

1. Das Brennmaterial muss in nicht zu grossen, gleichen Stücken aufgeworfen werden. Stückkohle muss mindestens bis zur Faustgrösse zerkleinert werden.

Ein und dieselbe Gewichtsmenge Brennmaterial bietet nämlich unter sonst gleichen Umständen in kleineren Stücken der durch strömenden Luft eine grössere Fläche, bildet geringere Zwischenräume, wird von dünneren Luftsäulen durchstrichen, entzieht also der Luft den Sauerstoff besser als in grösseren Stücken.

Die zweckmässigste Dicke der Brennmaterialschicht auf dem Roste hängt von der Zugstärke des Schornsteines, das ist die von dem letzteren in der Zeiteinheit angesaugte Luftmenge, sowie von der Art und Stück-grösse des Brennmateriales ab.

Je grösser nämlich bei einem Roste die in der Zeiteinheit durchtretende Luftmenge ist, desto grösser ist auch die Geschwindigkeit der letzteren im Brenumateriale. Soll aber bei grosser Geschwindigkeit der Luft der Sauerstoff von dem Brennmateriale in demselben Verhältnis wie bei kleiner Geschwindigkeit entzogen werden, so muss die Luft im ersteren Falle einen längeren Weg im Brennmateriale zurücklegen, also eine höhere Brennmaterialschicht finden als im letzteren Falle.

Von der Art des Brennmateriales ist die Dicke der Schicht insofern abhängig, als jedes Brennmaterial bei guter Verbrennung nach der Erfahrung eine andere Schichthöhe erfordert, von der Stückgrösse insofern, als — wie schon oben erwähnt — kleine Brennmaterialstücke der Luft den Sauerstoff besser entziehen, also mit dünnerer Schicht verbrannt werden können als grosse.

Die zweckmässigste Dicke der Brennmaterialschiclit

beträgt

bei natürlichem Zuge

für Steinkohlen ca. 100 bis 150 mm, für Braunkohlen ca. 60 bis 100 mm, für Koks . . ca. 100 bis 200 mm, bei künstlichem Zuge

für Stein- und Braunkohlen ca. 200 bis 300 mm, für Koks

3. Das Aufgeben des Brennmateriales hat möglichst schnell zu geschehen. Beim Aufgeben ist die eine oder andere der beiden folgenden Methoden zu befolgen.

a. Die Kohle ist dünn und gleichmässig über die ganze Rostfläche, und zwar oft und in kleinen Mengen, zu streuen.

Um ein gutes Bestreuen der Rostfläche mit Kohle zu ermöglichen, darf die Schaufel nicht gehäuft voll, sondern nur flach mit Kohle bedeckt genommen werden. Besitzt die Feuerung zwei Heizthüren, so sind die beiden Rostseiten nicht unmittelbar nach einander, sondern in gleichen Zwischenräumen abwechselnd mit Kohle zu beschicken.

b. Die frische Kohle ist nur auf den vordersten Teil der Rostfläche, sowie auf die Schiirplatte zu werfen und erst später, unmittelbar vor der neuen Beschickung, nach hinten zu schieben und über die ganze Rostfläche auszubreiten. Das Hinterschieben hat mit der Krücke

derart zu erfolgen, dass die Kohle nicht überstürzt und aufgerührt wird; die Kohle ist, von hinten anfangend, gleichmässig über die Rostfläche auszuziehen. Um dies zu erreichen, ist mit der Krücke zuerst der hintere Teil des vorn aufgegebenen Kohlenberges auf das hintere Ende der Rostfläche zu schieben, alsdann ist die nächstfolgende Partie nach hinten zu stossen, und so weiter, bis der vordere Teil des Rostes und die Schürplatte von Kohlen freigelegt sind. Die frische Kohle ist hierauf sofort vorn aufzugeben.

Die Begründung und der Zweck der beiden vorstehenden Bedienungsmethoden, von denen die erstere bei gleicher Ausnützung des Brennmateriales eine viel grössere Geschicklichkeit des Heizers verlangt, ist bei den rauchfreien Feuerungen in § 12 angegeben.

4. Alle Teile des Rostes sind gleichmässig mit Brennmaterial zu bedecken, unbedeckte Stellen sind zu vermeiden.

Ein Aufstechen und Schüren des Feuers, das gewöhnlich starke Rauchentwickelung zur Folge hat, ist möglichst zu unterlassen und nur so oft vorzunehmen, als es die Art der verwendeten Kohle unbedingt erfordert. Bei Kohle mit geringer Schlackenbildung kann das Schüren und Aufstechen fast ganz unterbleiben.

Das Abschlacken der Rostfläche, also das Entfernen der Schlacken durch die Heizthür, hat in bestimmten Zeitabschnitten zu geschehen. Sind in einer Anlage mehrere Kessel in Betrieb, so ist das Abschlacken der einzelnen Roste nicht unmittelbar nach einander, sondern in an-j gemessenen Zwischenräumen vorzunehmen.

eine Dicke s =

5.    Der Essenschieber ist beim Beschicken und Abschlacken des Rostes vollständig- zu schliessen, es sei denn, dass dies vermittelst einer besonderen Vorrichtung-, wie sie im V. Abschnitte behandelt werden, durch die Feuerthür selbstthätig- geschieht.

Der Essenschieber ist entsprechend dem Dampfverbrauche einzustellen. Mit der Mehreröffnung des Essenschiebers ist aber keineswegs auch immer eine Steigerung der Dampfproduktion verbunden, sondern es tritt in vielen Fällen das Gegenteil ein, sodass der Essenschieber mehr zu schliessen ist, wenn mehr Dampf erzeugt werden soll. Stets ist aber der Essenschieber nicht weiter zu öffnen, als für den jeweiligen Betrieb und den jeweiligen Stand des Feuers unbedingt nötig ist.

6.    Bei richtiger Bedienung des Rostes ist der Aschenraum hell erleuchtet und raucht der Schornstein schwach.

B. Der Treppen- und Stufenrost.

Derselbe besteht nach Fig. 3, Taf. 2 aus einzelnen Platten, die treppenartig mit geringen Zwischenräumen übereinander gelegt sind. Er unterscheidet sich demnach von dem Planroste hauptsächlich dadurch, dass seine totale Rostfläche keine ebene, sondern eine gebrochene Fläche ist und dass seine Rostspalten nicht horizontal, sondern vertikal sind. Der letztere Umstand hat zur Folge, dass einerseits der Treppenrost nicht wie der Planrost seine Asche selbstthätig ausstösst, sondern dass diese zum Theil durch den Heizer mit dem Schüreisen von den Platten entfernt werden muss, dass andererseits aber auch der Treppenrost sich vorzüglich zur Verbrennung-feinen, staubförmigen Brennmateriales eignet, das leicht unverbrannt durch die vertikalen Spalten des Planrostes fällt. Man benutzt deshalb den Treppenrost vielfach zur Verbrennung von Fein-, Staubkohle, Torf, Lohe, Sägespäne, dann aber auch für klare Braunkohle von möglichst gleichem Korn, selten für magere Steinkohle; für backende Steinkohle ist er völlig unbrauchbar, da dieselbe sich in die Spalten festsetzt und ein Nachrutschen des oberen Brennmateriales verhindert.

Die Roststäbe des Treppenrostes sind meistens einfache, rechteckige Platten nach Fig. 4 und 5, Taf. 2. Otto Thost in Zwickau stellt die Platten mit Querschlitzen an der vorderen Seite nach Fig. 6, oder vollständig als Gitter nach Fig. 7, Taf. 2 her, um die freie Rostfläche möglichst gross zu bekommen und durch die freie Ausdehnung der geschlitzten Kanten einem Verwerfen der Platten vorzubeugen.

Den gewöhnlichen Platten A in Fig. 4 und 5, Taf. 2

giebt man

eine Länge 1 = 400 bis 000 mm,

50’

eine Breite b = 10⁽> bis 120 mm.

Die Spaltenhöhe beträgt

w = 16 bis 20 mm.

Die Roststabträger oder Wangen des Planrostes haben meistens die in Fig. 4, selten die in Fig. 5, Taf. 2 angedeutete Form.

In Fig. 4 haben die Wangen W rechteckigen Querschnitt und angegossene Knaggen, auf welche sich die Platten legen. In Fig. 5 ist der Querschnitt der Wangen ein I-förmiger, und die Platten stützen sich, da sie an den Seiten mit Ansätzen versehen sind, immer auf die unter ihnen befindliche. In Fig. 5 ist die Auswechselung einer Platte natürlich viel schwieriger als in Fig. 4, da in Fig. 5 ein solches Auswechseln die Herausnahme aller darüber befindlichen Platten bedingt.

Die Wangen W ruhen unten auf einem gusseisernen Balken E (Fig. 3, Taf. 2), der nach dem Verbrennungsraume um ca. 100 mm vorsteht und seitlich eingemauert ist, oben greifen sie über einen Balken B (Fig. 3, Taf. 2), oder sind, was aber weniger gut ist, mit der unteren Platte einer Kappe K (Fig. 8 und 9, Taf. 2) durch Schrauben verbunden.

Das Feuergeschränk des Treppenrostes ist ein Trichter, dessen Öffnung nach dem Verbrennungsraume hin durch einen Schieber mehr oder weniger geschlossen werden kann. Ausführungen dieser Trichter zeigen die Fig. 3, 8 und 9 auf Taf. 2.

Der Trichter kann aus Gusseisen (Fig. 3 und 8) oder

aus |_-Eisen und Blechen (Fig. 9) hergestellt werden. Er

wird entweder seitlich eingemauert (Fig. 3), oder an einer Kappe K, die mit dem Kesselmau er werk verankert ist, mit Schrauben befestigt (Fig. 8 und 9).

Das in den Trichter geworfene Brennmaterial rutscht unter Nachhilfe des Wärters, der unterhalb des Trichters mit einem Scheit nach Bedarf einstösst, nach unten. Brennmaterialteile, die unverbrannt unten ankommen, fallen auf einen kleinen Planrost, der zum völligen Verbrennen dieser Teile, sowie zum Entfernen der hierhin gelangenden Asche und Schlacken dient.

Um den unteren Planrost zu reinigen, ohne dass kalte Luft in den Verbrennungsraum tritt, ist der erstere in einem verschiebbaren Rahmen C (Fig. 3, Taf. 2) verlagert. Ferner ist unter dem Planroste ein aus mehreren Platten bestehender Schieber D angeordnet. Beim Entfernen der Schlacken zieht man den Rost C heraus und stösst ihn wieder hinein. Die Schlacken fallen dann auf den vorher geschlossenen Schieber D und gelangen beim Ausziehen dieses in den unteren Aschenraum.

Für gewöhnlich sind die Platten des unteren Schiebers D etwas geöffnet, damit Luft zur Verbrennung an das auf dem Planroste befindliche Brennmaterial gelangen kann, .es sei denn, dass nach Fig. 3 a, Taf. 2 eine diesem Zwecke dienende Klappe oberhalb des unteren Schiebers angeorduet ist.

Die Grösse eines Treppenrostes wird vorteilhaft so

¹

Auf die von diesem Vereine aufgestellten Regeln ist hier in der Hauptsache Bezug genommen.

Polilhausen, Dampfkesselanlagen.

Jg

gewählt, dass die Beanspruchung also die auf 1 qm

R

desselben in der Stunde zu verfeuernde Brennmaterialmenge in kg,

für klare Braunkohle, Sägespäne, Holzabfälle u. s. w.

160 bis 200 kg

beträgt. Dabei soll aber die Länge 1, des Rostes höchstens 2 in, die Breite b, höchstens 1,5 in gross sein.

Die Neigung des Treppenrostes muss so gewählt sein, dass das Brennmaterial ohne grosse Nachhilfe, aber auch nicht von selbst nach unten rutscht. Zu diesem Zwecke muss der Neigungswinkel a. (Fig. 3, Taf. 2) dem natürlichen Böschungswinkel des Brennmateriales angepasst werden, und dieser schwankt bei klarer Braunkohle z. B. zwischen 28 und 35°.

Die ordnungsgemässe Bedienung eines Treppenrostes ist leichter und einfacher als die eines Planrostes aus

Gründen, die im nächsten Paragraphen erörtert werden. Nach Weinlig ergiebt der Treppenrost die günstigste Wirkung, wenn die Verbrennungszone auf der untersten Partie der Treppe liegt. Demgemäss muss das Streben des Heizers dahingehen, an dieser Stelle durch häufigeres Stochern die Entfernung der Asche lind zum Teil auch der Schlacken zu besorgen. Das Stochern muss für das Herabrutschen der Asche von unten nach oben, für das Herabrutschen des Brennmateriales von oben nach unten erfolgen. Was die Dicke der Brennmaterialschicht anbelangt, so soll man die Neigung der Treppe so her-stellen, dass sich unten auf derselben eine 50 mm, oben eine etwa 120 mm hohe Schicht befindet.

Wie beim Planroste so sind auch hier unbedeckte Stellen des Rostes zu vermeiden, und ist der Essenschieber nur soweit zu öffnen, als es der jeweilige Dampfverbrauch unbedingt erfordert. Der Schieber des Trichters ist ganz zu öffnen, wenn das Brennmaterial aus groben Stücken besteht, da sonst überflüssige Luft ein treten würde; bei feinem Brennmateriale dagegen ist er nur wenig zu öffnen, da sonst zuviel Brennmaterial auf den Rost gelangen und die Rostspalten sich verstopfen würden. Das beste Zeichen für einen richtig beschickten Treppenrost ist eine klare, helle, bis 5 m lange Flamme, die sich schraubenförmig vorwärts bewegt.¹)

Der Stufenrost, auch wohl als Münchener oder Einbecker Stufenrost bezeichnet, unterscheidet sich von dem Treppenroste nur wenig. Die Einrichtung eines Münchener Stufenrostes von der Maschinenbau - Aktien-Gesellschaft Nürnberg zeigt Fig. 3, Taf. 5. Die Rost-platten A liegen hier nicht horizontal und parallel zu einander, sondern haben einen von oben nach unten zunehmenden Neigungswinkel, damit der Wärter den Rost von einer Stelle X aus übersehen und reinigen kann. Im Übrigen gelten alle für den Treppenrost gemachten Angaben auch für den Stufenrost.

Da in Fig. 3, Taf. 5 der untere Planrost zum Abschluss des Verbrennimgsraumes fehlt, so muss hier die Asche stets so stark angehäuft sein, dass keine Luft in den Verbrennungsraum treten kann. Der untere Wangenträger W ist hohl ausgebildet und wird von der durch rx eintretenden Luft zweimal durchzogen. Die letztere wird dabei erwärmt und strömt durch r₂ hinter der Feuerbrücke aus. Über diese sogenannte sekundäre Luftzufuhr ist im nächsten Paragraphen das Nötige vermerkt; desgleichen ist dort der Zweck der oberhalb des Trichters befindlichen Klappe erklärt.

Ein Vergleich zwischen Plan- und Treppen- oder Stufenrost lehrt das Folgende. Auf dem Planroste können alle Sorten Steinkohlen verfeuert werden, auf dem Treppen- und Stufenroste nur einzelne; dagegen eignet sich der Treppen- und Stufenrost sehr gut zur Verbrennung staubförmigen Brennmateriales, der Planrost dagegen nicht. Die regelrechte Bedienung des Planrostes ist ferner eine weit schwierigere als die des Treppen- oder Stufenrostes. Die letzteren vermeiden weiter den Eintritt kalter Luft in den Verbrennungsraum, wie er beim Planroste während des Beschickens durch die geöffnete Heizthür stattfindet. Dagegen ist beim Treppen- und Stufenroste die Beobachtung des direkt über dem Feuer liegenden Kesselbleches, der sogenannten Feuer platte, welche der grössten Hitze ausgesetzt ist und am meisten unter dieser zu leiden hat, während des Betriebes unmöglich, beim Planroste aber möglich. Im Übrigen dürften beide Rostarten gleichwertig sein.

C. Der Langensche Etagenrost.

Dieser nach seinem Erfinder benannte Rost unterscheidet sich von dem gewöhnlichen Treppenroste hauptsächlich in zwei Punkten. Einmal besteht er nämlich nicht aus vielen, sondern nur aus drei Stufen, die man hier wegen ihrer grösseren Höhe als Etagen bezeichnet, und dann wird das frische Brennmaterial nicht von oben, sondern zwischen den einzelnen Etagen aufgegeben und von hier aus unter das alte, glühende Brennmaterial geschoben. Der Rost hatte sich zu Zeiten seines Erfinders nur einer geringen Verwendung zu erfreuen, war dann sogar eine Zeitlang fast ganz verschwunden, bis er vor ungefähr 10 Jahren wieder als verbesserter Langenscher Etagenrost von der Maschinenbau-Anstalt Humboldt mit scheinbar grösserem Erfolge ausgeführt wurde. Die Fig. 4, Taf. 5 zeigt ihn in dieser verbesserten Form.

B: und B₂ sind hier die drei Etagenplatten, von denen die obere B, zwischen den beiden seitlichen Wangen Wx und W₂, die beiden unteren Bä dagegen vermittelst der Winkel b an diesen Wangen befestigt sind. Den Platten vorgebaut ist in jeder Etage eine Reihe stumpfwinklig gebogener Roststäbe A, die sich mit ihrem einen Ende auf die querliegenden, etwas ansteigenden Röhren r stützen, sich mit ihrem anderen Ende aber zwischen die Platten Bx bezw. B₂ und die darunter befindlichen C legen. Die Röhren r werden durch Wasser gekühlt. Das kalte Wasser hierzu fliesst ihnen an der linken Seite aus einem Behälter D durch die Röhren Rj und r, zu, steigt dann aber infolge der Erwärmung wieder durch die Röhren r.₂, D₂ und R₂ an der rechten Seite in den Behälter zurück. Der untere Planrost dient demselben Zwecke, den er beim Treppenroste zu erfüllen hat. Auch für die Kühlhaltung der Stäbe dieses Planrostes ist ein unterer Wasserbehälter vorgesehen.

Die Bedienung des Etagenrostes hat in der folgenden Weise zu geschehen. Der frische Brennstoff wird gleicli-mässig auf die Platten B, und B₂ aufgeworfen. Dann werden mit einer breiten Krücke zuerst die frischen Kohlen der untersten Platte und dann die der mittleren auf die Roststäbe vorgeschoben, wobei sie unter die alten, brennenden Kohlen gelangen und durch die von der darüber befindlichen Stufe nachsinkenden glühenden Kohlen bedeckt werden. Schliesslich stösst man mit der scharfen Kante der Krücke auf der obersten Etage B1 soviel Kohlen nach, als nötig sind, um die in der Brennmaterialschicht entstandene Lücke, welche durch das Vorschieben der Kohle auf der Mittellage hervorgerufen wurde, auszufüllen. Man sieht, dass diese Bedienung umständlich und schwierig ist und nur von einem sehr geschickten Heizer regelrecht ausgeführt werden kann, da hier nicht nur das Brennmaterial an drei verschiedenen Stellen aufzugeben, sondern auch vorzuschieben ist. Gegenüber dem Planroste dürfte aber der Heizer hier weniger

von der strahlenden Hitze belästigt sein; auch ist der Eintritt kalter Luft, wie er beim Planroste durch das Öffnen der Heizthür während des Beschickens entsteht, hier vermieden, während andererseits die Feuerplatte der Beobachtung durch den Heizer wie beim Etagenroste wieder vollständig entzogen ist.

Über den Vorteil, den die angeführte Bedienung des Etagenrostes mit sieh bringt, ist im nächsten Paragraphen das Erforderliche gesagt.

Gegenüber der älteren, ursprünglichen Konstruktion des Langen sehen Etagenrostes wird für die neuere, verbesserte Ausführung dieses Rostes von der Maschinenbau-Anstalt Humboldt der folgende Umstand als Vorteil geltend gemacht. Bei der älteren Konstruktion mussten sich die Kostetagen an ihrer vorderen, dem Eeuer zugewandten Seite freitragend halten, wobei die unteren Spitzen der Roststäbe entweder bald dem Verbrennen oder einer ziemlichen Senkung ausgesetzt waren. Die letztere verengte dann die Spalten zum Einschieben der Kohle derart, dass die Bedienung äusserst lästig wurde. Dieser Übelstand ist bei der neueren Ausführung durch die Stützung und Kühlhaltung der erwähnten Koststabenden vermittelst der Wasserrohren r vermieden. Wie sich dabei aber diese Röhren gegenüber dem Durchbrennen, namentlich bei kesselsteinhaltigem Wasser, verhalten, dürfte ein Umstand sein, der nicht ausser acht zu lassen ist.

D. Der Verbrennungsraum.

Die Begrenzung dieses Raumes wird je nach der Lage der Feuerung entweder allein durch Kesselbleche, oder allein durch feuerfeste Steine, oder teils durch Kesselbleche und teils durch feuerfeste Steine gebildet. Das erste ist bei allen Innenfeuerungen, das zweite bei jeder Vorfeuerung und das letzte bei allen Unter- und Zwischenfeuerungen der Fall. Nach hinten zu begrenzt die Feuer- • brücke den Verbrennungsraum, der hier in die Feuerzüge übergeht.

Die Begrenzung des Verbrennungsraumes bei Unter-und Zwischenfeuerungen ist aus Fig. 1, Taf. 2 bezw. Fig. 1, Taf. 11 ersichtlich.

Die über der Feuertliür befindliche Gewölbeklappe aus feuerfesten Steinen ist soweit vorzuziehen, dass die vordere Kundnaht des Kessels vollständig¹ bedeckt wird. Die Seitenwände sind g-leick vom Roste an schräg aufzuführen, und die hier verwendeten feuerfesten Steine dürfen an der dem

Verbrennungsraume zugewandten Seite nicht behauen sein, sondern müssen geneigt aufgemauert werden.

Der Verbrennungsraum einer Vorfeuerung wird nach Fig. 2 und 3, Taf. 2 ausgebildet.

Dicht über der Feuerthür beginnt hier das feuerfeste Gewölbe A in Fig. 2, das anfangs parallel zum Koste, dann aber in die Feuerzüge übergeht. Über dem Gewölbe A ist in einiger Entfernung noch ein zweites Gewölbe B aus gewöhnlichen Ziegeln geschlagen. Die zwisfhen beiden Gewölben befindliche Luft, sowie die auf dem oberen Gewölbe aufzuschüttende Asche sollen als schlechte Wärmeleiter den Verbrennungsraum vor Wärmeverlusten schützen. Zu demselben Zwecke sind die Seitenwände des Verbrennungsraumes mit Luftkanälen versehen. In Fig. 3 ist die Ausführung eine entsprechende.

Der Verbrennungsraum der Innen f euer ungen wird nach den Figuren auf Taf. 4 durch den oberen Teil des Flammrohres oder einer Feuerbuchse begrenzt.

Die Höhe des Verbrennungsraumes ist von der Art der oberen Begrenzung desselben und von dem Verhalten des Brennstoffes während der Verbrennung abhängig. Bei

Unter- und Zwischenfeuerungen zunächst wählt man diese Höhe, also die Entfernung von Oberkante des Planrostes¹) bis zur Unterkante des Kessels,

für Steinkohlen und Koks mindestens 500 mm, für Braunkohlen mindestens 400 mm, und zwar um so grösser, mit je längerer Flamme das Brennmaterial verbrennt.

Macht man diese Höhe zu klein, so kommen die Gase, ehe sie vollständig ausgebrannt sind, mit der Kesselwandung in Berührung, die als guter Wärmeleiter dann die Gase unter ihre Entzündungstemperatur abkühlen und an der vollkommenen Verbrennung behindern wird. Andererseits wird man aber die Höhe nicht unnötig gross machen, weil sonst zuviel von der strahlenden Wärme des glühenden Brennmateriales, die bekanntlich mit dem Quadrate der Entfernung abnimmt, für den Kessel verloren geht, auch die heissen Seitenwände des Verbrennungsraumes, die dann unnötig gross ausfallen, zuviel Wärme nach aussen durch Strahlung abgeben. Die Erfahrung allein kann in den einzelnen Fällen die richtige Höhe des Verbrennungsraumes lehren.

Bei Yorfeuerungen dagegen macht man den Ver-brennungsraum so niedrig als möglich, lässt also das obere, feuerfeste Gewölbe dicht über der Feuerthür beginnen.

Dieses Gewölbe nimmt nämlich als schlechter Wärmeleiter während des Betriebes eine hohe Glut an, und die sich bildenden Gase können, wenn ihnen, wie namentlich nach dem Aufgeben des frischen Brennmateriales, die Entzündungstemperatur fehlen sollte, durch Berührung mit dem Gewölbe leicht auf diese Temperatur erwärmt werden.

Die Höhe muss auch hier für die einzelnen Brennmaterialien verschieden, und zwar um so grösser sein, je mehr Wärme das Brennmaterial hei der Verbrennung entwickelt, weil sonst das Gewölbe zu sehr leidet. Vorfeuerungen werden deshalb auch hauptsächlich für Braunkohlen, Torf, Sägespäne u. s. w. benutzt, für Steinkohlen kommen sie selten zur Verwendung, weil bei ihnen das feuerfeste Gewölbe zu bald herunterschmilzt oder zerfällt.

Bei Innenfeuerungen schliesslich ist die Höhe des Verbrennimgsraumes von der Weite des Flammrohres abhängig, und man wird den Durchmesser des letzteren an der Stelle wo der Kost liegt, so gross als nur irgend angängig machen, damit die frühzeitige Berührung und Abkühlung der noch nicht ausgebrannten Gase möglichst vermieden wird.

Die Feuerbrücke, welche den Verbrennungsraum an der hinteren Seite nur zum Teil abschliesst, soll einem doppelten Zwecke dienen. Sie soll zunächst verhindern, dass das Brennmaterial vom Heizer über den Kost hinaus in die Feuerzüge geworfen wird, sie soll dann aber auch bewirken, dass die vom Roste aufsteigenden Gase gegen sie stossen, dadurch in wirbelnde Bewegung kommen und behufs Vervollkommnung der Verbrennung untereinander und mit der Luft gemischt werden. Soll der letztere Zweck wirklich erreicht werden, so muss die dem Verbrennungsraume zugekehrte Seite der Feuerbrücke senkrecht zur Rostfläche stehen und nicht zu niedrig sein, v. Reiche empfiehlt eine Höhe der Feuerbrficke von mindestens 300 mm, andere sogar eine solche von 400 bis 450 mm, was aber in vielen Fällen nur durch eine Neigung des Planrostes nach hinten zu ermöglichen ist.

1) Der Treppen- oder Stufenrost wird selten ohne feuerfestes Gewölbe unter den Kessel gelegt.

Das letztgenannte Mittel wird zur Erzielung einer genügenden Feuerbrückenhühe und eines hinreichend grossen Durchgangsquerschnittes über derselbe nnamentlich bei Innenfeuerungen nötig sein. Es hat aber den Nachteil, dass dann an den hinteren Teil des Planrostes zu wenig Luft gelangt und die Roststäbe daselbst bald verbrennen.

Die Art der Begrenzung und die Lage des Verbrennungsraumes in Bezug auf den Kessel lassen schliesslich insofern einen Vergleich zwischen Unter-, Zwischen-, Vor- und Innenfeuerung zu, als von der Begrenzungsart dieses Raumes wesentlich die Güte der Verbrennung, von der erwähnten Lage aber die Wärmeverluste der Feuerung an die äussere Luft abhängig sind. Was den ersten Punkt betrifft, so dürfte unter sonst gleichen Verhältnissen in einer Vorfeuerung weit leichter und sicherer eine vollkommene Verbrennung zu erzielen sein als in einer Innenfeuerung, da, wie schon bemerkt, die aus schlechten Wärmeleitern bestehenden, heissen Wände einer Vorfeuerung für die erforderliche Entzündungstemperatur sorgen und also zu einem vollständigen Ausbrennen der Gase beitragen, während die guten Wärmeleiter im Verbrennungs-raume der Innenfeuerung den brennbaren Gasen Wärme entziehen und dadurch dieselben an der vollkommenen Verbrennung behindern. Unter- und Zwischenfeuerungen dürften, weil die Begrenzung ihres Verbrennungsraumes teils durch schlechte und teils durch gute Wärmeleiter gebildet wird, in der erwähnten Beziehung zwischen Vor-und Innenfeuerungen stehen. Andererseits bietet aber die Vorfeuerung, die ja vollständig ausserhalb des Kessels liegt, der äusseren Luft die grösste, die Innenfeuerung, welche sich ganz im Kessel befindet, die kleinste Abkühlungsfläche am Verbrennungsraume, und es bedarf die erstere zur anfänglichen Erwärmung ihrer Wände einer ganz beträchtlichen Wärmemenge, die bei der letzteren fast vollständig dem Kesselwasser zugeführt wird. Unter- und Zwischenfeuerung nehmen auch in dieser Beziehung eine Mittelstellung ein.

Beachtet man das Vorstehende und berücksichtigt weiter, dass Vorfeuerungen, wie früher angedeutet, nur für geringwertige Brennmaterialien zu benutzen sind, dass ferner bei Unterfeuerungen die unterste Stelle des Kessels, also diejenige, an welcher sich der meiste Schlamm und Kesselstein niederschlägt, die grösste Hitze empfängt, also leicht dem Durchbrennen ausgesetzt ist, und dass schliesslich Kessel mit Zwischenfeuerungen gegenüber denjenigen mit Innenfeuerungen manche, später zu erörternde Nachteile besitzen, so findet man es erklärlich, dass die letzteren, also namentlich die Flammrohrkessel, vor allen anderen Kesselsystemen die weitaus grösste Verwendung finden.

E. Der Aschenraum.

Derselbe ist von untergeordneter Bedeutung. Seine Höhe beträgt bei Unter-, Zwischen- und Vorfeuerungen zweckmässig nicht unter 800 mm, wird aber im allgemeinen so gross als möglich zu nehmen sein, damit möglichst viel Asche in ihm Platz hat und die Luft möglichst unbehindert an den ganzen Rost treten kann.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Bei Brennmaterialien mit flüssiger Schlacke wird vielfach der Boden des Aschenraumes mit Wasser gefüllt, damit der Rost durch die heim Herunterfallen heisser Teile sich bildenden Wasserdämpfe kühl gehalten wird.

Die vordere Öffnung des Aschenraumes kann gewöhnlich durch eine Thür oder eine stellbare Klappe mehr oder weniger geschlossen werden.

§ 12.

Die Rauchbildung und Rauch Verhütung bei den Rostfeuerungen. Rauchfreie Feuerungen.

Rauch bidet sich nach den Angaben in § 6 stets dann, wenn die bei der ersten Erwärmung von Holz, Torf, Braun- oder Steinkohlen entweichenden Kohlenwasserstoffe entweder die Entzündungstemperatur nicht erhalten, oder die zur vollkommenen Verbrennung erforderliche Luftmenge nicht finden und mit dieser Luft nicht in innigster Weise gemischt werden. Die schwerer entzündbaren Kohlenwasserstoffe entweichen dann völlig unverbrannt als an der Luft sich kondensierende Teerdämpfe, während von den leichter brennbaren nur der Wasserstoff zu Wasserdampf verbrennt, der Kohlenstoff sich aber in Form von schWärzen Flocken als Russ ausscheidet.

Rauchbildung tritt z. B. stets dann ein, wenn bei einer Planrostfeuerung auf das niedergebrannte, glühende alte Brennmaterial frisches in hoher Schicht aufgeworfen wird. Die Entzündungstemperatur bekommen die sich bildenden Kohlenwasserstoffe dann nicht, weil einmal diese Temperatur ziemlich hoch liegt und weil das andere Mal die Temperatur im Verbrennungsraume infolge der vielen neu entstandenen Gase, auf welche sich die in diesem Raume noch enthaltene, nur geringe Wärmemenge verteilt, sinken wird, zumal während des Beschickens kalte Luft durch die offene Heizthür eintrat. Ferner ist aber auch die zur vollkommenen Verbrennung erforderliche Luftmenge hier nicht vorhanden, weil die hohe Brennmaterialschicht dem Eintreten der Luft einen grossen Widerstand entgegensetzt und der Schornstein infolge der vielen Kohlenwasserstoffe, welche ihn und die Feuerzüge anfüllen, nur mangelhaft Luft ansaugen kann. Das Rauchen wird im vorliegenden Falle natürlich um so stärker sein, je gasreicher das Brennmaterial ist und in je höherer Schicht dasselbe aufgeworfen wurde. Es lässt erst nach, wenn mit abnehmender Entgasung die Luftzufuhr stärker wird, und hört erst auf, wenn die Entgasung ganz beendigt ist.

Jedes Schüren und Aufrühren des Brennmaterial es hat ebenfalls Rauchbildung zur Folge, weil bei demselben frische, unentgaste Brennmaterialteile zur Entgasung gebracht werden.

Das Rauchen einer Feuerung bringt grosse Übelstände und Nachteile mit sich. Wenn zwar heute auch der Rauch nicht mehr in dem Masse gesundheitsschädlich angesehen wird wie früher, so verschlechtert er doch stets die Luft, ist im höchsten Grade unangenehm und belästigend für die Umgebung und stets ein Zeichen unvollkommener Verbrennung, also eine Quelle materiellen

Schadens für fremdes und eigenes Besitztum.²) Umgekehrt ist indes das Nichtrauchen eines Schornsteines noch kein Beweis für eine rentable Verbrennung. Abgesehen davon, dass manche Brennmaterialien, wie Anthracit, gewisse Kohlensorten, Koks, Holzkohle u. s. w., sehr wenig oder gar keine Kohlenwasserstoffe bei der ersten Erwärmung entwickeln und deshalb ziemlich oder ganz rauchfrei verbrennen, kann man doch bei jedem gashaltigen Brennmaterial z. B. den Rauch dadurch beseitigen, d. h. in den meisten Fällen unsichtbar machen, dass man der Feuerung eine sehr grosse überschüssige Luftmenge zuführt. Leitet man nämlich einem solchen Brennmateriale eine Luftmenge zu, wie sie zur vollkommenen Verbrennung der bei der ersten Erwärmung sich bildenden, vielen Kohlenwasserstoffen nötig ist, oder noch mehr, also das 2-, 3- oder 4 fache des theoretischen Luftquantums, so wird man in Vorfeuerungen, wo die Temperatur eine ziemlich hohe ist, eine rauchfreie Verbrennung sicher erzielen, in Unter-, Zwischen- oder Innenfeuerungen dagegen die Kohlenwasserstoffe nicht verbrennen, wohl aber die Heizgase so stark verdünnen, dass von Kuss und Rauch nichts am Schornstein zu bemerken ist. Dieses Mittel beseitigt den Rauch natürlich nur auf Kosten der Ökonomie der Anlage, denn die überschüssig zugeführte Luftmenge, die schon während der Entgasung, erst recht aber nach derselben viel zu gross ist, führt Wärme Verluste herbei, die viel grösser als die mit der Rauchbildung verbundenen sind.

Eine Regulierung der Luftzufuhr, d. h. die Zufuhr einer Luftmenge, welche in jedem Augenblicke im richtigen Verhältnis zu der Menge der sich bildenden Kohlenwasserstoffe steht, ist gar nicht durchführbar und stets mit Wärmeverlusten durch zu grossen Luftüberschuss verbunden.

Die Beseitigung des Rauches ist für die Städte eine Frage von grösster Wichtigkeit geworden und bildet schon seit vielen Jahren den Gegenstand der Beratungen aller technischen Vereine. Eine allgemeine Lösung dieser Frage ist äusserst schwierig und kaum zu erwarten, weil die Verhältnisse, unter denen eine rauchfreie Verbrennung bei den Dampfkesselfeuerungen erzielt werden soll, fast in jedem Falle andere sind. Es giebt zwar genug Feuerungsverfahren und Feuerungseinrichtungen, welche in manchen Fällen und unter gewissen Verhältnissen, namentlich bei sorgfältiger Bedienung, eine vollständig rauchlose und ökonomische Verbrennung liefern. Ändern sich aber diese Verhältnisse, sei es, dass anderes Brennmaterial verwendet wird, sei es, dass der Betrieb verstärkt oder vermindert wird, oder sei es, dass der Heizer sich Nachlässigkeiten in der Bedienung zu Schulden kommen lässt, so tritt gewöhnlich wieder Rauchbildung ein. Ebensowenig, wie es einen Roststab giebt, der für jedes Brennmaterial in jedem Falle gleich gute Resultate liefert, ebensowenig giebt es eine Feuerungseinrichtung, die für jedes Brennmaterial und bei jedem Betriebe ohne besonderes Zuthun des Heizers mit nicht zu grossem Luftüberschuss eine rauchfreie Verbrennung ermöglicht. Nur die genaue Prüfung der massgebenden Verhältnisse, wie die Eigenschaften und Art des Brennmateriales, die Zugverhältnisse, das Kesselsystem, die Betriebsweise der Anlage u. s. w., von Fall zu Fall kann ergeben, ob diese oder jene Einrichtung, dieses oder jenes Verfahren mit Erfolg eine Beseitigung des Rauches bewirken wird. Zu beachten ist aber immer, dass ein guter, geschulter Heizer, der Interesse und Verständnis für die richtige Behandlung und Instandhaltung der verwendeten Einrichtung besitzt, die erste Bedingung für eine rauchfreie Verbrennung bildet, dass ferner bei der Anlage einer der neueren Feuerungseinrichtungen wohl zu prüfen ist, ob die zu erwartende Ersparnis an Brennmaterial im Einklang mit den Anschaffungskosten der Einrichtung steht, und dass schliesslich bei fast allen neueren Feuerungen die Feuerplatte der Beobachtung des Heizers entzogen ist, also nicht diejenige Aufmerksamkeit finden kann, die ihr gebührt.

Durch gesetzliche Vorschriften ist eine allgemeine Beseitigung des Rauches nicht zu erzielen, da einer gleich-mässigen und gerechten Durchführung derselben der Umstand entgegensteht, dass wir für die unter den verschiedensten Verhältnissen zu betreibenden Feuerungen der Dampfkessel keine stets zur Rauchverzehrung führende Einrichtung besitzen. Auch würden durch solche gesetzlichen Vorschriften viele andere Verhältnisse geschädigt werden, zumal ja nicht nur die Dampfkesselfeuerungen, sondern auch die Klein- und Hausfeuerungen, letztere namentlich in ganz bedeutendem Masse, zur Rauchbelästigung in den Städten beitragen.

Die hauptsächlichsten Mittel, welche nun in der Praxis zur Verhütung der Rauchbildung angewandt werden und darauf hinzielen, die eine oder alle der mehrfach angeführten drei Bedingungen zur vollkommenen Verbrennung der Kohlenwasserstoffe zu erfüllen, nämlich schnelles Erwärmen dieser Gase auf die Entzündungstemperatur, Beschaffung der erforderlichen Luftmenge und innige Mischung der letzteren mit den Gasen, bevor dieselben aus der Feuerung entweichen, sind die* folgenden.

1. Verwendung besonderer Brennstoffe,

Ausser den schon erwähnten festen Brennmaterialien, wie Anthracit, Koks, Holzkohle u. s. w., können flüssige und auch gasförmige Brennstoffe, wenn ihre Zusammensetzung immer die gleiche bleibt, leicht rauchfrei verbrannt werden. Die genannten festen Brennmaterialien wird man aber ebenso wie die flüssigen nur dort verwenden, wo sie mit nicht zu hohen Kosten zu beschaffen sind, oder wo kein anderes, billigeres und ebenso sicheres Mittel zur Rauchbeseitigung, falls diese unbedingtes Erfordernis ist, übrig bleibt. Der Anwendung gasförmiger Brennmaterialien stehen, wenn dieselben nicht aus irgend einem hüttenmännischen oder sonstigen Prozess zur Verfügung sind, andere Nachteile (siehe § 14) entgegen.

Neuerdings benutzt man auch Kohlenstaub, d. h. Kohle, die fein zermahlen ist, zu Dampfkesselfeuerungen und erzielt mit diesem Materiale eine völlig rauchfreie Verbrennung, wenn man es schnell hoch erhitzt und mit Luft mischt.

Wasserstoffe entwickelt und letztere zur Mischung mit den durch das frische Brennmaterial tretenden Gasen und Flammen des alten, glühenden gebracht. Bei dem zweiten Beschickungsverfahren soll die Wärme des hinteren, glühenden Brennmateriales das vorn aufgegebene, frische entgasen. Die hierbei sich bildenden Kohlenwasserstoffe streichen dann über das in voller Verbrennung befindliche Brennmaterial hinweg, wodurch die im 4. Mittel angeführte Mischung derselben mit den heissen und sauerstoffreichen Gasen des glühenden Brennstoffes erzielt werden soll.

Beiden Verfahren haftet der Übelstand an, dass der Erfolg fast ausschliesslich von der Geschicklichkeit und Gewissenhaftigkeit des Heizers abhängig ist und durch das häufige bezw. lange Öffnen der Heizthür während des Beschickens viel kalte Luft in den Verbrennungsraum treten kann. Ausserdem sind beide Bedienungsarten sehr anstrengend für den Heizer; auch wird beim zweiten Verfahren das frische Brennmaterial je nach seiner Beschaffenheit mehr oder weniger erst dann völlig entgast, wenn es von der vorderen Schiir-platte nach hinten geschoben wird.

Von einzelnen Seiten wird auch die abwechselnde Beschickung der beiden Hälften eines Planrostes, der dann meistens durch eine unnötige Längswand als Doppelrost (Fig. 1, Taf. 5) ausgebildet ist, empfohlen. Das frische Brennmaterial wird dabei immer abwechselnd der einen von beiden Rosthälften aufgegeben, und zwar dann, wenn die andere sich in voller Glut befindet. Auch hier soll die im 4. Mittel angedeutete Mischung der Kohlenwasserstoffe von der frisch beschickten Seite mit den heissen Gasen der in voller Verbrennung begriffenen anderen Seite bewirkt werden.

Im Folgenden ist nun gezeigt, welche von den vorstehenden Mitteln sowohl bei den gewöhnlichen Rostfeuerungen I doppelten, bogenförmigen Planrost mit Bedienung' von

oben besteht. Nach Fig. 2, Taf. 5 sind B die Roststäbe,

2. Einsetzen von Wänden oder Gewölben aus feuerfesten Steinen in den Verbrennungsraum.

Diese Wände und Gewölbe werden mit der Zeit glühend und erwärmen die Kohlenwasserstoffe, wenn diese gezwungen werden, mit ihnen in Berührung zu kommen, bald auf die Entzündungstemperatur. Leider ist die Dauer der glühenden Wände und Gewölbe aber nur eine geringe, wie dies ja schon bei der Vorfeuerung erwähnt wurde.

3. Langsame Einführung des frischen Brennmateriales in die Verbrennung.

Bringt man das Brennmaterial nicht plötzlich und in grossen Haufen, sondern allmälig und in kleinen Mengen zur Entgasung, so bilden sich immer nur wenig Kohlenwasserstoffe. Für diese wird die im Verbrennungsraume enthaltene Wärme und die der Feuerung zugeführte Luft in den meisten Fällen zur vollkommenen Verbrennung genügen, vorausgesetzt, dass die erforderliche Mischung der Luft mit den neuen Gasen stattfindet-

4. Mischung der Kohlenwasserstoffe des frischen Brennmateriales mit den Gasen des in voller Verbrennung befindlichen alten.

Durch diese Mischung, die in verschiedenster Weise bewirkt werden kann, will man erreichen, dass die heissen Gase des glühenden, alten Brennmateriales die Kohlenwasserstoffe des neuen erwärmen und zugleich ihren überschüssigen Sauerstoff an diese abgeben. Dieses Mittel ist, da es allen drei Bedingungen für die vollkommene Verbrennung der Kohlenwasserstoffe zu genügen sucht, eines der besten und findet deshalb bei den meisten rauchfreien Feuerungen Verwendung.

5. Sekundäre Luftzufuhr.

Während der Entgasung des frischen Brennmaterials wird hier über dem Roste besondere Luft eingeführt und deren Menge je nach dem Grade der Entgasung reguliert. Diese Regulierung lässt sich zwar besser als diejenige der durch den Rost tretenden Luft bewirken, erfordert aber immer eine grössere Aufmerksamkeit des Heizers. Ausserdem kann diese sekundäre Luft nur dann eine vollkommene Verbrennung der Kohlenwasserstoffe herbeiführen, wenn diese mit der Laift gemischt werden und die Entzündungstemperatur besitzen.

und ihrer Bedienung, als auch bei neueren, rauchfreien Feuerungen zur Anwendung kommen, und inwieweit diese Mittel in den einzelnen Fällen zur vollkommenen Verbrennung der Kohlenwasserstoffe beitragen können. Zugleich ist damit die Beschreibung der bekanntesten rauchfreien Feuerungen verbunden worden, wobei die schon im vorigen Paragraphen angegebene Einteilung in Feuerungen mit horizontalem Planroste, in solche mit Schräg- oder Schüttrost, und in solche mit Treppen-, Stufeurost beibehalten wurde.

Bei dem einfachen Planroste zunächst sollen die auf Seite 33 unter 3. angegebenen beiden Bedienungsarten zur rauchfreien Verbrennung beitragen. Für die erste derselben kommt nämlich das 3. und 4. der angeführten Mittel zur Benutzung, werden also durch Auf-geben kleiner Kohlenmengen immer nur wenig Kohlen-

Diese wechselnde Beschickung ist ebenfalls mit besonderer Anstrengung für den Heizer und einem starken Eintritt kalter Luft durch die geöffneten Heizthüren verbunden. Auch tritt die angedeutete Mischung der Gase, selbst wenn die einzelnen Rosthälften in der richtigen Reihenfolge beschickt werden, für gewöhnlich nicht in genügendem Masse ein. Deshalb empfiehlt Haage, Oberingenieur des sächsischen Kesselrevisionsvereines in Chemnitz, die Öffnung über der Feuerbrücke durch Zusammenziehen der Seitenwände (siehe die Figur) so zu verkleinern, dass hier die erwähnte Mischung vervollständigt wird.

Von den besonderen Feuerungen mit Planrost sei zunächst die Schüttteuerung von Frankel & Co. in Lindenau erwähnt, die in der Hauptsache aus einem

A die drei Roststabträger dieser beiden Bogenroste. Über einem jeden der letzteren befindet sich ein Gewölbe aus feuerfesten Steinen, das auf unterwölbten, prismatischen Zahnträgern C ruht und mit Eisenplatten abgedeckt ist. Das Brennmaterial wird durch die oberen Thüren D eingebracht und, während es den Raum über den feuerfesten Gewölben passiert, durch die Wärme im Verbrennungsraume entgast. So vorbereitet, gelangt es auf die beiden Bogenroste. Die Kohlenwasserstoffe müssen schliesslich über das glühende Brennmaterial hinstreichen.

Es tritt also auch hier eine allmälige Überführung des Brennmateriales, sowie eine Mischung der Kohlenwasserstoffe mit den Heizgasen nach den unter 3. und 4. angeführten

Zudem ist der Verbrennungsraum nach dem

Mitteln ein.

2. Mittel mit feuerfesten Gewölbekappen zum Teil überdeckt, die sich an der hinteren Seite zusammenziehen, um daselbst eine weitere Mischung in dem schon angedeuteten Sinne zu erzielen.

Der Frankel sehe Rost eignet sich am besten für Braunkohlen, Sägespäne und Lohe; für Steinkohlen ist er weniger zu gebrauchen.

Einen Planrost mit sekundärer Luftzufuhr besitzt die Kowitzke-Feuerung. Dieselbe hat nach Fig. 2, Taf. 7 eine hohl gegossene, bogenförmige Feuerbrücke C, deren Höhlung oben in düsenartige Öffnungen x von 30 mm Weite zum Austritt der vorgewärmten sekundären Luft endigt. Unten kann die Höhlung der Feuerbrücke mehr oder weniger durch jalousieartige Klappen a verschlossen und dadurch die Menge der sekundären Luft reguliert werden. Das letztere erfolgt entweder von Hand vermittelst der Stange b, oder automatisch durch den Apparat A, der mit der Stange in einer Weise verbunden ist, wie dies die Figur zeigt. Die Wärmemenge zur Erhitzung der sekundären Luft wird natürlich der Feuerung selbst entzogen.

Die Einrichtung leidet an dem Übelstande, dass sie nur für die Zuführung der erforderlichen Luft, nicht aber auch für die Erwärmung der Kohlenwasserstoffe und die Mischung derselben mit der sekundären Luft sorgt. Um die beiden letzteren Bedingungen ganz zu erfüllen, dürfte diese Luft nämlich an der Austrittsstelle wohl schwerlich hoch genug erhitzt und spezifisch leicht genug sein. Zudem kann auch hier bei Unachtsamkeit des Heizers der Überschuss an Luft leicht zu gross werden und Wärme Verluste herbeiführen.

Auch auf die Erhitzung der Kohlenwasserstoffe und auf die Mischung derselben mit der sekundären Luft ist bei der Planrostfeuerung von Schulz, Knaudt & Co. in Essen Rücksicht genommen. Die Einrichtung dieser Feuerung zeigt Fig. 3, Taf. 7. Die sekundäre Luft wird hier von der hinteren Seite des Kessels durch zwei Schamotterohre r, die im oberen Teile des Wellrohres liegen, zugeführt und in diesen Rohren gehörig vorgewärmt. Die Verschlussklappen s der letzteren werden stets geschlossen, sobald die Feuerthür des Planrostes geöffnet wird; sonst erfolgt der Schluss allmälig entsprechend der voranschreitenden Entgasung des frisch aufgegebenen Brennmateriales durch den Katarakt K an der Stirnwand des Kessels. Die sekundäre Luft tritt weiter bei g unterhalb eines Gitters aus feuerfesten Steinen aus. Das letztere scheidet die eingebaute Steinkammer in zwei Räume. In dem vorderen, oberen Teile derselben können sich die Kohlenwasserstoffe auf die Entzündungstemperatur erwärmen, während in dem hinteren, unteren Raume die Mischung der durch das Gitter in wirbelnde Bewegung versetzten Gase mit der sekundären Luft stattlindet. Das im tiefsten Punkte des Wellrohres befindliche und mit Schamotte bedeckte Gusseisenrohr 1 von ovalem Querschnitte 1 führt dem Roste die Verbrennungsluft zu und wärmt diese vor. Die Aschenthür der Feueruug darf deshalb nur dann geöffnet werden, wenn die Asche unter dem Roste zu entfernen ist.

Die Versuche, die mit der Feuerung auf der elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt am Main vorgenommen

wurden, lieferten sehr gute Resultate. Auch hatte das feuerfeste Gitter während der Versuche nicht gelitten. Ob dies auch während längerer Betriebsdauer der Fall war, ist dem Verfasser nicht bekannt.

Besondere Beachtung verdienen die mit mechanischen Beschickungs-Apparaten versehenen Planroste, da bei ihnen die Wartung des Feuers vom Heizer fast vollständig unabhängig ist und durch gleichmässiges Aufwerfen kleiner Kohlenmengen gemäss der Mittel 3 und 4 auf Seite 39 eine rauchfreie Verbrennung mit nicht zu grossem Luftüberschuss erzielt wird. Voraussetzung ist dabei natürlich, dass der Mechanismus des Beschickungs-Apparates leicht in Stand zu halten ist, namentlich nicht unter der Hitze des Feuers versagt, und dass er das Brennmaterial in gleichmässiger Weise über den Rost wirft.

Eine der besten mechanischen Heizvorrichtungen ist der von der Sächsischen Maschinenfabrik (vorm. Richard Hart mann) in Chemnitz ausgeführte Leacli-Apparat, der in Fig. 1, Taf. 7 dargestellt ist.

Der ganze Apparat ist an einer Grundplatte A montiert. Der Trichter B dient zur Aufnahme der Kohlen und führt dieselben den Speisewalzen C zu, welche fünf Abteilungen besitzen. Rotieren die Walzen, so fällt die Kohle aus den einzelnen Abteilungen in die Wurfradgehäuse D, aus denen sie durch die ebenfalls rotierenden Wurfräder e in den Feuerraum geschleudert wird. Die Kohlenstücke fliegen dabei teilweise gegen die Prell -klappe f, welche infolge ihrer stetig veränderten Stellung eine gleichmässige Verteilung auf der Rostfläche bewirkt.

Der ganze Mechanismus wird von einer durch einen ca. 40 mm breiten Riemen angetriebenen Welle g, die 300 bis 400 Umdrehungen in der Minute macht, in Bewegung gesetzt. Auf der Welle g ist ausser den Wurf-rädern e die Schnecke h befestigt. Das in diese eingreifende Schneckenrad i trägt an seiner vorderen Seite ein Excenter k mit der Doppelschwinge 1. Dieselbe wird teils durch das Excenter k, teils durch excentrische Einstellung des Steines m in den Schlitz der Scheibe n in schwingende Bewegung versetzt und bringt mit Hilfe der Zugstange o, des Winkelhebels p, der Klinken q und des Schaltrades r die Drehung der Speisewalzen C hervor.

Das auf den Rost beförderte Kohlenquantum kann in den Grenzen von 1 : 10 variiert werden, indem die Zahl der bei jedem Hube der Schwinge vorgeschobenen Zähne des Schaltrades durch entsprechende Einstellung des Steines m verändert wird. An der Schleife der Schwinge 1 ist eine Skala vorhanden, welche bei senkrechter Stellung des Schlitzes in der Scheibe n die genaue Einstellung der gewünschten Zähnezahl Q-j2 bis 5) ermöglicht. Die Teilung des Schaltrades r ist verhältnismässig gross gewählt, es sind aber zwei, um einen halben Zahn versetzte Klinken q vorgesehen, sodass auch auf halbe Zähne eingestellt werden kann.

Um zu verhindern, dass die oft recht harten Kohlenstückchen beim Abstreichen einer Abteilungsfüllung der Walzen C zerquetscht werden müssen, ist die Vorderwand s der Walzengehäuse federnd eingerichtet, und zwar so, dass dieselbe bei gewöhnlichen Kohlenstückchen

einfach nachgiebt, bei grösseren Stücken, Steinen oder dergleichen aber auf klappt und das Hindernis herausfallen lässt. Die Prellklappe f wird durch ein Excenter u (siehe Schnitt 4 — 4) nebst Stange v und Hebel w in schwingende Bewegung gesetzt. Der letztere schwingt dabei auf der Kante x. Die Feuerthiiren z dienen zum Beschicken des Rostes durch den Heizer bei stillstehender Transmission, sowie zum Abschlacken, Schüren u. s. w.

Nach den Angaben der Firma eignet sich zum Feuern durch den Apparat am besten eine Nusskohle von 6 bis 20 mm Korngrösse, jedoch ist es durch Änderung der Umdrehungszahl der Flügelrad welle auch möglich, Kohlen bis zu 60 mm Korngrösse zu feuern. Je gleichmässiger die Korngrösse der

aus feuerfesten Steinen ein und führt meistens sekundäre Luft zu, deren Menge durch stellbare Schieber geregelt wird. Auch lässt sich beim Schrägroste leicht eine gute Mischung der Kohlenwasserstoffe mit den Gasen des glühenden, unteren Brennmateriales dadurch erzielen, dass man diese letztgenannten Gase zwingt, über das frische Brennmaterial zurückzugehen, ehe sie in die Feuerzüge treten, eine Anordnung, die man als Gegenfeuer bezeichnet.

Von den diesbezüglichen Konstruktionen zeigt zunächst Fig. 9 des Textes eine Schrägrostfeuerung von Otto Thost in Zwickau. Der Verbrennungsraum ist hier

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Bei den Schräg- oder Schüttrosten tritt weiter eine langsame Einführung des Brennstoffes in die Verbrennung, wie es das 3. Mittel auf Seite 39 verlangt, ein, wenn der Neigungswinkel des Rostes die richtige Grösse hat und das Brennmaterial ein geeignetes ist. Das letztere bewegt sich dann infolge seines Eigengewichtes allmälig auf dem Roste nach unten.

Bei den neueren rauchfreien Feuerungen finden deshalb die Schrägroste vielfach Verwendung. Nur baut man jetzt, um die Kohlenwasserstoffe sicher zur Entzündung zu bringen, vielfach besondere Gewölbekappen durch eine Wand in zwei Hälften geteilt und mit feuerfesten Kappen überdeckt, Da die Öffnung zum Eintritt der Gase in die Feuerzüge sich in der Mitte zwischen den Kappen befindet, so werden die heissen Gase des unteren Rostteiles gezwungen, rückwärts zu ziehen und eine Mischung mit den vom oberen Rostteil kommenden Kohlenwasserstoffen einzugehen. Zur sekundären Luftzufuhr dienen teils die Klappen z unter den Trichtern, teils Kanäle, welche zur Erwärmung der Luft durch die Seitenwände gehen und in der oberen Gewölbekappe bei y münden. Die entsprechenden Kanäle x führen dem Roste selbst einen Teil der erforderlichen Luft im vorgewärmten Zustande zu. Das frische Brennmaterial wird oben in die Trichter geworfen, die mit einer stellbaren Abschlussklappe versehen sind.

Einen Schrägrost mit Gegenfeuer und sekundärer Luftzufuhr besitzt auch die Tenbrink-Feuerung, wie sie Fig. 1, Taf. 6 in gebräuchlicher Ausführung zeigt. Die Schrägroste

sitzen hier in den beiden konischen Feuerrohren D eines Querkessels B, der unter den Ober- und vor den Unterkesseln eines mehrfachen Walzenkessels liegt und mit den ersteren durch die vertikalen Stutzen C1? mit den letzteren durch die horizontalen Stutzen und Bohre C2 und C₃ zur Erzielung eines lebhaften Wasserumlaufes in Verbindung steht. Das Brennmaterial bewegt sich aus dem vor der Thür T₃ anzubringenden Trichter, der stets ganz gefüllt sein muss, allmälig nach unten, sodass wie bei jedem Schrägroste sich auf dem untersten Teile des letzteren Brennmaterial befindet, das am weitesten in der Verbrennung vorgeschritten, also in voller Glut ist, während auf dem obersten Teil frisches Brennmaterial liegt, das entgast wird. Die Verbrennungsprodukte da-niemals unnötig weit offen steht, da sonst unnötige Wärm e Verluste und Abkühlung des Kessels eintreten. Über 30 mm soll dieselbe nie offen sein; bei ganz geöffnetem Rauchschieber kann sie ganz wenig, bei mehr geschlossenem Rauchschieber etwas mehr geöffnet werden. Die Regulierung des Feuers dem Dampfverbrauche entsprechend geschieht auch hier nur durch den Rauchschieber.

Die Tenbrink-Feuerung liefert für alle Brennmaterialien, die auf dem Roste rutschen und sich nicht, wie stark backende und schlackende Kohlen, auf demselben festsetzen, eine rauchfreie Verbrennung bei sehr geringem Luftüberschuss. Ihre Bedienung ist eine einfache und leichte.

Als Nachteil der Tenbrink-Feuerung sind ihre hohen Anlagekosten zu nennen. Von mancher Seite wird ihr ausserdem ein leichtes Schadhaftwerden und eine damit verbundene, häufige Reparatur der Feuerrohre D vorgeworfen. Lufft, Ingenieur der früheren Firma Gfebr. Decker & Co.,

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gegen müssen sich von unten nach oben bewegen, müssen also einen Weg nehmen, der dem des Brennmateriales gerade entgegengesetzt ist. Hierbei streichen die Gase des glühenden Brennmateriales über das weniger glühende und frische Material, kommen also zu dem mehrfach genannten Zwecke mit den Kohlenwasserstoffen in Mischung.

Fehlt nun diesem Gasgemenge die zur vollkommenen Verbrennung aller Teile erforderliche Luftmenge, so kann durch die mit einer stellbaren Klappe versehene Thür T. noch sekundäre Luft zugeführt werden. Da diese letztere gerade dort an das Gasgemenge kommt, wo dasselbe sich in scharfer Umbiegung unter dem Hauptkessel hinwendet, so wird die Mischung eine innige sein. Durch die Thür Ta, welche immer ganz offen zu halten ist, soll die Verbrennungsluft für den Rost treten. rI\ ist die Aschen-und Schlackenthür. Die Asche muss die unteren Köpfe der Roststäbe immer bedeckt halten.

Da die durch die Thür T₄ einströmende Luft nur zur

Rauchverbrennung dient, so ist zu beachten, dass diese Thür

weist indess in der Zeitschrift deutscher Ingenieure, Jahrg. 1880 nach, dass von den 275 Tenbrink-Feuerungen, welche diese Firma baute, nur bei einer geringen Zahl eine Auswechselung oder Reparatur der Feuerrohre erforderlich war.

Die Feuerung’ von G. Kuhn in Stuttgart ist eine Tenbrink-Innenfeuerung. Dem Schrägrost ist hier nach Fig. 10 des Textes ein doppelt konischer Quersieder A vorgebaut, der die Gase des glühenden Brennmateriales zwingt, den Kohlenwasserstoffen entgegenzugehen und sich mit ihnen zu mischen. Im Übrigen ist die Einrichtung genau dieselbe wie bei der eigentlichen Tenbrink-Feuerung.

Die Dormeley- Feuerung, die jetzt nur noch selten Verwendung findet, besitzt einen schrägen Stab- und einen vertikalen Röhrenrost. Der erstere besteht nach Fig. 5, Taf. 5 aus rechteckigen Stäben A, die sich oben über ein Wasserrohr R„ unten gegen ein solches R, legen. Durch eine Stellvorrichtung kann die Neigung des Stabrostes etwas verändert werden. Der Röhrenrost besteht ans den Röhren B. Dieselben sind unten mit dem Querrohre C verbunden, oben münden sie zu je zweien in horizontale Stutzen D, die wiederum gegen ein Querrohr F geschraubt sind. Zur Erzielung einer Wasserzirkulation in dem Röhrenrost stehen die Querrohre C und F durch die Leitung G mit dem Wasser-, durch den Stutzen H mit dem Dampfraume des Kessels und durch die beiden Rohre K untereinander in Verbindung.

Die Beschickung des durch den Stab- und Röhrenrost gebildeten Füllschachtes geschieht von oben, und es ist darauf zu achten, dass das Brennmaterial regelmässig nachsinkt. Die im Schachte entwickelten Feuergase treten durch die Spalten des Röhrenrostes in den eigentlichen Verbrennungsraum, der rings von feuerfesten Steinen begrenzt wird. Das Brennmaterial rückt auch hier nach und nach in den Verbrennungsprozess, und die im oberen Teile des Füllschachtes sich bildenden Kohlenwasserstoffe des frischen Brennmateriales müssen zum Teil durch die unteren glühenden, entgasten Schichten streichen.

Die Feuerung liefert für die meisten Brennmaterialien eine rauchfreie Verbrennung’,, ausgenommen hei stark backender und schlackender Kohle, die hängen bleibt, Zwischenräume bildet und heim Zusammenstossen raucht. Die Bedienung der Feuerung ist ebenfalls leicht, dagegen dürfte die leichte Verstopfung der Röhren durch Schlamm und Kesselstein, sowie das unter Umständen bald zu befürchtende Durchbrennen derselben die Veranlassung gewesen sein, dass ihre Verwendung jetzt nur noch eine geringe ist.

Aus einem zweiseitig geneigten Schüttrost besteht ferner die Cario-Feuerung, deren Einrichtung aus Fig. 2, Taf. 6 ersichtlich ist. Die kurzen Roststäbe F liegen hier auf drei Quadrateisen E, welche mit den beiden Böcken G zu einem Gestell verschraubt und ausserdem in ihren Verlängerungen g noch mit der Stirnplatte A verbunden sind. Die letztere wiederum ist mit den Schrauben i an den Flammrohren befestigt. Der Raum zwischen Rost und Stirnplatte wird mit feuerfesten Steinen ausgefüllt, die sich auf die Rippen der Böcke G und J stützen.

Das Brennmaterial wird mit der Mulde K, die durch einen Bock und den Bügel H gehalten ist, durch die zweiteilige, an einem Zapfen pendelnd aufgehangene Thür b eingeschoben. Hierbei wird, da die Mulde die Öffnung der Thür annähernd ausfüllt, das Eintreten kalter Luft in den Verbrennungsraum während des Beschickens vermieden. Ferner wird durch die Spitze der Mulde, die eine Furche erzeugt, das vorhandene, zum Teil schon entgaste Brennmaterial nach beiden Seiten gleiclnnässig abwärts gedrängt, das frische dagegen durch Um wenden der Mulde K in die Furche geschüttet. Da das frische Brennmaterial hierbei nicht auf glühendes, sondern zwischen nur eben entgastes fällt, so werden gemäss des

3. Mittels auf Seite 39 die Kohlenwasserstoffe nicht plötzlich, sondern langsam entwickelt, und dieselben können deshalb mit den anderen Gasen, sofern diese nur eine genügend hohe Temperatur in der Innenfeuerung haben, vollkommen verbrennen.

Die Schlacken sammeln sich an der tiefsten Stelle

des Rostes und können durch die beiden, ebenfalls pendelnd aufgehangenen Thüren D herausgezogen werden. Beim Abschlacken werden diese Thüren ganz geöffnet, indem man sie bei den Griffen d erfasst und diese mit kleinen Winkeln unter die Knaggen f hängt, c sind Schaulöcher zur Beobachtung des Feuers.

Die Cario-Feuerung hat gute Erfolge zu verzeichnen, namentlich auch bei backender und schlackender Kohle. Dagegen macht sich bei der Feuerung der Übelstand bemerkbar, dass klare Kohlen in ihr schlecht anbrennen.

Die Firma Otto Thost in Zwickau, welche das Ausführungsrecht der vorliegenden Feuerung besitzt, teilt dem Verfasser mit, dass die folgenden Verbesserungen von ihr an der Cario-Feuerung vorgenonnnen wordeu sind. Die Abschlack -thiiren sind jetzt grösser und mit je einem Schauloch versehen; auch hat jede Thür einen Schlitz, durch den man das Feuer bearbeiten kann, ohne die Thür zu öffnen. Ferner wird die Öffnung zur Einführung der Mulde so gross als möglich gehalten, damit nicht mehr so oft aufgegeben zu werden braucht. Schliesslich liegen die Roststäbe auf Rohren, durch welche Luft hinter die Feuerbrücke in eine aus feuerfesten Steinen bestehende Kammer gelangen kann.

Ebenso wie bei den Sclirägrosten tritt aucli bei den Treppen- und Stufenrosten eine langsame Einführung des allmälig heruntersinkenden Brennmateriales in die Verbrennung ein. Da diese Roste ferner meistens in Vorfeuerungen, wo die Temperatur immer eine genügend hohe ist, untergebracht werden, auch durch das gemeinschaftliche Hineinströmen der heissen Gase des unteren glühenden Brennmateriales und der Kohlenwasserstoffe nach der Abzugsöffnung eine gewisse Mischung beider bewirkt wird, so lässt sich bei geeignetem Brennmaterial auf diesen Rosten für gewöhnlich eine ziemliche rauchfreie Verbrennung erzielen.

Natürlich kann auch hier durch Anordnung eines Gegenfeuers die Mischung der erwähnten Gase weit vollständiger gemacht und durch Zuführung sekundärer Luft die Verbrennung noch vollkommener gestaltet werden.

Sekundäre Luftzufuhr besitzt z. B. der Münchener Stufenrost in Fig. 3, Taf. 5, und zwar tritt diese Luft nach Erfordernis teils durch die Klappe oberhalb des Einschütttrichters, teils über der Feuerbrücke ein, wovon aber die letztere Zuführungsart, wie schon bei der Kowitzke-Feuerung erwähnt, nicht sehr zu empfehlen ist. Bei dem für Braunkohlen viel verwendeten Treppenrost von F. Aug. Schulze in Halle a/S. (Fig. II¹) des Textes) wird weiter die sekundäre Luft, deren Eintritt von der hinteren Seite des Kessels aus erfolgt und wieder durch Schieber geregelt werden kann, sowohl an der Stelle x über dem frischen Brennmaterial, als auch an der Stelle y über dem unteren Teil des Rostes eingelassen. Ausserdem ist hier der Entgasungsraum gewisser-massen dadurch von dem übrigen, eigentlichen Ver-brennungsraume getrennt, dass die obere Hälfte des Rostes gegen die untere zurückgezogen ist.

Beim Etagenroste schliesslich wird die im 4. Mittel auf Seite 39 angeführte Mischung der heissen Gase des in voller Verbrennung begriffenen Brennmateriales mit

1) Nach der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1889, Seite 822.

den Kohlenwasserstoffen des frischen dadurch bewirkt, | dass letzteres unter das erstere geschoben wird.

Zum Schlüsse dieses Paragraphen soll noch auf zwei Feuerungen hingewiesen werden, von denen namentlich die eine sich einer sehr grossen Beachtung zu erfreuen hat. Es ist dies die Kohlenstaub-Feuerung, die jetzt nach ! verschiedenen Patenten zur Ausführung kommt. Als Brennmaterial für diese Feuerungen dient fein gemahlene Kohle, die als Kohlenstaub bezeichnet wird. Der letztere [ muss möglichst trocken sein und höchsens 0,1 mm Korngrösse haben. Seine Verbrennung wird in der Weise ; bewirkt, dass er durch einen Apparat in einen hoch erhitzten Verbrennungsraum geblasen wird. Da hier der Kohlenstoff des Staubes schnell auf die Entzündungstemperatur erwärmt, auch in vollkommenster Weise mit der zugleich ein tretenden Luft, die stets in richtigem

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wodurch der Trichterinhalt erschüttert und ein regelmässiges Nachsinken des Kohlenstaubes bewirkt wird. Zur Regulierung der durchfallenden Kohlenstaubmenge dient die Schraube b.

Die erforderliche Luftmenge wird der vorliegenden Feuerung auf den durch die Pfeile 1, m und n bezeichneten Wegen zugeführt. Eine Regulierung dieser Luft kann an allen drei Stellen vorgenommen werden, jedoch genügt es vollkommen, wenn die Regulierung bei n durch den Schieber o vorgenommen wird.

Der Verbrennungsraum ist, beispielsweise in einem Flammrohr, einfach durch Ausmauern (ohne Mörtel) des vorderen Rohrteiles p auf etwa 1,5 bis 3 m Länge mit feuerfestem Material gebildet. Die erste Entzündung bei Inbetriebsetzen der Feuerung wird durch ein kleines Holzfeuer oder durch einige mit Petroleum getränkte Putzlappen bewirkt und bietet gar keine Schwierigkeiten. Die auf dem unteren Teil der Verbrennungskammer sich sammelnde Schlacke muss durch die Thüröffnung bei n vermittelst einer Krücke zeitweise entfernt werden.

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Verhältnis zugeführt werden kann, gemischt wird, so sind alle Vorbedingungen für eine vollkommene, rauchfreie Verbrennung mit geringem Luftüberschuss erfüllt. Thatsächiich sind denn auch mit Kohlenstaub-Feuerungen Resultate erzielt worden, die eine Ausnützung des Brennmateriales bis zu 80 % und mehr bei wechselnder Dampferzeugung ergaben, und selbst gasreiche Kohlen, die starken Rauch entwickeln, wurden in ihnen völlig rauchfrei verbrannt.

Die einfachste der jetzt gebräuchlichen Kohlensta ub -Feuerungen ist diejenige von Richard Schwartzkopff in Berlin (D. R.-P. No. 75 909). Fig. 12 des Textes lässt ihre allgemeine Einrichtung erkennen. Der Kohlenstaub wird hier durch eine Bürste f, deren Borsten aus feinem Stahldraht bestehen, in den Verbrennungsraum befördert. ; An die Bürste gelangt der Staub aus dem Fülltrichter a, sobald der flammet g der ersteren gegen die Nase h der federnden Stahlklappe d schlägt und diese um ein Gewisses von dem durch die Schraube b festgehaltenen Blech c entfernt. Nach dem Passieren des Hammers trifft die Stahlklappe d das davor befindliche Blech c, j

Von den übrigen Kohlenstaub - Feuerungen sind namentlich die von Wegener und von Friedeberg bekannt. Bei der ersteren wird die Staubkohle durch den Essenzug in den Verbrennungsraum gesogen, bei der letzteren durch einen Ventilator in diesen getrieben.

Als Vorteile der Kohlenstaub-Feuerungen sind zu

nennen:

1.    Die rauchlose, vollkommene Verbrennung mit geringstem Luftüberschuss und grösster Ausnützung des Brennmateriales.

2.    Die leichte Bedienung, indem hier das Beschicken des Rostes durch den Heizer, also auch das Eintreten kalter Luft durch die offene Heizthür, unterbleibt und der erstere seine volle Aufmerksamkeit der Verbrennung zuwenden kann.

3.    Die leichte Inbetriebsetzung der Feuerung und entsprechende Anpassung derselben an die jeweilige Dampferzeugung.

4.    Die Verwendung aller Brennmaterialien, die sich zu Staub vermahlen lassen, namentlich die Verbrennung schlackenreicher Kohlen ohne Benachteiligung der Wärmeausnützung.

Als Hauptnachteil der Kohlenstaub - Feuerungen hat der Umstand zu gelten, dass die Kohlen erst vermahlen werden müssen, ehe sie zur Verbrennung in diesen Feuerungen geeignet sind, und dass die hierfür aufzuwendenden Kosten, im Verein mit dem höheren Anschaffungspreis und der zum Betriebe der Apparate erforderlichen mechanischen Arbeit, bis jetzt noch immer grösser ausfielen als die bei ihnen gegenüber den gewöhnlichen Feuerungen erzielten Ersparnisse infolge der besseren Ausnützung des Brennmateriales und der bei grösseren Anlagen geringeren Bedienung. Ferner wirft man den Kohlenstaub-Feuerungen vor, dass sich bei ihnen in den Feuerzügen viel Asche ablagert und zum Teil auch eine Belästigung durch Kohlenstaub im Kesselhause eintritt.

Die zweite Gruppe von Feuerungen, die am Schlüsse dieses Paragraphen zur Erwähnung kommen sollten, bilden die Feuerungen mit Unterwind, von denen die bekannteste wohl die Kudlicz - Feuerung sein dürfte. Alle diese Feuerungen haben ihre Berechtigung für feinkörniges, minderwertiges Brennmaterial, wie Schlammkohle natürlichen (nicht gemahlenen) Kohlenstaub, Koksasche, Koksgrus, Lohe u. s. w., und erzielen bei diesen Brennmaterialien eine Ausnützung, wie sie bei gewöhnlichen Feuerungen nicht erreicht wird, während sie für die übrigen Kohlensorten kaum bessere Resultate als diese letztgenannten Feuerungen ergeben haben. Die erwähnten Brennmaterialien verlangen, wenn sie nicht unverbrannt durchfallen sollen, eine durchlöcherte Platte als Rost, oder Roststäbe mit sehr engen Spalten, der gewöhnliche Essenzug genügt ferner bei ihnen nur dann, wenn sie in geringer Schichthöhe, bei der leicht unbedeckte Stellen auf dem Roste Vorkommen können, verbrannt werden. Bei grösserer Schichthöhe verlangen sie stärkeren, künstlichen Zug (Unterwind), der gewöhnlich durch ein Dampf-strahlgebläse erzeugt wird, wobei der Dampf zugleich für eine längere Dauer der Roststäbe, die hier einer grossen Hitze ausgesetzt sind, sorgt. Infolge der hohen Temperatur in der Schicht und der innigen Mischung, welche hier die Luft mit dem etwas aufgelockerten und schwebend über dem Roste erhaltenen, feinen Brennmaterial bei verstärktem Zuge eingeht, wird die Verbrennung auch eine rauchfreie sein.

Fig. 3, Taf. 6 zeigt die Kudlic z-Feuerung. Der plattenförmige, mit feinen und nach unten sich erweiternden Öffnungen versehene Rost deckt einen gusseisernen Windkasten A ab, in welchen die Pressluft vermittelst eines Dampfstrahlgebläses getrieben wird. Der Dampf tritt zu diesem Zwecke in den Deckel C des Luftzuführungsrohres D. Derselbe ist mit den Dampfdüsen c versehen, die leicht durch Herunterklappen des Deckels (siehe rechte Hälfte der Ansicht) nachgesehen werden können, e ist eine Stopfbuchse, in welcher sich das Dampfrohr beim Herunterklappen des Deckels C drehen kann, f ein Absperrventil, durch welches die Dampfzufuhr, sowie die Stärke des Zuges und der Verbrennung je nach der zu erzeugenden Dampfmenge reguliert werden kann.

Die Feuerungen für flüssige Brennstoffe.

Auf die Vorteile der flüssigen Brennmaterialien gegenüber den festen wurde schon auf Seite 19 und 20 hingewiesen. Die Feuerungen für die ersteren ergeben darnach leicht eine vollkommene, rauchfreie Verbrennung bei nicht zu grossem Luftüberschuss und fehlenden Verbrennungsrückständen, sie erfordern eine sehr geringe Bedienung, da der Arbeitsaufwand für das Einbringen des Brennstoffes in die Feuerung und für die Wartung und Reinigung der letzteren fortfällt, und sie ermöglichen schliesslich eine schnelle In- und Ausserbetriebsetzung, sowie eine leichte Steigerung oder Verminderung der zu entwickelnden Wärmemenge bei wechselndem Dampfverbrauche. Ausserdem bieten die Feuerungen mit flüssigem Brennstoff noch besondere Vorteile für Schiffskessel. Sie kommen indes wegen des hohen Preises der flüssigen Brennmaterialien nur dort in Frage, wo sie mit den festen im Preise konkurrieren können, finden also bei uns wenig oder gar keine Verwendung. Aus diesem Grunde ist hier nur auf die allgemeine Einrichtung dieser Feuerungen eingegangen, während für das besondere Studium derselben auf die unten angegebenen Litteratur-quellen¹), denen auch die nachstehenden Angaben entnommen sind, verwiesen werden muss.

Die Feuerungen für flüssige Brennmaterialien enthalten als Hauptteile:

1.    ein Reservoir für den Brennstoff,

2.    eine Brennstoffleitung, welche den letzteren aus dem Reservoir zur Feuerung führt,

3.    einen Vorwärmer oder eine Heizspirale, in welchen das Brennmaterial durch Kesseldampf vor dem Eintritt in die Feuerung etwas vorgewärmt und dünnflüssig gemacht wird,

4.    eine Dampfleitung, die teils zum Vorwärmer, teils zur Feuerung unter Einschaltung eines Druckreglers und Kondenstopfes geht, und

5.    einen Zerstäuber, der vor der Mitte des Verbrennungsraumes sitzt und die erwähnten beiden Leitungen aufnimmt.

Die jetzt gebräuchlichen Feuerungen für flüssige Heizstoffe sind nämlich fast ausnahmslos sogenannte Staubfeuer, bei denen der aus dem Zerstäuber blasende Dampfstrahl das daselbst austretende Brennmaterial fein zerstäubt. Die Mischung und Verbrennung des letzteren findet dann vor dem Zerstäuber im Verbrennungsraume der Feuerung statt, der vielfach durch feuerfeste Steine verkleidet oder mit besonderen Kanälen zum Schutz der Kesselbleche vor der Stichflamme versehen wird.

1) Busley, „Die Verwendung flüssiger Heizstoffe für Schiffskessel“, Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1887, S. 989 u. f. Meyer, „Die Ölfeuerungsanlage auf der Weltausstellung in Chikago“, Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1894, S. 44. Münter, „Über die Verwendung flüssiger Brennmaterialien zur Kesselfeuerung“, Zeitschrift des internationalen Verbandes der Dampfkessel - Überwachungsvereine, Jahrgang 1897, Seite 25.

Die Zerstäuber trennt man in Schlitz-, Rohr- und Düsenzerstäuber. Bei den ersteren tritt der Brennstoff durch einen oberen, der Dampf durch einen unteren Schlitz von rechteckiger oder ringförmiger Gestalt und 0,5 bis 2 mm lichter Weite aus dem Zerstäuber. Der Zufluss von Brennstoff und Dampf kann durch Hähne in den zugehörigen Leitungen geregelt werden. Der Hauptnachteil dieser Zerstäuberform, die ungefähr 6 bis 8% des gesamten Dampfverbrauches und 3 kg Brennstoff für eine indizierte Pferdestärke und Stunde erfordert, besteht in der leichten Verstopfung der engen Schlitze

Winkel zueinander geneigt sind. Der Zufluss an Dampf und Brennstoff kann ebenso wie im vorigen Falle wieder durch Hähne geregelt werden. Diese Zerstäuber brauchen nur 2 bis 3 % des gesamten Dampf Verbrauches und 0,7 bis 0,8 kg Brennmaterial für die Stunde und indizierte Pferdestärke.

Das Anheizen eines Kessels mit Feuerung für flüssigen Brennstoff geschieht entweder durch ein Holzfeuer, das so lange brennen muss, bis dass der zum Betriebe der Zerstäuber mindestens erforderliche Dampfüberdruck von 0,2 bis 0,3 Atm im Kessel vorhanden ist, oder es werden

Fig. 13 a.

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hierzu besondere, kleine Kessel mit Rostfeuerung angelegt. Bisweilen erfolgt auch der Betrieb des Zerstäubers während des Anheizens durch Pressluft aus einer Druckluftpumpe. Beim Entzünden einer Feuerung für flüssigen Brennstoff muss immer zuerst die Dampf- und dann die Brennmaterialzufuhr eröffnet werden, das Abstellen beider Zuleitungen hat natürlich in umgekehrter Reihenfolge zu geschehen.

durch Unreinigkeiten und einem damit verbundenen stoss-weisen Brennen.

Bei den Rohr Zerstäubern sind zwei Rohre ineinander geschoben. Der Brennstoff geht gewöhnlich durch das innere, der Dampf durch das äussere Rohr.

§ 14-

Die Gasfeuerungen.

Beide Flüssigkeiten treten in ringförmigen Spalten von stellbarer Weite aus, mischen sich in einem besonderen Raume oder Kopfstück und verbrennen vor demselben in einem runden Flammenbüschel. Hier beträgt der Dampfverbrauch nur 4 bis 6 % des gesamten, der Brennmaterialverbrauch nur 2 bis 2,5 kg für die indizierte Pferdestärke und Stunde.

Bei den Gasfeuerungen gehen zwei Prozesse, die bei

Die Düsenzerstäuber schliesslich finden jetzt am meisten Verwendung. Der Dampf und der Brennstoff den Rostfeuerungen in einem und demselben Raume statttreten hier aus zwei düsenartigen Körpern aus, die ent- j finden, in zwei besonderen Räumen vor sich. Der eine weder wie bei den Injekteuren ineinander und stellbar Prozess ist die Bildung des brennbaren Gases, das — wenn gegeneinander geschoben, oder aber unter einem spitzen hier nur die Generatorgase ins Auge gefasst werden —

nach § 8 in der Hauptsache aus Kohlenoxyd, Stickstoff und Kohlenwasserstoffen besteht und durch unvollkommene Verbrennung geringwertiger festen Brennmaterialien im Generator erzeugt wird. Der andere Prozess ist die Verbrennung dieses Gases in einem Brenner durch Mischung mit der meistens vorgewärmten Luft.

Die Vorteile der Gasfeuerungen decken sich natürlich mit denen der gasförmigen Brennmaterialien. Nach Seite 20 bestehen also die Vorteile hauptsächlich darin, dass diese Feuerungen eine vollkommene, rauchfreie Verbrennung mit geringem Luftüberschuss liefern, weil das des Generators und der Verbindungskanäle, die vor Wärmeverlusten durch Strahlung und Leitung möglichst zu schützen sind, auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, und die hierzu erforderliche Wärme geht bei der mit jeder Ausserbetriebsetzung verbundenen Abkühlung für die Dampfbildung im Kessel verloren. Schliesslich kann die Flamme in der kalten Umgebung eines Dampfkessels leicht verlöschen und kann der Betrieb durch explosible Gase gefährdet werden.¹)

Vorläufig haben die Vorteile der Gasfeuerungen deren Nachteile beim Dampfkesselbetrieb nicht zu überwiegen

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leicht in derselben Zusammensetzung zu erhaltende Gas in innigster Weise mit der Luft im heissen Verbrennungsraume gemischt werden kann, dass ferner die Gasfeuerungen die Ausnützung geringwertiger Brennmaterialien, als Kohlengrus, Torf, Lohe, Sägespäne u. s. w. in so hohem Grade ermöglichen, wie sie in gleichem Masse auf Bostfeuerungen nur selten und mit grossen Schwierigkeiten zu erreichen ist.

Als Nachteile der Gasfeuerungen gegenüber den Bostfeuerungen sind die folgenden Umstände zu bezeichnen. Die Gasfeuerungen sind zunächst weniger einfach, verlangen höhere Anschaffungskosten als die meisten Bostfeuerungen und müssen in ihrem Generator sehr sorgfältig bedient werden. Sie eignen sich ferner nicht für Dampfkesselanlagen, die häufig ausser Betrieb gesetzt, also wie die meisten Kessel nur am Tage betrieben werden. Vor Ingangsetzung der Gasfeuerung müssen nämlich die Wände vermocht, weshalb sie für den letzteren nur selten Verwendung finden.

Als Beispiel einer Gasfeuerung möge die in Fig. 13 a und b des Textes dargestellte Kesselanlage im Etablissement der Herren Angeli & Co. in Mailand dienen, welche nach Friedrich Siemens Heizverfahren mit freier Entfaltung der Flamme eingerichtet ist.

Die sechs Einflammrohrkessel der Anlage werden mit Gas gefeuert, das von vier Generatoren geliefert wird. Die Wartung und Bedienung der Kessel ist von jener der Generatoren vollständig getrennt, da erstere im Baume Wi, letztere im Baume Wn stattfindet.

Das Brennmaterial wird durch die Einschütttrichter T der Generatoren G auf die Boste gegeben und daselbst unvollkommen verbrannt. Die hierzu erforderliche Luft

1) Siehe „Zeitschrift des internationalen Verbandes der Dampfkessel-Überwachungsvereine“, Jahrgang 1892, Seite 210.

wird durch ein Dampf Strahlgebläse von den Seitenwandungen her unterhalb des Rostes eingeführt. Die aus dem Brennmaterial auf steigen den Gase gehen durch einen Mischraum über die Feuerbrücke F in den Sammelraum C, von wo aus sie durch die Ventile V zu den einzelnen Kesseln gelangen. Durch ein über der Feuerbrücke befindliches Rohr tritt eine Probeflamme zu Tage, aus deren Beschaffenheit man auf den richtigen Gang der Generatoren schliessen kann. Die einzelnen Generatoren sind durch Absperrschieber, welche in den Figuren nicht angedeutet sind, von dem Sammelraum C zu trennen, sodass man in der verschiedensten Weise alle Kessel und alle Generatoren oder einen beliebigen Generator mit einem beliebigen Kessel in Verbindung setzen kann.

Die Mischung der Gase mit der Luft findet bei jedem Kessel am vorderen Ende des Flammrohres in einer Röhre E statt, die 600 mm Durchmesser hat und aus sehr wider-

durch sonst geschlossene Öffnungen in der im Schnitt 4—4 angedeuteten Weise zur Röhre E zu gelangen. Die Heizgase gehen für diese Art der Lufterwärmung in der gewöhnlichen Richtung nur bis zum vorderen Ende des Zuges II, fallen dort durch eine verschliessbare Öffnung in den bezüglichen Kanal XI, wo sie die erwähnten Luftröhren umspülen, und strömen schliesslich durch die sonst verschlossene Klappe Z (Fig. 13 a) in den Querkanal VII zum Schornstein.

Was den anfangs erwähnten Ausdruck „Heizverfahren mit freier Entfaltung der Flamme“ anbetrifft, so verlangt Siemens¹), dass die Flamme, um ihre Wärmeausstrahlung und die Wärmeabgabe der Verbrennungsprodukte später möglichst gross zu machen, genügenden Raum zur freien Entfaltung findet und mit keinem Körper während ihrer Entwickelung in Berührung kommt. Zu diesem Zwecke sind in der dargestellten Anlage die Flammrohre sowohl am Eingänge, als auch im Innern in Entfernungen von 1,5 bis 2 m mit Schamotteriugen von 25 cm Breite und 15 cm Dicke verkleidet, deren Öffnungen der Flamme den Weg vorschreiben.

Fig-. 14 des Textes zeig-t weiter die von der Firma „Blechwalzwerk Schulz, Knaudt in Essen a/Ruhr“

Fig. 14.

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standsfähigem Material besteht. Vor der Inbetriebsetzung strömt die Luft durch eine geöffnete Thür Q ein, die nach der Inbetriebsetzung geschlossen wird. Dann tritt

verwendete Einführung und Verbrennung des Generatorgases bei einem Seitwellrohrkessel. Das Gas, das die Firma, wie auf Seite 20 erklärt, bei der Wassergaserzeugung als Nebenprodukt zeitweise, intermittierend, gewinnt, strömt durch das Rohr A und B in den Verbrennungsraum, während die Luft durch die Düsen C in den letzteren gelangt. Der Luftzutritt kann durch den vorderen Schieber S reguliert werden. Der Verbrennungsraum ist wieder vollständig mit feuerfesten Steinen ver-

die Luft (siehe die punktierten Pfeile) durch das Ventil B ein, geht im Zuge IV, wo sie erwärmt wird, nach vorne, fällt dort nach unten und gelangt, wie aus dem Schnitt 4—4 der Fig. 13b ersichtlich, in die Röhre E.

Die Verbrennungsprodukte (siehe die ausgezogenen Pfeile) durchziehen die Flammrohre bezw. Züge I, II und III und erhitzen in dem letztgenannten Zuge behufs Er- kleidet. Während der Zeit, wo kein Generatorgas erzeugt Wärmung der darüber streichenden Luft ein gewelltes    wird, muss der in das Wellrohr eingebaute kleine Plan-

Eisenblech. Am Ende des Zuges III strömen die Gase    rost den Betrieb des Dampfkessels aufrecht erhalten,

durch den Essenschieber in den Querkanal V zum Schornstein.

§ 15.

Die Feuerzüge.

Hinter der Feuerbrücke treten die Heiz- oder Feuer-

Ausser der genannten Vorrichtung zur Erwärmung der Luft ist noch eine andere vorhanden, die als Reserve dient, wenn die erstere nicht richtig funktionieren sollte. Die Luft tritt dann aus dem Querkanal VI durch die in Fig. 13 a und Schnitt 6-6 inFig. 13 b punktiert angedeuteten Öffnungen VIII durch Kesselwandungen allein, oder durch Kesselwandungen

und Mauerwerk gebildet werden. In diesen Zügen sollen in den Längskanälen XI erwärmt wird. Aus den Röhren die Gase den grössten Teil der andererseits vom Wasser sammelt sich die Luft von links und rechts in den Kanälen X, um von dort durch die Öffnungen XII und XIII (Schnitt 4—4 und 5—5 in Fig. 13 h) in den Kanal K zu treten und aus diesem

gase in die Feuerzüge, das sind Kanäle, die entweder

in die Längskanäle IX und dort in Röhren ein, in deneu sie

1) Siehe „Fried. Siemens, Heizverfahren mit freier Flammenentfaltung“, Verlag von Jul. Springer in Berlin.

messen

nur

benetzten Kesselwandung’, die sogenannte Heizfläche (siehe § 18), bespülen und dabei ihre Wärme möglichst vollständig an die Kesselwandung abgeben, welche dieselbe wieder möglichst unvermindert an das Kesselwasser leiten soll.

Die Feuergase geben ihre Wärme in den Feuerzügen zur Hauptsache durch Leitung, d. h. infolge direkter Berührung mit der Kesselwandung, ab. Zum kleineren Teil findet aber auch in den Feuerzügen, die teils vom Mauerwerk begrenzt werden, eine Wärmeabgabe durch Strahlung statt, sobald dieses Mauerwerk durch die Gase hoch genug erhitzt ist, ebenso wie bei Unter-, Zwischen- und Innenfeuerungen das glühende Brennmaterial durch Strahlung Wärme an die darüber befindliche Kesselwand abgiebt. Bei manchen Kesselsystemen bespülen ferner die Feuergase auch Kesselwandungen, welche an der anderen Seite vom Dampf berührt werden. Da Dampf aber ein schlechter Wärmeleiter ist, so dürfen solche Wandungen, um einer Überhitzung und den damit verbundenen anderen Nachteilen vorzubeugen, nicht mit zu heisen Gasen in Berührung kommen. Das Reichs - Dampfkesselgesetz enthält deshab besondere Vorschriften für diese Kessel (siehe § 18).

Wir haben nun hier diejenigen Punkte kennen zu lernen, von denen die Wärmeabgabe der Heizgase an die Kesselwandung und den Kesselinhalt abhängig ist, weil diese Punkte für die Anordnung, Form, Grösse u. s. w. der Feuerzüge massgebend sind. Um die erwähnte Wärmeabgabe möglichst gross zu machen, hat man zu beachten, dass

1.    die Kesselwandung an beiden Seiten möglichst rein sein muss.

Verunreinigt werden die Kesselwände auf der Seite der Feuergase durch Russ und Flugasche, auf der Seite des Wassers durch Schlamm und Kesselstein. Alle diese Teile sind schlechte Wärmeleiter. Je mehr also ein Niederschlagen dieser Teile verhütet, oder je häufiger und besser die Kesselwände von diesen Teilen gereinigt werden, um so grösser ist unter sonst gleichen Verhältnissen die von den Heizgasen an das Kesselwasser gelangende Wärmemenge. Wir entnehmen daraus für die Feuerzüge die folgende Regel:

Um die Kesselwand von Russ und Flugasche reinigen zu können, muss jeder Feuerzug befahrbar und mit den nötigen Einsteigeöffnungen versehen sein. An der engsten Stelle muss der Feuerzug mindestens 130 mm breit sein, da sonst eine Reinigung der Kesselwand an dieser Stelle nicht mehr möglich ist. Enge Feuerrohren müssen innen durch Rohrbürsten, Wasserrohren aussen durch einen Dampfstrahl häufig und möglichst vollständig gereinigt werden.

2.    Die Feuergase nicht nur einmal, sondern mehrere Male mit der Kesselwandung in Berührung kommen.

Sollen die Feuergase ihre Wärme möglichst vollständig an die Kesselwand und den Kesselinhalt abgeben, so muss denselben auch hierzu zu wiederholten Malen Gelegenheit geboten werden. Daraus ergiebt sich:

Die Heizgase sind vorteilhaft nicht nur in

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

einem, sondern in mehreren Zügen um den Kessel zu führen.

Die meisten Kesselsysteme besitzen drei Feuerzüge. Mit der Zahl der letzteren wächst aber auch deren Gesamtlänge und der Reibungswiderstand, den die Gase in ihnen linden. Über 30 m geht man mit der Gesamtlänge der Feuerzüge nicht, weil sonst der Zug des Schornsteines zu sehr geschwächt wird.

3.    Die Kesselwandung möglichst dünn sein soll.

Die Kessel wandung leitet nämlich die Wärme um

so besser, aus je dünneren Blechen sie besteht. Die Blechdicke der am meisten verwendeten cylindrischen Kesselteile hängt nun ausser von der Höhe der Dampfspannung noch von dem Durchmesser ab. Um also eine genügende Wärmeübertragung in den Feuerzügen zu erhalten, wird man Kessel für hohen Dampfdruck aus cylindrischen Teilen von nur geringem Durchmesser zu-sammensetzen müssen, da nur diese bei gleicher Sicherheit eine verhältnismässig geringe Wandstärke erfordern.

Ferner können dünne Bleche den Heizgasen noch bei einer Temperatur Wärme entziehen, bei der dicke Bleche dies nicht mehr vermögen. Das sagt:

Besteht die Heizfläche eines Kessels aus verschieden starken Wandungen, so ordne man die Feuerzüge so an, dass die Heizgase zuerst, wenn sie ihre höchste Temperatur haben, mit’ den dicksten, und zuletzt, wenn sie ihre niedrigste Temperatur am Kessel haben, mit den dünnsten Blechen in Berührung kommen.

4.    Die Heizgase genügend lange mit der Kesselwand in Berührung bleiben müssen, um ihre Wärme an diese abgeben zu können. Das ist der Fall, wenn die Gase in den Feuerzügen eine zweckentsprechende Geschwindigkeit und die Züge selbst den richtigen Querschnitt besitzen.

Der Querschnitt der Feuerzüge ist so zu be-dass die Gase frei und uneingezwängt durchstreichen können. Er darf also vor allen Dingen nicht zu klein sein, darf aber andererseits auch nicht übermässig gross gemacht werden, weil dann der Strom der vorbeiziehenden Gase unnötig breit wird und wenig Gasteilchen dieses breiten Stromes mit der Kesselwand in Berührung kommen. Die zweckmässige Grösse des Zugquerschnittes wird man natürlich nur an Hand der Erfahrung feststellen können, dabei aber den Querschnitt der aufeinander folgenden Züge eines Kessels vom Roste nach dem Schornsteine hin kleiner und kleiner nehmen dürfen, weil mit abnehmender Temperatur der Heizgase ja auch deren Volumen geringer wird.

Nach v. Reiche¹) soll, wenn f der im nächsten Paragraphen berechnete kleinste • Schornsteinquerschnitt ist,

der Querschnitt der Feuerzüge am Anfang 1,5 f, am Ende 1 f genommen und aus dem ersten in den letzten nach und nach übergegangen werden, dergestalt, dass z. B. bei drei Feuerzügen

1) „V. Reiche, Anlage und Betrieb der Dampfkessel Verlag von Arthur Felix in Leipzig.

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Das Wärmeleitungsvermögen der IvesselwandJ ist bekanntlich um so grösser, je grösser die erwähnte Temperaturdifferenz ist, und es muss also für die Wärmeübertragung der Heizgase an das Kesselwasser vorteilhaft sein, eine solche hohe Temperaturdifferenz möglichst auf der ganzen Länge des Kessels zu schaffen. Dazu dient das sogenannte Gegenstromprinzip, wie es früher bei gewissen Kessel-; Systemen vielfach verwendet wurde. Bei demselben ist | der Weg der Heizgase gerade entgegengesetzt demjenigen Um das erstere zu erzielen, hat man die Heizgase, | des Speisewassers. Die Temperatur der ersteren ist nun

um so geringer, je mehr sich dieselben vom Roste entfernen,

wenn dieselben parallel zur Kessel wand gehen, in nicht zu breitem Strome an dieser Wand vorbeiziehen zu lassen,    die Temperatur des letzteren dagegen, das dort eintritt,

da sonst die äussersten Teile dieses Stromes ohne Ein-    wo die Heizgase den Kessel verlassen, um so höher, je

staltet sein, dass die Heizgase möglichst an die Kesselwand herangedrängt werden. Da aber die Stellen, wo sich auch das kälteste V asser befindet, so

dass die genannte Differenz der Temperaturen von Heiz-! gasen und Kessel wasser auf der ganzen Länge des Kessels in möglichster Grösse gewahrt ist.

Das Gegenstromprinzip führt zu einer hohen Wärmeausnutzung der Heizgase namentlich dann, wenn der Kessel mit kaltem Wasser gespeist wird, bringt dann

der 1. Feuerzug- 1,5 f,

der 2. Feuerzug 1,25 f, . . . . 17

der 3. Feuerzug f

Querschnitt erhält.

Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte³), empfiehlt, wenn

R die Grösse der totalen Rostfläche ist, bei drei Feuerzügen

dem 1. Feuerzuge 0,375 R bis 0,45 R dem 2. Feuerzuge 0,3 R bis 0,375 R dem 3. Feuerzuge 0,25 R

Querschnitt zu geben. Ausgenommen hiervon sind diejenigen Stellen, an denen man, wie z. B. über der Feuerbrücke, die Heizgase behufs Mischung und Vervollständigung der Verbrennung zusammenziehen, oder, wie z. B. durch eingebaute Coulissen (siehe weiter unten), auf kurze Strecken an die Kesselwand herandrängen will. Hier findet eine Querschnittsverengung bis auf 0,5 1* und f bezw. 0,125 R und 0,25 R statt.

Dagegen ist einer Verengung des Zugquerschnittes durch sich ablagernde Flugasche oder beim Übergang aus einem in den anderen Zug möglichst vorzubeugen. Zur Ablagerung der Flugasche sind vielmehr bei jedem Zuge die nötigen Vertiefungen und Säcke, aus denen die erstere leicht entfernt werden kann, vorzusehen, und der Übergang aus einem in den anderen Zug hat allmälig und ohne Querschnittsverengung zu erfolgen.

Die Geschwindigkeit der Heizgase in den Feuerzügen soll nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte“, nicht über 6 m, besser nur 3 bis 4 m in der Sekunde betragen. Sie braucht aber nicht überall gleich zu sein und berechnet sich, wenn

die auf 1 qm des Bostes in der Stunde verfeuerte Brenn-niaterialmeuge in kg,

G₂ das aus 1 kg Brennmaterial sich bildende Gasvolumen bei der zugehörigen Temperatur in cbm (siehe Gleichung 9 und 14⁴),

« das Verhältnis des Feuerzug-Querschnittes zu der totalen Bostfläche ist, zu

5. Die Heizgase möglichst innig mit der Kesselwand in Berührung zu bringen sind, und diese Berührung sich auf möglichst viele Gasteile zu erstrecken hat.

Wirkung auf die Kessel wand bleiben. Daraus folgt:

Der Querschnitt der Feuerzüge muss so ge

Feuerzüge stets befahrbar sein müssen, so wird sich für gemauerte Feuerzüge am besten ein solcher Querschnitt empfehlen, der im oberen Teile recht schmal, im unteren

dagegen genügend breit zum Befahren gehalten, bei dem also im Interesse des letzteren mehr die Höhe als die Breite ausgenutzt ist. Niedrige Feuerzüge von fast überall gleicher Breite dagegen sind weniger gut. Näheres hierüber ist bei der Einmauerung der verschiedenen Kesselsysteme im nächsten Abschnitte angegeben.

Viele suchen auch die Heizgase an einzelnen Stellen und auf kurze Strecken durch sogenannte Coulissen an die Kesselwand zu drängen. Es sind dies gemauerte Zungen oder Wände, die in Abständen von 1,5 bis 2 m in den Querschnitt des Feuerzuges treten und denselben hier bedeutend verengen, oder aber abwechselnd von der einen oder anderen Seite bis dicht an die Kesselwand gehen und so die Gase zwingen, bald die linke oder obere, bald die rechte oder untere Wandung des Kessels zu bestreichen, wie dies ebenfalls im nächsten Abschnitte bei den Kesselsystemen des Näheren erklärt ist.

Um möglichst viele Gasteilchen an die Kesselwand zu bringen, kann man den Strom der Heizgase in viele dünne Bündel teilen, indem man sie, wie z. B. bei den Feuerröhrenkesseln, durch viele enge Röhren ziehen lässt. Vorteilhaft ist es auch in dieser Hinsicht, die Heizgase senkrecht zur Kesselwand zu bewegen, weil dann immer neue Gasteilchen mit der letzteren in Berührung gebracht werden. Bei den Feuerzügen, in denen die Heizgase parallel zur Kessel wand geführt sind, ist dies weit weniger der Fall, da das Bestreben der an der Wandung befindlichen Gasteilchen, nachdem sie ihre Wärme abgegeben haben und spezifisch schwerer geworden sind, zu sinken und den entfernteren Gasteilchen Platz zu machen, sehr gering ist.

(5. Eine möglichst grosse Differenz zwischen der Temperatur des Kesselwassers und derjenigen der Heizgase an möglichst vielen Stellen der Kesselwandung vorhanden sein soll.

mehr es sich dem Roste nähert. Die heissesten Gase

bespülen also die Stellen der Kesselwandung, wo auch das wärmste Wasser ist, und die kältesten Gase die

7. Für eine möglichst lebhafte Wasserzirkulation im Kessel zu sorgen ist.

Die Wärmeübertragung einer Kesselwand, die immer mit neuen Wasserteilchen in Berührung kommt, ist, wie schon auf Seite 5 erklärt, weit grösser als die einer solchen, welche immer mit ruhendem Wasser oder sogar einer stagnierenden Dampf- und Luftschicht in Berührung steht; im letzteren Falle treten ausserdem die schon auf Seite 5 angeführten Gefahren für das Kesselblech ein. Mit Rücksicht auf diese Gefahren schreibt z. B. ‘

welche

immer neue Wasserteilchen an die Kesselwand bringt und die sich bildenden Dampfblasen von der Heizfläche fortführt, ist einer hohen Wärmeausnützung der Heizgase äusserst günstig. Stagnierende Dampf schichten rufen eine Wärme

stauung und Überhitzung der Kesselwandung hervor und können zu den schlimmsten Folgen Veranlassung geben.

Bezüglich der Wärme, welche das glühende Brenn- i

stein heisst der Fuchs. Sein lichter Querschnitt, der meistens ungefähr rechteckige Form hat, wird gewöhnlich gleich dein des letzten Zuges also gleich f bezw. 0,25 R gemacht. In dem Fuchse sitzt der Essen- oder Rauch-schieber, durch welchen der Durchgangsquerschnitt des Fuchses und die Zugkraft des Schornsteines während halb desselben, des Betriebes verändert wird. Das Einstellen des Essen-

aber auch sehr bedeutende Nachteile für den Kessel mit I ebenso wie die Rauchschieber selbst, werden im V. Absich (siehe die Gegenstromkessel im nächsten Abschnitte).

Wegen dieser Übelstände findet das Gegenstromprinzip heute in seiner vollen Strenge wenig oder gar keine Anwendung mehr.

material in der Feuerung durch Strahlung an die Kesselwand abgiebt, ist noch zu bemerken, dass dieselbe be-    Schornsteines, also die von ihm in der Zeiteinheit andeutend grösser ist als die unter gleichen Verhältnissen,    gesaugte Luftmenge, abhängig ist. Die letztere ist offenbar

d. h. bei derselben Temperaturdifferenz, stattfindende

gleich dem Produkte aus dem lichten Querschnitte des Wärmeabgabe durch Berührung. Man wird deshalb den- | Schornsteines und der Geschwindigkeit der Gase in diesem jenigen Teil der Heizfläche, welcher der strahlenden Hitze ausgesetzt ist und auch wohl als direkte Heiz- j aber einesteils der Überdruck px — p₂ der Pressungen unter fläche bezeichnet wird, möglichst gross zu machen haben.

Am meisten wird dieser Bedingung natürlich bei der Innenfeuerung genügt, weniger bei der Unter- oder Zwischenfeuerung und gar nicht bei der Vorfeuerung,

teils der Widerstand massgebend sein, welcher sich dem die deshalb auch dort, wo es sich um Erzeugung grosser Eintritt der Luft in die Feuerung und der Bewegung Dampfmengen für 1 qm Heizfläche handelt, hinter den

auch das Gesetz vor, dass die höchste Kante eines jeden Feuerzuges mindestens 100 mm unter dem festgesetzten niedrigsten Wasserspiegel liegen muss. Wir vermerken aber auch hier der besonderen Beachtung wegen nochmals den schon früher angeführten Satz:

Eine' lebhafte Wasserzirkulation

Über die verschiedenen Formen, sowie die Ausführung der Feuerzüge ist im nächsten Abschnitte das Nötige angegeben.

anderen Feuerungen zurücksteht.

Der Verbindungskanal zwischen Kessel und Schorn-

Schiebers muss vom Heizerstande aus bewerkstelligt werden können; die hierzu dienenden Vorrichtungen,

schnitte behandelt. Uber Ausführung des Fuchses siehe im nächsten Abschnitte.

¹

Zeitschrift deutscher Ingenieure, Jahrgang 1897, Seite 403.

²

Strupler, Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel-Überwachungsvereine, Jahrgang 1885.

³

   Verlag- von Willi. Ernst & Sohn in Berlin.

⁴

   Diese Gleichungen geben das Gasvolumen bei 0° 0.

§ 16.

Der Schornstein.

Der dritte Hauptteil einer jeden Feuerungsanlage ist der Schornstein. Seine Aufgabe besteht, wie schon in der Einleitung erwähnt, darin, die zur Verbrennung des Brennmateriales erforderliche Luft in die Feuerung zu schaffen, sowie dafür zu sorgen, dass die Feuergase sich mit der erforderlichen Geschwindigkeit durch die Feuerzüge bewegen und dann in die äussere Atmosphäre ausgestossen werden. Zu diesem Zwecke ist der Schornstein als vertikaler Kanal ausgebildet, in welchem sich während des Betriebes Gase von höherer Temperatur und kleinerem spezifischen Gewicht als die äussere Luft befinden. Am Fusse dieses Kanales, also im Niveau des Rostes, ist der Druck pa dieser Gassäule auf die Flächeneinheit kleiner als der Druck pt der entsprechenden äusseren Luftsäule im gleichen Niveau, am Kopfe des Kanales, also an der Schornsteinmündung, ist der Druck beider Flüssigkeiten gleich. Vermöge des Überdruckes Pi — Pa i]1 6er erstgenannten Ebene oder zu beiden Seiten des Rostes wird dann die oben erwähnte Aufgabe des Schornsteines erfüllt und die sogenannte Zugwirkung des letzteren erzeugt. Der Überdruck pL — pa bewirkt nämlich, dass die äussere Luft durch den Rost und das Brennmaterial tritt, dass ferner die Heizgase durch die Feuerzüge zum Schornstein und in diesem aufwärts ziehen, und dass endlich diese Gase am Kopfe des Schornsteines, wo der Druck der äusseren Luft nur ebenso

gross wie der ihrige ist, ausgestossen werden.

Von Wichtigkeit ist es nun, diejenigen Grössen

kennen zu lernen, von denen die Zugwirkung eines

Querschnitte. Für die Geschwindigkeit der Gase wird und über dem Roste, also die Differenz der spezifischen Gewichte oder Temperaturen der äusseren Luft und der Gase im Schornstein, sowie die Höhe des letzteren, andern-der Gase in den Feuerzügen und im Schornstein entgegensetzt. Die Wirkung eines Schornsteines bezw. die von ihm angesaugte Luftmenge hängt also hauptsächlich ab:

a)    von dem lichten Querschnitt des Schornsteines,

b)    von der Höhe desselben, gemessen vom Niveau des Rostes bis zur Mündung,

c)    von der Temperaturdifferenz ausser- und inner-

d) von den Widerständen, welche sich der Bewegung der Gassäule im Schornstein und dem Nachrücken der

äusseren Luft entgegenstellen.

so gross wählen, dass die Gase über die nächst liegenden Häuser, Berge u. s. w. ausgestossen werden, was wohl für gewöhnlich bei mehr als 16 m Höhe der Fall sein dürfte.

Was die Form des Schornsteinquerschnittes anbetrifft, so ist nach der gebräuchlichen Ansicht¹) diejenige die beste, welche bei derselben Querschnittsgrösse den Gasen beim Aufsteigen die geringsten Widerstände verursacht und denselben gegenüber der äusseren Luft die kleinste Abkühlfläche bietet, bei welcher ferner die Stabilität möglichst gross und die Herstellungskosten möglichst klein werden. Als beste Querschnittsform ist hiernach hältnis zur Menge des zu verfeuernden Brennmateriales, die runde zu bezeichnen, als nur wenig schlechter oder fast ebenso gut die achteckige, und als schlechteste die viereckige. Von allen drei Formen finden deshalb heute

zur Differenz der Temperaturen innerhalb und ausserhalb des Schornsteines, sowie zu den oben erwähnten Widerständen der Anlage stehen. Diese Berechnung auf Grund theoretischer Entwickelungen, sogenannter Die Temperaturdifferenz inner- und ausserhalb j Schornsteintheorien, vorzunehmen, ist höchst unsicher,

! weil, wie vorhin erwähnt, die zur Bestimmung der Widerstände erforderlichen Koefficienten nicht von vorne-

Was zunächst den lichten Querschnitt und die Höhe eines Schornsteines anbelangt, so ist allgemein zu bemerken, dass das Verhältnis beider zueinander ein zweckmässiges sein muss. Unter sonst gleichen Verhältnissen wird nämlich ein enger und hoher Schornstein eine eben-sogrosse Luftmenge ansaugen wie ein weiter und niedriger, da der erstere bei seinem kleineren Querschnitt den Gasen infolge der grösseren Höhe auch eine grössere Geschwindigkeit als der letztere erteilt. Ist aber ein Schornstein sehr eng und sehr hoch, so ist seine Stabilität eine zu geringe, ist er sehr weit und sehr niedrig, so ist die Geschwindigkeit der Gase beim Austritt so klein, dass schon ein mässiger Wind diese Gase in den Schornstein zuriickstösst und den Zug stört. Man wird also mit dem Verhältnis von Schornsteinquerschnitt und -höhe sowohl nach der einen, als auch nach der anderen Seite nicht zu weit gehen dürfen, sondern dasselbe so wählen, wie es sich nach der Erfahrung als passend erwiesen hat. Angaben hierüber befinden sich auf Seite 53.

Die Höhe eines Schornsteines wird man ferner mindestens aucli fast nur die beiden ersten Verwendung.

des Schornsteines ist hauptsächlich abhängig:

a) von der Temperatur, mit der die Gase den Kessel verlassen. Diese wiederum ist bedingt durch das Verhältnis von Rost- zu Heizfläche oder den Forcierungsgrad der Anlage (siehe letzter Abschnitt), durch das Kesselsystem, das Brennmaterial u. s. w. und schwankt zwischen 150° bis 400°. Vorteilhaft ist es, wenn diese Temperatur nur so hoch ausfällt, als zur Zugerzeugung unbedingt erforderlich ist, da die Wärmemenge, welche die Heizgase beim Verlassen des Kessels noch enthalten, für die Dampfbildung im Kessel verloren ist und mit der Temperatur wächst. Diese Wärmemenge bildet bekanntlich den grössten Wärmeverlust einer Dampfkesselanlage. Als kleinste Temperatur, mit der die Gase den Kessel verlassen können, hat natürlich die Temperatur des Kessels oder des Wassers in ihm zu gelten. Auf diese kann man aber die Gase nicht abkühlen, da sonst die Heizfläche sehr gross und teuer ausfallen würde. Gewöhnlich ist die Temperatur der Gase an der erwähnten Stelle beträchtlich höher und dürfte bei den meisten Anlagen

1) Von anderer Seite wird der Einfluss der genannten Umstände als nebensächlich bezeichnet.

um ca. 100° C mehr als die Temperatur im Kessel, also 250 bis 300° C je nach der Höhe des Dampfdruckes, betragen.

ß) von der Wärmeleitung der Schornsteinwandungen. Dieselbe ist bei gemauerten Schornsteinen kleiner als bei eisernen, hängt auch von der Abkühlungsfläche bezw. bei gleichem lichten Querschnitt und gleicher Wanddicke von dem Umfange des letzteren ab, fällt also bei rundem Querschnitt unter sonst gleichen Verhältnissen am geringsten aus.

Die Widerstände endlich, welche Luft und Heizgase in den Feuerungsanlagen finden, bestehen zunächst in dem Widerstande, welcher sich der Luft beim Durchströmen des Brennmateriales entgegensetzt und der von der Beschaffenheit und der Schichthöhe des letzteren, von dem Verhalten desselben während der Verbrennung und noch vielen anderen Umständen abhängig ist; ferner in dem Reibungswiderstand der Gase in den Feuerzügen und im Schornstein, und schliesslich aus dem Widerstande, der durch die Richtungsänderung der Gase oder etwaige Verengungen des Kanalquerschnittes hervorgerufen wird. Alle diese Widerstände, von denen der erste der bedeutendste ist, sind aber allgemein mehr oder weniger unbestimmbar, da sie von zu vielen und bei jeder Anlage verschiedenen Verhältnissen abhängig sind.

Die Berechnung des Schornsteines einer Dampfkesselanlage hat nun, damit dem Brennmateriale die zur Verbrennung erforderliche Luftmenge mit der passenden Geschwindigkeit zugeführt wird, so zu geschehen, dass der lichte Querschnitt und die Höhe im richtigen Ver

herein bekannt sind. Solche Theorien gewähren indes Einblick darin, welchen Einfluss die in Betracht kommenden Grössen auf die Schornsteinwirkung haben, wie diese Grössen von einander abhängen, welche Folgen die Änderung der einen oder anderen Grösse haben wird, u. s. w. Zur Berechnung der Schornsteindimensionen benutzt man heute allgemein Erfahrungsangaben, bei denen die Resultate von gut ausgeführten und unter ähnlichen Verhältnissen arbeitenden Anlagen entsprechend berücksichtigt sind. Im Nachstehenden sind die bekanntesten dieser Angaben zusammengestellt, und es bezeichnet:

f den lichten Schornsteinquerschnitt an der Mündung in qm,

d den Durchmesser der runden Schornsteinmündung in m ^f = d²^-\ bei achteckiger Mündung den Durchmesser des dem Achteck eingeschriebenen Kreises (f = 0,8284 d²),¹)

1) Bei gleichem Inhalt ist die Weite d des regelmässigen Achtecks gleich dem 0,975fachen Durchmesser d des Kreises.

H₀ die Nutzhöhe des Schornsteines in m, gemessen von dem Niveau des Rostes bis zur Mündung.

L. Vogt¹), Oberingenieur des Barmer Dampfkessel-Überwachungs-Vereines empfiehlt für die Berechnung eines Schornsteines die beiden Gleichungen

r-g./ ToA 3600 c \    ' 273/

. . 19

oder mit T₀ = 273°C im Mittel

2BG

3600 c

19a

Ho - 25 bis 30(1 für d < 2,5 m, Ho = 20d

für d > 2,5 m.

. . 20

geringem Masse beansprucht werden, würde die obige Gleichung 19, wenn dieselbe für c = 8m und den anfänglichen Brennmaterialverbrauch angesetzt wird, einen Schornsteinquerschnitt ergeben, dem die Gase bei voller Beanspruchung der Anlage mit viel grösserer Geschwindigkeit als 3 m entströmen müssten. Andererseits würde der aus Gleichung 19 sich für c = 3 m und dem schliesslichen Brennmaterialverbrauch sich ergebende Querschnitt anfangs eine viel zu geringe Austrittsgeschwindigkeit liefern. Man führt deshalb in einem solchen Falle die schon vermerkten Werte von B und c in die Gleichung 19 ein und zieht nach Vogt, um anfangs keine zu geringe Austrittsgeschwindigkeit zu erhalten, die letzten 5 m des Schornsteines innen schärfer konisch aus, macht also die Schornsteinmündung kleiner, als berechnet. Bei grösserer Beanspruchung der Anlage können dann die letzten 5 m abgetragen und durch solche mit grösserer Mündung ersetzt werden.

Die Werte der Gleichung 20 sind reine Erfahrungswerte.

Hierin bedeutet:

B die in der Anlage stündlich verfeuerte Brennmaterialmenge in kg, für die bei stark schwankender Beanspruchung der Rostfläche passend ein Wert zu nehmen ist, der zwischen dem grössten und dem durchschnittlichen Brennmaterialverbrauche liegt,

G₂ die aus 1 kg des Brennmateriales bei der Verbrennung sich bildende Gasmenge in cbm bei 0⁰ C, wobei für gewöhnlich das Doppelte der theoretischen Luftmenge als zugefülirt vorausgesetzt werden kann (Gleichung 9 und 3 mit m = 2),

c die Geschwindigkeit der Gase beim Verlassen der Schornsteinmündung in m für die Sekunde, c soll für gewöhnlich zu 3 m angenommen werden; nur bei Anlagen, die zuerst in kleinem Umfange in Thätigkeit treten, aber für die 4- bis 6 fache Vergrösserung projektiert werden, kann man mit c bis auf 1,5 oder 1 m herunter gehen (siehe die nachfolgende Begründung),

T₀ die Temperatur, mit welcher die Heizgase den Kessel verlassen. Dieselbe kann bei normalen Anlagen, wie schon früher erwähnt, um 100° grösser als die dem Dampfdrücke des Kessels entsprechende Temperatur, also gleich 250 bis 300° je nach der Höhe der Dampfspannung gesetzt werden. Für T₀ = 273° geht die Gleichung 19 in diejenige 19 a über.

„Des Ingenieurs Taschenbuch, die Hütte“, enthält zur Berechnung des Durchmessers der Schornsteinmündung die Gleichung

d = 0,06 j/ß . .

. . 21

Da diese Gleichung sich aus derjenigen 19 mit c = 3 m und To = 250° C für ein Gasvolumen G₂ = ^16 cbm ergiebt, so ist dieselbe nur eine besondere Form der allgemeinen Gleichung von Vogt] und demnach nur für solche Fälle zu gebrauchen sein, in denen das Gasvolumen den angeführten Wert von G₂ hat, was z. B. bei manchen Steinkohlensorten annähernd der Fall ist.

Für die Nutzhöhe H₀ des Schornsteines wird in dem Taschenbuche ebenfalls die Gleichung 20 angegeben.

Strupler¹), Oberingenieur des Züricher Dampfkessel-Überwachungs - Vereines empfiehlt bei gewöhnlichen Kessel-und Bostsystemen, sowie bei den üblichen Kohlensorten (Steinkohlen) die folgenden Verhältnisse des kleinsten lichten Schornsteinquerschnittes f zur totalen Rostfläche R:

bei 1 Kessel .    .

„ 2 Kesseln

Grunde.

Der Gleichung 19 liegt die folgende Entwickelung zu

Die von einem Schornstein angesaugte Luftmenge ist

gleich der Gasmenge, welche der Schornstein an seiner Mündung in der gleichen Zeit ausstösst, also gleich fc für die Sekunde.

„ 4 und 5 Kesseln .

Andererseits ist diese Gasmenge gleich

BG,

3600

in der Sekunde

und bei 0° C, oder gleich

bg₂

3600

0+^)

bei T₀° C, wenn

h^hioh®h:ohodhoi

. . 22

der Ausdehnungskoefficient der Gase ist.

Die Geschwindigkeit c muss so gross gemacht werden, dass ein Einfallen der äusseren kalten Luft in den Schornstein, wie es bei zu kleiner Ausströmungsgeschwindigkeit der Fall und mit einer Verminderung des Zuges verbunden ist mieden wird. Nach L. Vogt genügt c — 3 m, während andere c grösser, sogar bis zu 6 m, empfehlen.

Bei Anlagen, die mit Rücksicht auf eine spätere bedeutende Vergrösserung projektiert, anfangs aber nur in

273

ver-

1) .Zeitschrift des internationalen Verbandes der Dampfkessel-Überwachungs-Vereine, Jahrgang 1896, Seite 90.

„ 8, 9 und 10 Kesseln

Für die Nutzhöhe H₀ des Schornsteines giebt nach Strupler die Formel

IO

3

= 6 j/F

brauchbare Minimalwerte, wenn F die vom Wasser berührte Heizfläche in qm ist.

Seite 970.

Ho

23

1) Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1894,

33 03

d = 0,1

. . 24

33 33

Ho - 0,00277

. . 27

28

29

30a

30 b

w — 0,15 m w = 0,18 in w = 0,2 m w = 0,22 bis 0,25 m „ w = 0,18 m w = 0,21 m

30c

„ h == 6 m „ h = 6 m „ h = 6 m

w = 0,23 m w = 0,25 bis 0,28 m „ h = 6 m

. 31„

Nach y. Reiche¹) schliesslich ist mit den obigen Bezeichnungen und unter Berücksichtigung einer etwaigen zukünftigen Betriebsvergrösserung von 30 °/₀ für den runden Querschnitt² 3)

/ \⁰’⁴

( r) = 0,1 B°’⁴    .

6d .... 25

Die Druckhöhe eines Schornsteines, das ist die Differenz zwischen den Drucken, welche die äussere Luft und die Gase des Schornsteines in irgend einer Höhenebene ausüben und z. B. für das Niveau des Rostes im Früheren mit px und p₂ bezeichnet wurden, misst man gewöhnlich mit Hilfe eines U-Rohres, das zur Hälfte mit etwas gefärbtem Wasser angefüllt ist. Sind die beiden Schenkel des U-Rohres offen, so steht der Wasserspiegel in ihnen gleich hoch und auf dem Nullpunkt einer neben dem Rohre befindlichen, nach oben und unten eingeteilten und einstellbaren Millimeterskala. Wird aber der eine Schenkel durch einen Gummischlauch mit dem Innern der Schornsteinsäule in Verbindung gesetzt, so steigt der Wasserspiegel in diesem Schenkel, während er in dem anderen sinkt. Die Anzahl Millimeter, welche sich dann zwischen den beiden Wasserspiegeln befinden, sind die Druckhöhe des Schornsteines an dieser Stelle in Millimeter- Wassersäule.

v. Reiche giebt z. B. an, dass die Druckhöhe, unter welcher bei dem nach Gleichung 24 und 25 berechneten Schornstein die Luft in die Rostspalten strömt, in Millimeter-Wassersäule

,000 (_¹____¹_) 26

2,98 \273 + t₀ 273 +T₀/

beträgt, wenn t₀ die Temperatur der äusseren Luft (rv 0°),

To wieder die Temperatur der Heizgase beim Verlassen des

Kessels bezeichnet.

Gemauerte Schornsteine werden je nach der Form des Querschnittes, den sie in ihrem oberen Teile, dem sogenannten Schafte, besitzen, als runde, acht- oder viereckige bezeichnet. Runde Schornsteine werden jetzt fast nur aus radialen Formsteinen hergestellt, deren bei einem Schornsteine soviel verschiedene Sorten nötig sind, als der Schornstein verschiedene Wandstärken hat. Die radialen Formsteine können voll oder besser durchlocht (von der Finna A. Custodis in Düsseldorf) sein; letztere drücken sich fester in den Mörtel ein und verbinden durch den Mörtel in ihren Löchern die aufeinder folgenden Fugen. Bei achteckigen Schornsteinen, die den runden, wie schon angeführt, kaum nachstehen, kommt man mit weniger Formsteinen aus, während die runden unter sonst gleichen Verhältnissen weniger cbm Mauerwerk erfordern. Viereckige Schornsteine werden nur aus gewöhnlichen Ziegeln hergestellt. Schornsteine von grosser Höhe führt man jetzt stets rund, solche von mittlerer Höhe rund oder achteckig, solche von geringer Höhe viereckig aus.

Die Weite des Schornsteinschaftes kann oben kleiner, ebensogross oder grösser als unten sein. Das erstere ist das gewöhnlichere, weil dann unter sonst gleichen Verhältnissen die Stabilität des Schornsteines eine grössere ist und die Geschwindigkeit der Gase nach obenhin zunimmt, was für die Zugwirkung günstig ist. Die Zunahme der äusseren Schornsteinbegrenzung (oder der dieser parallelen inneren Begrenzung) beträgt für 1 m Höhe

a => 30 bis 50 mm . .

sodass, wenn

D der äussere Durchmesser desSchaftes an der Mündung, H, die Schafthöhe in m, ist, der äussere Durchmesser des Schaftes unten

D^D + aH,

wird.

Die Wandstärke des Schaftes nimmt ferner von oben nach untenhin in den einzelnen Etagen zu und ist von der lichten Weite und der äusseren Höhe H des Schornsteines abhängig. Die Etagenhöhe beträgt gewöhnlich h = 5 bis 7 m die kleinste Wandstärke w an der Schornsteinmündung nach A. Custodis in Düsseldorf mindestens w = 0,2 m bei vollen,

w = 0,13 m bei gelochten radialen Formsteinen nach C. Kulmitz in Saarau bei vollen radialen Formsteinen

w = 0,15m für H = 25    bis 35 m und d == 0,8 bis 1,7 m

w — 0,18m    „    H = 40    „    50m    „    d = l,4 „ 1,75m

w — 0,21 m    „    H = 45    „    55m    „    d = 2,0 „ 2,5 m

w = 0,24m    „    H = 55    „    60m    „    d = 2,25 „3,25m

nach Bastine¹)

Die Zunahme z der Wandstärke für jede Etage ist

meistens

bei radialen Formsteinen

z = 50 mm für h = 5 bis 6 m . . . 31 a wird aber bei grösseren Etagenhöhen bedeutend grösser, und zwar bis zu z = 100 mm, genommen,

bei anderen Formsteinen und gewöhnlichen Ziegeln z = 65 mm für h = 5 bis 6 m) z = 130 mm „ h > 6 m Wird der Schornsteinschaft mit einem Ivapitäl versehen, so ist es ratsam, dasselbe nicht zu weit auszukragen und nicht zu nahe an die Schornsteinmündung zu setzen, weil sich sonst der Wind in demselben fängt, dadurch in wirbelnde Bewegung versetzt wird und in den Schornstein schlägt. Der Schaft eines Schornsteines

1) Siehe ..Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure“, Jahrgang 1897, Seite 298.

. . 32

. . 33

t-H ;QD

. . 34

D₃ =

wird zweckmässig in Kalkmörtel mit Cementzusatz, sogenanntem verlängerten Cementmörtel, gemauert. Die äusseren Fugen werden ausgeglättet, im Innern erhalten die Wände ganz schwachen Verputz. Der Aufbau der Schornsteine erfolgt am besten von innen aus vermittelst eines verstellbaren Kranes auf Rüsteisen, die zwischen die Fugen quer eingelegt werden. Die kleinste Weite, bei welcher der Schaft noch von innen gemauert werden kann, beträgt 600 bis 650 mm.

Der untere Teil eines Schornsteines, der sogenannte Sockel, wird ebenfalls rund, acht- oder viereckig im Querschnitt gehalten. Am meisten kommen die beiden letzten Formen, auch bei rundem Schafte, vor. Neuerdings findet man den Sockel bisweilen ganz fortgelassen (was aber nur bei sehr beschränktem Raume oder dort, wo es auf grosse Billigkeit ankommt, zu empfehlen ist), oder aber bei rundem Schafte sehr niedrig gehalten (Fig. 3, Taf. 8), wobei der Sockel nur eine Verstärkung des fortgesetzten Schaftes bildet. Der in den Sockel mündende Fuchs muss nach obenhin mit einem kräftigen Bogen in die Höhlung des Schornsteines übergeführt werden. Hängen mehrere Kessel an einem gemeinschaftlichen Schornstein, so muss man durch gemauerte Zungen dafür sorgen, dass die von den einzelnen Kesseln kommenden Heizgasströme bei ihrer Vereinigung parallele Richtung besitzen. Die Höhlung des Sockels muss ferner noch um 600 bis 800 mm unter die Fuchssohle gehen; die dadurch gebildete Grube dient zur Aufnahme und Ablagerung der vom Schornsteinzuge mitgerissenen Flugasche. Vorteilhaft wird auch der Schornsteinsockel innen mit einem Futter aus gewöhnlichen oder Schamotteziegeln als Schutz des Sockels gegen die heissen Gase versehen (Fig. 1, Taf. 8). Dieses Futter, das in Lehm versetzt wird und Vs bis 1 Stein stark ist, muss gegen das Sockelmauerwerk 80 bis 120 mm Spielraum besitzen, damit es sich unbehindert ausdehnen kann; den Spielraum empfiehlt man, oben abzudecken. Endlich muss jeder Schornstein eine Einsteigeöffnung im Sockel und die nötigen Steigeisen zum Befahren besitzen. Die Einsteigeöffnung wird während des Betriebes durch eine oder besser zwei Va Stein starke Mauern mit zwischengefüllter Koksasche verschlossen. Diese Mauern werden in Lehmmörtel versetzt und beim Befahren eingerissen. Die Steigeisen haben gewöhnlich U- oder die in Fig. lc, Tafel 8 angedeutete Form und werden in Abständen von 300 bis 400 mm mit eingemauert.

Die Breite D.₂ des Sockels macht man mindestens 1 m grösser als die untere äussere Stärke des Schaftes, also Do > D, -f-1 m .

die Höhe des Sockels beträgt gewöhnlich

bis^-H .

o

Das Fundament eines Schornsteines wird im Querschnitt stets quadratisch gehalten und besteht in seiner untersten Sohle zweckmässig aus einer Betonschicht von 800 bis 1200 mm Dicke, sowie

1 bis -H

o

Breite. Es muss natürlich so tief geführt werden, dass eine sichere Druckübertragung auf den Boden, der gut und tragfähig sein muss, stattfindet.

Beim Entwurf eines gemauerten Schornsteines hat man nun in der folgenden Weise vorzugehen. Nach der berechneten äusseren Höhe H des Schornsteins wählt man nach Gleichung 33 die Sockelhöhe H₂, mit der dann zugleich die Schafthöhe H, = H — H₂ festgelegt ist. Die letztere teilt man in soviel Etagen, dass eine von den in Gleichung 29 angegebenen Etagenhöhen h erreicht wird. Aus der berechneten Weite d der Schornsteinmündung folgt dann weiter bei einer angenommenen kleinsten Wandstärke w nach Gleichung 30 der obere äussere Durchmesser (bezw. die äussere Breite) D = d-f 2w des Schaftes, sowie auch der untere äussere Durchmesser T)₁ des letzteren aus Gleichung 28, sobald eine Zunahme des Durchmessers für den laufenden Meter (siehe Gleichung 27) gewählt ist. Nun kann die äussere Begrenzung des Schornsteines aufgezeichnet werden. Die innere Begrenzung läuft der äusseren im Abstande der einzelnen Wandstärken parallel, wobei letztere aus der kleinsten Wandstärke und der Zunahme für jede Etage (siehe Gleichung 31) sich ergeben. Der Schornsteinsockel und das Schornsteinfundament kann unter Benutzung der in Gleichung 32 und 34 angeführten Werte leicht aufgetragen werden.

An Hand des so erhaltenen Entwurfes ist die s t a ti s c h e B e r e c h n u n g des Schornsteines durchzuführen. Dieselbe hat sich auf die Ermittelung der in den einzelnen Querschnitten auftretenden grössten Druck- und Zugspannungen zu erstrecken- Eine blosse Ermittelung der Standfestigkeit bezw. des Verhaltens gegen Umkippen, wie es früher geschah, wird nach den gemachten Erfahrungen als ungenügend bezeichnet. Die in den einzelnen Querschnitten eines Schornsteines auftretenden Druck- und Zugspannungen werden hervorgerufen durch das Gewicht der darüber befindlichen Schornsteinsäule, sowie durch das Moment des Winddruckes gegen diese Säule in Bezug auf den betreffenden Querschnitt.

Was zunächst das Moment des Winddruckes anbelangt, so hat man, um dessen Grösse zu bestimmen, diejenige Kraft p festzusetzen, welche der Wind er-fahrungsgemäss höchstens, also bei stärkstem Sturme* gegen 1 qm der zu seiner Richtung senkrechten Fläche auszuüben vermag. Nach dem Erlasse der Akademie des Bauwesens vom 13. Juli 1889 soll unter gewöhnlichen Verhältnissen, d. h. im Binnenlande, die erwähnte Windpressung einen Wert

p = 125 kg

nicht überschreiten, während für solche Orte, wo durch lokale Hindernisse eine Zusammenziehung des Windes zu befürchten ist, sowie für Küstengebiete weit höhere Windpressungen beobachtet wurden. Wenn nun auch im Binnenlande noch meistens mit dem obigen Werte von p = 125 kg gerechnet wird, so sei doch hier bemerkt, dass jetzt mit Rücksicht darauf, dass auch im flachen Lande bei heftigen Orkanen noch höhere Windpressungen festgestellt wurden und die Materialpressungen

durch die unvermeidlichen pendelartigen Schwingungen vergrössert werden, ein Wert

p = 150 bis 200 kg

oder

(cos a)² =

-(#

empfohlen wird.

Der Gesamtdruck W des Windes gegen einen Schornsteinteil ist ausser von dem Werte p noch von der Grösse der Fläche abhängig, gegen welche der Wind wirkt. Steht ferner diese Fläche nicht senkrecht zur Wind-

womit

,2

richtung, so geht ein Teil seines Druckes bekanntlich verloren. Bezeichnet nämlich für irgend einen Schornsteinquerschnitt

F die Projektionsfläche des darüber befindlichen Schornsteinteiles auf die zur ungünstigsten Windrichtung senkrechte Vertikalebene in qm, so beträgt

W = 2p-g

²    /D\

³ w

~2

folgt. Die Projektionsfläche F für 1 m Höhe ist hier F = D,

Schornsteine.

W = 0,71 pF bei einem achteckigen, W = 0,667 pF bei einem runden,

W = pF

sodass also schliesslich

W = |p^-P= pF = 0,667 pF

CM iCO

bei einem viereckigen

. . 35

wird.

Beim viereckigen Schornsteinquerschnitt fällt der Winddruck am grössten aus, wenn er senkrecht zu einer Fläche wirkt, nämlich

Diese Werte ergeben sich in der folgenden Weise.

Bei dem achteckigen Schornsteinquerschnitt in Fig. 6, Taf. 8 wirkt der Wind am ungünstigsten, wenn er in der Richtung I kommt, also senkrecht zu einer der Seiten des Achtecks gerichtet ist. Nennt man die Länge dieser Seiten 1, so beträgt für jeden m Höhe

der Druck auf die Seite fg . . . . lp,

der Druck auf die Seite gh und fc.......

b 1 = a 1 = 1 cos 45°p

oder

W — p D,

W = pF mit F = D

für 1 m Höhe. Kommt dagegen der Wind senkrecht zur Diagonalfläche, also in der Richtung II in Fig. 8, Taf. 8, so ergiebt sich in derselben Weise, wie dies oben beim achteckigen Querschnitt gezeigt wurde, nur

I»

Von den beiden letztgenannten Drucken kommen aber nur die Komponenten

oder

b2 = a2' = 1 (cos 45°)²p

zur Geltung. Beide, als M2 bezw. M2; nach dem Mittelpunkte des Querschnittes hin versetzt, ergeben eine Resultierende M4 = 21 (cos 45°)³p Als gesamter Winddruck folgt somit

W= lp + M4 = lp [1 + 2 (cos 45°)³] = oj 1,707 lp.

p F mit F =

Die Projektionsfläche auf eine zu fg⁻ parallele Ebene für 1 m Höhe ist

womit dann

folgt.

F = 1 + 21 cos 45° = (v 2,414 1, 1, *07 lp „_ a 71

Beim runden Schornsteinquerschnitt in Fig. 7, Taf. 8 ist für ein im Abstande y- von der horizontalen Mittellinie befindliches Flächenelement die Windpressung al = dy • p, wenn dy die Breite desselben senkrecht zur Windrichtung ist. Von dieser Pressung kann nur wieder die Komponente

a 2' = dy • p • cos a

zur Geltung kommen. Dieselbe, als M2' nach dem Mittelpunkte des Querschnittes versetzt, liefert mit der entsprechenden Komponente M2 von der anderen Seite eine Resultierende*

M4 = 2 dy • p (cos a)², die, zwischen den Grenzen o und -5

integriert, für den ge-

samten Winddruck den Ausdruck

Das Moment, welches der im Schwerpunkte der Projektionsfläche eines Schornsteinteiles angreifende Winddruck W in Bezug auf den unteren Querschnitt ausübt, ruft in dein letzteren eine Biegungsbeanspruchung hervor, die in der Mitte Null ist und sich an der inneren (dem Winde zugekehrten) Seite als Zugspannung, in der äusseren (dem Winde abgekehrten) Seite als Druckspannung äussert. Das über dem fraglichen Querschnitte befindliche Eigengewicht des Schornsteinteiles dagegen bewirkt eine über den ersteren gleichmässig verteilte Druckspannung. Ist also nach Fig. 5, Taf. 8 für irgend einen Querschnitt a — a W der gesamte Winddruck,

G das Eigengewicht des darüber befindlichen Schornsteinteiles in kg,

w der Abstand des Schwerpunktes der Projektionsfläche dieses Schornsteinteiles von der Ebene a — a. e der Abstand der äussersten Kanten,

Q der Inhalt,

J das Trägheitsmoment des Querschnittes a — a, so beträgt die durch den Winddruck hervorgerufene Zugspannung an der Kante a,

Ww

©x

• p (cos «j

a> j e_.

Druckspannung der Kante a₂ ebenfalls

giebt. Nun ist nach der Figur

Ww

sin a —

N|b|H

, (sin «)

= (¥)’

während die durch das Eigengewicht G bewirkte

Druckspannung m beiden Kanten, sowie im ganzen Querschnitt

oder

= eQ

ist. Als resultierende Spannung folgt somit in der Kante a₁

Man bezeichnet nun den Quotienten

©' = ©₂' — ©x

Ww

allgemein als

die Kern weite p und erhält als einfache Bedingung dafür, dass der Querschnitt nur Druckspannungen erleidet,

eQ

r <p

36

T~’

Ww

CD ,

Ww

die sich als Druckspannung äussern wird, wenn 0/ > ©,, als Zugspannung, wenn ©/ < 0, ist, in der Kante a.₂

Ww

die stets eine Druckspannung ist.

Es können nun zwei Fälle eintreten.

1. Der zu untersuchende Querschnitt erleidet nur Druckspannungen. Die neutrale Faser, in der die resultierende Spannung Null ist, liegt dann ganz ausserhalb des Querschnittes. Das ist der Fall, wenn nach dem Vorstehenden

©₉' > ©1; oder

ist. Diese Bedingung lässt sich aber auch anders aus-driicken. Schneidet in Fig. 5, Taf. 8 die ^Resultierende R aus W und G die Querschnittsebene a — a in einem Abstande r von der Mitte, so verhält sich

Bei der Untersuchung irgend eines Querschnittes auf die vorstehende Bedingung wird man nun aus dem berechneten Winddrucke W, Gewichte G und Schwerpunktsabstande w der Projektionsfläche, zunächst den Wert . . 37 und dann mit Hilfe der nachstehenden Tabelle den Wert p der Kernweite berechnen. Ist der Gleichung 36 genügt, so bestimmt sich aus den früheren Gleichungen für ©' und ©, wenn man in diese

Ww = Gr

und

- = pQ

einführt,

als kleinste Druckspannung an der inneren Kante des Querschnittes

(‘-i)

. . 38»

Führt man den hieraus sich ergebenden Wert für Ww in die zuletzt aufgestellte Bedingungsgleichung ein, so wird

Gr

als grösste Druckspannung an der äusseren Kante des Querschnittes

(*+t)

38i>

Tabelle.

D äussere, d innere Breite bezw. Durchmesser (siehe Fig. 5 a bis c, Taf. 8).

Querschnittsform

Hohles Achteck⁴)

Schwerpunktsachse

parallel einer Seite in der Diagonale

Kreisring

Hohles Quadrat⁴)

Schwerpunktsachse

in der Diagonale

parallel einer Seite

Trägheitsmoment .    .

Abstand der äussersten Kanten e = Querschnittsinhalt .    .    .    . Q =

0,0547 (D⁵ — d⁵) 0,5 D

0,0547 (D⁵ — d⁵) 0,446 D

Kernweite

0,132

0,8284 (D⁶ 7 —d⁶) D⁶ +d⁶

0,122

u (D⁵-d⁵) 0,5 D (D⁶—d⁶)

1 D⁶ 4- d⁶

₁₂(D⁵-d⁵) 0,5 D

1₂(D⁵-<D)

0,7071)

D⁶ — d⁶

1 D⁶-f d⁶ I D⁶ + d⁶

6 D 8,5 D

10

39

Gt

(Q —q)x’

Gt

(Q — q) x

(Q — q) x

womit dann

oder

t°

. . 40

(Q — q) x

2. Der zu untersuchende Querschnitt erleidet Druck- und Zugspannungen. In diesem Falle ist r > p, und die neutrale Faser, in welcher die resultierende Spannung gleich Null ist, also die Druckspannung der äusseren Seite in die Zugspannung der inneren übergeht, liegt im Querschnitt. Der Rechnung können dann zwei verschiedene Annahmen zu Grunde gelegt werden, nämlich:

a) das Mauerwerk kann geringe Zugspannungen übertragen. Das dürfte mit Rücksicht auf die [Einfachheit der Rechnung dann als zulässig erscheinen, wenn r nur wenig grösser als p ist. Der Abstand y der neutralen Faser von der Mitte des Querschnittes ergiebt sich jetzt aus der Bedingung, dass in der ersteren die durch G- hervorgerufene Druckspannung gleich der durch das Moment Ww erzeugten Biegungs-Zugspannung, also

Gr Ww

sein muss, zu

Gr J

y— Q Ww’

oder mit Hilfe der Gleichung 37 zu

J Qr

während sich die grössten Spannungen wieder aus Gleichung 38a und b berechnen lassen, wobei & jetzt aber negativ wird, also eine Zugspannung ist;

b) das Mauerwerk ist zur Übertragung von Zugspannungen nicht geeignet. Man betrachtet dann denjenigen Teil des Querschnittes, in welchem solche Zugspannungen auftreten, als spannungslos und berücksichtigt bei der Berechnung nur denjenigen Teil des Querschnittes, auf den Druckspannungen entfallen.

Ist also in den Querschnitten der Fig. 5 a bis c, Taf. 8 o — o die Lage der neutralen Faser, so würde man den linken, nicht angelegten Querschnittsteil als spannungslos und nur den rechten, angelegten Querschnittsteil als zur Aufnahme von Druckspannungen geeignet anselien. Es bezeichne nun bei dem linken, spanungslosen Teil der Querschnitts-Figuren

S, den Schwerpunkt, q, den Inhalt,

i° das Trägheitsmoment, bezogen auf die neutrale Faser o — o,

z den Abstand des Schwerpunktes S₁ von der neutralen Faser o — o, h die Höhe,

1 die in die Figuren eingetragenen Längen, für den rechten, angelegten Querschnittsteil der Figuren dagegen

S den Schwerpunkt,

Q — q den Inhalt,

t das Trägheitsmoment, bezogen auf die Schwerpunktsachse 2—2,

t° dasselbe, bezogen auf die neutrale Faser o—o, x den Abstand der Schwerpunktsachse 2 — 2,

y denjenigen der Mittellinie 1 — 1 von der neutralen Faser,

e die Entfernung der äussersten Kante von der . Schwerpunktsachse 2 — 2,

r wie früher die Entfernung von der Mittellinie 1—1, in welcher die Resultierende R aus AV und. G den zu untersuchenden Querschnitt trifft.

Um die Beanspruchung des der Berechnung zu Grunde legenden Querschnittsteiles cb₂ im Aufriss der Fig. 5a, Taf. 8 kennen zu lernen, hat man zu berücksichtigen, dass jetzt der AVinddruck mit dem Momente AArw in dem einen Sinne, das Eigengewicht G des Schornsteinteiles aber mit dem Momente G • b — S =G (x — y) in dem anderen Sinne auf Biegung wirkt. Das letztere erkennt man leicht, wenn man bedenkt, dass G jetzt ausserhalb des Schwerpunktes S angreift, also, in diesem Punkte doppelt nach entgegengesetzter Richtung angetragen, ein Kräftepaar von dem angegebenen Momente liefert, das links drehend wirkt, während das Moment AVw des AVinddruckes rechts drehend ist. Es verbleibt dann noch im Punkte S das Gewicht G, welches den fraglichen Querschnittsteil gleichmässig auf Druck beansprucht. In der neutralen Faser o — o, die sich in einem Abstande x auf der inneren Seite der Schwerpunktsachse befindet, erzeugt somit das angreifende Biegungsmoment AVw— G(x — y) eine Zugspannung

AV w — G (x — y)

das Gewicht G eine Druckspannung

Beide Spannungen müssen gleich sein, da die resultierende Spannung in der neutralen Faser ja Null ist. Es muss also

Ww — G (x — y)

oder mit AVw = Gr,

G(r —x-f y) r -f-y —x =

sein. Das Trägheitsmoment des Querschnittes cb., in Bezug auf die neutrale Faser ist ferner t° = t + (Q —q) x²,

f° (Q — q) x~ (Q—q)x

y + r

folgt. Diese Gleichung sagt: Überträgt das Mauerwerk keine Zugspannungen, so ist der Abstand y-j-r der neutralen Faser o — o von dem Angriffspunkte B der Resul-sierenden R gleich dem Quotienten aus dem Trägheitsmomente t° und dem statischen Momente (Q — q)x des gespannten Querschnittsteiles. Die Gleichung 40 kann i in der folgenden AAreise benutzt werden.

Beim achteckigen oder quadratischen Querschnitt

muss man die Entfernung y durch Probieren zu bestimmen suchen.

Zu diesem Zwecke giebt man der Gleichung 40 zweckmässig eine andere Form. Ist wie früher

J das Trägheitsmoment des ganzen Querschnittes in Bezug auf dessen Schwerpunktsachse 1 — 1 (Fig. 5 b und c, Taf. 8),

Q der Inhalt dieses Querschnittes, so beträgt das Trägheitsmoment desselben in Bezug auf die neutrale Faser J Q y². Da ferner, bezogen auf dieselbe Achse, das Trägheitsmoment des ganzen Querschnittes gleich der Summe der Trägheitsmomente der einzelnen Querschnittsteile ist, so muss

J + Qy² —t°-H°,

Tabelle, wie sie von J. Goebel¹) im Anschluss an eine solche von Keck aufgestellt worden ist, zur bequemen Berechnung der grössten Spannung S dienen. Hat man für

die Verhältnisse ^ und ^ (d innerer, D äusserer Durchmesser des Querschnittes) den Wert ß (wenn erforderlich durch Interpolation) entnommen, so ist

Tabelle

der Werte ß.

. 44

2? Iß

03

0,0 j 0.5 j 0,6    !    0,7 I 0,8 I 0,9 I 1,0

oder

t° = J + Qy² — i°.

sein. Entsprechend gilt für die statischen Momente des ganzen Querschnittes und dessen einzelne Teile die Beziehung

Qy = (Q_q)x —qz,

oder

(Q — q)x= Qy + qz.

Führt man diese Werte in die Gleichung 40 ein, so erhält man

J + Qy²—j°

. . 41

Aus dieser Gleichung kann man nun y durch Probieren leicht finden. Man berechnet zunächst als Anhalt den Wert der Gleichung 39 und wählt dann y solange kleiner, bis dass mit diesem neuen y und dem nach ihm bestimmten Trägheitsmomente i° und statischen Momente qz des spannungslosen Querschnittsteiles der Gleichung 41 genügt wird.

OiOOlOOlOOlOOlO 0.10 OIOOIOOIOOIOO

ooHHWwcoco^-fioiosnoot-oooofflfflo o~cTcTcdcdo"cd cd'cd cd cd cd'cd cd cd cd cd cd cd cd t-T

r rß r-T r-T t-T cT OC1 <M~ <M CO CO T* SO L- a>

13,87

21,08

38,25

96,10

J<I Ol CO CQ IO to to to I—¹ )—¹ t—¹ H—¹ t—¹ h-¹ >—1 CO 00 Ot    ¹ O

OOOiOiOJO^CO^OMODOOO^OOfCOO

1,00

1,00

1,00

1,00

1,15

1,13

1,12

1,11

1,29

1,27

1,24

1,22

co

OiOcTof 8

t-H t-H CO Iß*

1,44

1,40

1,37

1,33

1,59

1,73

1,88

2,04

2,20

2,39

2,61

2,89

3,24

3,80

4,65

5,97

8,80

13,32

25,80

62,20

CO

1,54

1,49

1,44

1,67

1,61

1,55

1,81

1,73

1,66

1,94

2,07

2,23

2,42

2,67

2,92

3,30

3,86

4,81

6,53

1,85

1,77

1,98

1,88

2,10

2,26

2,42

2,64

2,92

3,33

3,93

4,93

1,99

2,10

2,26

2,42

2,64

2,95

3,33

3,96

4,50

7,13

19,80

CO

00000000000tß-<003^0*c^t^r-i03 O H (M    CO    ^    IO    O    Cß^OO 05 O^T—i    03 ^ CD 00 03 t>- tj- l>-    Q

H t-H rH    r—I    r—I    r-H    r—I    t-H r-H r-H 03 03    03 03 03 03 CO CO ^ CD    ^

Liegt die neutrale Faser o — o nicht in der Höhlung des Querschnittes, so ist z. B. nach Fig. ,5b bezw. c, Taf. 8 für den achteckigen Querschnitt

i0 = (1 + ¥)y,qz = (31 + 2h)K

. . 42«

für den quadratischen Querschnitt

. . 42b

Mit dem richtigen Werte von y ergiebt sich aus der äusseren Breite des Querschnittes weiter auch der Abstand e-f-x der äussersten Kante von der neutralen Faser. Da schliesslich in der Schwerpunktsachse 2 — 2, also in einem Abstande x von der neutralen Faser, die Biegungsspannung gleich Null und die resultierende Druckspannung

Gr

gleich der durch das Gewicht hervorgerufenen q— ^

ist,

der äussersten Kante des Querschnittes die

so muss an resultierende Druckspannung

sein.

r~_G (e -f- x)_G (e -\- x)

(Q — qjx“ Qy + <iz

. 43

Die aus Gleichung- 38, 43 oder 44 sich erg-ebenden grössten resultierenden Druckspannungen sollen in den einzelnen Querschnitten eines Schornsteines bei gewöhnlichem Ziegelmauerwerk höchstens 7 kg, bei Ziegelmauerwerk in Kalk - Cementmörtel höchstens 8 bis 10 kg für 1 qcm betragen. Bei noch höheren Pressungen hat man den unteren Durchmesser oder die untere Breite des Schaftes, sowie des Sockels entsprechend zu vergrössern. Zugspannungen werden für Mauerwerk in Kalkmörtel überhaupt nicht, für solches in verlängertem Cementmörtel bis zu 1,5 kg für 1 qcm als zulässig erachtet. Die mittlere Belastung des Baugrundes durch den Schornstein wird zu 0,75 bis 1,5 kg und die grösste Kantenpressung in der Fundamentsohle zu 2,5 bis 5 kg für 1 qcm in „Des Ingenieurs Taschenbuch, die Hütte“ angegeben.

Eiserne Schornsteine besitzen gegenüber den gemauerten den Vorteil, dass sie geringere Anlagekosten erfordern, dass sie infolge ihres kleineren Gewichtes den Baugrund weniger belasten und dass sie schliesslich in kürzerer Zeit aufgestellt werden können. Sie kommen deshalb für gewöhnlich nur bei vorübergehenden Anlagen, bei schlechtem Baugrunde und bei beschränkter Bauzeit, wie sie z. B. während des Winters infolge des Frostes ein tritt, zur Verwendung. Dagegen haben eiserne Schornsteine gegenüber den gemauerten den Nachteil, dass sie

Für den ringförmigen Querschnitt (Fig. 5 a, Taf. 8) können die Werte der nach Gleichung 40 berechneten

1) Siehe „Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure“, Jahrgang¹ 1898, Seite 182.

Der unterste Schuss des

Die Wandstärke der oberen Schüsse des

—    0,67 qm.

f = -4

0,4

d = 0,1 • 220

H₀ =

= 25,3 m,

Gleichung 25

H₀ —0,00277

(£)+

r—1

H« =

von geringerer Dauer sind und die Gase sich in ihnen . stärker abkühlen. Mit Rücksicht auf den letzteren Umstand führt man jetzt in England und Amerika vielfach eiserne Schornsteine aus, die innen mit einem Ziegelfutter verkleidet sind, womit zugleich die Bleche des Schornsteines besser vor der hohen Temperatur der Gase geschützt werden.

Der Schaft der eisernen Schornsteine wird durch konische Schüsse aus Eisenblech gebildet. Von zwei aufeinander folgenden Schüssen greift der obere immer über den unteren, damit die Rundnähte vor dem Regen geschützt sind und die Heizgase beim Auf steigen nicht gegen die Bleche stossen.

Schaftes trägt an seinem unteren Ende einen AVinkel-eisenring, der durch Schrauben auf einer Gusseisenplatte befestigt wird; diese wiederum wird durch Anker auf dem gemauerten Sockel des Schornsteines gehalten (Fig. 4 a, Taf. 8). Das Futter aus Lehm- oder Schamottemauerwerk im Sockel reicht auch noch in die untersten Schüsse des Schaftes (Fig. 4, Taf. 8). Die Standfestigkeit der eisernen Schornsteine wird durch Spannketten, die gewöhnlich in zwei Drittel der Höhe anschliessen, gesichert.

Schaftes beträgt 3 bis 5 mm, die der unteren 6 bis 8 mm.

Über Schornsteine der mobilen (Lokomobil-, Loko-motiv- und Schiffs-) Kessel siehe § 17:

Beispiele.

1. Auf dem Planroste eines Dampfkessels sollen unter Berücksichtigung einer späteren Steigerung des Betriebes 220 kg Steinkohle von der in dem Beispiele j zu § 5 angegebenen Zusammensetzung in der Stunde verbrannt werden. Die Heizfläche des Kessels beträgt 75 qm, die totale Rostfläche 2,4 qm. AVelche \Terhält-nisse sind dem zugehörigen Schornstein zweckmässig zu geben?

Der lichte Querschnitt f des Schornsteines an der Mündung soll zunächst mit Hilfe der Gleichung 19 a bestimmt werden. Für dieselbe ist das Volumen G„ der aus 1 kg Brennmaterial sich bildenden Gase aus Gleichung 9 zu berechnen, welche mit

c — 0,7774, h = 0,0483, s = 0,0151, w — 0,04, sowie mit m — 2 (Zuführung der doppelten theoretischen Luftmenge) und L., = 8,04 cbm (siehe Seite 13)

G, — 1,854 • 0,7774 -f 1,243 (9 • 0,0483 -j- 0,04)

-f 0,7 • 0,0151 -f (2 — 0,21) 8,04

=    16,43 cbm

ergiebt. Nimmt man dann weiter die Geschwindigkeit ; c, mit welcher die Gase die Schornsteinmündung verlassen sollen, zu 3 m an, so liefert die Gleichung 19 a einen lichten Querschnitt von 2 • 220 • 16,43

3600-3

Bei runder Form würde demselben ein Durchmesser

d — ’\/r f — = ^ 0,925 m — 925 mm,

bei achteckiger Form eine Weite

d = 0,975 • 0,925 = <^> 0,9 m - 900 mm

an der Mündung des Schornsteines genügen.

Einen etwas kleineren Wert liefert die Gleichung 22

für den kleinsten lichten Schornsteinquerschnitt, nämlich

R 2,4

₄    - 0,6 qm,

dem bei runder bezw. achteckiger Form eine Weite von d =    875 mm bezw. d = ^ 850 mm

entspricht.

Schliesslich folgt aus Gleichung 24 der Durchmesser der Schornsteinmündung zu

= 0,865 m = 865 mm, oder die Weite der achteckigen Mündung

d = 0,975 • 0,865 —    0,85 m — 850 mm.

Entscheiden wir uns für einen Schornstein von achteckigem Querschnitt und wählen den grössten der berechneten Werte, also die Weite der Schornsteinmündung d — 0,9 m = 900 mm,

so folgt jetzt die nutzbare Schornsteinhöhe, gemessen vom Niveau des Rostes bis zur Mündung, aus Gleichung 20, zu Ho = 25 • 0,9 bis 30 • 0,9 = 22,5 bis 27 m, während Gleichung 23 als Mindestwert

3

6 ]/75 = 6 • 4,217

6 - 0,9 = ^ 29,25 m

für diese Höhe ergeben. Entscheiden wir uns auch hier wieder für den grössten Wert

H₀ = 29,25 m,

so muss, wenn der Rost 0,75 m über der Terrainhöhe liegt, die äussere Schornsteinhöhe

H — 29,25 —f— 0,75 = 30 m

betragen. Diese Höhe besitzt bei der angegebenen Weite von 900 mm an der Mündung der Schornstein in Fig. 1, Taf. 8. Bei demselben ist die Höhe des Sockels nach Gleichung 33 30 = 7,5 m,

also die Höhe des Schaftes

H, = 30 — 7,5 — 22,5 m.

Giebt man dem letzteren 4 Etagen, von denen 3 je h — 6,5 m

Höhe haben, so verbleibt ein unteres Stück von nur 22,5-3-6,5 — 3 m.

Die kleinste AVandstärke des Schaftes ist hier grösser gewählt, als es die dafür angeführten Gleichungen 30abis c verlangen, und beträgt

w = 0,25 m,

womit dann die äussere Breite oben

D — d -)- 2 w — 0,9 -|- 2 • 0,25 = 1,4 m = 1400 mm, sowie bei einer Zunahme der Breite von

a = 40 mm

für 1 m Höhe, die untere äussere Breite gemäss Gleichung 28 zu

D, — 1400 -f 40 - 22,5 — 2300 mm folgt. Die äusseren Breiten des Schaftes am Ende der

H ist.

1) Das Gewicht der einzelnen Schaftteile berechnet sich, wenn d, und D, die Weite bezw. äussere Breite des oberen Querschnittes, d₂ und D₂ die entsprechenden Dimensionen des unteren Querschnittes

w 0,8284 (Dx² + D₂2 +

bis zum

1,4 + 1,66

6,5 = 9,945 qm,

13 = 21,58 qm,

1,4 + 2,18

19,5 =    34,9 qm,

Schnitt 4 — 4 F₄

Schnitt 1 — 1 w.

= 00 6,161 m.

Schnitt 2 — 2 w₂

9,042 m,

Schnitt 3 — 3 w₃

Schnitt 4 — 4 w₄

= 10,338 m,

0,71 • 125 • 9,945 • 3,158

den Schnitt 1—1 r,

den Schnitt 2 — 2 r₂ =

den Schnitt 3—3 r₃ =

den Schnitt 4 — 4 r₄

125

den Schnitt 5—5 r₅

125

den Schnitt 6 — 6 r₆

3.2 • 3.15

125

den Schnitt 7 — 7 r₇

11030

0,71-125-21,58-6,161

29500

0,71-125-34,9-9,042

56560

0,71 • 125 41,63-10,338

72850

86750 0,5³)] =

166730

187360

3,2 (3,15 + 1,2) + 1,2 -3,4 -0,6

Trapezes bezeichnet, gleich

den Flächen des Sockels

einzelnen Etagen sind der Ansicht des Schornsteines in Fig. 1, Taf. 8 eingeschrieben.

Die innere Begrenzung des Schaftes verläuft parallel der äusseren, und zwar, bei

z = 130 mm

Zunahme der Wandstärke für jede Etage, bei der 1. Etage in einem Abstande von w = 250 mm, bei der 2. in einem solchen von w + z = 380 mm u. s. w. Die innere grösste Weite der drei oberen Etagen ist dann, wie der Längsschnitt der Fig. 1, Taf. 8 angiebt, 1160 mm, bei der unteren, kürzeren Etage aber nur 1020 mm.

Die äussere Breite des viereckigen Sockels sollte nach Gleichung 32

D₂> 2300 -f- 1000, also D₂>3300 mm sein, beträgt aber in der Figur nur

D₂ = 3200 mm.

Dem Sockel ist ein Lehmfutter von 1 Stein Stärke mit nur 30 mm Zwischenraum gegen den ersteren eingesetzt, sodass also die lichte Weite des Futters wieder 900 mm, die des Sockels 1460 mm ist. Das Fundament hat in der Sohle eine Breite von

D₃ = 5200 mm,

die noch etwas grösser als der in Gleichung 34 angegebene grösste Wert von —

Die statische Berechnung des Schornsteines ist in der folgenden Weise vorzunehmen. Es beträgt:

Das Gewicht des Schornsteines¹), 1 cbm Mauerwerk zu 1600 kg schwer gerechnet, bis zum

2,18-2,3 — 0,9 —1,02 — 0,9 • 1,02) =    72 850 kg,

Schnitt 5 — 5 G₅ = G₄ +1600 • 1 [p' — -i- (p2 + 1+6 + 1,02-1,46)] =^86750 kg,

Schnitt 6 — 6 G₆ = G. + 1600 • 5,3 (3,2 — p²) = — 166 730 kg,

Schnitt 7 — 7 G₇ = G₆ + 1600 • 1,2 (p² — p²) = ^ 187 360 kg²),

sind und h die Höhe ist, zu G = 1600

DrD₂ — d-,² — d₂² — d₄d₂).

2) Hier unter Vernachlässigung des Fuchs- und Einsteigekanales.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Schnitt 8—8 G₈ = G₇ +1600 [l,23 (3,4²— 0,9 • 3,4) +1,3 • l/+ 1 • p'] = ^ 285710 kg;

Der Inhalt der Projektionsflächen des Schaftes

Schnitt 1 — 1 Fj =

Schnitt 2 — 2 F₂

Schnitt 3 — 3 F₃ =

1 4-1-2 3

22,5 = — 41,63 qm;

Li

Der Abstand des Schwerpunktes¹) der vorstehenden Projektionsflächen bis zum

1,66 + 2-1,4 6,5 Q1KQ i+6+L4~ + = ³’¹⁵⁸

1,92 + 2-1,4 13

Die Entfernung r (Gleichung 37), in welcher die Resultierende R die Querschnitte des Schornsteines trifft²), wenn der grösste Winddruck W = 0,71-125 -F gesetzt wird, für

= 0,2527 m, = <^0,4m = 0,495 m, = 0,524 m, [o,71 F,(w₄ + 1) + 1-3,2. 0,485 m,

£o,71 F₄ (w₄ + 6,3) + 6,3 • 0,416 m,

|"o,71 F₄ (w₄ + 7,5) + 6,3 • 0,412 m,

1)    Der Schwerpunktsabstand eines Trapezes von dessen Grundlinie ist, wenn I), die obere, D₂ die untere Seite, b die Höbe des

D₂ + 2B₁ b D. + D, 3

2)    In den Querschnitten 1 — 1 bis 8 — 8 der Fig. 1, Taf. 8 ist der Punkt, in welchem R den Schnitt trifft, mit A oder B bezeichnet, je nachdem r kleiner oder grösser als p ist.

8) Der Winddruck ist senkrecht zu angenommen.

0,2527

125

j^0,71 F ₄ (w₄-{- 7,5 —J— 3,55) —|—

6,3 • 3,2 (3,15 + 1,2 + 3,55) -j- 1,2 • 3,4 (0,6 -f 3,55)J = oo 0,3536 m;

Die Kernweitep (siehe die Tabelle auf Seite 57) für Ü36² -f- 1.1Q

den Schnitt 8 — 8 r₈

285710

11030/ 11681V

0,326

■) = 0,2125 kg,

an der äusseren Seite den grössten Wert 11030 11681

A , 0,2527 \ t . V¹ 0,326 ) ~ 1,676 kg

den Schnitt 1 — 1 p, = 0,132

1,66

= 0,326 m,

den Schnitt 2 — 2 p₂ = 0,132 —

den Schnitt 3—3 p₃ = 0,132

1,92* -f 1,16" 1,92

2,18” + 1JL6

= 0,346 m,

2,18

0,37 m,

für 1 qcm haben.

Im Schnitt 2 — 2 ist r₂ nur wenig grösser als p₂. Es genügt deshalb, die Spannungen im Querschnitt nach Gleichung 38a und b zu berechnen. Dieselben ergeben eine grösste Zugspannung an der inneren Kante von 29500 19392

©/

0,4

^    — 0,237 kg,

0,346

eine grösste Druckspannung an der äusseren Kante von

den Schnitt 4 — 4 p₄ = 0,132

2,3 + 1,02

2,3

0,363 m,

©,“

29500

den Schnitt 5 — 5 p₅ = —

_2 ⁹

1 3,2" -f IM

3,2

0,455 m¹),

_2

den Schnitt 6 — 6 p₆ = —

1 3,2 -f 1,46

3,2

0,455 m¹),

19392

für 1 qcm. Die neutrale Faser ist nach Gleichung 39 um 64436600 19392•40Ö

von der Mitte des Querschnittes entfernt, da das Trägheitsmoment

y₂

^83 cm

den Schnitt 7 = 7 p₇

J₇

955895 833

e7 Qt

= 0,4688 m,

240 • 85000

46,88 cm

ist.

J₂ = 0,0547 (l92⁴— 116⁴) = 64436600

den Schnitt 8 — 8 ps =

5,2

8,5    8,5

= 0,6126 m.

Für den Querschnitt 7 — 7 ist das Trägheitsmoment (bezogen auf cm) für die horizontale Mittellinie

₁₂- (84Ö³ — I46³) = co 1 092 958 833,

für die vertikale Mittellinie

_3

^ (340 — 146) = 818 833 333,

340

Im Schnitt 3 — 3 bestimmt sich, wenn man das Mauerwerk für die Übertragung von Zugspannungen geeignet erachtet, entsprechend wie im vorigen Querschnitt die grösste Zugspannung 56560 28222

die grösste Druckspannung 56560 28222

0,495

©3

) = — — 0,67 kg,

(i+my-vu.

0,37

für die Diagonale

1092 958 333 (cos 45)² + 818 833 333 (sin 45)² = 955 895 833. Der Querschnittsinhalt (siehe die Tabelle auf Seite 57) für

den Schnitt 1 — 1 Qt = 0,8284 (1336' — 1,16") = 1,1681 qm, den Schnitt 2— 2 Q₂ = 0,8284 (Ü92_>— 1^6) = 1,9392 qm, den Schnitt 3—3 Q₃ = 0,8284 (2^8 — IJlQ) = 2,8222 qm,

die Entfernung

y₃ =

113640000

28222 • 49,5

= c-o81,3 cm,

da

ist.

J₃ = 0,0547 (218⁴— 116⁴) = 11364000

den Schnitt 4—4 Q₄ = 0,8284 (2,3 — 1,02 ) = 3,5205 qm,

den Schnitt 5 — 5 Q₅ = 3,2 — 1,46 = 8,1084 qm, den Schnitt 6—6 QR = 3,2 — 1,46 = 8,1084 qm, den Schnitt 7 — 7 Q₇ = 3,4 — 0,9 • 3,4 = 8,5 qm,

Gestattet man dagegen keine Zugspannungen im Mauer-werk, so hat y₃ der Gleichung 41 zu genügen. Durch Probieren findet man, dass dies ziemlich annähernd bei

y₃ = 75 cm

der Fall ist, denn es ist nach Gleichung 42a mit 1₃ = 90,3 cm Seitenlänge des Achteckes und h₃ =

34 cm Höhe des spannungslosen Teiles

! LO 4C ^

- y₃ = 109 - 75 =

_8

h°

den Schnitt 8 — 8 Q₈ = 5,2 = 27,04 qm;

Die in den einzelnen Querschnitten auftretenden grössten und kleinsten resultierenden Druck- bezw. Zugspannungen ergeben sich nun wie folgt.

Im Schnitt 1 — 1 ist r, < pn treten also nur Druckspannungen auf, die gemäss Gleichung 38a und b an der inneren Seite den kleinsten Wert

— (90,3-|-y)y —

00 1405 773,

_2

34

Ü3Z3 = G ' 90,3 -j- 2 ■ 34) -g- =    65295 qcm,

Js + Qsys — h°

Q3 53 + Cl3z3

113 640 000 -f 28 222 -75 - 1405 773

28222.75 -f 65295

rvj 124,2 cm,

y + r = 75 + 49,5 = 124,5 cm.

Als grösste Druckspannung erhält man jetzt aus Gleichung 43 für

1) Richtiger wäre es wohl, den kleineren Wert von p in der Tabelle auf Seite 57 zu nehmen, was aber hier mit Rücksicht auf den vernachlässigten Sockeleinsatz nicht geschehen ist.

21s

e3 ~f' x3 — Jr3 H 2~ — Z5 —j— 109 — 184 cm, Q₃y₃ = 28222 75 = 2116650,

= r\j 4,77 kg,

0,93 kg,

/    0+245

V ^ 0,363;

5,05 kg,

^80 cm

y₄

mit

rv) 123420 qcm,

was mit

= co 5,2 kg,

@4

86750

— 0,07 kg,

81084

eine grösste Druckspannung 86750

= <^> 212,3 cm.

y₅=

166730

) = ^0,176 kg, 0,267 kg, 0,447 kg,

81084

187360

©+

85000

285710

270400

(}+T)

3,92 kg,

81084

187360

85000

285710

270400

co »rs

co <o>

1,67 kg.

=    1,052 kg

Für den Schornsteinteil

^ 10040 kg,

6,95 =    10,442 qm,

3,34 m

wa

= oo 0,29 m,

Qx = (l,68 -1,23²)

= 0,323 m.

p‘- 8

w₂

W.₂ =

rfl

56560 - 184

2116650 + 65295 also nur 0,08 kg mehr als oben.

Für den Schnitt 4 — 4 ergiebt sich in derselben Weise, wenn zunächst Zugspannungen als zulässig angesehen werden, als grösste Zugspannung 72850 /    0,524

35205 \    +363

als grösste Druckspannung 72850 35205

der Abstand 147152100 35 205-52,4

J₄ = 0,0547 (230⁴—102⁴) = — 147152100.

Werden keine Zugspannungen als zulässig erachtet, so findet man durch Probieren, dass

y₄ = 70,5 cm

der Gleichung 41 ziemlich genügt. Nach Gleichung 42 a ist 2S0

dann für 1₄ = 95 cm, h₄ = —-- 70,5 = 44,5 cm

_2

q₄z₄ = (3 • 95 + 2 • 44,5)

Q₄y₄ = 35205 • 70,5 = oo 2481950, 230

e₄ —f— x₄ = 70,5 -]—y- — 185,5 cm

nach Gleichung 43 eine grösste Druckspannung von 72850 - 185,5 2481950 + 123420 also nur 0,15 kg mehr wie oben, folgt.

Im Schnitt 5 — 5 ist r. nur wenig grösser p₅. Es genügt also, die Spannungen nach den Gleichungen 38a und b zu berechnen, welche hier eine grösste Zugspannung

0,485 0,455

81084

für 1 qcm ergeben. Der Abstand der neutralen Faser ist nach Gleichung 39 835949012 81084-48,5

In den Schnitten 6 — 6, 7 — 7 und 8 — 8 ist r überall kleiner als p, treten also nur Druckspannungen auf. Gemäss Gleichung 38 a und b ist deren kleinster Wert

0,416 (+55 0,412 0.4688 0,3536

+3126

deren grösster Wert 166730

(l+-+) = -4,14 kg, (l + -7-—) \ ^ 0,6126/

Die mittlere Belastung des Baugrundes ist schliesslich

Gs_285710

Ql ~ 2704-00

für 1 qcm.

Die vorstehende statische Berechnung zeigt, dass die Spannungen und Belastungen in den einzelnen Querschnitten die auf Seite 59 angeführten zulässigen Werte nicht erreichen, ja dass selbst für bedeutend grössere Windpressungen als p = 125 kg die Festigkeit des Schornsteines noch eine genügende ist.

2. Wie gestaltet sich die statische Berechnung des in Fig. 2, Taf. 8¹) dargestellten runden Schornsteines, der eine lichte Weite von 875 mm an der Mündung und eine äussere Höhe von 37 m besitzt? Der Schaft besteht aus 5 Etagen, von denen die drei oberen je eine Höhe von 6950 mm, die beiden unteren eine solche von 7150 mm und 1650 mm besitzen. Die Wandstärken und äusseren Durchmesser des Schaftes sind den Figuren eingetragen. Der Sockel ist achteckig und 7350 mm im ganzen hoch.

welcher oberhalb des Schnittes 1 — 1 liegt, bezw. für diesen Schnitt selbst bestimmt sich

das Gewicht (bei 1600 kg von 1 cbm Mau er werk)

Gx = 1600 (p"25²—lp75²+ Q68²—l+3²+1,325 • 1,68—

6 95

0,875-1,23+++

1 Li

die Projektionsfläche

1,325 + 1,68

der Abstand des Schwerpunktes der Projektionsfläche 1,68 + 2-1,325 6,95 1,68 + 1,325    3

der Winddruck (bei 125 kg Pressung desselben auf 1 qm der zu ihm senkrechten Fläche) nach Gleichung 35 Wx = 0,667 -125 -10,442 = un 870 kg, die Entfernung, in welcher die Resultierende aus Wx und G, den Schnitt von seiner Mitte trifft, nach Gleichung 37 870 • 3,34

10040

der Inhalt

= 1,0285 qm, die Kern weite nach der Tabelle auf Seite 57

1 1,68²+ 1+5²

¹

   „v. Reiche Anlage und Betrieb der Dampfkessel“, Verlag von Arthur Felix in Leipzig.

²

   Für den achteckigen Querschnitt ist d gleich dem 0,975 fachen

³

Werte der Gleichung 24.

⁴

Für das hohle Achteck und Quadrat wird man wegen des grösseren Winddruckes W hei Schaftquerschnitten die grösseren

⁵

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

⁶

Werte von p nehmen können; für Sockelquerschnitte dagegen wird man bei Schornsteinen mit rundem oder achteckigem Schaft die

⁷

kleineren Werte von p nehmen, da hier der Winddruck W zur Hauptsache durch den Schaft bedingt ist.

_ 1,68

Entsprechend ergiebt sich für den Schnitt 2 — 2

Ga = ^ 27000 kg, F₂ = 23,35 qm, 6,46 m, 1950 kg, 0,466 m, Q₂ = 1,7013 qm, p₂ = 0,3756 m,

1) Die Schornstein-Zeichnung’ wurde dem Werke C. Beretta und E. Desnos „Neue Dampfkessel-Konstruktionen“, Verlag- von E. Nowak in Leipzig, entnommen.

den Schnitt 3 — 3

52600 kg, F₃ = 38,73 qm, 9,43 m, W₃ = — 3230 kg, r₃ = ^ 0,58 m,

Qg = 2,5256 qm, p₃ =    0,43    m,

267900 ¹²⁵ [°’ö(37 F4(W4 + 14>⁵ 4" 9,35) +

w₃

= iS*'

0,667

2,75 + 4

6 - 3,6

1,65

4 + 2-2,751,65

4 + '2,75    3

f 9,35)+ 0,71 •

(4+3,35)+

0,71 • 1,35-4,4 c^> 0,4832 m,

(??+•)]

den Schnitt 4 — 4

l- Ir*

G₄ =    89500 kg,

F₄ =57,05 qm,

12,37 m,

W₄ = ^ 4760 kg,

0,657 m,

Q₄ = 3,5068 qm,

P₄ =

Für den Schnitt 5 — 5 bestimmt sich, wenn man den

w₄

0,4846 m.

zwischen 4 — 4 und 5 — 5 liegenden Schornsteinteil in seiner äusseren Begrenzung als Kegelstumpf annimmt,

1,65

= G. +1600 [(2,75*+ 4²+ 2,75 • 4) < ^

108200 kg,

—■—2 7t

1,58 — 1,65

r“ 108200

0.667 • 125

2,75 + 4

4 + 2 • 2,75 1,65

4 + 2,75    3

[Ft(w₄ + 1,65)+    ₂

0,6196 m,

1.65 •

r₆

Q₅ = 10,6053 qm, p₅ =0,578 m.

Für den Schnitt 6 — 6 ist

G₆ = G₅ +1600 ^0,8284 • p² 6 — Ip²-^- 6 ^ 192450 kg-,

[o,667 F₄ (w₄ + 1,65 +6) + 0,667 • + 6^ + 0,71 • 3,6 • 6 •

Q₇ = 0,8284 • 4,4 — 1,58 - - =    14,0775 qm¹).

J₇ = 0,0547 • p⁴ — ~    20,1963269s¹)

(bezogen auf m), e₇ = 0,536 - 4,4 = — 0,236 m,

_    ,    20,19632698

Pl —e₇Q₇ “ 0,236-14,0775 Für die runde Schornsteinsohle 8 — 8 ist schliesslich

G₈ = G₇+ 1600 ^0,8284-4,4 —1,58 5+f ~ 3,3 j = ^ 404160 kg,

404+50 ¹²⁵ [°’667 F‘(W* +ll65 + ¹³’⁶²⁵⁾ +

■ 2,75 + + 13,625+0,71 •

6'3,6 (4 + 7,625) + 0,71 • 1,35 • 4,4 (+ + 6,275)] = ^0,4013 m, p5² ~ = 21,6475 qm,

-L 5,25 =    0,6563 m.

r8 =

0,667

192450

2,75 + 4

1.65

125

4 + 2-2,75 1,65 4 + 2,75 ' 3

CO 05

0,541 m

Q₆ = 0,8284 • 3,6 — 1,58^ = 8,7756 qm,

J₆ (Trägheitsmoment) = 0,0547 • 3,6⁴— ~ 1,58 =

8,8817414 (bezogen auf m),

e₆ (Abstand der äussersten Kante) = 0,53b¹) • 3,61,93 m,

Pa

Ja

8,8817414

J,

2,75 + 4

Qs —

ps =

= ^ 0,608 m.

²-    0,975 +

1,65

(ttl_

V 4 + 2,75

In den Schnitten 1 — 1, 7 — 7 und in der Sohle 8 — 8 ist die Entfernung r kleiner als die Kernweite p. Es treten hier also nur Druckspannungen auf. Dieselben haben nach Gleichung 38 a für den qcm einen kleinsten Wert von

10040

10285

©4

267900

140775

404160

216475

0,29

0,323

0,4832

0,608

0.4013

0.6563

) = ^ 0,1 kg,

) = ^ 0,39 kg,

) = ^>0,725 kg,

nach Gleichung 38b dagegen einen grössten Wert von

0,29

©x =

10 040

10285

267900

(h

ea Q

•••

1,93-8,7756

; =    0.5244 m.

140775

(h

0,323

0.4832

0,608

Für den Schnitt 7 — 7 berechnet sich

• 4,4 — +58²^-

404160

Gg + 1600 |Yo,8284

216475

(h

0,4013

) = ^ 1,853 kg, ) = c^3,41 kg,

^    3,02 kg.

0,6563

In den Schnitten 2 — 2 bis 6 — 6 ist die Ent-

(1,35 + 2)] =    267 900 kg,

1) e ist hier die halbe Diagonale des Achteckes. Für dieselbe ist in der Tabelle auf Seite 57 fälschlich der Wert 0,446 D anstatt 0,586 D gesetzt.

fernung r grösser als die Kernweite p. Erachtet man zunächst das Mauerwerk als zur Übertragung von Zugspannungen geeignet, so bestimmen sich letztere aus Gleichung 38 a für den qcm zu

1) Unter Vernachlässigung des Fuchses.

27000

0,3756

0,58

0,43

0,657

0,4846

0,6196

0,578

) = — — 0,38 kg,

) = ~-0,73 kg, ) = — — 0,91 kg, ) = — — 0,074 kg, ) = — — 0,07 kg

52600

25256

192450

87 756

(h

0,466

0,3756

) = =^3,53 kg, ) = — 4,89 kg, ) = 0/3 6>01 kg, ) = — 2,118 kg, ) = <z> 4,38 kg

(H

0,58 N

0,43

(h

0,657

0,4846

64 =

108200

106053

0,6196

0,578

0,541

0.5244

©,

Zll-

2r₂ _2 • 0,466

1,405

^ 0,69, ßä = 2,277,

— 0,66, ß„ = 2,44,

2,035

2r₃

2 • 0,58

Da

2,39

1,58

D₃ 2,39

2r₄

1,76

— 0,64, ß₄ = 2,44.

D4

2,75

IX

27000

^ 3,62 kg,

17013

52600

-5,1 kg,

25068

89500

©₄ - 2,44

35068

= ^ 1,87 kg.

0,466

17013 ®'.=

89500

35068

108200 106053

0,541 0,5244

während die grössfen Druckspannungen in diesen Querschnitten sich aus Gleichung 38b zu

27000 17013 52600 25256

89500 35 068

(h

192450 87 756 berechnen.

Hält man dagegen das Mauerwerk zur Übertragung von Zugspannungen nicht geeignet, so ergeben sich nächst aus der Tabelle auf Seite 59 die folgenden Werte von ß.

“°>⁴⁵⁸’i    2,035

= 0,486,4³-

2 • 0,657 2,75

Mit diesen bestimmt sich dann die grösste Druckspannung aus Gleichung 44 für den qcm zu

©₂ = 2,277 ©₃=2,44

6,23 kg.

In den beiden Schnitten 5 — 5 und 6 — 6 ist r so wenig von p verschieden, dass die Kontrollrechnung unterbleiben kann, indem letztere nur einen äusserst geringen Zuwachs der oben berechneten grössten Druckspannungen ©. und ©₆ ergeben würde.

Die Belastung des Baugrundes beträgt schliesslich für 1 qcm

Gs _ 404160

Q₈ 216475 Die vorstehende Berechnung zeigt, dass in den sämtlichen Querschnitten des Schornsteines die auf Seite 59 angeführten zulässigen Spannungen nicht erreicht werden, sondern dass erst bei etwas höherer Wind-pressung als p = 125 kg die in dem gefährlichsten Querschnitte 4 — 4 auftretende grösste Druckspannung gleich dem für gewöhnliches Ziegelmauer werk angegebenen Werte von 7 kg für 1 qcm wird.

§ 17.

Der künstliche Zug.

Der Schornstein der Lokomotiv-, Lokomobil- und Schiifskessel.

Bei den Lokomotiv- und Lokomobilkesseln muss man, da der Schornstein die zur genügenden Zugerzeugung erforderliche Höhe und Weite nicht erhalten kann, besondere Vorrichtungen zur Verstärkung des Zuges anbringen. Man bezeichnet den durch diese Vorrichtungen erzeugten Zug im Gegensatz zum natürlichen Zuge des Schornsteines als künstlichen oder verstärkten Zug. Die Druckdifferenz zu beiden Seiten des Rostes ist bei dem letzteren gewöhnlich eine grössere als bei dem ersteren. Bei stationären Kesseln findet man den künstlichen Zug wegen seiner hohen Betriebskosten nur selten verwendet, nämlich entweder nur dann, wenn bei ungenügendem natürlichen Schornsteinzuge eine Verbesserung des letzteren nicht möglich ist, oder wenn durch die Verstärkung des Zuges eine grössere Ausnützung gewisser Brennmaterialien (siehe Seite 45) erzielt wird. Bei den Schiffskesseln dagegen ist die Verwendung des künstlichen Zuges in den letzten Jahren gestiegen; sie geschieht in der Kriegsmarine, um die Leistungsfähigkeit der Kessel zu steigern und dadurch an Raum und Gewicht zu sparen, in der Handelsmarine meistens mit Rücksicht auf eine bessere Ausnützung des Brennstoffes.

Der Vorteil des künstlichen, verstärkten Zuges besteht hauptsächlich in der durch ihn beschleunigten Verbrennung und gesteigerten Ausnützung des Brennmateriales. Je kräftiger nämlich der Zug bei der Verbrennung eines Brennmateriales ist, desto mehr wird von dem letzteren in derselben Zeit verfeuert werden, desto grösser ist also auch die entwickelte Wärmemenge und die von jedem qm Heizfläche erzeugte Dampfmenge des Kessels. Die grössere Druckdifferenz zu beiden Seiten des Rostes bei starkem Zuge bewirkt ferner, dass die einzelnen Teile des Brennmateriales besser von der Luft-durchdrungen und die sich bildenden brennbaren Gase inniger mit der Luft gemischt werden als bei schwachem Zuge; infolge dessen kann bei dem ersteren der Luftüberschuss geringer sein und fällt bei ihm (wenigstens bis zu einer gewissen Grenze) die Verbrennung vollkommener aus, wächst also die Ausnützung des Brennstoffes. Als Nachteil des verstärkten Zuges ist anzuführen, dass die zu seiner Erzeugung dienenden Vorrichtungen Anlage- und Betriebskosten verursachen, dass, namentlich bei hohem Luftüberdruck, die Kessel stärker beansprucht werden, diese also, wenn Betriebsstörungen vermieden werden sollen, besseres Material und sorgfältigere Arbeit verlangen, dass endlich, wenn, wie bei manchen Schilfskesseln, der hohe Luftüberdruck auch im Heizraume

45a

45b

fb =

(4

46a

47

48a

. . 46b

CO W»

. . 48b

. 49

. . 50

herrscht (siehe weiter unten), für die Wärter leicht Unzuträglichkeiten und Gefahren entstehen können.

Bei den Lokomotiv- und Lokomobilkesseln wird der künstliche Zug durch ein Dampfstrahlgebläse, das sogenannte Blasrohr, erzeugt. Fig. la, Taf. 23 zeigt die gebräuchliche Einrichtung desselben. Der Abdampf der Maschine wird durch das Bohr a in das Mundstück b geführt, das in der dicht verschlossenen Bauchkammer unter der Mitte des Schornsteines sitzt und dessen Mündung durch Heben oder Senken des Einsatzstückes c vermittelst Stangen und Hebel vom Heizerstande aus verengt oder erweitert werden kann. Der aus der Mündung des Blaserohres mit grosser Geschwindigkeit austretende Dampf reisst dann die in der Bauchkammer befindlichen Heizgase mit sich fort, wodurch ein lebhaftes Nachrücken der übrigen Gase und der äusseren Luft bewirkt, also ein kräftiger Zug erzeugt wird. Durch das kleine Bohr d, das man als Pustrohr bezeichnet, kann eine entsprechende Wirkung vermittelst frischen Dampfes beim Stillstände der Lokomotive erzielt werden. Bei Lokomobilkesseln findet man das Blaserohr in gleicher AVeise ausgeführt, nur ist das Einsatzstück c hier nicht stellbar gemacht, was auch bei manchen Lokomotiven vorkommt.

Das Taschenbuch „Die Hütte“ empfiehlt, die Neigung des Blasrohrkegels gegen die Achse 1:7 bis 1:10 zu nehmen, die obere Kante desselben möglichst scharf zu machen und etwas über der obersten Heizröhrenreihe des Kessels anzuordnen. Ist ferner

fr der Gesamtquerschnitt der Heizrohren, fb der Blasrohrquerschnitt,

so soll für Steinkohlenfeuerung bei cylindris ehern Schornstein ¹ f

32 ¹

bei kegelförmigem Schornstein

fb= ¹ fr sein.

Für den Schornstein der Lokomotivkessel, der jetzt meistens die Form eines nach oben sich erweiternden Kegels (siehe Fig. 1, Taf. 23) wegen der besseren Zugerzeugung hat, wird ein kleinster Querschnitt bezw. kleinster Durchmesser

f = 0,36 fr .    .    .

d = 0,677 Y~fr    . .

empfohlen. Der obere, weitere Durchmesser wird

dx=- d.....

gemacht. Bei cylindrischen Schornsteinen soll

f = 0,47 fr .... a = 0,774 ]/f7 . . .

sein. Die Höhe des Schornsteines beträgt in jedem Falle

H = 4 d

wobei die Schornsteinmündung gewöhnlich 4,15 m über Schienen - Oberkante liegt.

Lokomobil - Schornsteine erhalten eine lichte Weite, die 1 bis 1,5 Mal so gross als die Cylinderbohrung ist, und eine Höhe, die das 6- bis 7 fache der Schornsteinweite ist.

Bei Schiffskesseln erzeugt man den künstlichen Zug durch Fortsaugen der Heizgase vermittelst eines Dampfstrahlgebläses nicht mehr, da der Dampfverbrauch des letzteren zu gross und mit beträchtlichen Frischwasser-Verlusten verbunden ist. Selten findet man auch hier anstatt des Dampfstrahlgebläses einen Flügelrad-Ventilator im Schornstein angeordnet. Meistens ist es bei Schiffskesseln mit verstärktem Zuge üblich, den letzteren durch Unterwind, d. h. durch Erhöhung des Luftdruckes unter den Bosten herzustellen. Hierzu dient ein Centrifugal-Ventilator, der den höheren Luftdruck entweder im ganzen, dicht abgeschlossenen Heizraume, oder in besonderen Kanälen erzeugt, die dann mit den dicht verschlossenen Aschenfällen der Boste in Verbindung stehen. Die erste Methode hat den Übelstand, dass, wie schon erwähnt, Unzuträglichkeiten und Gefahren für den Heizer bei eintretenden Lekagen entstehen können, die letzte den Nachteil, dass die beim Beschicken der Feuerung durch die Heizthür einströmende kalte Luft dem hocherhitzten Kessel und der Verbrennung schadet.

Die Höhe des Luftüberdruckes ist von vielen Umständen, wie die Art des Brennmateriales, die Grösse des Kessels und der Zugquerschnitte u. s. w. abhängig, beträgt jetzt aber in der Kriegsmarine mit Biicksicht auf die Erhaltung der Kessel höchstens 50 bis 60 mm, in der Handelsmarine höchstens 15 mm Wassersäule.

Für den lichten Querschnitt des Schornsteines bei Schiffskesseln giebt Busley (sowohl für natürlichen, als auch künstlichen Zug) den Wert

f = 0,1 R bis 0,2 R .    .

an, unter B wieder die Grösse der totalen Bostfläche verstanden.

Bei stationären Kesseln, die aus den anfangs erwähnten Gründen künstlichen Zug erhalten sollen, verwendet man am besten ebenfalls Unterwind, der durch einen von der Maschine oder Transmission angetriebenen Druck Ventilator erzeugt wird. Weniger vorteilhaft ist wieder wegen des grossen Dampf Verbrauches die Verwendung eines Dampf Strahlgebläses, wie sie namentlich von der Firma Gebr. Körting in Hannover gebaut werden. Der Luftüberdruck beträgt bei stationären Kesseln mit künstlichem Zuge gewöhnlich nur 8 bis 12 mm Wassersäule.

IV. ABSCHNITT.

Die Dampfkessel.

Einteilung: der Dampfkessel. Wahl des Kesselsystemes, der Heizfläcliengrösse und der Höhe des Dampfdruckes bei Neuanlagen. Gesetzliche Bestimmungen über Genehmigung, Inbetriebsetzung, Prüfung, Untersuchung und Anlage der Dampfkessel. Das Kesselmauerwerk.

Für die Einteilung der Dampfkessel in einzelne Systeme oder Klassen sind in der Praxis die verschiedensten Gesichtspunkte mit mehr oder weniger Erfolg und Berechtigung geltend gemacht worden. Die bekanntesten dieser Einteilungen sind die folgenden.

Zunächst unterscheidet man, je nachdem der Kessel an einem Betriebsorte zu dauernder Benutzung auf-gestellt ist, oder aber an wechselnden Betriebsstätten zum Betriebe benutzt wird,

feststehende oder stationäre und bewegliche oder mobile Kessel.

Zu den letzteren gehören die Lokomotiv-, Schiffs- und Lokomobilkessel, sowie nach dem Gesetz die Kessel von Schiebebühnen, fahrbaren Dampfkranen, Heizwagen für Personenzüge, Hülfsdampferzeuger für Wasserstationen, u. s. w.

Ferner trennt man die Kessel nach ihrer Form oder ihren Hauptteilen in:

Einfache und mehrfache Walzenkessel, welche aus einem bezw. mehreren über- und nebeneinander liegenden Cylindern bestehen;

Flamm- oder Feuerrohrkessel, bei denen ein, zwei oder drei an den Enden offene Rohre, durch welche die Heizgase gehen, in einen einfachen Walzenkessel eingebaut sind;

Feuerröhrenkessel, bei denen an Stelle der weiteren Flammrohre der vorigen Kessel eine Anzahl enger Röhren entweder allein, oder zusammen mit einem Flammrohre oder einer Feuerbuchse, in welcher der Rost liegt, in den einfachen Walzenkessel eingesetzt sind;

Wasserröhrenkessel, welche zur Hauptsache aus einem Bündel von engen Röhren und deren Verbindungsteilen bestehen. Die Röhren sind hier aber, zum Unterschiede von denen der vorigen Kessel, innen mit Wasser bezw. Dampf gefüllt und aussen von den Heizgasen bestrichen ;

Kombinierte Kessel, die sich aus zwei verschiedenen Kesseln der vorigen Systeme zusammensetzen.

Nach der Grösse des Wasserraumes, der von wesentlichem Einfluss auf den Betrieb ist, teilt man die Kessel in solche

mit grossem Wasserraum oder Gross wasserraumkessel, und in solche mit kleinem Wasserraum.

Man drückt die Grösse des Wasserraumes durch die auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche des Kessels entfallende Wassermenge Wf in cbm aus, Bei Kesseln mit grossem Wasserraum, zu denen mau gewöhnlich die ein- und mehrfachen Walzenkessel, die Ein- und Zweiflammrohrkessel und die meisten kombinierten Kessel rechnet, ist Wf in der Regel grösser als 0,2, bei Kesseln mit kleinem Wasserraum, zu denen die Feuer- und Wasserröhrenkessel für gewöhnlich gezählt werden, istWf stets beträchtlich kleiner als 0,2 cbm. Nähere Angaben über die Grösse von Wf befinden sich bei den einzelnen Kesselsystemen in den nächsten Paragraphen.

Endlich spricht man nach der Art der Feuerung bezw. der Lage derselben in Bezug auf den Kessel von aussen und innen gefeuerten Kesseln, wobei man zu den ersteren alle Kessel mit Vor-, Unteroder Zwischenfeuerung, zu den letzteren alle diejenigen mit Innenfeuerung rechnet.

Innenfeuerung ist nur bei den Flammrohrkesseln, den Feuerröhrenkesseln mit Flammrohr oder Feuerbuchse, sowie den bezüglichen kombinierten Kesseln möglich; bei den Flammrohrkesseln kommt indes, wenn auch selten, auch Aussenfeuerung vor.

Die Wahl des richtigen, passenden Kesselsystemes

ist für Neuanlagen von grösster Wichtigkeit, aber auch äusserst schwierig, da die Anforderungen, welche an eine Kesselanlage gestellt werden, sehr zahlreich sind. Im allgemeinen soll jeder Dampfkessel einen möglichst grossen Teil der in den Heizgasen enthaltenen Wärme zur Bildung trockenen Dampfes von möglichst gleicher Spannung nutzbar machen. Dabei soll die Sicherheit des Kessels eine hohe, die Dauer desselben eine lange, der erforderliche Platz klein, die Herstellungs- und Reparatur-

spruchung der Heizfläche, die Grösse des Dampf-,

Wasserraumes und Wasserspiegels, die Dampfentnahme und Konstruktion des Kessels von Einfluss. Geringe

Beanspruchungen ^

kosten niedrig sein. In besonderen Fällen wird ausserdem verlangt, dass der Kessel schnell Dampf erzeuge, dass er zeitweise grosse Dampfmengen liefere, dass bei stark unterbrochenem Betriebe möglichst wenig Wärme bei der Ausserbetriebsetzung verloren geht u. s. w.

Ein Kesselsystem, das allen den genannten Anforderungen genügt, oder ein bestes Kesselsystem, wie man zu sagen pflegt, giebt es natürlich nicht; ein jedes derselben hat, wie in den nächsten Paragraphen gezeigt ist, seine Vor- und Nachteile. Man wird vielmehr bei der Neuanlage eines Kessels zu bestimmen haben, welches die wichtigsten, Ausschlag gebenden Anforderungen sind, denen der Kessel im Betriebe zu genügen hat, vor allen Dingeu also zu untersuchen haben, wie die Dampfentnahme stattfindet, welche Eigenschaften das verwendete Brennmaterial hat, wie das Speisewasser beschaffen ist u. s. w. Mit Rücksicht hierauf hat man dann die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme gegeneinander abzuwägen und das geeigneteste derselben auszusuchen. Reiche Erfahrungen oder, wenn solche fehlen, der Rat eines tüchtigen, unabhängigen Ingenieurs sind dabei unbedingtes Erfordernis.

Verfolgen wir die oben angeführten Anforderungen, welche im allgemeinen und besonderen an die Kessel gestellt Averden, so ist zu bemerken, dass für die Ausnützung der in den Heizgasen enthaltenen Wärme durch den Kessel die Beschaffenheit und Anordnung der Heizfläche, die Stärke der Wasserzirkulation, die Anordnung und Gestaltung der Feuerzüge, die Art der Feuerung u. s. w. massgebend sind. Alle diese Punkte wurden schon in § 15 bei den Feuerzügen und auf Seite 37 bei den Feuerungen der Betrachtung unterzogen. Inwieweit ferner die erwähnte Wärmeausnützung von der Grösse der Heizfläche oder dem Forcierungsgrade

jg

w der Feuerung abhängig ist, wird im letzten Abschnitte

r

gezeigt werden.

Auf die Trockenheit des erzeugten Dampfes war, Avie wir in § 3 sahen, hauptsächlich die Bean-

„, grosse Dampf-, Wasserräume und

Wasserspiegel, ruhige, gleichmässige Dampf entnähme, schnelles Abführen des Dampfes durch niedrige Wassermassen in den Dampfraum sind der Erzeugung trockenen Dampfes günstig.

Die Grösse des Dampfraumes und AVasserspiegels eines Kessels drückt man ebenfalls durch den auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche entfallenden Teil Df und Sf beider aus, und befinden sich nähere Angaben hierüber in den nächsten Paragraphen bei den einzelnen Kesselsystemen.

Bezüglich des AA'asserspiegels sei hier bemerkt, dass nach AATeinlig 1 qm desselben höchstens 160 kg Dampf in der Stunde durchlassen kann.

Die Erhaltung des Druckes im Kessel wird nach § 3 ebenfalls durch einen grossen Wasserraum,

sowie durch eine kontinuierliche, gleichmässige Speisung erleichtert. Bei Betrieben mit sehr veränderlichem Dampfverbrauch sind mit Rücksicht auf die eintretenden Druckschwankungen, die sonst zu gross ausfallen, Kessel mit grossem Wasserraum unbedingt erforderlich; solche mit kleinem Wasserraum sind nur bei gleichmässigem Dampfverbrauche statthaft, werden aber auch hier besser durch solche mit grossem Wasserraum ersetzt.

Nach Angaben aus der Praxis wird die Dampferzeugung unregelmässig und der Druck schwankt selbst bei der kleinsten Veränderung in der Dampfentnahme, sobald der Kessel für 1 cbm Wasser und 1 Stunde mehr als 150 kg Dampf entwickeln muss.¹)

Flir Betriebe, bei denen es auf möglichst schnelle Dampferzeugung ankommt, Avie namentlich bei Dampf -feuerspritzen, sind natürlich nur Kessel mit kleinem Wasserraum und ohne Einmauerung zu gebrauchen. Dasselbe gilt für Betriebe, die häufig auf längere Zeit unterbrochen werden, damit die mit einer jeden solchen Unterbrechung verbundenen Wärme Verluste durch Ausstrahlung des Kessels und Mauerwerks möglichst gering ausfallen.

Die bei einer Ausserbetriebsetzung- vom Kessel ausgestrahlte Wärme rührt zur Hauptsache nämlich von der im Wasserraume enthaltenen her, da, wie auf Seite 7 gezeigt wurde, diese Wärmemenge bedeutend grösser als die des Dampfraumes ist.

Sollen grosse Dampfmengen in kurzer Zeit erzeugt Averden, so ist dazu, wie schon auf Seite 5 gezeigt wurde, nur ein Kessel mit grossem Wasserraum geeignet

Die Sicherheit eines Kessels gegen Explosion hängt ausser von dessen Instandhaltung, Wartung und Abnützung während des Betriebes noch von der Konstruktion desselben ab und ist im allgemeinen um so grösser, je widerstandsfähiger die Teile des Kessels gegen den in ihm herrschenden Druck sind, je einfacher diese Teile also gestaltet und aus je besserem Material sie bei derselben Wandstärke hergestellt sind.

Als Dampfkesselexplosion bezeichnet man eine Trennung-der Wandung durch den Kesselbetrieb in solchem Umfange, dass durch Ausströmen von Wasser und Dampf ein plötzlicher Ausgleich der Spannungen innerhalb und ausserhalb des Kessels stattfindet.²) Infolge dieses Ausgleiches wird die im Kessel aufgespeicherte Energie, die zur Hauptsache im Wasserraume enthalten ist, frei und werden die W~asser-massen des Kessels mit grosser Gewalt umher geschleudert, womit dann meistens eine vollständige oder teilweise Zerstörung des Kessels verbunden ist. Diese zerstörende AAlrkung einer Kesselexplosion wird natürlich unter sonst gleichen Verhältnissen um so grösser sein, je grösser die frei werdende Energie bezw. die AVassermasse des Kessels ist. Indessen kommt hierbei in Betracht, ob die ganze AVassermasse in einem einzigen oder in mehreren, untereinander verbundenen, kleineren Kesselteilen enthalten ist. Im letzteren Falle dürfte für gewöhnlich die verheerende AA⁷irkung einer Explosion unter sonst gleichen Verhältnissen geringer ausfallen als im ersteren.

1)    Schubbert, „Das Probeheizeu im städtischen Schlachthause zu Frankfurt am Main“, Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1893, S. 475.

2)    Siehe: „Zeitschrift des Vereines deutscher * Ingenieure“, Jahrgang 1896, S. 448.

Auf die Länge der ungestörten Betriebsdauer eines Kessels ist ausser der Konstruktion und dem Betriebe noch die Qualität des verwendeten Materiales und die genaue und sorgfältige Herstellung von Einfluss.

Die Grund- oder Bodenfläche schliesslich, welche ein Kessel verlangt, hängt allein von dessen Konstruktion ab. Eine geringe Bodenfläche ist namentlich in Städten, wo die Grundpreise verhältnismässig hoch sind, sehr erwünscht, und das Bestreben, den Hauptübelstand des einfachen Walzenkessels, eine sehr grosse Bodenfläche einzunehmen, zu beseitigen, hat neben anderen Gründen hauptsächlich mit zur Konstruktion der übrigen auf Seite 67 angeführten Kesselsysteme geführt.

Die Mittel, welche hierbei in Anwendung kamen, waren dreifacher Natur, nämlich:

1.    Man haute mehrere einfache Walzenkessel übereinander. Daraus - entstanden

a)    die mehrfachen Walzenkessel,

b)    die Wasserröhrenkessel, die sich im Prinzip von den vorigen ja nur dadurch unterscheiden, dass hier die einzelnen Walzenkessel sehr kleinen Durchmesser haben, nämlich Röhren sind.

2.    Man baute mehrere einfache Whüzenkessel ineinander, liess aber die inneren Kessel an den Enden offen, damit die Heizgase durchziehen konnten. Dadurch gelangte man

a)    zu den Flamm- oder Feuerrohrkesseln,

b)    zu den Feuerröhrenkesseln, die wieder Flammrohrkessel -mit sehr engen Flammrohren sind.

8. Man benutzte beide Mittel, indem man zwei Kessel der vorstehenden Systeme zu einem einzigen vereinigte. Daraus entstanden

die kombinierten Kessel.

Die Bodenfläche, welche, ein Kessel erfordert, bezieht man wieder auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche. Angaben über diesen Wert Gf der einzelnen Ivesselsysteme befinden sich in den nächsten Paragraphen.

Bei der Neuanlage eines Kessels handelt es sich weiter um die zweckmässige Grösse desselben. Die Grösse eines Kessels bemisst man nach seiner wasserberührten Heizfläche.

Unter der gesamten oder feuerberührten Heizfläche versteht man nach dem Gesetz denjenigen Teil der Kesselwandung, der an der einen Seite von den Heizgasen, an der anderen Seite von Dampf oder Wasser bespült wird, unter der wasserberührten Heizfläche dagegen denjenigen Teil der gesamten, der einerseits von den Heizgasen, andererseits aber nur vom Wasser bestrichen wird. Die Grösse der Heizfläche ist stets auf der Feuerseite zu berechnen, bei dieser Berechnung sind aber diejenigen Stellen der Kesselwandung, die durch Mauerzungen bedeckt sind oder unter dem Rost von Flammrohren durch Asche isoliert und gleichzeitig durch zuströmende Luft gekühlt werden, auszuschliessen.

Die zweckmässigste Heizflächengrösse eines Kessels hängt ausser von der Dampf menge, die er erzeugen soll, noch

von der Anstrengung des Kessels, von dem Preise

r

desselben, von dem Forcierungsgrade der Feuerung, von dem verwendeten Brennmaterial und manchen anderen Umständen ab. Ihre Bestimmung hat so zu erfolgen, dass die Kosten des Dampfes möglichst gering ausfallen. Wie dies zu geschehen hat, ist im letzten Abschnitte dieses Buches angegeben.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Auch die richtige Wahl des Dampfdruckes, mit welchem der Kessel betrieben werden soll, ist für Neuanlagen von Wichtigkeit. Dieselbe wird hauptsächlich nach der Verwendung des erzeugten Dampfes zu entscheiden sein. Auf die Vorteile hoher Dampfspannungen wurde schon auf Seite 7 hingewiesen. Zu berücksichtigen ist aber auch, dass mit der Höhe des Dampfdruckes das Gewicht und die Anlagekosten des Kessels zunehmen, (beim Maschinenbetriebe werden dafür die Dimensionen und Kosten der Maschine bei derselben Leistung kleiner), dass sich nicht alle Kesselsysteme für hohe Dampfspannungen gleich gut eignen, u. s. w.

So finden für hohe Dampfspannungen jetzt meistens Wasserröhrenkessel Verwendung, da diese wegen des kleinen Durchmessers ihrer Röhren nur geringe Wandstärken erfordern. Bei den anderen Systemen mit grossen Durchmessern in den einzelnen Teilen wird bei hohem Druck die Wandung unverhältnismässig stark und ist das Wärmeleitungsvermögen der letzteren nur gering (siehe Seite 49). Allerdings hat man in den letzten Jahren mit gutem Erfolge versucht, auch Kessel, die aus weiten Teilen bestehen, aus nicht zu dicken Blechen herznstellen, indem man die genügende Festigkeit durch besondere Versteifung der Wandungen, Erhöhung der Festigkeit in den Nietnähten, die ja bekanntlich den schwächsten Teil eines Kessels bilden, oder durch andere Mittel zu erzielen suchte. Der Vorteil eines grossen Wasserraumes, der diesen letztgenannten Kesseln eigen ist, wird dann mit demjenigen hoher Spannungen vereinigt.

Bei der Anlage eines Dampfkessels sind die gesetzlichen Vorschriften über die Genehmigung, Inbetriebsetzung, Untersuchung und Aufstellung der Dampfkessel natürlich genau zu beachten. Als wichtigste Punkte derselben gelten z. B. in Preussen (mit geringen Abänderungen auch in den anderen Bundesstaaten des deutschen Reiches) die folgenden:

Zur Anlegung von Dampfkesseln bedarf es einer gewerbepolizeilichen Genehmigung, die bei feststehenden Kesseln für eine bestimmte Betriebsstätte, bei Dampfschiffskesseln für ein bestimmtes Schiff, bei beweglichen Dampfkesseln ohne Beziehung zu einer Betriebsstätte erteilt wird.

Einer erneuten Genehmigung bedürfen:

1.    Dampfkessel, welche wesentliche Änderungen in ihrer Bauart erfahren haben oder drei Jahre lang ausser Betrieb gesetzt waren,

2.    feststehende Dampfkessel, welche wesentlichen Änderungen in der Lage oder Beschaffenheit der Betriebsstätte unterworfen waren,

8. Dampfschiffskessel, welche auf einem anderen Schiffe, als das, worauf die Genehmigung lautet, oder auf dem Festlande in Betrieb genommen werden,

4. bewegliche Kessel, welche an einem Betriebsorte zu dauernder Benutzung aufgestellt werden sollen.

Über die vorgeschriebenen Genehmigungen beschliesst bei Dampfkesseln zum Betriebe von Bergwerken, Aufbereitungsanstalten und Salinen das Oberbergamt, im übrigen der Kreisausschuss, Stadtausschuss u. s. w. und zwar:

bei feststehenden Dampfkessel am Orte der Errichtung, bei beweglichen am Wohnorte des Antragstellers, bei Schiffskesseln am Heimatshafen des Schiffes, oder in Ermangelung eines solchen am Wohnsitze des Schiffseigners.

Aus dem Gesuche zur Genehmigung muss der vollständige Name, der Stand und der Wohnort des Unternehmers ersichtlich sein. Dem Gesuche sind in je zwei Ausfertigungen (von Zeichnungen wird gewöhnlich die eine als Pause angefertigt) beizufügen:

1. eine Beschreibung⁻, aus welcher die Angaben des Fabrikschildes (welches die festgesetzte höchste Dampfspannung, den Namen des Fabrikanten, die laufende Fabriknummer und das Jahr der Anfertigung, bei Dampfschiffskesseln ausserdem die Massziffer

Für die erforderlichen Zeichnungen ist ein auf ihnen einzutragender Massstab zu wählen, welcher eine deutliche Anschauung gewährt.

Hinsichtlich des Kesselmauerwerkes enthält das Gesetz die folgenden Bestimmungen.

Zwischen dem Mauerwerk, welches den Feuerraum und die Feuerzüge feststehender Dampfkessel einschliesst, und den dasselbe umgebenden Gebäudewänden, sowie dem Schornstein muss ein Zwischenraum von mindestens 8 cm verbleiben, welcher oben abgedeckt und an den Enden verschlossen werden darf. Dies soll auch bei nebeneinander liegenden Kesseln der Fall sein, es sei denn, dass die Zwischenwände mindestens 38 cm stark sind und ausserdem für Lüftung und Abkühlung hinreichend gesorgt ist, um die Züge reinigen und befahren zu können. Der Fuchs darf dagegen mit dem Mauerwerk der Aussen wände in Verbindung stehen.

Bezüglich der Einmauerung, Abdeckung und Ummantelung der Dampfkessel ist allgemein das Folgende zu bemerken.

Das Mauerwerk eines Kessels, das zur Hauptsache zwei seitlichen, einer vorderen und einer hinteren Wand besteht, soll (ausgenommen die Fundamente, siehe weiter unten) in Lehmmörtel möglichst dicht und in möglichst dünnen Fugen (V2 cm) versetzt werden,

des festgesetzten niedrigsten Wasserstandes enthalten muss und in jedem Falle durch Kupfernieten am Kessel sichtbar zu befestigen ist), die Abmessungen des Kessels, die Stärke und Gattung der Wandungen, die Art der Zusammensetzung, die Abmessungen der Ventile und deren Belastung, die Einrichtung der Speisevorrichtung, des Speiseventiles und der Feuerung, endlich, wenn der Kessel zum Betriebe von Dampfmaschinen dient, die Art und Kraft der Maschinen zu entnehmen sind,

2.    eine massstäbliche Zeichnung, aus welcher die Grösse der vom Feuer berührten Fläche zu berechnen ist und die Höhe des niedrigsten zulässigen Wasserstandes über den Feuerzügen und die etwa vorhandenen Verankerungen und Versteifungen zu ersehen sind; bei Dampfschiffskesseln hat sich die massstäbliche Zeichnung auch auf den Schiffsteil, in welchen der Kessel eingebaut oder aufgestellt ist, zu erstrecken.

Wenn die Anlegung eines feststehenden Kessels beabsichtigt wird, so sind ferner in je zwei Anfertigungen einzureichen:

3.    ein Lageplan, welcher die an den Ort der Aufstellung des Kessels stossenden Grundstücke zu umfassen hat,

4.    ein Bauriss, aus dem der Standort der Maschine und des Kessels, der Standort und die Höhe des Schornsteines, sowie die Lage der Feuer- und Bauchröhren gegen die benachbarten Grundstücke deutlich zu erkennen sind.

Beschreibungen und Zeichnungen sind von dem Verfertiger und Unternehmer unter Angabe des Datums zu unterschreiben.

Die Dampfkessel sind, bevor sie in Betrieb gesetzt werden dürfen, durch die zuständigen Kesselprüfer, als welche bei königl. Betrieben, sowie Privat-Eisenbahnen, Bergwerken etc. die hierzu dienenden Beamten, sonst die königl. Gewerbeiuspektoren, deren Assistenten und die hierzu berechtigten Beamten der Dampfkessel-Überwachungsvereine gelten, einer Prüfung der Bauart (Konstruktionsprüfung), einer AVasserdruckprobe und einer Abnahmeprüfung zu unterwerfen.

Die Prüfung der Bauart hat die Untersuchung des Kessels in Beziehung auf Zusammensetzung, Baustoff und Ausführung zum Gegenstände.

Die Wasserdruckprobe bezweckt die Prüfung der AA⁷ider-standsfähigkeit und Dichtigkeit des Kessels. Sie erfolgt bei Dampfkesseln, welche für eine Dampfspannung von nicht mehr als 5 Atm (kg f. d. qcm) Überdruck bestimmt sind, mit dem zweifachen Betrage des beabsichtigten Überdruckes, bei allen übrigen Dampfkesseln mit einem Drucke, welcher den beabsichtigten Überdruck um 5 Atm übersteigt.

Die AAüisserdruckprobe, welche womöglich mit der Prüfung der Bauart zu verbinden ist, erfolgt nach der letzten Zusammensetzung, jedoch vor der Einmauerung oder Ummantelung des Kessels und kann vor der Genehmigung der Kesselanlage (in der Kesselfabrik) ausgeführt werden.

Nach erfolgter anstaudsloser Wasserdruckprobe hat der Kesselprüfer die Kupfernieten des Fabrikschildes (siehe oben) mit seinem Stempel zu versehen.

Die Abnahmeprüfung hat festzustellen, ob die Ausführung der Kesselanlage den Bestimmungen der erteilten Genehmigung entspricht. Sie ist bei Kesseln, die eingemauert oder ummantelt werden, nach der Einmauerung oder LTmmantelung vorznnehmen-

Auf Grund der durch den Kesselprüfer ordnungsmässig bescheinigten Abnahmeprüfung darf der Kessel ohne weiteres in Betrieb gesetzt werden.

Bevor aber ein beweglicher Kessel in dem Bezirke einer Ortspolizeibehörde in Betrieb genommen wird, ist der letzteren von dem Betriebsunternehmer oder dessen Stellvertreter unter Angabe der Stelle, an welcher der Betrieb stattfindeu soll, Anzeige zu erstatten.

Dampfkessel, welche eine Ausbesserung in der Kesselfabrik : erfahren haben oder zur Ausbesserung an der Betriebsstätte ganz biosgelegt worden sind, müssen vor der AAlederinbetriebsetzung einer Prüfung mittels AA'asserdruckes unterworfen werden. Das Gleiche gilt für innen gefeuerte Kessel, bei denen ein Flammrohr, eine Feuer- i

buchse behufs Ausbesserung oder Erneuerung herausgenommen, und für cylindrische (Walzen-)Kessel, bei denen eine oder mehrere Platten neu eingezogen worden sind. Die völlige Bioslegung des Kessels bei der Wasserdruckprobe ist aber in den letzteren Fällen nicht nötig.

Jeder zum Betriebe aufgestellte Kessel, er mag unausgesetzt, oder nur in bestimmten Zeitabschnitten oder unter gewissen Voraussetzungen (z. B. Reservekessel) betrieben werden, ist von Zeit zu Zeit einer äusseren und inneren Untersuchung oder einer Wasserdruckprobe zu unterziehen.

Die regelmässige äussere Untersuchung findet bei feststehenden Dampfkesseln alle zwei Jahre, bei beweglichen und Schiffs-Dampfkesseln alle Jahre ohne vorherige Benachrichiigung des Besitzers statt und kann für gewöhnlich ohne Unterbrechung des Betriebes vorgenommen werden.

Die regelmässige innere Untersuchung ist bei feststehenden Dampfkesseln alle vier Jahre, bei beweglichen alle drei Jahre und bei Schiffsdampfkesseln alle zwei Jahre vorzunehmen. Zu ihrer Ausführung ist der Betrieb des Kessels einzustellen und die Einmauerung oder Ummantelung soweit als nötig zu entfernen, wenn die Untersuchung sich nicht zur Genüge durch Befahren der Züge oder auf andere Weise bewirken lässt.

Die regelmässige Wasserdruckprobe findet bei feststehenden Kesseln mindestens alle acht Jahre, bei beweglichen und Schiffsdampfkesseln mindestens alle sechs Jahre statt und ist mit der in demselben Jahre fälligen inneren Untersuchung möglichst zu verbinden.

Die innere Untersuchung kann nach Ermessen des Kesselprüfers durch eine AVasserdruckprobe ergänzt werden. In deujenigen Jahren, in welchen eine innere Untersuchung oder eine AA⁷asserdruckprobe stattfindet, kommt die regelmässige äussere Untersuchung in Fortfall.

Von einer bevorstehenden inneren Untersuchung oder AVasser-druckprobe, die nach Anhörung des Besitzers so zu wählen sind, dass der Betrieb möglichst wenig gestört wird, ist der Besitzer mindestens vier Wochen vorher zu unterrichten.

Bezüglich des Aufstellungsortes schreibt das Gesetz vor. dass Dampfkessel, welche für mehr als 6 Atm Überdruck bestimmt sind, und solche, bei welchen das Produkt aus der feuerberührten Fläche in qm und der Dampfspannung in Atm Überdruck mehr als dreissig beträgt, nicht unter Räumen, in welchen Menschen sich aufzuhalten pflegen, oder Trockenkammern, die von Menschen betreten werden, aufgestellt werden dürfen.

An jedem Dampfkessel, welcher unter bewohnten Räumen aufgestellt wird, muss die Feuerung so eingerichtet sein, dass die Einwirkung des Feuers auf den Kessel sofort gehemmt werden kann.

Dampfkessel, welche aus Siede(AA⁷asser-)röhren von weniger als 10 cm AVeite bestehen, und solche, welche in Bergwerken unterirdisch oder in Schiffen aufgestellt werden, unterliegen diesen Bestimmungen nicht, können also unter bewohnten Räumen aufgestellt werden.

aus

9 Nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte“, Verlag von Willi. Ernst & Sohn in Berlin.

damit keine Luft durch dasselbe von dem Schornstein angesaugt werden kann.

Wie man starke Undichtigkeiten des Mauerwerks nackweisen kann, wurde schon auf Seite 25 angegeben.

Das Mauerwerk besteht aus gewöhnlichen Ziegeln, die dort, wo die Temperatur der Feuergase noch hoch ist, mit Schamotteziegeln verkleidet werden. Eine solche Verkleidung wird für gewöhnlich in der Feuerung (bis etwas unter den Rost), im ersten Feuerzuge und in der zum ersten Feuerzuge senkrechten Wand, manchmal auch noch im Anfänge des zweiten Feuerzuges vorgenommen. Die Verkleidung ist 7s Stein stark, und es müssen die Ziegeln derselben natürlich mit denen des übrigen Mauerwerkes in Verband gesetzt werden (siehe Taf. 13).

Die Stärke der Seitenwände, die zur Vermeidung von Wärmeverlusten häufig mit Luftkanälen von ca. 50 bis 100 mm Breite versehen werden (siehe Taf. 11 und 19), macht man zweckmässig bei cylindrischen Kesseln (Walzen-, Flammrohr- und Feuerröhrenkessel) an ihrer schwächsten Stelle

IV2 Stein bei Kesseln von weniger als 1500 mm,

2 Stein bei solchen von 1500 bis 2000 mm, und 272 Stein bei solchen von mehr als 2000 mm Durchmesser. Die Stärke der vorderen und hinteren Wand beträgt gewöhnlich 1 72 bis 2 Stein.

Die erwähnten Luftkanäle müssen mit Rücksicht auf den Zusammenhang der Wände in Abständen von 1,5 bis 2 m von Mauerzungen durchsetzt sein.

Der Anschluss des Mauerwerks an den Kessel in der oberen Begrenzung der Feuerzüge geschieht am besten in der Weise, dass man die Steine einer jeden Schicht über diejenigen der darunter befindlichen um ca. 50 bis 70 mm vorspringen lässt (siehe Taf. 13). Der früher gewöhnlich durch Bögen bewirkte Anschluss an dieser Stelle hat den Übelstand, dass beim Erwärmen des Mauerwerks leicht Steine aus den Bögen herausfallen.

Nach dem Reichs-Dampfkesselgesetz muss, wie schon auf Seite 51 erwähnt, die höchste Kante der Feuerzüge mindestens 100 mm unter dem festgesetzten niedrigsten Wasserstand liegen. Bei Kesseln mit geringer Wasseroberfläche sind dagegen die Feuerzüge in einem grösseren Abstande als 100 mm unterhalb des niedrigsten Wasserstandes anzuordnen¹)- Der Minimalabstand von 100 mm muss für Kessel auf Fluss- und Landseeschiffen bei einem Neigungswinkel der Schiffsbreite gegen die Horizontalebene von 4 Grad, für Kessel auf Seeschiffen bei einem Neigungswinkel von 8 Grad gewahrt sein.

Diese Bestimmungen finden aber keine Anwendung auf Dampfkessel, welche aus Siede(Wasser-)röhren von weniger als 10 cm Weite bestehen, sowie auf solche Feuerzüge, in welchen ein Erglühen des mit dem Dampfraum in Berührung stehenden Teiles der Wandungen nicht zu befürchten ist. Die Gefahr des Ergliihens ist in der Regel als ausgeschlossen zu betrachten, wenn die vom Wasser bespülte Kesselfläche, welche von dem Feuer vor Erreichung der vom Dampf bespülten Kesselfläche bestrichen wird, bei natürlichem Luftzuge mindestens zwanzigmal, bei künstlichem Luftzuge mindestens vierzigmal so gross ist, als die Fläche des Feuerrostes.

Kesselteile, die durch das Mauerwerk gehen, wie die Wasserstandsdome, die vorderen Böden der Flammrohr-kessel u. s. w., dürfen nicht fest am Mauerwerk anliegen,

1) Erlass des preussischen Handelsministers vom 28. November 1897.

sondern müssen zwischen sich und dem Mauerwerk einen Zwischenraum lassen, der mit einem lockeren, unverbrennlichen Material, wie Schlackenwolle, auszufüllen ist. Das Mauerwerk muss hierbei hinter die Rundnähte zurückspringen Q.

Die Auflagerung des Kessels muss eine sichere sein und wird am besten vermittelst besonderer Eisenteile bewirkt, die auf Mauerwerk ruhen, das gut fundamentiert und in Cement aufgeführt wird. Um einem Reissen des Mauerwerks vorzubeugen, ist dasselbe genügend zu verankern und im Anschluss mit dem Kessel zu erhalten. Einsteigeöffnungen im Mauerwerk sollen mindestens 450 mm breit und ebenso hoch sein. Über die Auflagerung, Verankerung und Einsteigeöffnungen siehe auch V. Abschnitt.

Zur Verhütung des starken Reissens hat man auch das Mauerwerk eines Kessels langsam und genügend lange austrocknen zu lassen, sowie zum ersten Male allmälig und wenig durch eiu kleines Holzfeuer zu erwärmen.

Die Abdeckung des oberen Teiles eines liegenden, eingemauerten Kessels kann in verschiedener Weise bewirkt werden. Nach Taf. 13 bedeckt man den fraglichen Teil des Kessels zur Vermeidung von Wärme Verlusten mit Flugasche und schliesst diese oben durch eine oder zwei Ziegel-Flachschichten ab. Um das Durchfallen und -sickern der Flugasche in die Feuerzüge zu verhindern, verschmiert man dann die Fuge zwischen Kessel und Mauerwerk mit einer Schicht (siehe die gelb angelegten Stellen x und y in Fig. 1, Schnitt 1 — 1 und 2 — 2, Taf. 13) aus Lehm, der mit gehacktem Stroh oder Kuhhaaren vermischt ist. Andere schlagen über der oberen Kesselwand in entsprechendem Abstande eine V2 bis 1 Stein starke Kappe in der Breitenrichtung des Kessels oder auch mehrere solche Kappen, die sich dann auf I-Träger stützen, in der Längsrichtung desselben, schützen also den Dampfraum des Kessels durch einen isolierenden Luftkanal, der manchmal noch durch einige Heizgase erwärmt wird, vor Wärmeverlusten. Schulz, Kn au dt & Co. in Essen verwenden sogar beide Abdeckungsarten zusammen, wie dies der Kessel in Fig. 1, Taf. 14 zeigt und wie es auch bei allen Kesseln mit Oberzug, wo der Dampfraum von den Heizgasen bestrichen wird und der diesbezügliche Heizkanal den isolierenden Luftraum ersetzt, der Fall ist.

Freiliegende Kesselteile, wie Dampfdome, Dampfsammler, Oberkessel, die nicht von den Heizgasen bestrichen werden, kleine stehende und Lokomobilkessel muss man vor Abkühlung durch Bekleiden mit Filz oder einer der vielfachen Wärmeschutzmassen schützen. Loko-motiv- und Schiffskessel erhalten zu gleichem Zwecke eine Ummantelung aus Eisenblech von 2 bis 3 mm Stärke, die soweit abstehen muss, dass die Nieten des Kessels nicht mit dem Bekleidungsblech in Berührung kommen.

Der Fuchs wird ebenfalls in Lehm gemauert. Er hat ungefähr rechteckigen Querschnitt und besteht neben seiner Unterlage aus zwei Seitenwänden von 1 Stein und einer oberen Kappe von 7 s bis 1 Stein Stärke.

■ N. N. zu Berlin

19 mm,

22 mm, 3,25 mm, 10 mm,

18 mm,

10 mm, 18 mm,

12 mm.

Beispiel.

Der in Fig. 1, Taf. 17 dargestellte Kessel der Firma Otto Henschel, Maschinenfabrik, Eisengiesserei und Kesselschmiede in Grimma, soll in der Spinnerei der Herren N. N. in Berlin zum Betriebe einer 75pferdigen Dampfmaschine auf gestellt werden. Wie ist die dem Konzessionsgesuch beizufügende Beschreibung des Kessels zu halten?

Beschreibung zur

Genehmigung einer feststehenden Dampfkesselanlage¹).

Der Antrag betrifft die Genehmigung zur Anlegung eines neuen, feststehenden Dampfkessels zum Betriebe einer liegenden Dampfmaschine in der Spinnerei der Herren

(Strasse, Lage).

Den allgemeinen polizeilichen Bestimmungen über die Anlage von Dampfkesseln vom 5. August 1890 Avird Avie folgt entsprochen:

Zu § 1. Bau des Kessels.

Der Kessel ist ein Dupuis-Kessel. Er besteht aus einem vorderen, liegenden Kessel mit seitlichem Flammrohr und einem hinteren, stehenden Feuer (Heiz)röhren-kessel. Zur Verbindung beider Kessel dienen zAvei Rohre, von denen das obere die Dampfräume, das untere die Wasserräume beider Kessel mit einander in Verbindung setzt. Die Feuerung besteht aus einem schrägen Plan-(Schütt)rost, als Brennmaterial dient Braunkohle. Die Feuer(Heiz)gase durchziehen zuerst das seitliche Flammrohr, dann nacheinander den Mantel beider Kessel und schliesslich die Feuerrohren des hinteren Kessels.

Der liegende Einflammrohrkessel besteht aus einem cylindrischen Kesselmantel von 1600 bezAv. 1566 mm Durchmesser und 4150 mm Länge, einem cylindrischen Flammrohr von 770 mm lichtem Durchmesser und 4260 mm Länge, zwei gewölbten, gepressten Kesselböden von 1600 mm äusserem Durchmesser und 2000 mm Wölbungsradius mit nach innen gezogenen Krempen zur Befestigung des Mantels und des Flammrohres,

einem unteren cylindrischen Dom von 350 mm lichtem Durchmesser und 600 mm äusserer Länge mit gekremptem, flachen Boden.

Der stehende Heizröhrenkessel besitzt einen cylindrischen Kesselmantel von 1800 mm lichtem Durchmesser und 2600 mm Höhe,

zwei gewölbte, gepresste Kesselböden von 1800 mm äusserem Durchmesser, 2400 mm Wölbungsradius und nach innen gezogener Krempe zur Befestigung des Mantels, 159 patent geschweisste Feuerrohren von 57 mm Weite und 2200 bis 2950 mm Länge, ein cylindrisches oberes Fahrrohr von 400 mm lichtem Durchmesser und 950 mm Höhe mit abschraubbarem, flachen Boden,

einen cylindrischen unteren Schlamm sack von 350 mm lichtem Durchmesser und 1000 mm Höhe mit auf genietetem, flachen Boden.

Die Rohre zur Verbindung der beiden Kessel sind cylindrisch und an den Enden gekrempt und haben 320 bezw. 350 mm Weite und 700 bezw. 1000 mm Länge. Die Wandstärken betragen: bei dem liegenden Einflammrohrkessel

im Kesselmantel . •.......

in dem Flammrohr.......

in den gewölbten Böden.....

in dem Mantel des unteren Domes. . in dem flachen Boden des letzteren .

bei dem stehenden Feuerröhrenkessel

im Kesselmantel........

in den gewölbten Böden.....

in den Feuerrohren.......

in dem Mantel des oberen Fahrrohres in dem flachen Boden des letzteren . in dem Mantel des unteren Schlamm-

sammlers..........

in dem Boden des letzteren .... bei den Verbindungsrohren der beiden Kessel...........

Es sind hergestellt

aus Schweisseisen, Bördelblech: das Flammrohr, die gewölbten Böden beider Kessel, die Feuerrohren, der untere Dom des liegenden, das Fahrrohr und der Schlammsammler des stehenden Kessels, soAvie die Verbindungsrohre beider Kessel.

aus Schweisseisen, Mantelblech: der Mantel beider Kessel.

Die Kessel Wandungen sind durch Vernietung¹) mit einander verbunden, mit Ausnahme der Verbindungsrohre beider Kessel, welche durch SchAveissung hergestellt sind, und des Fahrrohrdeckels am hinteren Kessel, welcher durch Schrauben mit diesem Rohre verbunden ist.

Die Feuerrohren sind gesclrweisst und durch Ein-Avalzen ohne Bördelung in den beiden Kesselböden befestigt.

Zu § 2. Feuerzüge.

Die durch oder um den Dampfkessel gehenden Feuerzüge liegen an ihrer höchsten Stelle in einem Abstande von 12 cm unter dem niedrigsten Wasserstande.

Die Avasserberührte (auf der Feuerseite gemessene) Heizfläche des Kesselmantels berechnet sich AArie folgt:

1) Durch Massskizzen zu erläutern.

Mantel des vorderen, liegenden Kessels

4 j-r (1,6+ 2.0,017) ic+ 2

änge ' halber äusserer Umfang    Höhe der

Feuerzüge über der Kesselmitte

i-l CM

•0,24

0,25 • 2,6

untere Mauerzunge

Flammrohr

- 0,8 • 0,9 . = 10,818 qm

Verkleidung des unteren Domes

4,3 X 0,77 tt .    .= 10,402 qm

Länge innerer Umfang

Hinterer Boden des vorderen, liegenden

Kessels ca..........

Mantel des hinteren, stehenden Kessels

durch Mauerwerk

(von dessen Umfang ^

3

verdeckt ist, während — auf 1,55 6

1,75m Höhe von den Heizgasen bespült wird)

CM KO

= 1,160 qm

auf

(1,8 + 2 ■ 0,019) i (-5- 1,55 + 4 1,75)

äusserer Umfang    V 0 Höhe    Ö Höhe /

= 7,841 qm

Feuerrohren

2 X 0,057 * X 159. = 56,953 qm

lichter Umfang

mittlere

wasserberührte Höhe

Zahl

Unterer Boden des hinteren, stehenden Kessels (der Boden als flach angenommen)

159 — (465² *

2 77

1,8 ——0,0635 4

1,716 qm

Zu §§ 3 und 4. Speisung.

Der Kessel erhält ein Speiseventil von 60 mm lichtem Durchmesser, welches bei Absperrung der Speise Vorrichtungen durch den Druck des Kesselwassers geschlossen wird.

Der Kessel wird mit zwei zuverlässigen Speisevorrichtungen ausgerüstet, welche nicht von derselben Betriebsvorrichtung abhängen

Speisevorrichtungen:

a)    eine von der Kurbelwelle der Dampfmaschine angetriebene Plunger-Speisepumpe,

b)    ein Universal - Injektor von Gebr. Körting in Hannover.

Abmessungen der Speisevorrichtungen: zu a) Durchmesser des Plungers 75 mm, Hub 170 mm, Umdrehungszahl in der Minute 80, zu b) No. 7 der Preisliste der Gebr. Körting; der Injektor liefert 59 Liter Wasser in der Minute.

Zu §§ 5 und 6. Wasserstaudsvorrichtungen.

Der Kessel ist mit zwei Wasserstandsgläsern versehen.

Die beiden Wasserstandsvorrichtungen sind gemeinschaftlich mit dem Innern des Kessels verbunden. Die gemeinschaftlichen Verbindungsrohre haben 90 mm lichten Durchmesser.

Sa.: 88,890qm.¹)

Die f euer berührte Heizfläche bestimmt sich aus der wasserberührten Heizfläche der dampf berührten Heizfläche der F euerröhren

. = 88,890 qm

0,37 X 0,057 7c X 159 . = 24,775 qm

lichter Umfang Zahl

Zu § 7. Wasserstandsmarke.

Der festgesetzte niedrigste Wasserstand liegt 12 cm über der höchsten Kante der Feuerzüge und des Flammrohres. Derselbe wird an den Wasserstandsgläsern, sowie an der Kesselwandung durch eine feste Marke bezeichnet.

mittlere Höhe

der dampf berührten Heizfläche des oberen Bodens am hinteren Kessel (der Boden als flach angenommen)

— 0,0635²- - 159 —

2 7t

X’⁸l

der dampf berührten Heizfläche des Fahrrohres am hinteren Kessel

0,95 X 0,42 7t.....

Höhe

0,42 ^

= 1,910 qm

Zu § 8. Sicherheitsventile.

Der Kessel erhält ein Sicherheitsventil von 95 mm lichte Weite. Die Belastung erfolgt durch Gewichte. Das Ventil ist so eingerichtet, dass es jederzeit gelüftet werden kann. Die Belastung des Gewichtes soll bei der technisch polizeilichen Abnahme festgestellt werden.

Zu § 9. Manometer.

äusserer Umfang

1,254 qm

Sa.: 116,829 qm.

Die Grösse der Rostfläche beträgt 2 X M = 2,8 qm.

Breite

An dem Kessel ist ein zuverlässiges Manometer angebracht, an welchem die festgesetzte höchste Dampfspannung durch eine in die Augen fallende Marke bezeichnet ist.

Länge

Zu § 10. Fabrikschild.

Das Verhältnis der Rostfläche zur wasserbespülten Heizfläche vor Erreichung der vom Dampf bespülten ist also

_ 88,89

An dem Kessel wird mit Kupfernieten ein nach der Ummantelung oder Einmauerung sichtbar bleibendes, metallenes Schild mit folgenden Angaben angebracht: Festgesetzte höchste Dampfspannung in Atm Über

= 1:31,75.

Der Luftzug wird auf natürliche Weise hergestellt. Die Gefahr des Erglühens der mit dem Dampfraum in Berührung stehenden Kesselwandungen ist also nach § 2 der allg. pol. Bestimmungen ausgeschlossen.

r.

druck 9,

Name des Fabrikanten: Otto Henschel, Maschinenfabrik, Eisengiesserei und Kesselschmiede in Grimma, Laufende Fabriknummer:......

Jahr der Anfertigung:

1) Die Firma Otto Henschel in Grimma bringt bei der Berechnung der wasserberührten Heizfläche die mit Mauerwerk verkleideten Teile der letzteren nicht in Abzug und erhält daher eine grössere Heizfläche von 99,1 qm.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Zu §§11 und 12. Druckprobe.

Der Kessel wird nach der letzten Zusammensetzung und vor der Einmauerung einer amtlichen Druckprobe auf 9 Atm Überdruck unterworfen.

Berlin, den

teil

189

der Antragsteller N. N. Spinnerei, Berlin.

ten

.    . 2,2 DL qm.

= 0,24 bis 0,45 cbm Wasserraum,

Sr = on 0,5 qm Wasserspiegel, Qf = <^51,25 qm Grundfläche; bei stehender Anordnung

Zu § 13. Kontrolstutzen.

Der Kessel erhält eine Einrichtung- zur Anbringung des amtlichen Prüfungsmanometers.

Zu §§ 14 und 15. Aufstellung des Kessels.

Die Aufstellung des Kessels entspricht den gesetzlichen Vorschriften. — Zwischen dem Kesselmauerwerk und den dasselbe umschliessenden Wänden verbleibt ein

Zwischenraum von 8 cm. Zur Regelung des Feuers ist ein vom Heizerstande aus beweglicher Essenschieber angebracht.

Der Schornstein erhält 30 m Gesamthöhe, 1,6 m untere Weite und 1 m obere Weite.

Grimma, den

.1898

der Verfertiger Otto Henschel,

Maschinenfabrik, Eisengiesserei und Kesselschmiede in Grimma.

§ 19-

Der einfache Walzenkessel.

Er ist der einfachste aller Kessel und besteht aus

einem Blechcylinder, der an den Enden durch zwei gewölbte Böden geschlossen ist. Je nach seiner Aufstellung unterscheidet man eine liegende und stehende Anordnung.

Die Einmauerung besteht bei liegender Anordnung gewöhnlich in nur einem einzigen, selten in drei Feuerzügen. Die Feuerung ist eine Unter- oder Vorfeuerung.

Fig. 1, Taf. 9 zeigt die Einmauerung eines liegenden Walzenkessels mit nur einem Feuerzuge. Der letztere hat einen ungefähr l_j- oder sichelförmigen Querschnitt, und die Heizgase ziehen in ihm von vorne-nach hinten, bespülen in der Hauptsache also nur die untere Hälfte des Kesselmantels. Der Kessel erhält meistens nach

hinten Neigung, wodurch man zu erreichen sucht — was thatsächlich aber nur unvollkommen erreicht wird — dass der Schlamm des Kessel wassers sich auf die hinteren Bleche bezw. in den hier angeordneten Schlammsack niederschlägt und nicht auf die vorderen Bleche über der Feuerung, wie das meistens der Fall ist. Der über der Feuerung zum grössten Teil sich bildende Dampf bewirkt nämlich durch sein Emporsteigen im vorderen 1 Teile des Kessels ein Nachströmen des Wassers aus dem hinteren Teile nach vorne. Durch diese Wasserzirkulation wird dann der meiste Schlamm und Kesselstein nach ! vorne geschleppt, wo er auf der Feuerplatte liegen bleibt und mit der Zeit festbrennt.

Die Ausrüstung des Kessels ist, abgesehen von dem Schlammsack, die allgemein übliche. Es bezeichnet, wie bei allen anderen Kesselsystemen auf den Tafeln D den Dampfdom,

W den Wasserstandsdom,

C den Schlammsack,

V, das Dampfventil,

V₂ das Sicherheitsventil,

V₃ das Speiseventil,

V₄ den Wasserahblasehahn,

M das Mannloch,

Fj, F.₂ die Einsteigeöffnungen zum Befahren der Feuerzüge,

S den Essenschieber,

K die Kessel pratzen, mit denen der Kessel sich auf das Mauerwerk legt.

Bei der Einmauerung mit drei Feuerzügen, die bei liegenden Walzenkesseln von grossem Durchmesser mitunter vorkommt, führt ein Unterzug die vom Roste kommenden Feuergase zunächst nach hinten, dann ein Seitenzug dieselben wieder nach vorne und ein zweiter Seitenzug dieselben abermals nach hinten zum Fuchs.

Bei stehender Anordnung, in welcher die einfachen Walzenkessel hauptsächlich hinter Puddel- und Schweiss-öfen verwendet und von den abziehenden Gasen der letzteren geheizt werden, bildet die Einmauerung, wie Fig. 3, Taf. 9 zeigt, einen runden, glatten, von unten nach oben ziehenden Heizkanal I, in den unten die Gase eintreten. An der Eintrittsstelle ist das Kesselblech durch ein Schamottefutter vor den daraufstossenden Gasen geschützt. Der Kessel ruht entweder mit schmiedeeisernen Ringen oben auf dem Mauerwerk, oder stützt sich, wie in der Figur, vermittelst eines unteren, gusseisernen Korbes K, auf dasselbe. Das Mauerwerk ist ferner durch eiserne Ringe und Bänder in Entfernungen von 1,25 bis

1,5 m zusammengehalten.

Zum Befahren des Kessels dient der untere, horizontale Stutzen G mit dem Mannloch M.,, sowie ein oberes Mannloch Mt und die in dem Kessel angeordnete Sprossenleiter. Die Heizgase verlassen den Kessel in zwei Blechrohren II, die oben an den Feuerzug I anschliessen. W ist wieder der Wasserstandsdom. Das Speiseventil V₃ kann von der oberen Wärterbühne aus gehandhabt werden. Von den beiden Ablasshähnen V4 sitzt der eine im tiefsten Punkte des Kessels, der andere am Stutzen G.

Die Dimensionen, in welchen der einfache Walzenkessel vorkommt, sind:

bei liegender Anordnung Durchmesser D = 0,8 bis 1,5 m,

Äussere Länge L bis zu 12, ausnahmsweise bis zu 15 m,

Verhältnis ^    ^ bis 4-,

L    5    8

Abstand des niedrigsten Wasserspiegels vom Kesselscheitel = ®

Wasserberührte Heizfläche E = ca 0,58 D~L.

Hiermit berechnet sich annähernd

der Inhalt des    Wasserraumes zu    ...    .    0,555 D²L cbm,

der Inhalt des    Dampfraumes zu    ...    .    0,23    D²L cbm,

die Grösse des    Wasserspiegels zu    ...    .    0,94    DL qm,

die Grösse der    Bodenfläche zu .    .

Es entfallen also auf 1 qm wasserberührte Heizfläche annähernd

Wf=^0,3 D Df = ^0,125 D = 0,1 bis 0,1875 cbm Dampfraum,

Höhe L = 12 bis 15 m, ausnahmsweise bis 20 m, Durchmesser D = 1,1 bis 1,4 m, oben häufig bis auf 1,4 D erweitert.

Bei der Konstruktion der einfachen Walzenkessel sind die folgenden Punkte zu beachten.

Die Schüsse der liegenden Kessel mit nur einem Feuerzuge sind so ineinander zu schieben, dass die Feuergase nicht gegen die Rundnähte stossen²) (siehe Fig. 1, Taf 9). Das über dem Roste liegende Feuerblech muss 0,75 bis 1 m hinter die Feuerbrücke reichen, damit die Rundnaht daselbst nicht von der Stichflamme getroffen wird. Aus gleichem Grunde ist die Rund naht des vorderen Bodens durch einen Schamottebogen zu schützen.

Das Wasserablassrohr muss im tiefsten Punkte des Kessels anschliessen. Erhält der letztere also nach hinten Neigung, so ist hier ein Wassersack anzuordnen oder das erwähnte Rohr, das bei fehlendem Wassersack durch den Feuerzug gehen muss, ist gegen die heissen Gase gehörig zu schützen (siehe V. Abschnitt).

Bei mehr als 10 m Länge ist der Kessel nicht mit Pratzen auf das Mauerwerk zu legen, sondern an schmiedeeisernen Stangen und Federn, die sich auf quer über den Kessel gelegte [- oder I-Träger stützen, aufzuhängen (siehe V. Abschnitt). Dies ist zweckmässig, weil sich dann der lange Kessel bei richtiger Elasticität der Federn so krümmen kann, wie es die Erwärmung der Platten anstrebt.³)

Da nämlich der Kessel nur an der unteren Seite erwärmt wird, so sucht er sich bei grosser Länge nach oben zu krümmen. Fehlen nun die Federn mit ihrer Spannung nach oben, so wird das Gewicht des Kessels und des in ihm befindlichen Wassers einer solchen Krümmung entgegen wirken. Der Kessel befindet sich dann in einem gespannten Zustande, der oft zu einem Riss der Platten führt.

Bei stehenden Walzenkesseln ist die Höhe der Wassersäule bei der Bestimmung der Wandstärken zu berücksichtigen. Mit Rücksicht hierauf erhalten die einzelnen Schüsse eine nach unten hin zunehmende Wanddicken. Uber Blechausmittelungen, Verhältnisse der Kesselböden u. s. w. siehe § 29.

Als Vorteile der einfachen Walzenkessel sind zu nennen: die grosse Einfachheit und die damit verbundene Sicherheit und leichte Reinigung, der grosse Wasser-, Dampfraum und Wasserspiegel bei liegender Anordnung, der grosse Wasserraum und die sehr geringe Bodenfläche bei stehender Anordnung. Der grosse Wasserraum macht die Kessel für dauernden Betrieb, selbst bei veränderlicher Dampfentnahme geeignet, dagegen für häufig unterbrochenen Betrieb oder solchen, wo es auf schnelles Anheizen ankommt, unbrauchbar. Der grosse Dampf-raum und Wasserspiegel bei liegender Anordnung ist der Erzeugung trockenen Dampfes günstig, während die geringe Bodenfläche die stehende Anordnung bei beschränktem Platze, wie hinter Puddel- und Schweissöfen, empfehlenswert macht.

Als Nachteil der liegenden Walzenkessel kommt namentlich deren grosse Bodenfläche, die grösser als bei allen anderen Kesselsystemen ist, ferner das Ablagern

des meisten Schlammes und Kesselsteines auf der Feuer-platte, wenn das Wasser nicht gereinigt wird, die damit verbundene Gefährdung dieser Platte, und endlich die infolge der unteren Erwärmung stattfindende gewaltsame Verbiegung der Kessel bei grosser Länge, die mit der Zeit zu Undichtheiten in der Rundnaht führen muss, in Betracht; auch ist die Wärmeausnützung des Brennmateriales bei nur einem Feuerzuge nicht gross, zumal die oben angedeutete Wasserzirkulation nur gering ist. Stehende Walzenkessel reissen, da die sich bildenden Dampfblasen eine hohe Wassersäule durchbrechen müssen, viel Wasser mit über, liefern also, zumal der Wasserspiegel nur klein ist, meistens nassen Dampf. Zudem treten in dem unteren Teile, der ja den Ablagerungsplatz für allen Schlamm und Kesselstein bildet und das kälteste Wasser enthält, bald Verbiegungen und Anrostungen auf, wenn der Kessel hier nicht sehr sorgsam vor den eintretenden Gasen geschützt wird. Die Wärmeausnützung der Feuergase, die im vertikalen Strome an der Heizfläche vorbeistreichen, ist nur gering, auch fehlt dem System jegliche Wasserzirkulation.

§ 20.

Die mehrfachen Walzenkessel.

Ein grösserer einfacher Walzenkessel, der oben liegt und Oberkessel heisst, ist hier durch Stutzen mit einem, zwei oder drei kleineren einfachen Walzenkesseln, die unten liegen und Unterkessel oder Sieder genannt werden, verbunden. Je nach der Lage der Feuerung, der Einmauerung und der Anordnung der Unterkessel trennt man die vorliegenden Kessel in die folgenden zwei bezw. drei Gruppen.

1. Mehrfache Walzenkessel mit Unterfeuerung, auch Bouilleurkessel genannt. Dieselben finden bei uns namentlich in Eisass und Lothringen, dann in Süddeutschland, zum Teil auch in der Rheinprovinz Verwendung. Die Feuerung befindet sich hier unter den Unterkesseln, die, wenn ihre Zahl zwei oder drei beträgt, alle nebeneinander liegen und sämtlich mit dem Oberkessel durch mindestens zwei Stutzen verbunden sind. Die Heizgase bespülen zuerst die Unterkessel in einem gemeinschaftlichen Zuge I und dann nacheinander den Oberkessel in zwei Seitenzügen II und III. Das Speisewasser tritt gewöhnlich hinten in der Nähe der letzten Verbindungsstutzen in den Oberkessel, die Abblasevorrichtung befindet sich am hinteren Ende der Unter-, kessel.

Die allgemeine Anordnung, sowie Einmauerung der Bouilleurkessel ist aus den Taf. 9 und 10 ersichtlich. Es zeigt Fig. 2, Taf. 9 einen Bouilleurkessel mit nur einem Unterkessel,

Fig. 2, Taf. 10 einen solchen mit zwei,

Fig. 1, Taf. 10 einen solchen mit drei Unterkesseln Die vordersten Verbindungsstutzen sitzen gewöhnlich über oder dicht hinter der Feuerbrücke. Bei zwei und drei Unterkesseln werden die nebeneinander befindlichen Stutzen entweder dicht nebeneinander gesetzt, wie dies Fig. 2, Taf. 10 zeigt, oder aber die Stutzen werden mit Rücksicht auf die bequeme Herstellung der Rundnaht zwischen Oberkessel und Stutzen etwas gegeneinander versetzt, was z. B. in Fig. 1,

Taf. 10 geschehen ist. Bei gegeneinander versetzten Stutzen und zwei Unterkesseln können dann auch die Mittellinien der Stutzen durch die Mitte des Oberkessels gehen und nicht excentrisch zu der letzteren, wie es z. B. in Fig. 2, Taf. 10 der Fall ist.

Die Oberkessel werden mit Pratzen K (Fig. 1 und 2, Taf. 10) oder mit Rundeisen in angenieteten Augen (Fig. 2, Taf. 9) aufgehangen. Die Unterkessel stützen sich auf Kessel-füsse G, die zweckmässig unter den Verbindungsstutzen angeordnet werden und von denen der hinter der Feuerbrücke befindliche durch Verkleidung mit Schamotteziegeln vor dem zu schnellen Verbrennen zu schützen ist.

Die Sohle des Zuges I, in welchem die Gase die Unterkessel bestreichen, wird entweder nach Fig. 2, Taf. 9 gehalten, wo die Vertiefungen hinter der Feuerbrücke und am hinteren Ende des Unterkessels zum Ansammeln der Flugasche (Entfernen derselben durch die Einsteigeöffnungen F.₂ bezw. F,) dienen, oder nach Fig. 1 und 2, Taf. 10 als Gewölbe ausgebildet, das natürlich mit den nötigen Durchbrechungen zum Entfernen der Flugasche und Reinigen der Unterkessel versehen sein muss. In den Seitenzügen II und III ist ferner neben den Verbindungsstutzen der nötige Durchgangsquerschnitt für die Feuergase durch Aussparen der Seiteuwände zu schaffen, wie dies die Horizontalschuitte auf Taf. 10 erkennen lassen. Bei drei Unterkesseln wird man endlich durch eine Quermauer (a in Fig. 1, Taf. 10) dafür sorgen müssen, dass an dem hinteren Ende der Unterkessel auch die von dem Verbindungskanal I/II entfernter liegenden Unterkessel daselbst noch von den Feuergasen bestrichen werden. Fehlt diese Quermauer, die unter dem zunächst liegenden Unterkessel nur wenig, unter dem mittleren Unterkessel mehr Spielraum lässt, unter dem entfernter liegenden Unterkessel aber ganz fortgelassen ist, so gehen die Feuergase im Zuge I direkt nach dem Verbindungskanal I/II und bleiben ohne Einwirkung auf die hintersten Enden des mittleren und entfernter liegenden Unterkessels. Aus dem gleichen Grunde ist in Fig. 1, Taf. 10, wo die den Kessel verlassenden Feuergase noch einen Vorwärmer bespülen, in den Seitenzug III hinten noch eine Quermauer b eingesetzt, welche die Gase zwingt, hier nochmals an den Oberkessel heranzutreten.

Der Vorwärmer in Fig. la, Taf. 10 besteht aus drei übereinander liegenden Walzenkesseln, die reihenmässig an den betreffenden Enden durch Stutzen untereinander verbunden sind. Das Speisewasser tritt am vorderen Ende des untersten Kessels ein, strömt also den in entgegengesetzter Richtung geführten Feuergasen gerade entgegen und wird am hinteren Ende des oberen Kessels durch eine Rohrleitung (siehe Schnitt 2 — 2 in Fig. 1) nach dem Speiseventil V₃ des Bouilleur-kessels geleitet.

Im Eisass wird der von Bouilleurkesseln gelieferte Dampf jetzt meist in besonderen Überhitzern getrocknet und überhitzt. Bisweilen findet man auch zur Überhitzung in den Zug I, dessen Sohle dann natürlich tiefer gelegt werden muss, ein System von Gussstahlröhren angeordnet, die mit Längs-• und Querrippen versehen sind. Das Dampfventil des Kessels ist dann mit den Gussstahlröhren durch eine Rohrleitung verbunden.

2. Mehrfache Walzenkessel mit Zwischenfeuerung.

Die Heizgase treten liier zwischen Ober- und Unterkessel ein. Je nach der Eimnauerung und der Anordnung der Unterkessel unterscheidet man

a) Gegenstromkessel, bei denen die Feuergase zuerst den Oberkessel und dann der Reihe nach die einzelnen Unterkessel bespülen, während das am hinteren Ende des letzten Unterkessels eintretende Speisewasser sich gerade entgegengesetzt zu den Feuergasen bewegt. Die einzelnen Unterkessel, die unter- oder nebeneinander j

liegen, hängen nur in einem Stutzen zusammen, und der Oberkessel ist auch nur durch einen Stutzen mit dem ersten Unterkessel verbunden.

Fig. 1, Taf. II¹) zeigt die Anordnung und Einmauerung eines Gegenstromkessels mit zwei untereinanderliegenden Unterkesseln, wie er früher in Bayern und am Rhein vielfach gebräuchlich war.

Der Weg der Feuergase ist hier durch ausgezogeue Pfeile, der des Speisewassers durch punktierte Pfeile augedeutet. V₃ ist wieder das Speiseventil, V₄ die Abblasevorrichtung. Der Oberkessel A hängt durch den Stutzen C mit dem ersten Unterkessel B, zusammen, der wieder an seinem anderen Ende durch einen zweiten Stutzen mit dem anderen Unterkessel B.₂ verbunden ist. Liegen die beiden Unterkessel nebeneinander, so stehen sie natürlich durch einen horizontalen Stutzen miteinander in Verbindung. Der dargsstellte Kessel ist ein sogenannter Batteriekessel, d. h. ein solcher, bei dem sich mehrere gleichartige Kessel (hier zwei Gegenstromkessel, von denen jeder aus einem Ober- und zwei Unterkesseln besteht) in einem gemeinschaftlichen Mauerwerk befinden.

Den Gegenstromkesseln haften, wie später des Näheren erklärt ist, ganz bedeutende Nachteile an, welche hauptsächlich in dem Fehlen einer jeden Wasserzirkulation in den Unterkesseln und den fortwährenden Anrostungen und Reparaturen des letzten Unterkessels am hinteren Ende desselben, wo das Speisewasser eintritt, bestehen; diese Anrostungen treten auf, wenn die Speisung mit kaltem Wasser bewirkt und der Kessel nur geschont betrieben wird.

Eine geringe Wasserzirkulation erzielt man, wenigstens im Ober- und ersten Unterkessel, wenn man den Kessel nach Fig. 15 des Textes, die einer Ausführung von W. Merlet, Dampfkesselfabrik in Urfahr-Linz, entspricht, eine Tenbrinkvorlage giebt. Der über der direkten Heizfläche im Tenbrinkapparat sich bildende Dampf, welcher der weitaus grösste Teil des vom ganzen Kessel erzeugten Dampfes ist, steigt nämlich durch die vertikalen Stutzen in die Oberkessel, während das Wasser aus den letzteren durch die ersten Unterkessel und die horizontalen Stutzen in den Apparat nachfolgt. Der in Fig. 15 des Textes dargestellte Kessel ist wieder ein Batteriekessel, dessen Mauer werk hier drei Gegenstromkessel mit gemeinschaftlichem Tenbrinkapparat enthält.

Eine weit kräftigere Wasserzirkulation erreicht man aber bei der Anordnung in Fig. 3, Taf. 11, wo der Rost sich unter den nebeneinanderliegenden beiden Unterkesseln befindet (eine Zwischenfeuerung ist hier also nicht vorhanden), von denen ein jeder durch zwei Stutzen mit dem Oberkessel verbunden ist. Der auch hier zum grössten Teil in den Unterkesseln über dem Roste erzeugte Dampf steigt durch die vorderen Stutzen in den Oberkessel, während das Wasser aus dem letzteren durch die hinteren Stutzen in die Unterkessel nachsinkt.

Die Anrostungen der hinteren Enden der letzten Unterkessel und die hierdurch bedingten fortwährenden Reparaturen werden aber bei den zuletzt genannten An-

1) Nach A. Hering „Neuere Grosswasserraum-Dampfkessel und deren Feuerungsanlagen“, Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1889, Taf. III.

vorge-

zu

Ordnungen keineswegs beseitigt; diese sind nur zu vermeiden, wenn man die Kessel forciert oder mit wärmten Wasser speist.

b) Mehrfache Walzenkessel mit Heizkammern. Dieselben werden jetzt meistens an Stelle der Gegenstromkessel gebaut. Die zwischen Ober- und Unterkessel eintretenden Feuergase bestreichen abwechselnd Ober- und Unterkessel, sodass die in demselben Vertikalschnitt beider liegenden Teile annähernd gleiche Hitze empfangen. Jeder schlangenlinig durch die einzelnen Heizkammern, welche durch das Mauerwerk gebildet werden, und bespülen abwechselnd Ober- und Unterkessel.

Die ersten Querwände werden wegen der hohen Temperatur der Feuergase daselbst in Schamotteziegeln aufgeführt. Desgleichen sind die vorderen Enden der Unterkessel vor den auf sie stossenden heissen Gasen durch Schamottekappen schützen. Die Oberkessel sind mit Kundeisen an quer über das Mauerwerk gelegten [-Trägern aufgehangen, die Unterkessel durch Kesselfüsse unterstützt. Zwei nebeneinander

Fig. 15.

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Fig. 16.

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befindliche Heizkammern bedürfen immer einer Einsteigeöffnung.

Unterkessel ist gewöhnlich durch zwei, selten durch einen Stutzen mit dem Oberkessel verbunden. Gespeist wird meistens in den Ober-, selten in den Unterkessel. Die Wasserabblasevorrichtung befindet sich wieder am hinteren Ende des Unterkessels.

Die allgemeine Anordnung und Einmauerung dieser Kessel ist aus Fig. 2, Taf. 11, sowie aus den Figuren auf Taf. 12 ersichtlich, wovon die letzteren einer Ausführung der Maschinen bau- Aktiengesellschaft Nürnberg entsprechen und einen Batteriekessel darstellen. Die Einmauerung ist sehr einfach und besteht aus zwei Längsmauern, zwischen welchen in den nötigen Abständen Querwände eingezogen sind. Da die letzteren abwechselnd oben und unten Öffnungen zum Durchlässen der Feuergase besitzen, so bewegen sich die letzteren

Der den Kesseln vorgebaute Tenbrinkapparat ist behufs Erzielung einer lebhaften Wasserzirkulation sowohl durch Stutzen C, (Taf. 12) mit den Oberkesseln, als auch durch horizontale Stutzen C.₂ und äussere Verbindungsrohre C₃ mit den entsprechenden Unterkesseln verbunden. 31 ist auf Taf. 12 ein gemeinschaftlicher Dampfsammler.

Fig. 5, Taf. 11 und Fig. 16 des Textes, letztere nach den Ausführungen der Dampfkesselfabrik von W. Merlet in Urfahr-Linz, zeigen einen mehrfachen Walzenkessel mit Heizkammern, Quersieder und sogenannter Halb-Tenbrinkfeuerung. Fig. 4, Taf. 11 giebt die Form eines mehrfachen Walzenkessels 5mn G. Kuhn in Stuttgart, der für 13 Atm Überdruck berechnet und ebenfalls nach dem Heizkammersystem eingemauert

3’

0,23 D²L cbm,

Wf = Df = Sf =

Gf =

den Wasserraum gleich

0,555 D²L + x<0,75 d²L,

d = 0,62 D, für x = 2 und 3 d = 0,5 D

ist. Ober- und Unterkessel haben hier gleichen Durchmesser.

Bezüglich der Dimensionen, in welchen die mehrfachen Walzenkessel gewöhnlich zur Ausführung kommen, können die folgenden Angaben dienen.

Durchmesser der Oberkessel D == 0,8 bis 1,5 m,

Äussere Länge derselben

L bis zu 10 m bei Unterfeuerung,

L bis zu 11 m bei Zwischenfeuerung,

Durchmesser der Unterkessel

d = 0,6 bis 0,68 D bei drei, d = 0,48 bis 0,5 D bei zwei Unterkesseln, mindestens aber 0,55 m in jedem Falle mit Rücksicht auf die Befahrbarkeit,

Äussere Länge der Unterkessel

l = caL-f-l,l d bei Unterfeuerung,

1 = ca L —1,25 d bei Zwischenfeuerung, Durchmesser der Verbindungsstutzen

d, = 0,35 bis 0,55 m,

Höhe des niedrigsten Wasserspiegels vom Scheitel der

Oberkessel = ^

Wasserberührte Heizfläche bei Unterfeuerung

F = caO,6DitL-j-x 0,8 du (1— 2 mj,

bei Zwischenfeuerung

F==caO,58D^L-(-x • drc(l— mj, wenn x die Zahl der Unterkessel

m, die Stärke der Front- oder Hintermauer ist.

Ferner berechnet sich annähernd der Inhalt des Wasserraumes zu

0,555 D²L -j- x • 0,75 d²l cbm, der Inhalt des Dampfraumes zu die Grösse des Wasserspiegels zu ...    .    0,94 DL cbm,

die Grösse der Bodenfläche für Eiuzelkessel zu

2.2    DL qm bei nur einem oder mehreren, untereinanderliegenden Unteikesseln,

2,9 D L qm bei zwei,

3.2    DL qm bei drei nebeneinanderliegenden Unterkesseln, für Batteriekessel mit einem Unterkessel unter jedem Oberkessel

3.4    DL qm, wenn zwei,

4.5    D L qm, wenn drei Kessel in einem gemeinschaftlichen Mauerwerk untergebracht sind.

Es entfallen weiter annähernd auf 1 qm wasserberührte Heizfläche bei einem Unterkessel

0,25 D = 0,2 bis 0,375 cbm Wasserraum,

0,67 D = 0,054 bis 0,01 cbm Dampfraum,

0,27 qm Wasserspiegel,

0,64 bis 0,435 qm Bodenfläche, wovon die grösseren Werte für Einzel-, die kleineren für Batteriekessel Gültigkeit haben,

bei zwei bezw. drei Unterkesseln nebeneinander Wr—^0,21 D bezw. 0,197 D = 0,17 bis 0,315 bezw.

0,16 bis 0,3 cbm Wasserraum,

Df =    0,52 D bezw. 0,4 D = 0,042 bis 0,078 bezw.

¹

Carl Heymann's Verlag-, Berlin W, liefert für Kesselbeschreibungen Formulare (Vordruck J, und zwar Jf für feststehende, Jb für bewegliche, Js für Schiffskesselanlagen), die in der oben angegebenen Weise vorgedruckt sind und also nur ausgefüllt zu werden brauchen.

²

   Bei drei Feuerzügen gilt dies für den ersten Zug.

³

   v. Reiche, „Anlage und Betrieb der Dampfkessel“, Verlag von Arthur Felix in Leipzig.

0,032 bis 0,06 cbm Dampfraum,

Sr =<^0,21 bezw. 0,166 qm Wasserspiegel,

Gf — ^ 0,66 bezw. 0,56 qm Bodenfläche.

Die vorstehenden Werte ergeben sich, wenn man die Heizfläche der mehrfachen Walzenkessel, sowohl für Unter-, als auch für Zwischenfeuerung'¹), gleich

F = 0,6 DtcL -f- x • 0,8 dTiL,

den Dampfraum, Wasserspiegel, die Bodenfläche, wie oben angegeben, setzt, und weiter für x = 1 einführt.

Der Dampfüberdruck, für welchen mehrfache Walzenkessel gebaut werden, beträgt gewöhnlich bis zu 12 Atm, die Heizfläche ist 25 bis 75 qm für Einzelkessel.

Bei der Konstruktion der mehrfachen Walzenkessel sind die folgenden Punkte zu beachten.

Die Teile eines mehrfachen Walzenkessels sind so anzuordnen, dass der in den Unterkesseln gebildete Dampf und die dorthin mit dem Speisewasser gelangende Luft schnell und unbehindert in den Dampfraum des Oberkessels aufsteigen kann, damit die von den Heizgasen bestrichenen oder im heissen Mauerwerk liegenden Wandungen der Unterkessel baldigst ausser Berührung mit dem Dampf und der Luft kommen und stets von neuem durch das Kesselwasser gekühlt werden. Geschieht das nicht, bilden sich vielmehr in den Scheiteln der Unterkessel ruhende Dampf- und Luftschichten, so tritt an den fraglichen Stellen nicht nur, da Dampf und Luft schlechte Wärmeleiter sind, eine Wärmestauung und Überhitzung der Bleche ein, welche die schon auf Seite 5 angeführten Gefahren nach sich zieht, sondern der Sauerstoff der Luft bewirkt auch eine Abrostung und Anfressung der Bleche, die dadurch mit der Zeit eine erhebliche Schwächung erfahren; mehr oder weniger gefahrvolle und unliebsame Betriebsstörungen, sowie entsprechende Reparaturen sind also mit der Bildung solcher Dampf- und Luftpelze stets verbunden.

Die vorstehende Kegel ist bei Bouilleur- und mehrfachen Walzenkesseln mit Heizkammem umsomehr zu beachten, als bei den ersteren ja der grösste Teil des Dampfes in den Unterkesseln erzeugt wird, bei den den letzteren die vorderen Enden der Unterkessel von den heissesten Gasen bestrichen werden und bedeutenden Anteil an der Dampferzeugung des Kessels haben.

Eine schnelle Abfuhr des Dampfes und der Luft aus den Unterkesseln wird erreicht, wenn

1. eine lebhafte Wasserzirkulation im Kessel vorhanden ist, welche die Dampf- und Luftblasen aus den Unterkesseln mit fortreisst und für eine schnelle Mischung des frisch eingeführten Wassers mit den wärmsten Wasserschichten sorgt, wodurch die mit eingeführte Luft bald zur Ausscheidung gelangt. Eine solche Wasserzirkulation tritt ein, wenn man jeden Unterkessel durch mindestens zwei Stutzen mit dem Oberkessel verbindet. Durch den ersten²), der über oder dicht hinter

1)    Es ist dies bei den vorliegenden annähernden Rechnungen zulässig, da bei Unterfeuerung die Unterkessel zwar länger als bei Zwischenfeuerung, dafür aber auch nicht am ganzen Umfange von den Feuergasen bestrichen werden.

2)    Bei mehr als zwei Stutzen durch die vorderen.

sowie auf Taf. 12 steigt das links vom vorderen Stutzen befindliche Ende x

der Feuerbrücke sitzt, steigen dann die liier zum grössten Teil gebildeten Dampfblasen, sowie die hierhin gelangenden Luftblasen empor, während durch den hinteren das Wasser aus dem Oberkessel nachsinkt.

2.    den Querschnitt der Verbindungsstutzen nicht zu klein macht. Vogt, Oberingenieur des Bergischen Dampfkessel -Überwachungsvereines empfiehlt z. B., bei mehrfachen Walzenkesseln mit Unterfeuerung denjenigen Stutzen, durch welche Dampf und Luft aufsteigen sollen, also allen mit Ausnahme des hintersten,

einen lichten Querschnitt von — bis ~ der Heizfläche

des zugehörigen Unterkessels zu geben.

3.    jeder Teil eines Unterkessels Neigung nach denjenigen Stutzen erhält, durch welche der Dampf und die Luft aufsteigen sollen; diese Neigung kann auf 1 m Länge 20 bis 25 mm betragen.

In Fig. 2, Taf. 9, Fig. 1 und 2, Taf. 10, Fig. 2, Taf. 11,

y der Unterkessel, die hier konisch gestaltet sind, von links nach rechts, das rechts von diesem Stutzen liegende Ende y — z der Unterkessel, die hier geneigt angeordnet sind, von rechts nach links an; beide Teile der Unterkessel haben also Neigung nach dem vorderen Stutzen. In Fig. 1, Taf. 11 dagegen hat der Unterkessel B₂ auf seiner ganzen Länge x,₂ — y₂ Neigung gegen den Stutzen, der B2 und B, verbindet, während der Unterkessel B, wieder mit seinen Teilen x, — yl und zl —• y₂ in Bezug auf den Stutzen, durch den er mit dem Oberkessel zusammenhängt, geneigt ist. In Fig. 4, Taf. 11 schliesslich steigt der unterste Kessel nach den vorderen Quersiedern, der mittlere Kessel nach dem hintersten Stutzen an.

4. die Unterkessel aus konischen Schüssen so zusammengesetzt werden, wie dies die Figuren auf Taf. 9, 10, 11Q und 12 zeigen, damit der Dampf und die Luft am Aufsteigen nicht durch die Bleche in den Rundnähten behindert werden. Bei Bouilleur- und Gegenstromkesseln wird dann auch der Bedingung genügt, dass die Feuergase nicht in die Rundnähte stossen.

Weiter ist bezüglich der Konstruktion der mehrfachen Walzenkessel darauf aufmerksam zu machen, dass die Oberkessel Neigung nach hinten, und zwar auf 1 m Länge 10 bis 20 mm, erhalten, damit beim Abblasen sämtliches Wasser aus dem Kessel entfernt werden kann. Die Wanddicke der Oberkessel soll nach v. Reiche nicht unter 8 mm genommen werden. Von mancher Seite wird auch bei Zwischenfeuerung eine elastische Aufhängung des vorderen Endes der Oberkessel vermittelst Spiralfedern, die während des Betriebes stärker angespannt werden können (siehe V. Abschnitt), empfohlen, weil sich sonst dieser Teil der Oberkessel infolge der stärkeren Erwärmung hebt und die nächstfolgende Rundnaht stark beansprucht; von anderer Seite wird eine solche Aufhängung dagegen als unnötig erachtet. Die Nietung ist bei hohen Drucken für kleine Durchmesser zweireihig, für grosse Durchmesser Laschennietung.

Die Unterkessel müssen, wenn sie befahrbar sein sollen, mindestens 550, oder besser mindestens 600 mm lichten Durchmesser haben. Ihre Blechstärke beträgt

1) In Fig-, 2, Taf. 11 muss der mittlere Schuss des Unterkessels nicht in, sondern über den hintersten Schuss greifen.

zweckmässig nicht unter 8 mm. Die Köpfe der Unterkessel sollen nur bis zu 600 mm Durchmesser gegossen werden, während sie bei grösseren Durchmessern und hohen Drucken zweckmässig 23 bis 28 mm stark geschmiedet werden.¹) Die zwischen den Verbindungs-stutzen liegenden Kundnähte der Unterkessel sind vorteilhaft, auch wenn der Dampfdruck es nicht erfordert, zweireihig zu nieten.

Die Terbindungsstutzen sollen nicht unter 350 mm und, wenn sie befahrbar sein sollen, nicht unter 450 mm weit gemacht werden. Ihre Länge beträgt, damit sie den Ausdehnungen der Unterkessel Folge geben können, vorteilhaft nicht unter 500 mm. Die Wandstärke der Stutzen, die am besten in der Längsnaht geschweisst und aus Blechen vorzüglichster Qualität hergestellt werden, soll womöglich nicht unter 10 mm sein. Die Stutzen sind möglichst auf den Aussringen der Unter- und Oberkessel zu befestigen.

D

Die Beanspruchung der Heizfläche ^v, das ist

die von 1 qm der letzteren zu liefernde Dampfmenge, beträgt für Neuanlagen von mehrfachen Walzenkesseln vorteilhaft 12 bis 16 kg für die Stunde.

Über Blechausmittelungen, Verhältnisse der Kesselböden siehe § 29.

Als Vorteile der mehrfachen Walzenkessel können allgemein deren billige Herstellung, leichte Reinigung und Verwendbarkeit für hohe Dampfspannungen, ohne dass die Wandstärken wegen der kleinen Durchmesser für die Wärmeübertragung und Bearbeitung zu dick werden, gelten. Der grosse Wasserraum macht die Kessel ferner für dauernden Betrieb, auch bei sehr veränderlicher Dampfentnahme, geeignet, während sie für häufig unterbrochene Betriebe oder solche, bei denen es auf ein schnelles Anheizen ankommt, unbrauchbar sind. Der Dampfraum und Wasserspiegel der mehrfachen Walzenkessel ist kleiner als beim einfachen; der erstere kann aber leicht, namentlich bei Batteriekesseln, durch Anbringung eines Dampfsammlers beliebig vergrössert werden. Die Grundfläche, welche ein mehrfacher Walzenkessel erfordert, ist höchstens halb so gross als die des entsprechenden einfachen Kessels.

Im Besonderen bieten mehrfache Walzenkessel mitUnterfeuerung gegenüber den Kesseln mit Innen-feuerung namentlich insofern eine grössere Betriebssicherheit, als bei ein tretendem Wassermangel zunächst die erst später mit den Heizgasen in Berührung kommenden Wandungen des Oberkessels von Wasser entblösst werden, ein Erglühen der Kesselwandungen also nur dann zu befürchten ist, wenn der Wassermangel sich bis in die Unterkessel erstreckt. Von den mehrfachen Walzen-kesseln mit Zwischenfeuerung gewähren die Gegenstromkessel eine hohe Ausnützung des Brennmateriales, namentlich wenn sie geschont betrieben und kalt gespeist werden. Es geschieht dies aber (siehe weiter unten) auf Kosten der Dauer einzelner Teile des Kessels und hat

1) Nach Angaben von Waith er-Me uni er, Oberingenieur des elsässischen Dampfkessel-Überwachungsvereines.

platte, sowie auf den übrigen Blechen der Unterkessel als der tiefsten Stelle des ganzen Kessels fest, vermindern    Enden offenen Flammrohre, welche von den Feuergasen

das Wärmeübertragungsvermögen dieser Wandungen mehr    durchzogen werden, eingebaut sind. Je nach der Zahl

und mehr und gefährden die letzteren durch Überhitzung.

Ferner reissen Bouilleurkessel viel Wasser mit über, liefern also verhältnismässig nassen Dampf. Es rührt dies daher, dass der zum grössten Teile im vorderen Teile der Unterkessel über dem Roste gebildete Dampf des

seinen Grund, wie schon auf Seite 50 erklärt wurde, darin, dass infolge des Gegenstromprinzips die für die Wärmeabgabe an den Kessel massgebende Differenz zwischen der Temperatur der Heizgase und des Kesselwassers vom vordersten bis zum hintersten Ende der Heizfläche in möglichster Grösse vorhanden ist. Das am hinteren Ende des letzten Unterkessels eintretende kalte Speisewasser kühlt bei sehr geschontem Betriebe die Feuergase sogar so stark ab, dass diese zeitweise, nämlich während des Speisens, den Kessel mit weniger als 100° G verlassen. Mehrfache Walzenkessel mit Heizkammern besitzen gegenüber den Gegenstromkesseln eine grössere Dauer und verlangen weniger Reparaturen. Die Anrostungen der Unterkessel werden fast vollständig vermieden, wenn man in den Oberkessel speist. Auch nimmt der Oberkessel hier mehr als bei den anderen Systemen an der Dampfbildung Teil, zumal die Führung der Feuergase senkrecht zu der Heizfläche ja als vorteilhaft bezeichnet werden muss. Die Einmauerung der Kessel ist schliesslich eine äusserst einfache, die Reinigung und Befahrung der einzelnen Kammern äusserst leicht und bequem.

Bezüglich der Nachteile der mehrfachen Walzenkessel ist zu bemerken, dass bei Bouilleurkesseln der Nachteil der Uiiterfeuerung zur Geltung kommt, wenn das Speisewasser nicht gereinigt und von den schlamm-und kesselsteinbildenden Bestandteilen befreit wird.

Letztere lagern sich bezw. brennen dann auf der Feuer

Kessels durch den ersten, immerhin verhältnismässig engen Verbindungsstutzen eines jeden Unterkessels emporsteigen und dabei eine hohe Wasserschicht durchbrechen muss, was natürlich nur unter heftigem Aufwallen des Wasserspiegels geschehen kann.

Gegenstromkessel erfordern, wenn sie geschont betrieben und kalt gespeist werden, also eine grosse Ausnützung des Brennmateriales ergeben, fortwährende Reparaturen. Da sich nämlich bei den erwähnten Umständen die Heizgase an dem hinteren Ende des letzten Unterkessels während des Speisens bis unter 100° C ab-kiihlen, so schlägt sich der in den Gasen enthaltene Wasserdampf als Kondenswasser an den erwähnten Stellen des Unterkessels nieder. Dieses Wasser bewirkt namentlich dort, wo es an drei übereinander liegenden Blechen, die eine Ecke bilden, haften bleibt, fortwährende Anrostungen, indem der sich ansetzende Rost vom Innern des Kessels aus durch das nach dem Speisenwärmer werdende Kesselwasser immer von neuem aufgelockert und dadurch das blanke Eisen immer wieder dem Kondenswasser zur neuen Rostbildung und Schwächung ausgesetzt wird. Auch tritt bei dem System wegen

Mangels einer jeglichen Wasserzirkulation eine Anrostung der Bleche an den Unterkessel von innen aus ein, weil die aus dem Speisewasser sich nur langsam ausscheidende Luft bei der langsamen Bewegung des Wassers an den Nietköpfen und anderen Hervorragungen haften bleibt und durch ihren Sauerstoff zerstörend auf diese einwirkt. Dieselben Übelstände zeigen natürlich die dem Kessel in Fig. 1, Taf. 10 angehängten Vorwärmer, die ja auch weiter nichts als Gegenstromkessel sind.

Will man die fortwährenden Reparaturen an den Unterkesseln vermeiden und doch das Gegenstromprinzip beibehalten, so muss man entweder mit vorgewärmten Wasser speisen, oder den Kessel forcieren. Dann lässt aber auch der Wirkungsgrad der Kessel bedeutend nach und ist nicht grösser als bei den übrigen Systemen. Jetzt baut man an Stelle der Gegenstromkessel fast stets mehrfache Walzenkessel mit Heizkammern, bei denen man die Anrostungen der Unterkessel ganz vermeiden oder wenigstens bedeutend verringern kann, namentlich wenn man in den Oberkessel speist. Allerdings eignet sich die Einmauerung nicht gut für kurze Kessel, erfordert auch einen kräftigen Schornsteinzug.

§ 21.

Die Flammrohrkessel.

Den grössten Teil aller feststehenden Kessel bilden die Flammrohrkessel. Sie bestehen aus einem cylindri-schen Kesselmantel, in den der Länge nach und mit den beiden Böden des Mantels verbunden die an den

der Flammrohre eines Kessels unterscheidet man Ein-

Zwei- und Dreiflammrohrkessel. Beim Einflammrohrkessel kann ferner das Flammrohr in der vertikalen Mittellinie des Kessels, oder aber seitlich von dieser im Mantel liegen; im letzteren Falle bezeichnet man den Kessel wohl auch als Seitrohrkessel (Taf. 14). Bei Zweiflammrohrkesseln endlich sind die beiden Flammrohre gleich weit und liegen gleich hoch im Kesselmantel (Taf. 13), beim Dreiflammrohrkessel dagegen sind alle drei Rohre verschieden weit, und es liegen das grösste und mittlere Rohr mit ihren oberen Kanten ungefähr gleich hoch im Mantel, während das kleinste sich in der Mitte unter den beiden ersten befindet (Fig. 3, Taf. 16). Die Flammrohre selbst können an ihrem Umfange glatt, gewellt oder gerippt sein, und demgemäss unterscheidet man glatte Flammrohre (Taf. 13), Wellrohre (Taf. 14) und Rippen rohre. Häufig findet man auch noch quer in die Flammrohre engere Röhren, die man als Gallo way-Pfeifen (Taf. 15) bezeichnet, eingebaut.

Die Feuerung der Flammrohrkessel ist aus den auf Seite 37 angeführten Gründen in den weitaus meisten Fällen eine Innenfeuerung und nur dann eine Vorfeuerung, wenn das Brennmaterial, die Form des Rostes oder andere Gründe eine solche verlangen. Unterfeuerung, die jetzt nur noch selten bei Flammrohrkesseln vorkommt, ist dagegen wegen der häufig erklärten Nachteile dieser Feuerung wenn möglich stets zu vermeiden.

1. in zwei Seiten- und einem Unterzuge. Dabei können die beiden Seitenzüge, wie es z. B. bei dem Zweiflammrohrkessel auf Taf. 13 der Fall ist und meistens geschieht, den zweiten Zug II bilden, der die Gase von hinten nach vorne führt, während der Unterzug III dieselben wieder nach hinten zum Fuchs leitet, oder aber es kann der Unterzug von den Gasen nach dem Verlassen der Flammrohre zuerst durchzogen werden, während die beiden Seitenzüge den letzten Zug bilden. Die Seitenzüge stehen mit dem Unterzuge stets am vorderen Ende des Kessels in Verbindung, indem hier ein Teil des Mauerwerks, das die Seitenzüge von dem Unterzuge trennt, fortgelassen ist.

Der letztgenannten Anordnung, bei welcher der Unterzug zuerst, die Seitenzüge zuletzt durchzogen werden, rühmt man eine gleiclimässigere Erwärmung des Kesselwassers, das bei Flammrohrkesseln, namentlich bei Tiefspeisung (siehe später), oben, also in der Nähe der Flamm- j rohre, viel stärker als unten erwärmt wird, nach, indem durch die etwas stärkere Erwärmung des Mantels von unten her die Wasserzirkulation im Kessel begünstigt werden soll. Dagegen kommt bei dieser Anordnung der Umstand, dass bei schlämm- und kesselsteinhaltigem Wasser, das nicht gereinigt wird, derjenige Teil des Mantels, auf dem sich Schlamm und Kesselstein nieder-schlagen, von den heisseren Gasen bestrichen wird, als Nachteil in Betracht. Beiden Anordnungen haftet aber einmal der Übelstand an, dass die Seitenzüge, um befahrbar zu bleiben, recht breit gemacht werden müssen (und zwar bei der ersten Anordnung, wo die Gase noch heisser in den Seitenzügen sind, mehr als bei der zweiten), wodurch ein grosser Teil des vorbeiziehenden Gasstromes ziemlich wirkungslos auf die Heizfläche bleibt, und dass das andere Mal die Erwärmung des Kesselmantels eine sehr ungleichmässige ist, wodurch Anrostungen des Mantels von innen und Undichtheiten in den Rundnähten desselben, wie sie später erörtert sind, herbeigeführt werden.

Bei Innenfeuenmg besitzen Zweiflammrohrkessel in jedem Flammrohre einen Rost, Dreiflammrohrkessel aber nur in dem grössten, weitesten Rohre einen solchen.

Bezüglich der Einmauerung ist zu bemerken, dass bei Ein- und Zweiflammrohrkesseln die Flammrohre sowohl bei Innen-, als auch bei Vorfeuerung stets den ersten Zug I bilden. Der Kesselmantel kann in dreifach verschiedener Weise von den Heizgasen bestrichen werden, nämlich:

Der Kessel auf Taf. 13 hat glatte Flammrohre, die durch

|_-Eisenringe versteift und aus ihrer grössten Weite am

Rost durch ein kurzes konisches Rohr in ihre kleinere Weite übergeführt sind. Der Mantel besteht aus cylindrischen Schüssen und stützt sich mit seinen Aussenringeu auf drei Kesselfüsse G. Die Böden sind eben und durch Blechanker versteift. Das Speisewasser tritt durch das Einhängerohr des Speiseventiles V₃ dicht unter dem niedrigsten Wasserstande aus, eine Anordnung, die man als Hochspeisung bezeichnet und die gegenüber der älteren Tiefspeisung namentlich den Vorteil einer gleichmässigeren Erwärmung des Kesselwassers bietet. Zum Befahren des Kessels sind bei Flammrohrkesseln gewöhnlich zwei Mannlöcher angeordnet, von denen hier das | Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

eine im vorderen Kessel-, das andere im Domboden sitzt. Hinter den Flammrohren sind in der hinteren Kesselmauer zwei Einsteigeöffnungen F angeordnet.

2. in zwei Zügen, von denen der eine die eine, der andere die andere untere und seitliche Hälfte des Kesselmantels umfasst. Eine solche Einmauerung zeigt der Seitrohrkessel von Schulz Kn au dt, Blechwalzwerk in Essen, auf Taf. 14. Die beiden erwähnten Züge II und III sind durch eine Mauer unterhalb der Mitte des Kessels getrennt und stehen nur vorne, wo ein Teil dieser Mauer fehlt, miteinander in Verbindung. Der Zug II, der bei Seitrohrkesseln stets dort vorbeiführt, wo das Flammrohr dem Mantel näher liegt, leitet die Gase nach vorne, der Zug III dieselben wieder nach hinten zum Fuchs. Der Kanal IV oberhalb des Kessels wird nicht von den Feuergasen durchzogen, sondern in ihm befindet sich Luft, welche den Dampf-raum des Kessels vor Abkühlungsverlusten schützen soll. Zur Erwärmung dieser Luft können Heizgase aus dem Zuge III durch kleine Löcher in den Abdeckplatten x dieses Zuges (siehe den Horizontalschnitt und die Querschnitte) aufsteigen. Jetzt führt die Firma den Kanal IV für gewöhnlich nicht mehr bei ihren Kesselanlagen aus.

Die vorliegende Einmauerung bietet den Vorteil, dass der Zugquerschnitt oben schmal ist und die Gase also in nicht zu breitem Strome am Mantel vorbeiführt, dass er dabei aber unten genügend breit ist, um bei der grossen Höhe der Züge ein bequemes Befahren der letzteren zu ermöglichen. Ferner wird bei Seitrohrkesseln dadurch, dass die Feuergase nach dem Verlassen des Flammrohres zunächst durch denjenigen der beiden Mantelzüge ziehen, der auf der engeren Seite des Wasserraumes liegt, eine gewisse Wasserzirkulation im Kessel angestrebt, indem die infolge der stärkeren Erwärmung des Wassers an der engeren Seite sich bildenden Dampfblasen daselbst aufsteigen, während das Wasser von der gegenüberliegenden weiteren Seite nachströmt. Der Nachteil einer ungleich-mässigen Erwärmung des Kesselmantels haftet also auch dieser Einmauerungsart an, da die Temperatur der Gase im letzten Mantelzuge niedriger als im vorhergehenden ist. Infolgedessen dehnen sich die Bleche auf der einen Mantelseite weniger aus als auf der anderen, und die hiermit verbundenen ungleichen Spannungen und Zerrungen der Bleche müssen die schon bei der vorigen Einmauerung erwähnten Anrostungen und Undichtheiten auch hier herbeiführen.

Der Kessel auf Taf. 14 besitzt ein Wellrohr (Patent Fox und Morison). Die Wellen werden in das glatte Rohr eingewalzt, wenn dessen Längsnaht geschweisst ist. Über die Vorteile der Wellrohre siehe später. Die Kesselböden sind gewölbt und gepresst (Fig. 3, Taf. 14). Das ausgezogene Loch für das Wellrohr ist so gehalten, dass die Rundnähte zwischen Mantel und Boden einerseits und Flammrohr und Boden andererseits einander parallel liegen , was die Arbeit der Kesselschmiede erleichtert. Bei hydraulischer Nietung werden die Krempen des Bodens nach aussen gezogen (Fig. 5, Taf. 16). Die |_-Eisen y im Kesselmantel dienen als Lauf

schiene beim Befahren. Um den Mantel vor der Nässe des Grundwassers zu schützen, ist auf die untere Zunge, welche die Züge II und III scheidet, eine Gusseisenschiene gelegt. F ist die hintere Einsteigethür zum Reinigen des Wellrohres

g-e-

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und der Züge, z eine verschliessbare Öffnung, die beim Untersuchen der Feuergase benutzt wird.

Von der Firma Schulz Knaudt in Essen wurde früher auch der Flammrohrzug durch Schamottewände nochmals teilt. Dies zeigt Fig. 2, Taf. 14. Hinter dem Roste ist hier eine ganz in Schamotte ausgeführte Verbrennungskammer errichtet und von dieser aus das Flammrohr in die Züge Ia, Ib und Ic geteilt, welche in der genannten Reihenfolge den Heizgasen durchzogen Averden. Diese Einrichtung erfordert natürlich einen sehr kräftigen Schornsteinzug, bietet aber den Vorteil, dass die Gase an den heissen Wänden die zu ihrer Entzündung erforderliche Temperatur finden.

3. einem Unter- und einem Oberzuge. Der erstere umfasst die ganze untere Hälfte des Kesselmantels und führt die Feuergase aus den Flammrohren nach vorne, der letztere geht über den Dampfraum des Kessels und leitet die Gase von vorne nach hinten zum Fuchs. Diese Einmauerung besitzt z. B. der Zweiflammrohrkessel auf Taf. 15, die einer Ausführung der Maschinenbaugesellschaft Karlsruhe in Karlsruhe entspricht. Die Überführung der Gase aus dem Unterzuge II in den Oberzug III an dem vorderen Ende die von dem Dampfe des Kessels nach dem Verlassen des letzteren durchzogen werden. Sie bieten den Vorteil, dass der Dampf in ihnen vollständig getrocknet wird, da der Dampfraum nun sehr gross ausfällt und das mitgerissene Wasser durch die Feuergase im Oberzuge verdampft wird; sogar eine geringe Überhitzung des Dampfes ist in manchen Fällen nicht ausgeschlossen.

Die vorliegende Einmauerungsart verdient den Vorzug vor den beiden anderen, indem sie weit mehr als diese letzteren für eine gleichmässigere Erwärmung des Kesselmantels sorgt. Es wird hier nämlich nicht nur die untere Mantelhälfte gleichmässig erwärmt, indem die vordere Querwand, vor der die Gase emporsteigen, die Gase zwingt, auch den tiefsten Teil des Mantels zu bestreichen, sondern auch die obere Hälfte des Mantels wird mit erwärmt. Ausserdem ist der Unterzug ebenso wie bei der vorigen Einmauerung an den oberen Stellen genügend schmal, während das Befahren des Zuges und die Reinigung des fast vollständig frei liegenden Kessels äusserst leicht bewerkstelligt werden kann.

Fig. 17.

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Der Kessel auf Taf. 15 besitzt glatte Flammrohre, die vorne durch sogenaunte Adamsonsche Ringe (siehe später), hinten durch eingebaute Galloway-Pfeifen versteift sind. Die letzteren sind vollständig geschweisst und tragen, da ihre Wandstärke verhältnismässig dünn ist, auch die Heizgase immer senkrecht auf sie stossen, wesentlich zur Dampfbildung, sowie zu einer gewissen Wasserzirkulation im Kessel bei. Wie der Querschnitt 2 — 2 zeigt, sind die Pfeifen in die Flammrohre von aussen eingebaut ; der obere, grössere Flansch der Pfeifen sitzt also ausserhalb, der untere, kleinere innerhalb der Flammrohre. Jetzt werden die Pfeifen vielfach in die Flammrohre eingeschweisst. Die aufeinanderfolgenden Pfeifen sind natürlich gegeneinander versetzt, damit die Heizgase immer auf sie stossen.

des Kessels geschieht in der Weise, dass hier eine Querwand (siehe Schnitt 1—1) eingesetzt ist, die mit der oberen Abdeckung des Unterzuges zusammenhängt und nur unten eine Öffnung zum Durchlässen der Grase enthält. Vor dieser Querwand steigen dann die Grase zum Zuge III empor.

Da hier der Dampfraum von den Feuergasen bestrichen wird, so muss nach dem Gesetz (siehe Seite 71) die vorher vom Wasser bespülte Heizfläche mindestens zwanzig-bezw. vierzigmal so gross als die totale Rostfläche sein, je nachdem der Luftzug ein natürlicher oder künstlicher ist.

Bisweilen baut man, wie Fig. 17 des Textes nach einer Ausführung der Dampfkesselfabrik von W. Merle t in Urfahr-Linz zeigt, noch Vorwärmer, das sind kleine einfache Walzenkessel, in den Oberzug ein. Das Speisewasser tritt dann hinten in den einen Vorwärmer ein, geht in diesem nach vorne, tritt hier durch ein Rohr in den zweiten Vorwärmer über, den es von vorne nach hinten durchzieht, um schliesslich durch eine Leitung in den eigentlichen Kessel zu gelangen. Da diese Vorwärmer aber wegen Mangel einer jeglichen Wasserzirkulation sehr starken Anrostungen ausgesetzt sind, so ersetzt man sie jetzt meistens durch sogenannte Über- und mehr) giebt man jetzt meistens kleine Manteldurch-hitzer oder besser Dampfsanimier. Es sind dies ebenfalls einfache Walzen- oder Feuerröhrenkessel (siehe § 22),

Früher vereinigte man die beiden Flammrohre hinter dem Roste wohl auch zu einem gemeinschaftlichen Rohre von ungefähr bohnenförmigem Querschnitte, um möglichst viele Galloway- Pfeifen einbauen zu können (Fig. 4, Taf. 16). In den aufeinanderfolgenden Querschnitten sitzen dann abwechselnd drei und zwei Pfeifen. Der bohnenförmige Querschnitt wird durch ein oberes und unteres, sowie zwei seitliche Bleche gebildet. Hinter den ersten drei Pfeifen werden die Feuergase auch nochmals zusammengezogen, da hier die Seitenbleche eingebeult sind.

Den Flammrohrkesseln mit hohem Druck (10 Atm

messer (für gewöhnlich nicht über 2 in), damit die Blechstärken mit Rücksicht auf die Wärmeleitung und

Bearbeitung- nicht zu gross (nicht über 25 mm) ausfallen. Bei grösseren Anlagen bildet man die Kessel dann vielfach als sogenannte Zwillingskessel aus, indem man zwei vollständig oder nahezu gleiche Flammrohrkessel in eine gemeinschaftliche Einmauerung legt und die Dampfräume durch eine Rohrleitung oder einen Dampf Sammler verbindet.

So zeigt Fig. 18 des Textes und Fig. 1, Taf. 16 einen Zwillingskessel (D. R. G. M. No. 21011) von H. Pauksch, Aktien-Gesellschaft in Landsberg a/Warthe, der aus zwei nebeneinanderliegenden Seitrohrkesseln mit darüber angeordnetem Dampfsammler besteht. Die aus den beiden Flammrohren tretenden Feuergase bespülen zuerst in zwei getrennten Zügen die äusseren Seiten der Mäntel, wo diesen letzteren das Flammrohr näher liegt, und dann in einem gemeinschaftlichen Zuge die inneren Seiten der Mäntel, sowie den Dampfsammler. Am hinteren Ende der Kessel führen zwei Kupferleitungen, wie Fig. 1, Taf. 16 zeigt, den Dampf nach dem Dampf Sammler, da er wieder an seinem vorderen Ende bei V, entnommen wird. In Fig. 18 des Textes ist die umgekehrte Anordnung getroffen.

steigen dann empor zu den Flammrohren des Oberkessels, in denen sie von hinten nach vorne gehen. Von den Mänteln wird zuerst derjenige des Oberkessels in einem einzigen Zuge, dann derjenige des Unterkessels in zwei Seitenzügen und einem Unterzuge bestrichen. Der Mantelzug des Oberkessels führt die Gase von vorne nach hinten, während dieselben in den Seitenzügen des Unterkessels wieder in umgekehrter Richtung von hinten nach vorne, in dem Unterzuge dieses Kessels in gleicher Richtung von vorne nach hinten zum Fuchs gehen.

Die Flammrohre des Unterkessels sind wie bei dem Pauk sch sehen Kessel versteift und zusammengebaut. Sie besitzen ferner eine Wasserzirkulations-Einrichtung- System Gleitz (D. R. G. M.), indem um jeden zweiten Schuss an den Yersteifungsringen ein gewölbtes Blech befestigt ist, das, wie der Querschnitt zeigt, oben eine Öffnung zum Entweichen der im ringförmigen Raume sich bildenden Dampfblasen, unten eine solche zum Nachfliessen des Wassers besitzt. Die oberen Flammrohre sind ausser durch Adamsonsehe Ringe noch durch Galloway-Pfeifen versteift. Jeder der beiden Kessel wird besonders von oben gespeisst. Die Abblaseleitung des Unterkessels liegt zum Teil im letzten Feuerzuge.

Fig. 18.

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Die Flammrohre des vorliegenden Kessels bestehen ans kurzen, 500 bis 400 mm langen, geschweissten und im Durchmesser um 50 mm verschiedenen Schüssen. Dieselben sind vermittelst Adamsonscher Versteifungen so miteinander verbunden, dass ihre untere Linie in einer Flucht liegt, während sich nach oben hin sichelförmige Vorsprünge bilden. Am Scheitel sind die letzteren am grössten und verlaufen allmählich nach den Seiten. Die Vorsprünge sollen in den Feuergasen Wirbel erzeugen, welche teils eine innige Mischung der Gase bewirken, teils die heisseren Teile der letzteren immer von neuem gegen die Rohrwand führen.

Das Speisewasser wird den Kesseln in Fig. 1, Taf. 16 an der Stirnseite (siehe auch die Ansicht und den Querschnitt 1—1) dicht unter dem Wasserspiegel in einer Mulde zugeführt. Die gewölbten Böden der Kessel sind durch einen Blechanker versteift, was jetzt für gewöhnlich nicht geschieht.

Fig. 19 des Textes stellt weiter einen Zwillingskessel der Mascliinenbauanstalt der Osterr. Nordwest - Dampfschiffalirtsgesellschaft in Dresden dar, der aus zwei übereinanderliegenden Zweiflammrohr-kesseln bestellt. Von den letzteren ist der untere länger als der obere gehalten, seine Flammrohre besitzen bei Innenfeuerung auch den Rost. Beide Kessel sind in ihren Dampfräumen durch eine Leitung aus Kupfer verbunden. Die von dem Roste der Vorfeuerung aufsteigenden Gase durchziehen zuerst die Flammrohre des Unterkessels,

Flammrohrkessel für hohen Druck und mit grossen Manteldurchmessern baut G. Kuhn in Stuttgart, um die in Fig. 10 des Textes angedeutete Art von Tenbrink-Feuerung in die Flammrohre einbauen zu können. So zeigt Fig. 2, Taf. 16 einen für 12 Atm Überdruck bestimmten Einflammrohrkessel von 2,4 m Manteldurchmesser. Das vorne bedeutend erweiterte Flammrohr ist hier glatt und durch Adamsonsche Ringe versteift, hinten gewellt und mit Gallovvay-Pfeifen versehen. Die Nähte des Mantels sind, wie die Nebenfiguren zeigen, zweireihig und doppelt gelascht, die Rundnähte des Flammrohres zweireihig überlappt. Die Einmauerung ist die bekannte mit einem Unter- und einem Oberzuge. Der Wasserstandsdom liegt seitlich.

Dreiflainmrohrkessel werden, wie Fig. 3, Taf. 16 zeigt, für gewöhnlich nicht eingemauert. Die Heizgase ziehen zuerst in dem grössten Flammrohre I nach hinten. Dort treten sie durch eine aus Blechen und L-Eisen hergestellte und mit Schamottesteinen verkleidete Kammer in das mittlere Rohr II, gehen in demselben nach vorne, um dort durch eine entsprechende Kammer in das kleinste Rohr III zu gelangen, in welchem sie nach hinten zum Fuchs ziehen.

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Durchmesser des Flammrohres an der weitesten Stelle

<1 = 0,5 D,

Abstand des niedrigsten Wasserstandes vom Kesselscheitel

ca. 0,245 D,

Vertikale Entfernung von Flammrohr- und Mantelmitte

ca. 0,1 D,

Wasserberührte Heizfläche für 1 m .Kessellänge ca.

5,02    5,2    5,37    5,54    5,71    5,88    6,05 6,25 qm

für D = 1,4    1,45    1,5    1,55    1,6    1,65    1,7    1,75 m.

Annähernd berechnet sich bei den vorstehenden Angaben für 1 m Länge

die Grösse des Wasserranmes zu ....    0,4355 D² cbm,

die Grösse des Dampfraumes zu

0,1535 D² cbm,

die Grösse des Wasserspiegels zu ... . 0,866 D qm, die Grösse der Bodenfläche zu . .

.    .    1,75 D qm.

Es entfallen also auf 1 qm wasserberührte Heizfläche hier ca.

1IPW Wi = 0,17 bis 0,21 cbm Wasserraum,

Df = 0,06 bis 0,075 cbm Dampfraum,

Sr =0,24 qm Wasserspiegel,

Gr = 0,49 qm Grundfläche.

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Bezüglich der Dimensionen der Flammrohrkessel können die folgenden Angaben dienen.

1. Gewöhnliche Einflammrohrkessel.

Flammrohr in der vertikalen Mittellinie des Kessels. Manteldurchmesser D = 1,4 bis 1,75 in,

Äussere Kessellänge L = 4,5 bis 8,5 in,

2. Gewöhnliche Zweiflammrohrkessel.

Manteldurchmesser D = 1,8 bis 2,3 m,

I Kessellänge

Durchmesser der Flammrohre an der weitesten Stelle

d = 0,5 D — 0,25 bis 0,3 m,

Vertikale Entfernung von Flammrohr- und Kesselmitte ca. 0,143 D — 0,155 m,

Horizontale Entfernung der Flammrohrmitten

ca. d4-02m,

I Abstand des niedrigsten Wasserstandes vom Kesselscheitel

ca. 0,265 bis 0,28 D,

. . 0,38 D² chm,

.    . 0,175 D² cbm,

1,8 D qm.

Wasserberührte Heizfläche für 1 m Kessellänge ca, 7,25    7,78    8,25    8,5    9,1    9,55 qm

für D = 1,8    1,9    2,0    2,1    2,2    2,3 m.

Es berechnet sich weiter annähernd für 1 m Länge die Grösse des Wasserraumes zu . .

die Grösse des Dampfraumes zu . . die Grösse des Wasserspiegels zu .... 0,89 D qm, die Grösse der Bodenfläche zu

Es entfallen also auf 1 qm wasserberührte Heizfläche hier ca.

Wf=0,17 bis 0,21 cbm Wasserraum,

Df = 0,078 bis 0,01 cbm Dampf raum,

Sf = 0,22 qm Wasserspiegel,

Gr = 0,43 bis 0,45 qm Grundfläche

3. Seitrohrkessel.

a) mit Wellrohren (Patent Fox und Morison) nach Schulz Kn au dt, Blechwalzwerk in Essen a/Ruhr.

Mantel-

Durch

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Länge

Wellrohr-

Durch

messer

innen |aussen

Gewölbte Böden

(Fig. 3, Taf. 14)

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Abstand des 5 niedr.Wasser-B Standes von Kesselschnitte

Wasser-Ei berührte Heizfläche

Auf 1 qm Heizfläche kommen

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7,50    1,10

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1,25

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1,35 1,425 1,35    1,425

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0,49 bis 0,71

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Mantel-

Durch

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Länge

4 bis 9 Atm Überdruck

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Heizfläche

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9 bis 15 Atm Überdruck

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grösster

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Wasser

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Länge

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Das Flammrohr ist so im Kesselmantel anzuordnen, dass an der engsten Stelle zwischen Mantel und Rohr noch mindestens 200 mm Spielraum verbleiben und der niedrigste Wasserstand mindestens ein Fünftel des Manteldurchmessers vom Kesselscheitel absteht.

Mauerstärke 380 mm.

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1) Die Firma liefert auch Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

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Durchmesser des Flammrohres ......

. 9 bis 15 mm,

1) Siehe „Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel -Überlangsam zu geschehen, sondern ist, wenn möglich, auch | wachungsvereine“, Jahrgang 1895, S. 296.

5. Galloway-Pfeifen.

d = 0,7    0,75 0,8 0,85 m,

Durchmesser der Pfeifen f d, = 0,27 0,27 0,305 m, (siehe Fig. 7, Taf. 24)1 d₂= 0,14 0,14 0,15 m, Vergrösserung der Heizfläche

durch jede Pfeife ca. . . . 0,325 0,43 0,47 0,5 qm, Wandstärke der Pfeifen ca.

Abstand der Pfeifen von einander 1,25 bis 1,5 m.

Gewöhnliche Einflammrohrkessel kommen meistens nur für Heizflächen unter 40 qm, Zweiflammrohrkessel für solche über 40 qm zur Verwendung. Der Dampfüberdruck beträgt bei Flammrohrkesseln jetzt selten mehr als 13 Atm. Die von 1 qm der Heizfläche in der Stunde gelieferte Dampfmenge eines Flammrohrkessels ist bei sparsamem Betriebe 15 bis 18 kg.

Bei der Konstruktion der Flammrohrkessel sind die folgenden Punkte besonders zu beachten.

Beim Kesselmantel ist zunächst für eine möglichst gleichmässige Erwärmung zu sorgen. Werden einzelne Teile des Mantels stärker erwärmt als andere, so erleiden die ersteren auch eine grössere Ausdehnung und Spannung als die letzteren. Diese verschieden starke Ausdehnung äussert sich, da der Mantel infolge der steifen Böden seine Länge nicht ändern kann, an den stärker erwärmten Stellen in einer wellenförmigen Ausbiegung der einzelnen Schüsse zwischen den sie verbindenden Rundnähten, die wegen des übereinander liegenden doppelten Bleches eine grössere Widerstandsfähigkeit besitzen und deshalb einer Ausbiegung nicht so leicht nachgeben wie das zwischen ihnen liegende einfache Blech. Die Folge dieser Ausbiegungen, die sich natürlich bei jeder Temperaturänderung der Feuergase auch ändern, ist ein fortwährendes Hin- und Herbiegen der Mantelbleche, was wiederum Undichtheiten der Rundnähte, sowie Abbröckeln des angesetzten Rostes und stetige Neubildung desselben durch die im Wasser enthaltene Luft, also Anfressungen und stetige Schwächung der Bleche zur Folge hat. Um die mit einer ungleichmässigen Erwärmung des Kesselmantels verbundenen fortwährenden Reparaturen und mit der Zeit entstehenden Gefahren möglichst zu verhüten, hat man

1.    die Flammrohrkessel mit derjenigen Einmauerungsart zu versehen, welche am meisten eine gleichmässige Erwärmung gewährleistet; als solche wurde im Vorhergehenden die auf Seite 82 angeführte 3. Einmauerungsart mit einem gemeinschaftlichen Unterzuge und einem Oberzuge bezeichnet;

2.    das Speisewasser dicht unter dem niedrigsten Wasserspiegel im Kessel austreten zu lassen, den letzteren also mit einer sogenannten Hochspeisung zu versehen. Durch dieselbe wird eine gleichmässigere Temperatur im Kessel erzielt, indem sich bei ihr das kältere Speisewasser mit dem heissesten Kesselwasser, das sich immer oberhalb der Flammrohre befindet, mischt;

3.    besondere Vorsicht beim Anheizen der Flammrohrkessel walten zu lassen. Dasselbe hat nicht nur äusserst I

in der Weise vorzunehmen, dass der Kessel bis zum höchsten Wasserstande gefüllt und bei beginnender Dampfentwickelung, nachdem das kältere Wasser aus dem unteren Teile des Kessels abgelassen ist, mehrere Male nachgefüllt wird. Für Kessel mit hohem Druck wird sogar ein Füllen mit heissem Wasser oder ein Vorwärmen durch den Dampf eines Nachbarkessels bis zur genügenden Erwärmung des Kesselwassers durch das Anheizen empfohlen j¹)

4.    den Mantel der Flammrohrkessel aus cylindrischen Schüssen herzustellen;

5.    besondere Sorgfalt auf die Herstellung der Flammrohrkessel zu verwenden.

Die vorstehenden Punkte verdienen umsomehr Beachtung und die Schwierigkeit, Undichtheiten von den Rundnähten der Flammrohrkessel fern zu halten, wächst natürlich umsomehr, je grösser der Druck des Kessels, dessen Durchmesser und Länge ist. Auch ist der ungünstige Einfluss, den das Gewicht des Kessels mit seiner Füllung auf die Dichtheit der Rundnähte des Mantels äussert, durch eine solide Verlagerung des Kessels möglichst zu beseitigen. Dieselbe wird am besten durch besondere Kesselfüsse bewirkt,, die unter den äusseren Schüssen des Mantels anzubringen sind.

Der Durchmesser des Kesselmantels muss bei Flammrohrkesseln ferner so gross sein und die Flammrohre sind demselben so einzubauen, dass die Kessel befahrbar bleiben und an den engsten Stellen noch von Schlamm und Kesselstein gereinigt werden können. Es empfiehlt sich mit Rücksicht hierauf, gewöhnliche Einflammrohrkessel nicht unter 1,4 m, Zweiflammrohrkessel nicht unter 1,8 m Manteldurchmesser zu bauen und den Spielraum

zwischen Mantel und Flammrohr mindestens 0,14 m, zwischen zwei Flammrohren mindestens 0,2 m an der engsten Stelle zu nehmen.

Die Ebene des niedrigsten Wasserstandes muss bei Flammrohrkesseln nach dem Gesetz mindestens 100 mm über der höchsten Flammrohrkante liegen.

Bei der Konstruktion der Flammrohre ist denselben vor allen Dingen eine genügende Widerstands- und Kompensationsfähigkeit zu erteilen. Die erstere ist nötig, weil die an den Enden offenen Rohre durch den von aussen auf sie ein wirken den Druck des Kessels sehr ungünstig beansprucht und bei nicht genügender Festigkeit (und namentlich bei nicht genau kreisrunder Form) leicht flach gedrückt werden. Kompensation müssen die Flammrohre besitzen, damit sie sich unabhängig von dem Kesselmantel, der eine andere Erwärmung als sie erfährt, ausdehnen und zusammenziehen können, zumal die Temperatur der Rohre entsprechend derjenigen der Feuergase fortwährenden Schwankungen unterworfen ist; auch ist die Erwärmung und Ausdehnung der Flammrohre selbst keine überall gleichmässige, sondern der obere Teil derselben erfährt eine viel stärkere Erwärmung und

Ausdehnung- als der untere, der viel weniger mit den heissen Gasen in Berührung kommt und bald mit Flugasche bedeckt wird. Bei nicht genügender Kompensationsfähigkeit der Flammrohre arbeiten diese an den Rundnähten, durch welche sie mit den Böden des Kessels verbunden sind, fortwährend hin und her oder übertragen diese Bewegungen, wenn die Böden etwas nachgiebig sind, auf andere Teile, wie z. B. die zur Versteifung der Böden dienenden Blechanker, und ziehen diese in Mitleidenschaft. Die Folge dieser Flammrohrbewegungen sind Undichtheiten in den erwähnten Rundnähten, rillenartige Anfressungen an den Böden dort, wo infolge der fortwährenden Zerrungen und Durchbiegungen der gebildete Rost immer von neuem abgebröckelt wird, und endlich Abrosten und Abreissen der Nietköpfe in den Rund- oder Ankernähten.

Die genügende Widerstandsfähigkeit sucht man den Flammrohren, um deren Wandungen nicht zu stark machen zu müssen, durch besondere Versteifungen zu erteilen.

Fig. 5 bis 8, Taf. 24 zeigen zunächst die bei glatten Flammrohren üblichen Versteifungen.

Nach Fig. 5, Taf. 24 ist um das Flammrohr ein ge-

schweisster |_-Eisenring' gelegt und mit demselben durch

Stehholzen verbunden. Zwischen Flammrohr und Ring verbleiben ca. 30 bis 40 mm Spielraum, damit das Wasser durchströmen kann. Aus gleichem Grunde werden die um die Stehbolzen gelegten Flacheisenhülsen offen gelassen. Der Abstand der Stehbolzen ist bei grossen Rohren nicht mehr als 150 mm, bei kleinen noch viel geringer zu nehmen.

Fig. 6, Taf. 24 giebt weiter die sogenannten Adamson-schen Ringe. Die Enden der Flammrohrschüsse sind hier gekrempt und unter Zuhilfenahme eines zwischengelegten, geschweissten Flacheisenringes, der zugleich als Stemmring dient, durch Nieten miteinander verbunden.

Fig. 7, Taf. 24 zeigt die schon früher erwähnten Ga 11 o-way-Pfeifen nochmals in grösserem Massstabe.

In Fig. 8, Taf. 24 endlich wirkt die mindestens 50 mm betragende Abkröpfung und muffenartige Erweiterung der Rohre als Versteifung.

Was den Wert der vorstehenden Versteifungen anbelangt, so ist zu bemerken, dass von ihnen die Adamson-schen Ringe in Fig. 6 den Vorzug vor allen anderen verdienen, indem sie bei nicht zu grosser Länge der Schüsse, sachgemässe Herstellung und vorzügliches Material vorausgesetzt, nicht nur dem Rohre eine sehr wirksame Versteifung, sondern auch eine ziemliche Kompensationsfähigkeit in den Krempen erteilen. Ferner liegen die Nieten der Rundnähte vollständig ausserhalb des Rohres, sodass dieselben sogar über dem Roste zur Verwendung kommen können. Die Adamsonsclien Ringe werden deshalb in der Praxis wohl am meisten zur Versteifung der glatten Flammrohre benutzt.

Die Abkröpfung in Fig. 8 verleiht bei genügender Höhe den Rohren ebenfalls, wenn auch nicht in dem gleichen Masse wie die A dam so n sehen Ringe bei derselben Schusslänge, eine hinreichende Versteifung und federnde Nachgiebigkeit. Die Nieten der Rundnähte sind hier auch der grössten Hitze entrückt.

Als die geringwertigste Versteifung für glatte Flammrohre muss die durch L_- Eisenringe nach Fig. 5 bezeichnet werden. Der Raum zwischen Ring und Flammrohr, sowie die Hülsen der Stehbolzen setzen sich nicht nur bald mit

Kesselstein voll, sondern die Versteifung verleiht dem Rohre auch gar keine Kompensation. Um die Ausdehnung und Zusammenziehung des Flammrohres hier überhaupt zu ermöglichen, muss man, namentlich bei langen Kesseln, den Böden eine gewisse Nachgiebigkeit und Elasticität verleihen, indem man die zur Versteifung dieser Böden dienenden Anker nicht dicht neben dem Flammrohre, sondern erst in einem gewissen Abstande von diesem an die Böden treten lässt (siehe weiter unten). Dadurch sind aber die Übelstände, wie sie bei mangelnder Kompensation des Flammrohres eintreten und im Vorstehenden angeführt wurden, keineswegs behoben, sondern werden nur auf andere Verbindungsteile des Kessels übertragen.

Die Galloway-Pfeifen in Fig. 7 endlich versteifen die Flammrohre bis zu einem Grade, der nach Bach von der verhältnismässigen Grösse ihres Querschnittes, von der Art ihrer Befestigung und von der Stelle, wo sie im Rohre eingebaut sind, abhängt (siehe auch § 28). Kompensation erteilen sie dem Flammrohre natürlich nicht. Über die sonstigen Vor- und Nachteile der [Gallowoy-Pfeifen ist später das Erforderliche vermerkt.

Zwei weniger gebräuchliche Versteifungen für glatte Flammrohre zeigen noch Fig. 9 und 10, Taf. 24.

In Fig-. 9, Taf. 24 besteht die Versteifung’ aus einem geschweissten X-Eisenring, der die benachbarten Schüsse miteinander verbindet, in Fig. 10, Taf. 24 aus einem entsprechenden Hohlringe.

Die beiden Versteifungen haben den Nachteil, dass zur Verbindung der aufeinanderfolgenden Schüsse zwei Rundnähte erforderlich sind. Die Verbindung in Fig. |9 gestattet ferner dem Flammrohre gar keine, diejenige in Fig. 10 demselben dagegen eine ziemliche Nachgiebigkeit gegen Längenänderungen.

Vielfache Verwendung finden jetzt gewellte und gerippte Flammrohre, weil diese bei verhältnismässig geringer Wandstärke eine genügende Festigkeit und ausserdem eine ziemliche Kompensationsfähigkeit besitzen. Fig. 11, Taf. 24 zeigt die Form der schon früher erwähnten Wellrohre, System Fox, des „Blechwalzwerk Schulz Knaudt in Essen“. Die Wellen versteifen die Rohre in solcher Weise, dass bei einem lichten Durchmesser der letzteren von 0,8 bis 1,25 m und einem Überdruck von 13 bezw. 9 Atm nach der Tabelle auf Seite 85 die Wanddicke nur 10 bezw. 11,5 mm zu betragen braucht. Dabei ist die federnde Nachgiebigkeit der Rohre infolge der vielen Wellen eine ausserordentlich grosse. Neuerdings macht die Firma die Krümmung der einzelnen Wellen nicht mehr halbrund, sondern gestaltet dieselbe nach dem Patent Morison als Kettenlinie so, wie Fig. 12, Taf. 24 zeigt; durch dieseoForm der Wellen soll die Festigkeit und Federung des Rohres, das nun ähnlich wie die später angeführten Rippenrohre von Purves aussieht, erhöht werden. Der grosse Durchmesser der Wellrohre ist der Verbrennung insofern günstig, als er die Anwendung einer breiten und nicht zu langen Rostfläche bei hohem Verbrennungsraume gestattet. Die Heizfläche

eines Wellrohres ist l,14mal so gross als die eines glatten Flammrohres von demselben lichten Durchmesser. Das Material der Wellrohre, die, wie schon erwähnt, zuerst in der Längsnaht geschweisst und dann mit den eingewalzten Wellen versehen werden, ist stets Flusseisen. Die schwierigere Reinigung der unteren Wellen von Flugasche kann nicht als Nachteil angesehen werden, da der untere Teil des Rohres ja doch nur wenig mit den Feuergasen in Berührung kommt.

Fig. 13, Taf. 24 giebt die Form des gerippten Flammrohres, Patent Purves, welches von Brown und Co. in Scheffield erzeugt wird. Diese Rohre werden ebenfalls geschweisst, aber erst nachdem die Rippen in die Bleche eingewalzt sind. Gegenüber den Wellrohren besitzen die Purvesschen jedenfalls eine geringere Nachgiebigkeit für Längenänderung, da die Zahl der Rippen auf derselben Länge eine viel geringere und die Form der Rippen auch für eine Federung nicht so günstig ist als die der Wellen.

Bei der Konstruktion der Flammrohre ist weiter das Folgende zu beachten.

Glatte Flammrohre macht man bei Innenfeuerung im vorderen Teil bis hinter die Feuerbrücke stets cylindrisch und so weit, als es die Verbindung der Rohre mit dem vorderen Kesselboden eben zulässt, damit der Rost möglichst kurz, der freie Querschnitt über der Feuerbrücke und die Höhe des Verbrennungsraumes möglichst gross wird. Aus diesem weiteren cylindrischen Teile geht man dann mit einem kurzen konischen Schuss in die eigentliche Weite der Flammrohre über (siehe Taf. 13). Da über dem Feuer kein Niet liegen darf, so muss der erste cylindrische Schuss 0,5 bis 0,75 m hinter die Feuerbrücke reichen. Nur wenn die Schüsse durch A dam son-sehe Ringe (Fig. 6, Taf. 24) verbunden sind, kann über dem Feuer eine Rundnaht liegen, da dann die Niete der letzteren ja ausser Bereich des Feuers gesetzt sind.

Vielfach schweisst man auch den ersten cylindrischen Schuss mit dem darauffolgenden kurzen konischen Ende zu einem einzigen Rohr von höchstens 2,6 m Länge zusammen.

Die übrigen Schüsse der glatten Flammrohre sind, wenn die Versteifung in Fig. 5, Taf. 24 angewendet wird, stets konisch und so ineinander zu bauen, dass der vorhergehende Schuss in der Rundnaht immer in den nächstfolgenden greift, damit die Feuergase nicht gegen diese Naht stossen. Bei den Versteifungen in Fig. 6, 8 bis 10, Taf. 24 werden die Schüsse natürlich cylindrisch gemacht, es sei denn, dass aus einer Weite des Rohres in eine andere übergegangen wird.

Häufig findet man hei Rohren, die aus solchen cylindrischen Schüssen zusammengesetzt sind, am hintersten Ende des Rohres noch einen kurzen konischen Schuss, der im Durchmesser um ca. 100 mm abnimmt und die Gase nochmals zusammenziehen soll.

Die Längsnähte der Flammrohre müssen stets unterhalb der Rohrmitte, im ersten Schuss sogar genügend tief,

d. h. mindestens des Rohrdurchmessers, unter dem 4

Roste liegen. Eine Verbindung der Flammrohre mit dem Kesselmantel ist stets zu vermeiden, da die Rohre infolge

der stärkeren Erwärmung ihrer oberen Hälfte sich nach oben durchzubiegen suchen und hieran durch die erwähnten Verbindungen behindert werden. Bei Zweiflamm-rohrkesseln erhalten die beiden Rohre ferner auf die Länge eines Schusses mindestens einen Abstand von 280 mm (bei kleinen Kesseln genügen auch noch 250 mm), weil dadurch die Reinigung und die Revision des Kessels erleichtert wird.¹)

Die Böden der Flammrohrkessel können eben oder gewölbt sein. Ebene Böden müssen durch Anker genügend versteift werden. Die letzteren sind gewöhnlich sogenannte Blech- oder Dreiecksanker und bestehen aus einem Blechstreifen, der mit je zwei L-Eisen am Boden und Mantel durch Nieten befestigt wird. Die Anordnung der Anker findet dabei meistens so statt, wie der Kessel auf Taf. 15 zeigt. Die Zahl der Anker soll möglichst gross, die Neigung derselben möglichst gering sein und zur Befestigung eines jeden L- Eisenschenkels sind mindestens drei Nieten erforderlich. Bei glatten Flammrohren, die an ihren Verbindungsstellen keine Kompensation gewähren, müssen ferner die Blechanker erst in einem Abstande von ca. 200 mm an die Böden schliessen, damit bei diesen eine elastische Zone um die Rohre herum verbleibt, welche den Längenänderungen der letzteren nachgeben kann, wobei allerdings, wie schon erwähnt, die Durchbiegungen der Böden in nachteiligster Weise auf diese selbst und die Anker einwirken. Seltener findet man die Anordnung der Anker so, wie der Kessel auf Taf. 13 zeigt. Längsanker kommen nur bei kleinen Flammrohrkesseln vor, da sie die Befahrbarkeit wesentlich beeinträchtigen. Gewölbte Böden, die jetzt stets bei Flammrohrkesseln mit hohem Druck Verwendung finden, bedürfen keiner besonderen Versteifung.

Die Verbindung der Flammrohre und des Mantels mit den Kesselböden kann durch Krempen oder gesell weisste L-Eisenringe bewirkt werden. Die zur Verbindung der Flammrohre dienenden Krempen befinden sich meistens an den Böden und können nach innen oder nach aussen gezogen sein. Das erstere ist z. B. bei dem Seitwellrohrkessel auf Taf. 14 der Fall und kommt am hinteren Ende des Kessels, sowie am vorderen Ende bei Vorfeuerung mit Rücksicht auf die hier kühl zu erhaltende Rundnaht stets zur Anwendung (siehe Fig. 1, Taf. 17). Krempen an den Flammrohren findet man gewöhnlich nur dann zur Verbindung mit dem hinteren Boden benutzt, wenn die Flammrohre aus cylindrischen Schüssen mit Adamsonsehen Versteifungsringen bestehen (siehe Fig. 1, Taf. 16). Die zur Verbindung des Mantels dienenden Krempen sitzen bei den Flammrohrkesseln stets an den Böden und werden immer nach innen gezogen; nach aussen gezogene Krempen, wie z. B. bei dem Boden in Fig. 5, Taf. 16, wo dies aus Rücksicht auf die hydraulisch vorzunehmende Nietung der Rundnaht geschah, findet man hier nur sehr selten.

Geschweisste L_-Eisenringe werden zur Befestigung der Flammrohre an dem hinteren Boden stets innen, an

1) „Kesselbauregeln“ aufgestellt vom Magdeburger Kessel-Überwachungs -Verein.

dem vorderen Boden auch meistens innen, selten aussen angeordnet. Am Mantel kommen L_- Eisenringe nur noch hei ebenen Böden und am vorderen Ende des Kessels zur Verwendung (siehe Fig. 1, Taf. 13).

Die an den Böden befindlichen Krempen bieten gegenüber den geschweissten L_- Eisenringen den Vorteil, dass zu ihrer Befestigung nur eine Rundnaht nötig ist und dass sie die Böden versteifen. Die L- Eisenringe dagegen erleichtern, wenn sie richtig angeordnet sind, das genaue Einbauen der Flammrohre, da diese, sollen spätere Undichtheiten vermieden werden, sowohl genau parallel zum Mantel liegen, als auch genau senkrecht an die Böden schliesen müssen. Mit Rücksicht hierauf findet man nach Fig. 1, Taf. 13 bei Flammrohrkesseln mit ebenen Böden und Innenfeuerung vielfach die Flammrohre hinten durch L_-Eisenringe, vorne durch nach aussen gezogene Krempen des Bodens, den Mantel dagegen hinten durch ‘ eine nach innen gezogene Krempe des Bodens, vorne durch einen aussenliegenden [_-Eisenring befestigt. Es bietet dies den Vorteil, dass der vordere Boden solange vertikal einstellbar bleibt, bis dass die genau parallele Lage der Flammrohre und des Mantels gesichert ist; auch können die zur Verbindung der Flammrohre mit dem vorderen Mantel dienenden Rundnähte bequem genietet und ver-stemrnt werden, müssen aber, da sie nicht durch das Wasser gekühlt sind, vor den Feuergasen, wie schon bei den Feuergeschränken erwähnt, sorgsam geschützt sein.

Was die Vor- und Nachteile der Flammrohrkessel anbelangt, so ist zu bemerken, dass diese Kessel im allgemeinen zunächst die Anwendung einer Innenfeuerung gestatten und also die mit dieser verbundenen Vorteile, wie sie auf Seite 37 angeführt wurden, ausnützen lassen, dass ferner (ausgenommen die Dreiflammrohrkessel) der Wasser-, Dampf raum und Wasserspiegel, wenn auch kleiner als bei den Walzenkesseln, noch von mittlerer Grösse ist, die Kessel also die Erhaltung des Dampfdruckes, selbst bei nicht gleichmässiger Dampfentnahme, sowie die Erzeugung eines für die meisten Zwecke genügend trockenen Dampfes bei nicht zu langem Anheizen ermöglichen und dabei für dauernden Betrieb mit gleichmässigem oder wechselndem Dampfverbrauch, dem sich die Kessel leicht anpassen lassen, geeignet, für häufig unterbrochenen Betrieb aber nicht brauchbar sind, dass endlich der zur Aufstellung der Kessel erforderliche Raum nur ein mässiger ist. Diesen Vorteilen gegenüber besitzen dagegen Flammrohrkessel allgemein den Nachteil, dass infolge der grossen Durchmesser die Wandstärken verhältnismässig dick aus-fallen, die Kessel also schwer und bei hohem Druck, wo sie aus nur schwierig zu bearbeitenden, starken Blechen hergestellt werden müssen, teuer werden, dass weiter die Flammrohre, welche die grösste Hitze empfangen und eine sehr ungünstige Beanspruchung erleiden, bei eintretendem Wassermangel zuerst vom Wasser entblösst werden, somit die Sicherheit der Kessel keine grosse ist, dass endlich das System entweder nur eine geringe oder gar keine Wasserzirkulation besitzt.

Im besonderen sind Zweiflammrohrkessel den gewöhnlichen Einflammrohrkesseln, die nur für

Heizflächen von weniger als 40 qm angewendet werden sollten und bei denen die Reinigung unter dem Flammrohre nur schwierig zu bewirken ist, stets vorzuziehen, weil sie leichter zu reinigen sind und weil bei gleichem Zugquerschnitt zwei Flammrohre eine grössere Heizfläche bieten, aber wegen des kleineren Durchmessers geringere Wandstärken erfordern als ein Rohr. Seitrohrkessel lassen sich ebenfalls weit leichter als gewöhnliche Einflammrohrkessel reinigen, Seitwellrohrkessel besitzen die auf Seite 87 angeführten Vorteile der Wellrohre, die hauptsächlich in der Anwendung grosser Durchmesser bei geringer Wandstärke und beträchtlicher Kompensation bestehen; allerdings wird der Wasserspiegel durch die seitliche Verlagerung der grossen Rohre ziemlich hoch gerückt, der Dampfraum also dadurch ziemlich klein gemacht. Dreiflammrohrkessel eignen sich wegen ihres kleinen Wasserraumes und der fehlenden Einmauerung für stundenweisen Betrieb und für schnelle Dampferzeugung; sie sind ferner leicht zu transportieren und aufzustellem Galloway-Pfeifen schliesslich bieten, da die heissen Gase immer senkrecht auf sie stossen, eine vorzügliche Heizfläche, so lange sie innen rein von Kesselstein sind, auch erteilen sie dem Kesselwasser eine mässige Zirkulation und versteifen die Flammrohre; wegen ihrer schwierigen Reinigung von innen sollten sie aber nur bei sehr reinem Speisewasser oder bei solchem, das vorher gereinigt wird, Verwendung finden, wegen der durch sie erschwerten Befahrung der Flammrohre auch nur bei über 700 mm Durchmesser der letzteren zur Anwendung kommen.

§ 22.

Die einfachen Feuer- oder Heizröhrenkessel.

Baut man in den Mantel eines einfachen Walzenkessels nicht ein, zwei oder drei weite Flammrohre, sondern viele enge Röhren ein, so gelangt man zu dem vorliegenden Kesselsystem. Die Röhren desselben sind gezogen und geschweisst, oder nach dem Mannesmann-schen Schräg walzen verfahren aus dem Vollen hergestellt und werden innen von den Heizgasen, aussen vom Wasser bespült. Befestigt werden sie in den Böden des Kessels gewöhnlich durch Aufdrillen mit der sogenannten Rohrwalze, selten noch durch Auftreiben vermittelst eines konischen Stahldornes oder vermittelst besonderer Verfahren, wie z. B. die Firma H. Paucksch, Aktien-Gesell-schaft in Landsberg an der Warthe, ein solches besitzt.

Als Feuerung kommt hier natürlich nur eine Unter-oder Vorfeuerung in Betracht. Die Einmauerung wird stets so ausgeführt, dass die Feuerröhren den zweiten Zug bilden, während es nach den Angaben auf Seite 49 für die Wärmeausnützung der Gase vorteilhafter ist, wenn diese die dünnwandigen Röhren zuletzt durchziehen. Der Kesselmantel kann entweder in einem Unter- und zwei Seitenzügen, oder aber in einem gemeinschaftlichen ■Unter- bezw. Seitenzuge und einem Oberzuge von den Feuergasen bespült werden. Darnach lassen sich die beiden folgenden Einmauerungen unterscheiden. Bei der ersten ziehen die Gase zunächst unter dem Kessel nach

wählt, dass

oder

hinten, dann durch die Röhren nach vorne und zuletzt an den Seiten des Mantels in zwei getrennten Zügen wieder nach hinten, wo sie sich im Fuchs vereinigen. Bei der zweiten Einmauerung (siehe Fig. 3, Taf. 17), die man meistens nur bei kleinen Kesseln trifft, führt ein gemeinschaftlicher Unter- bezw. Seitenzug I die Gase nach hinten, die Röhren II leiten dieselben wieder nach vorne, wo sie emporsteigen und im Zuge III über dem Dampfraum des Kessels nach hinten gehen.

Da die Feuerrohren täglich mit der Kohrbürste oder durch einen Dampfstrahl von Kuss und Flugasche gereinigt werden müssen, so ist bei jedem Heizröhrenkessel in der Frontmauer vor den Rohren ein Geschränk mit dichtschliessender Thür anzubringen, durch welche diese Reinigung bewerkstelligt werden kann.

Die einfachen Heizröhrenkessel kommen in den folgenden Dimensionen und Verhältnissen zur Ausführung: Durchmesser des Mantels D = 1,25 bis 2,0 in.

Man findet zwar auch noch Kessel mit weniger als 1,25 m Durchmesser, dieselben sind aber schwierig oder gar nicht zu befahren.

Länge des Kessels L = 2,5 bis 4, höchstens 5 m,

Lichte Weite der Feuerrohren d = 0,051 bis 0,089 m (2 bis 3j" engl.),

Wandstärke der Feuerrohren 3 bis 4 mm.

Die Anzahl n der Feuerrohren wird gewöhnlich so ge

2~

4 ~² 4 ‘ 12,5’ D³

12,5 n = ~

ist.

Abstand des niedrigsten Wasserspiegels vom Kesselscheitel

ca. 0,35 D,

Wasserberührte Heizfläche F = ca. (n • d -f- 0,5 D • tt) L qm. Auf 1 qm dieser Heizfläche entfallen Wf = ca. 0,06 bis 0,075 cbm Wasserraum,

Df = ca. 0,035 bis 0,04 cbm Dampf raum,

Sf = ca. 0,07 bis 0,125 qm Wasserspiegel,

Gf = ca. 0,2 bis 0,47 qm Grundfläche.

Nähere Angaben siehe in der nachstehenden Tabelle.

Der Dampfüberdruck beträgt bei den einfachen Feuerröhrenkesseln gewöhnlich 5 bis 8 Atm, die wasserberührte Heizfläche selten mehr als 120 qm, die von 1 qm der letzteren in der Stunde zu liefernde Dampfmenge zweckmässig nur 10 bis 16 kg.

Tabelle der einfachen Feuer- oder Heizröhrenkessel.

Mantel-

Feuerrohren

Durchmesser

Länge

.5 S

in

lichter

Durchmesser

in

Zahl

Wasserbe

rührte

Heizfläche

Breite

Länge

in

in

in

Einmauern ng

Stärke

Höhe

in

der Seiten-wände

der Vorder-u. Hinterwand

Auf 1 qm wasserberiihrte Heizfläche kommen

Wasserraum

qm

Stein

Stein

chm

Dampfraum

cbm

Wasser

spiegel

qm

Bodenfläche

qm

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Bei der Konstruktion der Feuerröhrenkessel sind die folgenden Punkte zu beachten:

Die Länge der Feuerrohren beträgt zweckmässig nicht über 4 m, da sich lange Röhren leicht durchbiegen, auch in ihrem hinteren Teile nur wenig Wärme auf-nehmen und also hier eine verhältnismässig teure Heizfläche bieten. Gewöhnlich ist L = 40 bis 50 d. Weite Röhren sind wegen des grösseren Zugquerschnittes vorzuziehen, dagegen übertragen enge nach Schinz¹) bei gleicher Fläche und gleichen Temperaturunterschieden mehr Wärme als weite. Der gesamte Zugquerschnitt der

Feuerrohren eines Kessels ist vorteilhaft gleich bis —

o o

der totalen Kostfläche. Mit Rücksicht auf die bequeme Reinigung der Röhren (siehe weiter unten) ordnet man diese gewöhnlich so an, wie der Oberkessel auf Blatt 21 zeigt. Die Mittellinien der vertikalen und horizontalen Rohrreihen bilden dort Quadrate, in deren Endpunkten die Rohrmitten liegen. Zwischen zwei benachbarten Röhren muss mindestens ein Spielraum von 25 mm verbleiben, während die Rohrbündel einer jeden Kesselhälfte zwischen sich einen Raum von 350 mm Breite zum Befahren des Kessels frei lassen müssen.

Die Böden der Heizröhrenkessel können eben oder gewölbt sein. Ebene Böden sind durch aufgeniete q-Eisen,

man

kessel unten gelegt³)- Die Firma H. Paucksch, Aktien-G-esellschaft in Landsberg a. d. Warthe, verbindet ferner den oberen Feuerröhrenkessel mit dem unteren Flammrohrkessel durch nur einen hinteren Stutzen, in welchem der Wasserraum beider Kessel kommuniziert; dabei sind aber die Dampfräume der letzteren getrennt, indem vor dem Stutzen eine Scheidewand eingesetzt ist, welche durch den Dampf-raum des Unterkessels bis etwas unter den niedrigsten Wasserspiegel geht.

durch Blech- oder Zuganker gehörig zu versteifen. Letztere werden entweder aus Rundeisen hergestellt, oder einzelne Röhren werden durch besondere Befestigung in den Böden als Anker, sogenannte Ankerrohre, ausgebildet. Der niedrigste Wasserstand muss auch hier mindestens 100 mm über der höchsten Rohrkante liegen.

Als Vorteile der einfachen Feuerröhrenkessel sind deren geringe Bodenfläche und die vorzügliche Heizfläche der Röhren zu nennen. Die Bodenfläche ist hier bedeutend kleiner als bei den Walzen- und Flammrohrkesseln von gleicher Grösse, die hohe Güte der Heizfläche, die in der dünneren Wandung der Röhren und der Zerteilung des Gasstromes durch dieselben in viele dünne Bündel ihren Grund hat, hält natürlich nur an, wenn die Röhren innen genügend oft von Russ und Flugasche gesäubert werden, sowie aussen frei von Schlamm- und Kesselsteinansatz bleiben. Das letztere ist nur bei gutem Speisewasser • und solchem, das besonders gereinigt wird, zu erwarten; in jedem anderen Falle lässt das Wärmeübertragungsvermögen der Röhren infolge des Ansatzes bald nach, da die äussere Reinigung derselben sich nur auf ein oberflächliches Abkratzen erstrecken kann, das durch ein zwischen die einzelnen Rohrreihen geführtes Lineal bewirkt wird. Zu einer gründlichen Reinigung der Röhren von Schlamm und Kesselstein müssen dieselben ausgebaut und ausgeglüht, oder mit Säure behandelt werden.³) Endlich ist dem vorliegenden Kesselsystem eine gewisse Wasserzirkulation als vorteilhaft eigen, die dadurch hervorgerufen wird, dass die Dampfbildung hauptsächlich an dem von den heissesten Gasen bestrichenen unteren Teile des Mantels und in den oberen Feuerrohren vor sich geht, die Dampfblasen also vornehmlich in der Mitte des Kessels und an den obersten Rohrreihen emporsteigen, während von den weniger stark erwärmten Seiten des Mantels her das Wasser nachsinkt.

Als Nachteil der Heizröhrenkessel kommt zunächst neben dem kleinen Wasserspiegel der kleine Wasser- und Dampfraum in Betracht; derselbe lässt ihre Anwendung nur dort, wo es auf schnelles Anheizen ankommt, oder bei sehr gleichmässigem Dampfverbrauch als zulässig erscheinen, während bei wechselnder Dampfentnahme starke Druckschwankungen eintreten und der gelieferte Dampf infolge des vielen mit übergerissenen Wassers sehr nass wird. Weiter gelangt bei dem vorliegenden System der Nachteil der Unterfeuerung zur Geltung, wenn das Wasser seinen Schlamm und Kesselstein auf den Feuerblechen niederschlägt, der, hier festgebrannt, bald zu einer geringeren Wärmeübertragung und Gefährdung dieser Bleche, sowie einer Verringerung der oben erwähnten Wasserzirkulation führt. Als Hauptnachteil der einfachen Heizröhrenkessel aber hat die grosse Reparaturbedürftigkeit derselben zu gelten, die sich namentlich auf die Beseitigung von Undichtheiten in den Rundnähten des Mantels und der Rohre in dem hinteren Boden, sowie auf den Ersatz von durchgebrannten Feuerplatten zu erstrecken pflegt. Alle diese Übelstände haben vornehmlich darin ihren Grund, dass das gewaltige Feuer, welches den kurzen Kessel mit seiner grossen Heizfläche fast auf der ganzen Länge bestreicht, eine ungleich-mässige Erwärmung des Mantels, einseitige Ausdehnungen und verschiedene Spannungen an demselben hervorrufen muss, wozu bei schlechtem Speisewasser die Überhitzung der Feuerplatten nach abgelagertem Kesselstein tritt.

§ 23.

Vereinigungen des einfachen Feuerröhrenkessels mit Flammrohr- und Walzenkesseln.

Um den Hauptnachteil des einfachen Feuerröhrenkessels, wie er am Ende des vorigen Paragraphen angeführt wurde, zu mildern oder zu beseitigen, hat man den Mantel dieser Kessel der direkten oder ersten Einwirkung des Feuers zu entrücken. Es kann dies in doppelter Weise erreicht werden. Das eine Mittel hierzu bietet die Vereinigung des einfachen Heizröhrenkessels mit einem Flammrohr- oder Walzenkessel, welche den Rost erhalten und die erste Hitze der Feuergase empfangen. Von den hieraus sich ergebenden Kombinationen sind die nachstehenden die bekanntesten.

1. Der kombinierte Flammrohr- und Feuerröhrenkessel. Der Flammrohrkessel, meistens ein Zweiflammrohrkessel, liegt hier für gewöhnlich unten und ist mit dem darüber befindlichen Heizröhrenkessel durch einen oder

zwei Stutzen verbunden. Dabei besitzen entweder beide Kessel nur einen einzigen Dampfraum in dem oberen Feuerröhrenkessel, während der Wasserraum beider Kessel in den Verbindungsstutzen zusammenhängt, eine Anordnung, die man als Tischbeinkessel bezeichnet, oder, was jetzt fast stets der Fall ist, Ober- und Unterkessel haben jeder einen besonderen Dampf- und Wasserraum, sodass nun beide Dampf- bezw. Wasserräume nur durch Rohre miteinander in Verbindung stehen. Die letztere Anordnung wird wohl auch nach dem verstorbenen Oberingenieur des Magdeburger Dampfkessel-Überwachungsvereines als Weinligkessel benannt.

Ausser diesen beiden bekannteren Anordnungen liat auch den Flammrohrkessel oben und den Heizröhren-

Die Einmauerimg des vorliegenden Kesselsystems ist bei untenliegendem Flammrohrkessel stets so gehalten, dass die Flammrohre immer den ersten Zug I, die Feuerrohren des Oberkessels den zweiten Zug II bilden, während der Mantel beider Kessel zuletzt von den Feuergasen bestrichen wird, trotzdem auch hier die Heizrohren vorteilhafter erst zuletzt von den Gasen durchzogen würden.

1) Siehe „C. Luders, die Dampfkesselanlage der Leipziger Baumwollspinnerei in Lindenau“, Zeitschrift des \ ereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1891 und 1895.

Lässt man den Mantel beider Kessel gleichzeitig- von den Gasen bespülen, so wird, wenn der Fuchs unten am hinteren Ende der Kessel liegt, der untere, vordere Teil des Flammrohrkesselmantels fast gar nicht erwärmt, da die vorne aus den Feuerrohren kommenden Gase nun direkt schräg nach hinten zum Fuchs ziehen. Um eine bessere Erwärmung des unteren Kesselmantels zu bekommen, hat man deshalb den Fuchs hinten hoch gelegt und in den gemeinschaftlichen Zug der beiden Kesselmäntel eine Querwand eingezogen, oder aber die Mäntel von Ober- und Unterkessel nicht gemeinschaftlich, sondern nach einander von den Gasen bestreichen lassen. Das erstere ist z. B. bei dem Kessel auf Taf. 21 der Fall, das letztere in Fig. 20 des Textes vorgesehen.

vertikaler Schenkel unter Einschaltung des Absperrventiles v₃' mit der zum Oberkessel und dem Speiseventil V₃' (siehe Fig. 1) führenden Leitung r₃' verbunden ist, während dessen horizontaler Schenkel mit Hilfe des Absperrventiles v₃ an den Unterkessel schliesst. Je nachdem von den beiden Ventilen v₃ und v₃' das eine oder andere geschlossen ist, wird nur in den Ober- oder Unterkessel gespeist; sind beide Ventile offen, so tritt das Speisewasser gleichzeitig in den Ober- und Unterkessel, was z. B. bei eintreteudem Wassermangel erforderlich ist.

In Fig. 3, Taf. 21 ist auch die Abblaseleitung der Kessel nochmals dargestellt. Das gemeinschaftliche Ablaufrohr B4 liegt unten vor den Kesseln und nimmt hier sowohl die Leitung r₄' vom Oberkessel, als auch diejenige r₄ vom Unterkessel unter Einschaltung der Absperrventile V₄' bezw. V₄ auf.

Der hintere Boden des Unterkessels ist am Dampfraume daselbst durch eine gusseiserne Kappe mit vorgemauerten

Fig. 20.

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Der Kessel auf Taf. 21 entspricht einer Ausführung von E. Berninghaus in Duisburg. Der Unterkessel, dessen Flammrohren noch Galloway-Pfeifen eingesetzt sind, ist mit dem Oberkessel durch zwei Stutzen verbunden. Der Kessel besitzt zwei von einander getrennte Dampf-, sowie Wasserräume ; die ersteren kommunizieren durch die Rohre Rd, welche die obere Fortsetzung der Stutzen bilden, die letzteren stehen nur durch das Rohr Rw im vorderen Stutzen miteinander in Verbindung. Fig. 4, Taf. 21 zeigt die Verbindung der Rohre Rd und Rw mit dem Oberkessel nochmals in grösserem Mass-stabe, Fig. 5 daselbst diese Verbindung in anderer Weise.

Das Speisewasser tritt für gewöhnlich nur in den Oberkessel und fliesst, sobald der Wasserspiegel in dem letzteren die obere Mündung des Rohres Rw erreicht hat, durch dieses in den Unterkessel. Da nun die obere Mündung des Rohres Rw etwas über der Ebene des niedrigsten Wasserstandes liegt, so wird, wenn der Oberkessel genügend Wasser enthält, dies auch beim Unterkessel der Fall sein. Natürlich ist für den Unterkessel eine Reservespeisung vorgesehen. Fig. 2, Taf. 21 zeigt die Anordnung der Speiseleitung in grösseren Verhältnissen. R₃ ist das in der Mitte vor den beiden Kesseln liegende Hauptrohr. Von ihm geht ein Rohr r₃ für jeden der beiden Doppelkessel nach unten zum selbstthätigen Speiseventil V₃. Hinter diesem befindet sich ein T-Stück, dessen

¹

Über Flur und Heizerstand, sowie ohne Luftkanal über dem Dampfraum.

b) mit konischen Flammrohren nach H. Paucksch, Aktien-Gesellschaft in Landsberg a/Warthe.

²

Nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte“, Verlag von Wilh. Ernst & Sohn, Berlin.

³

Die schon erwähnte Paucksche Befestigungsart der Röhren soll das Ein- und Aushauen derselben wesentlich erleichtern.

Schamottebogen vor den aus den Flammrohren kommenden, noch sehr heissen Gasen geschützt.

Über den beiden Doppelkesseln ist quer ein Dampfsammler angeordnet. Derselbe ist durch zwei Rohrleitungen mit den Dampfventilen v, an den Dampfdomen der Oberkessel verbunden. Die Sicherheitsventile V₂ sitzen ebenfalls an den Dampfdomen.

Die Einmauerung in Fig. 20 des Textes entspricht den Ausführungen der Firma Gebr. Sachsenberg, Maschinenfabrik und Kesselschmiede in Rosslau a. d. Elbe. Nach dem Verlassen der Feuerrohren gehen hier die Heizgase durch zwei Seitenzüge am Mantel des Oberkessels nach hinten und fallen dort durch die punktiert angedeuteten Kanäle nach unten. Dann ziehen die Gase durch die beiden Seitenzüge am Mantel des Unterkessels wieder nach vorne und schliesslich im Unterzuge des letzteren abermals nach hinten zum Fuchs. Die Länge der Feuerzüge ist bei dieser Einmauerung bedeutend grösser als bei der vorigen.

Die kombinierten Flammrohr- und Heizröhrenkessel kommen ge wohnlich nur bei grossen Anlagen und für grosse Heizflächen zur Anwendung. Der Unterkessel ist deshalb meistens auch ein Zwei- und nur selten ein Einflammrohrkessel. Die gebräuchlichen Dimensionen sind deshalb:

Verhältnis

Manteldurchmesser des unteren Flammrohrkessels

D = 1,8 bis 2,4 m,

Länge dieses Mantels L = 4,5 bis 6 m,

D 1

L    2,5’

Manteldurchmesser des oberen Heizröhrenkessels

D, = D bis D — 0,1 m,

Länge dieses Mantels Iq = L — 0,75 bis 1,5 m, Lichte Weite der Feuerrohren d = 0,07 bis 0,09 m.

Es kommen auf 1 qm wasserberübrte Heizfläche (bei zwei getrennten Dampfräumen) ungefähr Wf = 0,085 bis 0,1 chm Wasseraum,

Df = 0,045 bis 0,05 cbm Dampfraum,

Sf =0,095 bis 0,115 qm Wasserspiegel,

Gf =0,1 bis 0,16 qm Grundfläche.

Die vorliegenden Kessel bieten bei den angegebenen Verhältnissen 100 bis 250 qm wasserberührte Heizfläche und erhalten 8 bis 12 Atm Überdruck, werden vorteilhaft aber nur mit 10 bis 14 kg Dampf für 1 qm Heizfläche und 1 Stunde beansprucht.

Tabelle der kombinierten Flammrohr- und Heizröhrenkessel

von H. Paucksch, Aktien - Gesellschaft in Landsberg a/Warthe.

Oberkessel

Unterkessel

Mantel- Feuerrohren

Durchm. Länge lichte ;n Weite in

in

Zahl

Mantel-

Flammrohre

Durchm. i Länge Durchm.

Wasser

berührte

Heizfläche

Breite

Einmauerung

Länge

Höhe

in

in

in

Zahl

in

qm

3 3-

in

Stärke der

Vorder- und Seitenwände Hinterwand

Stein

Stein

Auf 1 qm wasserberührte Heizfläche kommen

Wasser- Dampf- Wasserraum

raum

| Spiegel

Boden

fläche

cbm

cbm

qm

qm

1,570

1,650

1,750

1,800

1,830

1,885

2,000

2,000

2,100

2,100

2,200

2,200

2,600

2,820

3,100

3,190

3,430

3,76,0

3,670

3,920

3,580

3,800

3,710

3,910

3,925

4,125

3,840

0,070

0,070

0,076

0,076

0.076

0^82

0,082

0,082

0,082

0,082

0,082

0,082

0,088

0,088

0,088

72

86

84

90

94

90

102

102

124

124

134

134

134

134

152

1,60

1,70

1,80

1,90

1,90

2,20

2,20

2,30

2,30

2,40

2,40

2,50

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0,095

bis

0,100

0,085

bis

0,095

0,043

bis

0,047

0,047

0,047

0.047

0,047

0,047

0.047

0,047

0,047

0,047

0,047

0,047

0,047

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Hinsichtlich der Vor- und Nachteile der vorliegenden Kombination ist zu bemerken, dass dieselbe in den Flammrohren und Heizrohren bei reinem Speisewasser eine sehr gute Heizfläche besitzt und deshalb eine hohe Ausnützung

des Brennmateriales ergiebt. Da ferner die erforderliche j wurde, nur solange als beseitigt ergeben, als beim Weinlig-Grundfläche sehr klein ist, die Kessel aber verhältnis

Bei der Konstruktion der kombinierten Flammrohr-und Feuerröhrenkessel sind zunächst die in § 21 und 22 für die Einzelkessel angegebenen Regeln zu beachten. Ferner ist, sollen Undichtheiten vermieden werden, eine sehr sichere und genaue Lagerung der beiden Kessel vorzusehen. Auch ist in dieser Hinsicht die Anordnung von nur einem Stutzen vorteilhaft, da zwei Stutzen die Kessel an ihrer Ausdehnung gegeneinander behindern. Vielfach lässt man jetzt auch die Verbindungsstutzen ganz fort und ordnet an deren Stelle zur Verbindung der beiden Dampfräume ein Kupferrohr an. Der Oberkessel wird dann (was auch hei vorhandenen Stutzen zweckmässig ist) auf quer eingemauerten I- oder [-Trägern verlagert. Das Mauerwerk ist wegen seiner bedeutenden Höhe sehr sorgfältig auszuführen und namentlich genügend zu verankern.

mässig teuer ausfallen, so eignen sie sich hauptsächlich für grosse Anlagen. Der Wasser- und Dampfraum steht bezüglich seiner Grösse ungefähr in der Mitte zwischen den bei Flammrohr- und einfachen Heizröhrenkesseln vorhandenen Verhältnissen dieser Räume. Bei nur einem

Dampfraum im Oberkessel, also beim Tischbeinkessel, fällt der Wasserspiegel sehr klein und der erzeugte Dampf deshalb sehr nass ans, zumal die hauptsächlich über den Flammrohren im Unterkessel gebildeten Dampfblasen eine sehr hohe Wassersäule durchbrechen müssen, ehe sie in den oberen Dampfraum gelangen. Bei besonderen Dampf-räumen im Ober- und Unterkessel, also beim Weinlig-kessel, ist der Wasserspiegel ungefähr doppelt so gross wie im vorigen Falle und die Dampfblasen haben heim Auf steigen in den Dampfraum einen viel kürzeren Weg zurückzulegen. Der Dampf fällt deshalb beim Weinlig-kessel trockener aus. Dagegen haben sich die am Ende des vorigen Paragraphen angeführten Übelstände des einfachen Heizröhrenkessels, wegen derer der letztere bei den vorliegenden Kombinationen ja dem Feuer entrückt

kessel die Beanspruchung von 1 qm Heizfläche sehr gering

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

von

und das Wasser nicht durch Öl oder Salze verunreinigt ist.¹) Bei hoher Beanspruchung und Verunreinigungen des Wassers in der erwähnten Art zeigen Kessel mit zwei Dampfräumen wieder bald Undichtheiten in der Verbindung der Heizrohren mit der hinteren Bohrwand, während Kessel mit einem Dampfraum in dieser Hinsicht weit weniger empfindlich sind. Es hat dies wohl hauptsächlich darin seinen Grund, dass dem Weinligkessel mit seinen getrennten Wasserräumen jede Wasserzirkulation fehlt, während eine solche beim Tischbeinkessel mit zwei Verbindungsstutzen und zusammenhängenden Wasserräumen in lebhafter Weise dadurch ermöglicht wird, dass die über den Flammrohren erzeugten Dampfblasen durch den vorderen Stutzen auf steigen und dabei das Wasser durch den hinteren Stutzen aus dem oberen Kessel in den unteren nachsinkt.

2. Der Dupuiskessel.

Derselbe ist eine Vereinigung eines liegenden einfachen Walzen- oder Flammrohrkessels mit einem stehenden Feuerröhrenkessel. Der erstere liegt vorne und erhält die Feuerung, der letztere befindet sich hinten. Ist der vordere Kessel ein einfacher. Walzenkessel, so ist die Feuernng eine Unter- oder Vorfeuerung, ist er ein Flammrohrkessel, so kommt eine Innen- oder Vorfeuerung zur Verwendung. Der einfache Walzenkessel bekommt ferner hinten keinen Boden, sondern ist hier mit dem Heizröhrenkessel direkt verbunden, wobei die Dampf- und Wasserräume beider Kessel durch je eine Öffnung im Mantel des hinteren Kessels miteinander in Verbindung stehen. Bei einem Flammrohrkessel als Vorderkessel dagegen ist der hintere Boden vorhanden und sind sowohl die Dampf-, als auch die Wasserräume beider Kessel durch je einen Stutzen untereinander verbunden.

Fig. 1, Taf. 17 zeigt die Ausführung und Einmauerung eines Dupuiskessels der Firma OttoHenschel, Maschinenfabrik und Kesselschmiede in Grimma. Der Vorderkessel ist hier ein Seitrohrkessel mit Vorfeuerung. Die Feuergase durchziehen zuerst das Flammrohr I und bespülen dann den Mantel des Flammrohrkessels nacheinander in zwei Zügen II und III. Hierauf gelangen die Gase an den hinteren Heizröhrenkessel, von dem sie zuerst den Mantel im Zuge IV und dann die Röhren bestreichen; oberhalb der letzteren gehen sie in den Fuchs.

Die Dampfräume beider Kessel stehen durch einen oberen Stutzen Cj, die Wasserräume durch einen unteren Stutzen C2 miteinander in Verbindung-. C.₂ mündet in einen unteren Dom H von ovalem Querschnitt. Der Heizröhrenkessel besitzt einen unteren Schlammsammler C, an dem zugleich die Abblaseleitung für beide Kessel befestigt ist. Die Reinigung der Feuerrohren von Russ kann von oben her bewerkstelligt werden, sobald die über dem stehenden Kessel befindlichen Blechplatten abgehoben sind. Da sowohl in den Heizrohren, als auch in dem oberen Boden des hinteren Kessels, samt dessen Fahrrohr G1; der Dampfraum von den Feuergasen bestrichen

wird, so muss die totale Rostfläche wieder kleiner als —

bezw. ™ der wasserberührten Heizfläche sein. Gespeist wird

bei V₃ in den Flammrohrkessel. Die Wasserstandsvorrichtung W befindet sich seitlich an zwei schmiedeeisernen Rohren angebracht, wie es bei Flammrohrkesseln mit Yorfeuernng gewöhnlich der Fall ist.

Ist der vordere Kessel ein einfacher Walzenkessel, so bestreichen die Gase zuerst den Mantel des letzteren, dann den des hinteren Kessels und zuletzt wieder die Feuerrohren.

Die Dimensionen, in welchen Dupuiskessel meistens gebaut werden, sind:

Vorderkessel als Walzenkessel Durchmesser D== 1 bis 1,5 m,

Länge L = 6 bis 9 in,

Vorderkessel als Flammrohrkessel,

Manteldurchmesser bei

1    seitlichen Flammrohr D = 1,6 bis 2 m,

2    Flammrohren D = 1,8 bis 2 m,

Länge L = 4,5 bis 8 m,

Stehender Feuerröhrenkessel

Manteldurchmesser Dx = 1,8 bis 2,2 in,

Höhe Lt = 3 bis 3,5 m,

Flammrohre und Feuerrohren wie bei den einfachen Kesseln.

Die auf 1 qm wasserberührte Heizfläche entfallende Grösse des Wasser-, Dampfraumes (bei Verwendung eines einfachen Walzenkessels als Vorderkessel), Wasserspiegels und der Bodenfläche liegt zwischen den entsprechenden Grössen der beiden Einzelkessel, aus denen der Dupuiskessel zusammengesetzt ist. Bei einem Flammrohrkessel als Vorderkessel ist der Dampfraum nur ebenso gross oder etwas grösser als bei den einfachen Heizröhrenkesseln.

Der auf Taf. 17 in Fig. 1 dargestellte Dupuiskessel besitzt nach der Berechnung auf Seite 73 eine wasserberührte Heizfläche von 88,89 qm, und es kommen nach der Zeichnung auf 1 qm dieser Heizfläche ungefähr

Wf = oo 0,0915 cbm Wasserraum,

Df = cv> 0,0333 cbm Dampfraum,

Sf = r\j 0,095 qm Wasserspiegel,

Gf = rv> 0,315 qm Bodenfläche.

Die vorliegende Kombination findet meistens für Heizflächen von 50 bis 150 qm und Dampfüberdrücke von 7 bis 12 Atm Verwendung. Die Beanspruchung von 1 qm wasserberührte Heizfläche beträgt zweckmässig 12 bis 16 kg für die Stunde.

Bei der Konstruktion der Dupuiskessel sind die bei den Einzelkesseln angeführten Regeln zu beachten. Ist der Vorderkessel ein einfacher Walzenkessel, so ist derselbe in sicherster Weise, womöglich an Wickelfedern, aufzuhängen und aus konischen, nach hinten zu sich allmälig erweiternden Schüssen so zusammenzusetzen, dass die Feuergase nicht gegen die Rundnähte stossen und das Wasser nach dem Hinterkessel fliessen kann. Die Röhren des letzteren sind ferner so einzubauen, dass in der Mitte des Kessels ein genügender Raum verbleibt, dem aus dieselben abgekratzt werden können. Bezüglich der Vor- und Nachteile der Dupuiskessel ist zu bemerken, dass der erzeugte Dampf infolge der

dampfberührten Heizfläche genügend trocken ausfällt. Auch dürfte der Wasserraum und -Spiegel selbst bei Verwendung eines vorderen Flammrohrkessels noch genügend gross sein, um allzu starke Druckschwankungen bei nicht zu sehr wechselnder Dampfentnahme fern zu halten. Die gute Heizfläche der Röhren kommt, da sie zuletzt von den Feuergasen bestrichen werden, zu voller Geltung. Beim Eintritt der letzteren in die Röhren ist ferner die Temperatur der Gase eine so niedrige, dass Undichtheiten der Röhren in dem unteren Kesselboden wohl vermieden werden. Die Ablagerung des meisten Schlammes findet im hinteren Schlammsammler statt. Der hier sich sammelnde Niederschlag ist aber den Blechen unschädlich, da diese durch ein Futter daselbst vor den Gasen geschützt sind. Die Verwendung eines einfachen Walzenkessels als Vorderkessel bietet den Vorteil eines grösseren Wasserraumes und -Spiegels, besitzt aber gegebenen Falles den Nachteil der Unterfeuerung, während bei Flammrohrkesseln Wasserraum und -Spiegel kleiner ausfallen, da-

Fig. 21.

000000 000000; I

0000 0    0 0 0 0 0 j.

,00000 00000’

)QOOU 001

gegen die Vorteile der Innenfeuerung ausgenützt werden können. Im Übrigen gelten die bei den Einzelkesseln angeführten Vor- und Nachteile auch für die vorliegende Kombination.

3. Feuerröhrenkessel mit Unterkesseln (Siedern).

Ein oberer Heizröhrenkessel ist hier mit zwei, selten drei unten liegenden einfachen Walzenkesseln durch Stutzen verbunden. Fig. 21 des Textes lässt die Form des Systemes an einer Ausführung der Maschinenfabrik und Kesselschmiede von C. E. Rost & Co. in Dresden erkennen. Die Unterkessel sind länger als die Oberkessel und besitzen die Feuerung.

Die Einmaueruiig wird nach Fig. 2, Taf. 17 so gehalten, dass die Feuergase zuerst die Unterkessel im Zuge I, dann den Mantel des Oberkessels im Zuge II bespülen und zuletzt die Feuerrohren durchziehen. Die vorderen Verbindungsstutzen sitzen wieder über der Feuerbrücke. Gespeist wird hinten in den Oberkessel.

Gebräuchliche Dimensionen der vorliegenden Kombination sind:

Oberkessel

Manteldurchmesser D = 1,4 bis 2,2 m,

Länge L = 3,5 bis 5,5 m,

Unterkessel

Durchmesser d = ca. 0,45 D,

Länge 1 = ca. L -{- 2 d.

Der auf 1 qm Heizfläche kommende Wasserraum ist etwas grösser, der entsprechende Dampfraum, Wasserspiegel und Bodenbedarf kleiner als bei den einfachen Heizröhrenkesseln.

Die Heizfläche beträgt 50 bis 225 qm, der Dampfüberdruck 8 bis 12 Atm, die von 1 qm Heizfläche erzeugte Dampf menge zweckmässig nur 10 bis 14 kg für die Stunde.

Bei der Konstruktion sind die bei den einfachen Heizröhrenkesseln, sowie die bei den mehrfachen Walzenkesseln für die Unterkessel und Verbindungsstutzen angegebenen Regeln zu beachten.

Als Vorteil der Heizröhrenkessel mit darunter liegenden Siedern hat die richtige Anordnung der Röhren, die wieder zuletzt von den Feuergasen durchzogen werden, zu gelten. Ferner kommt bei den Kesseln der Umstand, dass, wie bei den Bouilleurkesseln, die zuerst von den Heizgasen bestrichenen Unterkessel bei eintretendem Wassermangel zuletzt vom Wasser entblösst werden, der Sicherheit des Betriebes zugut. Der gelieferte Dampf ist bei nicht zu grosser Anstrengung der Heizfläche nicht so nass wie bei den mehrfachen Walzenkesseln, da die hauptsächlich im Unterkessel gebildeten Dampf blasen beim Aufsteigen gegen die Röhren des Oberkessels stossen und, dadurch in ihrer Geschwindigkeit gehemmt, den Wasserspiegel nur in unbedeutende Wallungen versetzen.¹) Vielfach findet man aber auch bei den vorliegenden Kesseln besondere Überhitzer zur Trocknung und Überhitzung des Dampfes angeordnet. Wie Bouilleurkessel sind die Heizröhrenkessel mit Siedern endlich nur bei gutem Speisewasser oder solchem, das vor Eintritt in den Kessel gereinigt wird, zu empfehlen.

§ 24.

Die Feuerröhrenkessel mit Flammrohr oder Feuerbuchse.

Ein zweites Mittel, den Mantel des einfachen Feuer-rölirenkessels dem ersten Feuer zu entrücken, besteht darin, diese Kessel mit einem Flammrohr oder einer Feuerbuchse zu versehen, in welchen der Rost untergebracht wird. Da hiermit zugleich die Vorteile der Innenfeuerung ausgenutzt werden können, so sind die auf diese Weise ausgebildeten Kesselsysteme recht zahlreich. Zu den wichtigsten gehören:

1. Der Fairbairnkessel.

Die Einrichtung desselben ist aus Fig. 22 des Textes, die einer Ausführung von W. Merlet, Dampfkessel-und Maschinenfabrik in Urfahr-Linz entpricht, zu erkennen. Die beiden Flammrohre münden kurz vor der Mitte des Kessels in eine Kammer von ovalem Quer-

1) Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel-Überwachungs-vereine, Jahrgang 1895, S. 360.

schnitt, in deren hintere Wand die Feuerrohren befestigt sind; mit ihrem anderen Ende sitzen die letzteren in dem hinteren Boden des Kessels.

In die mittlere Kammer führt oben ein weiteres Fahrrohr, unten ein engeres Kohr zur Entfernung des Kusses und der Flugasche. Beide Rohre sind während des Betriebes durch Klappen verschlossen.-

Die Einmauerung ist so gehalten, dass die aus den Flamm- und Feuerrohren kommenden Heizgase zuerst gleichzeitig die beiden Seiten und dann den unteren Teil des Kesselmantels bestreichen. Die Nachteile dieser Einmauerungsart wurden schon bei den Flammrohrkesseln angeführt. Natürlich lassen sich auch die beiden anderen Einmauerungsarten der letzteren hier verwenden. Bisweilen trifft man auch die vorliegenden Kessel ganz ohne Einmauerung. Der Fuchs schliesst dann an die Heizrohren an, und der Kesselmantel ist mit Holz und Filz umkleidet.

der Flammrohre und des Kesselmantels und der hiermit verbundenen verschiedenen Ausdehnung beider hervorgerufen.

2. Der Lokomobilkessel.

Das unter diesem Namen in der Praxis bekannte Kesselsystem ist ebenfalls ein Heizröhrenkessel mit Feuerbuchse oder Flammrohr, aber ohne Einmauerung. Die Ausführungen lassen dabei zwei Hauptgruppen unterscheiden, nämlich Lokomobilkessel mit ausziehbarem und solche mit nicht ausziehbarem Heizröhenbündel. Bei den ersteren können sämtliche Eöhren mit den Böden oder Platten, in denen ihre Enden befestigt sind, nach Lösung einer Anzahl von Schrauben auf einmal aus dem Kesselmantel gezogen und ausserhalb desselben gereinigt werden, bei den letzteren ist das nicht möglich, kann also jedes Rohr wie bei den einfachen Heizröhrenkesseln nur einzeln und verhältnismässig schwierig ausgebaut werden.

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Fig. 22.

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Die Dimensionen, in welchen Fairbairnkessel Vorkommen, entsprechen in dem Manteldurchmesser und der -länge denjenigen der Zweiflammrohrkessel. Die Kessel bieten dann bis zu 220 qm wasserberührte Heizfläche. Die auf 1 qm der letzteren entfallende Grösse des Wasser-, Dampfraumes und Wasserspiegels, sowie der Bodenfläche liegt ungefähr in der Mitte zwischen den hierüber bei den einfachen Feuerrohren- und Flammrohrkesseln angeführten Werten. Der Dampfüberdruck beträgt bis zu 10 Atm, die Beanspruchung von 1 qm Heizfläche ist vorteilhaft 12 bis 15 kg Dampf in der Stunde.

Für die Konstruktion gelten die bei den einfachen Feuerrohren- und Flammrohrkesseln gemachten Angaben.

Die vorliegenden Kessel geben endlich eine gute Ausnützung des Brennmateriales. Sie eignen sich aber nur für reines Speisewasser und bewähren sich auf die Dauer nur bei gehöriger Wartung und nicht zu grosser Anstrengung ihrer Heizfläche. Werden sie forciert, so machen sich wieder Undichtheiten der Röhren in der mittleren Kammer als Nachteil geltend. Diese Undichtheiten werden, wie später bei dem Lokomotivkessel näher erklärt ist, namentlich durch die ungleiche Erwärmung

Fig. 1 und 2, Taf. 22 zeigen die Form der Lokomobilkessel mit nicht ausziehbarem Röhrenbündel, die dem später behandelten Lokomotivkessel nachgebildet sind. Die erste Figur entspricht einer Ausführung der Maschinenbau-Gesellschaft Karlsruhe in Karlsruhe, die letzte einer solchen von Jul. Soeding und v. d. Hey de in Hörde. Die Feuerbuchse ist in beiden Fällen viereckig und mit den Wandungen des Mantels durch Stehbolzen verbunden, die Decke der Buchse in Fig. 2 durch auf-genietete Barren hinreichend versteift. Die Feuergase bespülen die Feuerbuchse und durchziehen die Heizrohren, um dann aus der vorgebauten Rauchkammer R in den Fuchs oder Schornstein zu treten.

Bei dem Kessel iu Fig¹. 1, der bei 8 Überdruck 72 qm Heizfläche besitzt, ist au jeder Seite ein Injektor J als Speisevorrichtung- angebracht. Hinter demselben sitzt das selbsttätige Speiseventil V₃, vor demselben ein Absperrventil v₃, welches die Dampfleitung r₃, unter demselben ein Absperrhahn v₃' welcher die Wasserleitung r₃' abschliessen kann. Die Reinigung der Röhren von Russ und Flugasche muss durch die Thür T der Rauchkammer vorgenommen werden.

Die nachstehende Tabelle giebt die Haupt Verhältnisse der Kessel nach Fig. 2, Taf. 22, die selten und nur für kleine Heizflächen und geringeren Dampfdruck Verwendung finden.

Tabelle

der Lokomobilkessel mit nicht ausziehbaren Feuerröhren.

Kesselmantel

vorne

hinten

Feuerbuchse im Lichten

Durchm. in m

Länge in m

Tiefe in m

Breite in m

Höhe in m

Tiefe in m

Breite in m

Höhe in m

Zahl

Feuer

rohren

lichter Durchm. in m

Rauch

kammer

ä>s je 3-2 1.2

Heiz

fläche

in qm

0,57 1,525 0,72 1,525 0,78 1,835 0,825 2,215 0,825 2,400 0,85 2,400 0,9 2,450 1,0 2,500 1,1 2,500

0,660 0,750 0,740 0,810 0,795 0,890 0,840 0,990 0,850 1,110 0,880 1,050 0,950 1,150 1,050 1,250 1,150 1,400

0,505'0,604 0,68 0,570 0,630 0,70 0,600 0,710 0,81 0,640 0,800 0,90 0,650 0,800 0,90 0,680 0.850 0,93 0,750 0,935 1,02 0,820 1,030 1,13 0,910 1,160 1,22

17

23

24

30

34

36

45

55

64

0,051

0,051

0,057

0,057

0,057

0,057

0,064

0,064

0,064

OOiOvOOOOOO

TjiCOOrKMOCO’-tJI

ooooooooo

0,75    6,3

0,88

7,0

0,97 10,0 1,02 15,0 1,02 17,5 1,05 20,0 1,15 25,0 1,28 33,0 1,43 38,0

, Lokomobilkessel mit ausziehbarem Köhrensystem sind in Fig. 3, 4 und 5, Taf. 22 dargestellt. Der Kessel in Fig. 3¹) gehört zu einer Lokomobile der Firma F. Wolf in Buckau-Magdeburg. Die cylindrische Feuerbuchse ist hier durch Adamsonsche Ringe versteift und mit ihrem vorderen Ende an die Platte genietet. In dem Boden der Feuerbuchse sitzen die Feuerrohren, die mit ihrem anderen Ende in eine hintere Platte B₂ eingewalzt sipd. B, ist nun durch Stiftschrauben an dem-vorderen, B₂ durch ebensolche an dem hinteren Boden des Kessels befestigt. Löst man diese Schrauben, so kann man die Feuerbuchse und das ganze Köhrenbündel auf einmal aus dem Kesselmantel ziehen, wobei die kleinen Winkeleisen w am unteren Teile des letzteren als Führung dienen. Die beiden ebenen Böden des Kessels sind noch durch zwei Anker von I-förmigem Querschnitt mit einander verbunden. Der Kessel hat ca. 40 qm wasserberührte Heizfläche.

In Fig\ 4, Taf. 22 ist der Kessel aus Fig. 3 nochmals mit einer Wellrohr-Feuerbuchse (Patent Morison) dargestellt. Der Boden derselben ist so eingesetzt, dass die Niete der Rundnaht ganz im Wasser liegen.

Der Kessel in Fig. 5 wurde von der Firma Gebr. Höcker, Dampfkessel- und Maschinenfabrik in Budapest ausgeführt. Er besitzt ein Wellrohr, das hinten in die Kammer K mündet. In der vorderen Wand der letzteren sitzen die Köhren, die von hier nach dem vorderen Boden des Kessels gehen. Die Heizgase durchziehen das Wellrohr, treten durch die Kammer K in die Feuerrohren und werden aus diesen durch die vor dem Kessel angebrachte Rauchkammer R, sowie die beiden Rohre Ri und R₂ zu beiden Seiten der Feuerthür in den Fuchs geleitet. Um das Röhrenbündel mit dem Wellrohr, der Kammer K und dem vorderen Boden des Kessels aus dem Mantel ziehen zu können, ist dieser Boden wieder durch Schrauben an dem L_- Eisenringe des Mantels befestigt und sind die Stehbolzen, welche die hintere Wand der Kammer K mit dem hinteren Boden des Mantels verbinden, lösbar eingerichtet. Dasselbe ist bei den Längsankern der Fall, die an den L-Eisen des vorderen Kesselbodens nur mit Bolzen und Splint fest gemacht sind. Der Kessel hat ca. 70 qm wasserberührte Heizfläche und ist für 8 Atm Überdruck bestimmt.

Das Speiseventil V₃ sitzt am hinteren Boden des Kessels, und das Speisewasser wird durch ein horizontales Rohr unter

dem niedrigsten Wasserspiegel eingeführt. Die Wasserstandsvorrichtungen sind seitlich am Kessel angebracht, weil die Vorderwand durch die Rühren und Rauchkammer verdeckt ist.

Die Dimensionen, in welchen Lokomobilkessel mit ausziehbarem Röhrenbündel nach Fig. 3, 4 und 5, Taf. 22 zur Verwendung kommen, sind:

Durchmesser des Kesselmantels D = 0,9 bis 2 m, Länge desselben ohne Rauchkammer L = 2,5 bis 3,2 D,

Durchmesser der Feuerbuchse (Fig. 3 und 4, Taf. 22) D, — 0,6 bis 0,66 D,¹)

Länge derselben = 1,85 bis 2 D„

Durchmesser des Flammrohres (Fig. 5, Taf. 22) , Di==a0,47 bis 0,55 D¹)

Lichte Weite der Feuerrohren d = 0,045 bis 0,064 m

(XT bis 2y^engL)-

Die Kessel bieten bei diesen Verhältnissen 6 bis 100 qm wasserberührte Heizfläche. Der Dampfüberdruck beträgt 6 bis 10 Atm, die Beanspruchung von 1 qm Heizfläche in der Stunde vorteilhaft 10 bis 15 kg Dampf bei natürlichem, bis zu 25 kg Dampf bei künstlichem Luftzuge.

Auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche kommen bei den vorliegenden Kesseln ungefähr:

Wf=0,l bis 0,125 cbm Wasserraum,

Df = 0,025 bis 0,035 cbm Dampfraum,

Sf = 0,09 bis 0,12 qm Wasserspiegel,

Gf = 0,15 bis 0,25 qm Bodenfläche.

Bei der Konstruktion der Lokomobilkessel sind die bei den einfachen Feuerrohren- und Flammrohrkesseln angegebenen Regeln zu beachten. Die Röhren werden zweckmässig eingewalzt und die vorstehenden Enden umgebördelt. Manche schrauben die Rohrenden auch in die Wände ein. Bei nicht ausziehbarem Röhrenbündel müssen die Röhren von der einen, hinteren Seite her eingebaut werden. Zu diesem Zwecke macht man das Rohrende für die vordere Rohrwand um 2 bis 3 mm enger, dasjenige für die hintere Rohrwand um 1,5 bis 2 mm weiter; das vordere Rohrende wird ausserdem umgenietet. Zwischen den Röhren soll zweckmässig mindestens ein Zwischenraum von 20 mm verbleiben, wenn auch, um möglichst viele Röhren einbauen zu können, noch kleinere Zwischenräume Vorkommen. Die Muttern der Befestigungsschrauben, welche die Platten des ausziehbaren Teiles mit dem Mantel verbinden, müssen, wenn sie im Kessel liegen, aus Metall bestehen, damit sie nicht festrosten. Hochspeisung ist auch hier zu empfehlen.

Was die Tor- und Nachteile der Lokomobilkessel anbelangt, so ist zu bemerken, dass erstere in der Verwendung einer Innenfeuerung, der guten Heizfläche der Röhren, dem geringen Raumbedarf bestehen. Ferner fallen die Kessel verhältnismässig leicht aus, was für den Transport günstig ist, auch lassen sie sich wegen des fehlenden Mauerwerkes und des kleinen Wasserraumes schnell anheizen und ohne allzu grosse Wärmeverluste ausser Betrieb setzen. Sie eignen sich also namentlich

1) Nach der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1889, S. 698.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

1) Bei gewellter Feuerbuchse und gewelltem Flammrohre richtet sich der Durchmesser natürlich nach der Tabelle auf Seite 85.

1) = 1,0 bis 1,4 m

und eine den Feuerrohren entsprechende Länge. Der hintere Boden wird entweder durch einen aussen liegenden L-Eisenring, oder durch eine nach aussen gezogene Krempe mit dem Mantel verbunden, wie es z. B. in der Zeichnung der Fall ist. Der letzte, kurze Schuss ist daselbst vollständig geschweisst,'während die beiden vorderen Schüsse eine doppelte, zweireihige Laschennaht besitzen; die letztere muss stets in der oberen Hälfte des Kesselmantels liegen. Zur Versteifung des hinteren, ebenen Bodens dienen zwei längere Blechanker oberhalb der Röhren und zwei kürzere in der Kesselmitte. Der Dampfdom, der meistens zweiteilig, mit durch Schrauben und Flansch befestigtem Oberteil, ist, sitzt auf dem mittleren Schuss. Mt ist ein Handloch an der unteren, vorderen Seite des Mantels. Die verwendeten Bleche bestehen aus Schweiss-oder Flusseisen. Bestimmung der Blechstärke nach § 28.

3.    Der Feuerbuchsenmantel. Er hat eine der Feuerbuchse entsprechende Form und besteht aus den beiden Seiten wänden, der oberen Deckplatte¹), dem vorderen Boden und einer hinteren, sogenannten Stiefelknechtplatte. Die letztere verbindet ihn mit dem Kesselmantel. Zur Versteifung des vorderen Bodens oberhalb der Feuerbuchse dienen zwei Blechanker, die den Boden mit den Seitenwänden verbinden, sowie sechs Längsanker k,, welche mit ihrem vorderen Ende durch die am Kesselmantel genieteten Flacheisenaugen m gehen. Die Seitenwände sind oberhalb der Feuerbuchse durch die Queranker und Stehbolzen k₂ verbunden. M₂ sind Reinigungslöcher. Der niedrigste Wasserstand liegt 120 bis 150 mm über der höchsten Kante der Feuerbuchse. Von der letzteren ist der Mantel unten um 60 bis 80 mm, oben um 100 bis 140 mm entfernt. Die verwendeten Bleche bestehen wieder aus Schweiss- oder Flusseisen. Die Blechstärke beträgt 15 bis 18 mm, Berechnung derselben unter Berücksichtigung der Versteifungen nach § 28.

4.    Die Feuerbuchse. Dieselbe besteht bei uns meistens noch aus Kupfer, seltener aus Flusseisen, das aber im Auslande, namentlich in Amerika, vielfach zu Feuer-buchsen verwendet wird. Kupfer eignet sich besonders,

für stundenweisen Betrieb mit gleichmässiger Dampf-entnahme.

Als Nachteil der Lokomobilkessel kommt der kleine Dampfraum, der stets durch einen möglichst grossen Dampfdom zu erweitern ist, sowie der Mangel einer jeglichen Wasserzirkulation bei der gewöhnlichen Ausführung der ausziehbaren Röhrenkessel nach Fig. 3 und 4, Taf. 22 in Betracht. Diese ungenügende Wasserzirkulation bewirkt Rostbildungen und führt, da das kältere Wasser j sich stets unten im Kessel befindet, zu Undichtheiten im Mantel. Die letzteren werden verstärkt durch die weit höhere Erwärmung und die damit verbundene Ausdehnung der Feuerbuchse gegenüber dem Mantel. Diese Ausdehnung, welche sich bei wechselnder Temperatur im Verbrennungsraume mit ändert, führt sogar bei forciertem Betriebe und künstlichem Luftzuge häufig zu Undichtheiten der Feuerrohren in ihren Wänden, wie dies später beim Lokomotivkessel erklärt ist.

Bezüglich beider Ausführungsarten der Lokomobilkessel ist zu bemerken, dass die Kessel mit ausziehbarem Röhrenbündel denjenigen mit nicht ausziehbarem natürlich stets vorzuziehen sind, da sich bei den ersteren die Röhren leichter und gründlicher reinigen, der Kesselmantel sich besser im Innern befahren und besichtigen lässt als bei den letzteren. Allerdings erfordert die bei den ausziehbaren Lokomobilkessel erforderliche Dichtung aus Weichgummi an den Lösungsstellen besondere Sorgfalt beim Einbauen und zweckentsprechendes Material. Soll der Betrieb beim Ausziehen und Reinigen der Röhren nicht zu lange unterbrochen werden, so hält man zweckmässig ein zweites Röhrenbündel als Reserve vorrätig.

3. Der Lokomotivkessel.

Die Form dieses Kessels, wie sie in ihren Grundzügen schon von Stephenson angegeben wurde und, abgesehen von Einzelheiten, sich noch jetzt im Gebrauch befindet, ist aus Fig. 1, Taf. 23 ersichtlich. Der dargestellte Kessel gehört einer Güterzug-Lokomotive (Bauart Mailet) der Königlich Sächsischen Staatsbahn an und wurde verschiedene Male von der Sächsischen Maschinenfabrik zu Chemnitz, vormals Richard Hart mann, ausgeführt. Da die Bauart der meisten Lokomotivkessel nur wenig von der in der Figur dargestellten ab weicht, so verfolgen wir die Konstruktion und Ausführung dieser Kessel an Hand der Zeichnung.

Die Hauptteile des Kessels sind:

1. Die Feuerrohren. Sie besitzen gewöhnlich einen äusseren Durchmesser <1 = 0,04 bis 0,052 m, eine Länge 1 = 3 bis 5 m, eine Wandstärke von 2 bis 3 mm, und ihre Zahl schwankt zwischen 160 bis 300.

Der Kessel auf Taf. 23 hat 205 Rohre von 50 mm äusserem Durchmesser, 4,5 m Länge zwischen den Rohrwänden und 2,5 mm Wandstärke.

Das Material der Röhren ist Schweiss-, Flusseisen oder weicher Stahl. Sie werden gezogen und geschweisst, oder aus dem Vollen gewalzt. Ihre gewöhnliche Befestigung in den Rohrwänden zeigt Fig. lb, Taf. 23. Sie sind vorne etwas eingezogen, hinten etwas erweitert und werden durch die hintere Rohrwand eingebaut. Andere ziehen die Röhren etwas konisch ein, wieder andere verwenden auch noch Einsatzbüchsen aus Kupfer oder Messing. Nach dem Einwalzen werden die Röhren vorne umgenietet, hinten etwas aufgestaucht. Die Anordnung der Röhren, die aus den Querschnitten ersichtlich ist, erfolgt so, dass die Rohrmitten in den Schnittpunkten von Geraden liegen, welche unter 30 gegen die Horizontale geneigt sind. Der zwischen den Röhren verbleibende Spielraum wird sehr gering genommen und beträgt z. B. in der Zeichnung dort, wo der äussere Durchmesser der Röhren 50 mm ist, an der engsten Stelle nur 15 mm. Nach der Rauchkammer hin steigen die Röhren etwas an.

2. Der cylindrische Kesselmantel. Er hat einen Durchmesser

1) Seiten wände und Decke bestehen auch vie’fach aus eiuer Platte.

von

aus

10,67 qm, 130,41 qm, 141,08 qm, 2,078 qm,

0,326 qm,

eine Grundfläche von ....

0,157 fache

weil es bei genügender Festigkeit eine hohe Dehnbarkeit und Biegsamkeit besitzt, wie sie für die infolge des künstlichen Zuges in der Buchse herrschenden hohen und dabei stark wechselnden Temperaturen nötig ist. Flusseisen dagegen besitzt einen viel geringeren Ausdehnungs-koefficienten, sodass die Ausdehnungen der hoch erhitzten Feuerbuchse gegenüber dem kälteren Mantel bei ihm geringer und, wie später gezeigt ist, weniger nachteilig ausfallen als bei Kupfer; zudem ist Flusseisen billiger, und Feuerbuchsen aus ihm können geringere Wandstärken erhalten. Immerhin sind die Ansichten, welches von beiden Materialien das geeignetere für Feuerbuchsen ist, sehr geteilt.

Der Querschnitt der Feuerbuchse ist ein viereckiger und besitzt bei

0,9 bis 1,4 m Breite 1 bis 2,25 m Höhe. Zusammengesetzt wird die Buchse aus dem Decken- bezw. Seitenblech, dem vorderen Boden und der Rohrwand. Die Stärke des ersteren Bleches beträgt bei Kupfer gewöhnlich 18 bezw. 16 mm, die des vorderen Bodens 16 mm, die der Rohrwand 26 bis 28 mm. Zur Versteifung dienen an den Seitenwänden, die etwas geneigt sind, damit die Dampfblasen leichter aufsteigen können, sowie an dem vorderen Boden und der Rolirwand Stehbolzen, welche diese Teile der Feuerbuchse mit dem Feuerbuchsenmantel verbinden. Das Material der Stelibolzen ist gewöhnliches Kupfer, Mangankupfer oder Fluss- bezw. Schweisseisen. Die Stärke der Bolzen beträgt im Gewinde meistens 26 mm; in der Mitte wird das letztere entfernt, weil dadurch die Festigkeit erhöht wird. Fig. lc, Taf. 23 zeigt die Form der kupfernen Stehbolzen vor und nach dem Anstauchen der Köpfe. Das vordere Vierkant dient zum Einschrauben der Bolzen und wird ebenso wie das Gewinde der vorstehenden Enden vor dem Umnieten fortgefraist. Eiserne Stehbolzen besitzen vor dem Einschrauben einen fertigen Kopf. Das in der Längsrichtung den Stehbolzen eingebohrte Loch, das entweder nur von beiden Köpfen aus bis 8 mm hinter die innere Blechkante reicht, oder nicht ganz bis an das Ende des inneren Kopfes durchgeht, hat 2 ’/2 bis 3 mm Durchmesser und soll durch Ausblasen von Wasser oder Dampf den etwaigen Bruch des Bolzens anzeigen. Die Berechnung der Stehbolzenentfernung siehe § 28. Ausser durch Stehbolzen wird die hintere Rohrwand auch noch durch die flachen Anker k₃ mit dem cylindrischen Kesselmantel verbunden.

Die ebene Decke der Feuerbuchse wird entweder durch Deckenanker oder Deckenstehbolzen versteift. Die Form der Deckenanker ist aus Fig. 7, Taf. 22 ersichtlich. Sie werden gewöhnlich in der Längsachse, seltener quer dazu angeordnet und bestehen aus einem oder zwei zusammengenieteten Flacheisen, durch welche Schrauben zur Befestigung auf der Decke gezogen werden. Die Deckenanker haben den Nachteil, dass durch sie der Druck auf die Umfassungswände der Feuerbuchse und dieser durch die untere Verbindung auf den äusseren Mantel übertragen wird. Da die Umfassungswände aber dem biegsamen Kupfer bestehen, auch meistens gewölbt und geneigt sind, so werden sie leicht ausgebaucht, wobei namentlich die oberen Stehbolzen eine Biegungs-beanspruchung' erleiden und brechen. Deshalb hängt man jetzt, wie Fig. 1, Tat. 23 zeigt, die Decke der Feuerbuchse gewöhnlich an derjenigen des Buchsenmantels durch Stehbolzen k₄ auf. Die hinterste Reihe dieser Bolzen, die stets aus Eisen bestehen und im Gewinde gewöhnlich 30 bis 33 mm Stärke bei 100 bis 110 mm Abstand haben, ist oben und unten beweglich befestigt und schliesst an die Feuerbuchse mit Hilfe kleiner Deckenanker an.

Zur Verbindung des unteren Randes der Feuerbuchse mit dem Mantel dient ein geschweisster Ring von 90 bis 120 mm Höhe. An der Feuerthür wird entweder eine entsprechende Verbindung angewandt, oder es wird wie in Fig. 1, Taf. 23 die Feuerbuchse an dieser Stelle ausgebogen und der Mantel ausserdem noch wulstartig durchgedrückt.

5. Die Rauchkammer. Dieselbe hat meistens den gleichen Durchmesser wie der Kesselmantel und wird an dem überstehenden Ende des letzten Schusses oder an dem hinteren Boden befestigt. Im unteren Teile der Rauchkammer mündet nach Fig. la, Taf. 23 ein Rohrstück, das zur leichten Entfernung der sich ansammelnden Flugasche und Kohlenteilchen dient. Zum Reinigen der Röhren ist die Rauchkammer mit einer dichtschliessen-den Thür versehen. In der Rauchkammer sitzt ferner das schon auf Seite 66 erwähnte Blaserohr.;

Um die Grösse des auf 1 qm Heizfläche entfallenden Wasser-, Dampfraumes etc. bei den Lokomotivkesseln annähernd zu bestimmen, sind die betreffenden Verhältnisse für den in Fig. 1, Taf. 23 dargestellten Kessel ermittelt worden. Der Kessel besitzt in der Feuerbuchse eine wasserberührte

Heizfläche von........

in den Feuerrohren eine solche von also eine gesamte Heizfläche von .    .

eine totale Rostfläche von.....

einen gesamten lichten Rohrquerschnitt

von 205 • 0,045 5,07 cbm, 1,63 cbm, 8,02 qm,

11,5 qm.

Es kommen somit auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche

Wf = ^ 0,036 cbm Wasserraum,

Df = or>0,016 cbm Dampfraum,

Sf = ^ 0,057 qm Wasserspiegel,

Gf = oo 0,082 qm Bodenfläche, und es beträgt der lichte Querschnitt der Heizrohren das 0,326 2,078

der totalen Rostfläche.

Lokomotivkessel werden jetzt für einen Dampfüberdruck von 9 bis 13 Atm gebaut. Der Kessel in Fig. 1, Taf. 23 ist für 12 Atm berechnet. Die von 1 qm Heizfläche in der Stunde gelieferte Dampfmenge beträgt 30 bis 60 kg.

Die Vorteile des Lokomotivkessels bestehen hauptsächlich in der grossen Leistungsfähigkeit desselben, die von keinem anderen mobilen Kessel auf solch kleiner Grundfläche auch nur entfernt erreicht wird und die hauptsächlich in der guten Heizfläche der Feuerrohren, sowie in der vorteilhaften Verbrennung ihren Grund hat. Die letztere geht, da die hohe, geräumige Feuerbuchse vollständig im Kessel liegt, bei hoher Temperatur, ohne bedeutende Ausstrahlungsverluste und mit sehr geringem Luftüberschuss infolge des künstlichen Zuges vor sich. Der Wasserraum der Kessel ist ferner klein, was dem schnellen Anheizen und der Vermeidung von allzu grossen Wärme Verlusten bei der Ausserbetriebsetzung günstig ist.

Als Nachteil des Lokomotivkessels ist zunächst die geringe Grösse des Dampfraumes und Wasserspiegels anzuführen, die meistens die Anordnung eines besonderen Wasserabscheiders erforderlich macht. Ferner ist die Anwendung der ebenen Wände in der Feuerbuchse und deren Mantel, die durch Stehbolzen und Anker zu versteifen sind, wenn sie dem Dampfdrücke widerstehen sollen, unvorteilhaft und die Reinigung der engen und von vielen Bolzen und Ankern durchsetzten Zwischenräume um die Feuerbuchse herum nur schwierig und höchst unvollkommen zu bewirken. Endlich — und das ist wohl der Hauptnachteil — sind die an den Lokomotiv-kesseln nötigen Reparaturen ganz bedeutende, kostspielige und zeitraubende. Diese Reparaturen haben, soweit sie durch Brüche von Stehbolzen, Undichtheiten der Röhren in den Rohrwänden, Anfressungen des Feuerbuchsenmantels oberhalb des unteren Fussringes u. s. w. hervorgerufen werden, vornehmlich [darin ihren Grund, dass die Feuerbuchse bei dem sehr forcierten Betriebe und künstlichen Zuge ganz bedeutend erwärmt wird, während der Feuerbuchsenmantel, der ja garnicht mit den Heizgasen in Berührung kommt, verhältnismässig kühl bleibt. Infolge dieser grossen Temperaturunterschiede beider Teile dehnt sich die Feuerbuchse mit ihren dehnbaren Kupferwänden gegenüber dem Mantel sowohl in der Breiten-, als auch in der Längsrichtung aus. Die erste Ausdehnung führt leicht zu seitlichen Ausbeulungen der Wände, die letzte erstreckt sich zur Hauptsache nach der vorderen Rohrwand hin, weil der stark verankerte vordere Boden der Buchse wenig oder garnicht nachgeben kann. Mit jeder Temperaturzunahme wird diese Ausdehnung eine grössere, mit jeder Temperaturabnahme eine kleinere. Nun ist gerade der Lokomotivkessel wie kein anderer einem sehr starken Temperaturwechsel ausgesetzt, der sich von der schärfsten Feuerung bis zum abgedeckten Feuer erstreckt. Die Folge hiervon wird sein, dass die Feuerbuchse fortwährende Ausdehnungen und Zusammenziehungen erleidet. Durch diese werden zunächst die Stehbolzen hin- und her-gebogen, so dass dieselben bei ihrer geringen Länge zum Bruche kommen oder locker werden müssen, wird ferner versucht die Rohrwand von den Röhren, falls diese sich nicht krumm biegen oder brechen, herunter zu schieben, so dass Undichtheiten der Röhren mit der Zeit unvermeidlich sind, wird endlich durch den unteren Fussring am Blech des Feuerbuchsenmantels hin und her gezerrt, so dass hier der sich bildende Rost stets von neuem los gebröckelt und stetiger Neurostung Vorschub geleistet wird u. s. w. Bei Lokomobilkesseln, wo die Verhältnisse ähnliche sind, treten [die erwähnten Erscheinungen weniger stark und nachteilich auf, da diese Kessel ja nicht so stark forciert betrieben, die Temperaturunterschiede zwischen Feuerbuchse und Kesselmantel also nicht so bedeutende sind.

Reparaturen am cjdindrischen Kesselmantel der Lokomotivkessel, wie Undichtheiten in den Rundnähten, Anrostungen an den Nietfugen daselbst, Risse in der Stiefelknechtplatte u.s.w., rühren von der ungleichmässigen Erwärmung dieses Kesselteiles in seiner oberen und unteren Hälfte infolge der fehlenden Wasserzirkulation und der hiermit verbundenen einseitigen Krümmung des Cylinders in der Längsrichtung her.

Der Lokomotivkessel findet in grösseren Dimensionen und] etwas anderer Form der Feuerbuchse auch als Schiffskessel, namentlich hei Torpedoboten, Verwendung. Hier treten die Übelstände, welche sich durch die verschiedene Erwärmung der Feuerbuchse und ihres Mantels ergeben, besonders stark hervor, da diese Kessel noch mehr als bei den Lokomotiven forciert werden. Abhilfe hat man durch Anordnung eines nachgiebigen Bördels oder Flansches an der Feuerbuchse, durch Anwendung von gewellten Feuerbuchsen, wie z. B. bei dem ankerlosen Lokomotivkessel von Lentz, zu schaffen versucht.

4. Der Schiffskessel.

Der unter diesem Namen bekannte Kesseltypus ist ein Cylinderkessel mit eingebauten Flamm- und Feuerrohren. Die Flammrohre besitzen den Rost und leiten die Gase nach hinten in eine für jedes Rohr besonders angeordnete Feuerbuchse, die oberhalb der Flammrohre befindlichen Röhren dagegen führen die Gase wieder aus der Feuerbuchse zurück in die Rauchkammer, die oberhalb der Feuerthüren an dem vorderen Kesselboden angebracht ist. Die Kessel können einfach und doppelt ausgeführt werden. Fig. 22 und 23x), Taf. 24 zeigen beide Ausführungsarten.

Die Zahl der Flammrohre, die jetzt nur selten noch glatt, meistens gewellt oder gerippt nach Fox(Morison)s bezw. Purves Patent ausgeführt werden, beträgt zwei oder drei je nach der Grösse des Kessels. Die Feuerbuchse eines jeden Flammrohres wird mit dem hinteren Kesselboden durch Stehbolzen verbunden, oben entweder gebogen oder bei ebener Form durch Deckenanker versteift, während ihrer vorderen Wand die Röhren eingewalzt werden. Zur Versteifung dieser letzteren Wand, sowie des vorderen Kesselbodens wird eine Anzahl der Röhren als sogenannte Ankerrohre, wie sie Fig. 21, Taf. 24 zeigt, ausgebildet und in die ebenen Wände eingeschraubt. Ausserdem gehen noch Längsanker, die in Fig. 20, Taf. 24 nochmals dargestellt sind, von dem vorderen Kesselboden zur Feuerbuchse und oberhalb derselben zum hinteren Boden. Die Seitenwände der Feuerbuchsen endlich werden wieder untereinander bezw. mit dem Kesselmantel durch

1) Fig. 23 nach dem Aufsätze „Die jüngsten Bestrebungen des deutschen Schiffbaues“ von C. Busley in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1895.

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Stehbolzen verbunden und in der unteren Rundung vielfach durch zwei aufgenietete L- Eisen versteift. Jeder Boden des Mantels wird aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt, deren Verbindungsnähte oberhalb und zwischen den Feuerrohren, Flammrohren und Stehbolzen laufen. Die Verbindung der Böden mit dem Mantel erfolgt stets durch Krempen an den ersteren, die jetzt meistens mit Rücksicht auf die bessere Herstellung der Rundnaht nach aussen gezogen werden.

Die Doppelkessel unterscheiden sich von den einfachen nur dadurch, dass der Kesselmantel länger gehalten ist und dass demselben von beiden Enden aus je zwei oder drei Flammrohre eingebaut sind. Im Übrigen ist die Ausführung genau dieselbe wie bei den einfachen Kesseln.

Fig. 23 des Textes zeigt noch das Schaubild eines Schiffskessels mit zwei gewellten Flammrohren, wie sie

Fig. 23.

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die Firma „Gebr. Sachsenberg, Maschinenfabrik, Schiffswerft und Kesselschmiede zu Ross lau a/Elbe“ ausführt.

Die Dimensionen, in welchen Schiffskessel gebaut werden, sind:

Manteldurchmesser D = 2,0 bis 4,6 m,

Mantellänge L = 2,8 bis 6 m,

Lichter Durchmesser der gewellten oder gerippten Flammrohre Dt = 0,75 bis 1,05 bezw. 1,1 m, Lichte Weite der Feuerrohren d = 0,063 bis 0,076 m, Wandstärke der Feuerrohren 3 bis 3,5 mm.

Die einfachen Kessel bieten bis zu 250, die Doppelkessel bis zu 450 qm wasserberührte Heizfläche. Der Dampfüberdruck beträgt bis zu 13 Atm, die von 1 qm Heizfläche gelieferte Dampfmenge bei natürlichem Zuge bis zu 20 kg, bei künstlichem Zuge bis zu 30 kg und mehr in der Stunde.

Auf 1 qm wasserberührte Heizfläche kommen bei den Schiffskesseln ungefähr

Wf = 0,075 bis 0,1 chm Wasserraum,

Df = 0,03 bis 0,045 chm Dampfraum,

Sf = 0,04 bis 0,05 qm Wasserspiegel,

Gf = 0,06 bis 0,1 qm Grundfläche.

Das Verhältnis des kleinsten Zugquerschnittes der gesamten Feuerrohren zur totalen Rostfläche ist bei natürlichem Zuge gleich 0,14 bis 0,2, bei künstlichem Zuge gleich 0,2 bis 0,25.

Bezüglich der Konstruktion der Schiffskessel ist zu bemerken, dass vor allen Dingen die Flammrohre, soll ihre stärkere Erhitzung und Längenausdehnung nicht von nachteiligem Einfluss auf die Dichtheit und Haltbarkeit des Kessels sein, eine genügende Elasticität und federnde Nachgiebigkeit besitzen müssen. Man führt deshalb hier mit Recht die Flammrohre stets gewellt und gerippt aus, zumal dieselben nur dann bei den gebräuchlichen und für die Verbrennung vorteilhaften grossen Durchmessern nicht zu starke Wandungen erhalten. An die Feuerbuchse sind die Flammrohre mit Rücksicht auf die Ausdehnung durch einen Bördel von sehr grossem Radius anzuschliessen (siehe Fig. 23, Taf. 24), da diese Verbindungsstelle in der oberen Hälfte der Einwirkung der Flamme am stärksten und ungünstigsten ausgesetzt ist. Die Feuerrohren steigen nach den Rauchkammern etwas an. Alle Röhren, auch die Ankerröhren, sollen zwischen den Rohr wänden gleiche Wandstärken erhalten, damit sie sich alle gleichmässig ausdehnen. Die Röhren sind vertikal übereinander und mit genügendem Zwischenräume anzuordnen, damit die sich bildenden Dampf blasen leicht aufsteigen können. Die Längsanker ruhen mit ihren äusseren Unterlagscheiben auf angenieteten Platten.

Der Vorteil des Schiffskessels liegt wieder in der vorzüglichen Heizfläche der Feuerrohren und Flammrohre, die bei ihrem grossen Verbrennungsraum und dem künstlichen Zuge eine gute Verbrennung ermöglichen, sowie in der grossen Leistungsfähigkeit dieses Kessels. Nachteilig wirken der kleine Dampfraum und Wasserspiegel auf die Trockenheit des Dampfes, weshalb bei Schiffskesseln fast stets besondere Überhitzer nötig werden. Der ebenfalls nur kleine Wasserraum verträgt keine grossen Schwankungen in der Dampfentnahme. Die ebenen Wände der Feuerbuchsen sind wegen der vielen erforderlichen Versteifungen, welche die Reinigung der Zwischenräume erschweren und bei den nicht durch die eigene Nachgiebigkeit aufgenommenen Ausdehnungen der Flammrohre und Buchsen leicht locker werden, ungünstig. Das Gleiche gilt von den Böden und dem Mantel, die wegen des hohen Druckes und grossen Durchmessers der Kessel selbst bei mehrreihiger Laschennaht aus sehr starken, schwer zu bearbeitenden Blechen hergestellt werden müssen. Die Rücksicht hierauf, sowie die starke Beanspruchung der Schiffskessel durch den künstlichen Zug verlangen, sollen baldige Reparaturen vermieden werden, die sorgfältigste Arbeit (hydraulische Nietung, Bohren der Nietlöcher, Bearbeitung der Bleche auf Specialmaschinen u. s. w.) vorzügliches Material und gewissenhafteste Bedienung. Die letztere hat sich wegen des durch Öle und Fette leicht verunreinigten Speisewassers,

das hier durch Rückkondensation des verbrauchten Dampfes gewonnen wird, namentlich auf eine gründliche und sorgfältige Reinhaltung der Kesselwandungen von kesselsteinartigen oder schlammigen Niederschlägen, sowie auf die grösste Vorsicht beim Anheizen der Kessel, die in ihrem unteren Wasserinhalte weniger erwärmt werden als im oberen und deshalb in den Rundnähten des Mantels leicht die schon bei den Flammrohrkesseln erörterten Undichtheiten zeigen, zu erstrecken. Auf grösseren Schiffen sind zum Vorwärmen des Kesselwassers beim Anheizen deshalb auch meistens kleinere Hilfskessel vorhanden.

5. Der stehende Heizröhrenkessel mit Feuerbuehse.

Zwergkessel.

Der stehende Heizröhrenkessel findet sowohl für kleinere Anlagen als stationärer, als auch für Dampf-krane, Schiebebühnen u. s. w. als mobiler Kessel Verwendung. Seine Einrichtung ist aus Fig. 4, Taf. 23 ersichtlich. In den cylindrischen Kesselmantel ist von unten her eine Feuerbuchse eingesetzt und mit demselben durch die schmiedeeisernen Ringe am Fusse und an der Feuerthür verbunden. Die Heizrohren sind in den Boden der Feuerbuchse und des Mantels eingewalzt und umgebördelt. Oberhalb des Mantels befindet sich ein j konischer Aufsatz für den Schornstein. Der Aufsatz enthält zugleich vier Thiiren, durch welche die Feuerrohren gefegt werden können. Die Heizgase des unteren Rostes bespülen zuerst die Feuerbuchse und dann die Feuerrohren. Da die letzteren auch durch den Dampfraum des Kessels gehen, so muss wieder die totale Rostfläche

bei natürlichem Luftzuge kleiner als

dieser Gruppe, der vielfach Verwendung findet und hier mit erwähnt werden möge, ist der stehende Kessel mit Feuerbuchse und eingesetzten Quersiedern. Fig. 2, Taf. 23 zeigt die Ausführung desselben. Die Quersieder sind konisch und werden entweder nach Art der Galloway-Pfeifen der Feuerbuchse eingebaut und angenietet, oder aber dieser eingeschweisst. Sie stehen ferner abwechselnd rechtwinklig zueinander, damit die Feuergase immer auf sie' stossen. Zur inneren Reinigung der Quersieder sind im Mantel die nötigen Handlöcher angeordnet. Über dem höchsten Quersieder führt ein Rohr, das den Boden des Kesselmantels mit demjenigen der Feuerbuchse verbindet, die Gase durch den Dampf-raum in den Schornstein.

Die nachstehende Tabelle giebt die Dimensionen der Kessel, wie sie von H. Paucksch, Aktiengesellschaft in Landsberg a/Warthe, ausgeführt werden.

Tabelle

der stehenden Kessel mit Feuerbnchse und Quersiedern.

Kesselmantel

Durchmesser

in

Höhe in

1,80

2.50

2,80

3,15

3,40

3,40

3,70

3,70

3,70

Feuerbuchse

Durchmesser |

ood'o'

.S 6

1,00

1,05

Höhe in

1,20

1.75

2’00

2,35

2,35

2,35

2,65

2,65

Quersieder

licht. Durchmesser in

Heiz

fläche

Zahl

in

qm

20

der wasserbe-

4.00

1,40

2,65

2,95

0,14/0.28 0,14/0,28 0,14/0.28 0,14/0,28 0,14/0,28 0,20/0,34 0,20/0.34 0,23/0,37 0,23/0,37 0,25/0,40 i

20

rührten Heizfläche sein. Die Kessel werden zweckmässig auf eine gusseiserne Platte und nicht direkt auf das Mauerwerk gesetzt.

Die Dimensionen, in welchen die vorstehenden Kessel ausgeführt werden, giebt die nachstehende Tabelle von Julius Söding und von der Hey de in Hörde (Westfalen).

Tabelle

der stellenden Heizrölirenkessel mit Feuerbuehse.

Kesselmantel

Durchmesser!

Höhe in

Feuerbuehse

Durchmesser

in

Höhe in

Feuerrohren

licht. Durch-! messer in

Heiz

fläche

Zahl

in

qm

0,500

0,565

0.615

0,665

0,715

0,765

0,820

0,870

0.960

0.960

1.020

1,120

1,170

1,200

1,828

2,110

2,280

2,280

2,280

2.392

2,575

2.585

2.865

2,965

3.050

3.078

3,440

3,880

3 3 $ S§ g SS.

© © ® © © © © o'd'o'ö'cTcTi-T

Oi Oi Oi

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14

16

17

21

0,051

0,051

0,051

0.051

0,057

0,057

0,057

0,057

0,057

0,070

22

24

25

31

28

32

33

41

45

40

2,1

2,8

3,6

4,3

5,0

5,9

6,7

8,0

9,9

11.5 13,1 15,0 IS,9

22.5

Die stehenden Heizrölirenkessel gehören zur Gruppe der sogenannten ZAvergkessel. Ein anderer Kessel

Auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche kommen bei den vorliegenden Kesseln ungefähr Wf=0,05 bis 0,1 cbm Wasserraum,

Df == 0,025 bis 0,075 cbm Dampfraum,

Sf = 0,06 bis 0,12 qm Wasserspiegel,

Gf =0,075 bis 0,12 qm Bodenfläche.

Es beträgt ferner der Dampfüberdruck 6 bis 12 Atm, die Beanspruchung der Heizfläche zweckmässig für 1 qm und Stunde nur bis zu 15 kg.

Als Vorteile der Kessel sind deren schnelle und reichliche Dampferzeugung, sowie ihr leichter Transport zu nennen. Die Ausnützung der Gase ist ferner bei dem Quersiederkessel eine bessere als bei dem stehenden Heizröhrenkessel, da bei dem ersteren die Gase immer senkrecht zur Heizfläche der Sieder geführt werden.

Als Nachteil macht sich der kleine Dampf-, Wasserraum und Wasserspiegel geltend, welche diese Kessel nur bei stundenweisem Betriebe und sehr gleichmässiger Dampfentnahme empfehlenswert machen. Bei ungleich-mässigem Dampf verbrauch treten starke Druckschwankungen auf und ist der Dampf infolge des vielen mit tiber-gerissenen Wassers sehr nass. Da ferner die innere Reinigung der Kessel sehr erschwert und nur unvollkommen bewirkt Averden kann, so ist reines SpeiseAvasser für sie Bedingung.

§ 25.

Die Wasserröhrenkessel.

Die Hauptheizfläche dieser Kessel, die meistens in liegender, selten in stehender Anordnung Vorkommen, wird durch eiserne Köhren gebildet, die innen mit Wasser gefüllt sind, aussen von den Heizgasen bespült werden.

Bei liegender Anordnung der Kessel befindet sich der Rost vorne unter den Röhren, die in einzelnen Reihen übereinander gelegt sind und nach vorne etwas ansteigen, damit die sich bildenden Dampfblasen durch den Auftrieb schnell an die vorderen Rohrenden und von dort durch die Verbindungsstücke derselben aufwärts in den Dampfraum gelangen. Der letztere wird, wenn die Kessel sich unter bewohnten Räumen befinden, durch die oberen Rohrreihen und einen quer vorgebauten Dampfsammler, sonst fast stets durch die obere Hälfte eines über den Röhren in der Längsrichtung der letzteren angeordneten einfachen Walzen- oder Oberkessels gebildet, dessen untere Hälfte mit Wasser gefüllt ist und zur Vergrößerung des Wasserraumes dient. Das Wasser wird den Kesseln entweder von hinten, oder aber auch von vorne,²) immer aber so zugeführt, wie es sich behufs Erzielung einer für das System unbedingt erforderlichen Wasserzirkulation als zweckmässig ergiebt.

Die bekannteren Ausführungen der Wasserröhrenkessel lassen sich nach der Art, in welcher die Rohrenden miteinander verbunden sind, in solche mit besonderen Verbindungsstücken, wie Krümmern, Kappen u. s. w., und in solche mit Kammern trennen. Wir bezeichnen die ersteren kurz als Glieder-, die letzteren als Kammerkessel.

A. Die Gliederkessel.

1. Der Rootkessel.

Den Bau dieser Kessel betreibt in Deutschland namentlich die Firma Walther & Co. in Kalk bei Köln. Fig. 1, Taf. 20 zeigt die Gesamtansicht und den Querschnitt eines Rootkessels, Fig. la bis g die Details desselben nach den Ausführungen der Firma.

Die Röhren B haben 100 bis 127 mm äusseren Durchmesser und 2,84 bis 4,0 m Länge. Sie liegen in horizontalen Reihen, die einzelnen Reihen gegeneinander versetzt, übereinander und sind sowohl vorne, als auch hinten durch gusseiserne, viereckige Rohrköpfe, in vmlche die Röhren dampfdicht eingeschraubt sind, untereinander verbunden (Fig. la). Die Köpfe werden genau nach Schablonen gehobelt und müssen, damit jeder beliebige auszuwechselnde Kopf durch einen Reservekopf ersetzt werden kann, in der bearbeiteten Form kongruent sein. Zur Verbindung der Rohrköpfe, die in ihrer Aussen wand zwei übereinander liegende Öffnungen haben, dienen weiter bogenförmige, unter 45⁰ gegen ihre Flanschen versetzte Verbindungskappen (Fig. lb und c). Die Enden der letzteren, sowie die erwähnten Öffnungen der Köpfe sind schwach konisch ausgebohrt, und es sind eiserne, nach beiden Seiten konische Ringe in die Kappen eingesetzt, die durch den Druck von Einlegschrauben dampfdicht in die Rohrköpfe gepresst werden.

Die Kessel werden von der Firma mit nnd ohne Oberkessel geliefert. Im letzteren Falle, wo ein Teil der oberen Röhren frei von Wasser bleibt, unterscheiden sich die Kappen zur Verbindung der Röhren im Dampfraume (Fig. lb) von denjenigen im Wasserraume (Fig. lc) dadurch, dass bei den ersteren der obere konische Dichtungsring länger gehalten ist. Hierdurch sollen die aufsteigenden Dampfblasen, sobald sie in den Dampfraum kommen, immer von neuem in die Röhren geblasen werden, um sich von dem mitgerissenen Wasser zu trennen.

Quer über der obersten Rohrreihe vorne befindet sich der gusseiserne Dampfsammler D (Fig. lf), quer unter der untersten Rohrreihe hinten der Schlammsammler C (Fig. lg). Zur Verbindung beider mit den bezüglichen Rohrköpfen dienen die Kappen in Fig. Id. Die Verschlusskappen in Fig. le schliesslich bewirken den Verschluss der obersten und untersten Rohrköpfe hinten bezw. vorne oder kommen bei der Auswechselung irgend eines Rohres zur Anwendung.

Das Speisewasser tritt zuerst in den Schlammsammler. Zum Vor wärmen des Wassers dienen die vor dem Fuchs befindlichen Röhren V, die aber auch durch die in der Speiseleitung befindlichen Ventile ausgeschaltet werden können.

Soll der Vorwärmer V benutzt werden, so hat man die in Fig. 1 punktiert angedeuteten Ventile v₄ und v₂ zu öffnen, das Ventil v₄ aber zu schliessen. Das Speisewasser geht daun durch das p- Stück r₄ nach r₄, V und r., zum Speiseventil V₃. Im umgekehrten Fall, wo vt und v₂ geschlossen, v₄ aber offen ist, strömt das Wasser durch das Rohr r₄ direkt nach V₃.

Die Heizgase werden durch eingelegte Gusseisenplatten gezwungen, die Röhren auf ihrer ganzen Länge zu bestreichen. F₄ sind Reinigungsöffnungen im Mauerwerk, durch welche der von den Röhren vermittelst Dampfstrahl oder Bürste weggefegte Russ entfernt werden kann. Die Wasserstands-Vorrichtungen sitzen in einer seitlichen Rohrleitung r, R. Zur Trocknung des Dampfes benutzt die Firma den im V. Abschnitte beschriebenen Wasserabscheider von Ehlers.

Um dem Rootkessel eine lebhaftere Wasserzirkulation zu erteilen, ordnet die Firma, sobald die Kessel nicht unter bewohnten Räumen aufgestellt werden, über den Röhren einen oder zwei horizontal liegende Oberkessel an. Dieselben sind vorne durch Stutzen mit dem sonst als Dampf Sammler dienenden Querrohre, hinten durch Rohrleitungen mit dem Schlammsammler verbunden. Die vorne in den Oberkessel aufsteigenden Dampfblasen veranlassen dann hinten ein Nachsinken des Wassers nach dem Schlammsammler und den Röhren hin, wodurch, getrieben durch den Überschuss an spezifischem Gewicht, welchen der Inhalt der hinteren Kästen und Kappen gegenüber demjenigen der vorderen besitzt, bei genügendem Querschnitt der Verbindungsstutzen und Rohrleitungen eine lebhafte Wasserströmung durch die Röhren von hinten nach vorne, hier aufwärts, durch die Oberkessel von vorne nach hinten und hier abwärts entsteht.

2. Der Bellevillekessel.

Der Kessel besteht aus einzelnen Rohrserien, die sich aus zwei nebeneinander liegenden, vertikalen Rohrreihen zusammensetzen. Das unterste Rohr der einen

Reihe steigt dabei von vorne nach hinten an und ist hier mit dem untersten Rohre der Nebenreihe verbunden. Das letztere hat aber Anstieg nach vorne und ist dort mit dem zweiten Rohre der erst erwähnten Reihe gekuppelt, das wieder nach hinten steigt u. s. w. Die Röhren der einen Reihe einer Serie steigen also alle von vorne nach hinten, die der Nebenreihe alle von hinten nach vorne. Zur Verbindung der zusammentreffenden Rohrenden dienen Kästen aus hämmerbarem Gusseisen. Die obersten Kästen schliessen an einen querliegenden Dampf Sammler, die untersten an einen parallel liegenden Schlammsammler an.

Auf eine eingehendere Beschreibung dieses Kessels kann hier verzichtet werden, da derselbe in Deutschland nicht mehr gebaut wird. Der Grund hierfür lag hauptsächlich in der unruhigen, stossweisen Dampfentwickelung desselben. Zudem besass das Wasser in den Röhren fast gar keine Bewegung, stagnierte förmlich in denselben, da es nur unten bei jeder Serie eintreten konnte. Die sich bildenden Dampfblasen mussten ferner die ganze Rohrserie durchziehen, ehe sie in den Dampfraum gelangten, sodass der gelieferte Dampf sehr nass war. In der französischen, englischen und russischen Marine findet der Kessel jetzt noch Anwendung.

B. Die Kammerkessel.

Man bezeichnet dieselben, je nachdem die Röhren an beiden Enden oder nur an dem vorderen in eine Kammer münden, als Zwei- oder Einkammerkessel.

Bei den Zweikammerkesseln zunächst stehen die zu den Röhren senkrecht angeordneten Wasserkammern direkt oder durch besondere Verbindungsstutzen mit den Enden des Oberkessels in Verbindung. Sie ermöglichen durch diese Anordnung in einfachster Weise einen natürlichen Wasserumlauf im Kessel, indem die aus den schrägliegenden Röhren kommenden Dampfblasen, vermischt mit Wasser, durch die vordere Kammer vorne in den Oberkessel steigen, während das Wasser hinten aus demselben durch die andere Kammer nachsinkt und vermöge des Überschusses an spezifischem Gewicht, den der Inhalt der hinteren Kammer gegenüber demjenigen der vorderen besitzt, durch die Röhren getrieben, also in fortwährendem Kreislauf durch den Kessel bewegt wird. Zur Trocknung des Dampfes bedarf es fast stets eines besonderen Wasserabscheiders, und die Ausführungen der vorliegenden Kessel durch die einzelnen Fabriken unterscheiden sich hauptsächlich in der Konstruktion dieses Wasserabscheiders oder in den Mitteln, welche noch zur Verstärkung des eben angedeuteten Wasserumlaufes im Kessel benutzt werden.

Sollen die Kessel unter bewohnten Räumen aufgestellt werden, so treten an Stelle des Oberkessels eine Anzahl horizontaler Röhren, über denen sich wieder quer ein Dampf-sammler befindet. Die erwähnte Wasserzirkulation ist dann natürlich nur in beschränkterem Masse vorhanden.

1. Der Steinmüllerkessel.

Der von der Firma „L. & C. Steinmüller in Gummersbach (Rheinpreussen)“ gebaute Wasserröhrenkessel, der zu den Besten des Systems gerechnet wird, ist auf Taf. 18 dargestellt. Die verwendeten

Röhren haben gewöhnlich 60 oder 95 mm äusseren Durchmesser und 3 bis 5 m Länge. Die Wasserkammern H₁ und H₂ (Fig. 1 und la) haben viereckige Form, sind vollständig geschweisst und in den grösseren Wänden durch Stehbolzen hinreichend versteift. Die vordere Kammer H₁ ist auf einem gusseisernen Rahmen Kt (Fig. lf) festgelegt, die hintere H₂ auf einem entsprechenden Rahmen K₂ (Fig. lg) verschiebbar angeordnet, um den Längenänderungen der Röhren Folge geben zu können. Zum Einsetzen und Reinigen der Röhren sind endlich in den Aussenwänden jeder Kammer zentral jedem Rohr gegenüber die erforderlichen Öffnungen angebracht, die während des Betriebes durch Deckel verschlossen sind.

Fig. Id und e zeigen die Form dieser sogenannten Kammerverschlüsse. Die Aussenverschlüsse in Fig. 1 d werden von der Firma für Dampfdrücke von weniger als 10 Atm, die Innenverschlüsse in Fig. le für solche von mehr als 10 Atm verwendet. Als Dichtungsmaterial dienen Gummischeiben, die zwischen die daselbst bearbeiteten äusseren Kammerwände und Deckel gelegt werden. Zum Einbringen der inneren Deckel mit Schraube in Fig. 1 e sind einige Öffnungen in der Kammer grösser als die übrigen gehalten. Die Deckel für die grösseren Öffnungen werden vor dem Zusammenbau des Kessels durch die obere Mündung der Kammer eingelassen.

Die Stutzen Ci und C2, welche die vordere bezw. hintere Kammer mit dem Oberkessel A verbinden, sind aus Fig. 1, lb und c ersichtlich. Sie gehen aus dem viereckigen Querschnitt der oberen Kammeröffnung in den runden am Oberkessel über. Oberhalb des Stutzens Ci gelangt das aus der vorderen Kammer aufsteigende Gemisch von Wasser und Dampf in den Blechcylinder P. Ein Teil des mitgerissenen Wassers fliesst hier schon durch das horizontale Rohr T nach dem hinteren Verbindungsstutzen ab. Der Rest des Gemisches strömt in den eigentlichen Wasserabscheider. Derselbe besteht aus einem langen, horizontalen, oben und an der Endseite offenen Kasten N, der am Boden mit einer Anzahl Löcher und Querschlitze versehen ist. Durch diese letzteren fällt das Wasser des Gemisches, das in dem Kasten mit grosser Verdampfungsoberfläche ruhig und getrennt von dem Wasserinhalte des Oberkessels dahin-fliesst, auf einen zweiten Kasten Q und von diesem auf den Wasserspiegel. Der hintere Stutzen führt das Wasser des Oberkessels wieder der hinteren Wasserkammer und den Röhren zu und bewirkt so den schon angedeuteten Umlauf im Kessel.

Der Oberkessel wird nicht von den Heizgasen bestrichen. C3 ist ein Schlammsack, aus dem der sich ansammelnde Schlamm durch stossweises Öffnen des an dem Sacke befestigten Abblasehahnes entfernt werden kann. Das gusseiserne L- Eisen p hinter dem Schlammsack soll verhüten, dass durch den Wasserumlauf im Kessel Schlamm mit in die hintere Wasserkammer und von dort in die Röhren gerissen wird.

Betreffs der Rohrleitungen des Kessels ist zu bemerken, dass Rj und R₂ die beiden Speiseleitungen sind. Von beiden geht eine Abzweigung r, bezw. r₂ nach dem Oberkessel, in welchem das Speisewasser an dem Kasten Q austritt. Da hier das heisseste Wasser des Kessels ab fliesst, so wird das.

Heiz

fläche

in

qm

CS CO l® CO

Speisewasser bald durch Mischung- stark erwärmt und ein Teil der kesselsteinbildenden Substanzen zur Ausscheidung gebracht.

E₃ ist die gemeinschaftliche Abblaseleitung, an welche die Eohrleitung w₄ von dem Hahn V₄ der hinteren Kammer und diejenige w₂ vom Schlammsack des Oberkessels anschliessen.

Die Leitungen x, und x.₂ schliesslich, von denen die erste von dem Stutzen des Dampfventiles V1? die zweite von demjenigen des Sicherheitsventiles V₂ abgeht, dienen zum Abrussen der Eöhreu vermittelst Dampfstrahl. Die Eohr-leitungen können durch kleine. mit Drehschiebörn sonst verschlossene Öffnungen in den Stirnwänden zu beiden Seiten der Kammern zwischen die Eöhren geführt werden. Bei anderen Kesseln findet man die Stehbolzen der Wasserkammern durchbohrt, um die Eöhren durch den Dampfstrahl abblasen zu können. Während des Betriebes sind diese Öffnungen durch Stöpsel verschlossen, damit keine Luft gesaugt wird.

Die nachstehende Tabelle giebt die Hauptverhältnisse, in welchen die Kessel von der Firma für gewöhnlich ausgeführt werden.

Wasserzirkulation mit sich bringt, wurde schon früher wiederholt und ist auch beim nächsten' Kessel nochmals hingewiesen.

an-

Tabelle der Steinmüllerkessel.

Zahl j

der

Böhren!

i 18

24

40

60

! 70

70

80

100

120

140

160

180

200

220

Oberkessel

Einmauerung

Durchm.

Länge

Länge

Breite

in

in

in

Höhe der Kessel ausschliesslich Ventil

0,70

0,70

0.80

0,90

1,05

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,35

1,45

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1,50

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3. Der Kessel von E. Leinhaas in Freiberg (Saehsen) mit Dubiauseher Rohrpumpe.

Dieser Kessel besitzt ebenfalls eine besondere Vorrichtung zur Erhöhung des Wasserumlaufes. Es ist dies die nach dem Erfinder benannte Dubiausche Rohrpumpe (D. R.-P.) Ihre Wirkungsweise beruht auf der folgenden Erscheinung. Lässt man am unteren Ende einer geraden und beiderseits offenen Röhre, die vertikal oder geneigt so in das Wasser gesenkt wird, dass das obere Ende der Röhre noch ein kleines Stück über dem Wasserspiegel hervorragt, Luft oder Dampf ein, so entsteht ein andauernder Strom des Wassers in der Röhre von unten nach oben. In einem Dampfkessel kann diese Erscheinnug nach Fig. 24 des Textes in der Weise zur Erzielung einer Wasserzirkulation verwertet werden, dass man unter dem Wasserspiegel eine dampf dichte Glocke anordnet, deren Haube von den unten schräg abgeschnittenen Röhren durchdrungen wird. Der aufsteigende Dampf sammelt sich dann unter der Glocke an und drückt den Wasserspiegel in ihr so weit herunter, bis die untere Mündung der Röhren für den Abfluss des Dampfes in den Dampfraum des Kessels teilweise frei wird und die eintretenden Dampfblasen das in den Röhren enthaltene Wasser in den Dampfraum werfen. Darnach wird der Druck unter der Glocke etwas sinken und der Wasserspiegel in ihr steigen. Die Röhren werden sich also von neuem mit Wasser füllen, bis der an wachsende Druck das Wasser abermals aus denselben emportreibt. Dieses sich abwechselnd wiederholende Spiel erzeugt so'/ eine lebhafte Wasserströmung.

2. Der Büttnerkessel.

Die Rheinische Röhrendampfkesselfabrik von A. Büttner & Co. in Ürdingen a/Rh. baut Zweikammerkessel, die sich durch eine besondere, patentierte Vor- i richtung zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Wasserumlaufes im Kessel auszeichnen. Nach Fig. 2, Taf. 20 ist j die Anordnung der Röhren, Wasserkammern und des Oberkessels ähnlich wie beim vorigen Kessel, nur mit dem Unterschiede, dass der Oberkessel hier auch von den Heizgasen bestrichen wird und mit der vorderen Wasserkammer H, direkt verbunden ist. Die Schnelligkeit des Wasserumlaufes soll dadurch erhöht werden, dass das aus der vorderen Kammer aufsteigende Gemisch von Wasser und Dampf durch eine gebogene Blechrinne, die anfangs geschlossen, später offen ist, ohne Stoss und Querschnittsverengung in den Dampfraum gebracht, das sich hier abscheidende Wasser aber direkt nach dem hinteren Verbindungsstutzen geleitet wird. Das umlaufende Wasser büsst dabei seine Geschwindigkeit nicht ein, wie es der Fall ist, wenn dasselbe im Oberkessel wieder zur Ruhe kommt und dann von neuem in Bewegung versetzt werden Auf die Vorteile, welche eine solche gesteigerte

PoLlliausen Dampfkesselanlagen.

Fig. 24 des Textes zeigt die Anordnung des Apparates bei einem Flammrohr-, Fig. 25 bei einem Wasserröhrenkessel. Bei dem ersteren ist die erwähnte Glocke oberhalb der direkten Heizfläche, wo die grösste Dampfproduktion stattfindet,! bei dem letzteren über der vorderen Kammer, wo ja der gebildete Dampf aufsteigt, im Oberkessel angebracht. Entsprechend dem vorne durch die Dubiauröhren emporsteigenden Wasser sinkt dasselbe hinten durch das Bohr C in den Querkessel D zurück. Aus dem letzteren tritt ein Teil des Wassers direkt in die Eöhren f der untersten Beihe, welche die stärkste Hitze empfangen, ein anderer in die hintere Wasserkammer und die übrigen Eöhren.

Die Vorteile, welche die Du biausche Bohrpumpe bietet, bestehen in der durch den starken Wasserumlauf bewirkten grösseren und schnelleren Verdampfung und der infolge dessen statthaften Verringerung der Heizfläche, sowie in der Vermeidung von Wärmestauungen durch Dampfblasen oder Kesselsteinbildung an der direkten Heizfläche. Verschiedene Versuche haben diese Vorteile, namentlich die sehr grosse Verdampfungsfähigkeit (bis zu 30 kg auf 1 qm Heizfläche in der Stunde), bestätigt. Über die Trockenheit des erzeugten Dampfes liegen bis jetzt keine bestimmten Versuchsergebnisse vor.

muss.

4. Der Mae-Nieolkessel.

Derselbe ist eine Vereinigung eines Wasserröhren-kessels mit einem mehrfachen Walzenkessel. Die Vereinigung' bezweckt die Vergrösserung des Wasserraumes

¹

Siehe „Zeitschrift des Verbandes der Dampfkessel - Überwachungs-Vereine“, Jahrgang 1896, S. 120.

²

Die Röhren sind dann als Doppelrohre ausgeführt.

bei Wasserröhrenkesseln. Fig. 26 des Textes giebt den Mac-Nicolkessel nach den Ausführungen der Firma Petry-Dereux in Düren (Rheinpreussen).

Die vordere Kammer des Wasserröhrenkessels ist mit dem Ober-, die hintere ausserdem mit dem oder den Unterkesseln des mehrfachen Walzenkessels verbunden. Die Heizgase bestreichen zuerst die Wasserrohren, dann den Mantel des Oberkessels und zuletzt denjenigen der Unterkessel. Der Wasserumlauf findet wieder in der WTeise statt, dass ein Gemisch aus Wasser und Dampf durch die vordere Kammer vorne im Oberkessel auf-

5. Der Posseltsehe Wasserröhrenkessel.

Um die namentlich für den Transport vorteilhafte Zerlegung der Gliederkessel in einzelne, kleinere Bestandteile auch bis zu einem gewissen Grade bei den Kammerkesseln zu ermöglichen, ist bei dem vorliegenden System der Kessel aus einzelnen Elementen zusammengesetzt, von denen jedes einen kleinen Zweikammerkessel für sich bildet.

Fig. 27 des Textes zeigt die Form der Elemente. Die Wasserkammern werden aus runden Stahlrohren von 0,52 m lichter Weite durch Flachdrucken im glühenden Zustande her-

Fig. 25.

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Fig. 24.

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steigt, während das Wasser aus diesem durch die hinteren Verbindungsstutzen in die Unterkessel und die Röhren tritt.

Die nachstehende Tabelle giebt die Hauptverhältnisse der Kessel nach den Ausführungen der Firma.

gestellt. An den Anschlussstellen behalten sie ihre Rundung bei. Da die Wasserrohren 88 mm lichten Durchmesser besitzen, so können bis zu 35 Röhren in einem Element augeordnet werden, ohne dass der gesamte Rohrquerschnitt

Tabelle der Mac-Nicolkessel.

Fig. 26.

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Heizfläche

der

Röhren

Oberkessel

Durch-'

gesamte

messer

Länge

Unterkessel

Durch-

Röhren

Mauerwerk

in

in

qm

qm

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in

Zahl

messer

Länge

! DAR

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in

■Länge Zahl ! in j

Länge

Breite

••

in

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29,7

0^0

7,5

7,5    1

35,1

1,1

7,5

40,5

45,9

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51,3

7,5

1 0,80

0,75    4,5 ;■

4,5

3,0

8,5

3,0

8.5

3,0

8,5

1,85

2.02

2,18

3,0

8,5

2,35

3,0

8,5

2,51

3,0

8,5

2.68

56,7

8,0

62,1

8,0

67,5

8,0

72,9

8,0

78,3

8,0

83,7

8,0

CO CO CO CO DO LO

0,75

0,75

0,75

0,8

0,8

0,8

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

5,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

9,0

9,0

9,0

2,84

3,01

3,17

9,0 3,34 9,0 3.50 9,0 3,67

kleiner als der lichte Querschnitt der Verbindung der Kammern mit dem Oberkessel wird.

Durch Nebeneinanderlegen solcher Elemente lassen sich in leichter Weise Heizflächen bis zu jeder Grösse

erzielen oder vorhandene Heizflächen vergrössern. Die Oberkessel der einzelnen Elemente werden durch Kupfer-Jeitungen im Dampfraume verbunden. Ausgeführt werden die Kessel von W. Merlet, Dampfkessel- und Ma-schinenfabrk in Urfahr-Linz.

ring- x, während eine zweite Gummischeibe y die Abdichtung am Umfange besorgt.

Beide Verschlüsse sind patentiert.

6. Weitere Zweikammerkessel.

Ausser den bereits angeführten Systemen werden Wasserröhrenkessel noch von sehr vielen Firmen ausgeführt, so von Simonis & Lanz in Sachsenhausen, Walther & Co. in Kalk bei Köln¹), A. Borsig in Berlin u. s. w. Es würde zu weit führen, die Einrichtung aller dieser Kessel, die sich nur in nebensächlichen Punkten von den vorstehend beschriebenen unterscheiden, hier zu besprechen. Besondere Erwähnung sollen hier nur

Bei den Einkammerkesseln ist die Wasserkammer behufs Erzielung eines künstlichen Wasserumlaufes durch eine eingesetzte Wand in zwei Räume getrennt und sind die Wasserrohren nach Art der später erwähnten Field-schen Rohre als Doppelrohre ausgebildet. Die äusseren Rohre sind an ihrem einen Ende geschlossen und münden mit ihrem anderen, offenen Ende in die eine Hälfte der

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Fig. 27.

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Taf. 20 dargestellt sind.

aus.

Stellen auf seiner Bückseite um die halbe Deckelhöhe ab

noch zwei Kammerverschlüsse finden, die in Fig. 4 und 5,

Der Verschluss in Fig. 4 wird von Simonis & Lanz in Sachsen hausen ausgeführt. Er ist ein Innenverschluss und zeichnet sich durch ein sehr bequemes Einbringen des Deckels Der letztere ist nämlich an zwei gegenüberliegenden

geflacht, während die Kammeröffnung an zwei Stellen entsprechend erweitert ist. Der Deckel wird so eingebracht, wie die untere Figur zeigt (a < b), dann um 90° gedreht und so in die Öffnung gezogen, wie es die obere Figur darstellt. Zur Abdichtung dient ein Gummiring x.

Der Innenverschluss in Fig. 5² 3) wird von Göhrig & Lenchs in Darmstadt benutzt. Er besteht aus zwei gelenkartig miteinander verbundenen Scheibenhälften, die zusammengeklappt durch die Kammeröffnung gebracht werden (siehe die Figur rechts). Zur Abdichtung im aufgeklappten und eingezogenen Zustande dient in Bezug auf die Querfuge beider Hälften ein um die eine Deckelhälfte gezogener Gummi-

Wasserkammer, die inneren Rohre sind an beiden Enden offen und treten vorne in die andere Hälfte der Kammer. Da das in den äusseren Röhren befindliche Wasser stärker erwärmt wird als dasjenige in den inneren, so gelangen die sich bildenden Dampfblasen in die eine Kammerhälfte bezw. in den mit dieser verbundenen Dampfraum des Oberkessels, während das Wasser der anderen Kammerhälfte und des anschliessenden Wasserraumes im Oberkessel durch die inneren Rohre eintritt, so den erwähnten künstlichen Wasserumlauf erzeugend.

Zu den bekannteren Systemen gehören:

7. Der Dürrkessel.

Derselbe wird von der Düsseldorf-Ratinger Rohrenkesselfabrik von Dürr & Co. ansgeführt und ist auf Taf. 19 dargestellt. Er ist hier mit drei Oberkesseln ausgerüstet. Bezüglich der Einrichtung und Konstruktion der Doppelrohre und der Wasserkammern ist zunächst das Folgende zu bemerken.

Die äusseren Bohre B von gewöhnlich 100 mm lichter Weite sind an ihrem vorderen Ende mit einem aufgeschweissten, konisch abgedrehten Ring versehen und mit demselben nach Eig. 1 und 1 b in entsprechend konisch ausgebohrte Löcher der hinteren Kammerwand, ohne aufgerollt oder gewalzt zu werden, eingesetzt. Abgedichtet werden sie allein durch den Dampf- bezw. Wasserdruck. Am hinteren Ende sind die äusseren Rohre nach Fig. 1 und la etwas zusammengezogen und ohne Dichtungsmaterial durch einen konisch ausgebohrten Deckel geschlossen, der durch den Bügel v und den Ring q mittelst einer Schraube w auf das entsprechend konisch abgedrehte und durch einen aufgeschweissten Ring verstärkte Rohrende gepresst wird und nach der Abnahme die Reinigung der Röhren erleichtert. Dieser Verschluss ist ganz aus Schmiedeeisen. Unterstützt werden die Rohre am hinteren Ende so, dass sie sich hier frei ausdehnen können.

Die inneren Rohre b von gewöhnlich 50 mm äusserem Durchmesser sind vorne in die Scheidewand s der Wasserkammer eingesetzt und reichen hinten fast bis an das Ende der äusseren Rohre.

Die Wasserkammer A ist nach Fig. 1 b aus einer vorderen, einer hinteren Wand und einem Mittelstück von i_j-förmigem Querschnitt zusammengenietet. Die erstgenannten Wände sind natürlich durch Stehbolzen versteift. An den letzteren ist die Scheidewand s befestigt. Dieselbe ist aus einzelnen Platten n und o (Fig. Id) so zusammengesetzt, wie Fig. lb zeigt. Durch Lösen und Umlegen der Platten wird auch die Reinigung des hinteren Kammerraumes ermöglicht. Nach oben ist die Kammer bis auf zwei rechteckige Öffnungen durch zwei schrägliegende Bleche abgedeckt. Die eine Öffnung führt, wie der Grundriss in Fig. lb andeutet, zu dem vorderen Teil a, der Kammer und liegt in der linken Längshälfte dieses Teiles, die andere Öffnung führt zum rechten Teile a.₃ und liegt in der anderen Längshälfte. Die Kammerverschlüsse bestehen ganz aus Schmiedeeisen und dichten wieder ohne besondere Dichtung ab.

Die Wasserkammer Ä steht nun mit den beiden unteren Oberkesseln A, und A₂ durch zwei Stutzen C, bezw. C₂ so in Verbindung-, dass der hintere Teil a₂ der Kammer zum Dampfraum des Oberkessels A„ der vordere Teil a, zum Wasserraum des Oberkessels A₂ führt. Die beiden Oberkessel Al und A₂ kommunizieren durch einen horizontalen Stutzen C₃ an ihrem hinteren Ende miteinander. Mit dem dritten Oberkessel A₃, der nur eine

Erweiterung- des Dampfraumes bildet und auch fortgelassen werden kann, ist aber nur der Kessel A₂ durch einen Stutzen C₄ an seinem vorderen Ende verbunden. Der Kessel A₃ ist weiter durch eine horizontale Wand t, die in der Mitte von vorne bis nicht ganz hinten geht, in eine obere und untere Hälfte geteilt. Beide Hälften hängen hinten, wo die Wand t fehlt, zusammen. Schliesslich trägt der Oberkessel A₃ vorne noch einen Dampfdom D, an dem oben das Dampfventil Yt sitzt. Das Speisewasser tritt an dem vorderen Ende des Oberkessels Ax durch das Speiseventil V₃ ein.

Diese ganze Anordnung dient dazu, eine möglichst vollkommene Trennung der aufsteigenden Dämpfe und des dampfführenden Wassers zu bewirken. Man erkennt dies, wenn man die Wege des Speisewassers und des sich bildenden Dampfes verfolgt.

Das Speisewasser durchzieht zunächst den Oberkessel A, von vorne nach hinten, tritt dann durch den Stutzen C₃ in den Oberkessel A₂, strömt in diesem von hinten nach vorne und gelangt durch C₂ nach dem vorderen Raume a, der Wasserkammer, um schliesslich durch die inneren Rohre b in die äusseren B zu treten. Hier beginnt die eigentliche Dampfentwickelung.

Der sich bildende Dampf steigt in dem hinteren Raum a2 der Wasserkammer durch C, nach dem Oberkessel A1; gelangt durch den Stutzen C₃ in den Oberkessel A₂ und 'aus diesem durch den Stutzen C₄ nach dem Oberkessel A₃. Diesen letzteren durchströmt er in der unteren Hälfte von vorne nach hinten, in der oberen von hinten nach vorne.

Auf diesem langen Wege und dem infolge der Neigung stets wachsenden Querschnitt im Oberkessel A₂ sollen sämtliche Wasserteilchen, die im Dampfe enthalten sind, ausgeschieden, soll der letztere also getrocknet werden. Das ausgeschiedene Wasser tritt mit dem Speisewasser auf dem vorhin beschriebenen Wege wieder in die Röhren. Die Wasserzirkulation im Kessel soll ferner eine Ablagerung von Schlamm und Kesselstein in den Röhren möglichst verhüten und diese Teile in den Oberkesseln zur Ablagerung bringen.

Bei nur einem Oberkessel wird in diesen eine vertikale Scheidewand eingesetzt, wodurch dieselbe Wasserzirkulation wie bei zwei Oberkesseln erreicht wird.

Die nachstehende Tabelle giebt die Hauptverhältnisse der Kessel, wie sie von der Firma ausgeführt werden.

Tabelle der Dürrkessel.

Heizfläche

Röhren

Oberkessel

Heizfläche

Röhren

Oberkessel

in

Länge

Durchm.

Länge

Zahl

in

Zahl

in

in

in

Zahl

Länge

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4,65

4,65

4,65

4,68

5,13

5,13

5,16

5,16

5,17

5,20

5,20

5,20

5,24

73

48

87

57

95    63

105    69

121

132

142

160

171

183

194

230

247

260

275

81

88

95

108

116

124

132

140

149

158

167

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Die äusseren Rohre B besitzen auch hier einen abgedrehten Konus, werden aber unter Zuhilfenahme eines Kupferringes x,

8. Der Willmannkessel.

Die allgemeine Anordnung dieses Kessels, der von E. Willmann in Dortmund gebaut wird, ist ähnlich

Fig. 3, Taf. 20 zeigt zunächst die Konstruktion der Doppelrohre.

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Fig. 29 a und b.

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derjenigen des Dürrkessels und aus Fig. 28 des Textes ersichtlich. Die Ausführung der Rohrbefestigungen und -Verschlüsse, der Kammern u. s. w. dagegen ist anders als beim vorigen Kessel.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

der keine Lötnaht besitzt und zu einer dauernden Dichtung nach Angaben der Firma unbedingt erforderlich ist, in der Kammerwand abgedichtet (D. R.-P.). Am hinteren Ende sind die Röhren wieder durch einen lösbaren Deckel geschlossen, dessen Abdichtung mittelst eines Gummiringes z bewirkt wird.

bei Einkammerkesseln mit 1 Oberkessel

Ferner ist bei der Konstruktion zu beachten, dass die Länge der Röhren zweckmässig nicht über 5 m betragen soll, dass bei Doppelrohren die Innenrohre gegen etwaige Verschiebungen gesichert sein müssen, sowie die Aussenrohre genügend zu unterstützen sind, und zwar so, dass ihre Ausdehnung in dieser Unterstützung nicht behindert wird.

Die jedem Rohr central gegenüber in der Aussen-wand der Wasserkammern anzuordnenden Kammer Verschlüsse sind bei hohem Druck stets als Innenverschlüsse zu konstruieren, weil nur bei diesen der Deckel bei einem Bruch der Deckelschraube, die hier durch den Dampfdruck entlastet wird, nicht herausgeschleudert werden kann. Dichtungsringe an diesen Verschlüssen sind ebenfalls gegen das Herausschleudern zu sichern. Der äussere

Die inneren Rohre sind vorne mit einem Rohrstück B' verbunden, das über das Ende des äusseren Rohres B geschoben ist und ausserdem in der Scheidewand S der Wasserkammer sitzt. Da ferner die inneren Rohre vorne durch einen eingeschobenen Boden geschlossen sind, auch ein eingesetztes Zwischenstück die untere Öffnung von B' gegen B abschliesst, so steht, entgegen der Anordnung beim Dürrkessel, hier der vordere Raum der Wasserkammer mit den äusseren Rohren, der hintere aber mit den inneren Rohren in Verbindung.

Die Kammerverschlüsse bestehen ganz aus Schmiedeeisen. Zur Abdichtung dient wieder ein Kupferring y. Der letztere ermöglicht es, dass jeder Deckel durch seine Öffnung eingebracht werden kann.

Fig. 29 b des Textes zeigt einen Schnitt durch den vorderen, Fig. 29a einen solchen durch den hinteren Raum der Wasserkammer. Da in den ersteren die äusseren Rohre B bezw. deren Verlängerungen B/ münden, so treten hier die sich bildenden Dampf bl äsen aus und gelangen, wie die Pfeile andeuten, in den Dampfraum des rechten Oberkessels, den sie von vorne nach hinten durchziehen, um durch einen horizontalen Verbindungsstutzen in den linken Oberkessel überzutreten. Den letzteren durchströmen sie in entgegengesetzter Richtung. Das Speisewasser wird am hinteren Ende des rechten Oberkessels eingeführt und gelangt ebenfalls durch den erwähnten Verbindungsstutzen nach dem linken Ober-kessel. An dem vorderen Ende desselben tritt es dann nach Fig. 29 a in den hinteren Raum der Kammer und in die inneren Rohre.

Bezüglich der Verhältnisse, in welchen liegendeWasser-röhrenkessel gewöhnlich ausgeführt werden, können die folgenden Angaben dienen.

Äusserer Durchmesser der einfachen Rohre 0,064 bis 0,102 m (2-| bis 4" engl.), der Doppelrohre 0,102 bis 0,114 m (4 bis 4™" engl.).

Bei Kesseln, die unter bewohnten Räumen aufgestellt werden, muss die lichte Rohrweite kleiner als 100 mm nach dem Gesetz sein.

Wandstärke der Röhren 3* bis 4 nun,

Länge der Röhren höchstens gleich der 50fachen Rohrweite,

Abstand der Rohrmitten, die in den Eckpunkten gleichseitiger Dreiecke liegen, gleich dem l,75fachen des äusseren Rohrdurchmessers,

Durchmesser der Oberkessel 0,6 bis 1,5 m.

Auf 1 qm der wasserberührten Heizfläche kommen nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, Die Hütte“ ungefähr

bei Gliederkesseln

ohne Oberkessel mit 1 oder 2 Oberkesseln

Wf= 0,03 bis 0,035 0,04 bis 0,07 cbm Wasserraum,

Df = 0,015    bis    0,02    0,02    bis    0,04 cbm Dampfraum,

Sf = 0,02    bis    0,025    0,025    bis    0,075 qm Wasserspiegel,

Gf = 0,075    bis    0,15    0,175    bis    0,1 qm Bodenfläche,

bei Zweikammerkesseln

mit 1 Oberkessel mit 2 Oberkesseln

TTf = 0,05    bis    0,075    0,075    bis    0,15 cbm Wasserraum,

Df = 0,025    bis    0,04    0,05    bis    0,075 cbm Dampfraum,

Sf =0,075    bis    0,1    0,1    bis    0,175 qm Wasserspiegel,

Gf = 0,125    bis    0,15    0,075    bis    0,25 qm Grundfläche,

mit 2 Oberkesseln

Wf= 0,075 bis    0,125    0,075    bis    0,1 cbm Wasserraum,

Df = 0,045 bis    0,09    0,04    bis    0,07 cbm Dampf raum,

Sf = 0,075 bis    0,125    0,075    bis    0,175 qm Wasserspiegel,

Gf = 0,2 bis    0,25    0,1    bis    0,15 qm Grundfläche.

Die Heizfläche der Kessel beträgt bis zu 300 qm, der Dampfüberdruck 8 bis 15 Atm, die von 1 qm Heizfläche in der Stunde zu erzeugende Dampfmenge zweckmässig

bei fehlendem Oberkessel 6 bis 8 kg, bei vorhandenem Oberkessel für Gliederkessel 10 bis 12 kg, für Kammerkessel 14 bis 16 kg.

Bei der Konstruktion der liegenden Wasserrohren-kessel ist vor allen Dingen eine lebhafte Wasserzirkulation anzustreben, damit die in den Röhren sich bildenden Dampf blasen, sowie die mit dem Wasser eingeführte Luft schnell in den Dampfraum gebracht werden und das Wasser stets von neuem an die Rohrwandung tritt. Zu diesem Zwecke muss man

1. Die Röhren genügend neigen, und zwar soll die Neigung derselben gegen die Horizontale mindestens 12° betragen.

2.    Den lichten Querschnitt der Verbindungsstücke, durch welche die Röhren untereinander oder mit dem Oberkessel Zusammenhängen, genügend gross bemessen.

Die neuen Verordnungen, welche im Königreich Sachsen bezüglich der Wasserröhrenkessel erlassen bezw. vorgeschlagen worden sind, gehen an, dass der Querschnitt des von den unteren (hinteren) Rohrenden nach dem Dampfabscheider (Dampfsammler, Oberkessel) führenden Rohrstutzens mindestens gleich der Summe aller Rohrquerschnitte, der Querschnitt des von den oberen (vorderen) Rohrenden nach dem Dampfabscheider führenden Rohrstutzens aber grösser als die Summe aller Rohrquerschnitte sein soll. Dieser Forderung dürfte sich nur bei kleinen Kesseln genügen lassen, während bei grossen die Ausführung der Verbindungsstutzen in der vorgeschriebenen Grösse unmöglich ist.

3.    Dem zirkulierenden Wasserstrom den Wegmöglichst vorsclireiben und auf diesem Wege alle Verengungen und Hindernisse, wie z. B. durch weit einspringende Deckel der Kammerverschlüsse, eingebaute L-Eisen u. s. w., fern halten.

Bügel des Verschlusses wird zweckmässig als volle Scheibe ausgebildet. Schnelles und bequemes Einbauen der Verschlüsse ist wesentlich.

Das Speisewasser wird bei Wasserröhrenkesseln mit Oberkessel stets in den letzteren eingeführt, und zwar so, dass es an der Einführungsstelle möglichst ruhig verbleibt und schnell erwärmt wird, damit die durch Hitze aus dem Wasser zur Ausscheidung gebrachten Teile auch im Oberkessel verbleiben.

Die Heizgase werden meistens so um die Röhren geführt, wie die Fig. 1 und 2 auf Taf. 20 zeigen. Es geschieht dies gewöhnlich mit Rücksicht darauf, dass die Feuergase durch die unteren Gusseisenplatten der Röhren gezwungen werden, sich über der Feuerbrücke zur Vervollkommnung der Verbrennung zu mischen. Nach einer anderen Einmauerung werden die Gase durch Wände, welche senkrecht zur Längsrichtung der Röhren stehen, abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten senkrecht zu den letzteren geführt. Man rühmt dieser Führung der Gase, die senkrecht zur Heizfläche erfolgt, eine bessere Wänneausniitzung, sowie eine gleich-mässige Erwärmung der oberen und unteren Röhren nach. Meistens findet aber, wie schon erwähnt, wegen der besseren Verbrennung die erstgenannte Leitung der Gase Anwendung.

Als Vorteile der liegenden Wasserröhrenkessel sind allgemein die folgenden Punkte zu nennen.

Die Kessel beanspruchen eine geringe Bodenfläche, sind also namentlich bei beschränktem Platz und hohen Bodenpreisen zu berücksichtigen. Sie gestatten ferner die Anwendung eines hohen Dampfdruckes, weil die Röhren bei ihrem kleinen Durchmesser nur eine geringe Wandstärke erfordern; Walzen- und namentlich Flammrohrkessel müssen bei gleichem Druck, wie früher angeführt, aus starken, schwer zu bearbeitenden Blechen her-gestellt werden. Die Heizfläche der Röhren, welche den Gasstrom in viele dünne Bündel teilen, ist eine vorzügliche, so lange sie innen rein von Schlamm und Kesselstein, aussen frei von Russ und Flugasche bleiben. Die Kessel können schliesslich unter bewohnten Räumen aufgestellt werden, wenn der lichte Durchmesser ihrer Röhren kleiner als 100 mm ist.

Von den Fabrikanten wird den Wasserröhrenkesseln auch eine grosse oder sogar vollständige Explosionssicherheit nachgerühmt. Von einer vollständigen Explosionssicherheit kann, natürlich keine Rede sein, und selbst die grosse Explosionssicherheit ist nicht oder nur im beschränkten Masse vorhanden. Platzt ein Wasserrohr, so wird im allgemeinen infolge des geringen Wasserinhaltes, der sich aus dem Rohr ergiesst, die verheerende Kraft nicht so gross als bei einem explodierenden Grosswasserraumkessel sein. Infolgedessen dürfte auch die durch eine solche Explosion angerichtete Verwüstung, sowie der zu ersetzende Materialschaden im ersteren Falle für gewöhnlich nicht so gross wie im letzteren sein. Immerhin kann aber der aus einem geplatzten Rohre sich ergiessende Wasserstrom genug Unheil anstiften, und die Statistik der Dampfkesselexplosionen weist nach, dass bei

Wasserröhrenkesseln verhältnismässig viel Unfälle mit oft recht schwerer Beschädigung Vorkommen, auch namentlich die Zahl der dabei zu Grunde gegangenen Menschenleben infolge Verbrühungen recht gross und ebenso gross wie bei anderen Dampfkesseln ist.

Die Nachteile der liegenden Wasserröhrenkessel sind: Der kleine Wasserraum*), welcher die Kessel, namentlich bei fehlendem Oberkessel, für Druckschwankungen sehr empfänglich und eine ziemlich gleichmässige Dampfentnahme für sie zur Bedingung macht, der meistens, trotz der vorhandenen Wasserabscheider, nasse Dampf, den sie namentlich bei forciertem Betriebe liefern, die unvollkommene Verbrennung und sonstigen Nachteile der Unterfeuerung, die Notwendigkeit, ziemlich reines oder vorher gereinigtes Speisewasser zu verwenden, da sonst die Röhren trotz aller etwaigen Vorrichtungen hiergegen bald einen Schlamm- und Kesselsteinansatz erhalten, der die Wärmeübertragung bedeutend vermindert und zur Überhitzung, sowie zum Platzen der Röhren an Schweiss- oder Fehlstellen führt.

Was die einzelnen Systeme der Wasserröhrenkessel anbelangt, so sind diejenigen mit Oberkessel, wenn die Aufstellung nicht unter bewohnten Räumen stattfindet, denjenigen ohne Oberkessel stets vorzuziehen, da der letztere zur Vergrösserung des Dampf- und Wasserraumes, sowie zur Stetigkeit des Dampfdruckes und Erleichterung der Bedienung beiträgt. Ferner verdienen Zweikammerkessel wohl den Vorzug vor den Glieder- und auch Einkammerkesseln, da sie einfacher sind und den Wasserumlauf weniger behindern.

Von den stehenden Wasserröhrenkesseln ist namentlich der Fieldkessel bekannt. Er wird meistens so ausgeführt, wie Fig. 3, Taf. 23 zeigt. Die Röhren sind Doppelrohre wie beim Dürr- und Willmannkessel. Die Aussenrohre haben gewöhnlich 51 bis 57 mm lichte Weite und werden mit ihrem oberen, abgedrehten Konus in den Boden einer Feuerbuchse eingehangen; abgedichtet werden sie daselbst nur durch den Dampfdruck und ihr eigenes Gewicht. Die von dem Planroste der Feuerbuchse aufsteigenden Gase bespülen die Röhren und gehen dann durch ein Rohr, welches den Boden der Feuerbuchse mit demjenigen des Kesselmantels verbindet, in den Schornstein. Damit die Gase auch die äusseren Rohre bestreichen und nicht direkt .in das Verbindungsrohr treten, ist eine gusseiserne Birne aufgehangen. Die totale Rostfläche der Kessel muss, da die Gase auch den Dampfraum durchziehen, nach dem Gesetz kleiner als ~ bezw. -tk der

20    40

wasserberührten Heizfläche sein.

Die inneren, an beiden Enden offenen Rohre der Doppelrohre sollen wieder eine Wasserzirkulation in der Weise hervor-rufen, dass in dem stärker erwärmten Zwischenräume zwischen Aussen- und Innenrohren die sich bildenden Dampfblasen emporsteigen, während das Wasser von oben durch die inneren Rohre nachtritt. Bei der in Fig. 3 a dargestellten Konstruktion strömt mm das Wasser in einem Querschnitt a—a ein, der

1) Ausgenommen der Mac-Nicolkessel, der ja eine Kombination eines Wasserröhrenkessels mit einem Walzenkessel ist.

• höher liegt als der Querschnitt ß—ß, durch welchen der gebildete Dampf austritt. Dadurch wird der letztere wieder in das Bohr zurückgerissen. Die Konstruktion in Fig. 3 b soll diesen Übelstand vermeiden.

Die Ausnützung der Gase ist bei den Fieldkesseln nur gering, der Wasser- und Dampfraum klein. Das Anheizen geht schnell vor sich und die Wärme Verluste bei der Ausserbetriebsetzung sind gering. Der oben angedeutete Wasserumlauf in den Röhren findet für gewöhnlich gar nicht oder nur in sehr beschränktem Masse statt, sodass sich Schlamm und Kesselstein in den unteren Teilen der Röhren bald ansammeln und ein Durchbrennen der halbkugeligen Rohrenden herbeiführen. Heute finden deshalb die Kessel mit Recht nur noch wenig Anwendung.

Die nachstehende Tabelle giebt die Verhältnisse, in welchen die Fieldkessel für gewöhnlich ausgeführt werden.

Tabelle der Fieldkessel

nach Fig. 3, Taf. 23.

Kessel

Durchmesser

3 3'

Höhe in

Feuerbuchse

Durchmesser

Höhe in

Böhren

lichte Weite

Heiz

fläche

Anzahl

in

qm

0,630

0,785

0,830

0,950

1,000

1,100

1,100

1,200

1,90

0,50

1,10

2,05

2,20

2,25

2,40

2,40

2,65

2,65

0,63

0,67

0,79

0,86

0J95

0,95

1,05

1,20

1,30

1,35

1,45

1,45

1,68

1,68

1,250

2,75

1,10

1,75

1,350

2,85

1,20

1,83

0,051

0.051

0,051

0,057

0,057

0,057

0,057

0,057

0,057

0,057

18

24

26

36

48

60

63

72

76

88

3,5

5,8

6,0

8,0

10,0

12,0

15,0

18,0

20,0

25,0

'//.

26.

Das Material der Dampfkessel.

Die Wandungen unserer Dampfkessel werden zum weitaus grössten Teile aus Schmiedeeisen- oder Stahlblechen hergestellt; nur zu einigen wenigen Teilen, wie z. B. den Feuerbuchsen der Lokomotiven, den Feuerrohren mancher Schiffskessel, verwendet man ausserdem noch Kupfer bezw. Messing.

Die schmiedeeisernen Bleche zunächst bestehen aus Schweiss- oder Flusseisen. Während Bleche aus dem ersteren Material früher fast ausschliesslich und solche aus dem letzteren nur wenig und mit grossem Bedenken im Dampfkesselbau benutzt wurden, hat sich jetzt der Verbrauch an Flusseisenblechen so erheblich gesteigert, dass ihre Verwendung in vielen deutschen Industriebezirken derjenigen der Schweisseisenbleche gleichkommt. Es ist deshalb geboten, hier kurz auf die Vor- und Nachteile der Flusseisenbleche gegenüber den Schweisseisen-blechen hinzuweisen.

Bleche aus Schweisseisen haben den Nachteil, dass sie leicht schieferige und schlecht geschweisste Stellen enthalten und dass ihr Material nicht immer ein völlig gleichmässiges ist. Diese Übelstände haben ihren Grund in der Herstellung des Schweisseisens. Dasselbe wird bekanntlich durch Puddeln aus dem Roheisen erzeugt, wobei letzteres auf dein Herde des Flammofens niedergeschmolzen, dann behufs Entziehung des Kohlenstoffes

j mit dem Sauerstoff der Feuergase in Berührung gebracht, gemengt und zu einer teigartigen Masse verarbeitet wird. Letztere kommt unter den Dampfhammer, der sie zu einer Luppe zusammenschweisst und die in ihr befindliche Schlacke herauspressen soll. Die Luppe wird schliesslich zu Stäben ausgewalzt, die packetiert, nochmals zusammen-geschweisst und weiter verarbeitet werden. Bei dieser Herstellung ist es nun nicht ausgeschlossen, dass hin und wieder Schlackenreste im Material Zurückbleiben, die dann die erwähnten schiefrigen Stellen im Blech ergeben, oder dass die Schweissung nicht überall vollständig durchgeführt worden ist und blasige Stellen im Bleche verbleiben. Auch können Schweisseisenbleche, da ihr Material bei der Herstellung ja nur einen teigartigen, keinen flüssigen Zustand durchmacht, leicht nicht überall die gleiche Zusammensetzung besitzen.

Anders ist dies bei den Flusseisenblechen. Das zu Dampfkesseln verwendete Flusseisen wird jetzt aus-. schliesslich im Siemens-Martinofen hergestellt. Hier wird das Roheisen mit Schmiedeeisen- und Stahlabfällen bei hoher Temperatnr vollständig eingeschmolzen und dieses flüssige Produkt, das auch während des ganzen Prozesses flüssig bleibt, behufs Oxydation des Kohlenstoffes mit der Luft in Berührung gebracht. Eine vollständige Beseitigung der Schlackenreste ist hier leicht möglich. Infolgedessen zeichnen sich Bleche aus Flusseisen dadurch vorteilhaft aus, dass sie aus einem sehr gleichmässigen, homogenen und schlackenfreien Materiale bestehen. Ein weiterer Vorteil dieser Bleche gegenüber denjenigen aus Schweisseisen ist der geringere Preis und ihre grössere Festigkeit.

Als Nachteil der Flusseisenbleche hat der Umstand zu gelten, dass sie bei der Verarbeitung zu Dampfkesseln besondere Vorsicht verlangen und dass es zur Herstellung eines zu Dampfkesselblechen geeigneten Materiales grosser Erfahrung bedarf. So sind Flusseisenbleche vor der Bearbeitung stets auszuglühen, niemals in der Blauwärme, sondern immer in der Rotwärme zu bearbeiten, die Nietlöcher in den Blechen sind möglichst zu bohren, die Stemmkanten zu behobeln u. s. w. Lässt man diese Vorsicht ausser acht, so werden Flusseisenbleche leicht hart und brüchig oder erhalten Spannungen und Risse.

Die Bedenken, welche heute noch der allgemeinen Anwendung von Flusseisenblechen zu Dampfkesseln entgegenstehen, rühren teils noch aus der Zeit her, wo man das Flusseisen nach dem Bessemer- oder Thomasverfahren herstellte, von denen das erstere leicht kalt-brüchige Bleche, das letztere nur schwierig solche von bestimmtem Kohlenstoffgehalt lieferte; auch verwendete man früher Flusseisenbleche von zu grosser Festigkeit, mit denen man trübe Erfahrungen machte, während heute nur weiche Fusseisenbleche von geringerer Festigkeit zu Dampfkesseln benutzt werden. Diese Bedenken können heute als vollständig behoben angesehen werden. Andere Bedenken sind hervorgerufen worden durch unliebsame Vorkommnisse, welche sich an halb oder völlig fertig bearbeiteten Blechen zeigten und meistens ihren Grund in dem Mangel an Vorsicht oder Erfahrung bezüglich

der richtigen Bearbeitung dieser Bleche hatten. Werden die oben. angedeuteten Vorsichtsmassregeln, die sowie so schon meistens mit Rücksicht auf eine genaue Arbeit in allen besseren Fabriken befolgt werden, beachtet, so dürften auch diese Bedenken als hinfällig erscheinen und verschwinden und die Dampfkessel allgemein aus Flusseisenblechen zusammengebaut werden, ausgenommen vielleicht nur Dome, Stutzen, die gebördelt, also im Feuer bearbeitet werden müssen und der Sicherheit halber wohl besser aus Schweisseisen hergestellt werden. Schliesslich sind noch Bedenken gegen die Verwendung von Flusseisenblech aufgetaucht, die sich auf das Verhalten der letzteren während des Dampfkesselbetriebes, also namentlich auf ihr Verhalten bei stattfindendem Temperaturwechsel, auf die Bildung von Korrosionen u. s. w., beziehen. Hierüber liegen aber bis jetzt keine genügenden Erfahrungen vor, kann also noch kein entscheidendes Urteil gefällt werden.

Die Eigenschaften, welche ein zu Dampfkesseln brauchbares Schweiss- und Flusseisen haben muss, lassen sich natürlich nur auf Grund langjähriger Erfahrungen feststellen, wie sie namentlich die Dampfkessel - Überwachungsvereine besitzen. Diese Vereine haben deshalb in einem Bericht „Grundsätze für die Prüfung der Materialien zum Baue von Dampfkesseln“ (für Schweisseisen: „Abgeänderte Würzburger Normen“, für Flusseisen: „Erweiterte Würzburger Normen“) die Art des Materiales, die Art der Proben, die Prüfungsmaschinen, die erforderliche Festigkeit, Dehnung u. s. w. der zum Dampfkesselbau zu verwendenden Bleche festgesetzt. Aus diesem Bericht sei hier das Folgende hervorgehoben.

Zum Baue eines Dampfkessels sind Bleche mit den nachstehenden Bezeichnungen zu verwenden:

bei Schweisseisen

1. Feuerblech, 2. Bördelblech, 3. Mantelblech.

Alle Teile der Kesselwandung, welche die erste strahlende Hitze des Feuerherdes aufzunehmen haben, sind aus Feuerblech zu fertigen.

Zu den Teilen, welche gebördelt oder gekrempt werden, wie z. B. Böden, Dome, Stutzen, Flammrohrschüsse u. s. w., ist das Bördelblech zu verwenden.

Die anderen Teile der Kesselwandung dürfen aus Mantelblech gefertigt werden.

bei Flusseisen

1. Feuerblech, 2. Mantelblech I, 3. Mantelblech II.

Für die Festigkeit und Dehnung der Bleche sind die folgenden Ziffern massgebend:

bei Schweisseisen

Bördelblech

Feuerblech

Lang- Querfaser faser

Mantelblech

Lang- Querfaser faser

Lang- Querfaser faser

47    41

35    33

12 8

40    35

33    30

18 12

Die Zerreissfestigkeit darf bei allen drei Qualitäten 40 kg nicht überschreiten.

Bleche über 25 mm Dicke pflegen weniger Zerreissfestigkeit als aus derselben Materialqualität gefertigte Bleche unter 25 mm Dicke zu besitzen, und zwar rechnet man, dass auf je 2 mm Vergrösserung der Blechdicke die Festigkeit um 0,5 kg/qmm weniger beträgt. Demgemäss wird man hei Verwendung solcher Bleche den Ausfall an Festigkeit durch Wahl einer besseren Blechqualität oder durch Erhöhung der Blech-dicken auszugleichen haben.

bei Flusseisen

Feuerblech Mantelblech I

Lang- und Querfaser

Lang- und Querfaser

61

36 bis 42

22

Mantelblech II

Lang- und Querfaser

60

20

24 mm.

Aus Mantelblech II dürfen nur solche Teile des Kesselmantels gefertigt werden, welche von den Feuergasen nicht berührt werden, wie z. B. die Mäntel der Schiffskessel.

Aus Mantelblech I sind nur solche Teile des Kessel

Die Qualitätsziffer muss bei allen Blechen stets erreicht werden. Beträgt z. B. die Zerreissfestigkeit eines Feuerbleches nur 34 kg, so muss sich die Dehnung auf mindestens 28 Procent beziffern.

Stahlbleche, welche meistens zu Schiffskesseln verwendet, sind gewöhnlich Flusseisenbleche von grösserer Festigkeit, als oben angegeben. Die letztere ist bei Schiffskesseln mit Rücksicht auf die durch sie erzielte Gewichtsersparnis erwünscht und beträgt 41 bis 50 kg/qmm bei 20 Procent Dehnung für gewöhnlich- Neuerdings benutzt auch Bleche aus Nickelstahl im Schiffskesselbau. Die Dampfkesselbleche werden von den Walzwerken unter den nachstehenden Bedingungen und in den nachstehenden Verhältnissen geliefert.

Der von der Marktlage abhängige, veränderliche Grundpreis gilt bei Schweisseisen für Mantelblech-Qualität, bei Flusseisen für alle Qualitäten. Zu dem Grundpreise treten noch die folgenden Überpreise.

1.    Überpreise für Qualität. Dieselben betragen bei Schweisseisen

Bördelblech . . Überpreis für 1000 kg Mk. 40.— Feuerblech . . Überpreis für 1000 kg Mk. 80.—

2.    Überpreise für Gewicht. Das Normalgewicht zur Feststellung des Grundpreises ist 500 kg.

Bei Überschreitung des Normalgewichtes werden für jede angefangene 50 kg Mk. 10.— für 1000 kg bis zu einem Gewichte von 800 kg berechnet; für schwerere Platten nur bis zu einem Gewichte von 800 kg, darüber hinaus jede angefangene 50 kg Mk. 5.— für 1000 kg.

man

mantels herzustellen, welche nicht im ersten Feuerzuge liegen.

Alle übrigen Teile der Kessel wandung, einschliesslich derjenigen, welche gebördelt werden, wie Böden, Stutzen, Dome u. s. w., sind aus Feuerblech zu fertigen.

Procenten.

1) Qualitätsziffer = Zerreissfestigkeit in kg -p Dehnung in

2) Die Dehnung wird an einem Blechstreifen von 200 mm Länge heim Bruchgewichte gemessen.

8) § Blechstärke.

3. Überpreise für Abmessungen. Der Grund-

Die normale Fläche beträgt bei rechteckigen und runden Platten von 7 mm und mehr Stärke 6,5 qm.

Für Überschreitungen kommen für jede 1000 kg die folgenden Überpreise zur Berechnung:

bei Überschreitung der normalen Breite bezw. des Durchmessers für jede 25 mm .    .

bei Überschreitung der normalen Fläche für jeden angefangenen 0,1 qm . .

preis gilt

bei rechteckigen Platten von 7 mm und darüber Stärke bis zu 1700 mm Breite,

bei runden Platten von 7 bis 10 mm Stärke bis zu

1800 mm, von 10 mm und mehr Stärke bis zu 1900 mm Durchmesser.

.    . Mk. 2.—

.    . Mk. 1.—

4. Überpreise für die Form. Runde Bleche werden mit einem Überpreise von 20 °/o berechnet, und zwar über dem Preise, der sich nach dem Aufschläge für Qualität, Gewicht und Abmessung der fertigen Scheibe ergiebt; sonstige Formbleche je nach Verschnitt unter Berücksichtigung des Abfalles, für welchen die Hälfte des Grundpreises zurückvergütet wird.

Bleche mit Schrägschnitt bis zu 70 mm und mit einer Bogenhöhe von nicht über 50 mm werden als Formbleche nicht angesehen.

Wölben (Kümpeln) bei runden Blechen in gewöhnlichen Abmessungen .... die 1000 kg Mk. 30.— zum mindesten aber das Stück Mk. 1.—

§ 27.

Die Verbindung der Dampfkesselteile.

Die Vereinigung der Bleche und sonstigen Teile eines Kessels zu einem Ganzen geschieht durch Nietung, Schweissung oder Verschraubung. Wir werden diese verschiedenen Verbindungsarten im Nachstehenden einzeln verfolgen.

1. Nietverbindungen.

Sie kommen bei den Dampfkesseln am meisten zur Verwendung und bilden eine sogenannte unlösliche Verbindung, d. h. eine solche, die erst nach Zerstörung eines oder mehrerer der miteinander verbundenen Teile getrennt werden kann.

Die Verbindungselemente sind die Nieten. Dieselben bestehen bei Schweisseisenblechen auch stets aus Schweiss-eisen, bei Flusseisen- oder Stahlblechen entweder auch aus Flusseisen bezw. Flussstahl, oder aber aus Schweiss-eisen. Das Material der schweisseisernen Niete besass früher stets eine feinkörnige Struktur, während jetzt vielfach solches von grausehniger Textur VeWendung findet. Die Bedingungen, denen das Nietmaterial genügen soll, sind wieder in dem Bericht „Grundsätze für die Prüfung zum Baue von Dampfkesseln“ niedergelegt.

Die Form der Nieten ist aus Fig. 12 bis 14, Taf. 25 ersichtlich. Vor dem Einziehen besitzen sie nach Fig. 12 nur den sogenannten Setzkopf. Der Nietschaft ist oben zugeschärft und hat eine Länge

ln = A -j-1,3 d bis 1,6 d,

wie sie zur Bildung des zweiten Kopfes, des sogenannten Schliesskopfes, nötig ist. Der letztere bat meistens die in Fig. 12 dargestellte Form, die beim Einziehen der Nieten von Hand zuerst durch den Hand- und dann durch den Schellhammer gebildet wird. Die in Fig. 13 und 14 dargestellten Nietkopfformen, von denen die erste nur mit dem Handhammer fertiggestellt, die letztere nur daun benutzt wird, wenn der Nietkopf nicht vorstehen darf, sind selten.

Die genaue Länge des Nietschaftes bestimmt man am besten durch den Versuch. Ist der Nietschaft zu lang, so tritt unter dem Schellhammer das überflüssige Material als Grat hervor. Der letztere wird durch die scharfe Kante des Schellhammers abgekniffen, wobei darauf zu achten ist, dass das Blech um den Nietkopf herum nicht beschädigt wird, oder der Grat wird durch das Stemmeisen beseitigt.

Das Einziehen der Niete bezw. die Bildung des Schliesskopfes geschieht entweder von Hand, oder durch Maschinen, die durch Wasser-, Dampfdruck oder komprimierte Luft betrieben werden. Die Maschinennietung, die jetzt namentlich bei Kesseln für hohen Druck in Anwendung kommt, besitzt gegenüber der Handnietung besonders den Vorteil, dass der Schliesskopf schnell und in einem einzigen,-kräftigen Druck gebildet wird, was der Festigkeit des Nietschaftes zu gute kommt und ein vollständiges Ausfüllen des Nietloches bewirkt. Bei den vielen, unregel- und ungleichmässigen Schlägen der Handnietung wird das letztere vielfach nicht erreicht. Andererseits wirft man der Maschinennietung vor, dass häufig unvollständige und schlecht aussehende Köpfe entstehen, dass die Verbindung nicht so dicht wie bei der Handnietung wird, bei welcher die Bleche stets durch einige Schläge zusammengetrieben werden. Mit der Vervollkommnung der Nietmaschinen dürften diese Übelstände wohl auch beseitigt und die Anwendung der Maschinennietung allgemein werden. Einzelne Stellen, die auf der Nietmaschine nur schwierig oder gar nicht zugänglich sind, müssen natürlich stets von Hand genietet werden.

Das gilt z. B. für die Ruudnähte der gekrempten Kesselböden, es sei denn, dass diese Böden, wie es jetzt schon häufig bei Flammrohr- und Schiffskesseln geschieht, so eingesetzt werden, dass ihre Krempe nach aussen liegt.

Die Nietlöcher der Sch weisseisen bleche werden vielfach noch gestanzt und nur bei besonderer Vorschrift oder hohem Druck gebohrt. Flusseisen- und Stahlbleche, sowie alle L-Eisen und Krempen aus Schweiss- oder Flusseisen und Stahl dagegen werden stets gebohrt. Das Stanzen ist billiger als das Bohren, sollte aber auch bei Schweisseisenblechen vermieden werden, weil es das Material ungünstig beansprucht und leicht Veranlassung zu Rissbildungen vom Lochrande zur Blechkante giebt. Das Stanzen geschieht bei jedem der miteinander zu verbindenden Bleche oder Blechränder einzeln, das Bohren durch die zu vereinigenden Platten gleichzeitig. Vor dem Vernieten muss aller Grat aus den Nietlöchern entfernt werden. Passen zwei Nietlöcher nicht aufeinander, so müssen sie mit der Reibahle aufgerieben werden. Das Durchtreiben eines Domes zum Zwecke des Zusammen-passens dieser Löcher ist stets zu vermeiden. Aufgeriebene Löcher müssen natürlich stärkere Niete erhalten.

Das Stanzen der Nietlöcher, wenn es noch zur Anwendung kommt, geschieht nach v. Reiche am besten mit

einem Lochstempel, der um V ü (ö Blecbstärke) kleiner als

die obere Lochweite der Matrize ist (siehe Fig. 15, Taf. 25)-Die Nietlöcher fallen dann konisch aus, und die Bleche müssen mit den kleineren Lochseiten aufeinandergelegt werden (siehe Fig. 16, Taf. 25).

Die meisten der an einem Dampfkessel vorkommenden Nietverbindungen sind sogenannte Nietnähte, bei denen die zu verbindenden Teile durch eine oder mehrere regelmässig angeordnete Nietreihen miteinander vereinigt sind. Man unterscheidet dieselben je nach ihrer Lage und ihrem Verlauf am Kessel zunächst in Rund- und Längs nähte. Nach ihrer Ausbildung trennt man sie ferner in ein- und mehrreihige, sowie in Über-lappungs- und Laschennähte. Fig. 30 bis 34 des Textes lassen diese verschiedene Ausbildung erkennen.

In Fig. 30 bis 34 des Textes sind die in Frage kommenden Nietquerschnitte schraffiert und ist der Wert von n beigeschrieben. Die Nieten, welche durch eine Doppellasche gehen, haben natürlich zwei Abscherquerschnitte.

Dann empfiehlt sich zu nehmen den Nietloclidurchmesser²)

für Überlappungsnähte

cl = ^ -j— 11 — 2 li bei Schweisseisenblech, tl = ö —}— 12 — 2 n bei Flusseisenblech, für doppelte Laschennähte

d = ö -j- 9 — n bei Schwei sseisenblech, d = 5 -f-10 — n bei Flusseisenblech.

Zu beachten ist, dass bei einem Dampfkessel für gewöhnlich Längs- und Rundnähte denselben Nietlochdurchmesser bekommen, wenn auch der Wert von n bei beiden nicht gleich ist. Ferner werden im Dampfkesselbau häufig verschiedene Blechstärken hinsichtlich des Nietlochdurch-

Fig. 30.

Fig. 31.

Fig. 32.

Fig. 33.

Fig. 34.

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n =Z.

71-3.

70=10.

77=9.

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Cf

n—

-/

Die mehrreihigen Nietnähte sind gewöhnlich versetzt oder diagonal, selten parallel genietet, die Laschennähte mit doppelter Lasche versehen. Bei Kesseln mit hohem Druck findet man jetzt meistens die Längsnähte als Laschen-, die Rundnähte als Überlappungsnähte ausgeführt. Bei Laschennähten giebt man zur Erhöhung der Festigkeit der äusseren Nietreihe wohl auch eine doppelt so grosse Nietteilung wie den inneren Reihen (siehe Fig. 33), oder bemisst die innere Lasche breiter als die äussere (siehe Fig. 34).

Die Verhältnisse einer Nietnaht sind nach den „Hamburger Normen“ stets so zu wählen, dass die Widerstandsfähigkeit der Niete gegen Abscheren nicht geringer ist als die in Rechnung zu ziehende Festigkeit des Bleches in der Nietnaht.⁴)

Es bezeichne bei einer Nietnaht 5 die Blechstärke in mm,

n die Anzahl der abzuscherenden Nietquerschnitte, welche auf einen Blechstreifen von der Breite der Nietteilung entfallen.

messers zusammengefasst, sodass z. B. Bleche von 7, 8 und 9 mm denselben Nietlochdurchmesser, dann solche von 10 und 11 mm wieder ein und dieselbe Nietlochgrösse u. s. w. erhalten.

Die Nieteisenstärke

d. = (1 —

je nach der Grösse von d;

die Nietteiluug einer Reihe (bei doppelten Laschennähten mit ungleicher Teilung die grössere der äusseren Reihe)

t = d ^1 + a • n-y^

mindestens aber t = 2 d —|— 8 mm, da sonst die Nietköpfe sich nicht bilden lassen. Der Wert

kz 4

worin k₃ die zulässige Schubspannung der Nieten, kz die zulässige Zugspannung des Bleches bezeichnet, wird angegeben

2) Nach dem von F. Prohmann aufgestellten Anhang der „Hamburger Normen“.

et- Cu

t—d

et- Qd

Zi

Z-2

m den „Hamburger Normen“ bei Überlappungsnaht

a = 0,8 für Schweisseisenbleche und Schweisseisen-nieten,

a = 0,7 für Flusseisenbleche und Flusseisennieten, a = 0,6 für Flusseisenbleche und Schweisseisennieten, bei doppelter Laschennaht

a = 0,7 für Schweisseisenbleche und Schweisseisennieten,

a = 0,6 für Flusseisenbleche und Flusseisennieten, a = 0,5 für Flusseisenbleche und Schweisseisennieten; von dem „Bureau Veritas“

a = 0,59 für doppelte Laschennaht und Handnietung, a = 0,63 desgl. bei Maschinennietung.

Die vorstehende Gleichung für die Nietteilung t ergiebt sich aus der vorgeschriebenen Bedingung, dass die Abscher-

2 X

festigkeit der Nieten n • d    ks gleich der Festigkeit des Bleches

in der Nietnaht (t—d) B • kz, also

ks = (t—d) B . kz

sein soll, woraus

Den Abstand der Blech- oder Laschenkante von der

Mitte der äusseren Nietreihe

a = 1,5 d.

Ist t>8B bezw. 8c, so werden die Blech- oder Laschenkanten mit Rücksicht auf ein gutes Anstemmen nach Fig. 83 ausgeschweift.

Sind die Werte für t, g, gx und c nach den vorstehenden Angaben gewählt, so ist die Festigkeit der Nietnaht im Vergleich mit der Festigkeit des vollen Bleches

bei gleicher Nietteilung in allen Reihen mindestens

t-d

bei doppelt so grosser Nietteilung in der äusseren Reihe mindestens gleich dem kleinsten der beiden folgenden Werte 1— ,

t—2d . d²

--j- et • X

t-d+yd Tki-d(1 + a,nl)

folgt.

Den diagonalen Nietabstand der mehrreihigen Nähte bei gleicher Teilung in allen Reihen

g>0,5(t + d),

bei doppelten Laschennähten mit doppelt so grosser Teilung in der äusseren Reihe

g > 0,251 + 0,5 d, gx>0,25t + d

mindestens aber muss in jedem Falle g und gt > 2 d -j- 8 mm wieder sein.

Die Werte z und zx ergeben sich aus der Bedingung-, dass t Ikz = (t—d) § • kz

ist, worin die linke Seite die Festigkeit des vollen Bleches, die rechte diejenige in der Mitte der Nietreihen darstellt.

Der Wert z.> folgt, wenn man in Fig. 33 einen Bruch des Bleches nach 5—5 in Rücksicht zieht. Es muss dann ein Blechstreifen von der Breite t—2d reissen; ausserdem sind x Nietquerschnitte (in Fig. 33 ist x = 2, weil die abzuscheren-den Nieten durch 2 Laschen gehen, in Fig. 33 aber ist x = 1) abzuscheren, sodass

Die vorstehenden Werte ergeben sich aus dem Umstande, dass derselbe Blechquerschnitt in Fig. 31 sowohl nach der Richtung 1—1, als auch nach derjenigen 1—2—1,

in Fig. 33 sowohl nach der Richtung 1—1, als auch nach derjenigen 1—2—4—3—1, bezw. nach derjenigen 1—2—3—1 vorhanden sein muss.

Die Laschenstärke der doppelten Laschennaht bei gleicher Teilung in allen Reihen

_ ⁵ »

e— ₈ 5,

bei doppelt so grosser Teilung in der äusseren Reihe

t- ⁵ (t-d),

8(t—2d) '

Die Laschenstärke wählt man mit Rücksicht auf die Ab-nützung stärker, als theoretisch nötig, deshalb derKoefficient —

t • $ • kz = (t—2 d) § • kz -J- x • d

ks x k^ 4~’

l    d2

oder mit a =

z₂

t—2d

ks,

Beispiele zur Berechnung der Nietnähte siehe § 29. Bezüglich der Rundnähte eines Kessels ist zu bemerken, dass dieselben einreihig genietet werden, so lange die Längsnähte zwei- oder dreireihig überlappt sind, und erst dann zweireihig ausgeführt werden, wenn die Längsnähte drei- und mehrreihige Laschen besitzen. Es hat dies seine Berechtigung darin, dass die Bleche eines Kessels in der Längsrichtung desselben ungefähr doppelt so stark beansprucht werden wie senkrecht dazu.

Iu der erstgenannten Richtung ergiebt sich diese Beanspruchung aus

Sb»-²»-¹“

in beiden Gleichungen.

In Fig. 33 kann eine Lösung der Verbindung eintreten, wenn die Lasche nach m,—nq oder das Blech nach m₃—m2 reisst. Soll in beiden Richtungen gleiche Festigkeit herrschen,

so muss unter Berücksichtigung des Koefficienten -|-(t. 2 d) c = — (t—d),

anstatt

zu

1    Pu D

2    100 <5 ’

während in der letztgenannten Richtung gemäss der Gleichung

kz =

nur

oder

5 (t—d)

sein.

8 (t—2d)

1 Pu D

TTÖÜT

ist, unter pu den Dampfüberdruck in kg/qcm,

D den Durchmesser,

B die Wandstärke des Kessels in mm verstanden.

kz =

20

Die durch Nietnähte verbundenen Schüsse eines Kessels können cylindrische (Fig. 1 und 2, Taf. 25) oder konische (Fig. 3, Taf. 25) sein. Konische Kesselschüsse werden vorzugsweise bei den Unterkesseln der mehrfachen Walzenkessel benutzt, weil sie hier hei richtiger Anordnung das Aufsteigen der sich bildenden Dampfblasen nicht behindern, auch die Heizgase an den Rundnähten vorbeileiten. Aus dem letzteren Grunde stellt man auch Flammrohre, die in den Rundnähten überlappt sind, stets aus konischen Schüssen her. Cylindrische Kesselschüsse sind billiger in der Herstellung und werden jetzt fast stets zu Kesselmänteln benutzt.

Die Längsfaser, also die Walzrichtung der Bleche, kommt wegen der grösseren Festigkeit der letzteren in dieser Richtung stets in den Umfang, die Querfaser in die Längsrichtung des Schusses zu liegen. Die Breite des Bleches bildet somit die Länge des Schusses.

Eine Ausnahme hiervon macht nur das über der Feuerung-liegende Eeuerhlech, das man mit Rücksicht darauf, dass keine Nietnaht über dem Feuer liegen soll, mit seiner Längsfaser vielfach in die Länge des Schusses legt. Statthaft ist das, weil einmal zum Feuerblech stets die beste Blechqualität verwendet wird und weil das andere Mal die Feuerplatte wegen der starken Temperaturdifferenzen, denen sie ausgesetzt ist, in der Längsrichtung stärker als die übrigen Bleche beansprucht wird.

Die Ecken der Schussbleche müssen dort, wo der benachbarte Schuss über sie greift, zugeschärft werden. Die Zuschärfung muss so weit gehen, dass noch das auf die Längsnaht folgende Niet der gemeinschaftlichen Rund-naht voll durch die Blechecke geht. Fig. 17, Taf. 24 zeigt die an diesen Stellen auftretende Verbindung für eine zweireihige Überlappungsnaht. Ist die Längsnaht wie in Fig. 18, Taf. 24 doppelt gelascht, so müssen die Enden der beteffenden Lasche zugeschärft werden.

Bei der Anordnung der Rund nähte ist zunächst zu beachten, dass über dem Feuer keine Nietnaht liegen darf. Die erste Rundnaht, welche den Kesselmantel oder das Flammrohr mit dem vorderen Boden verbindet, ist deshalb stets durch einen Bogen aus feuerfesten Ziegeln zu schützen. Die erste Rundnaht hinter dem Feuer soll mindestens 0,75 m von der Feuerbrücke abstehen. Ferner sind die Schüsse so ineinander zu bauen, dass die Heizgase im ersten Feuerzuge nicht gegen die Rundnähte stossen. Bei konischen Schüssen ist dies auf der ganzen Länge des Kessels durchführbar, bei cylindrischen beachte man die Regel vornehmlich bei der ersten Rundnaht.

Die Längsnähte eines Schusses sind so anzuordnen, dass sie möglichst leicht zugänglich sind und nachgestemmt werden können. Man wird die Längsnähte deshalb möglichst ausserhalb des Mauerwerks und niemals unter Kesselfiisse oder -pratzen legen. In zwei aufeinander folgenden Schüssen sind ferner die Längsnähte um mindestens 6 Nietteilungen der gemeinschaftlichen Rundnaht gegeneinander zu versetzen, da sonst die beiden Zuschärfungen der Blechecken einander zu nahe treten. Bei Flammrohren sind endlich die Längsnähte stets unter die Rohrmitte zu legen.

Pohlhausen Dampfkesselanlagen.

Was die Bearbeitung der Bleche und Herstellung der Schüsse anbelangt, so ist zu bemerken, dass die Bleche zunächst soweit als nötig unter der Schere zugeschnitten werden. Dann folgt das Behauen oder Behobeln aller derjenigen Kanten, welche später verstemmt werden, bei Flusseisenblechen auch derjenigen, die beschnitten sind.

Das Letztere ist nötig, um den nachteiligen Einfluss der Schere auf das Material zu beseitigen. Zeigen sich heim Bearbeiten der Kanten harte Stellen, so müssen diese erst im Glühofen auf Dunkelkirschröte erhitzt und dann möglichst gleichmässig und langsam abgekühlt werden, ehe sie weiter bearbeitet werden.

Beim Zuschärfen der Bleche, das bei Flusseisen durch Anordnung von Laschennähten möglichst zu vermeiden ist, hat man das Feuer so einzurichten, dass zwischen den kalten und rotwarmen Stellen des Bleches ein allmäliger Übergang stattfindet. Die Erwärmung muss ebenso wie die Abkühlung möglichst gleichmässig erfolgen. Ein scharfes, schroffes Abgrenzen der rotwarmen, glühenden Stellen des Bleches von den übrigen, kalten Teilen desselben ruft bei Flusseisen leicht Spannungen, Sprünge und Risse hervor.

Nach dem Zuschärfen der Bleche werden die Heftlöcher, welche zum Zusammenbauen der Schüsse nötig sind, gebohrt und die Stemmkanten behobelt. Die Zahl der Heftlöcher ist möglichst gering zu nehmen, um Rissbildungen beim Biegen thunlichst vorzubeugen. Das Biegen der Bleche soll möglichst im kalten Zustande vorgenommen werden. Nur die L_-Eisenriuge und Bleche, welche für einen Durchmesser von weniger als 600 mm zu biegen sind, sollen im rotwarmen Zustande gebogen werden.¹)

Beim Nieten der Schüsse ist endlich immer die Rundnaht, von deren Mitte anfangend nach der Längsnaht hin weitergehend, und dann erst die Längsnaht selbst zu nieten.¹)

Nach dein Einziehen der Nieten macht sich bei allen Nietnähten noch zur Erzielung einer vollständigen Dichtheit das Verstemmen nötig. Durch das Anziehen der Nieten beim Stauchen, sowie durch das Zusammenziehen der Nieten beim Erkalten pressen sich zwar die Bleche unmittelbar um die Nieten herum fest zusammen, dagegen treten sie am Rande und zwischen den Nieten etwas von einander ab und bilden Ausbiegungen, welche die Flüssigkeit durchlassen. Beim Verstemmen wird nun der Blechrand durch das Stemmeisen, auf das der Arbeiter mit dem Handhammer schlägt, angedrückt. Desgleichen ist fast stets ein Verstemmen der Nietköpfe nötig, soll die Naht in den Nietlöchern dicht sein, und nur bei sehr sorgfältiger Maschinennietung kann dies unterbleiben.

Bei den Nietnähten werden die Blech- und [_-Eisenränder meistens aussen und innen, die Nietköpfe dagegen nur aussen verstemmt. Die Stemmfläche darf nicht zu schmal sein. Das Unterblech ist möglichst vor Furchenbildung durch das Stemmeisen zu schützen.

1) Nach den „Kesselbauregeln“, aufgestellt vom Magdeburger Verein für Dampfkesselbetrieb.

für 5 — 20    .

für 5 = 22 .

5 — 8 bis 9    . .

5 — 10 bis 14    .    .

2. Schweissungen.

Ein Kesselschuss mit genieteter Längsnaht besitzt, abgesehen davon, dass jede Nietnaht den Kessel schwächt,

Anlass zu Undichtheiten und zur raschen Abnützung giebt, den Nachteil, dass in der Naht oder in der Nähe derselben besondere Biegungsspannungen auftreten. Bei überlappter Längsnaht werden dieselben dadurch hervorgerufen, dass es wegen der Überlappung unmöglich ist, dem Schuss einen genau kreisrunden Querschnitt zu geben.

Bei doppelt gelaschter Längsnaht ist diese Form wohl herstellbar, wird aber im Betriebe nur dann vorhanden sein, wenn bei genügend starkem Druck der Querschnitt des Schusses überall dieselbe Widerstandsfähigkeit besitzt.

Ist aber an irgend einer Stelle, wie z. B. in der Doppellasche, wesentlich mehr Material vorhanden als an den anderen, so wird hier eine ganz andere Spannung als an den übrigen Teilen herrschen. Hat dann der Druck Überwachungsvereine, Jahrgang 1892.

kesseln vor. Es zeigt:

Fig. 1 die Verbindung des Kesselmantels mit einem j schwer zu verstemmende Nahtstelle zu vermeiden, wieder ebenen Boden durch einen [_- Eisenring. Es beträgt für 5 = 16 bis 18 .    .

auch genügt, um das volle Blech in die kreisrunde Form zu bringen, so ist das bei der Lasche noch nicht der Fall; es entstehen vielmehr nun an dem Punkte, wo die

Man unterscheidet drei Verstemmungsarten. Bei der in Deutschland meist gebräuchlichen werden die Bleche an den Kanten unter einem Winkel von ca. 18° abgeschrägt und hat das Stemmeisen eine mehr eckige, unten etwas abgerundete Form (Fig. 17, Taf. 25). Weniger gebräuchlich ist es, die Lasche aufllölt, die erwähnten besonderen Biegungs-Blechränder nicht abzuschrägen, sondern mit einer Nut zu versehen, in welche das ebenfalls eckige, unten etwas abgerundete Stemmeisen eingesetzt wird (Fig. 18, Taf. 25). Bei der dritten Verstemmungsart, welche in Amerika gebräuchlich und nach ihrem Erfinder Connery benannt ist, wird ein halbrundes Stemmeisen auf ebenfalls abgeschrägter Blechkante verwendet (Fig. 19, Taf. 25).

Spannungen.¹)

Die letzteren vermeidet man, sobald man die Längsnaht schweisst. Ausserdem sind geschweisste Nähte bei manchen Teilen mit Rücksicht auf die Herstellung geboten, sowie dort vorteilhaft, wo sich eine Naht schwer nieten oder stemmen lässt. So schweissen SchulzKnaudt

Ausser den Schuss Verbindungen kommen noch die auf Taf. 24 dargestellten Nietverbindungen an den Dampf-

s = 90, w - 18 mm, s = 100, w = 20 mm, s = 100, w = 22 mm. Fig. 2 die Verbindung des Kesselmantels mit einem gekrempten Boden. Verhältnisse der Böden siehe § 29. Hinter dem Mantel muss der Boden noch mindestens um

die Blechdicke 5 cylindrisch weiter gehen, damit ein Rand zum Aufsetzen des Stemmeisens verbleibt.

Fig. 16 die gleiche Verbindung mit aussenliegender Krempe, wie es für die Herstellung der Rundnaht durch Maschinennietung nötig ist.

Fig. 3 die Verbindung des Flammrohres mit einem ebenen Boden durch eine nach aussen gezogene Krempe des letzteren.

Fig. 4 die Verbindung des Flammrohres mit einem ebenen Boden durch einen L_-Eisenring. Es beträgt für

. s = 80, w = 13 mm,

. s — 90, w = 16 bis 18 mm.

Fig. 14 die Verbindung eines Flammrohres mit einem gewölbten Boden durch eine nach innen gezogene Krempe des letzteren.

Fig. 15 die Verbindung des Flammrohres mit dem Boden durch Ausflanschen des ersteren.

Fig. 5 bis 13 Versteifungen von Flammrohren, wie sie schon auf Seite 87 besprochen wurden.

ihre gewellten Flammrohre in der Längsnaht, um die Wellen einwalzen zu können, andere Firmen tliun dies

bei Dommänteln, Wasserstandsstutzen u. s. w., um eine

andere schweissen Flammrohrschüsse, Feuerbuchsen in

der Längsnaht. Sogar auf die Rundnähte hat man die ! Schweissung ausgedehnt. So werden die Böden der Dampfdome, Feuerbuchsen in ihren Mantel ein-, die einzelnen Flammrohrschüsse miteinander geschweisst. Immerhin haben nur wenig Fabriken bei den nötigen kostspieligen Einrichtungen in der Schweissung der Nähte eine solche Fertigkeit erlangt, dass diese Nähte als vollkommen vertrauenswürdig angesehen werden können. Es genügt bei einer solchen geschweissten Naht noch lange nicht, dass sie kunstgerecht ausgeführt ist. Auch die Druckprobe des Kessels, bei welcher der höhere Druck nur kurze Zeit anliält, zeigt noch nicht die Mangelhaftigkeit einer Schweissung.

Schon eher kann die Schweissung als vollkommen angesehen werden, wenn, wie hei den Wellrohren, die glatten, geschweissten Kolire vollständig rotwarm gemacht werden, auf dem Walzwerke in einer Hitze die Wellenprofile eingewalzt bekommen und diesen das Rohr sehr beanspruchenden Prozess aushalten.

Der Hauptübelstand einer geschweissten Naht ist für gewöhnlich die grosse Schwierigkeit, die Schweissung sachgemäss und sicher beurteilen zu können; meistens muss der gute Glaube an die vollkommene Schweissung genügen. Mit Rücksicht hierauf sollte man die Schweissung an Dampfkesseln nur auf solche Teile und Stellen erstrecken, wie sie oben zuerst angeführt wurden. Auch ist zu beachten, dass die Schweissung an Teilen, die einem inneren Druck ausgesetzt sind, weit weniger sicher sein soll als an solchen, die, wie die Flammrohre, einen äusseren Druck erleiden. Die Schweissung wird bei den Dampfkesseln stets mit Überlappung ausgeführt, und es beträgt die letztere etwas mehr als die doppelte Blechdicke.

3. Sehraubenverbindungen.

Schrauben benutzt man nur selten und wegen des erforderlichen Dichtungsmateriales nur ungern zur Verbindung der einzelnen Teile eines Dampfkessels. Sie kommen deshalb an Dampfkesseln hauptsächlich nur dort zur Verwendung, wo eine zeitweilige Lösung einzelner Teile geboten ist, wie beispielsweise an den Böden oder Platten der ausziehbaren Heizröhrenkessel, wo diese Teile gelöst werden müssen, sobald das Röhrenbündel zur Reinigung 1) Nach Otto Knaudt in der Zeitschrift der Dampfkessel-

. . 51

für die

stärken von der Dicke 8 und der Festigkeit

so hat man 8 für ein geschätztes z zu

aus dem Kessel gezogen werden soll; ferner findet man Schrauben dort, wo sich die Nietköpfe einer Naht gar nicht oder nur schwierig bilden lassen, wie beispielsweise bei manchen Verbindungsstutzen für über- oder nebeneinander liegende Kesselteile; endlich benutzt mau Schrauben zur Versteifung ebener Wände als Anker oder Stehbolzen.

Als Dichtungsmaterial verwendet man bei den Schraubenverbindungen der Dampfkessel Asbest, Gumminder Kupferringe. Asbest kommt zur Anwendung, wenn die Verbindungsstelle von den Heizgasen bestrichen wird. Gummi- oder Kupferringe, wenn dies nicht der Fall ist. Als Flanschen, zwischen denen das Dichtungsmaterial zu liegen kommt, dienen Platten und L-Eisenringe.

Der bei Dampfkesseln verwendete Gummi muss von Messinggaze durchzogen sein. Die Kupferringe haben ungefähr sternförmigen Querschnitt und werden beim Anziehen flachgedrückt, soaass nach dem Lösen einer solchen Verbindung meistens neue Ringe genommen werden müssen. Auch kommen stets zwei Ringe, von denen der eine innerhalb, der andere ausserhalb der Schrauben zu liegen kommt, zur Anwendung, weil sonst ein Schiefziehen des anzuschraubenden Flansches eintritt. In jedem Falle müssen hier die zu dichtenden Flächen sehr sauber bearbeitet werden. Bei hohen Spannungen muss auch das Dichtungsmaterial in einer eingedrehten Nut liegen.

Zur Berechnung der Schrauben können die Angaben dienen, die vom internationalen Verbände der Dampfkessel-Überwachungsvereine zur Berechnung der Materialstärken neuer Dampfkessel gemacht sind. Bezeichnet nach diesen

P den Gesamtüberdruck auf die gedrückte Fläche in kg, p den auf einen Schraubenkern entfallenden Teil dieses Druckes,

k die Beanspruchung des Schraubenkernes in kg/qmm, di den Kerndurchmesser in mm, so ist

k=1’³W

wenn, gleichviel ob die Schrauben aus Schweiss- oder Flusseisen hergestellt sind, genommen wird:

1.    bei guten Schrauben, guter Bearbeitung der Flächen und weichem Dichtungsmateriale

== 0,45 lüp -j- 5

2.    wenn den unter 1. genannten Anforderungen weniger vollkommen entsprochen ist,

= 0,55 j/"p + 5

Schwächere Schrauben als solche von 16 mm äusseren Durchmesser sind tliunlichst zu vermeiden, unter 13 mm äusseren Durchmesser sind solche unzulässig.

Schrauben aus Flusseisen sollen kein scharfes, sondern

möglichst abgerundetes Gewinde erhalten.

Zur Bestimmung der Belastung einer Schraube kann j man annehmen, dass, sofern

r den geringsten Abstand der Schrauben vom Schwerpunkte der gedrückten Fläche in mm, t die Schraubenteilung in mm bezeichnet, die am stärksten belastete Schraube den Druck

Pt

■erhält.

Wenn Biegungsspannungen zu befürchten sind, wie namentlich bei unbearbeiteten Flächen, Durchbiegungen der Flanschen, einseitig liegenden Dichtungen u. s. w., so ist diesen bei der Bemessung der Schrauben besonders Rechnung zu tragen.

Beispiele zur Berechnung von Schrauben siehe § 29.

§ 28.

Berechnung der Wandstärken neuer Dampfkessel.

Die Wandstärken neuer Dampfkessel bestimmt man jetzt in der Praxis fast allgemein nach den Vorschlägen, welche in dieser Beziehung von dem internationalen Verbände der Dampfkessel-Überwachungsvereine auf-gestellt worden und als „Hamburger Normen 1891“ bekannt sind. Dieselben sind im Folgenden in der Hauptsache wiedergegeben. Es bezeichnet stets (j die erforderliche Blechdicke in mm, pu den grössten Betriebsüberdruck in Atm (kg/qcm).

1. Cylindrisehe Dampfkessel wand ungen mit innerem Überdruck.

Ist

D der lichte Durchmesser des Kesselteiles in mm,

K die Zerreissfestigkeit des Materiales in kg/qmm, x die gestattete Sicherheit,

z das Festigkeitsverhältnis der Längsnaht zum vollen Blech,

so nehme man

1 p„ • D • x

200 KT^z⁻ ‘

Hierin ist zu setzen

K (falls nicht durch Zerreissversuche ermittelt) = 30 kg, x = 5, welcher Wert indes zum Teil schon jetzt, später wohl allgemein auf 4,5, bei doppelt gelaschten Nähten sogar auf 4, verringert wird,

z = 0,6    bis    0,54    für    lreihige    Überlappungsnaht,

z = 0,74    bis    0,66    für    2reihige    Überlappungsnaht,

z = 0,77    bis    0,72    für    3reihige    Überlappungsnaht,

z = 0,74    bis    0,64    für    lreihige    Laschennaht,

z = 0,80    bis    0,75    für    2reihige    Laschennaht,¹)

z = 0,84    bis    0,80    für    3reihige    Laschennaht,¹)

z = 0,7 für gut und mit Überlappung geschweisste Längsnaht.

Die Blechdicke darf indessen nie geringer als 7 mm genommen werden. Auch ist zu erwägen, ob je nach den örtlichen Betriebseinflüssen ein Zuschlag zu machen ist; notwendig wird ein solcher, wenn die Rechnung eine Blechdicke unter 10 mm liefert.

Die Gleichung 51 ergiebt sich aus dem Umstande, dass auf die Hälfte eines cylindrischen Kesselteiles von der Längeneinheit ein Druck von jÜL j) wirkt, während zwei Blecli-

K • z

1) Bei gleicher Teilung in allen Nietreihen. Ist z unbekannt,

berechnen und dann z zu

kontrollieren.

20*

Flächeneinheit in der Nietnaht diesem Drucke widerstehen, dass also

oder

Pu IJ = 2 o

100

1 pu • D • x 200 K • z

ist.

Tabellen über die Blechdicken und Durchmesser der Dampfkesselmäntel mit innerem

Überdruck.

a: für x = 5, K = 3000 kg und z = 0,56 (Mittelwert für lreihige Überlappungs-Längsnaht).

xuui ui

ONpiptpSTfl jj

5% 1

Grösster Betriebsüberdruck in Atm (kg/qcm):

6¹ [2 I 7 j 7*12 j 8 j 8%    [    9    | 9% |    10    | 10*1₂ | 11    ( 11*|₂ | 12    | 12% | . 13    | 13% | 14    | 14% | 15

Grösster zulässiger Durchmesser in Millimetern:

7,5

■<

8,5

9,5

10

10,5

11

11,5

12

12,5

13

co-qoaü'iMOHOCGOMOüi

OJOl^CObDOiOl^COLOOSOlf*.

sSSUiüssIiä

H H H H rl rl rl

iliiliisigiii

M M V-* h-¹

HOOCOCOCOCO*q<l05Ci 9 IO <K» OC ||X O O* O C5 M <1 !>3

lkOO*OÜ>005HC5HC5lv^

588    553

630

592

672 632 714 672 756 i 711

798

751

840 !    790

882

924 869 966 909 1008 948 1050 988 1092 1027

OWOSCOHil-OJOtCl^MOU)

CO^COWQOLO<IbOC)HÜiOO'

WOCitOOCUOCOt(*l-<liuO

448

480

512

544

576

608

640

672

704

736

768

800

832

427

458

488

519

549

580

610

641

672

702

733

409

438

467

496

525

555

584

613

642

672

701

763    730

794

759

COLuoi(XHlk*JOWC'.OWC}

■^M*vUO*vlLO-vlLCCOWGCWCO

c: ci o< o* üMt*. ^ ^ ^ w w co loo-qoiLoocowiciOcoaJW ^oostöoo^ooswoo^ooa

324

347

370

393

417

440

463

486

509

532

556

579

602

313

336

358

380

403

425

448

470

492

515

537

560

582

b: für x = 5, K = 3000 kg lind z = 0,7 (Mittelwert für 2reihige Überlappungs- oder gesellweisste Längsnaht).

Blechdicke in mm

ca

Grösster Betriebsüberdruck m Atm (kg/qcm):

9% I 10    | ,10% f 11    | 11% |    12

6% I 7    [    7% |    8    |    8*1,

Grösster zulässiger DurcIx 111 esser in Millimetern:

12*12

13    | 13% I 14    | 14% | 15

1306

7,5    1400

8,5    1586

16>"

10

9,5    1773

1866

10,5

1960

11,5

12

12,5

13

13,5

14

14,5

15

15,5

16

16,5

17

17,5

18

18,5

i:>

19,5

20,5

21

21,5

22,5

23

23,5

24

24,5

2053

2146

2240

2333

2426

2520

2613

2706

2800

2893

2986

3080

3173

3266

3360

3453

3546

3640

3733

3826

3920

4013

4106

4200

4293

4386

4480

4573

1176

1260

1344

1428

1512

1596

1680

1764

1848

1932

1069

O tH CO rfl o r-(M C5 I> »o (M rl (M <M CO »O tH r-l rH 1—1 -r-t rH

o ob

980

1050

1120

1190

1260

1330

1400

1470

904

969

840

1033

900

784

25

4666

25,5

4760

26

26,5

27

4853

4946

27,5

5040

28

28,5

29

29,5

30

30,5

2016

2100

2184

2268

2352

2436

2520

2604

2688

2772

2856

2940

3024

3108

3192

3276

3360

3444

3528

3612

3696

3780

3864

3948

4032

4116

4200

4284

4368

4452

4536

4620

4704

4788

4872

4956

5040

«D Ol »O CO

T—I 1—i

1909

1985

2061

2138

2214

2290

2867

2443

2520

2596

2672

2749

2825

2901

2978

3054

3130

3207

3283

3360

3436

3512

3589

3665

3741

3818

3894

3970

4047

4123

4200

4276

4352

4429

4505

4581

4658

1540

1610

1680

1750

1820

1890

1960

2030

2100

2170

2240

2310

2380

2450

2520

2590

2660

2730

2800

2870

2940

3010

3080

3150

3220

3290

3360

3430

3500

3570

3640

3710

3780

3850

3920

1098

1163

1227

1292

1356

1421

1486

1550

1615

1680

1744

1809

1873

1938

2003

2067

2132

960

840

1020

1080

1140

1200

1260

1320

1380

1440

1500

1560

1620

1680

1740

1800

1860

1920

1980

896

952

735

787

840

1008

1064

1120

1176

1232

1288

1344

1400

1456

1512

1568

1624

1680

1736

691

741

653

892

945

997

1050

1102

1155

1207

1260

1312

1365

790

840

889

938

988

1037

1087

1136

1185

700

618

746

663

558

793

840

886

933

980

1026

1073

707

751

795

840

884

928

972

630

672

714

756

798

840

882

534

572

610

649

687

725

763

31

4734

31,5

4810

32

32,5

4887

4963

33

5040

33,5

34

3990

4060

4130

4200

4270

4340

4410

4480

4550

4620

4690

4760

34,5

4830

35

4900

2196

2261

2326

2390

2455

2520

2584

2649

2713

2778

2843

2907

2972

3036

3101

3166

3230

3295

3360

3424

3489

3553

3618

3683

3747

3812

3876

3941

4006

4070

4135

4200

4264

4329

4393

4458

4523

2040

2100

1792

1848

1904

1417

1470

1522

1575

1627

1680

1732

1235

1284

1334

1120

1016

924

801

2160

2220

2280

2340

2400

2460

2520

2580

2640

2700

2760

2820

2880

2940

3000

3060

3120

3180

3240

3300

3360

3420

3480

3540

3600

3660

3720

3780

3840

3900

3960

4020

4080

4140

4200

1960

2016

2072

2128

2184

2240

2296

2352

2408

2464

2520

1785

1837

2576

2632

2688

2744

2800

2856

2912

2968

3024

3080

3136

3192

3248

3304

3360

3416

3472

3528

3584

3640

3696

3752

3808

3864

3920

1890

1942

1995

2047

2100

2152

2205

2252

2310

2362

2415

2467

2520

2572

2625

2677

2730

2782

2835

2887

2940

2992

3045

3097

3150

3202

3255

3307

3360

3412

3465

3517

3570

3622

3675

1383

1432

1482

1531

1581

1630

1680

1729

1778

1828

1877

1927

1976

2025

2075

2124

2174

2223

2272

2322

2371

2421

2470

2520

2569

2618

2668

2717

2767

2816

2865

2915

2964

3014

3063

3112

3162

3211

3261

3310

3360

3409

3458

1166

1213

1260

1306

1353

1400

1446

1493

1540

1586

1633

1680

1726

1773

1820

1866

1913

1960

2006

2053

2100

2146

2193

2240

2286

2333

2380

2426

2473

2520

2566

2613

2660

2706

1061

1105

1149

1193

1237

1282

1326

1370

1414

1458

1503

1547

1591

1635

1680

1724

1768

1812

1856

1901

1945

1989

2033

2077

2122

2166

2210

2254

2298

2343

2387

2431

2475

2520

2564

2753 2608 2800 2652 2846 2696

2893

2940

2741

2986

3033

3080

3126

3173

3220

3266

2785

2829

2873

2917

2962

3006

3050

3094

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1932

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Für andere Werte von x, K und die Durchmesser der letzten Tabelle für x

z können die betreffenden Durchmesser der Tabelle leicht umgerechnet werden. So 4,5 mit 0,9, für z = 0,77 mit 1,1 zu multiplizieren.

sind z. B.

2. Flammrohr- und Feuerbuehsenwandungen mit äusserem Überdruck.

Zur Berechnung dient die Gleichung von Bach¹), welche für glatte Flammrohre und Feuerbuchsen

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lautet. Hierin bedeutet

d den lichten Durchmesser des Flammrohres oder der Feuerbuchse in mm,

1 die Länge beider in mm, zutreffenden Falles die grösste Entfernung der wirksamen Versteifungen;

Als solche gelten neben den Stirnplatten die Konstruktionen in Fig, 5, 6, 8, 9 und 10, Taf. 24, diejenige in Fig. 8 aber nur dann, wenn die Abkröpfung mindestens 50 mm beträgt.

Fig. 35.

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Fig. 36.

bei der Rohrstrecke d (Fig. 36 des Textes):

1 = L + h bezw. 1 = 1₃ -f- 1₄.

Sind mit Rücksicht auf die Grösse, die Befestigungsweise, den Durchdringungsort des Qnerrohres u. s. w. Zweifel vorhanden, ob dasselbe in ausreichendem Masse versteifend einwirkt, so ist es ratsam, für 1 die volle Länge einzusetzen, also von einer rechnungsmässigen Berücksichtigung der versteifenden Wirkung abzusehen.

Setzt man in Gleichung 52 l = o, so ergiebt sich die Gleichung 53. Die Bedingung 1 = o ist vollständig erfüllt, also auch die Gleichung 53 anwendbar, bei Wellrohren mit genügender Tiefe oder Höhe der Wellen, wie bei 100 mm Unterschied zwischen dem kleinsten inneren und grössten äusseren Durchmesser, a eine Zahl, welche davon abhängt, ob das Rohr mit mehr oder weniger grosser Vollkommenheit die kreis-cylindrische Form besitzt, und welche den besonderen Beanspruchungen des Rohres, wie sie z. B. durch die stark einseitige Er wärmung der liegenden Flammrohre in der oberen Hälfte entstehen, Rechnung tragen soll. Bei genau kreiscylindrischer Form — angenommen, dass deren Herstellung möglich sei — und unter der Voraussetzung, dass andere Einwirkungen als die am ganzen Umfange gleiche Flüssigkeitspressung nicht thätig sind, würde a = 0 gesetzt werden dürfen. Für gewöhnlich kann man nehmen: bei überlappter Längsnaht: a = 100 für liegende Flammrohre, a = 70 für stehende Feuerbuchsen und Rauchrohre, bei gelaschter oder geschweisster Längsnaht: a = 80 für liegende Flammrohre, a = 50 für stehende Feuerbuchsen und Rauchrohre;

Bei eingesetzten oder eingescbweissten Querröhren, Gallo-waypfeifen kann die Länge 1 wie folgt angenommen werden: bei der Rohrstrecke a (Fig. 35 des Textes):

1 — h -J- 0,5 1₂, sofern h die grössere Strecke, bei der Robrstrecke b (Fig. 35 des Textes):

1 — h + b , sofern lx grösser als 1₃, andernfalls 1₃ an die Stelle von 1₄ tritt,

bei der Robrstrecke c (Fig. 36 des Textes):

1 — h + hi

1) Siehe „C. Bach, die Maschinenelemente“, Verlag von Cotta in Stuttgart.

c ein Zuschlag für Kessel, deren Flammrohre und Feuerbuchsen besonders starker Abnützung unterworfen sind. Man empfiehlt c = 1,5 mm, wenn pu bis zu 5 kg/qcm, c = 1 mm, wenn pu bis zu 6 kg/qcm, c = 0,5 mm, wenn pu bis zu 7 kg/qcm, c = 0, wenn pu über 7 kg/qcm beträgt.

Die Blechdicke soll auch bei den vorliegenden Kesselwandungen niemals geringer als 7 mm genommen werden.

Tabelle über die Blechdicken der Flammrohre und Feuerbuchsen.

Ü bedeutet überlappte, Gr gelaschte oder geschweisste Längsnaht.

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1 = 3000 und darüber

Durch

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Grösster Betriebsüberdruck in Atm (kg/qcm):

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II

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— 4

Ol Ol Ox

3. Ebene Dampfkesselwandungen.

K die Zugfestigkeit des Materiales in kg/qmm, d der Durchmesser einer runden Platte in mm, e der Abstand der Stehbolzen oder Anker von einander

in mm,

c = 1,47, wenn die Stehbolzen oder Anker in die Platten eingeschraubt und vernietet sind; c = 1,146, wenn sie in die Platten eingeschraubt und aussen mit einer Mutter versehen sind; c = 1,085, wenn sie in die Platten eingeschraubt und innen und aussen mit Muttern und Unterlag-scheiben versehen sind, deren Durchmesser wenigstens 0,4 mal der Entfernung zwischen den Stehbolzen oder Ankerreihen gleichkommt. Die Dicke der Unterlagscheiben muss dann mindestens ²/s der Plattendicke betragen und ist noch zu erhöhen, wenn der Durchmesser der Scheiben mehr als 1J/2 mal den über Eck gemessenen Durchmesser der Muttern beträgt;

c = 0,962, wenn die Stehbolzen oder Anker zu beiden Seiten der Platten mit Muttern und Unterlagscheiben versehen sind und die äussere Unterlag-scheibe mit der Platte vernietet ist, ihre Dicke mindestens ³/4 der Plattendicke und ihr Durchmesser wenigstens 0,6 mal der Entfernung zwischen den Stehbolzen oder Ankerreihen gleichkommt, so kann man nehmen

a) für nicht feuerberührte runde Platten, flach eingenietete oder eingeschweisste Domböden u. s. w.:

Ist

8 = 0,07 d

Vk

Pu

. . 54

b)    für nicht feuerberührte, gekrempte Domböden:

8 = 0,06 &]/ K

c)    wenn die Platten an der einen Seite mit den Heizgasen, an der anderen Seite mit dem Wasser in Berührung kommen:

Pu

. . 55

10

11

22

ÜGÜGÜGÜG

IO IO 1_0 Cf“) t"—

^4

e) wenn die Platten von den Heizgasen nicht berührt werden, wie z. B. Domböden, freiliegende Stirnplatten u. s. w.:

8 = 0,1 e

l/" P°c'

V K

. . 58

Den ebenen, durch Dreiecks- oder Blechanker versteiften Böden der Flammrohrkessel giebt man vielfach eine Wandstärke, die um 4 bis 6 mm grösser als diejenige des zugehörigen Kesselmantels ist.

Die zur Versteifung der ebenen Dampfkessel Wandungen dienenden Anker und Stehbolzen sind in ihrem kleinsten Querschnitt f in qmm zu bestimmen aus der Gleichung:

f=i,

wenn

p den auf einen Anker oder Stehbolzen entfallenden Druck (bei Dreiecksanker natürlich im Verhältnis der Neigung zur Kesselachse vergrössert) in kg, k die zulässige Zugspannung des Materiales in kg/qmm bedeutet. Es soll bei

geschweissten eisernen Ankern und Stehbolzen k < 3,5 kg, ungeschweissten eisernen Ankern und Stehbolzen k < 5 kg,

bei flusseisernen Ankern und Stehbolzen k<6 kg, bei kupfernen Stehbolzen k<3 kg sein. Anker und Stehbolzen aus Flusseisen dürfen nicht geschweisst werden. Bei hohem Drucke (10 kg und mehr) empfiehlt es sich, die mit Muttern versehenen Längsanker sowohl, als auch die Ankerröhren mit Gewinde in die Stirn- bezw. Rohrplatten einzuschrauben, sowie ausserdem erstere innen und aussen mit Unterlagscheiben und Muttern zu versehen, die Ankerröhren dagegen aufzuwalzen und umzubördeln. Über die Anordnung und Befestigung der Blech- und Dreiecksanker siehe Seite 88.

8 = 1,5 + 0,1 e

Pu c

. . 56

d) wenn die Platten an der einen Seite mit den Heizgasen, an der anderen Seite mit dem Dampf in Berührung stehen, ohne dass die Platten durch Flammenbleche geschützt sind:

»-«-Hn.j/fcjf¹ . .

4. Gewölbte Dampfkesselwandungen mit innerem Überdruck. Ist bei einem gewölbten Boden r der Radius des Wölbungskreises in mm, k die zulässige Belastung des Materiales in kg/qmm, so nehme man

. . 57

mit

200 k

k<4 kg für Schweiss- und Flusseisen.

¹

   Siehe die Abbildung auf dem Titelblatt.

²

   Nach der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahr

³

gang 1891, S. 1020.

⁴

Nach „v. Bach“ soll in jeder Nietnaht auch der erforder- I liehe Widerstand gegen Gleiten vorhanden sein.

60

61

62

63

65

an der weiteren Seite

h, =

. 67

(I), — P.₂)l*

b₂

8(P# + a)b

. . 65a

•    • 67a

ll, —

Schusseinteilung, Blechausmittelung, Kesselböden, Beispiele.

Um die Form und Grösse der Bleche zu erhalten, welche zu einem Kesselmantel oder glatten Flammrohre von gegebenem Durchmesser und bestimmter Länge erforderlich sind, hat man zunächst die Zahl der Schüsse in beiden Teilen, dann die Zahl der Bleche in jedem Schuss und endlich die Abwickelung eines jeden Bleches festzustellen.

Die Schusszahl bezw. die Länge eines Schusses, welch’ letztere zugleich die Breite der verwendeten Bleche ist, wird in der Praxis gewöhnlich so gewählt, dass die Bleche nach dieser Richtung hin keinen Überpreis haben, dass sie also die auf Seite 114 angegebene normale Breite von 1700 mm nicht überschreiten. Hat ferner der Kessel, wie es jetzt meistens der Fall ist, vorne und hinten einen gekrempten Boden, so nimmt man, wenn der Mantel aus lauter cylindrischen Schüssen bestehen soll, die Zahl der letzteren ungerade, um vorne und hinten den gleichen Boden benutzen zu können. Ist die Zahl der Schüsse eines Mantels eine gerade, so muss man, wenn vorne und hinten zwei gleiche gepresste Böden verwendet werden sollen, bei cylindrischen Schüssen den ersten oder letzten konisch, bei konischen Schüssen den ersten oder letzten cylindrisch ausbilden.

Bei Flammrohren mit Innenfeuerung und Kesselmänteln mit Unterfeuerung ist bei der Schusseinteilung natürlich auch Rücksicht auf das Feuerblech zu nehmen, damit die erste Rundnaht nach dem Feuer genügend weit hinter der Feuerbrücke liegt (siehe die Angaben auf Seite 117).

Die Zahl der Bleche in einem Schuss soll möglichst gering sein, damit möglichst wenig Längsnähte nötig werden; jede Längsnaht ist ja bekanntlich ein Übelstand und schwächt den Kessel. Die Praxis stellt aber gewöhnlich den Schuss aus sovielen Blechen her, dass das Gewicht der letzteren das auf Seite 113 angegebene Normalgewicht von 500 kg nicht übersteigt. Dem entsprechend findet man meistens Schüsse von weniger als 1000 mm Durchmesser aus nur einem, solche von 1000 bis 1800 mm Durchmesser aus zwei, und solche von mehr als 1800 mm Durchmesser entweder auch aus zwei, oder aber aus drei Blechen hergestellt. Mehr als drei Bleche nimmt man selten in einen Schuss. Zu berücksichtigen ist auch, dass z. B. bei zwei Blechen eine Längsnaht weniger nötig wird als bei drei und dass die Herstellungskosten dieser Naht bei nicht zu grosser Überschreitung des normalen Gewichtes wohl den mit zwei Blechen verbundenen Überpreis decken können. Endlich macht man häufig die einzelnen Schüsse eines Kessels sehr kurz und jeden Schuss nur aus einem oder zwei Blechen, um so unter dem Normalgewichte zu bleiben.

Die Blechabwickelungen der einzelnen Schüsse sind in Fig. 4, 5 und 6, Taf. 25 angedeutet. Fig. 4 giebt die Abwickelung eines cylindrischen Schussbleches mit Überlappung in der Längsnaht (Fig. 1), Fig. 5 die entsprechende

bei gelaschter Naht (Fig. 2), Fig. 6 die Abwickelung eines konischen Schussbleches mit überlappter Naht (Fig. 3).

Besteht, wie in den angegebenen Figuren, jeder Schuss aus nur einem Blech und bezeichnet D den lichten Durchmesser des cylindrischen,

D, und D₂ den grössten bezw. kleinsten lichten Durchmesser des konischen Schusses, b die Entfernung von Mitte bis Mitte Rundnaht,

S die Blechstärke,

a den Abstand der Blechkante von der Mitte der äusseren Nietlochreihe,

so ist bei einreihiger Längsnaht zu nehmen:

für cylindrische Schüsse mit Überlappung (Fig. 1

und 4, Taf. 25):

die Entfernung von Mitte bis Mitte Nietlochreihe der Längsnaht

1 = (D —(— S)für die äusseren Schüsse)

1 = (D — ö)7r für die inneren Schüsse/ die ganze Länge des Bleches

L = l + 2a......

die ganze Breite des Bleches

B = b -f 2 a......

bei cylindrische-n Schüssen mit gelaschter Längsnaht (Fig. 2 und 5, Taf. 25): die ganze Länge des Bleches

L = (D-j-<07r hei den äusseren Schüssen )

L = (D — ä) % bei den inneren Schüssen j '

die Entfernung von Mitte bis Mitte Nietlochreihe der Längsnaht

64

die ganze Breite des Bleches wie vorhin, bei konischen Schüssen mit Überlappung (Fig. 3 und 6, Taf. 25):

die Entfernung von Mitte bis Mitte Nietlochreihe der Längsnaht (genau als Bogen, angenähert als Sehne)

1, = (Dj-f-8)Tc an der weiteren Seite)

1₂ = (D₂ —(— 5)~ au der engeren Seite/ die ganze Länge des Bleches

L, = 1, -j- 2 a bezw. L₂ = 1₂ -j- 2 a . . 66 die Pfeilhöhen der Bögen

(Pi-P₂)ü

8(P,-H)b

an der engeren Seite

oder, wenn wie gewöhnlich

R-D. + 2 8

ist und für

Dj = D, D₂ = D — 2 &,

I, = (D + *M 1₂ = (D-Z)rJ **(D + it)!i    ₍p+a}a

¹    4 b    0,4 b

x²(I) — B)S    (D —

0,4 b

die ganze Breite des Bleches wie bei den cylindrischen Schüssen.

nannten Teilpunkten (x₀, xx bis zum Kreise vom Durchmesser D -)- § und durch die so erhaltenen Punkte (yo, yx.... y₀) Horizontalen bis zu den zugehörigen Vertikalen durch die Teilpunkte der Mantelblech- I

. . 68

69

70

. . 71

r.

Bei mehrreihiger Längsnaht gilt die Entfernung 1 natürlich von Mitte bis Mitte der zusammengehörigen Nietlochreihen, d. h. derjenigen, die beim Zusammennieten aufeinander zu liegen kommen. Auch ist bei cylindrischen und konischen Schüssen mit Überlappung die ganze Blechlänge L um den oder die Abstände c der benachbarten Nietreihen grösser zu nehmen.

Besteht jeder Schuss aus mehr als einem Blech, so hat man, um bei cylindrischen oder konischen Schüssen mit Überlappung die Entfernung 1' für das einzelne Blech zu bekommen, den aus den obigen Gleichungen für nur ein Blech sich ergebenden Wert 1 durch die Anzahl der Bleche zu dividieren. Bei cylindrischen Schüssen mit gelaschter Längsnaht gilt Entsprechendes bezüglich der ganzen Blechlänge L.

So ist in Fig. 7, Taf. 25 die Abwickelung eines cylindrischen Schusses angedeutet, dessen zwei Bleche durch eine zweireihige Überlappungsnaht verbunden sind. Es wird für jedes Blech bei den äusseren Schüssen

}/ 2 L' = ly -f- c 2 a,

bei den inneren Schüssen

(D — b) %

L' = k -j- c -j- 2 a.

Bei Bestellungen von Kesselblechen sind natürlich in der Länge und Breite mindestens je 5 mm zuzugeben, da die Bleche auf den Hüttenwerken häufig nicht genau beschnitten werden.

Die Kreisbögen der abgewickelten konischen Schüsse zeichnet man mittelst einer gebogenen Schiene auf Grund der Sehnen und zugehörigen Pfeilhöhen auf. Eine aus Flacheisen hiernach hergestellte Schablone dient zum Vorzeichnen der Bleche.

Fig. 8 bis 11, Taf. 25 geben die Abwickelungen der Mantelbleche von Dampf-, Wasserstandsdomen und Verbindungsstutzen. Die Konstruktion dieser Abwickelungen ist aus den Figuren leicht ersichtlich.

Bei dem Bleche des Dampfdomes in Fig. 8, Taf. 25 hat man für die Abwickelung über derselben Mittellinie zwei Kreisbögen vom Durchmesser D -(- S bezw. d —(— öi zu schlagen, wenn D der Durchmesser des Kessel-, d derjenige des Dommantels, <5 und ^ die bezüglichen Wandstärken sind. Den i Halbkreis vom Durchmesser d -f- by teilt man in eine beliebige ! (6), die Blechlänge des Dommantels 1 = (d -j- rc in die doppelte (n = 12) Anzahl gleicher Teile. Von den erstge-

x₆) zieht man dann Vertikalen

länge 1. Dadurch ergeben sich die Punkte (z₀, zx... zu) der unteren Kurve, zu der im Abstande m die Begrenzung des Bleches parallel läuft.

Die Abwickelung des Stutzenbleches in Fig. 11, Taf. 25 ergiebt sich, sobald man die vorstehende Konstruktion an beiden Seiten ausführt.

Für den an einen Kesselmantel anschliessenden Wasserstandsdom in Fig. 10, Taf. 25 bleibt ebenfalls die Konstruktion bestehen, wenn man die Kreisbögen vom Durchmesser D -}- 3 und d -j- ^ in der richtigen Lage zu einander verzeichnet.

Schliesst endlich wie in Fig. 9, Taf. 25 der Wasserstandsdom vom Durchmesser d an einen gewölbten Boden vom Wölbungsdurchmesser D an, so hat man bis zur Konstruktion der Punkte y₀, y, .... y₆ in derselben Weise zu verfahren, dann aber durch diese Punkte, entsprechend den parallel zur Längsachse des Kessels durch die Bodenwölbung geführten Schnitten, Kreise zu legen, deren Mittelpunkte auf der Verlängerung von x₀ —yo, Xi - Ji ■ • • • V,—yti liegen. Diese Kreisbögen bestimmen auf den durch xo und x„ gehenden Vertikalen die Punkte p₀, px.... p₆, von denen aus wieder in der früheren Weise Horizontalen zu ziehen sind, um die Punkte z₀, z, . ... z6 zu erhalten.

Bezeichnet, wie in den Figuren eingetragen, h die kleinste Höhe des Dom- oder Stntzenmantels, h-f-hj bezw. h-|-2h₁ die grösste Höhe desselben, in die gestreckte Länge des Bördels oder der Krempe, so ergiebt sich die erforderliche kleinste Breite des Bleches

in Fig. 8, 9 und 10, Taf. 25 zn B, = h -j- m .

in Fig. 10, Taf. 25 zu

B₂ = h -j- 2 m......

die grösste Breite des Bleches im ersten Falle zu

Bt = B₂ -j- II = h -j- hx -f- in . .    68

im zweiten Falle zu

B, = B₂-f 21^ = 11 + ² (hi + m) •

Die Länge des erforderlichen Bleches muss in allen Fällen bei einreihiger Längsnaht wie früher von Mitte bis Mitte Nietlochreihe

l = (d-R)

im Ganzen

L = 1 -f-2a    . .

betragen.

Zur Schusseinteilung bedarf man weiter der Dimensionen der etwa verwendeten Böden. Dieselben werden von den Walzwerken fertig bezogen, welche dieselben flach oder gewölbt und maschinenmässig hergestellt liefern. Die nachstehenden Tabellen geben die Dimensionen der Böden, wie sie vom Blechwalzwerk Schulz Knaudt, Aktien-Gesellschaft in Essen a/Ruhr, bezogen werden können.

Tabelle der Dimensionen von umgezogenen Kesselböden.

a) für Walzenkessel (flach oder gewölbt).

!<-

II

...Li.—

Äusserer

Durchmesser

Höhe des

Ganze innere cylindrischen Höhe bei 10 Teiles der Krempe bei 10 mm und stärker

mm

und stärker

flach

wölbt

Radius der inneren Wölbung

Blechstärke und annäherndes Gewicht in kg.

mm

mm

mm

Millimeter:

6,5i) SB 10 11,5 13 16 20 25

Äusserer

Durchmesser

Höhe des cy lindrischen Teiles der Krempe bei 10 mm und stärker

Ganze innere Höbe bei 10 mm und stärker

flach

wölbt

Radius der inneren Wölbung

Blechstärke und annäherndes Gewicht in kg.

mm

mm

mm

Millimeter:

6,5b 8l) 10 11,5 13 16 20 25

350

400

450

470

500

550

600

630

650

700

750

785

800

840

850

870

900

950

1000

1050

1100

1150

§§£s;sisi££§s;s;ssssssl§ls§?

105

105

135

115

165

150

160

145

175

175

175

175

200

185

185

185

205

200

200

205

215

215

500

550

600

940

650

700

750

1100

800

850

900

1250

950

950

1000

1000

1100

1200

1300

1400

1400

1450

CO

1200

1250

1300

1400

1410

1500

1570

1600

1650

1700

1725

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1885

1900

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1500

1800

1600

1700

1700

1800

2000

2000

2000

2200

2200

2400

2200

2600

2800

3300

3300

3300

3300

3300

3300

100 122 158 180 205 250 315 -110 138 175 201 228 286 356 — 118 148 190 220 250 310 385 — 130 170 200 230 260 320 400 — -- 211 243 275 343 423 —

—    — 222 255 290 365 445 —

—    — — — 295 368 457 —

---— 323 400 495 —

---— 345 430 535 -

—    — — — 355 435 545 — --— — 390 480 600 750

—    — — — — 530 660 830

---- _ 580 725 910

—    - —    — — 635 795 1000

—    — — — — 695 870 1090

— --— — 760 950 1190

---— — 830 1040 1300

1) Bei 6,5 und 8 mm Stärke ist die Krempe 25 mm niedriger, und somit auch die Tiefe 25 mm geringer. Abweichungen der Durchmesser bis zu 2°/₀ sind gestattet.

b) für Zweiflammrolirkessel.¹)

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2400

925

2300

420

875

2200

80

400

825

2100

125

80

125

380

775

2000

mm

75

360

750

I)

2400

90

90

125

75

345

922

2300

75

430

875

410

2200

825

190

175

95

125

1100

1025

150

100

125

570

3000

25

3000

992

145

90

80

550

390

80

525

24

3000

925

130

l*i

O Cot

125

75

125

23

3000

900

23

3000

1100

175

150

23

450

1025

280

450

992

810

280

450

1) Die Böden werden je nach Wunsch mit oder ohne Wasserstandsfläche und Mannloch geliefert. Grösse des Mannloches 300    400.

3000

810

280

25

3000

750

3000

24

23

O M 4^ CD M M C/tCO—Gh—

to o o oi auo ^ to<i o ^i -vi o

W O O O O Oi Oi Ü> Oi O Cn O

2000

750

355

490

75

125

130

900

450

260

700

3000

23

mm

77

77

77

77

77

77

77

77

77

Dimensionen der gewölbten Böden für Seitwellrohrkessel siehe die Tabelle auf Seite 85.

Beispiele.

1. Es sind die Verhältnisse, der Materialbedarf und die Einmauerung eines mehrfachen Walzenkessels mit Unterfeuerung (Bouilleurkessels) nach Fig. 2, Taf. 9 bei ca. 48 qm Heizfläche zu bestimmen. Der höchste Dampfüberdruck soll 7 Atm, die totale Rostfläche so gross sein, dass 100 kg Steinkohle in der Stunde unter dem Kessel verfeuert werden können.

und die Längsachse des Oberkessels liegt hinten um 10-20 — 200 mm tiefer als vorne. Schliesst endlich die höchste Kante der Feuerzüge nach dem Gesetz 100 mm unter dem niedrigsten Wasserstand an den Oberkessel, so befindet sich diese Kante

vorne 700 — (560 -J- 100) = 40 mm, hinten 700 — (360 -j-100) = 240 mm

Für einen Kessel der angegebenen Bauart berechnet sich die Heizfläche nach den Angaben auf Seite 78 ungefähr zu

F = 0,6 DtcL -j-x • 0,8 d 7t (1 — 2 nq).

Durch Probieren findet man, dass der geforderten Heizfläche von 48 qm durch die folgenden Dimensionen des Kessels genügt wird,

über der geneigten Längsachse dieses Kessels.

Der Mantel des Oberkessels erhält nach Gleichung 51 für D = 1400, pu = 7, x = 5, z = 0,7 (zweireihig genietete Längsnaht) oder nach der 2. Tabelle auf Seite 120 eine Wandstärke von

S = 12 mm.

Durchmesser des Oberkessels D = 1,4 m,

Äussere Länge desselben L = 10 m,

Durchmesser des Unterkessels d = 0,6 • 1,4 = 0,84 oder

■^0,85 m,

Äussere Länge desselben 1 = L -j— 1,1 d = 10 -f-1,1 - 0,85 = 10,935 m, welche hier mit Rücksicht darauf, dass die Unterkessel gewölbte Böden erhalten, der hintere derselben auch noch genügend weit aus dem Mauerwerk treten soll, auf

Die beiden gewölbten Böden müssen, wenn ihr Wölbungsradius gemäss der Tabelle auf Seite 126 zu r = 1700 mm angenommen wird, für pu = 7, k = 4 nach Gleichung 59 eine Stärke

7-1700

200-4

15 mm

1 = 11,15 m

bekommen.

Für die Rund- und Längsnähte soll derselbe Nietlochdurchmesser genommen werden. Die Angaben auf Seite 115 verlangen, Sch weisseisen als Material der Bleche und Nieten vorausgesetzt, für die einreihigen Rundnähtek (n = 1) einen Nietlochdurchmesser

d = 12 —(— 11 — 2 = 21 mm,

für die zweireihigen Längsnähte (n = 2) einen solchen d = 12 —{— 11 — 2 • 2 = 19 mm,

vergrössert worden ist.

Mit diesen Werten und einer Mauerstärke m,

= 380 mm ergiebt sich dann F = ca. 0,6 • 1,4 - % • 10+ 0,8 • 0,85 - % (11,15 — 2 • 0,38)

= ca. 48,58 qm.

Werden ferner nach den Angaben der Seite 33 in gewählt werden soll. Hiermit folgt der Abstand von

Mitte Nietreihe bis Blechkante

a = 1,5 d = 30 mm.

Für die Anzahl der Schüsse soll die Bedingung massgebend sein, dass die Breite der zu verwendenden Bleche unter der normalen Breite von 1700 mm bleibt. Die ganze innere Höhe der gewölbten Böden beträgt nach der Tabelle auf Seite 126 H, = 235 mm. Somit ist die Entfernung von Mitte bis Mitte der Rundnaht des vorderen und hinteren Bodens

der Stunde auf 1 qm des Rostes 80 kg Steinkohle verbrannt, so muss die totale Rostfläche

100

80

1,25 qm,

also bei

einer Länge von 1,5 m 1,25

eine Breite von besitzen.

1,5

0,85 m

a) Der Oberkessel.

Wir legen, wie auf Seite 78 vermerkt ist, die Ebene des niedrigsten Wasserspiegels in der Längsmitte des Kessels um ca.

D 1400

= 466 oder <^> 460 mm

O

unter den Scheitel des letzteren. Geben wir dann, wie auf Seite 79 empfohlen, dem Oberkessel nach hinten zu eine Neigung von 20 mm auf 1 m, so beträgt die Höhe des Dampfraumes in der vertikalen Mittelebene des Kessels (siehe die Zeichnung)

vorne 460 -f- ip 20 = 560 mm, hinten 460 — ^ 20 = 360 mm,

wofür hier bei allen Nähten des Oberkessels ein Nietlochdurchmesser

d = 20 mm

10 ooo — 2 (15 + 235 — 30) = 9560 mm.

Kessellänge Bodenstärke H,

Um der angegebenen Bedingung zu genügen, muss also der Mantel aus 6 Schüssen hergestellt werden, von denen (siehe die Zeichnung) die ersten fünf konisch, der letzte, um hinten denselben Boden wie vorne verwenden zu können, cylindrisch gemacht wurde. Von Mitte bis Mitte Rundnaht muss dann die Blechbreite 9560

oo 1595*) mm,

die ganze Blechbreite

B = b +2a = 1595 + 2-30 = 1655 mm

betragen.

1) Durch die Abrundung¹ wird die Kessellänge L um 10 mm grösser als 10 m.

Für die Rundnähte des Kessels ist nach der auf Seite 115 angegebenen Gleichung mit a = 0,8 und n = 1 eine Nietteilung von

t = 20

0+0

bezw. der für die Kopfbildung erforderliche grössere Wert t = 2d -f 10!) = 2 • 20 -f 10 = 50 mm nötig. Da die Teilung aber ohne Rest in den Mantel-

= ^ 47 mm

Werden die beiden Bleche eines solchen Schusses zusammengelegt, so müssen die Mittellinien der bogenförmigen Rundnähte eine Pfeilhöhe besitzen, die sich nach Gleichung 67 a für die weitere Schussseite zu

Tr² (1400 + 12) 12 hl “    4^ 1595

für die engere Schussseite zu

26,22 mm

umfang von 1400 k aufgehen muss, so teilen wir diesen Umfang in

h₂ =

x² (1400 — 12)12

1400 71

4-1595

= 25,76 mm

Teile.

50

28 % = ^ 88

Für die Längsnähte dagegen ergiebt sich mit a = 0,8 und n = 2 aus der angeführten Gleichung eine Nietteilung

t = 20(l + 0,8.2^) = ^

73 mm

mit einem Festigkeitsverhältnis der Naht 73 — 20

73

0,725.

Die oben berechnete Entfernung b von Mitte bis Mitte Rundnaht muss somit in 1595

73

= ^ 22

Teile zerlegt werden. Der diagonale Nietabstand der zweireihigen Längsnähte hat

g>0,5 (t-f d),

mindestens aber

g = 2 d —|— 8 = 2 - 20 —J— 8 = 48 mm zu betragen, so dass der Abstand der beiden Nietreihen einer Längsnaht

berechnet. Jedes der vorliegenden Bleche erfordert somit eine rechteckige Tafel von 2313 mm Länge und b + \ + 2 a = 1595 -f 26,22 -f 2 • 30 = oo 1682 mm Breite. Dieselbe wiegt

2,313 • 1,682 • 93,36 =    364 kg.

Der Materialbedarf für den Oberkessel stellt sich demnach auf

2 gewölbte Böden aus Bördelblech 1400 mm Durchmesser, 235 mm innere Höhe,

15 mm stark.........

2 rechteckige Mantelbleche 2313 X 1655 X

15 mm ohne Zugabe.......

10 rechteckige Mantelbleche 2313 X 1682 X

15 mm ohne Zugabe.......

1170Nieten von 20—1 = 19 mm Durchmesser und ln = 12 -|-12 (15) -J-1,5 d=55 mm Schaftlänge..........

Gewicht ca.

470 kg,

720 kg,

3640 kg,

220 kg,

Summa 5050 kg.

Die Walzrichtung der Bleche ist überstrichen.

= 2218 mm,

= ^ 2180 mm

y=

=    32 mm

wird, wofür in der Zeichnung 35 mm genommen sind. Nun kann die Länge der Mantelbleche bestimmt

werden. Da jeder Schuss, um das Normalgewicht von 500 kg nicht zu überschreiten, aus zwei Blechen hergestellt ist, so muss nach den Angaben auf Seite 125 am letzten cylindrischen Schuss die Entfernung von Mitte bis Mitte der entsprechenden Nietlochreihe bei jedem Blech (siehe Fig. 2 a, Taf. 9)

(1400-f 12)

die ganze Länge eines Bleches

L/ = l/-)-c-(-2a = 2218 —{— 35 —2 • 30 = 2313 mm betragen. Jedes dieser beiden Bleche wiegt, das Gewicht von 1 qm zu 93,36 kg gerechnet,

2,313 -1,655 • 93,36 = — 360 kg.

Die Bleche zu den konischen Schüssen (Fig. 2 b, Taf. 9) erhalten an der weiteren Seite der letzteren ebenfalls die Länge

l₁'=2218 mm und L/=2313 mm,

an der engeren Seite dagegen eine solche (1400 — 12)71

und

L/= l₉'+ c + 2a = 2180 -j- 35 + 2.30 = 2275 mm.

1) Anstatt 8 sind hier 10 mm zugegeben, weil in dem Kessel die Nietköpfe näher aneinander kommen.

b) Der Unterkessel.

Der Mantel desselben muss für pu = 7, D = 850, x = 5 und z = 0,56 (Mittelwert für die einreihige Längsnaht) nach Gleichung 51 bezw. nach der ersten Tabelle auf Seite 120 eine Wandstärke von 5 = 9 mm

bekommen, wofür aber mit Rücksicht auf die starke Abnützung und Belastung des Unterkessels

5 = 10 mm

genommen werden soll.

Von dem vorderen Verbindungsstutzen aus sind nach den Angaben auf Seite 79 die beiden Enden des Unter-j kessels in entgegengesetzter Richtung zu neigen. Nimmt man die Lage des vorderen Verbindungsstutzens zu Beginn des zweiten, die des mittleren zu Beginn des vierten und die des hinteren zu Beginn des letzten Oberkesselschusses an, so kann das linke Ende des Unterkessels aus zwei, das rechte Ende desselben von dem vorderen Verbindungsstutzen an aus fünf konischen Schüssen hergestellt werden. Die beiden erstgenannten Schüsse müssen dann, um die erforderliche Neigung des linken Endes zu erzielen, vorne 800 mm, hinter dem Stutzen 850 mm weit gemacht werden. Die fünf letztgenannten Schüsse sind alle gleich und haben an der weiteren Seite einen lichten Durchmesser von 850 mm, an der engeren einen solchen von 850—2-10 = 830 mm (siehe die Zeichnung).

Für die einreihigen Rund- und Längsnähte empfiehlt sich nach Seite 115 ein Nietlochdurchmesser

d = 10 —|— 11 — 2 = 19 mm, ein Abstand von Mitte Nietreihe bis Blechkante

a ------ 1,5 d = 1,5 • 19 = ^ 30 mm,

Von den beiden links vom vorderen Stutzen liegenden Schüssen des Unterkessels muss das vordere Ende in die Frontmauer, das hintere genügend weit hinter die Feuerbrücke zu liegen kommen. Es dürfte dies bei einer Schusslänge von Mitte bis Mitte Rundnaht

b = 2825 min

eine Nietteilung von

t = 19

43 mm,

oder besser der zur Nietkopfbildung erforderliche grössere Wert

t = 2d —J—10 = 2-19 —|— 10 = 48 mm.

Da die Teilung ohne Rest in dem Umfang der Rundnähte aufgehen muss, so ist die erste Rundnaht in

der Fall sein. In der Abwickelung erfordern die beiden Schüsse zusammen an der weiteren Seite eine Länge

1, = (850 +10) = c—> 2702 mm, an der engeren Seite eine solche

1, = (800 —{— 10) tc = c^o 2545 mm.

Die Pfeilhöhen der Mittellinien für die Rundnähte müssen nach Gleichung 67

48

hx

(850 — 800) 2702²

8(850 + 10)2825

=    18,8 mm

jede der übrigen Rundnähte in 850 • *

bezw.

48

^56

h₂ =

(850—800)2545²

8(800 + 10) 2825

^ 17,7 mm

betragen.

gleiche Teile zu zerlegen.

Bei den Längsnähten sind die nachher berechneten Abstände b = 1595 bezw. 2825 mm in

1595

48

= ^>34

bezw.

2825

48

gleiche Teile einzuteilen.

Die Länge der rechten fünf Schüsse muss, damit die Verbindungsstutzen überall in gleicher Weise an den Unterkessel anschliessen, von Mitte bis Mitte Rundnaht ebenso gross wie die entsprechende Entfernung beim Oberkessel, also

Die untere Hälfte der beiden vorliegenden Schüsse wird durch ein Feuerblech gebildet. Die obere Hälfte besteht aus zwei Mantelblechen von den in Fig. 2 c, Taf. 9 eingeschriebenen Dimensionen.

Die beiden gewölbten Böden des Unterkessels, von denen der eine 850, der andere 800 mm äusseren Durchmesser haben muss, besitzen nach der Tabelle auf Seite 126 einen Wölbungsradius von 1000 bezw. 950 mm. Für den grösseren Boden macht sich somit nach Gleichung 59 für pu '-⁼⁼ 7 und k = 4 eine Wandstärke

7•1000

200 • 4

= oo 9 mm

b = 1595 mm

nötig, die aber wohl auch zweckmässig auf 10 mm erhöht wird.

sein. Die Schussbleche müssen ferner (siehe Fig. 2d Taf. 9) an der weiteren Schussseite eine Bogenlänge 1, = (850 + 10) tc = 2702 mm

und eine Pfeilhöhe

Der grössere Boden besitzt eine innere Höhe von 185 nun, der kleinere eine solche von 200 min nach der Tabelle. In der Längsachse würde demnach das rechte Ende des Unterkessels von der Mitte des vorderen Stutzens, die nach Fig. 2 h,

= 365 mm vor dem 3. Schüsse

Taf. 9 um

500

+^+10+100 + 5

x²(850 +10) 10 hl ~    4 • 1595

= ^ 13,3 mm,

liegt,

an der engeren Seite eine Bogenlänge

1₂ = (850—10) ic = 2639 mm

365 + 5 • 1595 + 185 + 10 = 8535 mm, das linke Ende entsprechend

2825 — (365 + 60) + 200 + 10 = 2610 mm

und eine Pfeilhöhe

h₂ =

Tt² (850 —10) 10 4-1595

=    13 mm

lang werden, wie dies in Fig. 2, Taf. 9 angegeben ist.

Der Mittelpunkt des hinteren Bodens muss schliesslich, wenn der Unterkessel auf 1 m um 25 mm in seinen beiden Enden geneigt sein soll,

bekommen. Jeder der Schüsse erfordert somit eine rechteckige Platte von

8,535 • 25 = -aj 215 mm

lt +2a = 2702+ 2-30 = 2762 mm

Länge und

b + hi + 2a = 1595 + 13,3 + 2-30 = Breite. Dieselbe wiegt

1668 mm

tiefer liegen als der Mittelpunkt des Unterkessels in der Mittelebene des vorderen Stutzens.

Der Mittelpunkt des vorderen Bodens muss entsprechend, da durch die Konicität der vorderen Schüsse schon eine 850 — 800

Neigung von

25 mm erreicht ist, um

2,61 • 25 - 25 = 40 mm

2,762-1,668-78 = ^360 kg.

tiefer liegen.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Gewicht ca.

= oo 2904 X 1411 X 10 mm ohne Zugabe 320 kg, 1 rechteckiges Mantelblech

(²⁸₎²’> + 18,8 -f 2 • 30) 1411 • 10

=    1491 X 1411 X 10 mm ohne Zugabe 165 kg,

1 rechteckiges Mantelblech 2702 -4- 2545

1491

65 kg,

58 kg,

105 kg

2-0,5

= <^58,5. Teil

c4/g*-(|)²—

1400

2h ,=

850

+ 1T+¹⁰-

123 mm

Gewicht ca.

103 kg,

105 kg,

108 kg,

40 kg

Der Materialbedarf des Unterkessels ist: 1 rechteckiges Feuerblech

(2825 -f 18,8 -f 2 • 30)    + 2 - 3o) 10

f2-3o) 10

= oo 1491 X 1372 X 10 mm ohne Zugabe 160 kg, 5 rechteckige Mantelbleche 2762 X 1668 X 10 mm ohne Zugabe . . 1800 kg, 1 gewölbter Boden

850 mm Durchmesser, 10 mm stark .    .

1 gewölbter Boden

800 mm Durchmesser, 10 mm stark .

660 Nieten von 19 —1 = 18 mm Durchmesser und ln = 2-10 —J—1,5 -19 =    50 mm Schaftlänge .............

Summa 2673 kg.

Die Walzrichtung ist überstrichen.

c) Die Verbindungsstutzen.

Der lichte Durchmesser derselben wurde zu d₁ = 0,5 m

gewählt. Bei drei Stutzen ist dann der lichte Querschnitt der beiden vorderen, durch welche der Dampf des Unterkessels aufsteigen kann,

= 0,3927 qm, also gleich dem

22,95 0,3927

der später berechneten Heizfläche des Unterkessels, wie es die auf Seite 79 angegebene Hegel von Vogt verlangt. Die Wandstärke der Stutzen ist mit Rücksicht auf

die erforderliche Bördelung der Bleche und der ungünstigen Beanspruchung ebenfalls zu

8 = 10 mm

gewählt worden. Für die zweireihigen Rundnähte, mit denen die Stutzen am Ober- und Unterkessel hängen, sowie für die einreihigen Längsnähte ist der Nietlochdurchmesser zu

d = 17 mm,

der Abstand der Blechkante zu

a = 1,5 ■ 17 = cxo 26 mm, die Teilung der Rundnähte zu

t =    62 mm,

der diagonale Nietabstand derselben zu g = 2 d -{-10 = 44 mm, die Entfernung der beiden Nietreihen zu

32 mm, die Teilung der Längsnähte zu

t = 2 d -f-10 = 44 mm

angenommen worden.

Die Entfernung zwischen Unterkante Oberkessel und Oberkante Unterkessel beträgt beim ersten Verbindungsstutzen 450 mm. Das Blech desselben (siehe Fig. 2e, Taf. 9) erfordert also mit m = 110 mm nach Gleichung 69 eine kleinste Breite von

B₂ = 450 -f 2 • 110 = 670 mm und nach Gleichung 69 a mit

V(!£4

V(Si

eine grösste Breite von

Bx = 670-|- 123 = 793 mm.

Die ganze Länge des Bleches muss L = (d, + 8) ic + 2a = (500 -f 10) tu -f- 2 • 26 = 1654 mm

betragen.

Bei dem zweiten und dritten Verbindungsstutzen ist die Breite der Bleche der Neigung des Unterkessels gegen

den Oberkessel entsprechend grösser, also B₂ und Bx beim Blech des zweiten Stutzens um 3,19 (25 — 20) = ^ 16 mm, beim Blech des dritten Stutzens um 32 mm grösser zu nehmen.

Erforderlich sind also zu den drei Stutzen (siehe Fig. 2e, Taf. 9):

1 rechteckiges Bördelblech 793 X 1654 X

10 mm ohne Zugabe.......

1 rechteckiges Bördelblech 809 X 1654 X

10 mm ohne Zugabe.......

1 rechteckiges Bördelblech 825 J)X 1654 X

10 mm ohne Zugabe.......

ca. 400 Nieten von 17 —1 = 16 mm Durchmesser und ]„ = 10 —f— 10 (12) -f- 1,5 • 17 = c>o 46 mm Schaftlänge.....

Summa 356 kg.

Die Walzrichtung ist überstrichen.

Die Anordnung der Stutzen ist so getroffen, dass alle drei Stutzen stets auf den Aussenringen des Ober- und Unterkessels sitzen. Die horizontale Entfernung von Mitte bis Mitte Stutzen beträgt

2 • 1595 = 3190 mm.

Die Nietverbindung der Stutzen mit dem Ober- und Unterkessel ist aus den Fig. 2 g und 2 h, Taf. 9 ersichtlich.

d) Der Dampfdom.

Er besitzt einen lichten Durchmesser von 800 mm und eine ebenso grosse Höhe in seinem cylindrischen Teil. Die Stärke des Mantels kann mit Rücksicht auf die erforderliche Bördelung des Bleches wieder zu

8 = 10 mm

genommen werden. Die Stärke des gewölbten Bodens 1) In Fig. 2e, Taf. 9 ist hierfür irrtümlich 925 eingetragen.

berechnet sich bei einem Wölbungsradius r = 950 mm (siehe Tabelle Seite 126) für k = 4 nach Gleichung 59 auf weniger als 10 mm, wird aber wohl auch zweckmässig 10 mm gemacht. Ist die Länge der Krempe m = 85 mm, so muss die kleinste Breite des Mantelbleches (siehe Fig. 2f, Taf. 9) nach Gleichung 68

B, = h -j— m = 800 —|— 85 = 885 mm, die grösste Breite nach Gleichung 68 a mit

einer Länge von 10 m und abzüglich dreier Stutzenöffnungen von je 0,5 • 0,565.

Weite

4

2,397 *10 — 3 • 0,5 • 0,565

23,305 qm,

1400

= oo 122 mm

Bj = B₂ —j— h, = 885 -f- 122 = 1007 mm

betragen. Die Länge dieses Bleches muss

L = (800 -f 10) ic -f 2 • 30 = — 2605 mm

sein.

Die Verhältnisse der einreihigen Nietnähte können wie beim Unterkessel gewählt werden.

Zum Dampfdom sind also erforderlich:

1 rechteckiges Bördelblech 1007 X 2605 X

10 mm ohne Zugabe.......

1 gewölbter Boden 800 mm Durchmesser,

10 mm stark .........

die Heizfläche der beiden Böden, diese als eben angenommen,

C4aV ₊ (0,04 + 0,24) 1,4= .    .

die Heizfläche des Unterkessels, wenn dieser auf dem 0,8. Teil seines ganzen Umfanges, sowie auf einer Länge von 10 -J- 0,15 -j- 0,25 = 10,4 von den Heizgasen bespült wird, einschliesslich des im Verbindungskanal I/II nicht von Mauerwerk bedeckten Teiles von 1 m Länge,

0,8 - 0,87 - -rc -10,4 -j- (0,1 • 0,87 • -rc — 0,06) 1 = 22,95 qm,

1,932 qm,

Gewicht ca.

205 kg,

58 kg,

die Heizfläche der Verbindungsstutzen, wenn eine mittlere Höhe von 0,35 m

als von den Heizgasen bestrichen angenommen wird

3-

ca. 120 Nieten 19 — 1 = 18 mm Durchmesser und ln = 10 -f 10 (12) -f 1,5 • 19 = ^ 50 mm Schaftlänge . .

.    .    20 kg

Summa 283 kg.

Die Walzrichtung des Bleches ist iiberstrichen.

e) Gewicht des Kessels.

Mit den vorstehend berechneten Gewichten der einzelnen Teile und bei 5% Zuschlag wiegt der ganze Kessel ohne grobe und feine Armatur:

5050 kg, 2673 kg, 356 kg, 283 kg

• tc — 0,24 = .    .    .    1,463 qm

Summa 49,65 qm.

g) Die Feuerzüge.

Bemisst man den lichten Querschnitt derselben gemäss der Gleichung 17 und legt der Berechnung des kleinsten Schornsteinquerschnittes f die Gleichung 24 zu Grunde, so ergiebt sich der diesem Querschnitt f entsprechende Durchmesser zu

_0,4

d = 0,1 B0,4= 0,1 • 100

= 0,631 m,

also

f=d²

-2 ft

= 0,631 — 4

= 0,3127 qm,

5 °/o Zuschlag

8362 kg 418 kg

Summa 8780 oder ^ 8800 kg.

f) Genaue Berechnung der Heizfläche.

Es beträgt:

die Heizfläche am Mantel des Oberkessels bei einem mittleren, von den Feuergasen im Zuge II und III bestrichenen Umfang von

1,424 , «

~2~K + 2

0,04 + 0,24

0,12 Q=2,397 m,

1) Als Abzug für die untere Wand. Dieser Abzug ist beim Mantel auf der ganzen Länge, beim hinteren Boden aber dafür nicht gemacht worden.

und es muss betragen:

der lichte Querschnitt des Feuerzuges I über der Feuerbrücke und an den Stellen, wo die Gase hier an den Kessel herangezogen werden,

f= 0,3127 qm,

während nach der Zeichnung (siehe Schnitt 4—4 in Fig. 2) der Querschnitt über der Feuerbrücke

0,83 • 1,15 — 0,87* — = 0,36 qm = ^ 1,1 f,

an den übrigen Stellen entsprechend der Verengerung durch den Kesselstuhl grösser ist; der lichte Querschnitt des Feuerzuges II

1,25 f = 1,25 • 0,3127 = ^ 0,39 qm, während nach der Zeichnung dieser Querschnitt, ebenso wie der gleich grosse Querschnitt des Zuges III, (siehe Schnitt 6—6 in Fig. 2)

1,7 0,95 --- Q424²

gemacht ist;

= 0,41 qm = ^ 1,3 f

8 = 0,06 • 800

22 mm.

die übrigen

oo 106

(i+o.s-aff)

t = 23

16

am

800 t:

r n = e^> 50 50

gleiche Teile zu zerlegen sind.

Für die Schusseinteilung des Kesselmantels war die Bedingung massgebend, dass sowohl die normale Breite 1700 mm, als auch das normale Gewicht von 500 kg bei den Blechen nicht überschritten werden sollte. Bei nur ZAvei Blechen in jedem Schuss sind dann sechs Schüsse erforderlich. Ist die erste Rundnaht, wie in der Zeichnung (Schnitt 3—3, Fig. 1) angegeben, 52,5 mm vom vorderen, die letzte 97,5 vom hinteren Boden entfernt, so muss also bei den Mantelblechen der Abstand von Mitte bis Mitte Rundnaht

der lichte Querschnitt des Fuchses f = 0,3127 qm,

wie es der Ausführung¹ entspricht, nach welcher der Fuchs ohne Berücksichtigung der oberen Wölbung 0,6 • 0,55 = 0,33 qm

im Querschnitt gross ist.

2. Für den auf Taf. 13 dargestellten Zweiflammrohrkessel von

1,9 m Manteldurchmesser,

7,5 m Länge,

0,7/0,6 m Flammrohrdurchmesser,

0,8 m Durchmesser des Dampfdomes,

0,885 m Höhe desselben

sind die Blechstärken zu berechnen und ist der Materialbedarf aufzustellen. Der höchste Überdruck im Kessel soll 7 Atm betragen.

Es ergiebt sich aus Gleichung 51 und den Tabellen auf Seite 120 für pu = 7, x = 5, K = 30, die Wandstärke des Kesselmantels bei zweireihig genieteter Längsnaht und D = 1400

o —16 mm,

die Wandstärke des Dampfdommantels bei einreihig genieteter Längsnaht und D = 800 8 = 9 mm,

oder mit Rücksicht auf die Bördelung des Bleches besser

o = 10 mm.

Die Bodenstärke des Kesselmantels wurde nach den Angaben auf Seite 123 bei genügender Versteifung zu 8 = 16 -j- 4 = 20 mm

gewählt, die Bodenstärke des Dampfdomes bestimmt sich aus Gleichung 55 mit d = 800 und K == 33 zu

Y -=~

v 33

Für die Berechnung der in der Längsnaht überlappt genieteten Flammrohre ist der Abstand der wirksamen Versteifungen massgebend. Der erste Versteifungs-L-Eisenring ist von der Mitte der Rundnaht, welche den vorderen Boden mit dem einen Flammrohre verbindet, 1 = 2880 -f- 20 —J— 70 = 2970 mm entfernt, während die beiden mittleren Versteifungsringe 1 = 2700 mm von einander abstehen. Da nun die Tabelle auf Seite 122 für 1 = 3000 mm und einen Durchmesser von 700 mm eine Blechstärke von 11,5 mm, dagegen für 1 = 2500 mm und einen Durchmesser von 600 mm eine solche von 10 mm verlangt, so sind die beiden ersten Schüsse

8 = 12 mm,

8 = 11 mm

stark gemacht worden.

Die L-Eisenringe zur Befestigung des vorderen Bodens am Mantel sind gemäss den Angaben"auf Seite 118 100 X 100 X 20 mm,

diejenigen zur Verbindung der Flammrohre mit dem hinteren Boden nur

80 X 80 X 16 mm, die Versteifungs-L-Eisenringe

80 X 80 X 13 mm.

Die Verhältnisse der einzelnen Nietnähte ergeben sich, wenn Sch weisseisen als Material der Bleche und Nieten vorausgesetzt wird, nach den Angaben auf Seite 115 und 116 wie folgt.

Kesselmantel:

Nietlochdurchmesser für Rund- und Längsnähte d = 23 mm,

Abstand der Blechkante für beide Nähte a = 32,5 mm,

Nietteilung der einreihigen Rundnähte • t = 2 d —f— 10 = 56 mm, sodass der Umfang in 1900 t:

56

gleiche Teile zu zerlegen ist; Nietteilung der zweireihigen Längsnähte

= c—5 76 mm,

sodass der spätere Abstand von Mitte bis Mitte Rundnaht b = 1225 mm in 1225

76

Teile zu teilen ist,

Diagonaler Nietabstand der zweireihigen Längsnähte g = 2 d -|- 9 = 55 mm,

Entfernung der beiden Nietreihen

c = <^> 40 mm;

Flammrohre und Dampfdommantel: Nietlochdurchmesser

d = 20 mm,

Abstand der Blechkante

a = 30 mm,

Nietteilung

t = 50 mm,

sodass bei den Flammrohren die Umfänge von 700 —f- 2 * 12 = 724 mm Durchmesser in 724 t:

diejenigen von 600 mm Durchmesser in 600 rc

-5Ö“ ⁼ ^³⁸’

Dampfdom derjenige von 800 mm Durchmesser in

von

b = -i- (7500 — 52,5 — 97,5) = 1225 mm

r-H

u»

co

betragen, während sich die Entfernung von Mitte bis Mitte, der entsprechenden Längsnietreihe bei jedem der beiden Bleche eines Schusses zu (1900 + 16)-

=    3010 mm

bezw.

l' =

(1900- 16+

^ 2960 mm

berechnet (siehe Fig. la).

Bei den Flammrohren wurde der erste Schuss von Mitte bis Mitte Naht 2420, im ganzen 2500 mm lang gemacht, wodurch die erste Bundnaht hinter der Feuerbrücke bei der in die Zeichnung eingetragenen Bostlänge von 1500 mm ungefähr 675 mm von der Vorderkante der Brücke abzuliegen kommt. Der zweite Schuss, der die weiteren Bostrohre in die engeren Flammrohre überführt, ist von Mitte bis Mitte Naht 1280 mm lang. Für die drei hinteren konischen Schüsse, die alle gleich gestaltet sind, verbleibt dann für die Entfernung von Mitte bis Mitte Naht eine Länge von ebenfalls

b =

an der engeren Seite

1₂ = (600 — 11) tt = oo 1850 mm,

Ti² (600 — 11) 11

4-1280

Zum Mantel des Dampfdomes ist schliesslich ein Bördelblech (siehe Fig. lb) erforderlich, dessen Länge 1 = (800 -f- 10) 7t =    2545 mm

betragen, während seine kleinste Breite nach Gleichung 68 für m = 55 mm

h, =

12,86 mm.

Bä = 885 + 55 =940 mm, seine grösste Breite nach Gleichung 68 a mit

1900

=    88 mm

B1 = 940+ 88 = 1028 min¹)

sein muss.

Der Materialbedarf des vorliegenden Kessels ist

~ (7500 + (20 + 70) — 50 — (2420 + 1280)

O t    vorderer hinterer erster    zweiter

Schuss    Schuss

Boden

Boden

= 1280 111m.

Der erste Flammrohrschuss besteht in seinem oberen Teile (J- des Umfanges) aus Feuerblech, in seinem unteren Teile (|- des Umfanges) aus zwei Mantelblechen.¹) Von Mitte bis Mitte Längsnaht (siehe Fig. 1c) muss demnach das Feuerblech

f-(700 + 12)-

=    1492 mm,

das Mantelblech

y (700 + 12) t:

=    746 mm

lang sein.

Das Blech des zweiten Flammrohrschusses erhält

nach Gleichung 65 und 67 eine Länge von Mitte bis Mitte Nietlochreihe der Längsnaht bezw. eine Pfeilhöhe (siehe Fig. Id)

an der weiteren Seite

1, = (724 + 12+ =    2312 mm,

(724—576)23l22 ll_ 8+24 + 12) 1280 “ an der engeren Seite

1₉ = (576 +12+ = ^ 1S4S mm,

(724 —576)l8482 +576 + 12) 1280 Für die Bleche der hinteren drei Flammrohrschüsse (siehe Fig. le) ergiebt sich entsprechend nach Gleichung 65a und 67a

an der weiteren Seite

^ 105 mm,

lb

84 mm.

\₁ = (600 + 11) t: = on 1920 mm, 7+600 + 11) 11

somit:

6 rechteckige Mantelbleche für die äusseren Schüsse des Mantels

3115X 1290X 16 mm ohne Zugabe .    .

6 desgleichen für die inneren Schüsse 3065 X 1290 X 16 mm ohne Zugabe . . 2 Feuerbleche für die Flammrohre

2500X1552X12 mm ohne Zugabe .    .

4 Mantelbleche²) für die ersten Flammrohrschüsse

1280 X 806 X 12 mm ohne Zugabe . . 2 Mantelbleche für die zweiten Flammrohrschüsse

2372 X1445X12 mm ohne Zugabe .    .

6 Mantelbleche für die drei hinteren Flammrohrschüsse

I98ÖX 1353 X 11 mm ohne Zugabe . . 1 Bördelblech für den Dampfdom

1    geschweisster L- Eisenring 1900 mm lichten Durchmesser und 100 X 100 X 20 mm stark

2    desgleichen 600 mm lichten Durchmesser

und 80 X 80 X 16 mm stark.....

4 desgleichen, wovon

2 mit 730 und 2 mit 660 mm lichten Durchmesser 80 X 80 X 13 mm stark .    .

920 Stück Nieten für den Kesselmantel 22mm Durchmesser und 65mm Schaftlänge

Gewicht ca.

3000 kg

2970 kg

730 kg

392 kg

645 kg

1380 kg

210 kg

500 kg

460 kg

125 kg

180 kg

80 kg

145 kg

ca.

275 kg

lh =

4■1280

11092 kg

1) In der Figur ist der untere Teil des ersten Flammrohrschusses als aus nur einem Blech bestehend angegeben. Pohlhausen, Dampfkespclanlagen.

1)    In die Fig. lb ist irrtümlich 1020 mm eingetragen.

2)    In den Figuren sind hierfür nur zwei Bleche angegeben.

Gewicht ca.

ca. 215 Stück desgleichen, aber

70 mm Schaftlänge.......' .

ca. 115 Stück desgleichen, aber

75 mm Schaftlänge........

ca. 700 Stück Nieten für die Flammrohre

Transport 11092 kg

68 kg

38 kg

Flammrohre, sowie überhaupt sehr schwierig. Nach der Ausführung beträgt die Bodenstärke 8 = 28 mm,

welche sich aus Gleichung 59, der sehr vereinfachende Annahmen zu Grunde liegen, mit k = 4 bei einem Wölbungsradius von

und den Dampfdom 19 mm Durchmesser,

53 mm Schaftlänge........

ca. 130 Stück desgleichen, aber 57 mm

Schaftlänge...........

ca. 230 Stück desgleichen, aber 62 mm Schaftlänge...........

28-200-4

125 kg

25 kg

47 kg

Summa 11395 kg Bei 5 % Zuschlag ergiebt sich also das Gewicht des Kessels ohne grobe und feine Garnitur zu 1,05 -11395 = ^>12000 kg.

3. Wie berechnen sich die Wandstärken und Nahtverhältnisse des auf Taf. 16 in Fig. 2 dargestellten Flammrohrkessels von G. Kuhn in Stuttgart? Der höchste Dampfüberdruck beträgt 12 Atm, als Material der Bleche und Nieten soll Flusseisen vorausgesetzt werden.

a) Der Kesselmantel.

Derselbe besteht aus fünf cylindrischen und einem konischen Schuss. Von den ersteren besitzt der vordere einen lichten Durchmesser von 2,4 m, während der konische Schuss in den kleineren Durchmesser von 2,3 m der übrigen vier cylindrischen Schüsse führt. Besitzen die verwendeten Bleche (Qualität: Mantelblech I) die durch Zerreissversuche festzustellende Festigkeit von 38 kg (siehe Seite 113) bei mindestens 23% Dehnung, so liefert die Gleichung 51 bei einem Festigkeitsverhältnis der Längsnähte von z = 0,8 und bei x = 5 facher Sicherheit als erforderliche Wandstärke für die ersten beiden Schüsse mit D = 2400 1    12-2400-5

200    38 • 0,8

23.7 mm,

12

^ 1867 mm

ergeben würde.

Die Längsnähte des Kesselmantes sind doppelt gelascht und nach Fig. 34 des Textes ausgebildet, die Rundnähte sind einfach gelascht und zweireihig genietet. Da für die erstgenannten Nähte n = 9, für die letztgenannten, die wie überlappte Nähte zu berechnen sind, n = 2 zu setzen ist, so ergiebt sich nach den Angaben auf Seite 115 ein Nietlochdurchmesser von

d = 24 (23) +10 — 9 = 25 (24) mm

bezw.

d = 24 (23) +12 — 2 • 2 = 32 (31) mm.

Nach der Ausführung ist für Rund- und Längsnähte der gleiche Nietlochdurchmesser (siehe Fig. 2 i, Taf. 16) d = 27 mm

und die Nieteisenstärke

d, = 27 —1,5 = 25,5 mm

gewählt worden.

Die Nietteilung der Längsnähte in den äusseren Reihen berechnet sich nach der auf Seite 115 angegebenen Gleichung mit n = 9 lind a = 0,6 zu

t = 27 (l + 0,6 - 9 2^gj) = 191 (198)

mm,

während die Ausführung

t — 180 mm

während die Ausführung

8 = 24 mm*)

zeigt. In den mittleren Reihen ist die Teilung — = 90 mm

u

und der diagonale Nietabstand

g = 2d+10 = 64 mm,

also die Entfernung der beiden inneren Nietreihen

zeigt,

für die vier hinteren Schüsse mit D = 2300

64

(f)²

1    12-2300-5

38 - 0,8

während nach der Ausführung

8 = 23 mm

200

22.7 mm,

Die Festigkeit der Längsnaht ist nach den auf Seite 116 angeführten Gleichungen für x = 1

i    ²⁷ aok

z‘ = 1    180 ^ °>⁸⁵’

180 —2.27

ist.

Will man die 2. Tabelle auf Seite 120 zur Bestimmung der Wandstärken benutzen, so hat mau sich die in derselben enthaltenen Durchmesser mit 38 0,8 30 0,7

= co 1,45

multipliziert zu denken.

Eine genaue Berechnung der gewölbten Böden ist mit Rücksicht auf die ausgeflanschten Ränder für die

1) In Fig. 2, Taf. 16 ist im zweiten Schuss von vorne fälschlich 23 anstatt 24 eingetragen.

_2

27

= rvj 0,8,

+ 0,6.1

180.24

also nicht kleiner, als oben angenommen.

Die Nietteilung der Rundnähte ist ebenfalls

180

t =    90 mm

gemacht, würde sich aber nach unseren Angaben viel kleiner ergeben.

Der Abstand der Blech- und Laschenkante beträgt bei beiden Nähten

a = 1,5 • 27 = ^ 40 mm.

Die beiden Rundnähte des ersten Schusses sind, der obigen Teilung entsprechend, in

1—1

i-O

(2400 + 2 - 24) r.

86.

die übrigen Kundnähte des Mantels in (2300-1- 2- 23) r,

90

90

82

1 = 500 +• 0,5 • 500 = 750 mm in die Gleichung 52 einführt. Man erhält dann eine Wandstärke 12-1600

2000

(i+1/h

80    750

gleiche Teile zu zerlegen, wofür aber sämtliche Rundnähte in 84 gleiche Teile eingeteilt sind.

Jeder Schuss besteht aus (wahrscheinlich mit Rücksicht auf die schwierige Bearbeitung) vier Blechen, welche im 3. 5. und 6. Schuss alle gleich sind. Der 4. Schuss ist mit Rücksicht auf den Dampfdom etwas breiter gemacht. Die Länge der einzelnen Bleche muss in den vier hinteren Schüssen

(2300+ 23) x

12 750 + 1600 während nach der Ausführung auch hier

^ 26,6 mm,

ist.

3 = 24 mm

L/

^ 1825 mm

betragen, und jedes von ihnen wiegt

bei 1560 mm Breite (das Gewicht von 1 qm Blech von 23 mm Dicke zu 179 kg gerechnet)

1,825-1,56-179 = 00 510 kg,

Bei dem dritten Schuss des Flammrohres würde, selbst wenn man für die Länge 1 nur die Schusslänge rechnet, also den Beginn des nächsten Wellrohres schon als wirksame Versteifung ansieht, und nur den mittleren Durchmesser des Schusses in die Gleichung 52 einführt, letztere eine grössere Wandstärke als beim zweiten Schuss ergeben, während nach der Ausführung wieder nur eine Wandstärke von 24 mm vorhanden ist.

Für die hinteren Wellrohrschüsse schliesslich liefert die Gleichung 53 eine Wandstärke 12-1300

bei 1600 mm Breite

1000

f- c = 15,6 + c,

1,825 -1,60 -179 =    525 kg.

Für die beiden vorderen Schüsse ergeben sich die Dimensionen und Gewichte leicht in der in den vorigen Beispielen gezeigten Weise. Beim ersten Schuss musste das eine Blech wegen der an ihm zu befestigenden beiden Dome länger als die übrigen drei genommen werden.

wogegen die Ausführung, entsprechend einem Zuschlag von c = 1,4 mm,

b) Das Flammrohr.

Dasselbe hat vorne einen lichten Durchmesser von 1600 mm und ist daselbst aus glatten Blechen hergestellt, hinten sind die Schüsse aus Wellrohren gebildet, deren kleinster lichter Durchmesser 1300 mm ist. Die Längsnähte sind überall geschweisst. Berechnet man die Wandstärken der vorderen Rohrschüsse nach der von Bach aufgestellten Gleichung 52, so ergeben sich weit grössere Blechdicken, als in der Ausführung vorhanden sind.

Der erste Schuss hat bis zum A dam so n sehen Versteifungsringe eine Länge von 650 mm. Zieht man hiervon die halbe vordere Überlappung (siehe Fig. 2 f, Taf. 16) ab, so erhält man den in Gleichung 52 einzuführenden Wert

1 = 650

3 = 17 mm

zeigt. Dort, wo den Wellrohren die Quersieder eingesetzt sind und die Wandung glatt gehalten ist, dürfte diese Wandstärke aber wiederum der Gleichung 52 nicht genügen. Rechnet man hier den Abstand der dem Quersieder auf beiden Seiten zunächst liegenden Wellen zu

700 mm und führt mit 1, = 1₂

fernung 1 = 350 + 0,5 • 350 = 525 mm in die fragliche Gleichung ein, so ergiebt diese mit d = 1400 mm

12•1400

2000

(i+l/i +

125

587,5 mm.

Mit d= 1600 mm und a = 80 ergiebt dann die Gleichung eine Wandstärke

12-1600

2000-

(i+l/H

80    587,5

12 587,5 + 1600

^ = on 25,6 mm,

700

350 mm die Ent-

80_525

12 525 + 1400

22,5 mm.

Die Rundnähte des Flammrohres sind zweireihig und überlappt genietet. An den Böden, sowie am Anfang des Wellrohres beträgt der Nietlochdurchmesser (siehe Fig. 2f und h, Taf. 16) wie beim Kesselmantel d = 27 mm,

die Nietteilung

t = 84 111111,

während die Gleichung auf Seite 115 für letztere nur ^70 mm verlangt. Bei den mittleren Rundnähten der drei Wellrohrschüsse ergiebt sich nach unseren Angaben ein Nietlochdurchmesser

d= 17 + 12 —2-2 = 25 mm, während nach der Ausführung (siehe Fig. 2a, Taf. 16)

d = 24 111m

während die Ausführung nur

3 = 24 mm

zeigt.

ist, ferner eine Nietteilung

t-24(x + 0,7-2^) —

72 mm

Beim zweiten Schüsse ist die Versteifung, welche der Quersieder ausübt, in der Weise zu berücksichtigen, dass man nach den auf Seite 121 bezüglich der Rohrstrecke a in Fig. 35 des Textes gemachten Angaben

die in der Ausführung auf

t = 80 mm

erhöht ist.

1 = 1, + 0,51,, also hier mit 1, = 1₂

1000

500 mm

c) Der Dampfdom.-

Der Durchmesser desselben ist 1000 mm, seine Längsnaht ist zweireihig überlappt genietet. Für z = 0,7.

1§6

X = 5 und K = 30 kg verlangt die 2. Tabelle auf Seite 120 eine Mantelstärke von

deren Werte liier mit

0,6

S = 14,5 mm,

die mit Hinsicht auf die Bördelung des Bleches in der Ausführung auf

1,07 zu multiplizieren sind,

die mit der Ausführung übereinstimmende Mantelstärke von

<5 = 12 mm.

0,56

8 = 17 mm

vergrössert wurde. Hat der gewölbte Boden des Dampfdomes einen Wölbungsradius von r = 1300 mm, so muss für k = 4 die Bodenstärke nach Gleichung 59 12-1300

Für den gewölbten Boden ist nach Gleichung 59 bei r = 850 mm Wölbungsradius eine Dicke von 12-850

200-4

== ^ 13 mm

200-4

19,5 oder oo 20 mm

betragen.

Die Nähte am Dampfdom haben wieder

d = 24 mm

Nietlochdurchmesser und, wie oben schon angegeben,

t = 80 mm

erforderlich.

Die Verhältnisse der Nietnähte sind aus Fig. 2 c, d und e, Taf. 16 ersichtlich.

Der Wasserstandsdom ist mit Rücksicht auf seine grosse Länge in seinem Mantel stärker gewählt, als die Festigkeit verlangt, nämlich

Nietteilung in der zweireihigen Längs- und unteren Randnaht (siehe Fig. 2 a, Taf. 16), dagegen t = 2 d —J— 7 = 55 mm

o = 17 mm.

Der ebene Boden muss nach Gleichung 55 für d = 350 mm und K = 30 kg

a = 0,06-350

O, LO

13,3 mm

Teilung in der einreihigen Boden-Rundnaht (siehe Fig 2 b, Taf. 16).

Für die Längsnaht ist, wie angenommen, 80 — 24

80

= 0,7.

d) Der Quersieder im Rostrohr.

Der lichte Durchmesser desselben ist 600 mm an der weitesten Stelle, die Entfernung von Mitte bis Mitte Rundnaht rund 1700 mm. Führt man diese beiden Werte für d bezw. 1 in die Gleichung 52, so erhält man mit a = 80 als erforderliche Wandstärke 12-600

2000

0 + VÜ4

80    1700

12 1700 + 600

12,3 mm.

welche in der Ausführung auf

o = 12 mm¹)

abgerundet ist.

Nach unseren Angaben wäre für die zweireihigen

Rundnähte zwischen Querrohr und Flammrohr ein Nietlochdurchmesser

d = 12 + 12 — 2 • 2 = 20 mm erforderlich, während die Ausführung (siehe Fig. 2d> Taf. 16)

dick werden, dürfte aber wohl eben so stark wie der Mantel zu nehmen sein.

Die Verhältnisse der Nietnähte des Wasserstandsdomes sind in Fig. 2 a und b angegeben.

4. Es sind die Wandstärken des in Fig. 23, Taf. 24 dargestellten Schiffskessel zu berechnen. Der höchste Überdruck beträgt 12 Atm, der Manteldurchmesser 4,55 m, der kleinste lichte Flammrohrdurchmesser 1,016 m, die Festigkeit der verwendeten Stahlbleche 42 bis 47 kg.

Setzt man eine doppelte, dreireihig genietete Laschennaht mit doppelt so grosser Teilung in den äusseren als in den Reihen voraus und schätzt deren Festigkeit zu z = 0,85, so folgt aus Gleichung 51 die erforderliche Mantelstärke für D = 4550, x = 4,5, K = 42 kg zu 1    12-4550-4,5

200 _ 42 +85

Für die Verhältnisse der Längsnaht erhält man nach den auf Seite 115 und 116 für Flusseisenbleche und -nieten gemachten Angaben

einen Nietlochdurchmesser mit n = 10 (Fig. 38, Seite 115) d = 34 -J— 10 — 10 = 34 nun, eine Nietteilung mit a = 0,6

34,4 oder c-o 34 mm.

t = 34 (l+0,6-10^) =

23S mm.

d = 21 mm

zeigt. Die Nietteilung berechnet sich zu

Das Festigkeitsverhältnis der Nietnaht zum vollen Blech beträgt dann nach Seite 116

.    34

Zi = 1 —

(¹+°’⁷-²ra)

ist aber in der Ausführung

t= 21

= 73 mm,

z>

238 - 2 - 34

238

238

= 0,857,

+ 0,6.2

_2

34

238.34

= 0,885/

t = 76 mm.

e) Der Seitenstutzen und Wasserstandsdom.

Der erste verlangt für D = 700 mm bei einem Festigkeitsverhältnis z = 0,6 der einreihigen Längsnaht, K = 30 kg und x = 5 nach der 1. Tabelle auf Seite 120,

Die Stärke der beiden ebenen Böden muss nach Gleichung 57 berechnet werden, da die oberen Platten auf der einen Seite mit dem Dampf- auf der anderen mit den Heizgasen in Berührung kommen. Der Abstand der Anker beträgt nach der Zeichnung e = ^ 360 mm. Für K = 42 kg und c = 1,085 ergiebt dann die erwähnte Gleichungjdie Wandstärke

1) Nicht, wie im Schnitt 3—3 von Fig. 2 geschrieben, 17 mm.

Taf. 16 ein-

8 = 3 + 0+360+++=^,

24 mm,

zeigt.

2 12

= 2592 qmm,

engl. Rippenhöhe nach Gleichung 56

12-1,47

= 14,5 mm

42

ist.

Die Stehbolzen empfangen einen grössten Zug von

19 -2.

200 kg,

= 400 qmm

erhalten.

100

b • h² _

-irk

1 Pu

3 100

28 mm.

2 TZ

254470 kg,

P= 180

P 254470

- on 3742 kg.

68

k = 1)27 -A

= c^4,45 lig.

= 1,27

während die Ausführung', vielleicht mit Rücksicht darauf, dass die Bleche durch Flammenbleclie geschützt sind, nur o = 22 mm

Wird Flusseisen als Material der Anker vorausgesetzt, so müssen dieselben nach den Angaben auf Seite 123 mit

p==3l5uIöökg

und k = 6 einen Kernquerschnitt

36Ö².12 6 • 100

oder einen Kerndurchmesser von d, = 57,5 mm

erhalten. Der nächst grössere Wert der Whitworth-sclien Schraubentabelle ist

d₁ = 60,45 mm,

dem ein äusserer Gewindedurchmesser von

₄ engl.

entspricht.

Die Purv es-Flammrohre müssen bei einem lichten Durchmesser von d = 1016 mm, bei 9- engl. Rippenent-

3

fernung und 1—

O

die Wandstärke

12 • 1016 1000

erhalten, welche bei einem Zuschlag von c = 2,8 mm mit derjenigen

o = 12,2 -(- 2,8 = 15 mm der Ausführung übereinstimmt.

Die Rohrwände der Feuerbuchsen sind ebenso stark wie die Böden des Kessels zu machen. Die übrigen Wände der Buchsen sind durch Stehbolzen bezw. Deckenanker versteift. Nimmt man die grösste Entfernung der Stehbolzen zu e = 200 mm an, so ist nach Gleichung 56 für c = 1,47, K = 42 kg eine Wandstärke von

8 = 1,5 + 0,1 • 200

erforderlich, während nach der Ausführung

§ = 15111m

P 100

müssen also, wenn sie aus Flusseisen bestehen, einen kleinsten Querschnitt von

12 200 200 6

oder einen kleinsten Durchmesser

d₁ = 22,6 mm

Die Decken der Feuerbuchsen sind durch besondere Träger mit zwei Stehbolzen versteift. Ist

w = 500 mm die lichte Weite der Feuerbuchse, t =175 mm die Entfernung der Deckenträger von einander,

1 ==    500 mm die freitragende Länge,

h =125 mm die Höhe,

die Blechdicke derselben, e =250 mm der Abstand der Stehbolzen in einem Träger,

kb = 6 kg die zulässige Biegungsspannung des Trägermateriales,

so entfällt auf jeden Träger ein Druck von

Pu .

w • t kg.

Nach der Biegungsfestigkeit muss dann

1 —e oder

1 ₌ Pu • w • t (1 e)

600 ^h²

sein, woraus im vorliegenden Falle mit den angegebenen Werten von w, t, 1 u. s. w.

12 • 500 • 175 (500 — 250)

600-125³

folgt. Die Wandstärke der Feuerbuchsendecken ist bei der vorstehend angeführten Entfernung der Deckenanker und Stehbolzen mit genügend stark bemessen.

5. Welche Stärke müssen die Schrauben des vorderen Bodens an dem in Fig. 5, Taf. 22 dargestellten ausziehbaren Röhrenkessel erhalten? Der höchste Dampfüberdruck ist 10 Atm, der lichte Durchmesser des Kesselmantels 1,8 m, die Anzahl der Schrauben 68.

Der Gesamtdruck auf den vorderen Boden des Kessels beträgt

r10 =

und es entfällt daher auf jede Schraube unter Annahme einer gleichmässigen Verteilung des Gesamtdruckes ein Druck von

P 68

Nach den Angaben auf Seite 119 empfiehlt es sich nun, den Schrauben einen Kerndurchmesser

d, = 0,45/3742 -f 5 = c« 32,5 mm zu geben. Der nächst grössere Kerndurchmesser der Whitworthschen Schraubentabelle ist d, = 32,68 mm,

und zu diesem gehört ein äusserer Gewindedurchmesser d = 38,1 mm = engl.

Die Beanspruchung einer solchen Schraube berechnet sich nach der auf Seite 119 angegebenen Formel zu

3742 32718²

1) Bei 1 Stehbolzen in jedem Träger tritt an Stelle von 600 der Wert 400, während für 3 Stellbolzen 600 bestehen bleibt.

V. ABSCHNITT.

Die Armatur der Dampfkessel.

30.

Zweck der Armatur, Bedingungen für die feine Armatur und Einteilung derselben.

Unter der Armatur eines Kessels verstellt man allgemein diejenigen Apparate, die erforderlich sind, um einen Kessel bequem und sicher in und ausser Betrieb zu setzen, sowie ordnungsgemäss im Betriebe zu erhalten. Man unterscheidet eine feine und eine grobe Armatur. Zu der ersteren, die man auch wohl kurz als Armatur bezeichnet, gehören: Die Probierhähne, das Wasserstandsglas, Dampfventil, Sicherheitsventil u. s. w., zu der letzteren, die auch Garnitur oder Ofenarmatur genannt wird, rechnet man: Das Feuergeschränk, den Rost? Essenschieber, die Maueranker, Mannlochdeckel u. s. w.

Wir verfolgen hier zunächst die feine Armatur der Dampfkessel.

Eine gut konstruierte, ordentlich ausgeführte und richtig angeordnete feine Armatur ist Bedingung für die Sicherheit und von wesentlicher Bedeutung für die Ökonomie des Kesselbetriebes. Als massgebende Forderungen, welche hinsichtlich der Form, Grösse und sonstigen Verhältnisse an eine zweckmässige Kesselarmatur zu stellen sind, setzt Minssen¹), Oberingenieur des schlesischen Dampfkessel - Überwachungs-Vereines zu Breslau, die folgenden fest:

Übereinstimmung mit den Gesetzen,

Entsprechende Form nach den Erfahrungen der Dampfkesselbesitzer, Beamten, Heizer und Revisoren, Handliche Gestaltung, leichtes und sicheres Funktionieren, Zugänglichkeit bei Stockungen und leicht auszuführende Reparaturen.

Man kann die feine Kesselarmatur einteilen in:

1. Abschlussorgane für Dampf- und Wasserwege. Hierzu gehören: Das Dampf ventil oder der Dampf Schieber, das Speise ventil und die Abblasevorrichtung.

2.    Vorrichtungen, welche den Wasserstand im Kessel anzeigen. Zu denselben rechnet man: Die Probierhähne oder -ventile, das Wasserstandsglas und die Schwimmer, sowie alle diejenigen Sicherheitsapparate r welche beim zulässig tiefsten oder höchsten Wasserstand in Thätigkeit treten.

3.    Vorrichtungen, welche den Druck im Kessel anzeigen, wie das Manometer, das Sicherheitsventil und entsprechende Vorrichtungen, welche bei der festgesetzten höchsten Dampfspannung zur Wirkung kommen.

§ 31.

Das Dampfventil und der Dampfschieber.

Um jeder Zeit den Dampf eines Kessels absperren und die Dampfentnahme aus demselben regulieren zu können, muss in der Dampfleitung möglichst nahe am Kessel ein Dampfventil oder Dampfschieber als Abschlussorgan vorhanden sein. Das Gesetz macht keine Vorschriften bezüglich dieser Armaturstücke.

Die Hauptteile eines Dampfventiles oder Dampfschiebers -sind:

der Ventilteller und -sitz bezw. der Schieber und -Spiegel,

das Ventil- oder Schiebergehäuse,

die Bewegungsvorrichtung für den Ventilteller oder

Schieber.

Bezüglich der Konstruktion und Ausführung der Dampfventile ist mit Bezug auf die vorstehenden Teile und die Abbildungen in Fig. 1 bis 6, Taf. 27 das Folgende zu bemerken:

Ventilteller und -sitz sind stets aus zinkfreiem Rotguss herzustellen. Die Sitzfläche ist am besten konisch und darf nicht zu schmal (nicht unter 4 mm breit) sein, damit Beschädigungen und Undichtheiten, wie sie bei schmalen Sitz flächen leicht eintreten, möglichst vermieden werden. Der Ventilsitz wird erst ausgebohrt, nachdem er in das Gehäuse eingetrieben ist.

Der Ventilteller ist meistens gewölbt und hat zu seiner Führung Rippen, die sich nach aussen hin erweitern. Die Zalil derselben ist gewöhnlich vier. Die Rippen.

Oi

sitzen am besten oben (Führung im Gehäuse), weil dann der freie Durchgangsquerschnitt im Ventilsitz nicht durch dieselben verengt wird; bei unter dem Teller sitzenden Rippen (Führung im Ventilsitz) muss der lichte Durchmesser des Sitzes grösser (1,1 d) als derjenige des Ventilgehäuses sein. Die Verbindung des Ventiltellers mit der Spindel darf keine starre sein, damit sich derselbe auf der Spindel etwas bewegen, namentlich drehen kann.

Die in Fig. 3 und 4, Taf. 27 angedeutete Verbindung des Tellers mit der Spindel durch zwei hartgezogene Rotmessingstifte. die Spiel in ihrer Nut haben müssen, ist nur bei kleinen Ventilen zulässig, da die Stifte bei grossen leicht abbrechen und der Teller auch nicht die hinreichende Beweglichkeit auf der Spindel hat. Besser sind die in Fig. la und b, Taf. 27 angedeuteten Befestigungsarten. Der Korbkegel mit darunter befindlicher Hülse in Fig. 2, Taf. 27 bietet den Vorteil, dass der Teller durch die obere Fläche der Hülse hochgezogen, durch die untere Fläche der Spindel aber niedergedrückt wird.

Der Dampf eines Kessels soll wenn möglich auf den Teller seines geschlossenen Ventiles drücken, weil dadurch der dichte Schluss des letzteren begünstigt wird. Die Ventilspindel muss dann aber mit einer Vorrichtung versehen sein, welche ein Verpacken der Spindelstopfbuchse unter Dampf ermöglicht (siehe später). Auch ist in diesem Falle, was eigentlich stets geschehen sollte, namentlich darauf zu achten, dass beim Reinigen eines von mehreren Kesseln, die eine gemeinschaftliche Dampfleitung haben, ein Blindflansch dort eingelegt wird, wo das Ventil dieses Kessels an die gemeinschaftliche Leitung schliesst. Es ist dies mit Rücksicht auf die Sicherheit der Arbeiter in dem zu reinigenden Kessel unbedingt erforderlich, da sonst der Dampf der übrigen Kessel, der nun unter den Ventilteller des zu reinigenden drücken würde, diese Arbeiter leicht gefährden könnte.

Das Ventilgehäuse erhält je nach der Anschlussrichtung der Dampfleitung an den Kessel Bauch- oder Eckform. Die Flanschen des Gehäuses sind kräftig zu halten und auf der Planseite, sowie am Umfange sauber abzudrehen. Bei hohem Druck sind natürlich Feder und Nut (wie in Fig. 1, Taf. 27 punktiert angedeutet) vorzusehen; eine Einigung darüber, wo die Nut und wo die Feder sitzen soll, ist in den beteiligten Kreisen noch nicht erzielt. Im Innern des Gehäuses muss für den durchströmenden Dampf überall mindestens der volle lichte Querschnitt der zugehörigen Dampfleitung vorhanden sein. Des richtigen Einbauens in die letztere wegen ist es auch ratsam, jedem Gehäuse ein Pfeil für die Durchgangsrichtung des Dampfes aufzugiessen. Sitzt endlich das Ventil nicht im höchsten Punkte der Leitung, so ist am Gehäuse ein Hähnchen anzubringen, durch welches kurz vor der Inbetriebsetzung das unter oder über dem Teller angesammelte Kondenswasser der Rohrleitung abgelassen werden kann.

Die Bewegungsvorrichtung für den Ventilteller umfasst die Ventilspindel, deren Mutter und das Handrad.

Das Material der Spindel und Mutter ist Rotguss, um ein Festrosten oder -brennen beider Teile zu verhüten. Die Spindelmutter sitzt am besten ausserhalb des Gehäuses in einer Traverse (siehe Fig. 1 und 2. Taf. 27).

Diese Anordnung ist zwar teurer, aber auch besser als diejenige, bei welcher die viereckige Mutter im Deckel des Ventilgehäuses (siehe Fig. 3 und 4, Taf. 27) liegt, wo der Dampf das Spindelgewinde bald zerfrisst. Jede Spindel ist ferner mit einem Ansatz zu versehen, durch welchen der Hub des Tellers begrenzt wird. Drückt der Dampf unter den Teller, so dient als Ansatz ein einfacher Bund, der sich bei der höchsten Tellerlage unter die Traverse legt. Wirkt aber, wie jetzt meistens der Fall, der Dampf auf den geschlossenen Teller, so dreht man den fraglichen Ansatz nach oben hin konisch ab und legt ihn so, dass er (siehe Fig. 1 und 2, Taf. 27) bei der zulässig höchsten Spindelstellung gegen eine entsprechend konisch ausgebohrte Rotgussbuchse im Deckel des Gehäuses gepresst werden kann. Hierdurch wird eine wenn auch nicht vollkommene, so doch für den geübten Wärter genügende Abdichtung erzielt, um die Spindelstopfbuchse unter Dampf verpacken zu können. Der Grundring aus Rotguss darf bei der Stopfbuchse nicht fehlen, die Brille ist ebenfalls stets aus Rotguss herzustellen. Passende Verhältnisse für die Wandstärken, Baulänge und Flanschen der Ventilgehäuse sind auf Taf. 27 angegeben.

Der ganze Hub des Ventiltellers muss mindestens ¹/i des Ventildurchmessers betragen, damit der freie Durchgangsquerschnitt der Rohrleitung bei ganz geöffnetem Ventil vorhanden ist.

Die Traverse wird am besten aus Schmiedeeisen hergestellt und nach Fig. 1, Taf. 27 durch Säulen am Deckel des Gehäuses befestigt. Schaffer &Buddenberg in Buck au-Mag de bürg bilden die Traverse bei hohem Druck als geschmiedeten Bügel aus, dessen Enden sie dem Deckel eingiessen. Gusseiserne Traversen nach Fig. 2, Taf. 27 sind billiger, aber nicht so zuverlässig wie schmiedeeiserne.

Das Handrad ist kräftig auszubilden und mit Vierkant und Mutter auf der Spindel zu befestigen. Aufgegossene Pfeile, welche die Drehrichtung des Rades für „auf“ und „zu“ angeben, sind stets von Vorteil. Gewöhnlich steigt das Handrad beim Öffnen des Ventiles mit der Spindel und geht beim Schliessen mit dieser herunter; es hat dies den Nachteil, dass man nicht ohne weiteres erkennen kann, ob das Ventil offen oder geschlossen ist. Die Ausführung in Fig. 6, Taf. 27, bei der sich das Handrad wohl drehen, aber nicht verschieben, die Spindel dagegen nur verschieben und nicht drehen kann, zeigt, je nachdem die Spindel oben aus dem Handrade hervorragt oder nicht, sofort die Eröffnung oder den Schluss des Ventiles an.

Neuerdings konstruiert man die Dampfventile gern so, dass sie sich im Falle eines Bruches der Dampfleitung von selbst schliessen. Fig. 5, Taf. 27 zeigt die Konstruktion eines solchen Ventiles mit sogenanntem Selbst-schluss an einer patentierten Ausführung der Maschinenfabrik H. Richard Neumann in Burtscheid bei Aachen.

Die Spindel des Ventiles ist oben doppelt ausgebildet.

Der bohle Teil trägt aussen das Gewinde und das Handrad,

innen eine Spiralfeder, welche die innere, volle Spindel und

18 0

den Teller niederzudrücken sucht. Hieran wird sie durch ein BelastungsgeAvicht verhindert, welches die innere Spindel nach oben zieht und das Ventil offen hält, wenn die hohle, äussere Spindel dies gestattet.

Will man das Ventil öffnen, so schraubt man die hohle Spindel durch Drehen des Handrades ganz hoch. Die innere Spindel geht danu mit dem Teller ebenfalls hoch und legt sich mit ihrem Konus im Gehäuse gegen die untere Rotgussbuchse im Deckel. Durch Rückwärtsdrehen des Handrades nähert man weiter die Berührungsflächen der beiden Spindeln ober- j halb des Belastungshebels bis auf 2 mm. Bei dieser Lage j wird dann der Teller, dessen Verhältnisse dementsprechend bemessen sind, im Falle eines Rohrbruches infolge der Entlastung, welche dabei auf seiner einen Seite eintritt, geschlossen.

woraus

(1 =

-191/

F¹

. . 72

T •u

folgt. Die Dampfgesclnvindigkeit kann zu

u = 20 bis 30 m

angenommen werden und zwar um so kleiner, je höher die Spannung des Dampfes und je länger die Leitung ist.

Bei stationären Kesseln beträgt für gewöhnlich r

Das unterhalb des Belastungshebels an der Spindel befindliche Vierkant ermöglicht es, den Teller während des Betriebes auf seinem Sitz nachzuschleifen.

Für die Konstruktion und Ausführung der Dampf-schieber sind bezüglich des Gehäuses und der Bewegungsvorrichtung ähnliche Grundsätze wie für die entsprechenden Teile der Dampfventile massgebend.

Der eigentliche Schieber ist nach Fig. 7, Taf. 27 ein [ hohler, keilförmiger Gusseisenkörper, in den an jeder Seite Rotgussringe von 20 bis 40 mm Breite eingesetzt sind. Die letzteren werden beim Schluss des Schiebers gegen zwei entsprechende Ringe des Gehäuses gepresst, mit denen sie bei der Herstellung des Schiebers zusammen geschliffen wurden.

das ist die Dampfmenge für 1 qm Heizfläche oder die Anstrengung der letzteren, höchstens (bei forciertem Betriebe) 30 kg. Führt man diesen Wert, sowie u = 27 m in die obige Gleichung ein, so erhält man für den Durchmesser der Dampfleitung, falls diese die einzige ist, welche vom Kessel ausgeht, den Mittelwert

c^20 ]/" F

DieAnbringung des Dampfventiles oder Dampfschiebers am Kessel ist vermittelst eines guss- oder schmiedeeisernen Stutzens (siehe Fig. 12 und 13, Taf. 27) zu bewirken, und zwar dort, wo der Dampf am trockensten ist, also für gewöhnlich oben am Dampfdom. Die Stutzen, welche gerade oder gekrümmt sind, Anden bei der „groben Armatur“ am Ende dieses Abschnittes ihre Besprechung. In Fig. 13, Taf. 27 ist in den Stutzen noch ein Kupferknie eingesetzt, um die Dampfentnahmestelle im Dom recht hoch zu legen.

. . 72a

Die Ausführung des Dampfschiebers in Fig. 6, Taf. 27, welche von II. Breuer & Co. in Höchst a. Main herrührt, besitzt noch die Eigentümlichkeit, dass die Spindel oben Rechts-, unten Linksgewinde hat. Dadurch wird ein schnelles Öffnen und Schliessen des Schiebers ermöglicht, indem bei einer Drehung des Handrades der Schieber auf dem untern Gewinde, gleichzeitig aber auch die Spindel mit dem Schieber durch das obere Gewinde in der Traversenmutter emporsteigt oder niedergeht. Steigt also die Spindel um den halben, so steigt der Schieber um den ganzen Durchmesser.

Gegenüber den Dampfventilen besitzen die Dampfschieber die folgenden Vorteile: Geringerer Preis bei grossen Durchmessern, vollständig freier Durchgang ohne erforderliche Richtungsänderung des Dampfes beim Durchströmen, Abdichtung in zwei Flächen im geschlossenen Zustande.

Beispiele,

1. Der Dupuiskessel in Fig. 1, Taf. 17 hat nach der Berechnung auf Seite 73 eine wasserberührte Heizfläche von F = 88,89 qm. Der höchste Dampfüberdruck beträgt 9 Atm. In Gleichung 72a ist also nach der Tabelle auf Seite 4, entsprechend einem absoluten Dampfdruck von p = 10 Atm, 7 = 5,06 einzuführen. Man erhält dann als Durchmesser der Dampfleitung und des Dampfventiles

d = 20

1/

88,89

506

der in der Ausführung auf

d = ICO 111m

Die Grösse eines Dampfventiles oder Dampfschiebers und der zugehörigen Rohrleitung hängt von der Dampfmenge ab, welche höchstens durchströmen soll. Ist D diese Dampfmenge in kg für die Stunde¹), u die zulässige Dampfgeschwindigkeit in 111 für die Sekunde,

7 die Dichte oder das Gewicht von 1 cbm des Dampfes bei dessen höchster Spannung (siehe die Tabelle auf Seite 4),

so besteht die Beziehung

erhöht ist.

2. Der Steinmüllerkessel auf Taf. 18 besitzt 303 qm Heizfläche und ist für einen höchsten Dampfüberdruck von 10 Atm bestimmt. Der Durchmesser der Dampfleitung ergiebt sich, da nach der Tabelle auf Seite 4 für p = 11 Atm absolut 7 = 5,534 kg ist, übereinstimmend mit der Ausführung, nach Gleichung 72a zu

d = 20

V-

303 :

5,534

14S oder 150111111.

1    ,2    _ Dl

1ÖÖ0Ö0ÖC T 60-60 7’

1) Bei nur einer Dampfleitung also die Dampfmenge, welche in der Stunde vom Kessel bei forciertem Betriebe erzeugt wird.

§ 32.

Ibas Speiscventil.

Das Speiseventil ist das Abschlussorgan der Speiseleitung am Kessel. Es soll das von der Speisevorrichtung gelieferte Wasser in den Kessel eintreten, das im Kessel schon befindliche Wasser aber nicht wieder in

1*1

0,9

1000 000

3600-1000

1,1

die Speiseleitung zurücktreten lassen. Der Druck des erstgenannten Wassers muss demnach das Ventil öffnen, der des letztgenannten dasselbe schliessen.

Wäre das Speiseventil nickt am Kessel, so würde jede an der Speiseleitung entstehende Undichtheit oder Öffnung eine Entleerung des Kessels zur Folge haben, indem der in dem letzteren herrschende Druck das Kesselwasser heraustreiben würde.

Das Gesetz sagt hinsichtlich des vorliegenden Abschlussorganes: „An jedem Dampfkessel muss ein Speiseventil angebracht sein, welches bei Abstellung der Speisevorrichtung durch den Druck des Kesselwassers geschlossen wird.“

Bezüglich der Konstruktion und Ausführung der Speiseventile ist mit Hinweis auf Fig. 8 bis 10, Taf. 27 das Folgende zu bemerken:

Ventilsitz und -teller sind wie beim Dampfventil aus zinkfreiem Rotguss herzustellen. Auch ist die Sitzfläche wie dort konisch und nicht zu schmal (nicht unter 4 mm breit) zu machen, damit dieselbe nicht zu leicht beschädigt wird. Aus demselben Grunde und um ein zu starkes Schlagen des selbstthätigen Ventiles zu vermeiden, soll der Hub des Tellers nur gering, wenn möglich nur --des Sitzdurchmessers, sein. Der Ventilsitz ist ferner nach Fig. 8, Taf. 27 zweckmässig so tief im Gehäuse anzuordnen, dass der Ventilteller bei seiner höchsten Lage noch um ca. 25 mm unter der tiefsten Kante des zum Kessel führenden Stutzens bleibt. Es bietet dies den Vorteil, dass der Rückschlag des Kesselwassers den niedergehenden Teller nicht von der Seite treffen und in seinem Sitze festklemmen kann. Die Führung des Ventiltellers ist am besten eine doppelte, also eine untere und eine obere; die erstere findet im Teller, die letztere durch Flügel oder Stift im Gehäuse statt, das vorteilhaft hier mit einer Rotgussbuchse armiert wird (Fig. 9, Taf. 27). Zur Hubbegrenzung des Ventiltellers dient der Deckel des Gehäuses. Die Form des letzteren ist aus den Figuren ersichtlich, denen passende Verhältniswerte beigeschrieben sind.

Um bei einer Undichtheit oder einem Versagen das Speiseventil eines Kessels während des Betriebes nach-sehen zu können, vereinigt man dieses Ventil gewöhnlich noch mit einer besonderen Absperrvorrichtung (Ventil oder Hahn), welche es ermöglicht, das Kesselwasser jeder Zeit vom Ventil absperren zu können. Diese Absperrvorrichtung muss aber stets zwischen dem eigentlichen Speiseventil und dem Kessel sitzen, wie es die Fig. 14 und 15, Taf. 27 zeigen.

Bisweilen findet man auch anstatt der besonderen Absperrvorrichtung über dem Teller des Speiseventiles nach Fig. 11, Taf. 27 eine stellbare Spindel angeordnet. Diesbezügliche Ausführungen bezeichnet man gewöhnlich als Scholl’sche Speiseventile. Sie sind billiger als Speiseventile mit besonderer Absperrvorrichtung oder sogenannte kombinierte Speiseventile, besitzen aber den oben erwähnten Vorteil der letzteren nicht. Das Einzige, was die Konstruktion in Fig. 11, Taf. 27 als Vorteil gewährt, ist die Möglichkeit, eine zwischen die Sitzflächen des Ventiles gelangte Unreinigkeit des Speisewassers durch die Spindel herauspressen und Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

dadurch die etwa entstandene Undichtheit des Ventil es beseitigen zu können. Ein vollständiges Herausdrehen der Spindel in Fig. 11, Taf. 27 muss durch einen Bund an derselben verhindert werden.

Die Grösse des Speiseventiles und der Speiseleitung lässt sich in der folgenden Weise berechnen. Bezeichnet:

D die Dampf menge in kg, welche der Kessel bei flottem Betriebe (siehe VII. Abschnitt) in der Stunde liefert,

u die zulässige Geschwindigkeit des Wassers beim Durchströmen des Speiseventiles in m für die

Sekunde,

so bestimmt sich der lichte Durchmesser d des Ventiles und der zugehörigen Leitung in mm unter der Annahme, dass der Hub des Tellers im Mittel ~ d beträgt, dass durch die Führungsflügel eine Verengung des Durchgangsquerschnittes um 10 °/₀ eintritt, und dass das durch-fliessende Wasserquantum der Sicherheit halber gleich dem Doppelten der wirklich erforderlichen Wassermenge D gesetzt wird, aus der Beziehung , d

d • % -pr U 6

oder . . 73

Man erhält mit der Praxis übereinstimmende Werte, wenn man

u = 0,35 m für D<500 kg, u = 0,5 m für D > 500 und < 1300 kg, u = 0,55 m für D>1300 und <2000 kg, u = 0,6 m für D> 2000 und < 3500 kg, u = 0,75 m für D > 3500 kg setzt.

Die Anbringung des Speiseventiles am Kessel erfolgt gewöhnlich in der aus Fig. 14 und 15, Taf. 27 ersichtlichen Weise. Ein guss- oder schmiedeeiserner Stutzen, dessen Länge möglichst gering zu bemessen ist, wird mit dem einen Flansch am Kessel angenietet und nimmt am anderen Flansch die Absperrvorrichtung des Speiseventiles unter Einschaltung des sogenannten Einhängerohres auf. Das letztere besteht am besten aus Schmiedeeisen oder Kupfer und soll das Speisewasser in den Wasserraum des Kessels, und zwar dort einführen, wo es möglichst schnell und innig mit dem Kesselwasser zur Erzielung einer gleichmässigen Temperatur im Kessel gemischt wird.

Bei Walzenkesseln führt man das Einhängerohr noch meistens bis in den unteren Teil des Wasserraumes (bei mehrfachen Walzenkessein gewöhnlich in den Oberkessel) und lässt hier das kältere Speisewasser, damit die untere Kessel wand nicht von ihm getroffen wird, parallel zu dieser austreten, indem man das Rohr in einem Abstande von ca. 200 mm von dieser Wand umbiegt. Bei Flammrohrkesseln mit Innenfeuerung dagegen lässt man jetzt fast allgemein das Einhängerohr dicht unter dem festgesetzten niedrigsten Wasserstande münden (siehe Taf. 13). Diese sogenannte Hochspeisung bietet den Vorteil, dass das frische Speisewasser, indem

SB

es nun in den oberen, heissesten Wasserschichten des Kessels anstritt, sich schneller und inniger mit dem Kesselwasser mischen kann, wodurch eine gleichmässigere Temperatur des Kesselinhaltes erzielt wird. Bei der älteren Tiefspeisung bleibt das kältere Speisewasser in dem unteren Teile des Kessels liegen und führt eine ungleichmässige Erwärmung des Kesselmantels herbei, die wieder Undichtheiten in den unteren Rundnähten (siehe Seite 86) zur Folge hat. Auch wird bei der Hochspeisung durch die grössere Wärme des oberen Kesselwassers ein Teil der doppeltkohlensauren Salze des Speisewassers (siehe VI. Abschnitt) zur Ausscheidung gebracht und das rasche Entweichen der Luft aus dem Wasser begünstigt. Bei Wasserröhrenkesseln leitet man das Einhängerohr in den Wasserraum (manchmal auch in den im Dampfraum befindlichen Wasserabscheider, siehe Taf. 18) des Oberkessels.

Dem Einwande¹), dass das kalte Speisewasser bei der Bochspeisung, wenn es auf die stark erhitzten Flammrohrbleche trifft, Schaden herbeiführen könne, lässt sich dadurch begegnen, dass die Berührung dieser Bleche mit dem eintretenden Speisewasser verhindert wird. Zu diesem Zwecke ist das Einhängerohr an seinem freien Ende wieder horizontal zu biegen und möglichst in den hinteren Teil des Kessels zu leiten. Ferner empfiehlt es sich, der Bohrmündung eine solche Lage zwischen den Flammrohren zugeben und den hinteren Teil des Bolires derartig mit seitlichen Löchern zu versehen, dass das Speisewasser in möglichst feinen Strahlen in der oberen Wasserschicht verteilt wird, ohne unmittelbar auf die Blechplatten zu stossen. Die Befürchtung weiter, dass eine Explosionsgefahr eintreten könne, wenn die infolge von Wassermangel glühend gewordenen Feuerplatten von dem hochliegenden Einhängerohr mit Wasser benetzt werden, wird zunächst durch die vorher beschriebene Anordnung des Bohres aufgehoben. Ferner kann auf Grund der eingehenden Versuche des englischen Chef-Ingenieurs L. E. Fletcher, welche in seinem Buche: „Bed hot furnace crown experiments“ (Manchester 1889) beschriehen sind, als sicher angenommen werden, dass durch kaltes, auf rotglühende Platten geleitetes Wasser keine Explosionsgefahr herbeigeführt wird. Da schliesslich die Hochspeisung sowohl in England, als auch in Deutschland seit langer Zeit vielfach üblich ist und sich durchaus bewährt hat, so scheint deren Anwendung nicht nur unbedenklich, sondern sehr empfehlenswert unter der Voraussetzung, dass der Strom des kalten Speisewassers nicht gegen irgend welche Teile der Kesselwandung stösst und in seiner Intensität möglichst wenig gebrochen und zerteilt wird.

lichter Weite, wofür in der Ausführung

d = 60 mm

genommen ist.

2. Der Steinmüllerkessel auf Taf. 18 besitzt 303 qm Heizfläche. Da nach den im VII. Abschnitt gemachten Angaben Wasserröhrenkessel bei flottem Betriebe in der

Stunde 15 kg Dampf im Mittel für 1 qm Heizfläche ergeben, so ist

D = 15 • 303 = 4545 kg.

Hiermit folgt aus Gleichung 73 für u = 0,75 m ein Durchmesser des Speiseventiles von

d = 1,1

4545

Ö775

= ^ 85 mm,

während die Ausführung

zeigt.

d = 80 mm

§ 33.

Die Abblasevorrichtung.

Jeder Kessel muss eine Rohrleitung besitzen, durch welche das Wasser desselben ganz oder zum Teil entfernt werden. Diese Leitung bezeichnet man, da das AVasser gewöhnlich durch den Dampfdruck ausgeblasen wird, als Abblaseleitung und das Abschlussorgan derselben als Abblasevorrichtung. Das Gesetz macht keine Vorschriften bezüglich der letzteren.

Eine vollständige Leerung des Kessels ist nötig, wenn derselbe befahren und gereinigt werden soll. Mit ihr darf erst begonnen werden, wenn die Dampfspannung durch Öffnen des Sicherheitsventiles und durch Speisen mit kaltem AVasser bis auf \ oder höchstens 1 Atm Überdruck heruntergebracht und nach dem Entfernen des Feuers vom Roste durch anfängliches Schliessen und nach-heriges allmäliges Öffnen der Heizthür und des Essenschiebers das Kesselmauerwerk erkaltet ist. Eine teil

Beispiele.

weise Entleerung des Kessels hat die Beseitigung des schmutzigsten, schlammigsten AVassers aus demselben zum Zweck und soll stets am Ende einer jeden längeren Betriebspause vorgenommen werden, wenn das AVasser zur Ruhe gekommen ist und die Niederschläge sich abgesetzt haben.

Die Abblasevorrichtung besteht meistens in einem Hahn, seltener in einem Ventil. Ein Hahn ist schwerer zu handhaben als ein Ventil, bietet aber, da er nie ganz versagt, ein sicheres Abschlussorgan für die vorliegende Leitung als ein A⁷entil. Setzt sich nämlich zwischen die

1. Der Dupuiskessel in Fig. 1, Taf. 17 hat nach der Berechnung auf Seite 73 eine wasserberührte Heiz-    Arbeitsflächen eines Hahnes eine Unreinigkeit oder ein

fläche von 88,89 qm. Rechnet man, dass 1 qm der letzteren    Kesselsteinsplitter fest, so leckt der Hahn allerdings.

Dies kann aber immerhin eine zeitlang ertragen werden.

in der Stunde 20 kg Dampf bei flottem Betriebe erzeugt, so ist die in dieser Zeit vom Kessel gelieferte gesamte Dampfmenge

während ein A⁷entil in gleichem Falle vollständig undicht wird und ein Abblasen des Kessels, also eine vollständige Betriebseinstellung, nach sich zieht. Am besten ist es

D = 20 • 88,89 = ^ 1780 kg.

Dieselbe verlangt nach Gleichung 73 für u = 0,55 m jedenfalls einen Hahn und zwischen diesem und dem Kessel

noch ein Ventil in die Abblaseleitung zu schalten; der

ein Speiseventil von

d:- 1,1

1780

0,55

= ^ 62 mm

Hahn lässt sich dann leicht bewegen, solange das A⁷entil geschlossen ist, und bietet einen sicheren Abschluss bei ! etwa eintretender Undichtheit des A^entiles.

Bezüglich der Konstruktion und Ausführung der ' Abblasehähne ist zu bemerken, dass einfache Hähne

(Fig. 1; Taf. 28) nur bei kleinen Kesseln, sonst aber zur Vermeidung des lästigen Leckens, das bei einfachen Hähnen stets eintritt, meistens Stopfbuchshähne (obere Fig. 2, Taf. 28) verwendet werden. Die Arbeits- oder Dichtungsflächen der vorliegenden Hähne müssen aus Metall¹) bestehen, damit Küken und Gehäuse nicht ineinander festrosten. Die Durchflussöffnung des Kükens muss höher als die des Gehäuses sein, damit bei etwaigem Nachziehen des ersteren der Durchgangsquerschnitt nicht verengt wird. Bei Stopfbuchshähnen darf der Grundring der Stopfbuchse nicht fehlen, weil dieser die Drehung des Kükens erleichtert.

Passende Verhältnisse der Hähne sind den Fig. 1 und 2, Taf. 28 beigeschrieben.

Die untere Fig. 2, Taf. 28 zeigt die Konstruktion eines grossen Abblasehahnes, Patent Thometzek, dessen Ausführungsrecht die Maschinen- und Armaturenfabrik vorm. C. Louis Struhe in Buckau-Magdeburg besitzt. Die Konstruktion bietet nach den Angaben des Erfinders gegenüber den gewöhnlichen Hähnen den Vorteil, dass das Küken sich bei allen Temperaturen leicht drehen lässt und so die Gefahr für den Kesselwärter vermeidet, die dadurch entsteht, dass beim Öffnen des gewöhnlichen Hahnes unter Dampfdruck ein rechtzeitiges Schliessen desselben häufig nur gewaltsam geschehen kann.

Die lichte Grösse der Abblasevorrichtung und -leitung beträgt 25 bis 75 mm je nach der Grösse des Kessels.

Bezüglich der Anbringung der vorliegenden Teile ist zu beachten, dass die Abblaseleitung stets im tiefsten Punkte des Kessels münden soll, da sonst nicht das schmutzigste Wasser oder alles Wasser aus dem letzteren entfernt werden kann. Der Abblasehahn oder das entsprechende Ventil ist ferner wenn irgend möglich direkt am Kessel anzubringen, d. h. vermittelst eines angenieteten kräftigen Zwdschenflansches, an welchem die Teile durch Stift- oder Einlegschrauben befestigt werden. Ist das aus Rücksichten auf die bequeme Handhabung der Ab-blasevorrichtung nicht möglich, so wähle man die Anordnung, wie sie Fig. 3, Taf. 28 zeigt.

Der Übelstand dieser Anordnung besteht darin, dass das zwischen der Abblasevorrichtung und dem Kessel eingeschaltete Rohrknie als dem tiefsten Punkte des letzteren sich leicht mit Schmutz und Schlamm vollsetzt und verstopft. Die Gefahr einer solchen Verstopfung kann nur durch häufiges (mindestens tägliches) Abblasen des schmutzigsten Wassers vermieden werden. Unter keinen Umständen soll aber das Rohrknie in heisses Mauerwerk oder sogar in einen Feuerzug gelegt werden, weil sonst Schmutz und Schlamm im Rohr festbrennen und dann sicherlich eine vollständige Verstopfung herbeiführen. Das Knie besteht ferner zweckmässig aus Kupfer, da dieses Material am besten den Erschütterungen widersteht, wie sie bei jedem Abblasen unter Dampfdruck auftreten. Schliesslich ist auf möglichst leichte Zugänglichkeit des Rohrknies und der Abblasevorrichtung namentlich Bedacht zu nehmen; in enge, dunkle Kanäle sind diese Teile niemals zu legen.

Mit welchen Gefahren¹) die Beseitigung einer einmal eingetretenen Verstopfung verbunden ist und wie häufig gerade hierbei schwere Unfälle Vorkommen, das geht aus den Berichten und Anordnungen der zuständigen Aufsichtsbehörden und Kessel-Überwachungs-Vereinen zur Genüge hervor. Das Schlimmste ist, dass es bei den bisherigen Einrichtungen kein Mittel giebt, um die Gefahr zu vermeiden. Ist das Abblaserohr einmal verstopft, so muss eine benachbarte Flanschenverbindung oder wohl gar die Abblasevorrichtung selbst gelöst werden, um mit scharfen Drähten oder Stangen den Schmutzansatz zu durchstossen; derselbe löst sich dann meist plötzlich und lässt das heisse Wasser mit solcher Gewalt durchbrechen, dass an das Schliessen des Flansches oder der Abblasevorrichtung nicht zu denken ist und eine Verbrühung der Beteiligten fast stets erfolgt.

Den Übelstand der leichten Verstopfung des Rohrknies hat man dadurch zu beseitigen versucht, dass man das Einhängerohr der Speiseleitung, welches ja stets durch das eintretende Speisewasser offen gehalten wird, auch zum Abblasen benützte. Man bringt dann auf dem Speisestutzen zunächst ein T - Stück an und befestigt an dem einen der beiden freien Flanschen das Speiseventil mit der Speiseleitung, an dem anderen den Abblasehahn oder das Abblaseventil mit seiner Leitung. Diese Einrichtung besitzt aber den Nachteil, dass nun durch das Einhängerohr, das aus den im vorigen Paragraphen angegebenen Gründen selbst bei der Tiefspeisung nicht bis an die unterste Stelle des Kesselinnern gehen darf, der Kessel nicht vollständig entleert werden kann. Man muss vielmehr einen beträchtlichen Teil des Kesselinhaltes mit der Handpumpe entfernen oder aber eine zweite Abblaseöffnung am Boden des Kessels anbringen, welche die vorgeschilderten Nachteile besitzt. Bei der Hochspeisung ist die vorliegende Anordnung überhaupt nicht anwendbar.

§ 34.

Die Vorrichtungen zur Erkennung des Wasserstandes im Kessel.

Die gebräuchlichen Vorrichtungen dieser Art sind: die Probierhähne oder -ventile, das Wasserstandsglas und der Schwimmer. Das Gesetz sagt bezüglich derselben:

„Jeder Dampfkessel muss mit einem Wasserstandsglase und mit einer zweiten geeigneten Vorrichtung zur Erkennung seines Wasserstandes versehen sein. Jede dieser Vorrichtungen muss eine gesonderte Verbindung mit dem Innern des Kessels haben, es sei denn, dass die gemeinschaftliche Verbindung durch ein Rohr von mindestens 60 qcm lichten Querschnitt hergestellt ist.

Werden Probierhähne zur Anwendung gebracht, so ist der unterste derselben in der Ebene des festgesetzten niedrigsten Wasserstandes anzubringen. Alle Probierhähne müssen so eingerichtet sein, dass man behufs Entfernung von Kesselstein in gerader Richtung durchstossen kann.“

1. Die Probierhähne und -ventile.

Sie bilden die einfachste und billigste Vorrichtung, welche bei ihrer Handhabung mit grösster Zuverlässigkeit angiebt, ob der Wasserspiegel sich im Kessel innerhalb der zulässig tiefsten und höchsten Grenze befindet

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1) Nach Angaben des verstorbenen Oberingenieurs R. V einlig Magdeburger Dampfkessel-Überwacliungs-Verein.

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oder nicht. Ein Hahn (bezw. Ventil) kommt nach dem Gesetz in die Ebene des festgesetzten niedrigsten Wasserstandes, ein zweiter 80 bis 120 mm darüber; bisweilen findet man, was recht zweckmässig ist, auch noch einen dritten Hahn in der mittleren Höhe zwischen den beiden erstgenannten angeordnet.

Bezüglich der Ausführung und Konstruktion der

vorliegenden Armaturteile ist mit Hinweis auf Fig. 8 bis 11, Taf. 28 zu bemerken:

Das Gehäuse der Probierhähne erhält am besten eine Kegelform (Fig. 8 und 9, Taf. 28), weniger gut ist die Kugelform. Die Bohrung beträgt im Gehäuse zweckmässig 8 bis 10 mm, im Küken wird sie nach oben hin um soviel höher gehalten, dass beim späteren Anziehen des letzteren die Durchflussöffnung nicht verengt wird. Die Ausflussöffnung der Hähne muss stets nach unten gerichtet sein, damit vorübergehende Personen nicht durch den Dampf- oder Wasserstrahl beim Probieren verletzt werden. Die vom Gesetze vorgeschriebene Öffnung zum geraden Durchstossen der Bohrung behufs Entfernung des etwa angesetzten Kesselsteines wird zweckmässig getrennt von der Ausflussöffnung ausgebildet und durch eine Überwurfmutter verschlossen. Der Griff des Kükens soll 100 bis 120 mm lang und zum Schutze der Hand mit Holz verkleidet sein. Zur Befestigung der Hähne dient entweder ein Gewindezapfen mit Sechskant (Fig. 9), oder besser ein Flansch (Fig. 8, Taf. 28). Der erstere erhält zweckmässig 26 bis 30 mm Durchmesser und wird mit Hanf und Mennigen abgedichtet, der letztere bekommt meistens 90 mm Durchmesser, und seine Abdichtung wird durch eine Gummi-, Asbestscheibe oder Metalllinse bewirkt.

Fig⁻. 9, Taf. 28 zeigt einen Probierhahn mit Schmiervorrichtung nach Hans Reisert in Köln. Von dem oberen Schmierbehälter des Kükens gehen in der Ebene o. — a radiale Nuten aus, die in achsiale Nuten k und k' des Gehäuses münden; von den letzteren führen diejenigen k zum unteren Teil ß — ß. Als Schmiermaterial dient reiner Gummi mit geeigneten Zusätzen.

Für die Probierventile gelten ähnliche Konstruktionsbedingungen wie für die Probierhähne. Gebräuchliche Ausführungen der Ventile sind durch Fig. 10 und 11, Taf. 28 dargestellt.

Bei der erstgenannten Ausführung die von Grabau herrührt, wird der Ventilteller durch das Gewinde der Spindel angepresst, bei der letztgenannten, die aus Amerika stammt, wird eine Hartgummi- oder Bleiplatte x durch ein am Scharnierhebel sitzendes Gewicht G angedrückt.

Bei der Handhabung der Probiervorrichtungen ist wohl zu unterscheiden, ob Dampf oder Wasser dem Hahn bezw.Ventil entströmt. Diese Unterscheidung fällt namentlich bei hohen Dampfspannungen schwer. Ein Vergleich des Strahles beider Hähne oder Ventile und ein häufiges, schnelles und kurzes Öffnen der Vorrichtungen schafft am besten Klarheit.

Im „Dampf, Ingenieurkalender für Dampfbetrieb“²), wird empfohlen, die Hand in etwa 1 m Entfernung von der Austrittsöffnung langsam einige Male durch den Strahl zu führen. Ist dann die Hand nur feucht und mit

kleinen Wasserperlen dicht besät, so kam Dampf, ist aber-die Hand nass und mit grossen Wassertropfen besetzt, die beim Besehen zusammenfliessen und herunter laufen, so kam Wasser.

Als Nachteil der Probierhähne ist der Umstand anzusehen, dass sie immer erst gehandhabt werden müssen, wenn der Wärter sich von der Lage des Wasserspiegels überzeugen will. Werden die Hähne nun häufig gehandhabt, was offenbar für die Sicherheit des Betriebes günstig und nötig ist, so lecken sie bald, und dann unterbleibt die häufige Benutzung von Seiten des Wärters gewöhnlich. Werden sie aber zu wenig gehandhabt, so brennen die Küken bald fest. Das Lecken wird am besten dadurch vermieden, dass die Probierhähne als Stopfbuchshähne ausgebildet werden, gegen das Festbrennen der Küken sichert man sich am besten durch Probierhähne mit Schmiervorrichtung, die aber mit einem geeigneten Schmiermaterial geschmiert werden müssen. Bei sehr unreinem Wasser werden zur Vermeidung des Festbrennen» auch Probierventile an Stelle der Hähne empfohlen. Immerhin ist aber die Anwendung der Probierventile im stationären Dampfkesselbetiebe nicht sehr gross.

Über Anbringung der Probierhähne und -ventile ist beim „Wasserstandsglase“ das Erforderliche angegeben.

2- Das Wasserstandsglas.

Diese Vorrichtung zeigt dem Wärter selbstthätig, d. h. ohne irgend eine Handhabung seinerseits, jede Lage des Wasserspiegels in deutlicher Weise an. Das Gesetz giebt deshalb dem Wasserstandsglase den Vorzug vor den anderen diesbezüglichen Apparaten, indem es bestimmt, dass die eine von den beiden erforderlichen Vorrichtungen zur Erkennung des Wasserstandes stets ein Wasserstandsglas sein muss, während die andere ein zweites Wasserstandsglas sein, aber auch in Probierhähnen, -Ventilen oder einem Schwimmer bestehen kann.

Jedes gewöhnliche Wasserstandsglas besteht nach Fig. 4 bis 6, Taf. 28 aus einem oberen und einem unteren Gehäuse Gx und G₂, die mit dem Dampf- bezw. Wasserraum des Kessels in Verbindung stehen und die Enden der Glasröhre vermittelst kleiner Stopfbuchsen dampf-und wasserdicht aufnehmen. Bezüglich der Ausführung und Konstruktion ist zu bemerken:

Das obere Gehäuse besitzt eine Abschluss Vorrichtung a, zur Her- und Abstellung der Verbindung der Glasröhre mit dem Dampf raum des Kessels, das untere eine solche a₂ für den Wasserraum. Eine dritte Abschlussvorrichtung a₃ am unteren Gehäuse hat den Zweck, das Wasserstandsglas auch mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung setzen und Wasser und Dampf durchblasen zu können.

Jede der drei erwähnten Abschlussvorrichtungen kann in gewöhnlichen Hähnen (Fig. 4, Taf. 28 nach Dreyer,.. Rosenkranz & Droop in Hannover), oder solchen mit Schmiervorrichtung (Fig. 5, Taf. 28 nach Hans Reisert in Köln), oder in Ventilen (Fig. 6, Taf. 28 nach Bopp & Reuther in Mannheim) bestehen.

Jedes Gehäuse ist ferner nach dem Gesetz mit einer verschliessbaren Öffnung d, und d₂ zu versehen, damit behufs Beseitigung des angesetzten Kesselsteines in gerader-

Richtung durch die Verbindungskanäle der Gehäuse mit dem Dampf- und Wasserraum gestossen werden kann. Endlich ist am oberen Gehäuse, wenn erforderlich, eine verschliessbare Öffnung f vorzusehen, durch welche die Glasröhre eingebaut werden kann.

In Fig. 4 und 5, Taf. 28 sind die Durchstossöffnungen dj und d₂, sowie die Einsetzöffnung f durch Muttern geschlossen und Bleischeiben abgedichtet. In Fig. 6, Taf. 28 sind die Ventilspindeln at und a₂ hohl ausgebildet und mit einem Durchstossstift T versehen. Derselbe wird für gewöhnlich durch den Dampf- bezw. Wasserdruck nach aussen gedrückt und dichtet am Kegel der Ventilspindel vermittelst eines eingeschliffenen Konus ab (siehe das untere Gehäuse). Soll durchgestossen werden, so führt man, nachdem die vor dem Handgriff sitzende Mutter k gelöst ist, einen gebogenen Drahtarm S in die hohle Ventilspindel und stösst den Stift S zurück. Auch ist in Fig. 6 keine' obere Einsetzöffnung für die Glasröhre nötig, da letztere hier, wie punktiert angedeutet, in schräger Richtung so hoch in das obere Gehäuse eingeschoben werden kann, dass sie dann auch in das untere geht.

Die Glasröhre muss überall gleiche Wandstärke haben und an den Enden abgeschmolzen und abgekühlt werden. Die Röhren sind deshalb stets auf fixes Mass zu beziehen und niemals von einer längeren Glasröhre abzufeilen oder abzusprengen, indem die dann gewöhnlich an den Schnittflächen verbleibenden Risse Veranlassung zu einem baldigen Rohrbruche geben. Glasröhren mit eingebranntem weissen oder roten Emailstreifen, der eine bessere Erkennung des Wasserspiegels auf grössere Enfernung ermöglicht, verlangen besondere Sorgfalt in der Herstellung. Gut bewährt, namentlich bei hohen Dampfspannungen, haben sich die sogenannten Verbundglasröhren, wie sie von G. Landmann in Zwickau, Schott & Genossen in Jena hergestellt werden. Dieselben bestehen aus zwei übereinander verschmolzenen Glasschichten von verschiedenem Ansdehnungsvermögen, und zwar aus einer inneren dünnen und einer äusseren dicken Schicht. Sie zeichnen sich durch hohe Widerstandsfähigkeit gegen die Wirkungen plötzlicher oder un-gleichmässiger Temperaturänderungen, sowie gegen die lösende Wirkung heissen Wassers und Dampfes aus.

Besondere Aufmerksamkeit ist beim Einbauen der Glasröhre erforderlich. Die letztere stützt sich im unteren Gehäuse auf einen kleinen Vorsprung x (siehe Fig. 4 bis 6, Taf. 28) und wird durch Gummiringe oder Baum-wolldocht, der dreisträhnig geflochten und etwas ein-getalgt ist, abgedichtet. Das Packungsmaterial darf nicht über die Enden der Glasröhre vortreten, und die letzteren selbst dürfen nicht in das Gehäuse ragen, damit keine Verstopfung oder Verengung der Durchgangsöffnungen stattfindet. Um das Vortreten der Packung zu verhüten, wird vorgeschlagen, einen Rotgussring y (Fig. 12 a, Taf. 28) in die Stopfbuchse oder ein Messingrohr y (Fig. 12 b, Taf. 28) in die Glasröhre einzusetzen¹).

Die Glasröhre ist mit einer geeigneten Schutzvorrichtung zu umgeben, welche eine Verletzung oder Verbrühung des Heizers beim Springen der Röhre durch die

fortgeschlenderten Glassplitter oder den ausströmenden Dampf- und Wasserstrahl verhüten soll. Geschlitzte Metall-Scliutzhülsen leiden an dem Übelstande, dass der Schlitz die Beobachtung des Wasserstandes erschwert, und dass bei einem Glasbrüche die ganzen Splitter nur in der Richtung dieses Schlitzes, also in verstärkter Weise und nach vorne, entweichen können. Vor der Anwendung solcher Metall-lililsen ist also dringend zu warnen. Das Gleiche gilt bezüglich der Schutzhülsen aus Drahtgeflecht. Auch die starkwandigen, nach hinten zu offenen Hülsen aus gewöhnlichem Glas sind nicht besonders zu empfehlen, da sie manchmal beim Bruche der eigentlichen Glasröhre

Fig. 37.

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platzen und dann die Gefahr durch die umher geschleuderten dicken Glassplitter nur noch vergrössern. Am besten haben sich in der Praxis bis jetzt starke, nach hinten zu offene Glashülsen mit eingegossenem Drahtgeflecht erwiesen, wie sie von der Aktien-Gesellschaft für Glasindustrie vorm. Friedr. Siemens nach einem patentierten Verfahren hergestellt werden. Bei einem Bruche der Wasserstandsröhre werden hier nicht nur die Splitter, sowie Dampf und Wasser nach hinten gegen das Kesselmauerwerk geschleudert, so dass der Wärter die Hähne scliliessen kann, sondern die Stücke der äusseren Schutzhülse werden selbst bei einem Reissen derselben durch das Drahtgewebe festgehalten und am Fortfliegen verhindert.

Seite 325.

1) Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1897,

Die Firma Richard Schwartzkopff in Berlin versieht die Drahtglas - Schutzhülsen mit einer patentierten elastischen Universalbefestigung, wie sie Fig. 37 des Textes zeigt. Durch zwei Spiralfedern, welche oben und unten über Glas und Mutter gezogen werden, wird die Hülse hier an der Wasserstandsvorrichtung angebracht und vor Rückschlägen geschützt, was fär die Erhaltung des Glases von Bedeutung ist.

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

Bezüglich der Benutzung des Wasserstandsglases sei auf das Folgende hingewiesen.

Nach dem Einsetzen einer neuen Glasröhre ist der untere Ausblasehahn offen zu halten und dann der Dampfweg langsam zu öffnen, damit das Glas allmälig erwärmt wird. Später ist bei vorgehaltenem Blechschirm der Ausblasehahn langsam zu schliessen und dann auch der Wasserweg allmälig zu öffnen.

Die Verbindungswege der Gehäuse sind stets rein zu halten, was am leichtesten durch häufiges Ausblasen des Dampfes oder Wassers durch den unteren Hahn erreicht wird.

Das Wasser muss im Glase immer etwas schwanken. Ist das gar nicht oder nicht in genügendem Maasse der Fall, so ist auf eine Verstopfung oder Verengerung in den Verbindungskanälen zu rechnen und der Apparat daraufhin zu untersuchen. Verstopfungen oder Verengungen in den Verbindungswegen machen sich auch dadurch bemerkbar, dass beim Schliessen der Hähne das Wasser im Glase zu langsam ansteigt.

Bei nicht richtigem Funktionieren der Wasserstandsvorrichtung sind die Ursachen sofort zu beseitigen.

Die Grösse des Wasserstandsglases wird zweck: mässig so gewählt, dass der äussere Glasdurchmesser 16 bis 20 mm, die Stärke der Glasröhre 2 bis 2X{% mm, die Bohrung der Verbindungskanäle 8 bis 10 mm beträgt. Nach den Angaben der Armaturenfabriken ist ferner gewöhnlich:

der Abstand von Mitte bis Mitte der Verbindungskanäle 340 mm,

der Durchmesser der runden Anschlussflanschen 85 oder 90 mm,

der Durchmesser der Gewinde - Anschlusszapfen 23 oder 26 mm.

Die Bohrung' der Stopfbuchsbrillen endlich muss um 1 mm grösser als der äussere Glasdurchmesser sein.

Bei der Anbringung des Wasserstandsglases am Kessel ist zu beachten, dass die beiden Gehäuse genau achsial übereinander sitzen und vollkommen starr miteinander verbunden sein müssen. Unter keinen Umständen dürfen dieselben deshalb einzelnen direkt an der Kesselwand (namentlich wenn diese eben ist) befestigt werden. Die unvermeidlichen Durchbiegungen der letzteren würden sich auf die Gehäuse übertragen, deren Lage gegeneinander ändern und die Glasröhre zerbrechen. Eine vollkommen starre Verbindung der Gehäuse erzielt man entweder durch eine guss- oder schmiedeeiserne Platte, welche von Flansch zu Flansch geht, oder noch besser durch einen gusseisernen Hohlkörper, an welchem das Wasserstandsglas angebracht wird. Die Platte wird zweckmässig nach Fig. 2, Taf. 29 mit Hilfe von zwei schmiedeeisernen Röhren an der freiliegenden Kesselwand³) befestigt. Bei einem Gusseisenkörper werden der letzteren nach Fig. 5, Taf. 29 zwei guss- oder schmiedeeiserne Stutzen vorgenietet. Diese, sowie die Verbindungswege des Gusseisenkörpers selbst müssen, wenn beide Vorrichtungen zur Erkennung des Wasserstandes an demselben sitzen, nach dem Gesetz mindestens 60 qcm lichten Querschnitt oder 90 mm lichten Durchmesser erhalten.

Probierhähne oder -ventile werden vielfach direkt oder unter Einschaltung eines starken Zwischenflanches an der Kessel wand befestigt. Bei Verwendung eines gemeinschaftlichen Gusseisenkörpers für beide Wasserstandsvorrichtungen bringt man wohl auch noch Probierhähne an diesem an. In Fig. 5, Taf. 29 sind nur zwei Wasserstandsgläser vorgesehen, die mit ihren Planschen in a, befestigt werden. cx und c2 sind verschliessbare Öffnungen zum Durchstossen. In g, soll das Manometer, in g₂ ein Ablasshahn angebracht werden.

Liegt kein Teil der Kesselwand frei, so ordnet man zur Anbringung der Wasserstands Vorrichtungen am besten einen besonderen Dom am vorderen Kesselboden oder seitlich am Kesselmantel (wie vielfach bei Vorfeuerungen) an. Der lichte Durchmesser des Domes beträgt zweckmässig 450 mm. Sein Boden wird vielfach eingeschweisst; gusseiserne Böden mit angegossenen Stutzen zur Befestigung der Wasserstandsapparate sind billiger, aber wegen der Unzuverlässigkeit des Gusseisens nicht zu empfehlen.

Weniger gut ist es, an Stelle des Wasserstands-domes bei nicht freiliegender Kesselwand zwei schmiedeeiserne Rohre von mindestens 90 mm Weite zur Anbringung eines für beide Wasserstands Vorrichtungen gemeinschaftlichen Gusskörpers zu verwenden. Diese Rohre sind nämlich, namentlich wenn sie sehr lang sind und durch Mauerwerk gehen, leicht Undichtheiten und Verstopfungen ausgesetzt, die sich der Beobachtung des Wärters entziehen. Vor heissem Mauerwerk und den Feuergasen sind die Rohre sorgsam zu schützen, weil sonst das Wasser im unteren Rohre zum Sieden kommt, und die dann im Glase aufsteigenden Dampfblasen den Wasserspiegel daselbst in starke Schwankungen versetzen.

Als Nachteile des gewöhnlichen Wasserstandsglases sind die leichte Zerbrechlichkeit der Glasröhre, die oft schwierige Erkennung des Wasserspiegels in ihr und die nicht immer vorhandene Zuverlässlichkeit des Apparates zu nennen, der leider oft ganz falsche Angaben macht.

Der Bruch einer Glasröhre kann seine Ursache in schlechtem Material und mangelhafter Behandlung derselben, in falscher Anbringung der Gehäuse, unvorsichtiger Handhabung des Apparates oder in schnell auftretenden Temperaturdifferenzen, wie sie namentlich durch Zugluft hervorgerufen werden, haben. Die Mittel und Wege, durch welche man beim gewöhnlichen Wasserstandsglase einem Bruch des Glases möglichst Vorbeugen und sich gegen die mit einem solchen verbundenen Gefahren thunlichst schützen kann, wurden früher schon erörtert. Hier ist deshalb nur noch auf diejenigen besonderen Ausführungen der vorliegenden Apparate hinzuweisen, welche die Verbindungswege der Gehäuse mit dem Kessel bei eintretendem Glasbrüche selbstthätig schliessen und so Verbrühungen vorzubeugen suchen, wie sie sonst leicht durch den austretenden

Dampf- und Wasserstrahl an in der Nähe befindlichen Personen hervorgerufen werden. Bei solchen als Wasserstandsvorrichtungen mit Selbstschluss bezeichnten Ausführungen soll die bei jedem Glasbrüche auftretende kurze Druckdifferenz in und ausserhalb des Gehäuses das Abschlussorgan des letzteren, das hier gewöhnlich in einem kleinem Teller- oder Kugelventil besteht, schliessen. Sorgfältigste Wartung und häufiges Probieren auf ihre Zuverlässigkeit ist bei allen diesen Apparaten dringend nötig, sollen sie in dem Augenblicke, wo sie zu wirken haben, nicht versagen.

Fig. 7, Taf. 28 zeigt als Beispiel einer selbst-schliessenden Wasserstands Vorrichtung die dem Schweden Svensson patentierte Einrichtung (D. R.-P. No. 54850 und 59091). *) Zum selbsttätigen Abschluss des Verbindungsweges der Gehäuse mit dem Kessel dient je eine kleine Metallkugel, welche in einer Aussparung des Hahnkükens liegt und bei einem Glasbrüche durch den ausströmenden Dampf bezw. durch das entsprechende Kesselwasser gegen die Durchgangsöffnung px gedrückt wird. Ausser der letztgenannten Öffnung ist noch rechtwinklig zu dieser eine zweite, längliche Bohrung p₂ im Küken angeordnet, die es ermöglicht, die Kanäle zu durchblasen oder zu durchstossen. Auch kann die Kugel nach Lösen der Verschlussschraube z aus dem Gehäuse genommen werden.

Von den in der oberen Hälfte der Figur angegebenen Griffstellungen kommt

die Lage I beim Herausnehmen der Kugel, die Lage II beim Ausblasen der Kanäle, die Lage III bei geschlossenen Kanälen, die Lage IV bei normalem Betriebe zur Anwendung. Gegenüber den sonst vorkommenden Ausführungen der selbstschliessenden Wasserstandsvorrichtungen bietet die vorliegende den Vorteil, dass keine Federn für die Ventile erforderlich sind, und dass die Kanäle leicht durch-gestossen werden können, was recht häufig geschehen muss, da die Verbindungswege hier mehr als bei den einfachen Apparaten dem Verlegen durch Schlamm und Kesselsteinen ausgesetzt sind.

Die Erkennung des Wasserstandes in der Glasröhre wird wesentlich durch Ringe erschwert, die im Innern derselben durch chemische Einwirkungen des Wassers oder durch die in dem letzteren enthaltenen Säuren, Beimengungen zur Wasserreinigung u. s. w. entstehen. Wie schon erwähnt, sollen Verbundgläser solchen Einwirkungen am besten widerstehen. Auch bei hoch gelegenen Wasserstandsgläsern ist die Erkennung des Wasserspiegels für den Wärter schwierig. Hier empfiehlt es sich, hinter dem Glase einen weissen Blech- oder Papierschirm aufzustellen welcher den Wasserspiegel deutlicher sichtbar macht.

Der zuletzt genannte Übelstand des gewöhnlichen Wasserstandsglases, dass es unter Umständen völlig falsche Angaben machen kann, tritt namentlich dann ein, wenn die Verbindungswege der Röhre mit dem Kessel durch Schlamm, Kesselstein oder einen vorgetretenen Gummiring zum Teil oder ganz verstopft

sind, oder die Absperrvorrichtungen in den Gehäusen nicht ganz dicht halten. Ist beispielsweise der untere Verbindungskanal verstopft oder verengt, so kann das Wasser in    der    Röhre    demjenigen im    Kessel, sobald

dieses sinkt, gar nicht oder nur schwierig folgen. Das Wasser im Glase steigt sogar infolge des sich kondensierenden Dampfes, steht also thatsächlich höher als im Kessel.    Ist    ferner    z. B. der obere    Hahn undicht,

so herrscht    über dem Wasser im Glase    eine niedrigere

Pressung als im Kessel, und es steht schon bei einer Pressungsdifferenz von nur Atm der Wasserspiegel in dem ersteren um 100 mm höher als in dem letzteren.

Diese Übelstände liegen in der Konstruktion des gewöhnlichen Wasserstandsglases selbst begründet und lassen sich    nur    durch    Ausführungen dieser Apparate

beseitigen, die nicht zwei getrennte, enge Verbindungen mit Kessel, sondern eine einzige von genügender Weite besitzen. In dieser Hinsicht ist namentlich der 0 c h w a d t sehe Wasserstandszeiger, dessen alleinige Ausführung die Firma Richard Schwartzkopff in Berlin übernommen hat, erwähnenswert und als wirkliche Verbesserung zu bezeichnen. Fig. 1, Taf. 29 zeigt diesen Apparat. Das gusseiserne Gehäuse G steht durch einen einzigen, genügend weiten, rechteckigen Schlitz mit dem Kessel in Verbindung und ist vorne durch eine Hartglasplatte p geschlossen. Hinter der letzteren mündet der Schlitz in eine erweiterte Kammer k, welche an ihrer Rückseite mit zwei Platin streifen m zur besseren Erkennung des Wasserspiegels belegt ist. Als Absperrvorrichtung dient ein einziger Stopfbuchshahn c. Zur Reinigung der Glasplatte hat man durch den kleinen Hahn h eine Bürste zu führen. Am Gehäuse sind, da der Verbindungskanal mit dem Kessel hinter dem Haupthahn c einen lichten Querschnitt von 60 qcm hat, auch noch zwei Probierhähne ax und a₂ angebracht. Bei f kann die Verchlusschraube durch das Manometerrohr ersetzt werden.

Empfehlen dürfte es sich, dem Gehäuse eine Rotgussoder Messingbuchse als Arbeitsfläche für das Küken des Hahnes c einzusetzen.

3. Die Schwimmer.

Ein ausserhalb des Kessels befindlicher Zeiger, der mit einem auf dem Wasserspiegel schwimmenden Körper, dem sogenannten Schwimmer, in Verbindung steht, zeigt bei diesen Vorrichtungen die Lage des Wasserstandes an. Der Schwimmer war früher eine Holzoder Sandsteinplatte, die durch ein Gegengewicht ausbalanciert werden musste, ist jetzt aber stets ein Hohlkörper aus Holzkohleneisen oder Stahlblech von kugel- oder linsenförmiger Gestalt (siehe Fig. 6, Taf. 29). Die Hälften desselben werden hart und dicht mit Schlaglot aufeinander gelötet, vorher aber mit etwas Wasser gefüllt, das während des Betriebes in Dampf von ungefähr derselben Spannung wie die des Kesseldampfes übergeführt wird und dadurch den Körper vor dem Zu-sammendriieken schützt. Bei der kalten Druckprobe

des Kessels ist der Schwimmer aber aus dem letzteren zu entfernen.

Die jetzt gebräuchlichen Schwimmerkonstruktionen sind meistens sogenannte Drehschwimmer. Bei denselben ist eine horizontale Zeigerwelle in einem gusseisernen Gehäuse oder Stutzen, die dem Mantel oder Boden des Kessels aufgenietet sind und mit dem Dampfraum desselben in Verbindung stehen, drehbar verlagert und trägt innen an einem Hebelarm den Schwimmer, aussen, vor einer Skala schwingend, den Zeiger. Dort, wo die Zeigerwelle durch die eine Wand des Gehäuses oder Stutzens tritt, muss die drehbare Verlagerung dampfdicht sein, was früher durch eine kleine Stopfbuchse, jetzt aber bei den höheren Dampfspannungen der geringeren Reibung wegen durch einen eingeschliffenen Metallkonus bewirkt wird. Die Fig. 6 und 7, Taf. 29 zeigen zwei Ausführungen der jetzt gebräuchlichen Drehschwimmer.

Bei dem von der Armaturenfabrik vorm. L. Strube in Magdeburg ausgeführten Amphlett-Schwimmer in Fig. 6 wirkt die Stange s des Schwimmers S in ihrer oberen Verlängerung c durch eine Zahnstange und das Zahnsegment r drehbar auf die Zeigerwelle und den Zeiger Z ein. Die dampf dichte Verlagerung der Welle erfolgt, wie der Schnitt 3—3 zeigt, durch den kleinen Konus x.

Bei dem Eberhard sehen Schwimmer⁴) in Fig. 7 geht die horizontale Welle s durch den an der Stirnwand befestigten Stutzen aus Rotguss und wirkt aussen durch ein kleines Vorgelege auf den Zeiger, während sie innen wieder in einem kleinen Konus x abgedichtet wird. Der Handgriff h dient zur Prüfung, ob der Schwimmer wirkt, das Gelenk t zur Einstellung, um dem Zeiger bei der gewünschten Mittellage des Wasserspiegels die Nulllage geben zu können.

Ausser den Drehschwimmern finden auch noch magnetische Schwimmer bisweilen Verwendung. Die Schwimmerstange setzt bei ihnen, sobald der Wasserspiegel seine Lage ändert, einen Hufeisenmagneten in Bewegung, und dieser streift dabei die Platte eines Gehäuses, gegen welche er stets durch eine Feder gedrückt wird. Vor der Platte, welche zugleich die Teilung besitzt, wird durch den Magneten eine als Zeiger dienende Rolle bewegt, natürlich nur so lange, als der Magnetismus nicht auf hört, was infolge der Wärme mit der Zeit eintreten soll.

Sämtliche Schwimmerkonstruktionen leiden an dem Übelstande, dass sie leicht versagen und deshalb wenig zuverlässig sind. Es hat dies seinen Grund darin, dass die beweglichen Teile derselben, wie die Zeiger welle der Drehschwimmer, die Zahnstange des Amphiettschen Apparates, der Hufeisenmagnet des magnetischen Schwimmers u. s. w., infolge der Reibung, welche sich ihrer Bewegung entgegensetzt, und des Verrostens, dem sie durch den Dampf ausgesetzt sind, äusserst leicht klemmen und dann der Bewegung des Wasserspiegels gar nicht oder in unvollkommener Weise folgen. Zudem versagen die Schwimmer vollständig, wenn der auf dem Wasser befindliche Hohlkörper undicht wird, wogegen man sich nur durch eine sehr sorgfältige Prüfung des letzteren auf Haltbarkeit und Dichtheit schützen kann.

Die Schwimmer finden deshalb als zweite Wasserstandsvorrichtung selten und meistens nur bei hoch-liegenden Kesseln oder solchen, die im Freien stehen, Verwendung, weil bei den ersteren der Wasserspiegel im Glase weit schwerer als der Zeiger des Schwimmers zu erkennen ist, bei den letzteren die Glasröhren durch Zugluft sehr gefährdet sind. Als dritte Vorrichtung zur Erkennung des Wasserstandes werden Schwimmer wohl auch dort benutzt, wo viele Kessel nebeneinander liegen, indem der kontrollierende Beamte dann von einer geeigneten Stelle aus sofort den Zeiger und Kessel herausfinden kann, bei dem der Wasserstand kein normaler ist.

Da die vorstehend betrachteten, meist gebräuchlichen Vorrichtungen zur Erkennung des Wasserstandes nicht immer völlig richtige Angaben machen und nur bei aufmerksamer Wartung wirklich zuverlässig sind, so hat man, um die Sicherheit des Betriebes zu heben, noch Apparate konstruiert, welche den Heizer und womöglich auch noch die Beamten durch den Lärm einer Pfeife oder Glocke warnen sollen, sobald der Wasserspiegel seine zulässig tiefste oder höchste Lage .erreicht hat. Man bezeichnet dieselben als

4. Speiserufer oder Sieherheitsvorriehtungen.

Was die Zuverlässigkeit dieser Apparate, von denen wir hier nur die bekanntesten verfolgen können, anbetrifft, so ist stets zu bedenken, dass dieselben während des normalen Betriebes, also für gewöhnlich, ausser Thätig-keit sind. Sie werden deshalb nur dann in dem Augenblicke, wo sie in Thätigkeit treten sollen, auch sicherlich wirken und nicht versagen, wenn sie während der übrigen Zeit genügend oft auf ihre Zuverlässigkeit geprüft werden. Neben der Möglichkeit, eine solche Prüfung vornehmen zu können, ist also die häufige Untersuchung der vorliegenden Apparate bezüglich ihrer Wirksamkeit eine unerlässliche Bedingung.

Nicht alle Ausführungen tragen der Forderung, die Apparate leicht prüfen zu können, genügend Rechnung. Manche von ihnen sollen ausser bei der festgesetzten tiefsten oder höchsten Lage des Wasserspiegels auch noch bei Eintritt der zulässig höchsten Spannung zur Wirkung kommen.

Der früher erwähnte Amphlettsche Schwimmer in Fig. 6, Taf. 29 zunächst ist mit einer Alarmvorrichtung versehen, welche bei den festgesetzten Grenzlagen des Wasserspiegels in Thätigkeit treten soll. Zu diesem Zwecke sind auf der Schwimmerstange s zwei Knaggen bj, b₂ angebracht, von denen der eine beim niedrigsten, der andere beim höchsten Wasserstande gegen den Hebel kx bezw. k, stösst. Wird dadurch das kleine Ventilchen

angedeutet.

Vj oder v₂ geöffnet, so kommt eine Pfeife wx oder w₂ zum Tönen, und zwar giebt die untere Pfeife einen dumpfen, die obere einen hellen Ton. Die Vorrichtung leidet, wie schon früher erwähnt, an dem Übelstande, dass die kleinen Hebel und Scharniere ebenso wie die übrigen Teile des Schwimmers sehr leicht dem Verrosten und Klemmen ausgesetzt sind, da sie sich ja im Dampf des Kessels befinden. Eine Prüfung der Sicherheitsvorrichtung ist von aussen her durch den Zeiger des Schwimmers leicht zu bewerkstelligen.

Nicht mit erwähntem Übelstande behaftet, soll der Speiserufer von Dreyer, Kosenkranz & Droop in Hannover sein, der in Fig. 3, Taf. 29 dargestellt ist. Das kleine Kugelventil v wird hier durch den Auftrieb des Schwimmers S solange gegen den unteren Sitz f einer Pfeife w gedrückt, als der Wasserstand im Kessel über der zulässig tiefsten Lage steht. Sinkt er unter die letztere, so bringt der bei f austretende Dampf die Pfeife zum Tönen. Der Apparat arbeitet ohne Stopfbuchse und Scharniere; das Kugelventil soll sich infolge der immer stattfindenden geringen Bewegung des Schwimmers nicht festklemmen, sondern sogar selbst dicht schleifen. Durch Drehen der Stange b kann man sich jederzeit von der Wirksamkeit des Apparates überzeugen.

Ein weiterer Speiserufer ist die häufig angewandte Blacksche Alarmpfeife. Fig. 4, Taf. 29 zeigt dieselbe nach einer Ausführung von Dreyer, Kosenkranz & Droop in Hannover. Der Zugang der Dampfpfeife w wird hier durch einen leicht schmelzbaren Pfropfen v verschlossen, dessen Schmelztemperatur ungefähr bei 100° C liegt. Die Pfeife sitzt auf der oberen Öffnung eines Windkessels A. In denselben tritt von unten her ein Messingrohr a, das nur oben und untenx) durch einige Löcher mit dem Innern des Windkessels in Verbindung steht. Unter Einschaltung eines Hahnes ist dann der ganze Apparat auf einem schmiedeeisernen Rohre befestigt, das durch die obere Wandung des Dampfkessels geht und in der Ebene des festgesetzten niedrigsten Wasserstandes mündet. Solange nun der Wasserspiegel im Kessel über der Mündung des genannten Rohres liegt, füllt sich der Apparat, wie in der Figur angedeutet, mit Wasser, und der schmelzbare Pfropfen v ist vor der direkten Berührung mit dem letzteren und zugleich vor dem Schmelzen durch die obere Luftschicht des Windkessels, deren Volumen natürlich genügend gross sein muss, geschützt. Fällt aber der Wasserspiegel des Kessels unter die Mündung des schmiedeeisernen Rohres und unter die zulässig tiefste Ebene, so reisst die in dem Apparate befindliche Wassersäule ab und fällt herunter. Der Dampf tritt dann an den schmelzbaren Pfropfen, bringt ihn zum Schmelzen und die Pfeife zum Tönen. Die der letzteren eingesetzten kleinen Bleche x verhindern dabei, dass mitgerissene Teilchen des Pfropfens bis in den Spalt der Pfeife gelangen. Der Hahn des Apparates ist durch einen Stift mit Schloss vor unbefugtem Schliessen geschützt. Eine häufige Prüfung des Apparates auf seine Zuverlässigkeit

1) Die unteren Öffnungen des Rohres a sind in der Figur nicht

ist natürlich ausgeschlossen, da eine solche ja stets den Verlust des Propfens mit sich bringen würde.

Die Firma Richard Schwartzkopff in Berlin, bringt den in Fig. 8 und 8 a, Taf. 29 wiedergegebenen Sicherheitsapparat, der vielfach in der Praxis Verwendung gefunden hat, zur Ausführung. Die Einrichtung desselben ist die folgende.

Zwei konzentrische Röhren a und i sind fest miteinander verbunden und in geeigneter Weise auf dem Kessel befestigt. Das innere Rohr i ist unten geschlossen und oben offen. Das äussere Rohr a dagegen ist umgekehrt oben geschlossen und unten offen und reicht bis zum Niveau des zulässig niedrigsten Wasserstandes in den Kessel. Der zwischen beiden Rohren vorhandene ringförmige Raum steht oben durch das Kupferrohr o mit einem ebensolchen Raume des doppelwandigen Kopfes A am oberen Ende des inneren Rohres i in Verbindung.

Solange während des Betriebes der Wasserspiegel im Kessel über der festgesetzten niedrigsten Ebene und über der Mündung des äusseren Rohres a steht, ist der riugförmige Raum der beiden Rohre und des oberen Rohrkopfes mit AVasser gefüllt. Dasselbe kühlt sich aber hier durch AVärmeausstrahlung so stark ab, dass die Temperatur des Rohrkopfes bei den gewählten Dimensionen erfahrungsgemäss unter 100° C bleibt. Erst wenn bei niedergehendem AVasserspiegel die untere Öffnung des Rohres a frei wird und Dampf in den oberen Rolir-kopf A treten kann, steigt die Temperatur des letzteren wesentlich über 100° C. Diese Veränderung in der Temperatur wird nun dazu benutzt, das Signal für den beginnenden Wassermangel zu geben.

In das innere Rohr i sind nämlich zwei Kupferdrähte d, dj eingeschaltet, welche durch einen übergeschobenen Serpentinstein m von einander isoliert und in eine elektrische Signalleitung eingeschaltet sind. In der Höhe des Rohrkopfes A befindet sich weiter auf den Drähten eine Messingbuchse c .mit trichterförmigem Boden k und Deckel v aus isolierendem Schieferstein. Der dieser Buchse eingeschobene Ring 1 besteht aus einer Metalllegierung, welche ungefähr bei 100° C schmilzt, und legt sich bei normalem Zustande um die Drähte d, dj, ohne sie zu berühren. Sobald aber, wie vorstehend beschrieben, der Kopf des Apparates infolge von AVasser-mangel im Kessel über 100° C erhitzt wird, schmilzt der Ring, und die nach dem tiefsten Punkte des Bodens k fliessenden Tropfen stellen einen metallischen Kontakt der Drähte her, setzen also die Alarmglocken im Kesselhause, Bureau u. s. w. in Bewegung. Eine häufige Prüfung der elektrischen Leitung ist genügend oft vorzunehmen. Eine Prüfung des Apparates kann wieder nur unter Verlust eines Ringes bewirkt werden.

Im unteren Teile des inneren Rohres i, das liier dauernd in das Kesselwasser eintaucht, ist ebenfalls eine Buchse c, über die Drähte geschoben. Der eingelegte Legierungsring 1 schmilzt aber erst bei einer Temperatur, die etwas höher als die der festgesetzten höchsten Dampfspannung des Kessels entsprechende Temperatur liegt. Hier wird die Leitung geschlossen, sobald der Druck im Kessel die zulässige Grenze überschreitet.

Schliesslich sind von den bekannteren Sicherheitsvorrichtungen noch die schmelzbaren Pfropfen zu erwähnen, welche in die Feuerplatten der Kessel eingesetzt werden und zum Schmelzen kommen sollen, sobald bei eintretendem Wassermangel das Wasser nur noch ca. 25 bis 30 mm über diesen Platten steht. Der Dampf und das noch über dem Pfropfen befindliche Wasser, welche nach dem Schmelzen des letzteren in die Feuerung treten, sollen dann die Gefahr, welche dem Kessel droht, durch Löschen des Feuers beheben.

Die Fig. 9 bis 11, Taf. 29 zeigen verschiedene Ausführungen der vorliegenden Pfropfen. Die in Fig. 9 dargestellte Konstruktion, welche von Schäffer ABudden-berg in Buckau-Magdeburg ist, zeigt zwei Bronzestücke s und p; das äussere kann vom Kesselinnern aus in die Feuerplatte, das innere unter Zwischenschaltung der leicht schmelzbaren Legierung von der Feuerung aus in das äussere eingeschraubt werden. Bei den Ausführungen in Fig. 10 und ll⁵), von denen die zweite für Lokomobilkessel, die erste für alle sonstigen Kessel bestimmt ist, enthält das äussere Bronzestück s die Legierung in Form eines eingeschraubten Bleinagels p, der aus 74 Teilen Blei, 18,6 Teilen Zinn und 7,4 Teilen Antimon besteht.

In Deutschland sind die schmelzbaren Pfropfen bei stationären Kesseln wenig gebräuchlich; häufiger finden sie an Lokomotiv- und Lokomobilkesseln Verwendung. Sie zeigen oft den Übelstand, dass sie einerseits leicht lecken und schmelzen, ohne dass Wassermangel da ist, andererseits durch Ablagerungen von Kesselstein am rechtzeitigem Schmelzen bei wirklich vorhandenem Wassermangel verhindert werden.

¹

Bei Kesseln, deren Speisewasser mit Soda gereinigt wird, dagegen jetzt vielfach aus Gusseisen.

²

Verlag von Robert Tessmer in Berlin.

³

Nack Ausführung des Magdeburger Dampfkessel - Über-wachungs -V ereines.

⁴

Nach „Otto H. Mueller jr., Die Dampfkessel und Dampfmaschinen auf der Milleniums-Landesausstellung in Budapest 1896“, Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1896, S. 919.

⁵

Das Manometer.

Das Gesetz sagt bezüglich dieses Apparates: „An jedem Dampfkessel muss ein zuverlässiges Manometer angebracht sein, an welchem die festgesetzte höchste Dampfspannung durch eine in die Augen fallende Marke zu bezeichnen ist. An Dampfschiffskesseln müssen zwei dergleichen Manometer angebracht werden, von denen sich das eine im Gesichtskreise des Kesselwärters, das andere, mit Ausnahme der Seeschiffe, auf dem Verdeck an einer für die Beobachtung bequemen Stelle befindet. Sind auf einem Dampfschiffe

§ 35.

Die Vorrichtungen zur Erkennung des Druckes im

Kessel.

Jeder Dampfkessel besitzt mindestens zwei Vorrichtungen, welche den Druck des Dampfes in ihm erkennen lassen. Diese sind: Das Manometer und das Sicherheitsventil. Das erste zeigt jeden, das letzte nur den festgesetzten höchsten Dampfdruck an.

mehrere Kessel vorhanden, deren Dampfräume miteinander in Verbindung stehen, so genügt es, wenn ausser den an den einzelnen Kesseln befindlichen Manometern auf dem Verdeck ein Manometer angebracht ist.“

Die Manometer trennt man bekanntlich, je nachdem die Höhe einer Quecksilbersäule oder die Form Veränderung einer Feder die Grösse des Druckes anzeigt, in Quecksilber- und Federmanometer. Im Betriebe finden jetzt nur noch die letzteren Verwendung, da sie billiger als die ersteren sind und vor allen Dingen eine nur kleine, gut übersichtliche Skala besitzen. Dagegen dienen Quecksilbermanometer wegen ihrer zuverlässigen Angaben dazu, um die Skala der Federmanometer empirisch festzustellen oder später auf ihre Richtigkeit zu prüfen.

Die Praxis benutzt fast ausschliesslich zwei Ausführungen der Federmanometer. Die eine ist das Platten-federmanometer nach Schäffer, die andere das Röhrenfedermanometer von Bourdon.

Die Plattenfedermanometer zunächst besitzen nach Fig. 1, Taf. 30 ein dünnes, gewelltes Stahlblech a, das mit seinem Rande fest zwischen die Flanschen eines Gehäuses gespannt ist. Die Durchbiegungen, welche das Blech durch den von unten einwirkenden Druck erfährt, sind der Höhe des letzteren proportional und werden vergrössert auf einen Zeiger übertragen. Gegen das Verrosten wird das Blech durch einen dünnen Silberüberzug an der unteren Seite geschützt, Dreyer, Rosenkranz & Droop in Hannover nieten ihm auch noch einen schmalen Ring auf, damit es sich nicht verziehen kann, wenn die Flanschenschrauben locker werden sollten.

Die Durchbiegungen der Plattenfeder sind nur klein und fallen wegen der erforderlichen grösseren Blechdicke um so geringer aus, je höher der maximale Druck ist. Plattenfedermanometer sind deshalb nur für niedrige Drucke, ungefähr bis zu 7 Atm, zu empfehlen. Solche für hohe Drucke bedürfen bei genügender Skalengrösse einer sehr grossen Uebersetzung zwischen Feder und Zeiger und machen, da diese leicht Fehlerquellen in sich birgt, keine vollständig zuverlässigen Angaben.

Weit besser in dieser Hinsicht sind die Röhrenfedermanometer, die deshalb auch namentlich für hohe Drucke verwendet werden. Ihre Feder besteht nach Fig. 2, Taf. 80 aus einer gebogenen Messing-, Rotgussoder Neusilberröhre von ovalem Querschnitt. Das eine Ende derselben ist festgelegt, das andere beweglich und durch einen Hebelmechanismus mit dem Zeiger verbunden. Der in die Röhre gelangende Druck sucht den ovalen Querschnitt dem kreisrunden zu nähern, drängt auch die Röhre etwas nach aussen. Die hiermit verbundene Längen- und Lagenänderung der letzteren erteilt dem freien Rohrende eine Bewegung, die proportional der Höhe des Druckes und weit grösser, mindestens viermal so gross, als bei der Plattenfeder unter denselben Verhältnissen ist. Die Angaben der Röhrenfedermanometer sind deshalb weit zuverlässiger als die der Plattenfedermanometer, namentlich bei hohen Drucken.

Taf. 30).

Die Röhrenfedern werden entweder glatt gelötet oder aus dem Vollen gezogen. An Stelle des glatten Querschnittes giebt Gradenwitz den Röhren einen nach Fig. 8, Taf. 30 gestalteten, mit Wellen an der Innenseite, um dadurch die Elasticität und Haltbarkeit der Röhren zu erhöhen.

Alle Manometer zeigen nicht den absoluten, sondern den Überdruck im Kessel an. Die Skala eines Manometers soll zweckmässig doppelt so weit als die festgesetzte höchste Dampfspannung des Kessels gehen, damit die Beständigkeit der Feder gesichert bleibt.

Bezüglich der Anbringung der Federmanometer am Kessel sind die folgenden Punkte zu beachten.

Die Manometer sind vor der strahlenden Hitze des Kessels, Mauerwerks oder Feuers möglichst zu schützen und immer nur in einem gewissen Abstande von diesen Teilen anzubringen.

Die Federn der Manometer sollen nicht mit dem Dampfe, sondern stets nur mit Wasser in Berührung kommen. Deshalb muss unter jedem Manometer ein Wassersack angebracht sein. Einen solchen schafft man gewöhnlich durch ein zweimal gebogenes Schmiedeeisenrohr (Fig. 1, Taf. 30), das genügend weit gewunden oder gekröpft sein muss und möglichst hoch in den Dampfraum des Kessels zu münden hat.

Zwischen dem Manometer und Wassersackrohr ist ein Dreiwegehahn mit dem Kontrollflansch zum Anschrauben des Kontrollmanometers einzuschalten. Die Dimensionen und Form dieses Flansches, wie sie das Gesetz vorschreibt, giebt Fig. 1, Taf. 30.

2. Das Sicherheitsventil.

Die gesetzlichen Vorschriften für diesen Armaturteil lauten: „Jeder Dampfkessel muss mit wenigstens einem zuverlässigen Sicherheitsventil versehen sein. Wenn mehrere Kessel einen gemeinschaftlichen Dampfsammler haben, von welchem sie nicht einzeln abgesperrt werden können, so genügen für dieselben zwei Sicherheitsventile. Dampfschiffs-, Lokomobil- und Lokomotivkessel müssen immer mindestens zwei Sicherheitsventile haben. Bei Dampfschiffskesseln, mit Ausschluss derjenigen auf Seeschiffen, ist dem einen Ventil eine solche Stellung zu geben, dass die vorgeschriebene Belastung vom Verdeck aus mit Leichtigkeit untersucht werden kann. Die Sicherheitsventile müssen jederzeit gelüftet werden können. Sie sind höchstens so zu belasten, dass sie bei Eintritt der für den Kessel festgesetzten Dampfspannung den Dampf entweichen lassen.“

Das Sicherheitsventil eines Kessels erfüllt einen doppelten Zweck. Einmal warnt es bei Eintritt der festgesetzten höchsten Dampfspannung den Wärter durch sein Abblasen und giebt ihm dadurch ein rechtzeitiges Zeichen, eine weitere Drucksteigerung im Kessel durch die hierzu dienenden Mittel, wie Massigen des Feuers, Speisen mit kaltem Wasser u. s. w., gefahrlos zu machen. Das andere Mal verhütet es durch den

Dampf, den es beim Abblasen entweichen lässt, eine allzu schnelle Drucksteigerung und unterstützt also den Wärter in der Bekämpfung der letzteren solange, bis die vorhin genannten Mittel anfangen zu wirken.

Das Sicherheitsventil ist aber kein vollkommener Sicherheitsapparat. Ein solcher würde es offenbar nur dann sein, wenn es jede Zunahme des Druckes im Kessel über die festgesetzte höchste Spannung hinaus durch sich selbst unmöglich machte. Das kann es aber nicht, weil sein Teller sich zu wenig (1 bis 2 mm) beim Abblasen hebt, und also seine Auslassöffnung dann zu klein ist, um allen Dampf, welcher nach Eintritt der Grenzspannung vom Kessel zu viel produciert wird, entweichen zu lassen. Eine in dem fraglichen Sinne genügend grosse Öffnung würde sich bei einem Ventil nur durch einen übermässig grossen Sitz, der nicht mehr dicht zu halten wäre, oder durch eine sehr grosse Zahl von kleineren Ventilen erzielen lassen.

In der Ausführung unterscheiden sich die gewöhnlichen Sicherheitsventile teils durch die Art der Belastung, welche der Ventilteller von oben erfährt, teils durch die Lage, welche derselbe im Gehäuse hat.

Die Belastung des Ventiltellers kann nämlich durch eine Gewichts- oder eine Federkraft ausgeübt werden, und demgemäss unterscheidet man Sicherheitsventile mit Gewichts- und mit Federbelastung. Die ersteren sind stets bei stationären, die letzteren stets bei mobilen Kesseln anzutreffen, da an den letzteren das Gewicht bei einer Fortbewegung des Kessels Schwankungen ausgesetzt sein würde. Bei beiden Ventilarten kann weiter die Belastung entweder direkt, oder indirekt, d. h. vermittelst eines Hebels, auf den Teller einwirken, und hiernach trennt man die Sicherheitsventile in solche mit direkter (Fig. 5, Taf. 30) und in solche mit indirekter oder Hebelbelastung (Fig. 6 bis 10,

Was den Wert dieser vier Ausführungen betrifft, so ist zu bemerken, dass Sicherheitsventile mit Gewichtsbelastung dort, wo sie anwendbar sind, denjenigen mit Federbelastung stets vorzuziehen sind. Bei den letzteren nimmt nämlich die Spannung der Feder mit dem Hube des Tellers zu, und infolgedessen öffnet sich der letztere hier noch weniger als bei Gewichtsventilen, wo der Hub so wie so schon sehr gering ist. Ein weiteres

Öffnen des Tellers erfolgt bei Federventilen erst bei einer entsprechenden Steigerung des Druckes im Kessel.

Dieser Übelstand tritt bei direkter Federbelastung nicht so stark auf als wie bei indirekter, wo der Hub des Tellers eine im Verhältnis der Hebelübersetzung verstärkte Längenänderung der Feder bewirkt. Dagegen lässt sich bei direkter Belastung der Teller viel schwerer lüften.

Bei Gewichtsventilen ist ferner die Hebelbelastung der direkten stets vorzuziehen. Das Gewicht fällt kleiner aus und das Ventil lässt sich deshalb leichter lüften. Auch ecken und klemmen direkt belastete Ventile, sobald der Schwerpunkt des Belastungsgewichtes nicht genau vertikal über der Ventilmitte liegt. Bei Federventilen haben beide Belastungsarten, wie schon angedeutet, ihre Nachteile.

möglicht.

des letzteren liegen. Auch soll dieser Punkt sich immer in der Sitzfläche, niemals ober- oder unterhalb derselben befinden.

In Bezug auf die Lage des Ventiles im Gehäuse unterscheidet man offene und geschlossene Sicherheitsventile. Bei jenen (Fig. 5, 6 und 10, Taf. 30) liegt der Ventilteller völlig frei und ist deshalb leicht zugänglich, bei diesen (Fig. 7, Taf. 30) ist er in einem Gehäuse eingeschlossen und weit schwieriger zu erreichen. Die Praxis bevorzugt mit Rücksicht hierauf gewöhnlich die offenen Sicherheitsventile, wenn dieselben auch beim Abblasen den Dampf ins Kesselhaus treten lassen; bei den geschlossenen wird dies durch eine Rohrleitung verhindert, welche an den seitlichen Flansch des Ventilgehäuses anschliesst und den abblasenden Dampf ins Freie führt.

Eine besondere Konstruktion zeigt das Sicherheitsventil in Fig. 8¹), Taf. 30. Die mittlere Druckfläche des Tellers für den Dampf ist hier durch eine angegossene Buchse von der äusseren und der Sitzfläche getrennt. Dadurch wird erreicht, dass der Dampf, welcher den Teller in der Hauptsache bei Eintritt der festgesetzten höchsten Spannung hebt, nicht beim Abblasen an Spannung verliert, wie es bei dem ausserhalb der Buchse befindlichen der Fall ist, sobald dieser in die Austrittsöffnung gelangt. Diese plötzliche Spannungsabnahme ist der Grund, weshalb die gewöhnlichen Sicherheitsventile sich so wenig heben, und die vorliegende Konstruktion ermöglicht in der angegebenen Weise einen grösseren Ventilhub und Auslassquerschnitt.

Bei der Konstruktion und Ausführung der einzelnen Teile der gewöhnlichen Sicherheitsventile sind mit Bezug auf Fig. 4 bis 10, Taf. 30 die folgenden Punkte zu beachten.

Das Material des Ventiltellers und -sitzes ist harte Bronze, die Sitzfläche muss eben und schmal (2 bis 3 mm) breit sein (Fig. 6 a).

Man wählt ebene Sitzflächen, weil dieselben nicht so leicht klemmen wie konische, schmale Sitzflächen, weil diese sich leichter dicht halten lassen, und die Flächenadhäsion bei ihnen weniger zur Geltung kommt. Damit die schmalen Sitzflächen nicht so leicht beschädigt werden, muss das Material von Teller und Sitz natürlich möglichst hart sein.

Die Führungen des Tellers dürfen nicht stramm in den Sitz eingepasst werden, sondern müssen, damit ein Klemmen bei der späteren Erwärmung ausgeschlossen ist, hier \ mm Spiel im Durchmesser haben.

Der Ventilteller muss während des Betriebes auf seinem Sitz gedreht und nachgeschliffen werden können, damit Unreinigkeiten, welche zwischen die Sitzflächen gelangen, zu beseitigen sind. Mit Rücksicht hierauf hat man dem Teller der offenen Sicherheitsventile ein Vieroder Sechskant zum Ansetzen des Schlüssels beim Drehen anfzugiessen (Fig. 6 a). Bei geschlossenen Ventilen wird die Drehung in der später angegebenen Weise er

Die Sitzfläche eines Sicherheitsventiles muss endlich

während des Betriebes genau horizontal und der Angriffspunkt der Spindel am Teller genau in der Mitte

Bei nicht genau horizontaler Lage der Sitzfläche wirkt die Belastung schief und einseitig auf den Teller des Ventiles, und dieses bläst nicht rechtzeitig ab. Dasselbe ist der Fall, wenn der Angriffspunkt der Spindel nicht genau in der Tellermitte liegt. Befindet sich dieser Angriffspunkt über oder unter der Sitzfläche, wie z. B. in Fig. 10, so erhält der Teller beim Öffnen Neigung zum Ecken oder Kippen.

Das Gehäuse der offenen Sicherheitsventile hat die Form eines einfachen Stutzens (Fig. 6), bei geschlossenen die eines Eckventilgehäuses (Fig. 7). Der obere Flansch bezw. Deckel des Gehäuses, auf welchem die Stütze und Führung des Hebels befestigt wird, ist recht kräftig zu halten.

Die Spindel der Sicherheitsventile besteht am besten aus Stahl und drückt mit einer Spitze auf den Ventilteller.

Bei geschlossenen Sicherheitsventilen muss die Spindel zweiteilig und nach Fig. 7 gestaltet sein, damit man vermittelst eines Schlüssels, der bei x angesetzt wird, die Spindel und den mit ihr fest verbundenen Teller drehen kann.

Mit dem Hebel wird die Spindel zweckmässig durch zwei kleine Schienen (Fig. 6) oder einen Bügel (Fig. 7) verbunden, welche beide Teile in Zusammenhang halten, wenn man den Hebel beim Lüften des Ventiles mit der Hand hoch zieht.

Der Hebel der Sicherheitsventile wirkt auf die Spindel und den Stützpunkt am Gehäuse am besten vermittelst glasharter Schneiden ein; Bolzen verursachen mehr Reibung. Damit die Schneiden möglichst breit werden, macht man den Hebel an dem betreffenden Ende wohl dicker als dem übrigen Teile.

Die erwähnten beiden Schneiden müssen genau parallel zu einander und in einer Horizontalen liegen. Greift das Belastungsgewicht oder die entsprechende Feder auch mit einer Schneide an, so kann letztere ebenfalls in die genannte Horizontale gelegt werden (siehe Fig. 6, 7 und 10).

Der Hebel muss sich in einer Gabel führen. Dieselbe soll nach oben geschlossen sein, damit der Hebel und Ventilteller bei unvorsichtigem Lüften nicht fortgeschleudert werden können. In der Fiihrungs- und Stützgabel soll aber der Hebel 1 bis 1,5 mm Spiel haben, damit er sich hier nicht klemmen kann.

Die Befestigung der beiden Gabeln am Gehäuse kann durch Keile (Fig. 6) oder Gewindezapfen (Fig. 7) erfolgen. Die erstgenannte Befestigungsart ist besser, weil sie ein Verdrehen der Gabeln unmöglich macht, sobald die Keile in die Flanschen des Gehäuses eingelassen werden.

Die Höhe h und Dicke b des Hebels über der Ventilmitte muss, wenn

d der lichte Durchmesser des Ventiles, a der Abstand der Ventilmitte von der Unterstützung des Hebels am Gehäuse, kb die zulässige Biegungsspannung des Hebels, pn der festgesetzte höchste Dampfüberdruck in Atm (kg/qcm)

ist und ausser pu alles auf mm bezogen wird, der Bedingung

a2 z a _ 100    4

b-h²

Bei direkter Gewichtsbelastung muss das Belastungsgewicht natürlich

genügen. Da meistens

6 kb a = (1 und b = k

betragen.

G₃ =

Pu

100

. 77

gewählt wird, so ergiebt sich

Bei Sicherheitsventilen mit Federbelastung ist G₃ die erforderliche Kraft der Feder. Besitzt letztere

h = or 0,46

Pn

kb

74

einen mittleren Radius r, so muss die Drahtdicke S in mm der Bedingung

kb wird zweckmässig nur zu 2 bis 4 kg angenommen. Für kb — 3 k¹¹

erhält man den mitunter empfohlenen, einfacheren Wert

. . 78

und hiermit

75

G₃ = 0,196 — kd . .

mit kd == 30 bis 35 kg/qmm genügen. Das Stück f, um welches die Feder zusammengedrückt oder verlängert werden muss, wenn sie die Kraft G₃ äussern soll, berechnet sich bei 11 Windungen zu

64 n • r³ G,

P If

Das Belastungsgewicht wird entweder mit einer Schneide, die in einem eingegossenen Bügel sitzt (Fig. 6), am Hebel aufgehangen, oder auf diesen gesteckt. Die letztere Anbringungsart hat den Nachteil, dass das Gewicht leicht kippen und dabei den Hebel seitlich gegen die Führungsgabel drücken kann.

Zur Sicherung der unveränderten Lage des Gewichtes werden vor und hinter dem Bügel desselben Stifte durch den Hebel gesteckt.

Gewichte, die in Form von mehreren Platten auf den Hebel geschoben werden, sind zu vermeiden, weil sich ihr Gesamt-Schwerpunkt ändert, sobald sie vom Hebel herunter genommen und in veränderter Reihenfolge wieder auf denselben gesteckt werden.

Belastungsgewichte von mehr als 60 kg sind unzulässig, da sie das Lüften des Ventiles zu sehr erschweren und nur bei hoher Spannung zulassen.

Die erforderliche Grösse des Belastungsgewichtes bestimmt man entweder mit Hilfe eines zuverlässigen Manometers durch Wasser- oder Dampfdruck, oder durch Rechnung in der folgenden Weise. Bezeichnet, bezogen auf mm und kg, nach Fig. 6, 7 und 10 d den inneren,

cP den äusseren Durchmesser der ebenen Sitzfläche,

G, das Gewicht des Tellers, der Spindel und der an dieser befestigten Teile,

G₂ das Gewicht des Hebels, im Schwerpunkte S desselben angreifend,

G₃ dasjenige des Belastungsgewichtes, a, b und c die Hebelarme dieser drei Gewichte in Bezug auf den Stützpunkt am Gehäuse,

mit einem Schubeiasticitätsmodul G = ^ 8000 kg/qmm, wird aber am einfachsten genau durch ein aufgelegtes oder angehängtes Gewicht von der Grösse G₃ bestimmt.

Bei direkter Federbelastung (Fig. 5) sitzt die Feder in einer stellbaren Rotgussbuchse, gegen welche sich der Teller bei einem etwaigen Federbruch legen kann. Bei indirekter|/Federbelastung lässt man die Feder gewöhnlich vermittelst einer sogenannten Federwage auf den Hebel wirken. Fig. 4, Taf. 30 zeigt die Einrichtung einer solchen Wage.

Die hier doppelte Spiralfeder f sitzt in einem Gehäuse g und lehnt sich oben gegen eine hohle Stange c, die unten durch den Boden des Gehäuses geht, daselbst an einem Bolzen befestigt und mit einer Skala versehen ist. Die Spindel k des Gehäuses ergreift den Hebel des Ventiles vermittelst der Mutter m und einer mit Schneiden versehenen Buchse. Die Hülse a soll den Wärter verhindern, die Feder stärker anzu

so muss

( Pu

flOO

oder

G₃ =

(-1~)² V - G,} a = • b + G„ • c,

spannen.

Bezüglich der Behandlung der Sicherheitsventile während des Betriebes ist zu bemerken, dass dieselben der gewissenhaftesten Wartung und sorgfältigsten Beobachtung von Seiten des Heizers bedürfen, sollen sie richtig funktionieren und ihren Zweck erfüllen. Vor allen Dingen ist darauf zu achten, dass der Hebel in seiner Führung oder seinen Drehbolzen, wenn solche noch zur Anwendung kommen, nicht klemmt; die letzteren sind mit Rücksicht hierauf von Zeit zu Zeit etwas einzuölen. Die Federn müssen immer leicht beweglich sein. Unreinigkeiten, die sich zwischen die Sitzflächen gesetzt haben, sind durch Lüften und Drehen des Ventiltellers sofort zu beseitigen. Ein richtig funktionierendes Sicherheitsventil muss sich in der Nähe der festgesetzten höchsten Dampfspannung bei einem leichten Druck am Hebel heben und von selbst wieder schliessen, sobald dieser Druck nachlässt. Es bläst auch stets am ganzen Umfange gleichmässig ab. Von der richtigen Wirkungsweise des Sicherheitsventiles hat sich der Wärter während eines

— G₂b

. . 76

Tages durch mehrmaliges Anheben und Lüften zu über-Das letztere ist auch nötig, damit der Ventil

sein.

zeugen.

teller nicht festbrennt. Eine jede unbefugte Vergrösserung der Belastung eines Sicherheitsventiles ist verboten und

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

strafbar. Ein Einschlüssen des Hebels und Gewichtes in einen Blechkasten, um so das Ventil vor unbefugter Mehrbelastung zu schützen, ist indes zu verwerfen, weil dadurch die Zugänglichkeit, Beobachtung und Instandhaltung des Sicherheitsventiles erschwert wird.

Über die Grösse, welche das Sicherheitsventil eines Kessels haben soll, enthält das jetzige Reichsdampf kessel-gesetz keinerlei Bestimmungen. Das alte preussische Dampfkesselgesetz dagegen schrieb den erforderlichen lichten Querschnitt des Ventiles vor und machte ihn von der festgesetzten höchsten Dampfspannung und der Heizfläche des Kessels abhängig. Die Spannung ist für diesen Querschnitt insofern massgebend, als mit ihr die Ausströmungsgeschwindigkeit des Dampfes zu- oder abnimmt, die Grösse der Heizfläche insofern, als sie unter sonst gleichen Verhältnissen die erzeugte Dampf menge bedingt.

Die Vorschriften des alten preussischen Dampfkesselgesetzes, wie sie in der nachstehenden Tabelle enthalten sind, benutzt man auch jetzt noch meistens zur Bestimmung des erforderlichen Ventilquerschnittes. Dabei ist aber wohl zu beachten, dass die hiernach bemessenen Sicherheitsventile nur Sicherheitsapparate in dem früher erwähnten beschränkten Sinne sein können, da der Querschnitt der Tabelle als Ausflussquerschnitt beim Abblasen infolge des geringen Tellerhubes niemals vorhanden ist. Bezeichnet

p„ wie immer den festgesetzten höchsten Dampfüberdruck in Atm,

f den für 1 qm Heizfläche erforderlichen Querschnitt des Sicherheitsventiles in qmm unter Berücksichtigung von 20% Verengung durch die untere Flügelführung so nehme man für pu = 4 f = 148

Sicherheitsventile von mehr als 100 mm lichter Weite sind nicht zu verwenden, da sie nur schwer dicht zu erhalten sind und ein sehr grosses Belastungsgewicht, namentlich bei hohem Druck, erfordern. An ihrer Stelle nimmt man besser zwei Sicherheitsventile, von denen jedes etwas mehr als den halben berechneten lichten Querschnitt hat.

Die Anbringung des Sicherheitsventiles am Kessel erfolgt genau so wie die des Dampfventiles, also vermittelst eines guss- oder schmiedeeisernen Stutzens, der dem Kessel an einer möglichst hoch gelegenen Stelle des Dampfraumes anzunieten ist.

6    7    8 9 10 11

104 90 80 72 65 60

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13

51

1—I -di

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Beispiele.

1. Der Dupuiskessel nach Fig. 1, Taf. 17 muss bei 88,89 qm Heizfläche und 9 Atm höchstem Dampfüberdruck ein Sicherheitsventil von

72 • 88,89 = ^ 6400 qmm

lichtem,» Querschnitt erhalten. Diesem Querschnitt entspricht ein Ventildurchmesser von d = ^ 90 mm,

während die Ausführung

d = 95 nun

2. Der Steinmüllerkessel auf Taf. 18 verlangt bei 303 qm Heizfläche und 10 Atm höchstem Dampfüberdruck 65 • 303 = 19695 qmm

lichten Ventilquerschnitt. Derselbe lässt sich, wenn Ventile von über 100 mm Durchmesser nicht zur Ver

wendung kommen sollen, nur durch drei Ventile erzielen,

von denen jedes mindestens 19695

-— = 6565 qmm

O

lichten Querschnitt oder

d = <^> 90 mm

lichten Durchmesser besitzen muss. In der Ausführung sind nur zwei Ventile von je

d = 100 mm

lichter Weite vorhanden.

§ 36.

Die grobe Armatur oder Garnitur der Dampfkessel.

Von den zur groben Armatur eines Kessels gehörenden Teilen wurden schon im III. Abschnitte der Kost und die Feuergeschränke besprochen. Hier sind also noch zu betrachten: Die Armaturstutzen, die Mann- und Handlöcher, die Fahrlochverschlüsse, Essenschieber und alle Teile, welche zur Verlagerung der Kessel oder zur Verankerung des Kesselmauer Werkes dienen.

1. Die Armaturstutzen.

Die feinen Armaturteile sind, wie mehrfach schon hervorgehoben, niemals direkt am Kessel zu befestigen, weil die dazu nötigen Schrauben — und solche sind erforderlich, damit man die fraglichen Teile erforderlichen Falles auch abnehmen kann — einzeln abgedichtet werden müssen. Dies ist aber ebenso wie die Abdichtung der Stücke an der unbearbeiteten Kesselwandung selbst mit bedeutenden Schwierigkeiten verbunden und meistens nur unvollkommen zu erreichen. Aus diesem Grunde nietet

für jedes feine Armaturstück dem Kessel einen

man

oder mehrere besondere Stutzen auf und befestigt das

zeigt.

selbe mit Schrauben an dem freien, bearbeiteten und deshalb leicht abzudichtenden Flansch des letzteren.

Das Material der Armaturstutzen ist am besten, namentlich bei hohem Druck, Schmiedeeisen oder weicher Stahlguss. Leider wird meistens noch zu diesen Stücken aus Billigkeitsrücksichten das wenig zuverlässige Gusseisen genommen, trotzdem gerade durch das Reissen oder Platzen solcher gusseisernen Stutzen schon viele und bedenkliche Unglücksfälle hervorgerufen wurden.

Die gebräuchlichen Formen der Armaturstutzen zeigen die Fig. 11 bis 17, Taf. 30, denen auch die nötigen Angaben für ihre Stärke beigeschrieben sind. Werden die Stutzen in der Fabrik angenietet, so ist darauf zu achten, dass sie keine Beschädigung auf dem Transport erleiden. Dies gilt namentlich für den meistens unten am Kessel sitzenden Stutzen der Ab-blaseVorrichtung, der deshalb meistens nur als dicker Flansch (Fig. 15 und 17, Taf. 30) ausgebildet wird. Verwendet man noch gusseiserne Stutzen, so sollte man

doch niemals versäumen, den anzunietenden Flansch äusserst kräftig, und zwar nicht unter 25 mm dick zu machen, da er sonst heim Einziehen der Niete Risse erhält oder platzt. Zwischen diesem Flansch und die Kesselwandung kommt ein schmiedeeisernes Stemmblech von 3 bis 4 mm Dicke zu liegen. Bei starken schmiedeeisernen Flanschen verwendet man hierzu ein dünnes Kupferblech. Grössere Gusseisenstutzen sind durch Rippen genügend zu versteifen. Alle Stutzen müssen schliesslich genau wag- und lotrecht sitzen.

2. Die Mann- und Handlöeher.

Jeder befahrbare Kessel muss mindestens ein, besser zwei Mannlöcher erhalten, von denen sich das eine oben, das andere unten am Kessel befinden soll. Das obere Mannloch wird zweckmässig in den Boden des Dampfdomes gelegt, weil dieser Boden meistens ohnehin schon recht kräftig gewählt wird und durch die Öffnung keine zu bedeutende Schwächung erleidet. Der Ausschnitt in der oberen Kesselwandung wird dann ebenso gross wie das Mannloch gewählt und zu diesem entsprechend gelegt.

Die Mannlochöffnung erhält eine ovale Form, weil diese sich am besten dem menschlichen Körper anschmiegt. Die grösste Breite der Öffnung beträgt 300 bis 350 mm, die grösste Länge 400 bis 450 mm; Öffnungen von nur 280 mm Breite und 380 mm Länge sind nur dann zulässig, wenn sich der Anbringung eines grösseren Mannloches Schwierigkeiten entgegen stellen.

Eine Versteifung der Mannlochränder durch einen aufgenieteten Ring (Fig.l, Taf. 26) oder besonderen Auf- oder Einsatz (Fig. 2 und 4, Taf. 26) ist stets vorteilhaft; unbedingt nötig aber wird dieselbe, wenn der Ausschnitt eine unzulässige Schwächung des Kesselbleches mit sich bringt, oder ein Durchspannen desselben durch die Mannlochbügel zu befürchten ist. Der Verstärkungsring hat meistens 80 bis 130 mm Breite und die Dicke der Kesselwand; auch wird zweireihige Nietung für ihn empfohlen (Fig. 1, Taf. 26). Bei den Böden der Dampfdome genügt meistens die in Fig. 3, Taf. 26 angedeutete Umbiegung der Ränder als Versteifung.

Befindet sich das Mannloch im Kesselmantel, so wird dieser am wenigsten geschwächt, wenn die Öffnung des ersteren mit ihrer Länge in den Umfang, mit ihrer Breite in die Längsrichtung des Mantels gelegt wird. Vielfach ordnet man aber in der Praxis die Mannlochöffnung⁻ aus anderen Bücksichten in umgekehrter Richtung an.

Der Mannlochdeckel wurde früher durch Zusammennieten zweier Bleche (Fig. 1, Taf. 26) hergestellt, während jetzt meistens gepresste Deckel (Fig. 2, 3 und 4, Taf. 26) verwendet werden. Zur Abdichtung wird die sogenannte Mannlochschnur, die aus Kautschuk oder Asbest mit Ein- und Umlage von Leinwand oder Messinggewebe besteht, neuerdings auch Zement benutzt. Die Mannlochbügel werden entweder voll geschmiedet (Fig. 1 und 4, Taf. 26) oder hohlgepresst (Fig. 2 und 3, Taf. 26). Im ersteren Falle sind sie in der Mitte 60 bis 70 mm hoch und 30 bis 40 mm stark. Zweckmässig bildet man die Enden der Bügel flach aus oder rundet sie ab, damit Verletzungen des Bleches durch scharfe Kanten vermieden werden. Die Deckelschrauben haben gewöhnlich 30 mm Bolzen- und D/s Zoll engl. Gewindedurchmesser. Im Deckel werden sie durch Umnieten befestigt. Ihre Länge soll möglichst gering, der Bügel also möglichst flach sein, da die Schrauben das Ein- und Ausbauen des Deckels um so mehr hindern, je länger sie sind.

Betreffs der Abdichtung der Mannlochdeckel durch Zement schreibt der Magdeburger Dampfkessel-Überwachungs-Yerein in seinem Flugblatt No. 1 des Jahres 1891: „Man mischt gewöhnliches Zementmehl mit Wasser zu einem Mörtel, der nicht mehr fliesst und so steif ist, dass er an einer senkrechten Wand hängen bleibt. Diesen Mörtel trägt man auf die zu dichtende Fläche auf und zieht die Schrauben fest an, bis beide Dichtungsflächen aneinander liegen und aller überflüssige Zement herausgequollen ist.

Die gewöhnliche Ausführung des Mannloches nach Fig. 1, Taf. 26 leidet an dem Übelstande, dass die Dichtungsflächen am Mannloch- und Deckelrande unbearbeitet bleiben und deshalb schwer vollkommen abzudichten sind, namentlich wenn das Mannloch in einer gebogenen Kesselwandung sitzt. Bei den neueren Ausführungen nietet man deshalb dem Kessel besondere, gepresste Auf- oder Einsätze an, wie sie Fig. 3 und 4, Taf. 26 zeigen. Der Ausschnitt im Kesselblech wird durch dieselben zwar vergrössert, dafür aber auch bei genügender Verstärkung eine ebene Dichtungsfläche geschaffen, die vorher an beiden Teilen gut bearbeitet und später leicht und vollkommen abgedichtet werden kann. Bei ebenen oder gewölbten Boden wird eine solche Fläche nach Fig. 3, Taf. 26 durch Pressen eines gebogenen Randes an der Mannlochöffnung hergestellt.

Handlöcher dienen zur Reinigung einzelner Kesselteile, die nicht befahrbar sind, oder auch zum Einbauen solcher Teile. Dem ersteren Zwecke haben sie z. B. bei den Lokomotiv-, Zwergkesseln u. s. w. zu genügen, wo sie zur Entfernung des Schlammes an geeigneten Stellen des Kessels angebracht werden (siehe Mt in Fig. 1, Taf. 23, sowie Fig. 2 bis 4 daselbst), den beiden genannten Zwecken dienen sie z. B. bei den Wasserröhrenkesseln, wo sie das Einbauen und Reinigen der Röhren ermöglichen sollen und gewöhnlich als Kammerverschlüsse bezeichnet werden (siehe Seite 104, 107 und 110).

Die Handlöcher, welche nur Reinigungszwecken dienen, zeigen eine runde oder eine ovale Form. In dem einen Falle haben sie 140 bis 170 mm Durchmesser, in dem anderen sind sie 80 bis 120 mm breit und 120 bis 200 mm lang. Abgedichtet werden die Deckel, die aus Schmiedeeisen oder Temper-, Stahlguss bestehen, durch Aufschleifen des Randes (M, in Fig. 1, Taf. 23) oder in der bei Mannlöchern üblichen Weise (Fig. 2 bis 4, Taf. 23).

3. Die Fahrloehversehlüsse.

Um die Feuerzüge befahren zu können, sind, wie schon früher angegeben, im Kesselmauerwerk die nötigen ■ Fahrlöclier oder Einsteigeöffnungen vorzusehen. Während des Betriebes müssen dieselben natürlich geschlossen werden. Hierzu dienen, wenn man die Öffnung nicht durch Lehmwände, die beim Befahren immer wieder eingerissen werden müssen, zusetzen will, entsprechende Verschlüsse. Man bildet dieselben als gusseiserne Zargen mit einzulegendem Deckel (Fig. 11, Taf. 26, F in Fig. 1, Taf. 13) oder als richtige Thüren (F in Fig. 1, Taf. 14) aus.

Führungsrahmen. Der erstere, eine Guss- oder Blechplatte, wird vom Heizerstande aus durch eine Kette mit Gegengewicht bezw. Hebel und Stangen bewegt, der letztere ist stets gegossen und wird fest in das Mauerwerk des Fuchses eingelassen.

Einen Hubschieber von gewöhnlicher Ausführung zeigt Fig. 5, Taf. 26. Der eigentliche Schieber muss

Fig. 38.

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4. Der Essensehieber.

Die kleinste Weite, welche eine Einsteigeöffnung’ | mindestens 10 mm stark sein und, da er sowohl wie haben muss, ist 400 X 400 mm. Auf einen dichten Ab- sein Rahmen völlig unbearbeitet bleibt, genügend Spiel Schluss, der, wenn nötig, durch Zuschmieren mit Lehm in dem letzteren haben. Drehschieber werden nach zu erzielen ist, muss namentlich Gewicht gelegt werden, Fig. 6, Taf. 26, Fig. 8, Taf. 22 oder wie bei dem Stein-damit keine kalte Luft angesaugt wird.    müllerkessel auf Taf. 18 ausgeführt. Von beiden Aus-

! führungsarten des Essenschiebers dürfte dem Drehschieber wohl der Vorzug zu geben sein; er bedarf Er wird als Hub- oder Drehschieber ausgeführt keines Gegengewichtes, ist in jeder Lage im Gleich -und besteht aus dem eigentlichen Schieber und Mem gewicht und bietet im geschlossenen Zustande einen

der

dichteren Schluss, da Schieber und Rahmen sich in den Berührungsflächen überhaupt oder besser bearbeiten lassen.

Der grosse Einfluss, den eine richtige Handhabung des Essenschiebers auf die Wärmeausnutzung des Brennmateriales ausübt, wurde schon im II. Abschnitte betont. Leider aber hat man diesem Garniturteile sowohl in der Ausführung, als auch hinsichtlich der bequemen Handhabung von seiten des Wärters bisher nicht die ihm gebührende Aufmerksamkeit erwiesen, und erst in neuerer Zeit sucht man hierin Besserung zu schaffen. So sorgt man jetzt mit Recht dafür, dass dem Heizer die Handhabung des Essenschiebers durch besonders konstruierte Apparate möglichst erleichtert wird. Die älteren, einfachen Bewegungsvorrichtungen desselben, wie sie oben angeführt wurden, sind nämlich gewöhnlich so umständlich angeordnet und wegen ihrer mangelhaften Bearbeitung so schwer zu bedienen, dass es der Wärter z. B. in den meisten Fällen unterlässt, den Schieber zu schliessen, wenn er beim Beschicken des Rostes die Heizthür öffnet, trotzdem doch die dann eintretende kalte Luft so nachteilig für die Verbrennung und den Kessel ist. Zwar hat man auch schon versucht, den Heizer zum Schliessen des Schiebers in dem erwähnten Augenblicke zu zwingen, indem man z. B. das Gegengewicht des Hubschiebers vor der Heizthür anordnet oder das Gestänge des Drehschiebers mit der letzteren verbindet. Im ersteren Falle muss man das Gewicht erst heben, also den Schieber niederlassen, ehe man die Thür öffnen kann, im letzteren Falle bewegt diese Thür beim Öffnen und Schliessen den Schieber in dem erforderlichen Sinne, wie z. B. bei der in Fig. 17, Taf. 26 angedeuteten Ausführung, wo in den letzten Feuerzug des Flammrohrkessels ein Hilfsschieber eingesetzt ist. Aber alle diese Vorrichtungen haben sich nicht bewährt, sondern sind meistens wieder fallen gelassen worden. Der Grund hierfür lag wieder in der zu schwierigen oder unbequemen Handhabung des Mechanismus, die den Wärter zu sehr ermüdet, namentlich bei forciertem Betriebe. Besser in dieser Hinsicht sind die von einigen Firmen jetzt zur Einführung gebrachten Zugregulier-Vorrichtungen. Zu den bekanntesten und besten derselben gehört der Zugregulator der Rheinischen Apparate-Bauanstatt in Brühl bei Köln unter No. 58050 im Deutschen Reiche patentiert und in Fig. 38 des Textes dargestellt ist. Der am Feuer-geschränk drehbar verlagerte Hebel a steht hier einerseits durch eine rollenartige Mutter b mit dem schrauben-linig gewundenen Flacheisen c in Verbindung, das die Verlängerung des fest in der Feuerthür sitzenden Bolzens d bildet. Andererseits hängt an dem Hebel a im Punkte s vermittelst Drahtseil und den nötigen Rollen der durch ein Gegengewicht ausbalancierte Rauchschieber. Hebt man den Hebel, so schliesst sich der Rauchschieber und öffnet sich, da die Rollenmutter b mit den Schraubengängen von c in Berührung bleibt und deshalb den Bolzen d dreht, die Feuerthür, und umgekehrt. Durch die Stellschraube z, sowie durch den verschiebbaren An-

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

griffspunkt s des Drahtseiles am Hebel kann die bei vollständig geschlossener Heizthür gewünschte Rauchschieberöffnung leicht hergestellt werden.

Der Apparat verbürgt infolge seiner einfachen und solid ausgeführten Teile ein dauernd sicheres Funktionieren bei nicht zu anstrengender Handhabung.

5. Garniturteile zur Verlagerung der Dampfkessel.

Ein liegender Kessel kann in dreifacher Weise auf seinem Mauerwerk verlagert werden. Man kann ihn untersttizen, aufhängen, oder unterstützen und aufhängen zusammen.

Bei der Unterstützung eines Kessels ist es niemals ratsam, den Kessel direkt auf das Mauerwerk zu legen, sondern hierzu immer besondere Eisenteile zu verwenden, die man als Kesselfüsse bezeichnet. Bei einer direkten Auflage am Mauerwerk könnte nämlich durch Zusammentrocknen oder teilweises Senken desselben der Kessel leicht aus seiner ursprünglichen und richtigen Lage gebracht werden, womit dann unter Umständen ein Bruch der Rohrleitungen, eine Lockerung der Flanschenverbindungen, ein Schiefstellen des Speise-und Sicherheitsventiles u. s. w. verbunden sein würde. Bei der Verwendung besonderer Kesselfüsse ist das aber vollständig ausgeschlossen, da diese stets auf besondere Pfeiler gesetzt werden, die gut fundamentiert und in Zement aufgeführt sind.

Gebräuchliche Formen der Kesselfüsse zeigen die Fig. 13 bis 16, Taf. 26. Sie sind oben mit Hauleisten versehen und werden, wenn möglich, stets unter die Aussenringe des Kessels gesetzt. Im ersten Feuerzuge sind die Fiisse vor den heissen Feuergasen durch Schamottewände zu schützen, direkt hinter der Feuerbrücke sind sie möglichst zu vermeiden, weil sie hier zu schnell verbrennen. Bei langen Kesseln macht man wohl auch der Wärmeausdehnung wegen den hintersten Kesselfuss fest, die anderen auf Rollen beweglich (siehe die untere Hälfte von Fig. 15, Taf. 26). Bei Kesseln von weniger als 5 m Länge genügen zwei, bei längeren drei oder vier Kesselfüsse, wobei die Belastung der Hauleisten 0,06 kg/qmm nicht überschreiten soll.

Zur Aufhängung der Kessel bedient man sich entweder sogenannter Kesselpratzen, die mit ihrem einen Arme dem Kessel oben angenietet sind und sich mit dem anderen auf das Mauer werk der Seitenzüge legen, oder einer Anzahl schmiedeeiserner Stangen, die mit Augen und Bolzen den Kessel in angenieteten Eisen fassen, selbst aber an quer über das Mauerwerk gelegten [- oder I-Trägern hängen. Kesselpratzen werden nach Fig. 9, Taf. 26 in Gusseisen, oder besser nach Fig. 8 und 10, Taf. 26 in Schmiedeeisen ausgeführt. Ihr horizontaler Arm muss so lang sein, dass er auch auf nicht ausgekragtes Mauerwerk zu liegen kommt, ihre Zahl kann eben so gross wie die der Kesselfüsse genommen werden. Die gewöhnliche Anordnung der Aufhängestangen ist aus Fig. 1, Taf. 11, sowie Taf. 12 ersichtlich. Sie sind beweglich in kleinen Halbkugeln auf den Platten der I-Träger verlagert. Bei einfachen Walzenkesseln, sowie bei mehrfachen Walzenkesseln mit Zwischenfeuerung wird auch aus den auf Seite 75 und 79 angegebenen Gründen eine elastische Aufhängung nach Fig. 7, Taf. 26 empfohlen, die aber immerhin nur wenig Anwendung finden dürfte. Die Beanspruchung der Aufhängestangen soll 7 kg/qmm nicht übersteigen.

Gleichzeitige Aufhängung und Unterstützung kommt nur bei mehrfachen Walzenkesseln oder kombinierten Kesseln vor, wo die Oberkessel aufgehangen, die Unterkessel unterstützt werden.

6. Garniturteile zur Verankerung des Kesselmauer Werkes.

Um das Kesselmauerwerk vor dem Einfallen zu schützen, sind die Seiten-, Vorder- und Hinter wände desselben durch kräftige Anker im Anschluss an den Kessel zu erhalten. Die Anker erhalten mindestens 1 Zoll Stärke und legen sich mit ihren Muttern gegen genügend grosse Ankerplatten.

Bei den Seitenwänden lässt man die Queranker in gewissen Abständen über und unter dem Kessel, sowie durch das Feuergewölbe gehen; bei übereinander liegenden Kesseln gehen noch zwischen diesen Anker durch. Oft hakt man auch die Anker in besonders angenietete Augen des Kessels ein, oder befestigt sie an den Kesselpratzen (siehe Fig. 1, Taf. 10).

Die Längsanker der Vorder- und Hinterwände gehen ebenfalls entweder ganz durch, oder werden an den Enden aufgehauen und mit Splint im Mauerwerk gehalten (siehe Fig. 1, Taf. 11).

Als Ankerplatten werden gusseiserne Rosetten, L_-Eisen (Fig. 12, Taf. 26), i-Eisen, alte Eisenbahnschienen u. s. w. verwendet.

Besonderer Aufmerksamkeit bedarf die Verankerung des Mauer Werkes bei mehrfachen Walzenkesseln mit Zwischenfeuerung. Das Taschenbuch „Die Hütte“ empfiehlt hier, den Oberkessel durch Anker, welche in seitlich angenietete Augen eingreifen, zu halten und als Ankerplatten für diese Queranker zwei [-Eisen zu verwenden, die zu beiden Seiten von vorne bis hinten durchgehen.

Auch die hintere Wand des Kesselmauerwerkes, gegen welche die Feuergase stossen, verlangt zu ihrem Anschluss an den Kessel einer besonders kräftigen Verankerung, wie solche z. B. an den Kesseln in Fig. 1, Taf. 9, sowie Taft 15 ausgeführt ist.

VI. ABSCHNITT.

Die Zubehörteile der Dampfkesselanlagen.

§ 37.

Bildung und Bekämpfung des Kesselsteines. Mittel und Vorrichtungen zur Reinigung des Speise-

Wassers.

Die Bildung des Kesselsteines hat die Praxis von jeher mit allen möglichen Mitteln zu bekämpfen versucht, denn die Nachteile, welche dieser Steinansatz für den Kessel und den Betrieb mit sich bringt, sind, wie allgemein bekannt, ganz bedeutende. Zu diesen Nachteilen gehören: die Unkosten für das Ausklopfen und Reinigen der Kessel, die Beschädigungen, welche die Kesselwände in den meisten Fällen durch die zum Ausklopfen erforderlichen scharfen Hämmer erleiden, die mit zunehmender Kesselsteinschicht immer geringer werdende Wärmeleitungsfähigkeit der Kesselbleche und die hiermit verbundene Abnahme der Dampfproduktion bezw. erforderliche Steigerung des Brennmaterialverbrauches, die infolge starker Kesselsteinablagerungen eintretenden Wärmestauungen und Überhitzungen der Bleche, namentlich der Feuerplatten, wodurch die Festigkeit vermindert wird, Reparaturen und Betriebsstörungen notwendig werden, und die Explosionsgefahr zunimmt, endlich Korrosionen oder Anfressungen der Kesselwandungen, von denen die Steinbildung in vielen Fällen begleitet ist, Verstopfungen der Wasserstandsvorrichtungen, Erhöhung der Neigung zum Überkochen u. s. w.

Man sieht, die Übelstände, welche die Kesselsteinbildung mit sich bringt, sind so zahlreich und erheblich, dass der Wunsch nach Fortfall der Kosten, Reparaturen und Betriebsstörungen, namentlich bei fehlender Reserve, Schonung der Kessel, Erhöhung der Sicherheit durch Verhütung dieses Steinansatzes nur zu begründet erscheint. Leider ist bis jetzt kein Mittel oder Verfahren vorhanden, das allen berechtigten Anforderungen genügen könnte, trotzdem schon ganz bedeutende Leistungen in der vorliegenden Sache zu verzeichnen sind; denn einerseits sind bei den mit vollständigem Erfolge verbundenen Vorrichtungen zur Bekämpfung des Kesselsteines die Unkosten für Aufstellung und Betrieb der

Apparate erheblich und oft so gross, dass sie die Rentabilität der ganzen Reinigungsanlage in Frage stellen, andererseits wird bei den einfacheren Verfahren Schlamm in den Kessel gebracht, der zwar die Reinigung der Kessel erleichtert, aber nicht vollständig beseitigt und noch genug Nachteile mit sich bringen kann.

Ehe wir (uns nun den Mitteln und Verfahren zur Bekämpfung des Kesselsteines zuwenden, haben wir diejenigen Bestandteile des Wassers kennen zu lernen, welche die Bildung dieses Steines bewirken. Es sind dies gewisse chemische Verunreinigungen, wie sie das zur Kesselspeisung in der Regel verwendete und als hart bezeichnete Brunnen- oder Quellwasser aufgelöst enthält. Weiches Regenwasser besitzt diese Verunreinigungen nur in geringem Masse, nimmt dieselben aber auf, wenn es in die Erde eindringt. Als die vorzugsweise zur Kesselsteinbildung beitragenden Bestandteile des harten Wassers sind zu nennen:

1.    Der schwefelsaure Kalk (G-yps) CaS0₄. Er ist der gefürchteste von allen Kesselsteinbildnern, da er sich beim Verdampfen des Wassers krystallinisch ausscheidet und an allen von dem letzteren berührten Teilen der Kesselwandung eine äusserst feste und dichte Kruste hinterlässt.

2.    Die doppeltkohlensauren Salzedes Calciums und Magnesiums CaH₂(C0₃)₂ bezw. MgH₂(C0₃)₂. Dieselben werden beim Erwärmen des Wassers in einfachkohlensauren Kalk bezw. Magnesiumhydrat übergeführt, bilden keinen festen Kesselstein, sondern Schlamm, und lagern sich an den tiefsten Stellen des Kessels ab, wo sie sich ebenfalls zu festen Krusten verdicken, indem sie von dem schwefelsauren Kalk umschlossen werden.¹)

Ausser diesen Bestandteilen enthält das Wasser noch die folgenden Kesselsteinbildner in geringerem Masse: Chlormagnesium MgCl₂, Chlorcalcium CaCl₂, salpetersaures Magnesium und salpetersauren Kalk Mg(N0₃)₂ bezw. Ca(N0₃)₂ u. s. w. Von ihnen ist

1) Bezüglich des Magnesiumhydrates, das sich heim Sieden des Wassers zuletzt absetzt, ist dies aber noch zweifelhaft.

bei Gross wasserraumkesseln bis zu 200 g, bei kombinierten Kesseln

bei Feuerröhrenkesseln bei Wasserröhrenkesseln

wert und lohnt sich, wenn der Gehalt an Kesselsteinbildnern für 1 cbm Wasser beträgt:

220 bis 270 g, 100 bis 150 g.

Kleie, Katechu (gerbstoffhaltiger

namentlich das Chlormagnesium gefürchtet, weil es sich im Kessel in Magnesiumhydrat, das Schlamm und Stein bildet, und in Salzsäure zersetzt, welche die Kessel -Wandungen an greift.

Die Härte eines Speisewassers drückt man in Graden aus und verstellt z. B. in Deutschland unter Wasser, das die Einheit der Härte besitzt, solches, das auf 100000 Teilen Wasser 1 Teil Calciumoxyd (CaO) enthält. Man unterscheidet ferner zwischen einer vorübergehenden und bleibenden Härte. Die erstere wird durch den Gehalt an kohlensaurem Kalk und Magnesium gebildet und verliert sich nach mehrmaligem Kochen des Wassers, zu der letzteren rechnet man Schwefel-, salpetersauren Kalk und Magnesium, Chlormagnesium u. s. w. Vorübergehende und bleibende Härte ergeben zusammen die Gesamthärte. Man bestimmt dieselbe vermittelst titrierter Seifenlösung, die man einer bestimmten Wassermenge so lange zusetzt, bis dass nach dem Schütteln ein bleibender Schaum eintritt. Passende Instrumente hierzu, sogenannte Hydrometer, werden von Louis Müller-Unkel in Braun schweig geliefert.

Über die Verwendbarkeit von Kesselspeisewasser bei gewissem Gehalt von Kesselsteinbilduern macht Dr. Moschele in Berlin die folgenden Angaben.¹) Es kann 1 cbm Wasser, ohne dass es notwendig ist, dasselbe zur Bekämpfung des Kesselsteines zu reinigen, an Kesselsteinbildnern enthalten:

bis zu 120 g, bis zu 100 g, bis zu 80 g.

Dagegen ist die Peinigung des Speisewassers empfehlens-

bei Grosswasserraumkesseln 200 bis 400 g, bei kombinierten Kesseln bei Feuerröhrenkesseln

Bei Wasserröhrenkesseln ist die Reinigung des Speisewassers stets empfehlenswert.

Was die Verwendbarkeit des in der Natur sich bietenden Wassers zur Dampfkesselspeisung anbelangt, so eignet sich natürlich vorzugsweise Regenwasser hierzu; es steht aber leider in äusserst geringen Mengen zur Verfügung. Dann kommt Teich- und Flusswasser, deren Gehalt an Kesselsteinbildnern ebenfalls sehr gering ist. Das Wasserleitungswasser der Städte besitzt auch nur einen niedrigen Härtegrad (8 bis 8°), da es ja meistens den Flüssen entnommen wird, ist aber sehr teuer. Schliesslich kommt Brunnenwasser, das sich noch bis zu 30° Härte bei 200 Gewichtsteilen Gesamtrückstand auf 100000 Gewichtsteilen Wasser zur Wasserreinigung eignen soll, wobei aber zu beachten ist, das nicht allein der Härtegrad, sondern auch der Gehalt an den übrigen Kesselsteinbildnern hierfür entscheidend ist.

Wenden wir uns jetzt den Mitteln zur Bekämpfung des Kesselsteines zu, so kann die Wirkung derselben mechanischer oder chemischer Art sein.

Von den mechanisch wirkenden Mitteln kamen früher und kommen teilweise auch jetzt noch die folgenden zur Verwendung.

Schlammfänger, Einlagen (von denen die bekanntesten die Popperschen sind) aus dünnem Eisenblech wurden früher im Kessel excentrisch zur unteren Kesselwand aufgestellt oder aufgehangen. Sie sollten den Schlamm des über sie hinweggehenden Wasserstromes, wie er durch die bei Unter- und Zwischenfeuerungen

stattfindende stärkere Erwärmung des zwischen der Feuerplatte und den Einlagen befindlichen Wassers hervorgerufen wird, auf nehmen und dadurch den Ansatz von festen Kesselsteinkrusten verhüten. Das wird aber nicht ganz erreicht, sondern es kommen erwiesener-massen stets, wenn auch nicht so dicke Krusten wie sonst vor; immerhin bieten aber solche Schlammfänger den Vorteil, dass sie bei Unter- und Zwischenfeuerungen den Hauptschlamm von den Feuerplatten fernhalten.

Blechschnitzel, gestossenes Glas, Porzellanscherben u. dergl. wurden in den Kessel gebracht und sollten, indem sie die Wallungen des Wassers mitmachten, die Wände abkratzen. Diese Gegenstände wirken vielleicht anfangs, später setzen sie sich in den Schlamm und Kesselstein fest und werden dann erst recht nachteilig für den Kessel.

Das Anstreichen der etwas erwärmten Kesselwände mit Teer soll das Lösen des Steinansatzes erleichtern, wirkt aber insofern nachteilig, als es die Steinbildung befördert.

Kartoffeln

Extrakt überseeischer Hölzer) werden auch heute noch in das Wasser gethan, damit sie durch ihre klebrige Masse, welche sich zwischen Kesselstein und Kesselwand setzen soll, das Ablösen des ersteren erleichtern. Der Erfolg ist meistens nur ein sehr geringer, die Mittel schaden aber dadurch, dass sie den Schlamm im Kessel vermehren und zum Aufschäumen des Wassers Veranlassung geben.

Petroleum benutzt man ebenfalls zum Absprengen des Kesselsteines. Man bestreicht mit demselben gewöhnlich die Kessel Wandungen, was natürlich mit grosser Vorsicht geschehen muss, und lässt den Anstrich dann trocknen. Der Erfolg des Mittels ist bei der mannigfachen Zusammensetzung und Beschaffenheit des Kesselsteines ein sehr verschiedenartiger; manchmal tritt thatsächlich ein Absprengen, manchmal nur eine Lockerung des Steines ein, und in vielen Fällen wird gar kein Erfolg beobachtet. Als Nachteil macht sich bei einer Ablösung des Steines durch das Petroleum der Umstand geltend, dass die abgesprengten Teile sich an einer tieferen Stelle des Kessels ansammeln und hier, wenn sie nicht zeitig genug aus dem Kessel entfernt werden, namentlich für die Feuerplatten der Unter- und Zwischenfeuerungen gefährlich werden können. Vor der Anwendung des Petroleums bei Kesseln mit den zuletzt genannten Feuerungen ist deshalb zu warnen und bei seiner Benutzung an anderen Kesseln die grösste Vorsicht anzuraten.

Wie man sieht, ist der Erfolg den die mechanisch wirkenden Mittel für die Bekämpfung des Kesselsteines haben, immer nur ein äusserst geringer. Besser in dieser Beziehung sind die chemisch wirkenden Mittel. Von ihnen kommen jetzt hauptsächlich Ätzkalk, Ätznatron (kaustische Soda) und kohlen sau res Natron (kalci-nierte Soda) für die Wasserreinigung in Frage. Chlorbarium, welches sehr wirksam ist und früher vielfach Verwendung fand, ist jetzt nicht mehr in Gebrauch. Die Wirkung dieser Mittel besteht darin, die im harten Wasser aufgelösten Kesselsteinbildner in Schlamm zu verwandeln, der im Wasser unlöslich ist und aus diesem auf mechanischem Wege, also durch einfaches Absetzen oder Filtrieren des Wassers, beseitigt werden kann. Die Wirkung der Mittel wird ferner gesteigert, wenn man dieselben dem erwärmten oder sogai* unter Druck stehenden Wasser zusetzt, also das Wasser auf warmem Wege reinigt. Wärme und Spannung lassen die Reaktionen schneller, vollständiger und sicherer vor sich gehen, gestatten auch kleinere und billigere Apparate zur Reinigung. Geht die letztere auf kaltem Wege vor sich, so kommt ein Teil der Kesselsteinbildner gewöhnlich erst durch die Wärme im Kessel zur Ausscheidung, und das Wasser gelangt meistens nicht vollkommen weich in den letzteren; auch erfordert das kalte Verfahren sehr grosse Gefässe und längere Zeit. Man giebt deshalb jetzt vielfach dem warmen Verfahren den Vorzug vor dem kalten. Die Reinigung des Wassers durch die angeführten Mittel kann vor Eintritt des letzteren in den Kessel oder in diesem selbst vorgenommen werden. Die erstere Methode ist natürlich vorzuziehen, da sie allen Schlamm vom Kessel fernhält und diesem bei richtiger Wirkung vollkommen oder nahezu vollkommen weiches Wasser zuführt; sie findet aber wegen der umfangreichen und kostspieligen Einrichtungen, die sie erfordert, meistens nur bei grossen und mittleren Kesselanlagen Verwendung, während die letztere Methode ihrer Einfachheit wegen gewöhnlich bei kleineren Anlagen benutzt wird.

Was die Verwendung der einzelnen chemisch wirkenden Mitteln anbelangt, so benutzt man Ätzkalk meistens in Form von Kalkvvasser, seltener als gebrannten Kalk oder Kalkmilch zur Fällung des doppeltkohlensauren Kalkes und Magnesiums, welche wie die nachstehenden Formeln zeigen, in das einfachkohlensaure Salz bezw. Magnesiumhydrat übergeführt werden und unlöslichen Schlamm liefern.

CaH., (C0₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaC0₃ + 2H₂0.

MgH₂ (C0₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂ -f 2CaC0₃ + 2H₂0.

Enthält das Wasser ausserdem noch schwefelsauren Kalk und andere Kesselsteinbildner, so verwendet man Ätzkalk und kohlensaures Natron (kalcinierte Soda), die zusammen Ätznatron (kaustische Soda) und kohlensauren Kalk ergeben, von denen der letztere die Schlammmenge unnötig vermehrt. Mit Rücksicht hierauf sind diese Mittel stets ausserhalb des Kessels anzuwenden, da sie, im Kessel selbst zugesetzt, zu viel Schlamm in den letzteren bringen würden.

Die Reinigung des Speisewassers durch Ätzkalk in Form von Kalkwasser hat den Übelstand, dass sehr grosse Mengen des letzteren gebraucht und somit auch grosse Bassins zur Abscheidung erforderlich werden; zudem nimmt die Zubereitung des Kalkwassers viel Zeit in Anspruch und ist wegen des häufig erforderlichen Umrührens recht umständlich. Benutzt man den Ätzkalk in Form von Kalkmilch, so lassen sich die nötigen Zusätze nicht genau berechnen, da man den Kalk selten rein bekommt.

Kohlensaures Natron (kalcinierte Soda) ist das jetzt am meisten verwendete Mittel zur Wasserreinigung.

Es wirkt sowohl auf die doppeltkohlensauren Salze des Calciums und Magnesiums, soweit diese nicht schon durch die Wärme allein ausgeschieden werden, als auch auf den schwefelsauren Kalk ein. Die ersteren führt es nach den Gleichungen:

CaH₂ (C04 + Na₂ C0₃ = CaC0₃ -f 2NaHC0₃,

MgH₂ (C0₃)₂ -f- Na₂ C0₃ = MgC0₃ 4 2NaHC03 in die entsprechenden einfachkohlensauren Salze¹) und doppeltkohlensaures Natron über, den Gyps verwandelt es ebenfalls in kohlensauren Kalk, sowie schwefelsaures Natron gemäss der Gleichung:

Ca S 0₄ 4 Na₂ C 0₃ = Ca C0₃ 4 Na₂ S 0₄.

Wird die Soda direkt in den Kessel eingeführt, so wird dieselbe, soweit sie zur Fällung der doppeltkohlensauren Calcium- und Magnesiumsalze dient, immer wieder erneuert, indem beim Sieden aus dem gebildeten doppeltkohlensauren Natron nach der Formel:

2 NaH C0₃ = Na₂ C0₃ 4 H₂0 4 C02 Kohlensäure entweicht. Hat man also einmal die für den Kesselinhalt im ganzen erforderliche Sodamenge dem Wasser zugesetzt, so braucht man später immer nur soviel Soda in den Kessel zu bringen, als zur Fällung des schwefelsauren Kalkes für das neu eingeführte Speisewasser nötig ist oder durch etwa aus dem Kessel abgelassenes Wasser neu ersetzt werden muss. Das zeitweise Ablassen des Wassers aus dem Kessel (alle 8 bis 14 Tage) und eine teilweise Neufüllung des letzteren ist bei der direkten Einführung der Soda in den Kessel unbedingt erforderlich, da bei der fortschreitenden Verdampfung das zurückbleibende schwefelsaure Natron, wie es sich aus der Fällung des schwefelsauren Kalkes ergiebt, im Verein mit den Chloriden und Nitraten des Magnesiums und Calciums eine Sole von immer mehr zunehmender Konzentration liefert, die bei zu hoher Steigerung eine Erhöhung der Siedetemperatur, lästige Ausschwitzungen u. s. w. zur Folge hat. Das Abblasen des gebildeten Schlammes aus dem Kessel hat natürlich mindestens täglich zu geschehen.

Die kalcinierte Soda soll auch das Chlormagnesium fällen, indem sie dasselbe nach der Gleichung

MgCl₂ 4 NaC0₃ = MgC0₃ 4 2NaCl unter Bildung von Kochsalz in einfachkohlensaures Magnesium überführt; nach Angaben von anderer Seite soll diese Einwirknng aber nicht stattfinden, die Bildung der für die Kesselbleche so schädlichen Salzsäure aus dem Chlormagnesium also nicht verhütet werden. Hierzu soll vielmehr kaustische Soda, also Ätznatron, erforderlich sein.

Ätznatron wird zur Reinigung des Speisewassers namentlich dann verwendet, wenn diese ausserhalb des Kessels vorgenommen wird. Es ist zwar teurer wie das kohlensaure Natron, wirkt aber auch energischer

1) Das doppeltkohlensaure Magnesium soll nach neueren Angaben nur dann gefällt werden, wenn Magnesiumhydrat entsteht. Dieses bildet sich aber nur bei grossem Sodaüberschuss, der nicht zu empfehlen ist.

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und schneller als dieses. Infolgedessen kommt man bei Ätznatron mit kleineren Apparaten aus; auch entsteht bei seiner Verwendung aus den doppeltkohlensauren Salzen ein flockiger Niederschlag, der sich leichter absetzt als der hei Benutzung von kalcinierter Soda sich bildende pulverförmige Niederschlag.

Die Einwirkung des Ätznatrons auf die Kesselsteinbildner ist die folgende. Die doppeltkohlensauren Salze des Calciums und Magnesiums werden durch dasselbe in die entsprechenden einfachkohlensauren Salze, also in Schlamm²), übergeführt. Zugleich bildet sich aber kohlensaures Natron, welches dann in der schon früher angegebenen Weise den schwefelsauren Kalk fällen kann. Die chemische Formel für den ersten Vorgang lautet bei Calcium z. B.:

CaH₂ (C0₃ )₂ -f 2 NaOH = CaC0₃ -f Na₂ C0₈ -f 2 H₂ 0. Der letzte Vorgang ist wie früher:

CaS0₄ + Na₂C0₃ = CaC0₃ -f Na₂ S0₄.

Im Falle das gewonnene kohlensaure Natron zur Ausscheidung des schwefelsauren Kalkes nicht genügt, muss man dem Ätznatron noch kalcinierte Soda zusetzen. Bildet sich zuviel kohlensaures Natron aus dem Ätznatron, so ersetzt man einen Teil des letzteren durch Kalk, was namentlich für stark magnesiumhaltigesWasser empfehlenswert ist.

Die Menge der zuzusetzenden Chemikalien richtet sich natürlich nach der Zusammensetzung des Wassers, die am besten durch einen Chemiker bestimmt wird, und ergiebt sich aus den Atomgewichten der im Wasser enthaltenen und demselben zuzusetzenden Stoffe. Enthält z. B. 1 Liter Speisewasser 0,3421 g festen Rückstand, von dem

0,189 g doppeltkohlensauren Kalk,

0,098 g doppeltkohlensaures Magnesium,

0,0551 g schwefelsauren Kalk sind, so bestimmt sich die Menge der erforderlichen kalcinierten Soda nach Dr. Rossel³) in der folgenden Weise. Es beträgt bei einem Molekulargewicht des doppeltkohlensauren Kalkes = 100,

das Molekulargewicht des doppeltkohlensauren Magnesiums 84,

dasjenige des schwefelsauren Kalkes 136, dasjenige der Soda 106, und somit sind jedem cbm Speisewasser

für 189 g doppeltkohlensauren Kalk

189 = or, 200,4 g reines Soda, für 98 g doppeltkohlensaures Magnesium — 98 = ^ 123,7 g reines Soda,

für 55,1 g schwefelsauren Kalk

55,1 =    42,9 g reine Soda,

im ganzen also 367 g reine Soda zuzusetzen. Mit Rücksicht darauf, dass die im Handel vorkommende kalcinierte Soda nicht rein ist, das Salz auch immer Wasser anzieht, ist der obige Zusatz um ca. 20°/o zu. erhöhen.

Wird die Soda direkt mit dem Speisewasser dem Kessel zugeführt, so sind, wie früher erklärt, die berechneten Gramm Soda nur jedem Kubikmeter Wasser des frisch zu füllenden Kessels zuzusetzen. Während des

Betriebes erfordert jeder Kubikmeter des einzuführenden Speisewassers, solange kein Wasser aus dem Kessel abgelassen wird, nur die zur Fällung des schwefelsauren Kalkes nötige Sodamenge, also 42,9 g nach dem obigen Beispiel.

Da ein überschüssiger Zusatz vou Chemikalien an das zu reinigende Wasser ebenso nachteilig wie ein zu geringer ist, letzteres auch in seiner Zusammensetzung nicht völlig gleich bleibt, so hat man sich durch häufige Prüfung des gereinigten Wassers von der richtig bemessenen Zusatzmenge der Chemikalien zu überzeugen. Das einfachste, wenn auch nicht ganz zuverlässige Mittel hierzu bietet rotes Lakmuspapier, dass vom Wasser bei richtig bemessener Zusatzmenge in zehn Minuten hellblau, bei zu geringer Menge gar nicht und bei zu grosser schnell dunkelblau gefärbt wird. Andere empfehlen zur Prüfung des durch Soda gereinigten Wassers einem Reagenzglas des letzteren oxalsaures Ammonium, einem anderen Chlorcalcium zuzuführen; entsteht in dem ersten Glase eine Trübung, so fehlt Soda, entsteht sie im zweiten Glase, so ist Soda im Überschuss vorhanden. Neuerdings werden besondere Vorrichtungen empfohlen, die es jedem Kesselwärter bei einiger Übung ermöglichen sollen, die Prüfung vorzunehmen, wie z. B. der Wasserprober „Sekuritas“ von Dr. Hundeshagen & Philipp in Stuttgart. Auch hat man jetzt ein besonderes Instrument, die Senkwage von Dr. Jons, konstruiert, um sich auf einfache Weise jeder Zeit von dem Grade der Concentration des Kesselwassers bei der direkten Reinigung durch Soda überzeugen und dadurch den geeigneten Zeitpunkt zum Ablassen der Sole aus dem Kessel treffen zu

können.

Fettiges und öliges Speisewasser, wie es namentlich durch Kondensation des Abdampfes der Maschinen gewonnen wird, bedarf ebenfalls einer gründlichen Reinigung, da das Fett in Verbindung mit gewissen Ablagerungen im Kessel eine braun gefärbte, schwammige Masse ergiebt, die sehr fest an den Kesselblechen haftet und zu starken Wärmestauungen in den letzteren führt. Man reinigt das Speisewasser von Öl und Fett, indem man dasselbe durch Sägemehl- oder Sandfilter leitet; bei sonstiger Reinigung des Wassers setzt man demselben wohl auch Thonerde zu, welche Öl und Fett verseift.

Schliesslich ist an dieser Stelle noch auf die sogenannten Universal - Kesselsteinmittel hinzuweisen.

Diese als Geheimmittel in den Handel gebrachten Pulver, Flüssigkeiten etc., die mit ungewöhnlicher Geschicklichkeit und Ausdauer und einer keine Kosten scheuenden Re-klame angepriesen und von manchen, nicht über den wirklichen Wert dieser Mittel aufgeklärten Kesselbesitzern leider noch immer gekauft werden, verdanken, wenn sie wirklich etwas helfen, ihre Wirkung den oben erwähnten einfachen chemischen Mitteln, stehen aber im Preise bedeutend höher als diese. Es kann deshalb vor dem Ankauf solcher Mittel nicht genug gewarnt werden, zumal viele derselben Beimengungen enthalten, die geradezu schädlich für den Kessel sind. Den Dampfkessel-Ueberwachungs-Vereinen, die nicht Mühe und Kosten gescheut haben, die Zusammensetzung, den wirklichen Preis und die thatsächliche Wirkung dieser Geheimmittel festzustellen, gebührt das Verdienst, dem Unwesen viel gesteuert zu haben.

Gehen wir jetzt zur Betrachtung der Apparate und Vorrichtungen selbst über, welche zur Reinigung des Speisewassers verwendet werden, so dürfte es genügen, hier die bekanntesten derselben herauszugreifen, da mit allen diesbezüglichen Einrichtungen in den meisten Fällen gute Resultate zu erzielen sind. Die einzelnen Wasser-reinigungs-Anlagen unterscheiden sich gewöhnlich nur im Preise und in der Bedienung, wobei aber bezüglich des ersteren Punktes Vorsicht anzuraten ist, da bei geringen Preisen meist kleinere Apparate geliefert werden, die nur bei genügender Vorwärmung des Wassers im Stande sind, dasselbe weich zu machen.

Bei der Reinigung des Wassers im Kessel durch Soda löst man die täglich erforderliche Menge der letzteren in einem besonderen Topf L (siehe Fig. 39 des Textes) auf und setzt denselben entweder durch einen Gummischlauch mit der Speise- (am besten Saug-) leitung in Verbindung, oder saugt die Lösung vermittelst einer besonderen kleinen Laugepumpe an, welche mit der eigentlichen Speisepumpe gekuppelt wird und in die Speiseleitung drückt. Der Magdeburger Dampfkessel-Überwachungs-Verein bringt die Lösung vermittelst eines Rohrstückes, das auf dem Kessel befestigt ist und durch einen Hahn von diesem abgesperrt werden kann, in einzelnen Portionen täglich mehrmals direkt in den Kessel.

Der sich bildende Schlamm muss durch häufiges Abblasen des Kessels entfernt werden. Die Firma Hans Reisert in Köln liefert auch Apparate, welche den Schlamm selbstthätig aus dem Kessel fördern, und deren Anbringung deshalb recht zweckmässig ist. Fig. 39 des Textes zeigt die Einrichtung dieser Apparate. Der Schlammsammler D trägt oben einen Rippenkörper C. Beide sind durch die Rohre V bezw. R, R¹ mit dem Wasserraum des Kessels verbunden. Das Rohr V, dessen Mündung dahin geführt ist, wo sich erfahrungsgemäss der meiste Schlamm ablagert, wird oberhalb des Kessels durch ein Dampfumhüllungsrohr U vor Wärmeverlusten geschützt und besitzt in der Ebene des mittleren Wasserstandes einen Schlitz P, damit auch der auf dem Wasserspiegel befindliche Schlamm in das Rohr gelangen kann.

Das Rohr R, R¹ mündet an einer kühleren Stelle des Wasseraumes. In beiden Rohren findet nun ein lebhafter Wasserumlauf statt, der in V aufwärts und durch C in R¹, R abwärts geht. Er wird dadurch erzeugt, dass das in V befindliche Wasser wegen seiner Umhüllung wärmer bleibt als dasjenige in R¹, und sich deshalb, sowie wegen des in V mit der Höhe allmälig abnehmenden Druckes Dampf blasen in V bilden, welche durch ihren Auftrieb neues Wasser aus dem Kessel nach sich reissen, während durch R Wasser austritt. Durch diesen Umlauf wird der Schlamm mitgenommen und in D zur Ablagerung gebracht. Der Rippenkörper C soll den in V gebildeten Dampf wieder kondensieren. X ist ein Lufthähnchen, N der Entleerungshahn für D.

Eine der bekanntesten Vorrichtungen zur Reinigung des Speisewassers ausserhalb des Kessels ist der Apparat vonDervaux, der von Hans Reisert in Köln in drei verschiedenen Typen gebaut wird. Bei den beiden ersten derselben kommen als chemische Mittel Ätzkalk und kalcinierte Soda, bei der dritten, die nur für kleinere Anlagen dient, die teuere kaustische Soda (Ätznatron) im Verein mit kalcinierter zur Verwendung. Die zweite und dritte Type besitzen ferner ein Sandfilter zur mechanischen Klärung des weich gemachten Wassers, bei der ersten Type fehlt dies Filter.

Fig. 40 des Textes zeigt die der zweiten Type entsprechende Ausführung des Dervaux-Apparates. Der Ätzkalk kommt, um ihn genau und stets gleichmässig in der erforderlichen Menge dem Speisewasser zuführen zu können, in Form von Kalkwasser zur Verwendung, weil der Kalk sich in einem ganz bestimmten Verhältnis (1:778) im Wasser löst. S ist in der Figur der Kalksättiger. Die durch Ablöschen des Kalkes für jede Tagesschicht bereitete Kalkmilch fliesst aus dem Behälter J durch den Hahn K und das darunter befindliche Rohr in den Kalksättiger, während das Wasser aus dem Regulierbehälter R durch den Hahn V und das Rohr v unter die ein-gefiihrte Kalkmasse gelangt und diese aufwirbelt. Beim Aufsteigen in dem konischen Gefässe S sättigt sich dann das Wasser und fliesst durch die Leitung U in den eigentlichen Reinigungsapparat, in den es central durch das Rohr E unten eingeführt wird. In dasselbe Rohr fliesst auch aus dem Raume C unter Vermittelung des Syphons N die Sodalösung, während das Speisewasser durch den Hahn • P in den Reinigungsapparat gelangt. In dem letzteren setzt sich ein Teil des durch die chemischen Reaktionen ausgefällten Schlammes nieder, und dieser wird von Zeit zu Zeit durch den Hahn W ab-gelassen. Im übrigen steigt das Wasser in dem eigentlichen Reinigungsapparat in die Höhe und fliesst von oben herab durch das Rohr D über das untere Sandfilter F, um darauf durch den Dreiwegehahn M und das Rohr T gereinigt den Apparat zu verlassen. Der letztgenannte Hahn ist erforderlich, damit beim Reinigen des Sandfilters das Speisewasser von H aus auch unter das Filter gelangen kann. Der Luftdruckapparat 1 führt dann Luft durch das letztere und wühlt es gründlich auf, während das durchgeleitete Wasser den aufgelösten

Filterschlamm durch 0 abführt. Im Falle die Reinigung des Speisewassers auf warmem Wege vor sich gehen soll, wird in dem eigentlichen Reinigungsapparat ein geschlossener Vorwärmer angebracht, der aussen vom und kohlensaures Natron. Das Speisewasser passiert zunächst den Vorwärmer A, in welchem es bis auf 70 oder 80° vorgewärmt wird. Aus dem Vorwärmer tritt das heisse Wasser durch eine Rohrleitung in den Fällapparat B

Fig. 40.

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Eine mit sehr gutem Erfolge und häufig verwendete Einrichtung zur Reinigung des Speisewassers vor Eintritt desselben in den Kessel wird von A. L. G-. Dehne in Halle a./S. ausgeführt. Die meist gebräuchliche Anordnung derselben ist aus Fig. 41 des Textes ersichtlich. Die hier verwendeten Chemikalien sind Ätznatron

j und mischt sich dort mit der von der Laugenpumpe E eingespritzten Lauge aus den oben erwähnten Chemikalien, welche in dem Kasten F in einem solchen Verhältnis eingesetzt werden, wie es die Zusammensetzung des Wassers erfordert. In dem Fällapparat vollzieht sich das Ausscheiden des Schlammes. Die Filterpresse C, durch welche nun das Wasser geht, enthält eine Anzahl mit Drill bespannter Platten, welche durch eine Schraube

gegeneinander gepresst und abgedichtet werden und allen im Wasser enthaltenen Schlamm zurückhalten. Der letztere lagert sich in der Presse in teigartigen Kuchen ab, die täglich einmal nach dem Lösen der Schraube von den Platten entfernt werden müssen. Das gereinigte Wasser wird schliesslich von der Pumpe D in den Kessel gedrückt.

Damit im Fällapparat B auf jedes Wasserquantum die richtige Laugenmenge kommt, arbeiten die Wasser-pumpe D und Langenpumpe E kontinuierlich und mit voneinander abhängigen Tourenzahlen (D geht 4- bis 8 mal schneller als E). In der Figur Hiesst das Wasser den Apparaten und der Pumpe zu. Muss die letztere

Zur Speisung der Dampfkessel verwendet man für gewöhnlich S p e i s e p u m p e n und Injektoren, äusserst selten sogenannte selbstthätige Speiseapparate. Die Speisepumpen unterscheidet man nach der Art ihres Antriebes in Hand-, Maschinen- und Dampfpumpen. Benutzt man zwei Pumpen zur Speisung eines Kessels, so ist zu beachten, dass nach dem Gesetz die Möglichkeit ausgeschlossen sein muss, dass beide infolge Schadhaftwerdens irgend eines Teiles ihrer Betriebsvorrichtung gleichzeitig den Dienst versagen. Das würde beispielsweise der Fall sein, wenn beide Pumpen von derselben Dampfmaschine, oder die eine von der Dampfmaschine, die andere von deren Transmission angetrieben würde,

Fig. 41.

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Druckleitung eingeschaltet.

Weitere Apparate zur Wasserreinigung sind die- irgend eines Umstandes nicht arbeiten kann, jenigen von Desrumeaux, gebaut von P. Kyll in Köln-Bayenthal, von Humboldt, Maschinenbau-Anstalt in    beide durch den Dampf des zu speisenden Kessels be-

Kalk bei Köln, der Maschinenfabrik Gr e venbroich u.s.w.    trieben werden, statthaft, weil das Bedürfnis zum Ge

brauche der Speise Vorrichtungen aufhört, sobald der Kessel keinen Dampf mehr abgiebt, d. h. kein Überdruck in ihm mehr herrscht.

Thätigkeit treten, sobald die Dampfmaschine infolge

Dagegen sind zwei Dampfpumpen oder Injektoren, welche

§ 38.

Die Speisevorrichtungen.

Die Speisung eines Kessels kann weiter mit oder ohne Unterbrechungen erfolgen. Die erstere Speisungs-

Das Gesetz schreibt vor: „JederDampfkessel muss mitzweizuverlässigenVorrichtungen zurSpeisung versehen sein, welche nicht von derselben Be-    art, welche man auch wohl als kontinuierliche be-

triebsvorrichtung abhängig sind, und von denen    zeichnet, ist vorteilhafter als die letztere und sollte

jede für sich im stände ist, dem Kessel die zur    hei jeder Kesselanlage ermöglicht werden. Tritt nämlich

Speisung erforderliche Wassermenge znznführen.    das Speisewasser ohne Unterbrechungen der jeweiligen

Mehrere zu einem Betriebe vereinigte Dampf-    Dampfentnahme entsprechend in den Kessel, so lässt

kessel werden hierbei als ein Kessel angesehen“.    sich der Wasserstand besser auf der gleichen Höhe er-

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

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i • cp • s • n .    .

Aus derselben folgt mit dem obigen Werte von Q, sowie mit cp = 0,8 als Bedingung für die Speisepumpe eines Kessels

halten, Temperatur und Druck im Kessel sind geringeren Schwankungen unterworfen, und das Feuern kann weit gleichmässiger erfolgen, als wenn zu gewisser Zeit viel, zu anderer Zeit gar kein Wasser in den Kessel gebracht wird. Die kontinuierliche Speisung gewährt also eine höhere Sicherheit und Ökonomie des Betriebes. Eine periodische Speisung der Kessel ist höchstens dann gerechtfertigt, wenn zeitweise sehr grosse Dampf mengen gebraucht werden, oder der Dampfverbrauch ein sehr un-gleichmässiger ist, indem hier viel Dampf durch Druckentlastung gebildet und das hierzu erforderliche Wasserquantum zu einer Zeit in den Kessel gepumpt werden muss, welche den Perioden starken Dampf Verbrauches vorangeht.

Was die einzelnen Speisevorrichtungen anbetrifft, so ist bezüglich der Speisepumpen das Folgende zu bemerken. Handpumpen sollten nur bei kleinen Dampfkesseln von weniger als 15 qm Heizfläche und höchstens 6 Atm Überdruck als zweite Speisevorrichtung verwendet werden. Für grössere Kessel und höheren Druck kann man mit ihnen nur schwierig das genügende Wasserquantum schaffen. Auch ist die Bedienung der Handpumpen insofern von Nachteil, als bei etwaigem Versagen der ersten Speise Vorrichtung der Heizer die Pumpe bedienen muss und dem Kessel nicht mehr seine volle Aufmerksamkeit und Thätigkeit widmen kann, deren dieser doch dann gerade bedarf.

Maschinenpumpen sind als erste Speisevorrichtung bei kleineren und mittleren Kesselanlagen gebräuchlich, wenn der Dampf der letzteren eine Dampfmaschine treibt. Sie werden dann gewöhnlich von der Kurbelwelle der Maschine, seltener von deren Transmission angetrieben. Dampf pumpen finden meistens bei grösseren Anlagen mit mehreren Kesseln Verwendung. Sie bieten den Vorteil, dass sie von jeder Betriebsvorrichtung unabhängig sind.

Maschinen- und Dampf pumpen bilden die besten und zuverlässigsten Speisevorrichtungen unserer Dampfkessel, wenn neben sorgfältiger Ausführung die für die Konstruktion und Anlage solcher Pumpen allgemein gültigen Regeln beachtet werden. Zu den letzteren gehören: Genügend weite Rohr- und Ventilquerschnitte bezw. nicht zu grosse Wassergeschwindigkeit in denselben, Ausbildung und Anordnung der Ventile wie auf Seite 141 für die Speiseventile angegeben, Vermeidung scharfer Krümmungen in den Leitungen, Verhütung der Bildung von Luftsäcken in den letzteren und im Cylinder, Einschaltung von Windkesseln bei langen Leitungen und schnellem Gang u. s. w. Die Saughöhe der Pumpen kann bei kaltem Wasser höchstens 7 m betragen. Bei warmem Wasser muss die Saughöhe entsprechend der Wassertemperatur kleiner sein, so dass solches Wasser den Pumpen unter Umständen mit Gefälle zuzuführen ist.

Eine ununterbrochene Speisung lässt sich bei Maschinenpumpen, die ja immer mit derselben Tourenzahl laufen, in einfacher Weise dadurch erreichen, dass man den Raum oberhalb des Druckventiles mit demjenigen oberhalb des Saugventiles durch einen Kanal oder ein kurzes Rohrstück mit eingeschaltetem Hahn verbindet. Durch diese Verbindung wird dann ein Teil des in die Druckleitung gebrachten Wassers wieder in den Pumpenraum zurücktreten, und es hängt die Menge des zurückfliessenden Wassers ausser von den auf tretenden Widerständen von der Öffnung des erwähnten Hahnes ab. Die letztere und also auch das in den Kessel tretende Wasserquantum lässt sich nun leicht so regulieren, dass die Pumpe fortwährend gehen, kontinuierlich speisen kann. Bei Dampfpumpen lässt sich die Vorrichtung natürlich auch anbringen, jedoch ist hier noch die Möglichkeit vorhanden, durch Veränderung der Tourenzahl ein grösseres oder kleineres Wasserquantum in den Kessel schaffen zu können.

Die Grösse einer Speisepumpe ist natürlich so zu wählen, dass selbige unter allen Umständen dem Kessel die genügende Wassermenge zuführen kann. Mit Rücksicht hierauf schreibt man für die Leistungsfähigkeit einer solchen Pumpe mindestens das Doppelte des Wasserquantums vor, welches der Kessel bei flottem Betriebe verdampft. Angaben über die Dampfmenge, welche von 1 qm Heizfläche bei dem erwähnten Betriebe von den einzelnen Kesselsystemen geliefert wird, finden sich im letzten Abschnitte.

Die Königlich Preussisclie Regierung billigt für gewöhnlich Speisevorrichtungen von einer Leistungsfähigkeit

Q = x-F

Liter in der Stunde, wenn

F wie immer die Heizfläche in qm bezeichnet, und für Flammenrohrkessel:

x = 40 bei Stein-, x == 36 bei Braunkohlenfeuerung, für Feuerröhren-, Wasserrohren-, Lokomobil- und kombinierte Kessel:

x = 32 bei Stein-, x = 28 bei Braunkohlenfeuerung gesetzt wird. Die Leistung einer Pumpe in Litern für die Stunde ergiebt sich weiter, wenn d der Kolbendurchmesser, s der Kolbenhub in m, n die Umdrehungszahl in der Minute, cp der Lieferungsgrad (0,75 bis 0,85), i = 1 für einfach-, i = 2 für doppeltwirkende Pumpen ist, aus der Gleichung

Q = 60 1000 d²

37 700 d² • s n • i = x • F .... 81

Bei Handpumpen, welche als zweite Speisevorrichtung dienen, genügt es, wenn sie ein Wasserquantum liefern, welches nur dem ly-fachen des bei flottem Betriebe erforderlichen entspricht; für diese Pumpen dürfen also die oben angeführten Werte von x mit 0,75 multipliziert werden. Die Hubzahl der Handpumpen soll aber, mit deren Grösse und der Höhe der Kesselspannung abnehmend, in den Grenzen zwischen 40 bis 25 gehalten werden.

Die Wirkung’ der Injektoren beruht auf der bekannten saugenden und fördernden Eigenschaft eines Dampf Strahles, der aus einem düsenförmigen Rohrende strömt. Sie können, nachdem man vermittelst durchdachter Konstruktionen und sorgfältiger Ausführung — natürlich nur bis zu den von den Fabriken angegebenen Grenzen bezüglich der Saughöhe und Wassertemperatur — die frühere Unzuverlässigkeit der Apparate beseitigt hat, als fast ebenso sichere Speisevorrichtungen wie die Maschinen- und Dampfpumpen gelten und werden deshalb, sowie wegen ihrer Einfachheit (bewegte Teile besitzen sie nicht), Billigkeit und Bequemlichkeit jetzt vielfach zur Dampfkesselspeisung benutzt. Bedingung für ihre Zuverlässigkeit ist aber neben einer sorgfältigen Behandlung und guten Instandhaltung, dass sie aus einer Fabrik bezogen sind, welche Injektoren als Spezialität baut und über gründliche Erfahrungen nach dieser Richtung hin verfügt. Der Wirkungsgrad eines Injektors wird ungefähr ebenso gross wie derjenige einer Dampfpumpe sein, vorausgesetzt dass der Abdampf der letzteren nutzbar gemacht wird. Der Injektor braucht zwar mehr Dampf, wärmt dafür aber das Speisewasser vor.

Die von einem Injektor gelieferte Wassermenge hängt vom Druck des Dampfes, von der Temperatur des Speisewassers, der Weite, Form und Entfernung der Düsen ab. Die Injektoren werden als nichtsaugende und als saugende konstruiert, sie fördern kaltes und warmes Wasser. Zu bedenken ist aber stets, dass mit der Saughölie und Temperatur des Speisewassers die Schwierigkeiten für ein dauernd sicheres Funktionieren wachsen. Zuverlässig wirken die Injektoren der besseren Firmen, wie schon angeführt, eben nur für die in den Preislisten angegebenen Saughöhen und Wassertemperaturen, während sie für grössere Höhen und höhere Temperaturen, welche dann bei der Bestellung anzugeben sind, besonders adjustiert werden müssen und leicht versagen.

Die Einrichtung der gewöhnlichen Injektoren mit einer Düse ist so bekannt, dass hier auf deren Beschreibung verzichtet werden kann, um so mehr als jetzt bei Dampfkesselanlagen meistens eindüsige Injektoren mit besonderer Einrichtung, sowie zweidiisige Injektoren Verwendung finden. Die erstgenannten Injektoren bezeichnet man als Restarting-Injektoren, weil sie von selbst wieder in Thätigkeit treten, wenn sie durch irgend einen Umstand, wie z. B. durch das Eintreten von Luft, ausser Wirkung gekommen oder abgeschnappt sind, wie man zu sagen pflegt. Man darf sogar bei diesen Injektoren das Saugrohr aus dem Wasser nehmen; sobald man das Rohr wieder eintaucht, saugt der Injektor sofort wieder von neuem an und speist. Fig. 9, Taf. 31 zeigt die Konstruktion eines Restarting-Injektors von Schäffer & Buddenberg in Buckau-Magdeburg.

a ist die Dampf-, b die Misch- und c die Fang- oder Druckdüse. Die Dampfdüse a zunächst besitzt wie alle saugenden Injektoren eine Regulierspindel d, welche mit ihrer Spitze beim Anlassen des Injektors langsam aus der Düse gezogen wird. Es geschieht dies durch Drehen eines Handhebels, der mit dem excentrischen Ansatz seiner Welle das

Gleitstück k der Spindel bewegt; die Leisten n führen dabei das Stück k in den Nuten m. Der Hebel muss so weit herumgedreht werden, bis kein Wasser mehr am Luftventil aus-tritt, was ein Zeichen dafür ist, dass der Injektor angesaugt hat und speist.

Damit nun beim Abschnappen des Injektors das Ansaugen wieder selbstthätig bei voller Dampfzuströmung erfolgt, ist die Mischdüse b zweiteilig gemacht und mit einer Klappe versehen. Zum Ansaugen braucht der Injektor nämlich weniger Dampf als zum Speisen. Bei einer Unterbrechung des letzteren tritt dann die zum Ansaugen überschüssig zugeführte Dampfmenge durch die geöffnete Klappe der Mischdüse und das Luftventil aus. Nach dem Ansaugen schliesst sich die Klappe von selbst wieder.

Bei den doppeldüsigen Injektoren sind zwei Injektoren nebeneinander angeordnet. Von ihnen soll der eine das Wasser ansaugen und es unter einem gewissen Drucke dem zweiten zuführen; der letztere treibt es dann unter entsprechender Druckvermehrung in den Kessel. Der bekannteste von diesen Injektoren ist der Universal-Injektor von Gebr. Körting in Hannover, der in Fig. 8, Taf. 31 dargestellt ist. Seine Einrichtung und Wirkungsweise ist die folgende.

Bei einer entsprechenden Drehung des Handhebels t werden durch dessen excentrische Nabe und die Stange z die beiden Bolzen s, und s₂ etwas gehoben. Der letztere trägt im Injektorgehäuse einen kleinen Balancier p, der wieder in zwei Schlitzen die beiden Ventil chen vx und v₂ hält. Da v, kleiner als v₂ ist und auf beiden der Dampfdruck lastet, so wird durch die angegebene Bewegung zunächst das Ventil eben v, geöffnet. Der dann durch die Dampfdüse ^ tretende Dampfstrahl fängt nun an, das Wasser durch das Rohr k anzusaugen. Dieses Wasser fliesst so lange durch die Mischdüse b, und das Rohr q ab, bis dass sich das Ventilchen y₁ ganz geöffnet hat. In diesem Augenblicke hat der Hahn h unten den Kanal zum Injektor ganz geschlossen, und das Ventilchen v2 beginnt, sich bei weiterer Drehung des Hebels t zu öffnen. Dieses Ventilchen besitzt einen zugespitzten Ansatz, welcher die Öffnung der Dampfdüse a₂ reguliert.

Das vom ersten Injektor angesaugte Wasser tritt jetzt • durch die Öffnung g in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles unter Druck in den zweiten Injektor ein und aus diesem noch so lange durch das Rohr q aus, als der Hahn h noch den Kanal zu diesem Injektor offen lässt. Ist auch dieser Kanal ganz geschlossen, so hat sich das Ventilchen v., ganz geöffnet, und das Wasser wird durch das Ventil m in den Kessel getrieben.

Dieser im Vorstehenden beschriebene Vorgang vollzieht sich so rasch, dass zum Anlassen des Injektors der Handhebel t langsam in dem erforderlichen Sinne zu drehen ist. Beim Abstellen muss man den Hebel t schnell in seine ursprüngliche Lage zurückdrehen und das Ventil in der Dampfleitung schliessen.

Für die Aufstellung’ der Injektoren werden von den Armaturenfabriken die folgenden Punkte der Beachtung empfohlen.

Man stelle den Injektor in möglichster Nähe des Kessels auf. Die Rohrleitungen für Dampf und Wasser wähle man den Anschlussstutzen des Injektors entsprechend weit, niemals aber enger als diese; auch müssen alle eingeschalteten Hähne und Ventile den vollen freien Querschnitt der Anschlussstutzen besitzen. Die Dampfleitung ist gehörig zu umwickeln und am höchsten Punkte des Kessels, niemals an eine andere Leitung an-

zur

zur

zuschliessen, damit dem Injektor möglichst trockener Dampf unter gleichmässigem Druck zugeführt wird. Das Saugrohr des Injektors muss vollkommen dicht sein, mindestens ⁴/₂ m unter den Wasserspiegel tauchen und unten ein Sieh haben, welches die Unreinigkeiten fernhält, dabei aber in seinen Öffnungen mindestens den vierfachen Querschnitt des Saugrohres besitzt. Scharfe Krümmungen müssen in den Leitungen vermieden werden. Der Radius der Krümmungen soll mindestens gleich dem dreifachen Durchmesser der betreffenden Leitung sein. Die Leitungen sind vor dem Anschliessen an den Injektor durch Ausblasen mit gespanntem Dampf von allen Unreinigkeiten zu befreien. Desgleichen ist der Injektor im Innern von allen Unreinigkeiten, wie namentlich Kesselstein, rein zu halten. Leicht brennbare und undicht werdende Packungen sind an ihm nicht zu benutzen.

¹

Nach der „Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure“ Jahrgang 1895, S. 141.

²

   Das bei vollständiger Ausscheidung des doppeltkohlensauren Magnesiums entstehende Magnesiumhydrat bildet sich auch hier erst bei sehr grossem Überschuss von Ätznatron.

³

   Nach der „Zeitschrift der Dampfkessel - Überwachungs-Vereine“, Jahrgang 1892, Seite 8.

⁴

Die Verbindung von c mit hx b₂ ist in der Figur nicht ein

getragen.

Selbstthätige Speise Vorrichtungen werden, trotzdem sie eine kontinuierliche Speisung ohne Zuhilfenahme des Wärters bewirken, äusserst selten im Kesselbetriebe verwendet. Der Grund hierfür liegt in der Unzuverlässigkeit dieser Apparate, die infolge ihrer komplizierten Einrichtung, ihrer vielen und meistens empfindlichen Teile allzu leicht versagen. Nichtsdestoweniger dürfte es für den Leser von Interesse sein, die Einrichtung und Wirkungsweise eines solchen Apparates kennen zu lernen. Wir wählen dazu die Vorrichtung, welche dem Ingenieur S. G. Cohnfeld in Zaukeroda patentiert und wohl am meisten von allen diesbezüglichen Apparaten bekannt ist. Fig. 7, Taf. 31 zeigt den Apparat.

Er besteht aus zwei Kupferblech-Gefässen A und B, welche durch eine die Wärme schlecht leitende Holzwand W getrennt, durch zwei U-förmige Rohrleitungen a₃ a₂ und bt b₂ verbunden sind. Der horizontale Schenkel der erstgenannten Leitung besitzt eine Klappe, der vertikale aj eine Sicherheitspfeife y, welche bei etwaigen Störungen in der Thätigkeit des Apparates zum Tönen kommen soll.

In das untere Gefäss A mündet an der höchsten Stelle ausser den Schenkeln a₂ und b₂ noch der Schenkel p einer Leitung p h, in welche die Beschleunigungskolonne K (siehe später), sowie ein Wasserfänger und ein Absperrventil eingeschaltet ist. Der Schenkel h dieser Leitung besteht aus einem Doppelrohre, von denen das äussere bis zur Ebene des normalen, das innere bis zu derjenigen des tiefsten Wasserstandes in den Kessel führt. Das äussere Rohr trägt ferner eine Schutzhülse e, welche Unreinigkeiten fern halten soll, das innere steht mit einer Black sehen Alarmpfeife in Verbindung, die nicht eingezeichnet ist. Im tiefsten Punkte des Gefässes A schliesst noch die Speiseleitung c mit dem kombinierten Ventil s t und dem Einhängerohr q an. Durch den Schenkel f steht diese Leitung mit der tiefsten Stelle der U-Rohre at a₂ und bx bj¹) in Verbindung (siehe Schnitt 8 — 8 und 10 —10).

In das Gefäss B mündet oben der Schenkel b1; unten derjenige a1} sowie das Saugrohr d. Das letztere ist der sicheren Wirkung wegen mit zwei Säugventilen v versehen und besitzt einen Putzen zur Anbringung eines Wassermessers.

Die Wirkungsweise des Apparates ist nun die

folgende.

Ist genügend Wasser im Kessel vorhanden, so taucht das Rohr h in das Wasser des letzteren ein. Die Gefässe A und B, sowie die Leitungen h, p, ax a₂ und b₁ b,₂ sind dann mit Wasser gefüllt, und das Speiseventil s wird durch den Kesseldruck geschlossen gehalten. Der Apparat ist jetzt ausser Thätigkeit. Bei Dampf- hezw. Wasserverbrauch sinkt der Wasserspiegel im Kessel unter die Öffnung des äusseren Rohres h, und das Wasser des letzteren fällt herunter. Es öffnet sich nun das Speiseventil s unter dem Überdrucke des höher gelegenen Wassers im Apparate, und der Dampf tritt durch die Leitung h p zunächst in das untere Gefäss A. Der Kessel wird dabei gespeist, und das Wasser in A, a₂ und b2 fliesst durch die Leitung c (aus a₂ und b.₂ durch f nach c) in den ¹ Kessel. Hat der sinkende Wasserspiegel die untere Krümmung von b₁ b₂ erreicht, so strömt der Dampf aus A durch b, auch in das obere Gefäss B, dessen Wasser nun durch at a₂ nach A gelangt. Hier tritt dasselbe durch eine durchlöcherte Blechplatte regenförmig ein und bewirkt eine Kondensation des daselbst noch befindlichen Dampfes. Infolge des hiermit verbundenen teilweisen Vakuums schliesst sich das Speiseventil s, und die emporschnellende Beschleunigungskolonne K sperrt zugleich den Dampf des Kessels vom Gefäss A ab. Das letztere, sowie dasjenige B wird nun durch den äusseren Atmosphärendruck von neuem mit Wasser gefüllt, das durch d nach B und von hieraus durch a, a₂ nach A gelangt.

Die oben erwähnte Beschleunigungskolonne Iv beschleunigt die Wirkungsweise des Apparates. Sie besteht nach Fig. 7 a, Taf. 31 aus einer metallenen Säule S, die mit Rippen versehen und mit Blei gefüllt ist. Die Rippen dienen Führung, gestatten aber einen unbehinderten Dampfdurchgang. Das Gewicht der Säule ist so gross, dass dieselbe während des gewöhnlichen Dampfdurchtrittes nicht aufgehoben wird. Sobald aber ein teilweises Vakuum im Apparat entsteht, schnellt die Säule rasch in die Höhe und sperrt oben den Dampfzutritt ah. Nach beendigter Kondensation fällt.die Säule wieder herunter. Ein Hängenbleiben derselben wird durch kleine Einkerbungen auf ihrer oberen Fläche verhütet, welche dem Dampf noch soviel Durchgang gestatten, dass die Flächenadhäsion der gehobenen Säule beseitigt wird.

Das kleine Ventilchen m oberhalb des Apparates dient Entfernung der aus dem Wasser sich abscheidenden Luft, welche sonst die gehörige Füllung der Gefässe verhindern würde.

Die Anordnung der Speiseleitung hat so zu erfolgen, dass jede der beiden Speisevorrichtungen unabhängig von der anderen das Wasser in diese Leitung drücken kann. Mit Rücksicht darauf, dass bei nur einer Speiseleitung eine Undichtheit oder ein Bruch derselben eine Störung oder vollständige Aufgabe des Betriebes nach sich ziehen kann, ordnet man jetzt vielfach zwei vollständig getrennte Speiseleitungen an. Die hierdurch erzielte Erhöhung in der Betriebssicherheit wiegt die etwas grösseren Anlagekosten reichlich auf. Liegen mehrere Kessel nebeneinander, so schliessen die letzteren an die gemeinschaftlichen Speiseleitungen mit den nötigen Abzweigen an.

= 0,000265 cbm.

0,051 m oder

600

0,5

20 Liter

Beispiele.

1. Ein Einflammrohrkessel von 30 qm Heizfläche liefert den Dampf für eine 20pferdige Auspuffmaschine, die in der Minute 120 Umdrehungen macht. Welche Dimensionen muss die als erste Speisevorrichtung dienende Maschinenpumpe erhalten, und welche Nummer der von Schäffer & Buddenbürg gelieferten Restarting-Injek-toren ist für die zweite Speisevorrichtung zu wählen?

Das Wasserquantum, welches in der Stunde von jeder der beiden Speisevorrichtungen dem Kessel muss zugeführt werden können, ist nach Gleichung 79 für x = 40 (Steinkohlenfeuerung)

Q = 40 • 30 = 1200 Liter.

Hiermit folgt aus Gleichung 81 für i = 1 und n = 120 1200

37700•120

Giebt man nun dem Plunger einen Hub von s = 0,1 m = 100 mm, so muss der Durchmesser des Plungers d = |/0^65

^ 50 mm.

Die Druckleitung der Pumpe erhält zweckmässig eine lichte Weite, die eben so gross wie die des Speise-ventiles ist. Für das letztere liefert die Gleichung 73 mit D = 20 • 30 = 600 kg (Dampfmenge des Kessels in der Stunde bei flottem Betriebe) und u = 0,5 m einen Durchmesser

38 mm.

Wählt man hierfür

d = or? 35 mm,

so kann die Saugleitung eine lichte Weite von

d = 40 mm

erhalten.

Als zweite Speisevorrichtung des Kessels ist ein Injektor No. 4 der Preisliste, welche von der angeführten Firma herausgegeben wird, zu wählen. Derselbe liefert 25 Liter Wasser in der Minute, während beim vorliegenden Kessel nur 1200

60

erforderlich sind. Der Durchmesser der Rohranschlüsse für den Injektor ist 25 mm.

2. Für drei nebeneinander liegende Steinmüller-Kessel nach Taf. 18, von denen jeder 303 qm Heizfläche besitzt, sollen zwei Dampfpumpen als Speisevorrichtungen von der Firma Klein, Schanzlin & Becker in Frankenthal bezogen werden. Welche Dimensionen sind zu wählen?

Das in der Stunde zu liefernde Wasserquantum beträgt nach Gleichung 79 mit x = 32

q = 3x*F = 3-32* 303 = 29 088 Liter oder 29,088 cbm.

Hierfür würde eine Dampfpumpe der erwähnten Firma genügen, welche bei

Pohlhausen, Dampfkesselanlagen.

d — 0,165 m Plungerdurchmesser und s — 0,18 m Hub

n = 80 Umdrehungen in der Minute macht. Die Leistung dieser Pumpe beträgt nämlich in der Stunde nach Gleichung 80 für i = 2 und = 0,8

Q = 60 • 1000 • 0,165² - - 2 • 0,8 • 0,18 • 80

==    29560 Liter oder 29,56 cbm.

Jeder der drei Kessel besitzt nach Seite 142 zwei Speiseventile und Speiseleitungen von 80 mm lichter Weite. Die beiden Hauptrohre, von denen die Speiseleitungen eines jeden Kessels abzweigen, müssen demnach einen lichten Querschnitt von

3 • 8Ö²| = 3 • 5026,55 — 15079,65 qmm

bekommen. Demselben genügt ein Durchmesser von d = c^3139 mm,

wofür in der Ausführung

(1 — ^ 150 mm

gewählt ist, während von der Pumpenfabrik für die Druck- bezw. Saugrohre ein Durchmesser von 110 bezw. 125 mm angegeben wird.

§ 39.

Der Vorwärmer.

Vorwärmer sind Apparate, in denen man das Speisewasser vor seinem Eintritt in den Kessel entweder durch den Abdampf einer Maschine, oder durch die abziehenden Feuergase des Kessels in der Temperatur zu erhöhen, vorzuwärmen sucht. Da die Wärme, welche im Abdampf oder den erwähnten Gasen enthalten ist, für den Betrieb verloren geht, wenn man sie nicht auf 'diese oder eine andere Weise zum grösseren Teil nutzbar macht, so ist also der Zweck eines jeden Vorwärmers, durch bessere Ausnützung der vom Brennmaterial entwickelten Wärme die von 1 kg des letzteren erzeugte Dampfmenge, die sogenannte qualitative Leistung der Anlage, zu vergrössern, oder, was dasselbe sagt, an Brennmaterial zu sparen. Ferner werden durch Vorwärmen des Speisewassers die Übelstände vermieden, welche das Speisen der Kessel mit kaltem Wasser für diese mit sich bringt, und welche sich, wie im IV. Abschnitte gezeigt, namentlich an Gegenstrom- und Flammrohrkesseln so bemerkbar machen. Auch kommt ein Teil der Kesselsteinbildner schon im Vorwärmer als Schlamm zur Ausscheidung und wird vom Kessel fern gehalten. Andererseits ist aber auch nicht zu vergessen, dass die mit der Vorwärmung verbundenen Vorteile nur durch Erhöhung der Anlagekosten zu erzielen sind.

Die durch den Abdampf geheizten Vorwärmer zunächst bestehen meistens aus einer Anzahl gerader Böhren, die mit ihren Enden in die Platten oder Böden eines kleinen cylindrischen Mantels eingewalzt sind. Zu beiden Seiten der Röhren bewegen sich Dampf und Wasser nach dem Gegenstromprinzip aneinander vorbei. Meistens geht das Wasser durch die Böhren, und der Dampf umspiilt dieselben. Bei der umgekehrten Anord-

nung bleiben die Röhren zwar innen reiner, aber die Geschwindigkeit des ausserhalb der Röhren befindlichen Wassers ist sehr gering, was für die Wärmeübertragung zwar günstig ist, wobei die Röhren indes sehr leiden. An Stelle der geraden Röhren benutzt man wohl auch U-förmig gebogene, die mit ihren beiden Enden in dem-    ingenieure Vogt und Nolte¹) soll an Vorwärmern, bei

Messing oder Kupfer. Schmiedeeiserne Rohre werden nämlich infolge der nur geringen Wassergeschwindigkeit angefressen und bald in ih^er Wandung zerstört. Der äussere Durchmesser der schmiedeeisernen Rohre beträgt gewöhnlich 45 bis 70 mm. Nach Angaben der Ober

selben Boden des Mantels befestigt werden und sich in    denen der Dampf durch die Röhren geht, der Wasser-

raum so gross sein, dass das Wasser 12 bis 15 Minuten im Vorwärmer verbleibt. Ferner soll der lichte Querschnitt der Röhren mindestens das 1,75- bis 2fache des Querschnittes der Abdampfleitung, die gesamte Oberfläche der Röhren das 0,08 fache der Heizfläche des zugehörigen Kessels betragen. Geht dagegen das Wasser durch die Röhren, so wird man sich, um keine zu grossen und teuren Apparate zu erhalten, damit begnügen müssen, wenn das Wasser nur während der Hälfte der eben an-

dem letzteren frei ausdehnen können.

Die Fig. 1 und 2, Taf. 32, sowie Fig. 42 des Textes zeigen verschiedene Ausführungen der vorliegenden Vorwärmer.

gegebenen Zeit in den Röhren verbleibt, dafür aber die

Die Konstruktion in Fig. 1 wird von der Düsseldorf-Ratinger Röhrenkesselfabrik, vorm. Dürr & Co., gebaut. Der Heizröhrenmantel besitzt zwei schmiede- oder gusseiserne Vorkammern. Denselben sind die Stutzen für den Ein- bezw. Austritt des Speisewassers angenietet bezw. angegossen. Das letztere tritt unten ein und steigt in den Röhren aufwärts, um oben wieder auszutreten. Der Dampf

Fig. 42.

Uampfausgang

Lufthahn

aww.wupgj

................III

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Wasserausg.

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er

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Wassereing.

Condenswasser

Ablasshahn

JL

■IHillll

Dampfeingang

wählen.

geht in entgegengesetzter Richtung durch den Mantel und umspült die Röhren. Die Kammern sind durch Schrauben mit den Böden des Alanteis verbunden und in Feder und Nut abgedichtet.

Nach Fig. 2, Taf. 32 führt die Firma A. Büttner & Co-in Ürdingen a/Rh. ihre Vorwärmer aus. Der Abdampf durchströmt hier die U -förmig gebogenen Heizrohren, während das Speisewasser dieselben umgiebt. Das letztere tritt unten bei a ein, fliesst innerhalb des Alanteis durch das Standrohr d ab und tritt bei b aus. Zwischen a und b sitzt noch ein Rohrstutzen zum Ablassen des Schlammes.

Fig. 42 des Textes schliesslich entspricht einer Aus-führungderMaschinenfabrik vonSchn eider & Helmecke in Alagdebürg. Das Eigentümliche der Konstruktion besteht in der Alöglichkeit, das Röhrenbündel mit dem vorderen Kopfstück nach Lösung der Flanschenverbindung und Rohranschlüsse herausziehen zu können. Weiter wird eine schnelle Zirkulation des Speisewassers durch Abteilungen gesichert*, die in dem vorderen Kopfstück und der Haube der hinteren Rohrplatte angeordnet sind und das Rohrsystem in entsprechende Bündel teilen; die letzteren muss das Wasser nacheinander passieren. Da die hintere Rohrplatte nicht fest mit dem Alantei verbunden ist, so kann sich das Röhrenbündel frei ausdehnen.

Das Material der Rohre an den bisher erwähnten Vorwärmern ist meistens Schmiedeeisen, besser aber

gesamte Rohroberfläche doppelt so gross wie vorhin

Die Aufstellung der vorliegenden Vorwärmer erfolgt meistens so, dass die Speisepumpe das Wasser durch den Vorwärmer drückt. Selten saugt die Pumpe das V asser durch den Vorwärmer an, weil dann die Pumpe, die jetzt warmes Wasser empfängt, tiefer als der Apparat gestellt werden muss, was nicht immer zweckmässig oder angängig ist.

Die Vorwärmer, welche durch die abziehenden Glase des Kessels geheizt werden, sind entweder einfache Walzen- und Heizröhrenkessel, die dem letzten Feuerzuge des Hauptkessels eingebaut werden, oder es sind besonders konstruierte Apparate, sogenannte Ekonomiser. Vorwärmer der ersten Art kommen z. B. bei mehrfachen Walzenkesseln (siehe Fig. 1., Taf. 10) und bei Flammrohrkesseln mit Oberzug (siehe Fig. 17 des Textes) vor. Sie finden aber nur geringe Verwendung, weil ihre Bleche infolge der geringen Geschwindigkeit, welche das Wasser in diesen Vorwärmern besitzt und die so gut wie gar

1) Siehe „Zeitschrift der Dampfkessel-Überwachungs-Vereine“, Jahrgang 1890 und 1891.

mm

Rohroberfläche

1,5 m = 1500 mm

9 • 0,051

rl

== oo 4,7 8 fache

0,07

20 • 30

Liter,

20 • 30

Liter

10

genügen, also

16 • 0,057 - tc -1,83 —

keine Wasserzirkulation in denselben herbeiführt, starken Anrostungen und baldigen Reparaturen unterliegen. Ekonomiser dagegen finden mehr Benutzung.

Fig. 6, Taf. 31 zeigt die Ausführung eines solchen Apparates von der Firma Edward Green & Son in Manchester.

Derselbe besteht aus einer durch die Verhältnisse der Anlage bestimmten Zahl gusseiserner Röhren von 120 Durchmesser und 2700 mm Länge, welche oben und unten durch Querröhren verbunden sind. Letztere stehen wieder ausserhalb des Mauerwerks mit zwei Hauptrohren in Verbindung, die auf entgegengesetzten Seiten des Apparates liegen. Das Wasser wird dort, wo die Heizgase den Ekonomiser verlassen, in das untere der beiden Hauptrohre eingeführt, steigt dann in den vertikalen Heizrohren aufwärts und tritt am anderen Ende des oberen Hauptrohres wieder aus. Jedes Heizrohr ist, um gereinigt werden zu können, oben mit einem ausgebohrten und abgedrehten konischen Deckelverschluss (Eig. 6 b) versehen und wird daselbst durch diesen ohne Hanf oder Mennig abgedichtet. Die in gleicher Weise hergestellten Querstücke werden durch besondere Maschinen und Wasserdruck den vertikalen Heizrohren aufgepresst.

Um eine Ansammlung von Russ, welcher die Wärmeübertragung der Heizrohren vermindern würde, zu verhindern, gehen besondere Schaber (Eig. 6 a), die mit einer harten Schneidkante versehen sind, an den Röhren ununterbrochen auf und nieder. Der hierzu dienende Mechanismus, der durch Riemen oder Seil von einer Transmissionswelle angetrieben wird, bewirkt dies vermittelst eiserner Stangen und Ketten, die durch kleine Löcher im oberen Teile des Apparates treten.

Wie in der Eigur angedeutet, kann man die Feuergase durch Einstellen der betreffenden Schieber zwingen, entweder den Ekonomiser zu bestreichen, oder durch den angebauten Nebenkanal zu ziehen; der Ekonomiser kann also auch erforderlichen Falles ausgeschaltet werden.

Der Ekonomiser besitzt in seinen dünnen Heizrohren, solange dieselben innen frei von Schlamm und Kesselstein sind, aussen durch die Schaber von Kuss befreit werden, eine vorzügliche, vom eigentlichen Kessel unabhängige Heizfläche. Bei der viel höheren Temperatur der abziehenden Gase erwärmt der Ekonomiser ferner das Speisewasser bedeutend stärker als die Vorwärmer, welche durch den Abdampf der Maschine geheizt werden. Als Nachteile des Apparates sind die schwierige und meistens nur unvollkommene Reinigung der Röhren im Innern, die mit der Zeit eintretende Verrussung der Röhren aussen, wenn die Schaber versagen oder in ihrer Wirkung nachlassen, das oft gerügte Durchbrennen der Röhren an der unteren Seite, wo das Wasser in dieselben tritt, und endlich der ziemlich hohe Preis zu nennen. Für neue Anlagen dürfte sich der Ekonomiser nur dann empfehlen, wenn das Brennmaterial sehr teuer ist, und keine andere überschüssige Wärmequelle für das Vorwärmen des Speisewassers zur Verfügung steht. An vorhandenen Anlagen wird der Apparat im -allgemeinen einen Nutzen mit sich bringen, wenn die Heizgase den Kessel mit hoher Temperatur (über 350°) verlassen. Bei richtiger Behandlung können dann bis zu 20°/o an Kohlen durch den Ekonomiser gespart werden.

Angaben, über die Berechnung der Vorwärmer, welche durch die abziehenden Heizgase bestrichen werden, befinden sich im letzten Abschnitte auf Seite 181.

Beispiel.

Der auf Seite 169 im 1. Beispiel angeführte Flammrohrkessel von 30 qm Heizfläche, dessen Dampf eine 20pferdige Dampfmaschine treibt, soll mit einem Vorwärmer versehen werden, in welchem das Speisewasser durch den Abdampf der erwähnten Maschine vorgewärmt wird. Welche Verhältnisse muss der Vorwärmer zweckmässig bekommen?

Geht der Dampf durch die Heizrohren, so soll nach den Angaben auf Seite 170 der lichte Gesamtquerschnitt der Röhren mindestens das 1,75- bis 2fache des Querschnittes der Abdampfleitung der Maschine und die ganze Rohroberfläche das 0,08 fache der Heizfläche des Kessels betragen. Geben wir nun dem Vorwärmer

9 Köhren von 57 mm äusserem und 51 mm innerem

Durchmesser,

so müssen dieselben bei 0,08 • 30 = 2,4hpn

2.4

9 • 0,057 • %

Länge erhalten. Der lichte Gesamtquerschnitt der Köhren ist dann

= 0,01838 qm, also bei 70 mm lichter Weite der Abdampfleitung das

0.01838    0,01838

2    ⁼ 0,003848 des Querschnittes der letzteren.

Soll der Vorwärmer weiter das Wasser auch noch bei flottem Betriebe des Kessels, wo 1 qm Heizfläche des letzteren rund 20 Liter Wasser in der Stunde verdampft, genügend erwärmen, so muss der Inhalt des Vorwärmers nach Seite 170 so gross gewählt werden, dass das Wasser dann noch mindestens 12 Minuten oder Vs Stunde im Vorwärmer verbleibt. Hiernach ergiebt sich der lichte Durchmesser d des Mantels für den Vorwärmer aus der Beziehung

15 (d²    — 9 ■ 0^7

oder

d == oo 3,65 dem = 365 mm.

Soll umgekehrt das Wasser durch die Köhren gehen und 6 Minuten oder Yio Stunde in denselben verbleiben, so muss bei demselben lichten Kohrdurchmesser von 51 mm, aber bei 16 Köhren die Länge 1 der letzteren der Bedingung

1 • 16 • 0,51

18,3 dem = 1830 mm

betragen. Die gesamte Rohroberfläche ist dann

5,25 qm.

....    . hitzten Feuergasen sofort in Berührung kommen, haben

§ 40.

Der Überhitzer.

Ebenso wie der Vorwärmer hat der Überhitzer den

Wärmeausnutzung des Brennmateriales eine sehr geringe, da die Gase den Überhitzer mit hoher Temperatur verlassen, und die Überhitzerrohre, die mit den hoch er-

sicht hierauf ordnet man jetzt meistens Überhitzer an, die von den Heizgasen des eigentlichen Kessels bestrichen werden.

Zweck, die Ökonomie einer Anlage zu erhöhen. Er be- unter der hohen Temperatur sehr zu leiden. Mit Rtick-wirkt dies dadurch, dass der dem Kessel entströmende Dampf in ihm durch weitere Wärmezufuhr zunächst

getrocknet und dann überhitzt, d. h. bei gleichbleibender ! Spannung unter Vergrösserung seines Volumens in der Temperatur erhöht wird. Die mit der Überhitzung des Dampfes verbundenen Vorteile wurden schon auf Seite 5 angeführt. Sie bestehen vornehmlich in der Beschränkung bezw. Vermeidung der Wärmeverluste und Übelstände, welche durch teilweise Kondensation des gesättigten Dampfes in der Leitung und namentlich bei Eintritt in den Dampfcylinder durch Abkühlung hervorgerufen werden, und thatsächlich weisen die mit hoch überhitztem Dampf betriebenen Maschinen Dampf- und Kohlenverbrauchsziffern auf, wie sie „unter denselben Verhältnissen mit gesättigtem Dampf bisher nicht erreicht wurden. Die Übelstände, welche die Verwendung des überhitzten Dampfes für den Maschinenbetrieb anfangs mit sich brachte und die sich namentlich auf das Verbrennen der Packungen, Zersetzen des Sclnnier-materiales u. s. w. erstreckten, können zwar in der Hauptsache als überwunden angesehen werden, sind aber immer noch der Grund, dass für gewöhnliche Maschinen, insbesondere wenn auf einen ungestörten, sehr sicheren Betrieb hoher Wert zu legen ist, der Dampf nur mässig überhitzt wird, während hoch überhitzter Dampf (bis zu 350°) nur in besonders konstruierten Maschinen, wie z. B. in den Schmidtschen Heissdampfmotoren, verwendet wird. Neben der Erhöhung der Anlagekosten erfordert die Überhitzung in manchen Fällen auch eine verstärkte Wartung der Anlage.

Fig. 3, Taf. 32 zeigt zunächst den Überhitzer von Uhler, wie er von der Firma Louis Uhler & Cour-voisier in Mühlhausen im Eisass gebaut wird. Die Rohre R desselben sind nach Art der Fieldrohre ausgebildet, und zwar sind die unten geschlossenen äusseren Rohre in der unteren, die oben und unten offenen inneren Rohre in der mittleren Wand eines Kastens K befestigt, der sich auf die Träger L im Mauerwerk stützt. Der vom Kessel kommende Dampf tritt bei a in den oberen Teil des Kastens K ein, durchströmt nacheinander die inneren und äusseren Rohre und tritt bei b am unteren Teil des Kastens wieder aus. Die Gase der kleinen Feuerung bespülen die Rohre und gelangen durch seitliche Öffnungen zwischen dem Kasten und dem Mauerwerk in das Abzugrohr C. Die wagerechte Röhre X schliesslich, deren Glühen von aussen beobachtet werden kann, gestattet eine Kontrolle des Feuers.

Das Material der Röhren ist Stahl. Sie werden nach dem Mannesmann sehen Verfahren aus dem Vollen gewalzt. Die anfangs verwendeten schmiedeeisernen, geschweissten Röhren brannten bald durch und rissen auf. Der Kasten K besteht aus Gusseisen, und sollen Brüche desselben in einzelnen Fällen vorgekommen sein. Jetzt findet der Uhlersche Überhitzer aus den schon angeführten Gründen nur noch selten Verwendung.

Bei direkter Verwendung des Dampfes zu Koch- und Heizzwecken beruht der Vorteil der Überhitzung ebenfalls in

oder Fuchs gelegt. Ähnlich ist auch der ältere Über

hitzer von Gehre gestaltet, der in Fig. 6, Taf. 32 dargestellt ist und von der Rath er Röhrenkesselfabrik in Rath bei Düsseldorf gebaut wird. Die beiden Heiz-rölirenkessel werden in ihrem Mantel nach der angedeuteten Pfeilrichtung vom Dampfe durchzogen. Damit der letztere immer an die Heizrohren, durch welche die Feuergase gehen, herangedrückt wird, sind in die Mäntel eine Anzahl Querwände eingesetzt, welche den Dampf nur in kleinen ringförmigen Öffnungen um die Röhren herum durchlassen, bb sind Absperrventile in der Dampfein- und Dampfaustrittsleitung, c ist ein mit Feder belastetes Rückschlagventil, welches den Überhitzer vom Kessel abschliesst, sobald in dem ersteren ein geringer Überdruck infolge der Erwärmung durch die Heizgase entstanden ist. Hierdurch soll nach Ansicht des Erfinders die Überhitzung des Dampfes gefördert werden.¹) Sobald dann durch Dampfentnahme die Spannung im

Überhitzer, welche von den Heizgasen des eigentlichen Kessels bestrichen werden, wurden früher und auch noch jetzt als kleine Heizröhrenkessel ausgebildet und der Vermeidung⁻ bezw. Verminderung der Niederschläge, welche in den letzten Feuerzug (Oberzug an Flammrohrkesseln) hier neben Wärmeverlusten eine Verdünnung- der Laugen und Lösungen, Nachteile für die Leitungen u. s. w. herbeiführen.

Die verschiedenen Ausführungen der Überhitzer lassen zwei Gruppen derselben unterscheiden, nämlich Überhitzer mit besonderer Feuerung, und solche, welche durch die Feuer gase des eigentlichen Kessels geheizt werden. Von der ersten Gruppe ' ist namentlich der Überhitzer von Uhler, von der

Gehre

1) Von anderer Seite wird dies bestritten und das Ventil c

zweiten Gruppe derjenige von Walther Schwör er u. s. w. bekannt geworden, auch ist der sogenannte Heissdampfkessel von Schmidt mit einem Überhitzer nach der letzteren Gruppe versehen. Was die Verwendung und den Wert beider Gruppen anbelangt, so werden Überhitzer mit eigener Feuerung jetzt nur noch wenig angewandt. Sie können zwar ganz in der Nähe der Maschine aufgestellt werden und vermeiden dadurch Abkühlungen, welche der überhitzte Dampf sonst auf seinem Wege zur Maschine, namentlich bei langer Leitung, erfährt, auch lassen sie eine Regelung des Überhitzungsgrades zu und sind ganz unabhängig

von der eigentlichen Kesselanlage. Dagegen ist die ! ebenso wie dasjenige d als überflüssig erachtet.

wo

Die vorliegende Einbauung der Überhitzer zeigt zunächst Fig. 43 des Textes bei einem Flammrohrkessel nach einer Ausführung von Walther & Co. in Kalk bei Köln. Der Überhitzer besteht aus U-förmig gebogenen, schmiedeeisernen Röhren, die teils über-, teils neben-

Überhitzer sinkt, öffnet sich das Ventil c wieder und lässt neuen Dampf eintreten. Um ferner das Entstehen einer zu hohen Spannung im Überhitzer zu verhüten, ist zwischen die Ein- und Austrittsleitung ein zweites Rückschlagventil d eingeschaltet, welches gegebenen Falles den Dampf aus dem Überhitzer in den Kessel übertreten lässt, e ist eine Wasserablassleitung, f eine Dampfleitung zum Reinigen der Röhren.

Die Aufstellung des Überhitzers im letzten Feuerzuge oder Fuchs des eigentlichen Kessels empfiehlt sich nur für vorhandene Anlagen mit forciertem Betriebe, die abziehenden Glase noch eine um mindestens 150 bis kühlt sind, dass sie den dünnen Überhitzerrohren nicht mehr schaden, aber auch noch heiss genug sind, um den Dampf genügend hoch zu überhitzen. Die Wärme, welche in den Gasen nach Verlassen des Überhitzers noch enthalten ist, wird ihnen dann, wie schon erwähnt, durch den Rest der Kesselheizfläche soweit als möglich entzogen.

Fig. 4?.

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200° höhere Temperatur als der Dampf besitzen. Die Überhitzung ist aber dann nicht bedeutend, und der erzielte Vorteil besteht hauptsächlich in der Erzeugung trockenen Dampfes.

Bei neuen Anlagen würde es sehr unvorteilhaft sein, die Feuergase zuletzt mit dem Überhitzer in Berührung bringen, da dieser dieselben doch nur auf eine Temperatur abkühlen kann, die um einen gewissen Betrag höher als diejenige des überhitzten Dampfes ist. Weit besser ist es hier für den Wirkungsgrad der Anlage, die Feuergase zuletzt nochmals an der eigentlichen Kesselwandung vorbeizuführen, die innen vom Wasser bespült wird und deshalb den Gasen viel mehr Wärme entziehen kann als der in der Temperatur höhere überhitzte Dampf. Mit Rücksicht hierauf findet man jetzt den Überhitzer bei Neuanlagen in einem mittleren Feuerzuge des Kessels angeordnet oder in der Mitte des Weges der Feuergase beim Kessel auf gestellt, wo letztere schon so weit abge-einander gelegt und zu einer Heizschlange verbunden sind. Letztere befindet sich dort, wo die Heizgase das Flammrohr verlassen und den Kesselmantel bestreichen wollen. Sind die auf den Überhitzer stossenden Gase noch zu heiss, so muss man den ersteren wohl durch eine Schamotte wand schützen. Will man auch zeitweise den Kessel ohne Überhitzer betreiben, so baut man den Apparat hinter dem Flammrohr in einen besonderen Raum ein, durch den die Gase je nach Wunsch ziehen können oder nicht. Die Verbindungen der einzelnen Röhren untereinander liegen ausserhalb des Stromes der Feuergase und sind leicht zugänglich; die freie Ausdehnung der Röhren ist nicht behindert, eine Auswechselung derselben nicht schwierig.

Die Anordnung der Überhitzerröhren an einem Wasserröhrenkessel ist aus Fig. 44 des Textes ersichtlich. Die Figur zeigt den neueren Überhitzer von Gehre, wie ihn ebenfalls die Rather Röhrenkesselfabrik in Rath bei Düsseldorf liefert. Der Dampf des Kessels wird durch eine an das Dampfv'entil des letzteren anschliessende Leitung zunächst in ein Querrohr geleitet, das vorne unter dem Oberkessel liegt. Von hier aus tritt der Dampf in die eigentlichen Überhitzerröhren, die ebenso wie die Wasserrohren des Kessels, und zwar in der fünften Rohrreihe von unten, angeordnet sind. Die Heizgase treten erst an die Überliitzerröhren, nachdem sie ihre erste und grösste Hitze an die vorderen Enden der unteren Wasserrohren abgegeben haben, was ja, wie früher angeführt, für die Erhaltung der Überhitzerröhren notwendig ist. Da die letzteren ferner einzeln und in zweckentsprechender Weise hinten mit einem zweiten Querrohre, von dem aus der überhitzte Dampf zur Maschine geht, verbunden (nach dem Umfange) versehen, um die den Gasen ausgesetzte Heizfläche zu vergrössern, innen sind Längsrippen angeordnet, damit der Dampf mit einer möglichst grossen Fläche in Berührung kommt und die vom Eisen ausgestrahlte Wärme schnell in sich aufnimmt. Die äusseren Ringe und die Längsrippen geben den Elementen zudem eine sehr grosse Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Von grösster Wichtigkeit sind natürlich die Verbindungsstellen der einzelnen Rohre, die bei der hohen Temperatur vollständig dampfdicht halten müssen. Die hier verwendeten Dichtungen scheinen dieser Bedingung vollständig zu genügen.

Von den Überhitzern, welche durch die Heizgase des Kessels bestrichen werden, scheint die Praxis jetzt die-

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sind, so können sie sich auch frei ausdehnen. Bei der    jenigen aus glatten, schmiedeeisernen Röhren denjenigen

Inbetriebsetzung des Kessels muss der Überhitzer natür-    aus gusseisernen Rippenrohren vorzuziehen. Die Reinigung

lieh mit Wasser gefüllt werden. Es geschieht dies durch    der Röhren von Russ wird in jedem Falle durch einen

eine kleine Leitung, welche, wie die Vorderansicht in    Dampfstrahl bewirkt. Der Feuerzug, in welchen der

Fig. 44 zeigt, den Wasserraum des Kessels mit der vom    Überhitzer eingebaut wird, muss eine genügende Tiefe

Dampfdom zu dem vorderen Querrohre des Überhitzers besitzen, um als Aschenfang dienen zu können, führenden Leitung verbindet. Sobald Dampf im Kessel    Eine besondere Konstruktion und Anordnung des

vorhanden ist, wird diese kleine Verbindungsleitung ge-    Überhitzers ist dem Ingenieur W. Schmidt, in Firma

schlossen und der Überhitzer mit dem Dampfraum des    W. Schmidt & Co., Maschinenfabrik in Aschersleben,

Kessels in Verbindung gebracht. Die Verbindungen der    patentiert. Der Überhitzer ist nach Fig. 4, Taf. 32 über

Überhitzerröhren mit den Querrohren liegen alle ausser-    einem stehenden Quersiederkessel angeordnet und besteht

halb der Feuergase und sind leicht zugänglich.    aus einem Vorüberhitzer 1^ und einem Hauptüberhitzer U₂.

Der Überhitzer von Schwörer schliesslich wird    Beide werden durch schmiedeeiserne Röhren von ca. 60 mm

meistens ebenso wie die vorhergehenden in die Züge des    Weite gebildet, die spiralförmig gebogen und durch den

eigentlichen Kessels eingebaut, kann aber auch mit eigener    sogenannten Nachverdampfer T miteinander verbunden

Feuerung versehen werden. Er besteht aus einer Anzahl    sind. Über dem oberen Überhitzer befindet sich noch

gusseiserner Rohre, die zu einzelnen Elementen zusammen-    ein Vorwärmer W, der aus einer Rohrspirale von ge-

gesetzt werden. Aussen sind die Rohre mit Querrippen    ringerer Weite besteht. Die Feuergase bestreichen nach

Verlassen des Kessels die Überhitzer- und Vorwärmerspiralen, können aber auch, sobald die obere Klappe K des mittleren Rohres B geöffnet wird, direkt in den Schornsteinkanal F entweichen.

Die Wirkungsweise der ganzen Anordnung ist die folgende. Der Kessel selbst ist sehr hoch in seiner Heizfläche beansprucht (ca. 40 bis 50 kg Dampf für 1 qm), damit der gebildete Dampf recht nass wird. Der letztere tritt zunächst durch das Rohr r in den Vorüberhitzer U1 ein und wird hier durch die Heizgase, welche mit einer Temperatur von ca. 600° auf den Vorüberhitzer stossen und denselben in derselben Richtung wie der durchziehende Dampf bestreichen, getrocknet. Der aus dem Vorüber-hitzer kommende Dampf besitzt, wie mehrfach festgestellt, eine nur wrenig höhere Temperatur als der gesättigte, da zur Verdampfung des mitgerissenen Wassers eine beträchtliche Wärmemenge nötig ist. Dieser Umstand schützt die Vorüberhitzerröhren vor einer zu starken Erhitzung, die selbst bei sehr forciertem Heizen ausgeschlossen ist; denn je mehr geheizt wird, desto mehr Wasser wird auch mit übergerissen und desto mehr Wärme ist zur Verdampfung desselben im Vorüberhitzer erforderlich. Aus dem letzteren gelangt der Dampf in den Nachverdampfer T. Es ist dies ein weiteres Gefäss, in welchem der Dampf eine geringere Geschwindigkeit annehmen soll, um auf Kosten seiner eigenen Wärme auch noch diejenigen Wasserteilchen, welche bei dem immerhin schnellen Umlauf in der Vorüberhitzerspirale nicht zur Verdampfung kamen, in Dampf überzuführen. Für die Zweckmässigkeit dieses Nachverdampfers spricht der Umstand, dass die Temperaturdifferenz des Dampfes vor und hinter dem Gefäss nach Versuchen ca. 50° C beträgt. Zuletzt durchzieht der Dampf den Hauptüberhitzer U₂, durch dessen Rohrspirale er von oben nach unten geht, damit den in entgegengesetzter Richtung kommenden Gasen die Wärme möglichst vollständig entzogen wird. Hier findet die eigentliche Überhitzung des Dampfes statt. Eine zu starke Erwärmung der Röhren dieses Überhitzers ist nicht zu befürchten, da die Temperatur der Gase hierzu nicht mehr hoch genug ist. Infolge des Gegenströmens von Dampf und Heizgasen am Hauptüberhitzer kann der erstere bis auf 350 und mehr Grad aus dem letzteren treten, ohne dass die Heizgase mit viel mehr als 200° abziehen. Für eine weitere Wärmeentziehung derselben sorgt dann noch der Vorwärmer W.

In der Figur bezeichnet wieder V, das Dampf-, V₂ das Sicherheits- und V₃ das Speiseventil des eigentlichen Kessels.

Fig. 5,²) Taf. 32 zeigt die Anordnung des Schmidt-schen Überhitzers mit zwei Vorwärmern an einem Seitwellrohrkessel. Hinter dem letzteren befindet sich in einem besonderen Raume oben der Hauptüberhitzer U₂, darunter der Vorüberhitzer U1; und unter diesem der eine Vorwärmer E. Der zweite Vorwärmer W steht auf dem Kessel und wird nicht von den Heizgasen bestrichen. Das obere Ende seiner Heizspirale H ist mit dem oberen, das untere mit dem unteren Ende des Vorwärmers E verbunden. Geheizt wird die Spirale H durch Dampf, der bei c eintritt und sich daselbst kondensiert. Das Speisewasser tritt bei b in den Vorwärmer W ein und bei a wieder aus, strömt also dem Heizwasser der Spirale entgegen. Das letztere gelangt später in den Vor* wärmer E, in welchem es wieder erwärmt wird, aufsteigt und nach dem oberen Ende der Spirale H geht, so in fortwährender Zirkulation diese Spirale und die Röhren des Vorwärmers E durchströmend. Da dieses Wasser destilliert ist, so kann sich kein Kesselstein oder Schlamm in den Röhren absetzen. Der Schlamm des Kesselwassers kommt zum Teil im Vorwärmer W zum Niederschlag.

Die beiden Überhitzer Ux und U₂ sind hier umgekehrt wie im vorigen Falle angeordnet; der Hauptüberhitzer U2 wird zuerst und in gleicher Richtung mit dem Dampf, der Vorüberhitzer U, später und in entgegengesetzter Richtung zum durchströmenden Dampf von den Heizgasen bestrichen.

Beim Anheizen des Kessels sind die Rauchschieber K, und F₂ (siehe den Grundriss der Figur) geschlossen, und die Feuergase gehen vom Wellrohr aus durch die Seitenzüge des Kessels. Sobald die Maschine in Betrieb gesetzt wird, der Dampf also durch die Überhitzerspiralen nach der Maschine geht, wird der Rauchschieber F, geschlossen, dagegen K₁ und F₂ geöffnet; die Feuergase gehen dann vom Wellrohr aus um die Überhitzer und den Vorwärmer E zum Schornstein. Je nachdem man nun den Rauchschieber F, mehr oder weniger scliliesst, kann man nach Belieben die Gase teilweise um den Überhitzer und um den Kessel, oder auch nur um den Überhitzer zum Schornstein führen.

Der Gewinn an Dampf und Kohlen, welcher durch den Überhitzer bei einer Anlage erzielt wird, ist natürlich in den einzelnen Fällen verschieden und hängt von den Verhältnissen des Kessels und der Maschine, von der Betriebsweise beider, von der Höhe der Dampfspannung u. s. w. ab. Er ist im allgemeinen um so grösser, je nässeren Dampf der Kessel liefert, je forcierter derselbe betrieben wird und je weniger sparsam die Maschine sonst im Dampfverbrauch ist. Unter diesen Verhältnissen dürfte eine Verbesserung der Ökonomie bis zu 30°/o zu erwarten sein.

Angaben über die Berechnung der Heizflächengrösse eines Überhitzers befinden sich im letzten Abschnitte auf Seite 181.

§ 41.

Der Wasserabscheider.

Der Zweck dieses Zubehörteiles mancher Dampfkesselanlagen ist möglichste Befreiung des gebildeten Dampfes von dem mechanisch mitgerissenen Wasser. Dieser Zweck wird aber hier nicht wie beim Überhitzer durch weitere Wärmezufuhr an den Dampf und Verdampfen des in dem letzteren enthaltenen Wassers erreicht, sondern, wie der Name schon sagt, durch Abscheidung, Trennung des Wassers vom Dampfe.

Bei Wasserröhrenkesseln ist eine Trennung des Dampfes von dem mitgerissenen Wasser fast stets dringendes Bedürfnis. Auf einzelne Konstruktionen der an diesen Kesseln vorkommenden Wasserabscheider wurde schon in § 25 hingewiesen.

Die Wasserabscheider können innerhalb oder ausserhalb des Kessels angebracht sein.

Wasserabscheider der ersten Art zeigen die Fig. 2 bis 5, Taf. 31. Von ihnen ist zunächst das in Fig. 2 und 3 angedeutete Kohr vielfach gebräuchlich, das an den Enden geschlossen, oben aber mit einem langen, schmalen Schlitz oder vielen kleinen Löchern versehen ist. Es wird im Scheitel des Kessels aufgehangen, ist so lang, dass es fast durch den ganzen Dampfraum geht, und mündet mit einem mittleren Stutzen in den Dampfdom, der hier natürlich von dem übrigen Dampfraum des Kessels abgeschlossen sein muss. Der lange Schlitz oder die engen Löcher sollen den Dampf durchlassen, das Wasser aber zurückhalten.

Bei den Wasserabscheidern der zweiten Art, die ebenfalls in sehr verschiedener Form zur Ausführung kommen, lässt man auch wieder meistens den feuchten Dampf eine Bahn durchlaufen, deren Richtung sich häufig oder fortwährend ändert. Das Wasser kann hierbei infolge seiner grösseren Trägheit dem Dampfe nicht folgen und wird so zur Abscheidung gebracht. Der Widerstand, den der Dampf auf seiner Bahn findet, muss natürlich möglichst gering sein. Die vorliegenden Wasserabscheider Der Wasserabscheider in Fig. 4¹) besteht aus einem    werden entweder nahe am    Kessel,    oder, wo lange Rohr-

cylindrischen Blechmantel mit eingesetzten Platten, die    leitungen vorhanden sind,    direkt    vor dem Apparat der

der von oben kommende Dampf abwechselnd immer auf    Maschine, in welchem der    Dampf    verbraucht wird, an

Fig. 46.

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Fig. 45.

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gung, also nach dem Kessel hin, giebt, in diesen letzteren zurückführen, so würde dasselbe zu neuer Kondensation des Dampfes Veranlassung geben, indem es diesem Wärme entzieht.

der einen oder anderen Seite durchströmen muss, ehe er gebracht. Das abgeschiedene Wasser fliesst in einen in die unten mündende Dampfleitung gelangt. Durch die Kondensationstopf, und die Dampfleitung erhält Neigung hiermit verbundene mehrfache Richtungsänderung wird nach dem Wasserabscheider hin, damit auch das schon der Dampf von dem wesentlichsten Teile seines Wasser- in der Leitung sich niederschlagende Wasser in den Kon-gehaltes befreit. Das abgeschiedene Wasser fliesst durch densationstopf fliessen kann. Würde man das Wasser der ein an den Boden des Blechmantels befestigtes Rohr Leitung, indem man derselben die entgegengesetzte Nei-wieder in den Wasserraum zurück.

Dieselbe Wirkung kommt bei dem Wasserabscheider

Der in Fig. 1, Taf. 31 dargestellte Wasserabschei-

in Fig. 5 zur Geltung, der in etwas abgeänderter Ausführung meistens bei Lokomotiven Benutzung findet. Hier sind mehrere cylindrische Blechmäntel so in einander gesetzt, und, wie die Figur zeigt, so in den Dampfdom    der, Patent Ehlers, wird von Walther & Co. in Kalk

eingebaut, dass der von unten kommende Dampf die ge-    bei Köln ausgeführt. Er besteht aus einer Zahl von

bildeten Zwischenräume abwechselnd auf- und abwärts    Trichtern und Kegeln, die hintereinander in ein Rohr-

durchströmen muss, bis er schliesslich zu dem am Dom-    stück eingebaut sind. Beim Durchströmen der Trichter

boden befestigten Dampfventil gelangt. Einige Röhrchen,    stösst der Dampf auf die dahinter befindlichen Kegel,

die an den Boden bezw. den unteren Umfang der Blech-    wodurch das mitgerissene Wasser an dem Umfang der

mäntel anschliessen, leiten das abgeschiedene Wasser    letzteren zum Niederschlagen und Absetzen kommt. Zur

wieder nach dem Kessel zurück.

1) Nach der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1897, S. 331.

Ableitung des Wassers dient ein zweites Rohrstück, das unter dem ersteren angeordnet und mit demselben durch drei Stutzen, die vor den Trichtern münden, verbunden ist. Der zweite und dritte Trichter haben aussen eine

ringsum laufende Rippe, durch welche das ausgeschiedene Wasser verhindert werden soll, sich wieder mit dem Dampf zu mischen.

Weitere Ausführungen von Wasserabscheidern der vorliegenden Art zeigen Fig. 45 und 46 des Textes. Dieselben werden von Gebr. Körting in Hannover geliefert. Der Apparat nach Fig. 45 kann nur in horizontale Leitungen, derjenige in Fig. 46 auch in vertikale eingebaut werden; die Einrichtung und Wirkungsweise beider ist ohne weiteres verständlich.

Der Vorteil aller gut funktionierenden Wasserabscheider besteht wieder in der Vermeidung der Nachteile die das übergerissene Wasser in der Rohrleitung, im Cylinder u. s. w. herbeiführen kann. Soweit das ausgeschiedene Wasser im Kessel verbleibt, werden auch durch die Wasserabscheider Wärmeverluste vermieden. Von dem Wasser, welches dagegen in den Kondenstopf fliesst und von hier aus wieder in den Kessel gepumpt wird, geht die zur Erwärmung desselben im Kessel aufgewendete Wärme mehr oder weniger verloren.

30

VII. ABSCHNITT.

Die Beurteilung* der Dampfkesselanlagen.

Die Bestimmung der Hauptverhältnisse neuer Anlagen.

§ 42.

Wärmeverluste, Wirkungsgrad,

Leistung und Forcierungsgrad der Dampfkesselanlagen.

Bei jeder Dampfkesselanlage werden, wenn D,¹) B, Wa und F die auf Seite 2 angegebene Bedeutung haben, von den Wa • B WE, welche das Brennmaterial bei vollkommener Verbrennung in der Stunde entwickeln kann, 600 D WE nutzbar gemacht. Die Differenz V = Wa • B — 600 D . .

. . 82

sind die Wärme Verluste der Anlage, während der Quotient

600 D

7j =

Wa B '

. . 83

Wa B

deren Wirkungsgrad²) ist. Derselbe lässt sich auch durch

84

ausdrücken, wenn

y]₁ den Wirkungsgrad der Feuerung, 7j₂ den der Heizfläche

1)    Unter der Berücksichtigung der Wärmemengen, welche gegebenen Falles zur Vorwärmung des Speisewassers oder Überhitzung des Dampfes aufgewendet werden.

2)    Gleichung 83 giebt den Wirkungsgrad einer Kesselanlage in der noch jetzt meist üblichen Weise, dass nur die Wärmeübertragung berücksichtigt wird. H. Lorenz weist aber in der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, Jahrgang 1894, nach, dass dies für Kesselanlagen, deren Dampf eine Maschine treibt, nicht richtig ist wegen der unvollkommenen Ausnützung des zur Verfügung stehenden Temperaturgefälles, das sich beim Kessel von der Temperatur über dem Koste bis zu der der äusseren Luft erstreckt. Lorenz berechnet den von ihm unter Berücksichtigung dieses Umstandes aufgestellten und als thermodynamisch bezeichneten Wirkungsgrad des Dampfkessels zu

7}'=C?

(T — To) (t -U)

(273 + t) | T - t₀ - (273 + t₀ ) ln    j,

worin <p ein Wert ist, der den Strahlungsverlusten Rücksicht trägt, und T die Verbrennungstemperatur über dem Roste,

T₀ diejenige der abziehenden Feuergase,

t die Temperatur des Kesseldampfes,

to diejenige der äusseren Luft in Celsius-Graden ist.

bezeichnet. Der erste ist das Verhältnis der Wärmemenge, welche in der Feuerung von 1 kg Brennmaterial nutzbar entwickelt wird und teils an die Feuergase, teils im Falle einer direkten Heizfläche an diese durch Strahlung übergeht, zu dem Heizwerte Wa. Der zweite ist gleich der an das Wasser im Kessel übertragenen Wärmemenge 600 D, dividiert durch die in der Feuerung nutzbar entwickelte.

Bezüglich der Leistung einer Anlage unterscheidet man eine qualitative* und eine quantitative. Mit der ersteren bezeichnet man den Quotienten

D ?i W, Wa /

B 600    600 V W« B

mit der letzteren den Quotienten Unter der qualitativen Leistung versteht man also die von 1 kg Brennmaterial, unter der quantitativen die von 1 qm Heizfläche in der Stunde erzeugten kg Dampf, die hier stets auf 600 WE bezogen sind. Die quantitative Leistung nennt man auch die Anstrengung des Kessels oder dessen Heizfläche.

Für die Anstrengung der ganzen Anlage ist der

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sogenannte Forcierungsgrad — massgebend, der die

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auf 1 qm Heizfläche in der Stunde entfallende Brennmaterialmenge in kg angiebt. In der Praxis unterscheidet man gewöhnlich drei Forcierungsgrade, nämlich den bei mässigem, flottem und forciertem Betriebe. Bei dem erstgenannten Betriebe ist der Forcierungsgrad am kleinsten, bei dem letztgenannten am grössten.

Für die Beurteilung einer Kesselanlage ist der Wirkungsgrad derselben massgebend. Häufig wird zwar auch an Stelle dieses die qualitative Leistung für die Güte einer Kesselanlage angeführt; jedoch ist hiernach, wenn nicht zugleich der Heizeffekt des Brennmateriales, die Höhe der Dampfspannung und gegebenen Falles die Stärke der Speisewasservorwärmung und Dampfüberhitzung angegeben sind eine genaue und sichere Beurteilung der Anlage nicht möglich.

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30*

Der Wirkungsgrad und die qualitative Leistung sind abhängig von den Wärmeverlusten. Je kleiner die letzteren bei einer Kesselanlage sind, um so grösser werden die beiden ersteren. Die Wärmeverluste haben wir deshalb hier zu verfolgen. Sie bestehen³)

1.    in Wärmeverlusten, welche durch unvollkommene Verbrennung und unverbrannt in den Aschenraum fallende Brennmaterialteile hervorgerufen werden.

Die Punkte, welche behufs möglichster Beschränkung dieser Verluste zu beachten sind, wurden schon auf Seite 15 angeführt. Sie bestanden zur Hauptsache darin, die Verbrennungsluft in richtiger Menge und mit der erforderlichen Geschwindigkeit an das sämtliche Brennmaterial und die brennbaren Gase zu führen, die letzteren ferner innig mit der Luft zu mischen und vor Abkühlung unter die Entzündungstemperatur zu schützen. Dazu waren nötig: Genügende Zugstärke des Schornsteines, richtige Grösse und Verteilung der freien Rostfläche, möglichst gleiclimässige Dicke der Brennmaterialschicht, geschickte und sorgfältige Bedienung des Feuers, genügende Entfernung des brennenden Brennmateriales von allen die Wärme gut leitenden Kessel wänden.

Die Verluste durch unvollkommene Verbrennung und unverbrannt durchfallendes Brennmaterial können ganz bedeutende sein und schwanken, wie leicht erklärlich, bei den einzelnen Anlagen und Brennmaterialien sehr. Sie sind im allgemeinen bei Innen-, Unter- und Zwischenfeuerungen grösser als bei Vorfeuerungen. Dr. Bunte giebt in dem III. Bericht der Heizversuchsstation München an, dass das Unverbrannte in den Gasen und der Asche bei gutem Brennmaterial keineswegs mehr als 3°/₀ ²¹¹ betragen braucht, dass es allerdings, namentlich bei zu kleiner Luftmenge, bis auf 40°/o wachsen kann, v. Reiche giebt als erreichbar für die genannten Verluste an: bei gutem Brennmaterial nicht mehr als 5%, bei geringwertigem nicht weniger als 15 %•

2.    in Wärmeverlusten, welche durch die im heissen Zustande aus dem Verbrennungsraume entfernte Asche und Schlacke bewirkt werden. Für diese Verluste ist der Gehalt des Brennmateriales an Schlacke und Asche, die Art der Ausscheidung beider Bestandteile, sowie die Zweckmässigkeit des Rostes für das betreffende Brennmaterial massgebend. Meistens sind die Verluste nur gering, und selten übersteigen sie 2°/o, zumal die Verbrennungsrückstände, wenn sie in den Aschenraum gelangen, ihre Wärme zum grösseren Teile wieder an die Verbrennungsluft abgeben.

3.    in Wärmeverlusten, welche durch Strahlung und Leitung entstehen. Hier kommt die Grösse der strahlenden Flächen, die Art derselben (ob Mauerwerk oder Eisenteile), die Lage der Feuerung in Bezug auf den Kessel, der Aufstellungsort des Kessels, die Trockenheit des Bodens u. s. w. in Betracht. Die vorliegenden Verluste sind deshalb im allgemeinen grösser bei mehrfachen Walzenkesseln als bei Flammrohr-, Feuer- und Wasserröhrenkesseln, ferner grösser bei Kesseln mit Vorfeuerung als bei solchen mit Unter- oder Zwischenfeuerung und bei diesen wieder grösser als bei Kesseln mit Innenfeuerung; auch sind die Verluste bei Kesseln, die im Freien liegen, beträchtlicher als bei solchen, die sich in geschlossenen Räumen befinden, und schliesslich bei Einzelkesseln grösser als bei Batteriekesseln. Um die Leitungs- und Strahlungsverluste möglichst herabzumindern, sind dicke und dichte Kesselmauern, wenn möglich mit Luftkanälen, guter Anschluss des Mauerwerks an den Kessel, sorgfältige Umkleidung und Abdeckung der freiliegenden Kesselteile, trockene Fundamente u. s. w. erforderlich. Nach v. Reiche betragen die vorliegenden Verluste bei gut ausgeführten Anlagen für Einzelkessel 8%, für Batteriekessel 5°/₀-

4. in Wärmeverlusten, welche durch die den Kessel verlassenden Feuergase hervorgerufen werden. Sie sind die grössten von allen Wärmeverlusten einer Kesselanlage und hängen einesteils von der Menge, andernteils von der Temperatur der abziehenden Gase ab.

Die Menge der Feuergase zunächst ist ausser durch die Zusammensetzung des Brennmateriales hauptsächlich durch die demselben bei der Verbrennung zugeführte Luftmenge bedingt. Je grösser die letztere ist, desto grösser ist auch die Menge der Feuergase und desto beträchtlicher fallen unter sonst gleichen Verhältnissen die vorliegenden Wärme Verluste aus. Um dieselben möglichst zu beschränken, muss man die mehr als theoretisch zugeführte Luft möglichst klein halten, ohne indes hierdurch eine allzugrosse Steigerung der Wärmeverluste durch unvollkommene Verbrennung eintreten zu lassen, also, wie auf Seite 14 angeführt, eine möglichst vollkommene Verbrennung durch möglichst geringen Luftüberschuss zu erreichen suchen. Dazu gehört vor allen Dingen eine richtige Bedienung des Feuers, also Innehaltung der richtigen und auf dem ganzen Roste gleichen Dicke der Brennmaterialschicht, eine dem jeweiligen Betriebe und Grade der Verbrennung angepasste Einstellung des Essenschiebers und eine richtige Grösse der totalen Rostfläche. Die letztere ist abhängig von der auf 1 qm des Rostes in der Stunde zu verfeuernden Brennmaterialmenge, der sogenannten Beanspruchung

des Rostes (siehe Seite 33 und 34). Namentlich ist vor

einer zu geringen Beanspruchung, d. h. vor einer zu grossen Rostfläche, zu warnen, da gerade bei dieser Fehler in der Wartung des Feuers zu grossen Wärmeverlusten durch überschüssig zugeleitete Luft führen. Auch die in den Feuerzügen durch undichte Stellen, Risse im Mauerwerk u. s. w. angesaugte Luft vermehrt die Gasmenge unnötig und steigert die vorliegenden Verluste.

Die Temperatur, mit welcher die Feuergase den Kessel verlassen, ist abhängig

a) von den Punkten, welche, wie in § 15 gezeigt wurde, für das Wärmeleitun gsvermögen der Kessel Wandung massgebend sind. Je reiner die Heizfläche eines

Kessels aussen von Russ und Flugasche, innen von Schlamm und Kesselstein ist, aus je dünneren Blechen dieselbe besteht, je mehr eine möglichst grosse Temperaturdifferenz zwischen Kesselwasser und Heizgasen auf der ganzen Länge des Kessels gewahrt ist, und je lebhafter die Wassermenge des Kessels auf der Heizfläche zirkuliert, je grösser ferner die Zahl der Feuerzüge, je mehr Gasteile, je inniger und länger dieselben mit der Kesselwandung in Berührung kommen, um so niedriger wird unter sonst gleichen Verhältnissen die Temperatur der Heizgase beim Eintritt in den Fuchs sein und umgekehrt.

c — 0,24 die mittlere spezifische Wärme dieser Gase verstanden,

dW = — B-G^c-dTx.

Mit dem obigen Werte von dW ergiebt sich hieraus k ■ d F • f (Tx — t) = — B • Gi • c • d Tx.

Der Wert k und die Funktion f (Tx — t) ist nicht genau bekannt.

Werner setzt nach den Versuchen von Nöggerrath k = 0,06 und f (Tx — t) — (Tx — t)². Es folgt dann aus der vorstehenden Gleichung

b) von der Anstrengung der Anlage, für welche nach

B • G, • c • d Tx 0,06 (Tx — t)2 und durch Integration zwischen den Grenzen Tx = To zu Ende, und Tx = T zu Anfang der Heizfläche, wobei T die Temperatur der Feuergase über dem Koste,

To diejenige beim Verlassen des Kessels bedeuten,

dF

Seite 178 der Forcierungsgrad ein Mass abgiebt. Je

r

grösser derselbe ist, d. h. je mehr Brennmaterial unter einem Kessel (von demselben F) verfeuert, oder je kleiner die Heizfläche bei einem bestimmten Brennmaterialverbrauch (demselben B) gewählt wird, mit desto höherer Temperatur werden die Gase den Kessel verlassen und umgekehrt.

Je forcierter nämlich eine Anlage betrieben wird, desto grösser ist die entwickelte Gesamt-Wärmemenge in den Feuergasen und desto mehr Dampf liefert der Kessel unter sonst gleichen Verhältnissen; desto weniger innig wird aber auch die Berührung der um so reichlicher entwickelten Verbrennungsprodukte mit der Heizfläche des Kessels und desto geringer die an letztere abgegebene Wärmemenge im Verhältnis zur gesamten Wärmemenge der Gase sein, so dass diese beim Eintritt in den Fuchs eine weit grössere Wärmemenge und Temperatur besitzen als bei mässigem Betriebe. Hier ist die gelieferte Dampf menge zwar kleiner, da weniger Brennmaterial verfeuert und weniger Wärme im ganzen entwickelt wird, dagegen ist die Ausnützung des Brennmateriales bezw. der Gase eine bessere, und die letzteren treten mit niedriger Temperatur in den Fuchs, da sie jetzt in geringerer Menge vorhanden sind und deshalb die Heizfläche des Kessels inniger umspülen, ihre Wärme vollständiger an dieselbe abgeben können.

Die Temperatur, mit welcher die Feuergase den Kessel verlassen, kann man berechnen, sobald man eine Annahme über die verhältnismässige Wärmeabgabe der Gase an den Kessel macht.

An irgend einer Stelle der Heizfläche geht durch ein unendlich kleines Flächenelement dF eine Wärmemenge dW, welche abhängig von der Temperaturdifferenz zu beiden Seiten des Elementes ist und also

B G, c T - To 0,06 (T — t) (To — t) * '

Diese Gleichung lässt sich auch

0,06 F

B • G, • c

T

(T — t) = -=

— To

To — t

. . 86

schreiben und liefert, wenn man auf beiden Seiten 1 addiert, den Wert

To = t + liUiF

—’0bF— (T— t) —f- 1

für die Temperatur der abziehenden Gase. Der Wirkungsgrad r(2 der Heizfläche ermittelt sich ferner, wenn man berücksichtigt, dass die Gase von der Temperatur T im Verbrennungsraume höchstens bis auf die Temperatur t des Wassers und Dampfes im Kessel abgekühlt werden können, thatsächlich aber nur bis auf To in der Temperatur erniedrigt werden, zu T —To T —t ’

also mit dem vorstehenden Werte von T₀

. . 87

7p

0,06 F

. . 88

an.

B €h c

Kedtenbacher nahm k = 23 und f(Tx — t) = T — t Hiermit erhält man entsprechend wie im vorigen Falle

B-G.-c T-M 23 To -1

23 F

B'Gi’c

89

90

d W = k • d F • f (Tx — t)

gesetzt werden kann, wenn k eine Erfahrungszahl,

f (Tx — t) eine Funktion der Temperaturdifferenz bezeichnet, die mit der letzteren wachsen muss. Dabei ist

Tx die veränderliche Temperatur der Feuergase, t diejenige des Kesselwassers, die überall gleich im Kessel und ebenso gross wie diejenige des gesättigten Dampfes angenommen werden möge.

Durch die Wärmeabgabe dW werden die Gase eine Temperaturabnahme von dTx erleiden, und es ist, unter Gj das Gewicht der Feuergase von 1 kg Brennmaterial (siehe Gleichung 8, 10 und 18),

T₀ = t -f- (T — t) e = 1 — e _

Wie die Gleichungen 86 und 89 zeigen, würde erst eine unendlich grosse Heizfläche F die Gase bis auf die Temperatur t im Kessel abkühlen. Es ist deshalb unvorteilhaft, die Heizfläche übermässig gross zu machen, weil von einem gewissen Werte T₀ an jede weitere Ver-grösserung der Heizfläche nur noch eine sehr geringe Abnahme von T₀ mit sich bringt, die hierdurch erzielte kleine Steigerung des Wirkungsgrades der Anlage also in keinem Verhältnis zu den Kosten steht, welche mit der Vergrösserung der Heizfläche verbunden sind. Viel ratsamer ist es, wenn eine weitere Abkühlung der Gase beabsichtigt wird, dies durch einen in den letzten Feuerzug oder Fuchs eingebauten Vorwärmer zu erzielen, was ja, wie schon in § 39 erwähnt wurde, auch dann angebracht ist, wenn bei einer vorhandenen Anlage mit forciertem Betriebe die Ökonomie derselben gesteigert werden soll. Für einen Vorwärmer lässt sich die erforderliche Grösse der Heizfläche ebenso wie die eines Kessels berechnen.

23 F

. 91

Bezeichnet hei einem Vorwärmer: t, die Temperatur, mit welcher das Wasser denselben verlässt,

to diejenige, mit welcher es in ihn eintritt,

To die Temperatur der Feuergase vor,

T, diejenige hinter dem Vorwärmer,

Fv die Heizfläche des Vorwärmers in qm,

1) die Anzahl kg Speisewasser, welche vorgewärmt werden, so ist, da die vom Wasser im Vorwärmer aufgenommene Wärmemenge gleich der den Heizgasen durch denselben entzogenen bei Vernachlässigung sonstiger Verluste ist,

(t₁-to)D = B-!G₁.c(To-T]) ... 92 also der Gewinn, welcher durch den Vorwärmer erzielt wird, in Prozenten der Gesamtleistung der Anlage tn—to

(606,5 ff- 0,8051) — t0 Hierin bedeutet tx—1₀ die Flüssigkeitswärme, welche zur Vorwärmung,

(606,5 -p 0,3051) — to dieWärmemenge, welche nach Gleichung 2 zur Überführung von 1 kg Speisewasser in gesättigten Dampf von der Temperatur t nötig ist.

Setzt man in die Gleichung 86 für T—-tdie Temperaturdifferenz To — t[ zu Anfang des Vorwärmers und für T₀ — t diejenige T\ —1₀ zu Ende desselben, sowie T₀ — T, für T — To ein, so erhält man für einen Gegenstrom-Vorwärmer, bei dem Wasser und Heizgase einander entgegenziehen, nach Werner

Schliesslich lassen sich die Gleichungen 86 und 89 zur Berechnung⁻ der Heizflächengrösse Fu eines Überhitzers verwenden. Ist

t die Temperatur des gesättigten,

t' diejenige des überhitzten Dampfes von derselben Spannung, so sind zur Überhitzung von D kg trockenen Dampfes nach Seite 8 in der Stunde

D (Ü — X) == c • D (t' — t) = (v 0,475 D (t' — t) WE nötig. Enthält [ferner 1 kg des gesättigten Dampfes x kg mechanisch mitgerissenes Wasser, so machen sich zur Trocke-nung des gesättigten Dampfes

. x-D-p WE

erforderlich, oder wenn man die innere Yerdampfungswärme p 606,5 — 0,7 t,

100

, . 98

setzt,

x-P (606,5 — 0,7 t) WE.

Ist dann

T' die Temperatur der Heizgase vor, T" diejenige hinter dem Überhitzer, so hat man

0,475D(l' — t)+x • ü (606,5 — 0,71)=B G, ■ c(T' —T") 99

Führt man weiter in die Gleichungen 86 und 89 T für T, T" für T₀ und t' für t ein, so erhält man nach W e r n e r

Fu

B G, c

rj»/ _ rj\4J

ku

(T' — t') (T" — t')

. . 100

nach Red teilt) ach er

Fv

B ■ G, • c

To - T,

kv

(To—t.) (T, —t₀)’

oder mit Hilfe von Gleichung 92

Fv =

1)

Ü-to

und

kv (To — t,) (Ti-to)

. . 94

Tt =t₀

I)    t, - to

kv • Fv    To — ü

. . 95

Nach Redtenbacher ergiebt sich entsprechend aus Gleichung 89

Fv =

B • G, • c

und

kv

. To-t, In---------

T, —1₀

96

ky .

n • «i • c

. . 97

T, = t₀ + (To — ü) e wobei die Differenz der Werte T₀ und T, der Gleichung 92 zu genügen hat.

Bewegen sich Wasser und Feuergase bei einem Vorwärmer in gleicher Richtung, so hat man in Gleichung 94 bis 97 To — t, durch T₀ -— t₀ und Tj — t₀ durch Tx — tt zu ersetzen.

v. Reiche ermittelt, gleichgiltig ob sich Wasser und Feuergase in derselben oder entgegengesetzter Richtung bewegen,

Fy = —

I) tt—to

kv

98

mit

To -p T, to -p t,

Der Wert des Koefficienten kv beträgt im vorliegenden Falle: nach Werner (also für Gleichung 94 und 95) ky = 0,06. Sonst wird gesetzt (also für Gleichung 96 bis 98):

kv = 12 bis 18 für solche Vorwärmer, welche einen untrennbaren Teil des Dampfkessels bilden, sofern sie gut und leicht von innen und aussen gereinigt werden können,

kv = 10 für Green sehe Ekonomiser (aus gusseisernen Röhren und mit selbstthätigen Schabern), kv = 5 für Ekonomiser ohne selbstthätige Schaber.

B G, c

T' - t'

T" — P

in welchen beiden Gleichungen die Differenz der Werte T' und T" der Gleichung 99 genügen muss. Über die Grösse des Koefficienten ku im vorliegenden Falle liegen keine näheren Angaben vor. Nach Hirn soll für Überhitzer aus Gusseisenrohren, wie z. B. bei dem Apparat von Schwerer, ku = 10 bis 15 sein.

Fu —

ku

ln

. . 101

Ausser dem Wirkungsgrade oder der qualitativen Leistung einer Dampfkesselanlage war, wie wir sahen,

nocli deren quantitative Leistung für die Beurteilung

massgebend. Verfolgen wir die Umstände, welche diese Leistung eines Kessels beeinflussen, so erkennen wir bald, dass dies dieselben sind, die für die Höhe der Temperatur der abziehenden Feuergase bestimmend waren. Die quantitative Leistung oder Anstrengung der Heizfläche eines Kessels ist also um so grösser, je grösser unter sonst gleichen Verhältnissen

1. das Wärmeleitungsvermögen der Kesselwände ist,

und

der Anlage ist

2. je grösser der Forcierungsgrad

d. h. je mehr Brennmaterial unter einem Kessel (bei demselben F) verfeuert wird, oder je kleiner bei gleichem Brennmaterialverbrauch (bei demselben B) die Heizfläche des Kessels ist.

Den vorstehenden Betrachtungen lassen wir schliess-hier noch einige Angaben aus der Praxis über diejenigen Grössen folgen, welche bei der Beurteilung einer Dampfkesselanlage in Frage kommen.

1. Wirkungsgrad tj und qualitative Leistung

Bei mittleren Verhältnissen lassen sich die folgenden Wirkungsgrade erzielen:

tdl ü

yj = 0,63 bis 0,72 (0,75) 7] = 0,53 bis 0,62 7] = 0,4 bis 0,52 yj = 0,4 bis 0,6 7j = 0,5 bis 0,6

Braunkohlen

Wa = 4200

Lokomobilkessel . 4,8 bis 7,2 Lokomotivkessel . 6

3,85 bis 4,55

2,8 bis 3,64

Tabelle der Anstrengung oder quantitativen Leistung ,, •

X

Betrieb

forciert

flott

24 bis 30

20 bis 25

15 bis 18

17 bis 20

(30¹)

(14)

19 bis 22

. 20 bis 30 . 40 bis 70.

19 bis 23

8 bis 10

12 bis 17

12 bis 18 . . 40 bis 60

menge

massig

flott

forciert

stationäre Kesselanlagen mässiger Betrieb flotter Betrieb . forcierter Betrieb Lokomobilkessel Lokomotivkessel Schiffskessel

Cylinderkessel mit natürlichem Zuge . . . . rt = 0,55 bis 0,65 Lokomotivkesselsystem mit

starkem Luftüberdruck vj = 0,4 bis 0,52.

Mit diesen Werten ergiebt sich aus Gleichung 83 für gute Stein- und Braunkohlen von einem absoluten Wärmeeffekt Wa = 7200 bezw. 4200 WE die folgende

qualitative Leistung ^

Steinkohlen

stationäre Kessel- ■Wa = 7200 anlagen

massiger Betrieb 7,56 bis 8,64 (9) 4,41 bis 5,04 (5,25) flotter Betrieb . 6,36 bis 7,44    3,71 bis 4,34

forcierter Betrieb 4,8 bis 6,24    2,8 bis 3,64

2,8 bis 4,2 bis 7,2    3,5 bis 4,2

Schiffskessel Cylinderkessel mit natürlichem Zuge . . .6,6 bis 7,8 Lokomotivkesselsystem mit starkem Luft-überdruck . . 4,8 bis 6,24

Zu den vorstehend angeführten Werten von yj ist zu bemerken, dass dieselben mit Sicherheit im gewöhnlichen Betriebe zu erzielen sind. Es werden zwar auch höhere Wirkungsgrade, als angegeben, erreicht, wie namentlich bei vorzüglichem Brennmaterial, geschultem Heizer und sehr massigem Betriebe, aber das sind immer nur Ausnahmen. Ebenso können die Wirkungsgrade, die bei Verdampfungs-Versuchen, wo sich gewöhnlich die Anlage in einem besonders guten Zustande befindet oder die Bedienung derselben erfahrenen und tüchtigen Heizern überlassen ist, ermittelt werden, in der Kegel nicht für den wirklichen Betrieb massgebend sein.

Der Wirkungsgrad 7j ist nach Gleichung 84 das Produkt aus den beiden Werten rtl und yj₃, von denen der erste ein Mass für die Vollkommenheit der Wärmeentwickelung aus dem Brennmaterial, der zweite ein solches für die Wärmeleitung der Kessel wand abgiebt. Da nun ri2 weit mehr von der Reinheit und Grösse der Heizfläche als von dem Kesselsystem abhängig ist, so ist zu beachten, dass der Einfluss des letzteren auf den Wirkungsgrad r₍ einer Anlage ein viel geringerer ist als der, den die Zweckmässigkeit und Bedienung der Feuerung, sowie die Beschaffenheit und Grösse der Heizfläche auf denselben ausübt.

Der Wirkungsgrad einer Feuerung beträgt, wie schon auf Seite 18 angeführt,

bei stationären Kesseln Yjt = 0,8 bis 0,9, bei beweglichen Kesseln vq = 0,7 bis 0,8 im Mittel. Der Wirkungsgrad der Heizfläche ergiebt sich aus

2. Quantitative Leistung oder Anstrengung der Heizfläche

F

Die nachfolgenden Angaben zeigen die Grösse dieser Leistung bei den wichtigsten Kesselsystemen unter gewöhnlichen Verhältnissen. Vorteilhaft wird man ^ nicht

grösser halten, als die für flotten Betrieb angegebenen Werte, und bedenklich ist es, die Anstrengung über die für forcierten Betrieb angeführten Werte weit hinaus zu steigern; die Dampfentwickelung wird dann nämlich eine so reichliche, dass die Dampf blasen nicht schnell genug von der Heizfläche entweichen können und eine Wärmestauung in den Blechen zu befürchten steht.

I)

mässig

Flammrohrkessel 15 bis 18 Mehrfache

Walzenkessel . 12 bis 14 Einfache Feuerröhrenkessel, desgl. mit Feuerbüchse, Lokomo-bilkessel,Wasserröhrenkessel ²) KombinierteFeuer-

röhrenkessel .    10 bis 12

Lokomotivkessel .... Schiffskessel

Cylinderkessel .... Lokomotivkesselsystem .    .

3. Forcierungsgrad -=-•

Jb

Die auf 1 qm Heizfläche entfallende Brennmaterial -beträgt in der Stunde durchschnittlich

Betrieb

für gute Steinkohlen . . 1 bis 2,2 2,2 bis 3,3 3,3 bis 5 für böhmische

Braunkohlen 1,75 bis 3,75 3,75 bis 5,6 5,6 bis 8,5 für deutsche

Braunkohlen 2,5 bis 5,5 5,5 bis 8,25 8,25 bis 12,5

1) Bei verstärktem Zuge.

2) Mit Oberkessel.

183

4. Beanspruchung — des Rostes, Verhältnis

von Rost- und Heizfläche.

Beide Werte hängen von der Art des Brennmateriales, der Wartung des Feuers, der Zugstärke, der Anstrengung der Heizfläche u. s. w. ab. Die unten angegebenen Werte können deshalb nur mittlere sein. Am besten wird es, wie der Magdeburger Dampfkessel-Überwachungs- Verein¹) sagt, sein, die zweckmässigste Grösse der fraglichen

und herauszuprobieren, d. h. den Rost eines

Kessels zuerst hinreichend gross zu machen und ihn dann später soweit abzudecken, dass die übrig bleibende Rostfläche für den grössten Dampfverbrauch und die stärkste Zugkraft noch ausreicht.

B

Die Rostbeanspruchung t— beträgt (siehe auch die

xi

Angaben auf Seite 33 und 34) bei natürlichem Zuge Betrieb

für Steinkohlen für böhmische Braunkohlen (auf Planrosten) für minderwertige Braunkohlen (auf Treppenrosten) 160 bis 200 230 bis 260 350bis450.

g

Bei künstlichem Zuge ist 2- bis 3 mal so gross.

R

für Schiffskessel

bei natürlichem Zuge .    .

bei mässigem Zuge.......

bei starkem Luftüberdruck und Loko-motivkesselsystem......

i©

iTh

_ «>£> wi^ qd;

io

Werte

§ 43.

Bestimmung der Hauptverliiiltnisse neuer Dampfkesselanlagen.

mässig

flott

forciert

70 bis 90 90 bis 110 150 bis 180

90 bis 110 120 bis 150 200 bis 300

Bei der Berechnung' einer neuen Kesselanlage hat man auszugehen von dem Dampf verbrauch; es muss also gemäss unseren Bezeichnungen die vom Kessel in der Stunde zu liefernde Dampfmenge D in kg, bezogen auf 600 WE, gegeben sein. Dabei ist es völlig gleich-giltig, ob der Dampf zum Betriebe einer Maschine, zum Kochen, Heizen oder zu irgend einem anderen Zwecke dient. Die genaue Bestimmung des Dampfverbrauches ist in den meisten Fällen schwierig; wählt man ihn zu gross, ein Fehler, in den man, um sicher zu gehen, leicht verfallen kann, so erhält man ein Zuviel an Heizfläche, das sehr teuer wird.

Zu bestimmen hat man dann

1. den voraussichtlichen Brennmaterialverbrau c h li in der Stunde. Derselbe ergiebt sich, sobald man nach den Angaben auf Seite 182 eine Annahme über den zu erwartenden Wirkungsgrad yj der Anlage gemacht hat, aus der Gleichung 83 zu

Das Verhältnis von Rost- und Heizfläche em-F

pfiehlt der Magdeburger Dampfkessel - Überwacliungs-

bis —

30    25

zu nehmen, während der Elsässische Dampfkessel-Über-E/

wachungs-Verein —

für sehr kohlenstoffreiches Material (Koks,

Anthracit)

Verein unter Beachtung des oben Gesagten

für engl., westf., belg. Förderkohle

für Ronchamp-Förderkohle .    .

für Saarkohle .

für Gries- und Kleinkohle je nach Schlackengehalt ............

angiebt. Nach „Des Ingenieurs Taschenbuch, die Hütte“

35

30

30

26

600 D

102

vj • YV

Der absolute Wärmeeffekt des Brennmateriales muss dabei bekannt sein oder wenigstens geschätzt werden.

Bei kesseln, deren Dampf zum Betriebe einer Dampfmaschine verwendet wird, bestimmt man den Brennmaterialverbrauch B eines neuen Kessels wohl auch nach der Brennstoffmenge, welche 1 Pferdestärke stündlich verbraucht. Es hat dies natürlich nur dann Berechtigung, wenn, wie z. B. bei Schiffsmaschiuen, die fragliche Brennstoffmenge nach entsprechenden Verhältnissen und Anlagen ziemlich genau geschätzt werden kann.

Bei Schiffsmaschinen und -kesseln rechnet man für die indizierte Pferdestärke z. B.

0,9 bis 1 kg Steinkohlen hei Maschinen mit zweimaliger, 0,7 bis 0,8 kg Steinkohlen bei solchen mit drei- und viermaliger Expansion des Dampfes.

2. Die erforderliche wasserberührte Heizfläche F des Kessels in qm. Dieselbe lässt sich entweder mit Hilfe eines nach den Angaben auf Seite 182 gewählten

beträgt weiter ^ für Lokomotivkessel

bei Personenzug-Lokomotiven . .

bei Güterzug-Lokomotiven    . .

1 bis i

' 50    70

— bis —

.    .    ₆₀ Ulfe ₉₀

1) Siehe das Flugblatt No. 11 vom Jahre 1898 dieses Vereines.

für die Anstrengung dieser Fläche, oder aus

den Gleichungen 86 und 89 berechnen, wobei im letzteren Falle die Verbrennungstemperatur T über dem Roste aus der Gleichung 8 zu bestimmen, die Temperatur T0 der den Kessel verlassenden Feuergase aber zu schätzen ist.

Auch die Heizfläche eines Kessels, dessen Dampf zum Betriebe einer Dampfmaschine dienen soll, wird bisweilen nach der Zahl der Nutzpferdestärken dieser Maschine angenommen, ein Verfahren, das natürlich im allgemeinen höchst

81 *

Wertes

oder worüber auf F

forciert

flott

mässig

47-2 bis 5 %

2 7-2 bis 3%

. 172 bis 2%

. 2 bis 272%

3 bis 372%

5 bis 6 °/o

raässig

flott

forciert

2 bis 2 7₂%

3 bis 4%

6 bis G7₂%

{ A(K. + K, + K„) + tK K, +

10-3001100 (Ki + K₈) + I5C-(K, + Kä)}+B

100

oder

300000

(a + b₂)K₃}-f

100

Die wirtschaftlich günstige Anstrengung eines Kessels ist natürlich für die einzelnen Anlagen sehr verschieden. Im allgemeinen kann man aber sagen, dass die Dampfkosten am kleinsten ausfallen, wenn man

bei sehr teurem Brennmaterial einen sehr massigen

I)

ungenau ist, da eine Pferdestärke bei verschiedenen Maschinen auch eine verschiedene Dampfmenge braucht. Das Verfahren hat höchstens da eine gewisse Berechtigung, wo die zu einer Pferdestärke erforderliche Heizfläche für gleich gehaltene und ebenso betriebene Anlagen ziemlich genau bekannt ist. Man rechnet z. B. nach allgemeinen und deshalb wenig zuverlässigen Angaben für die Nutzpferdestärke bei gewöhnlichen Kesseln 1,3 bis 1,8 qm, bei Kesseln und Maschinen, bei denen Garantie auf geringen Kohlenverbrauch eingegangeu ist, 2 bis 2,2 qm, bei Lokomobilkesseln 0,7 bis 1,1 qm, bei Kesseln für Maschinen unter 10 Pferdestärken, und zwar von

10 bis    8    Pferdestärken    das    1-    bis    1,1 fache,

8 bis    5    Pferdestärken    das    1,1-    bis    1,2 fache,

5 bis    3    Pferdestärken    das    1,2-    bis    1,3 fache,

3 bis    1    Pferdestärken    das    1,3-    bis    1,51'ache

der vorstehenden Angaben.

Bei Lokomotivkesseln ist annähernd, wenn N die Anzahl : der Pferdestärken, v die Geschwindigkeit in m f. d. Sek. bezeichnet, nach Frank

für preuss. Normal - Personenzug - Lokomotiven N = 1,17 F V v, für preuss. Güterzug-Lokomotiven N = (0,6 -j- Vv) F.

3.    Die Dimensionen des Kessels bei der berechneten Heizfläche für ein gewähltes Kesselsystem. Diese Dimensionen entnimmt man am besten den Tabellen oder Angaben, wie sie von den einzelnen Fabriken herausgegeben werden und zum Teil auch im IV. Abschnitte dieses Buches enthalten sind; sonst muss man diese Dimensionen probeweise wählen und nachrechnen, ob bei ihnen die gewünschte Heizfläche vorhanden ist.

Bezüglich der Wahl des Kesselsystemes ist das auf Seite 07 und 68 hierüber Gesagte zu beachten.

4.    Die Grösse II der totalen Rostfläche. Die-

g

selbe folgt aus dem Verhältnis

Seite 183 die erforderlichen Angaben gemacht sind.

Die Verhältnisse einer neuen Anlage hat man natürlich so zu wählen, dass die Kosten des Dampfes mögliclis t gering ausf a 11 e n. Die Anlagekosten kommen erst in zweiter Linie in Betracht.

Die Dainpfkosten setzen sich zusammen:

a. aus der Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitales, sowie aus den Reparaturkosten. Nach Weinlig⁴) kann man rechnen:

für Verzinsung 4% vom ganzen Anlagekapital, für Amortisation 4u/o vom Preise des Kessels inkl.

Armatur, 172% vom Preise der Eimiiauerung, des

Gebäudes 11. s. w., für Reparaturkosten bei

Betrieb Flammrohrkesseln Mehrfachen Walzenkesseln

Betrieb

Wasserrohren-

kesseln .    2 bis 3 %    372 bis 472 % G^bis 7 %

Dupius-,

Kombinierten Flammrohr- und Heizröhrenkesseln

b.    aus dem Lohn des Heizers,

c.    aus den Kosten des Brennmateriales (loko Kesselhaus) und event. des Wassers.

Ist

Kx der Preis des Kessels inkl. Armatur, Pumpen u. s. w., K, der Preis der Kesseleinmauerung und des Kesselhauses,

K₃ der Preis des Schornsteines,

Iv₄ der tägliche Heizerlohn,

K der Preis von 100 kg Brennmaterial (loko Kesselhaus),

B die stündlich verfeuerte Brennmaterialmenge in kg, und rechnet man

a% für Verzinsung des gesamten Anlagekapitales

¹

Die Verbindung von c mit hx b₂ ist in der Figur nicht ein

getragen.

²

Nach Angaben der Eisengiesserei und Maschinenfabrik von J. E. Christoph in Niesky.

³

Siehe auch Seite 20, wo der hier zuerst angeführte Wärme -vertust nochmals getrennt ist.

⁴

Siehe „H. v. Reiche, Anlage und Betrieb der Dampfkessel“, dritte Auflage, Verlag von Arthur Felix in Leipzig.

Ki + K₂ + K,v

b₄ % für Amortisation des Anlagekapitales K, des Kessels,

lg % für Amortisation des Anlagekapitales K₂-)-K3 der Einmauerung, des Kesselhauses und Schornsteines,

c % für Reparaturkosten vom Anlagekapital K₄-f-K,, so betragen die Dampfkosten für eine Stunde, wenn das Jahr zu 300 Arbeitstagen von je 10 Stunden gerechnet wird, in Mark

P =

K₄

100 ' 10

{(a —(—    —j— c) Kx -f- (a-f- b.₂ + c) K₂ -J-

(B K-j-10 K₄) . . 103

Betrieb (kleinste Werte von — für mässigen Betrieb

nach Seite 182 annehmen), bei mittleren Brennmaterialpreisen einen wenig

mässigen Betrieb (grösste Werte von™für mässigen

Betrieb nach Seite 182 der Rechnung zu Grunde legen),

bei sehr billigem Brennmaterial einen wenig flotten Betrieb (kleinste Werte von für flotten Betrieb nach Seite 182 annehmen)

für Neuanlagen wählt und hiernach die Verhältnisse berechnet. Eine stärkere Anstrengung der Anlage bei einer späteren Vergrösserung des Betriebes ist dann immer noch bei mittleren Dampfpreisen möglich. Jede forcierte Anlage liefert sehr teuren Dampf.

betragen, und es ist das Verhältnis von Rost- und Heizfläche

it_JL — JL

F ” 60 ” 30

Die Dimensionen eines Zweiflammrohrkessels von

Beispiel.

Eine neue Dampfkesselanlage soll in der Stunde 1000 kg Dampf liefern. Der höchste Dampfüberdruck ist zu 8 Atm festgesetzt. Als Kessel soll ein Zweiflammrohrkessel, als Brennmaterial Lugauer Steinkohle in Betracht kommen. Die letztere hat einen absoluten Wärmeeffekt von ca. 6000 WE, und 10 000 kg derselben kosten 120 Mark. Welche Verhältnisse sind der Anlage zweckmässig zu gehen?

Wird die Temperatur des Speisewassers zu 12° C angenommen, so ist nach der Tabelle auf Seite 4 eine Wärmemenge von

176,578    437,434 -f 45,674 — 12 =    648 WE

nötig, um 1 kg Wasser von 12° C in gesättigten Dampf von 9 Atm absolut überzuführen. 1000 kg Dampf von 648 WE Erzeugungswänne entsprechen aber

60 qm Heizfläche bestimmen sich nach den Angaben auf Seite 84 und 85, wenn man den Durchmesser des Kessel-mantels zu

2,0 m = 2000 mm

und die auf 1 m Kessellänge entfallende wasserberührte Heizfläche zu 8,25 qm annimmt, wie folgt: Flammrohrdurchmesser an der weitesten Stelle

Kessellänge

0,5 - 2,0 — 0,25 = 0,75 m = 750 mm,

60

8,25

Länge der beiden Innenroste

^ 7,3 m, wofür or 7500 mm,

1,35 m = 1350 mm.

D = 1000

648

600

=1080 kg

Dampf von 600 WE.

Entscheiden wir uns mit Rücksicht auf den mittleren Kohlenpreis für einen w^enig mässigen Betrieb, so können wir nach der Tabelle auf Seite 182 eine Anstrengung

= 18 kg

2 • 0,75

Das Mauerwerk des Kessels wird ungefähr erhalten: eine Länge von 8400 mm,

eine Breite (bei drei gemauerten Heizkanälen) von

3300 mm,

eine Höhe (über Flur) von 1950 mm.

Verbleibt ferner vor dem Kessel ein Raum von 3 m, hinter demselben ein solcher von 1,1 m, neben demselben, wenn die spätere Anlage eines zweiten Kessels nicht vorgesehen werden soll, ein solcher von 1,7 m Breite, so bekommt das Kesselhaus

eine Länge von 8,4 —|— 3,0 -|— 1,1 = 12,5 m, eine Breite von 3,3 —|— 1,7 = 5 m.

annehmen. Aus derselben folgt dann die erforderliche wasserberührte Heizfläche des Kessels zu

D 1080

18 18

= 60 qm.

Die Temperatur, mit welcher die Heizgase den Kessel verlassen, berechnet sich, wenn man die Gleichungen 87 und 90 gelten lässt, wie folgt. Schätzen wir dazu die theoretisch erforderliche Luftmenge für 1 kg Brennmaterial L, = 8 kg

Schätzen wir weiter den Wirkungsgrad der Anlage an Hand der Angaben auf Seite 182 nur zu

7] = 0,68,

so ergiebt sich aus G-leichung 102 ein stündlicher Brennmaterialverbrauch von

und das Verhältnis der wirklich zugeführten Luftmenge zu der letzteren

600-1080

0,68 • 6000 oder eine qualitative Leistung D 1080

<^160 kg,

m = 1,5,

so ist das Gewicht der Verbrennungsprodukte für 1 kg Brennstoff annähernd nach Gleichung 10

Gx = 1 + 1,5-8 = 13 kg.

Hiermit und für einen Wirkungsgrad der Feuerung

B 160

=    6,8 kg.

Der Forcierungsgrad der Anlage ist weiter

B _ 160 F ” "60

Gestatten wir endlich eine Beanspruchung der totalen Rostfläche von

7]i ~ 0,8,

sowie o = 0,3, c = 0,24 folgt aus Gleichung 8 eine Temperatur in der Feuerung von ungefähr

(1 — 0,3) 6000 (1 + 1,5-8) 0,24 Die Temperatur des gesättigten Dampfes von 9 Atm absolut ist nach der Tabelle auf Seite 4

T = 0,8

«v 1080° C.

^2,67 kg.

t = ro 175° C.

Führen wir diese Werte zunächst in die Gleichung 87 ein, so erhalten wir als Temperatur der abziehenden Feuergase den allerdings etwas hohen Wert 1080 — 175

R ⁼⁸° kg’

To = 175-f

0,06 • 60

= po 295° C.

so muss die letztere

160 • 13 • 0,24

(1080—175) +1

160

Dagegen liefert die Gleichung 90 nur

80

= 2,0 qm

23 ■ 60

To = 175 + (1080 — 175) 2,7183

160 ‘ 13 ’ 0,24 __ 232 0 (]

1080 — 295

0,866,

7j = 7ji • yj₂ = 0,8 • 0,867 = r\j 0,694

23

L₂= 8

21 • 1,43

2-200-12,26

3600-3

b₂=l,5%,

100 = ^28%

= 5,6 kg

B =--r

D 1380

5.6

5.6

B 246

4,1

Der Wirkungsgrad der Heizfläche beträgt dann mit dem zuerst berechneten Werte von T0 T —To

T — t 1080 — 175

womit sich ergieht.

Zur Bestimmung der Schornsteindimensionen sollen die Gleichungen 19a und 20 benützt werden. Die theoretisch erforderliche Luftmenge von L₁ = 8 kg hat bei 0° C und 760 mm Quecksilbersäule ein Volumen von

^ 6,13 cbm.

Das Doppelte derselben, also

G₂ = 2 • L, = 2 • 6,13 = 12,26 cbm,

ist für das Volumen der Heizgase, von 1 kg Brennmaterial in Gleichung 19 a einzuführen. Weiter ist in diese Gleichung der Brennmaterialverbrauch B so einzusetzen, wie er dem Mittelwerte des grössten und durchschnittlichen Verbrauches entspricht. Im vorliegenden Falle möge

B = 200 kg

für diesen Mittelwert angenommen werden. Gleichung 19a verlangt dann für c — 3 m Austrittsgeschwindigkeit der Gase und To = 273°0 einen kleinsten lichten Schorn-steinquerschnitt von

= oo 0,455 qm.

Demselben genügt ein lichter Durchmesser der Schornsteinmündung von

d = 0,761 m, wofür ^ 750 imn genommen werde. Die Nutzhöhe des Schornsteines muss dann nach Gleichung 20

H₀ = 25 • 0,75 bis 30.0,75 = 18,75 bis 22,5 m also im Mittel 20 m

betragen.

Um die Dampfkosten zu berechnen, bedürfen wir des Anlagekapitales. Ein Zweiflammrohrkessel von den angeführten Dimensionen wiegt bei 8 Atm Überdruck ungefähr 14 000 kg ohne Armatur. Rechnet man den Preis von 44 Mark für 100 kg, setzt ferner für die grobe und feine Armatur inkl. der beiden Speisevorrichtungen einen Preis von 1240 Mark, für die Montage 250 Mark und für den Transport 350 Mark an, so ist das Anlagekapital des Kessels

K₃ = 44 • 140 -f 1240 + 250 -f 350 = 8000 Mark.

Die Kosten der Einmauerung des Kessels dürften sich im vorliegenden Falle auf ca. 1300, die des Kesselhauses auf ca. 1900 Mark stellen, sodass

K₂ = 1300 -f 1900 = 3200 Mark

ist. Der Schornstein soll bei den Anlagekosten mit K₃ = 3500 Mark

berücksichtigt werden. Der Heizerlohn endlich sei täglich K₄ = 3,5 Mark.

Weiter bringen wir

für die Verzinsung des ganzen Anlagekapitales a = 4%,

für die Amortisation des Kessels

b,=4»/„,

für diejenige der Einmauerung, des Kesselhauses und Schornsteines

für die Reparaturkosten des Kessels, Kesselhauses und der Einmauerung

in Anrechnung. Berücksichtigen wir dann noch, dass 100 kg Brennmaterial (loko Kesselhaus)

K = 1,2 Mark

kosten, so berechnet sich der Preis des zu erzeugenden Dampfes (1000 kg von 8 Atm Überdruck) für die Stunde nach Gleichung 103 zu

300000 { (⁴ "ü ^ 4" ²) ⁸⁰⁰⁰ ~b (4 ~b 1>5 + ²) 3200 -f-

(4 + 1,5) 3500 } + iöö (¹⁶° l,² + 10 • 3,5) = 2,68 Mark.

Wird ^erforderlichen Falles die Anstrengung des Kessels bis auf

- 23 kg

gesteigert, so werden in der Stunde

D = 23 • 60 = 1380 kg

von 600 WE geliefert. Die Dampfreserve ist also

1380 — 1080 “ 1080

der für gewöhnlich erzeugten Dampfmenge. Rechnen wir bei der angegebenen höchsten Anstrengung des Kessels noch auf einen Wirkungsgrad

yj = 0,56

der Anlage, so würde die qualitative Leistung der letzteren nach Gleichung 85

D _ 0,56-6000

600

und der stündliche Brennmaterialverbrauch

^ 246 kg

betragen. Dabei fände eine Beanspruchung der Rostfläche von

— =123 kg,

ein Forcierungsgrad von

B 246 F ~ 60

statt.

Die stündlichen Dampfkosten bestimmen sich dann aus Gleichung 103, wenn für Verzinsung a = 4 °/₀, für Amortisation ^ = 4%, b., = 1,5%, für Reparaturkosten c = 3 % gerechnet werden, mit den früheren Werten von K, Kx bis K. zu

300000    ^ “1“ 'ü ^00 +    + 1,5 + 3) 3200 -f-

(4 + 1,5). 3500 } +

fiir 1380 kg, also für 1080 kg von 600 WE oder 1000 kg von 8 Atm Überdruck zn

P = 3,75

o;

(246 • 1,2 + 10 • 3,5) = 3,75 Mark

1080

2,94 Mark,

1380

also um 2,94 — 2,68 == 0.26 Mark für die Stunde oder 0,26 • 10 • 300 = 780 Mark für das Jahr höher als bei der

normalen Anstrengung

= 18 kg des Kessels.

Schliesslich ist es ratsam, zu kontrollieren, oh es sich lohnt, die Anlage von vorneherein so gross zu wählen, dass die Anstrengung nur

— — 15 kg F

beträgt, was nach den Angaben auf Seite 182 einem sehr mässigen Betriebe entsprechen würde. Der Kessel müsste dann eine Heizfläche von

D 1080

72 qm

15    15

erhalten, und der Brennmaterialverbrauch würde, wenn man einen Wirkungsgrad der Anlage von 7] — 0,72

noch als erreichbar für die vorliegende Betriebsart ansieht) nach Gleichung 102

600 • 1080

150 kg

0,72 • 6000

betragen, entsprechend einer qualitativen Leistung von

D 1080

B 150

und einem Forcierungsgrade

7,2 kg

[ KRAKÖW

' tf»

150

72

= caj 2,08.

Rechnet man nun als Preis des Kessels von 72 qm Heizfläche inkl. der Armatur und Speisevorrichtungen K, = 10 000 Mark,

als Kosten der Einmauerung und des Kesselhauses K₂ = 4000 Mark,

als Preis des Schornsteines

K₃ = 4200 Mark,

für Verzinsung, Amortisation bezw. Reparaturkosten wie früher

a==4, b, = 4, b₂ = 1,5 und c — 2°/u, so ergiebt sich als Preis der 1000 kg Dampf von 8 Atm Überdruck nach Gleichung 103

p = 300 000 Ü⁴ + ⁴ + ²) 10 000 + (⁴ + i’⁵ + 2) 4000 (150 • 1,2 + 10 • 3,5) = 2,66 Mark,

+ (4+l,5)4200j + ₁₀₍₎

also ebensoviel wie bei der früheren Anstrengung = 18 kg.

Diese letztere bietet aber den Vorteil, dass die Gesamt-Anlagekosten nur

Kj -f K, -f K₃ = 8000 -f 3200 -f 3500 = 14 700 Mark gegenüber

^ -f K₂ -f K₃ = 10 000 -f- 4000 + 4200 = 18 200 Mark bei der geringeren Anstrengung -ü = 15 kg betragen. Dagegen besitzt die nach dieser kleineren Anstrengung bemessene Anlage eine grössere Dampfreserve, die sich, wenn

bis auf 23 kg gesteigert würde, im Verhältnis zur anfänglichen Dampferzeugung zu

23-72 — 1080

ermittelt.

F~

wieder

1080

100 = cv> 53,3 °/₀

Berichtigungen und Nachträge.

3 = 1/

. . 55

Seite 20, rechte Hälfte, 20. Zeile von unten, lies: „übergeführt wird, und dass bei“

Seite 24 in Fig. 2 muss der Hahn m mit dem Gummisauger K, die hinteren Flaschen der Doppelgefässe B, G, D dagegen müssen (unter Einschaltung eines gemeinschaftlichen Köhr-chens) mit dem geschlossenen GuinmiballonG verbunden sein.

Seite 24, rechte Hälfte. 5. Zeile von oben, lies: „der Gummibeutel G dient zum Abhalten der“

Seite 33, linke Hälfte, 20. Zeile von unten, lies: „2. die zweck-mässigste Dicke“.

Seite 34, linke Hälfte, 3. Zeile von unten, lies: „des Treppenrostes“.

Seite 50, rechte Hälfte, 1. Zeile von unten, lies: „mit kaltem Wasser gespeist und massig (geschont) betrieben wird“.

Seite 57 in der Tabelle lies beim hohlen Achteck in der Diagonale „e = 0,536 D“.

Seite 71, rechte Hälfte, 8. und 7. Zeile von unten, lies: „Schiffskessel findet das Gleiche statt; dieselben erhalten ausserdem eine Ummantelung“

Seite 72, linke Hälfte, 6. und 5. Zeile von unten, lies: „einem unteren ovalen Dom von 350 X 550 mm lichter Weite und“

Seite 72, rechte Hälfte, 1. Zeile von unten, lies: „des Kessels berechnet“.

Seite 78, linke Hälfte, 11. Zeile von oben, lies: „bei einem“, Seite 78, linke Hälfte, 12. Zeile von oben, lies: „bei zwei uml

drei“

Seite 115, unter Fig. 32 lies: „n — 4“

Seite 116, rechte Hälfte, 26. Zeile von oben, lies: „Fig. 34“.

Seite 119, rechte Hälfte, 21. Zeile von unten, lies: „= 30 kg für Sclnveiss- und 34 kg- für Flusseisen“.

Seite 120 über den beiden Tabellen lies: „K — 30 kg“.

Seite 120, 2. Zeile unter den Tabellen, lies: „x=4,5 oder z — 0,77“. Seite 123 wird für nicht feuerberülnte, gekrempte Domböden an Stelle der Gleichung 55 jetzt von Bach der Wert

3    1>u

8Ö0l£

angegeben, worin r der innere Wölbungsradius der Krempe in mm ist.

Bei den Seitenzahlen des 23. Druckbogens ist die mittlere Ziffer um 1 höher zu lesen.')

Seite 165, rechte Hälfte, 8. und 7. Zeile von unten, lies: „kann weiter ohne oder mit Unterbrechungen“

1) Bei einem Teile der Auflage ist dieser Fehler schon verbessert worden.

Druck von Edmund Eichhorn in Leipzig.

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