Titel: | Ueber verschiedene Gattungen stehender Dampfkessel in Bezug auf Heizwerth und Dauer; von Robert B. Longridge in Manchester. |
Fundstelle: | Band 157, Jahrgang 1860, Nr. XXI., S. 81 |
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XXI.
Ueber verschiedene Gattungen stehender
Dampfkessel in Bezug auf Heizwerth und Dauer; von Robert B. Longridge in
Manchester.
Dem Artizan, Februarheft 1860, entnommen von
Hrn. Wedding. – Aus
den Verhandlungen des Vereins
zur Beförderung des Gewerbfleißes in Preußen, 1860 S.
86.
Mit Abbildungen auf Tab.
II.
Longridge, über verschiedene Gattungen stehender
Dampfkessel.
Der Verfasser der nachstehenden Angaben beabsichtigt, den Mitgliedern der Institution of mechanical engineers einige Einrichtungen
von stehenden Dampfkesseln, wie sie gewöhnlich für industrielle Zwecke zur Anwendung
kommen, in Bezug auf ihren Heizwerth mitzutheilen und einige Bemerkungen über Werth
und Unvollkommenheit einer jeden Gattung beizufügen. Die hier zusammengetragenen
Daten und daraus gezogenen Schlüsse sind die Frucht langjähriger Erfahrungen, welche
der Verfasser in seiner ihn ungemein begünstigenden Stellung zu machen Gelegenheit
fand, da sie an 1600 Kesseln gemacht werden konnten.
Tabelle I mit den nach Classen geordneten Kesseln zeigt das numerische Verhältniß
derselben zu einander, und kann als Mittelsatz der Verwendung zur Zeit in den
größeren Manufactur-Districten Lancashire's und Yorkshire's betrachtet
werden.
Tabelle I.
Kofferförmige Kessel
0,4 Proc.
Butterley-Kessel
2,6 „
Cylindrische Kessel ohne innere Feuerröhren
6,0 „
„ „
mit inneren
„
75,0 „
Vielzügige Kessel
2,0 „
Galloway's Kessel
6,5 „
Vielröhrige Kessel
7,5 „
–––––––
100,0
Aus der Tabelle ergibt sich, daß Kessel mit Feuerröhren im Inneren, gewöhnlich
cornische Kessel benannt, am meisten vertreten sind, da sie nicht weniger als 75 Proc. aller
betragen. Dieses Verhältniß hat Bezug auf alle Kessel, jetzt im Gebrauch, und
obgleich bedeutend genug, so würde dasselbe noch erheblicher hervortreten, wenn man
auch auf die während der letzten 2 bis 3 Jahre angefertigten Rücksicht genommen
hätte, wo sich dann ergeben würde, daß das Verhältniß nicht weniger als 90 Proc.
aller in dieser Zeit gemachten Kessel beträgt. Bei diesem so überwiegenden
Ueberschuß einer Gattung von Kesseln entsteht allerdings die Frage, ob etwa Kessel
mit Feuerröhren im Innern entschiedene Vorzüge haben, oder ob leider nur Nachahmung
vorherrscht. Obgleich nicht in Abrede zu stellen ist, daß diese Kessel Vorzüge vor
denen, die sie so bedeutend überflügeln, haben, so wird sich doch aus dem
Nachstehenden ergeben, daß sie denen der Neuzeit nachstehen.
Aus den gesammelten Daten den genauen Werth der verschiedenen Arten von Kesseln in
Bezug auf ihre Befeuerung zu ermitteln, ist überaus schwierig und fast nicht
möglich, da für das gewöhnliche Maaß zur Vergleichung die angebliche Leistung der
Maschinen nach Pferdekräften genommen wird, was entschieden falsch ist; irgend eine
Differenz im Grade der Expansion des Dampfes muß das Resultat in manchen Fällen sehr
bedeutend alteriren. Berechnungen nach solchen unsicheren Angaben müssen daher mit
großer Vorsicht gemacht werden; da es indessen Interesse haben dürfte, die Menge des
Verbrauchs von Brennmaterial pro Pferdekraft in den
Manufactur-Districten kennen zu lernen, ist die Tabelle II beigefügt, und in
derselben jede Art von Kessel berücksichtigt, indessen von jedem weiteren Versuche,
Schlüsse auf ihren Heizwerth, ohne directe Experimente zu machen, Abstand genommen.
Da, wo Kessel verschiedener Construction im Betriebe standen, sind sie für die
Tabelle nicht in Betracht gezogen, und da dieß häufig in den Anlagen vorkommt, ist
die Anzahl der Kessel, welche zur Berücksichtigung kommen, verhältnißmäßig auch
gering. Ebenso sind die Kessel außer Betracht gelassen, wenn die Maschinen nicht
bezeichnet, oder sonstige Erfordernisse nicht erzielt werden konnten.
Aus der Tabelle II ergibt sich im Allgemeinen Folgendes:
Im Durchschnitt:
nach Pferdekräftenjeder Kessel.
Verbrauch an Brennmaterialpro Pferdekraft u. Stunde.
9
Butterley-Kessel
106
5,25
8 Kessel ohne Feuerröhren im
Innern
39
8,36
476
„ mit
„
„ „
120
4,85
14
„ mit vielen
Zügen
139
4,33
74 Galloway's
Kessel
123
4,92
40 Kessel mit vielen Röhren
170
3,46
Die am Schlusse folgende Tabelle III gibt die Verdampfungs-Fähigkeit der
verschiedenen Arten von Kesseln an, wie sie aus Versuchen mit denselben unter
gewöhnlichen Bedingungen hervorgegangen sind. Die Haupt-Construction der
Kessel, womit Versuche angestellt worden, ist auf Taf. II angegeben; sie sind in den
Tabellen mit Buchstaben bezeichnet und zwar mit
A.
Cylindrische Kessel mit 2 Feuerröhren.
B.
„ „
„ 2
„
C.
„ „
„ 2
„
Fig. 1 und 2.
D
„ „
„ 5
„
„ 3 „ 4.
E.
Vielzügige Kessel. „
7 „
„ 5 „ 6.
F.
Galloway's Kessel.
G.
„ „
„ 7, 8
u. 9.
H.
Galloway's Kessel mit vielen Röhren
„ 10 bis 13.
I.
Kessel mit vielen Röhren
„ 14 bis 17.
Für die Versuche wurde das Brennmaterial abgewogen und das verdampfte Wasser mit Kennedy's Wassermesser, der nach allen Erfahrungen allen
Verlaß gewährt, ermittelt. Die Verdampfungsfähigkeit der verschiedenen Kessel in
Tabelle III ist in Pfunden Wasser von 62° Fahrenheit (16°,67 C.) aufs
Pfund verbrauchten Brennmaterials angegeben, und zur Erleichterung der Vergleichung
jener mit einer gleichen Menge von Wasser von 212° Fahrenheit (100°
C.) die besondere Colonne beigefügt. Die Hauptresultate der Tabelle III sind
folgende:
Dampfdruck pro Qdrtzoll.
über denDruck der Atmosphäre.
mit 1 Pfd. Brennmaterial Wasserverdampft von
62° Fahrenh.
mit Kessel
A
20 Pfd.
6,09 Pfd.
„ „
B
40 „
5,95 „
„ „
C
1.
Versuch2. „
55 „49
„
7,48 „6,88
„
„ „
D
1.
Versuch2. „
32 „39
„
6,16 „6,16
„
„ „
E
40 „
7,41 „
„ „
F
32 „
7,35 „
„ „
G
1.
Versuch2. „
40 „40
„
7,25 „7,48
„
„ „
H
1.
Versuch2. „
51 „48
„
8,03 „7,71
„
„ „
I
1.
Versuch2. „3. „
60 „60
„60 „
8,36 „7,82
„8,08 „
Tabelle IV zeigt die feuerberührte Fläche an Kesseln, womit Versuche gemacht worden,
so wie die Rostfläche; hier ist an Fläche nur soviel in Betracht gezogen, als
wirklich dampfentwickelnd zu betrachten war. Die Gesammtflächen in jedem einzelnen
Fall waren:
am Kessel
A.
38 Qdrtfuß.
Rostfläche,
590 Qdrtfuß.
feuerberührte
Fläche,
„ „
B.
35 „
„
540 „
„
„
„ „
C.
30 „
„
463 „
„
„
„ „
D.
30 „
„
530 „
„
„
„ „
E.
52 „
„
697 „
„
„
„ „
F.
30 „
„
499 „
„
„
„ „
G.
38 1/2 „
„
898 „
„
„
„ „
H.
30 „
„
599 „
„
„
„ „
I.
30 „
„
454 „
„
„
In der Tabelle IV sind Art und Lage der Heizfläche, nicht allein als Feuerbehälter
und Zugoberfläche, sondern auch als convex, concav und vertical, hervorgehoben. Der
Werth einer, dem Feuer ausgesetzten Fläche hängt nämlich wesentlich von ihrer Lage
zum Feuerherde, der Richtung der Gase von demselben und der Art der Circulation des
Wassers im Kessel ab; oder mit anderen Worten: von der mehr oder weniger günstigen
Lage der Kesselfläche, Wärme auf- und anzunehmen, und von der Leichtigkeit,
mit welcher die Wärme an das circulirende Wasser abgegeben wird. Bei inneren
Feuerröhren verzögert die Ablagerung von Staub und Asche vom Brennmaterial sehr
bedeutend die Uebertragung der Wärme durch die Bleche: aus diesem Grunde, und bei
der ungünstigen Lage der unteren Hälfte cylindrischer Züge, so wie horizontaler
Flächen, welche die unteren Seiten von Zügen und Heizkammern bilden, pflegt man
dieselben bei der Berechnung der feuerberührten Fläche außer Betracht zu lassen, wie
auch in der Tabelle IV stattgefunden. Nach der häufig stattfindenden Beschädigung
von Blechen an diesen Theilen des Kessels durch Ueberhitzung läßt sich nur als
bestimmt annehmen, daß diese Flächen in so bedeutendem Grade Wärme aufnehmen und
steigern, daß dadurch dem Metalle Schaden erwächst. Fände eine angemessene
Circulation des Wassers statt, so könnte dem vorgebeugt und Dampf entwickelt werden,
indessen wohl schwerlich in angemessener Weise. Horizontale obere Flächen, wie die
Decken von Feuerkasten quadratischen Querschnitts und dergleichen Feuerbehälter,
sind bisher auch allgemein als am wirksamsten erachtet. Indessen scheint diese
Annahme doch zweifelhaft zu seyn, insbesondere für horizontale Flächen von großem
Betrage: eine Fläche kann nämlich nur relativ wirksam seyn, je nachdem die
empfangene Wärme von dem Wasser aufgenommen wird, und das Maximum der Wirkung wird
erreicht, wenn eine
Anhäufung von Wärme in den Blechen nicht stattfindet, diese sich vielmehr sofort dem
Wasser mittheilt. Es steht außer Frage, daß horizontale Flächen zur Aufnahme von
Wärme am geeignetsten sind; wenn aber auch die Wärme vom Wasser aufgenommen und
einer Anhäufung von Wärme in den Blechen begegnet wird, so ist der praktische Werth
der Fläche für die Dampfentwicklung doch sehr vermindert, und die Beschädigung der
Bleche wird rasch befördert; diejenigen Flächen haben daher einen Vorzug, welche bei
einer natürlichen guten Lage für die Aufnahme von Wärme auch die größte Leichtigkeit
für die Circulation des Wassers gewähren. So lange bei horizontalen Flächen,
insbesondere von großer Ausdehnung, die Wasserströmungen gegen die Mitte von der
Außenseite oder von Oben, die Mitte selbst nur erreichen können, indem sie dem
aufsteigenden Dampf und Wasserströmungen entgegen wirken, müssen sie nothwendig mehr
oder minder von ihrer Richtung abgeleitet werden; die Circulation wird dadurch
unterbrochen, und nicht allein die Dampfentwicklung geringer seyn als die Flächen
bewirken könnten, sondern es muß dieß auch nothwendig die Bleche einer steten
Ueberhitzung unterwerfen und sie daher nach kurzer Zeit einer Formveränderung
aussetzen oder erheblich beschädigen. Unter diesen Umständen findet gewöhnlich eine
Ablagerung von Niederschlägen statt, der die Beschädigungen und Brüche der Bleche,
wenn sie eingetreten, zugeschrieben werden; obgleich das Vorhandenseyn von
Niederschlägen nur eine verhältnißmäßige Ruhe oder unvollkommene Circulation des
Wassers an diesen Stellen bewirkt. Aus diesem Grunde können obere horizontale
Flächen, insbesondere von großer Ausdehnung, nicht die wirksamsten, oder doch nicht
so wirksam seyn, als in der Regel vorausgesetzt wird; ja sie sind sogar, dem
directen Feuer ausgesetzt, in vielen Fällen zu verwerfen. Concav gegen das Feuer und
die erhitzten Gase geformte, sowie gerade Flächen, die etwas von der Verticalen
abweichen, sind wahrscheinlich die besten und günstigsten, da von diesen der Dampf
frei absteigen, und das Wasser leichter mit den, für die Circulation mehr geeignet
befindlichen Blechen in Berührung gebracht werden kann; wobei indessen vorausgesetzt
wird, daß der Wasserraum nicht zu beengt ist – ein Fehler, dem man sehr
häufig in Locomotiv- und Marine-Kesseln begegnet. Diese Bemerkungen
werden genügen, um des Verfassers Absicht zu bekunden, wenn er einen Unterschied in
den Arten von Feuerflächen an Kesseln, mit denen er Versuche angestellt, gemacht
hat; und er wird sich freuen, wenn sie zu weiteren Versuchen Veranlassung geben
sollten.
Zur Erläuterung der in der Tabelle III dargelegten Versuche ist Folgendes zu
bemerken:
A. Cylindrische Kessel mit zwei Heizröhren. Jeder
Versuch mit diesem Kessel
dauerte eine ganze Woche lang bei 60 Arbeitsstunden. Das Brennmaterial, welches
verbraucht wurde, enthielt auch dasjenige, was jeden Morgen zum Anzünden
erforderlich war. Die Verdampfung mit einem Pfund Kohlen ist daher auch geringer,
als wenn jeder Versuch nur 6 oder 7 Stunden gedauert hätte, wie dieß der Fall bei
anderen Versuchen gewesen.
B. Cylindrische Kessel mit zwei Heizröhren. Der Versuch
dauerte auch vier Arbeitstage, unter ähnlichen Verhältnissen wie im
Vorhergehenden.
C. Cylindrische Kessel mit zwei Heizröhren nach Fig. 1 und 2. Dieser
Kessel, der nur wenige Wochen im Betriebe gewesen, war rein von Niederschlag, was
bei einer Vergleichung mit anderen Kesseln beachtet werden muß. Beim ersten Versuch
unter zweien hat derselbe im Mittel 12 Stunden gedauert. Die Temperatur im Hauptzuge
nach dem Schornsteine betrug etwa 540° Fahrenheit (282° C.) nach Gauntlett's Pyrometer, und die Verdampfung 7,48 Pfd.
Wasser mit 1 Pfund Kohlen. Vergleicht man diesen Versuch mit dem ersten mit Galloway's vielzügigem Kessel H, Fig.
10 bis 13, der auch neu und rein von Niederschlag war, so ergibt sich, daß die
Verdampfung 8,03 Pfd. Wasser mit 1 Pfd. Kohlen, also nahe 7 1/2 Proc. größer war als
bei jenem, während die Temperatur im Hauptzuge nur 416° Fahrenheit
(213° C.) betrug, ein Beweis, daß ein größerer Betrag von Wärme von den Gasen
während ihrer Bewegung durch die Züge in Galloway's
vielzügigem Kessel abgesetzt wurde, weil die Fläche größer und für die Aufnahme
besser geeignet war. Ein zweiter Versuch mit dem zweizügigen Kessel C ergibt die Verdampfung während des Verlaufs von 48
Stunden; während der Nacht betrug die Brennmaterialienmenge nur die Hälfte von der
am Tage. Die Verdampfung ist erheblich geringer als beim ersten Versuch und betrug
nur 6,88 Pfd. Wasser pro Pfd. Kohlen, muthmaßlich aus
dem Grunde, daß die Feuerplätze vernachlässigt, und ein Zutritt von Luft zwischen
den nicht mit Brennmaterial bedeckten Roststäben stattgefunden. Ein vergleichender
zweiter Versuch mit Galloway's Kessel H ergibt ein gleiches Resultat, indem die Verdampfung
sich auf 7,71 Pfund Wasser pro Pfund Kohlen verminderte;
indeß zeigt auch dieser Versuch, nach welchem die Verdampfung an 12 Proc. mehr als
im Kessel C betrug, die Vorzüge dieses Kessels. Da für
jeden dieser Kessel dieselben günstigen Bedingungen obwalteten, so bieten sie die
beste Gelegenheit zur Vergleichung.
D. Cylindrische Kessel mit fünf Zügen, Fig. 3 und 4. Dieser, mit einem
äußeren Feuerplatz versehene Kessel lieferte kein günstiges Resultat, da die
Verdampfung nur 6,16 Pfund Wasser pro Pfund Kohlen
betrug. Es wurden daher verschiedene Abänderungen in den Abmessungen des Feuerplatzes, in der Art der
Lagerung und der Zuführung für die Luft gemacht, um eine vollkommene Verbrennung zu
erzielen, aber trotzdem konnte die Verdampfungsfähigkeit nicht vermehrt werden, wie
sich dieß aus dem zweiten Versuche der Tabelle ergibt. Vergleicht man diesen mit
einem alten Galloway-Kessel
F, der unter ähnlichen Bedingungen betrieben wurde, so
zeigt sich die Abweichung auffallend, da die Verdampfung 7,35 Pfd. Wasser pro Pfund Kohlen oder nahezu 20 Proc. mehr als in jenem
betrug.
E. Kessel mit 7 Zügen, Fig. 5 und 6. Die Verdampfung in
diesem Kessel betrug 7,41 Pfd. Wasser pro Pfd. Kohlen
oder beinahe ebensoviel, als während des ersten Versuches mit dem neuen zweizügigen,
cylindrischen Kessel C erhalten wurde; die Verdampfung
pro Quadratfuß Rostfläche war 8 Proc. größer als in
dem vielzügigen Kessel, für welchen die Rostfläche 73 Proc., und die Gesammtfläche
für die Feuerberührung 50 Proc. größer als am Kessel C
war, wie sich dieß aus Tabelle IV ergibt. Die relativen Werthe des Brennmaterials in
beiden Fällen sind nicht angeführt, eine Vergleichung aber ermöglicht, indessen wird
der vielzügige Kessel E sich als vortheilhafter
herausstellen.
F. Galloway's Kessel ist
bereits erwähnt und mit dem cylindrischen 5 zügigen Kessel D verglichen.
G. Galloway's Kessel, Fig. 7, 8 und 9. Bei dem
ersten Versuche, während dessen Kohlen der untergeordnetsten Art verbrannt wurden,
betrug die Verdampfung 7,25 Pfd. Wasser pro Pfd. Kohlen
oder 3 Proc. weniger, als in dem neuen 2zügigen, cylindrischen Kessel C während des zweiten Versuchs; beim weiteren Versuch
mit einer besseren Gattung Kohlen scheint die Verdampfungsfähigkeit indessen bei
beiden Kesseln gleich zu seyn. Der Kessel G hatte leider
mehrere Jahre im Betriebe gestanden, und seine Verdampfungsfähigkeit durch
Niederschläge auf den Blechen gelitten; berücksichtigt man den Grad der Verdampfung
pro Quadratfuß Rostfläche und Stunde, so zeichnet er
sich vor allen anderen Kesseln der Tabelle aus.
H. Galloway's vielzügiger
Kessel, Fig.
10 bis 13. Dieser Kessel ist bereits mit dem neuen zweizügigen Kessel C verglichen worden, und seine Vorzüge selbst gegen Galloway's Kessel G sind
augenscheinlich.
I. Vielzügiger Kessel, Fig. 14 bis 17. Nach dem
ersten Versuche zu urtheilen, übertrifft dieser Kessel an Verdampfungsfähigkeit alle
anderen Kessel, da er 8,36 Pfd. Wasser mit einem Pfd. Kohlen verdampfte. Da indessen
die Kohlen von besserer, ja vielleicht der besten Gattung in Lancashire waren, so
möchte der Vorzug dieses Kessels doch nicht ganz so groß seyn, als es im ersten
Augenblicke erscheint. Die Construction ist unstreitig gut; berücksichtigt man aber,
daß der vielzügige Galloway-Kessel H mit einer viel geringeren Gattung Kohlen beinahe
dieselbe Verdampfungsfähigkeit gezeigt hat, so ist es sehr wahrscheinlich, daß der
letztere mit gleichen Kohlen auch noch mehr würde geleistet haben. Zu bemerken ist
indessen, daß die Verdampfungsfähigkeit pro Quadratfuß
Rostfläche im Kessel i bedeutend höher ist. Die Versuche
2 und 3 mit diesem Kessel dauerten während zweier auf einander folgenden Wochen;
vergleicht man sie mit den wöchentlichen Versuchen mit dem zweizügigen cylindrischen
Kessel A, so ergeben sich Vorzüge, da die Bedingungen
dieselben waren, mit Ausnahme des Dampfdrucks und der Gattung der Kohlen.
Was nun weiter die Zweckmäßigkeit und den Werth jeder Kesselart, so wie ihre Fehler
betrifft, so ist Folgendes zu bemerken:
Der kofferförmige Kessel verschwindet schnell in
Lancashire so wie in Yorkshire, da er für eine gesteigerte Dampfspannung, die immer
mehr und mehr zur Anwendung gelangt, ungeeignet ist. Es möchte daher nicht nöthig
seyn, auf die Construction dieses Kessels einzugehen, wohl aber zu bemerken bleiben,
daß die dem Feuer dargebotenen concaven, so wie die verticalen gebogenen Flächen für
die Aufnahme der Wärme ganz besonders geeignet sind. Die Lagerungsstellen des
Kessels erheischen dagegen häufiger Reparaturen, da hier eine unvollkommene
Wassercirculation stattfindet, woraus Bruch, Leckwerden und Rosten der Bleche
erfolgt.
Der Butterley-Kessel, der Gestaltung des
Feuerbeckens folgend, unterliegt denselben Gebrechen; für geringe Dampfspannung ist
er indessen dem cylindrischen Kessel ohne Feuerrohr vorzuziehen.
Der cylindrische Kessel ohne Feuerrohr ist wegen seiner
großen Festigkeit und wegen seiner einfachen Construction für den Gebrauch im
Allgemeinen empfehlenswerth; in Bezug aber auf Materialienverbrauch zur Befeuerung
eben nicht in besonderer Gunst. Er wird daher auch nur für Bergbau und Hüttenwerke,
wo der Werth des Brennmaterials eben nicht sehr in Betracht kommt, angewendet. Der
Hauptfehler dieser Art von Kesseln besteht in der Zerstörung der Bleche über dem
Feuer; indessen ist dieß mehr eine Folge der Aufstellung, da zu wenig Höhe der
Unterfläche des Kessels über dem Feuerplatze oder der Feuerbrücke gegeben wird,
wodurch beim intensiven Feuer auch die besten Bleche einer Beschädigung unterliegen
müssen. Man hat verschiedene Anordnungen für solche einfache, cylindrische Kessel
getroffen, um eine Brennmaterialienersparniß zu erzielen, jedoch mit geringem
Erfolg: hierher gehören die Kessel von Woolf und den
Franzosen. Sie scheinen sich aber nicht besonders zu empfehlen, und es möchte daher
überflüssig seyn, weiter auf dieselben einzugehen, und höchstens zu bemerken
bleiben, daß bei dem französischen Kessel eine große Fläche der Feuerberührung, fast die ganze der
tiefergelegenen Röhren, in denen Wasser befindlich, dargeboten wird.
Da indessen die Siederöhren mit dem Kessel nur durch zwei oder drei Rohrstücke
verbunden sind, so ist es einleuchtend, daß die Circulation des Wassers gestört ist.
Der in jenen entwickelte Dampf findet keinen rechten Ausgang, stopft sich und gibt
Veranlassung, daß die oberen Bleche überhitzt werden und, da sie nicht von Wasser
gefüllt sind, reißen; eben so reißen auch die Bleche im Boden in Folge
unzureichender Wasser-Circulation und verursachen häufige und kostbare
Reparaturen. Sie sind dem Ueberkochen überdem unterworfen, auch in Folge der
Hindernisse, welche die Dämpfe beim Aufsteigen aus den Siederöhren finden, und man
hat daher ermittelt, daß die Dampfentwicklung in denselben eine intermittirende war,
wobei viel Wasser mit fortgerissen wurde. Um diesem Uebelstande zu begegnen, und den
auf- und absteigenden Wasserströmungen unbehinderte Bewegung zu gestatten,
hat man in einigen Fällen Bleche oder Röhren angebracht, aber dadurch bessere
Resultate zu erzielen nicht ermöglicht, so daß diese Kessel, obgleich in Frankreich
viel benutzt, in hiesiger Gegend weniger Verwendung finden.
Der cornische oder cylindrische Kessel mit inneren
Feuerröhren ist, nach Tabelle I der am
häufigsten in Lancashire und Yorkshire benutzte. Er ist einfach in der Herstellung
und gestattet mit Leichtigkeit Reinigung und Reparatur; andererseits hat er aber
bedeutende Fehler, von denen der einer unvollkommenen Wasser-Circulation und
Schwäche in den Röhren der bedeutendste ist. Der erstere veranlaßt ungleiche
Ausdehnung, gewaltsames Strecken der Winkel und nur zu häufig Reißen der Bleche, der
andere aber leider häufig Explosionen. Bei Feuerröhren, welche das Feuer selbst
enthalten, ist die Festigkeit desto größer, je kleiner ihr Durchmesser, desto
unvollkommener aber auch die Verbrennung, da die Bleche durch das Brennmaterial und
die Gase abgekühlt werden. Bei großen Feuerröhren ist, wie sich auch aus Fig. 2 ergibt,
der Raum S, S zwischen Außenkessel und Feuerrohr sehr
gering; die aufsteigenden Strömungen von dem unteren Theile der Röhren, welche der
Einwirkung des Feuers unterliegen, und von dem Außenkessel, müssen nothwendig den
absteigenden hinderlich seyn, und in manchen Fällen, wenn der Raum sehr gering ist,
sie sogar ganz aufheben, woraus wieder folgt, daß die Temperatur-Differenz
zwischen der unteren und oberen Fläche des Kessels, namentlich dann, wenn der Dampf
zuerst entwickelt wird, sehr erheblich seyn, und daraus ungleiche Ausdehnung, Lecken
in den Winkeleisen, und nur zu häufig Reißen der Bleche in der Mitte der unteren
Fläche entstehen muß. Dieß scheint durch ein sich wiederholendes Recken und
Nachlassen dieser Theile
veranlaßt zu werden. Ist der Kessel leer, so wird er durch das Gewicht der
Feuerröhren, die nur an ihren Enden Unterstützung haben, gespannt, ist er in
Thätigkeit, so erfolgt die Spannung in entgegengesetzter Richtung in Folge der
schwankenden Bewegungen des Wassers auf den Röhren und des Druckes an den Enden. Um
dem zu begegnen, hat man angefangen, das Rohr in der Mitte durch ein Stehblech,
welches durch Winkeleisen mit den Röhren und dem Außenkessel verbunden ist, zu
unterstützen, und ist diese Anordnung kürzlich fast allgemein geworden, seitdem
durch die neuesten Versuche von Fairbairn und dem
Verfasser bewiesen worden, daß die Festigkeit solcher Röhren mit ihrer Länge
abnimmt. Die beste Art der Verstärkung solcher Röhren möchte die von Adamson mit geflügelten Ringen, nach Fig. 17, seyn. Außer der
Thatsache, daß innerhalb gewisser Grenzen die Festigkeit cylindrischer Röhren sich
umgekehrt wie ihre Längen verhält, ist hierüber wenig bekannt. Die größte Festigkeit
der Röhren unterliegt noch Schwankungen, da Röhren von 3 Fuß Durchmesser, aus
3/8zölligem Blech bestehend und 30 Fuß Länge nicht überschreitend, Jahre lang einem
Dampfdruck von nicht weniger als 65 Pfd. pro Quadratzoll
unterlegen haben, während andere von geringerem Durchmesser und gleicher
Blechstärke, aber kürzer in Länge, daher scheinbar von größerer Festigkeit, bei
geringerem Druck zusammengedrückt wurden. Die angestellten Versuche haben bereits
Erfolge erzielt, sind indessen in Bezug auf absolute Stärke der Röhren, und zwar,
wenn irgend eine Abweichung von der cylindrischen Form stattfindet, noch nicht
abgeschlossen.
Der vielzügige Kessel kann als Uebergangsstufe zwischen
cornischem und vielröhrigem Kessel erachtet werden, und bietet den Vortheil größerer
Festigkeit in den Röhren und einer ökonomischeren Benutzung des Brennmaterials, als
jener gewährt.
Der Galloway-Kessel ist in einer Beziehung allen
anderen Kesseln vorzuziehen, namentlich darin, daß er mit Hülfe der verticalen
Röhren in den Feuerröhren eine bessere Wassercirculation gestattet und die Wärme so
schnell abgibt, als die Flächen, gegen welche die erhitzten Gase einwirken, dieselbe
empfangen. Es herrscht daher in der ganzen Wassermenge eine gleiche Temperatur vor,
und ein so construirter Kessel ist nicht den verschiedenen, durch ungleiche
Ausdehnung erzeugten Einwirkungen unterworfen, wodurch nur zu häufig Leckwerden und
Bruch der Bleche an der unteren Fläche cornischer und vielzügiger Kessel erzeugt
wird. Man hat zwar Ausstellungen gegen die ovale Form der Röhren, als zu schwach,
gemacht, aber die Stehröhren gewähren für nicht zu hohe Spannungen hinreichende
Stärke und, wenn auch noch die Röhren selbst durch umgelegte Ringe verstärkt werden, so dürften sie
gewöhnlichen Anforderungen wohl entsprechen.
Der vielzügige Kessel, angeblich ökonomisch in Bezug auf
Brennmaterial, ist doch im Mißcredit wegen der häufigen Reparaturen, die er
veranlaßt, und wegen der Schwierigkeit, ja Unmöglichkeit, ihn von Niederschlägen
ordentlich reinigen zu können. Ohne äußere Züge ist er dem Lecken, und die unteren
Bleche dem Rosten unterworfen. Man hat diesem Uebelstande zwar dadurch zu begegnen
versucht, daß man Rückfeuerzüge unterhalb angeordnet und eine mehr sich gleich
bleibende Temperatur im Kessel zu erzielen gesucht hat, indessen den Zweck, wie
erwähnt, nicht erreichen können, weil wegen Mangels einer ordentlichen Circulation
des Wassers eine ungleiche Ausdehnung der unteren und oberen Theile des Kessels
verblieb. Bei der Schwierigkeit, die Sinkstoffe aus dem Kessel zu entfernen, lagern
sich dieselben nach und nach stark ab, bilden eine compacte Masse, behindern den
Zutritt von Wasser an die Röhren und gefährden ihre Wirkung und Dauer. In den
meisten Fällen sind die Feuerröhren zu lang, und ein bedeutender Theil der Länge
ohne allen Nutzen für die Dampfentwicklung, da die Gase beim Eintritt in die Röhren
einen großen Theil ihrer Wärme an die Flächen abgeben, mit welchen sie zuerst in
Berührung kommen, und dann in abgekühltem Zustande mit der Röhre in Berührung
bleiben und daher die Uebertragung der Wärme der in der Mitte befindlichen heißeren
Gase bedeutend schmälern. Man hat daher in der Neuzeit die Länge der Röhren
erheblich vermindert, und zwar mit Vortheil. In dem Galloway-Kessel sind die kleinen Röhren nur kurz und selten 3 Fuß
überschreitend.
Der Verfasser hat es nicht für nothwendig erachtet sich auch mit der Verbrennung,
obgleich so innig verwandt mit der Nutzung des Brennmaterials, zu befassen, da
dieser Gegenstand von Anderen ausführlich behandelt worden ist. Bei den Versuchen
ist auf Vermeidung von Rauch kein besonderer Werth gelegt; die Art der Befeuerung
war die gewöhnliche, und eine bemerkenswerthe Rauchentwicklung nicht vorhanden. Die
Luft wurde meist durch die Schürthüren zugeführt, mit Ausnahme am Kessel G von Galloway, an welchem
sie durch die Rostthüre zugeleitet wurde. Daß die Verbrennung eine vollkommene
gewesen, soll nicht behauptet werden, wie denn die Tabellen den absoluten Werth des
verbrauchten Brennmaterials auch nicht angeben.
Es ist außer Zweifel, daß die Fortschritte in der Construction der Dampfmaschinen und
der ökonomischen Benutzung des Dampfes durch Expansion seit einigen Jahren sehr
erheblich gewesen sind, indessen hat ein gleicher Fortschritt in der Construction
der Dampfkessel nicht stattgefunden, und eine wissenschaftliche Untersuchung in
dieser Abtheilung der Ingenieurwissenschaft hat sich an den gegenwärtig im Gebrauch
stehenden Dampfkesseln eben nicht documentirt. Der Verfasser kann die Hoffnung nicht
unterdrücken, daß, so unvollkommen auch seine gegenwärtigen Mittheilungen seyn
mögen, sie doch dazu beitragen dürften, von den Mitgliedern der Gesellschaft weiter
fortgesetzt zu werden und schließlich zum Wohle der Gewerbtreibenden praktische
Beiträge zu liefern.
Tabelle II.
Kohlenverbrauch für verschiedene
Kessel.
Textabbildung Bd. 157, S. 92
Kesselgattung; Dampfdruck pro
Quadratzoll über die Atmosphäre; Anzahl der Kessel; Anzahl der Pferdekräfte der
Maschinen; Anzahl der Pferdekräfte der Kessel; Kohlenverbrauch; pro Kessel und
Stunde; pro Pferdekr. u. Stunde; Butterley-Kessel; bis 15 Pfd.; von 16
bis 30 Pfd.; überhaupt; Kessel ohne innere Feuerröhren; Kessel mit inneren
Feuerröhren; über 60 Pfd.; Vielzügige Kessel; Galloway's Kessel; Vielröhrige
Kessel
Tabelle III.
Leistung verschiedener Dampfkessel für
Dampfentwickelung.
Textabbildung Bd. 157, S. 93
Kessel; Anzahl von Versuchen; Dauer
der Versuche; Dampfdruck per Qdrtz. über der Atmosphäre; Rostfläche; Verbrauch
von Kohlen; per Stunde; p. Qdrtf. Rostfläche u. Stunde; Wasser verdampft; von
62° Fahr.; per Pfd. Kohlen; von 212° Fahr.; Bezeichnungen der
Kohlen.
Tabelle IV.
Heizflächen an verschiedenen
Kesseln.
Textabbildung Bd. 157, S. 94
Kessel; Dimensionen des Kessels;
Länge; Durchmesser; Rostfläche; Feuerberührte Fläche; im Feuerraume; in den
Zügen; concav; convex; vertical; Ueberhaupt