Titel: | Ueber Dampfkessel; von Prof. H. Gollner in Prag. |
Autor: | H. Gollner |
Fundstelle: | Band 269, Jahrgang 1888, S. 440 |
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Ueber Dampfkessel; von Prof. H. Gollner in
Prag.
Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 22 und 23.
H. Gollner, über Dampfkessel.
Im Folgenden sollen die auf dem Gebiete des Dampfkesselbaues sich ergebenden
fortschrittlichen Neuerungen zusammengefaſst und einer eingehenden Besprechung
unterzogen werden. Neuerungen, welche zugleich auch als Verbesserungen,
Vervollkommnungen, ferner als Ausbildungen gegebener älterer Constructionen
anzuerkennen sind, sind nach mehreren Hauptrichtungen zu verzeichnen. Die
zahlreichsten Neuerungen sind, wie vorauszusehen, auf dem Gebiete der Kesselformen und der hierdurch bedingten constructiven
Einzelheiten derselben wahrzunehmen, nachdem die Beschaffungs- wie
Betriebsverhältnisse eines Kessels so auſserordentlich verschieden sein können und
auch thatsächlich sind, und daher eine einheitliche Kesselform völlig undenkbar ist.
Nicht minder zahlreich und sehr bemerkenswerth sind die auf dem Sondergebiete der
„Sicherheitsarmaturen“ nachweisbaren Vervollkommnungen der einzelnen hierher gehörigen
Apparate und Einrichtungen, welche von mehreren bewährten Firmen in der mechanisch
vollkommensten Weise ausgeführt und in der Kesselpraxis verwendet werden.
Desgleichen sind gerade für Sonderfälle hinsichtlich Form und Betrieb von
Dampfkesseln fortschrittliche Neuerungen auf dem Gebiete der Kesselfeuerungen zu verzeichnen, welche in erster Linie den Zweck
verfolgen, die Betriebskosten der Kesselanlagen zu vermindern, d. i. eine möglichst
vollkommene Ausnutzung des Brennstoffes zu sichern.
Die zahlreichen Bestandtheile der sogen. Heizarmatur,
gewisse Nebeneinrichtungen zum Zwecke der Wasserreinigung, ferner betreffend die
Wasservorwärmer, Oeconomiser u.s.w., können auch in eine besondere Gruppe
zusammengefaſst werden, um die auf diesem sehr wichtigen Gebiete gefundenen
Neuerungen zur übersichtlichen Darstellung zu bringen.
Den Schluſs des folgenden Berichtes sollen jene Mittheilungen bilden, welche sich auf
die Methoden der praktisch-wissenschaftlichen Untersuchung von Dampfkesseln, sowie auf die für dieselben nothwendigen
und maſsgebenden instrumentalen Einrichtungen beziehen.
„Ueber die neueren Kesselsysteme“ berichtet R.
Flimmer in Uhland's technischer Rundschau,
1887 Nr. 5. Es wird hierbei insbesondere auf die „combinirten Cornvall- und Röhrenkessel“ Rücksicht genommen und
deren Verwendung als Groſskessel für den groſsen
Fabriksbetrieb (Zucker-, Spiritusfabrikation, Brauereien, chemische Groſsindustrie)
in Betracht gezogen. Die dargestellten Kesseltypen beziehen sich auf jene, welche
unter den Namen Piedbeufkessel, Tischbeinkessel und
deren Abarten bekannt sind. Zu der von R. Flimmer
gelieferten kritischen Besprechung der erwähnten Kesseltypen, welcher, übrigens
bekannte, Einzeleinrichtungen für die Erhaltung des doppelten Wasserspiegels (Ober-
und Unterkessel), der sicheren und rationellen Speisewasserzuführung, Einmauerung
u.s.w., beigeschlossen sind, wäre aber noch der entschiedene Nachtheil der
combinirten Kessel nach Piedbeuf-Tischbein, nämlich die
Schwierigkeit der Erhaltung eines dichten Mauerwerkes, anzuschlieſsen. Die Höhe der Mauerausführung für die bezeichneten
Kesselformen als Groſskessel erreicht 5 bis 7m.
Mit Rücksicht auf die sehr verwickelte Einmauerungsweise dieser Kessel ist die
Standfestigkeit der vier umschlieſsenden Hauptmauern trotz reichlicher Verankerungen
nicht befriedigend und, unterstützt durch das sogen. Treiben des Ober- und
Unterkessels, eine Zerklüftung derselben nicht zu vermeiden.
Referent hatte Gelegenheit, diese Thatsache und deren Folgen für den Wirkungsgrad in
mehreren Fällen sicherzustellen. Bei sonst sachgemäſs construirten Dampfkesseln
obigen Systemes konnte nur ein Güteverhältniſs von 62 Proc. (Unterfeuerung), von 64
Proc. (Innenfeuerung) erzielt werden, obschon die Anstrengung der Heiz- und
Rostfläche geeignet war, eine wirthschaftliche Kesselanlage zu liefern.
Die von R. Flimmer, betreffend die Einmauerung derselben
Kessel, gemachten Bemerkungen sind vollkommen sachgemäſs und beachtenswerth.
Die ungünstigen Erfahrungen mit der Anordnung des Röhrenkessels über den Cornvall-Kessel wegen Undichtheit des
Mauerwerkes führten zu einer entschieden verbesserten Anordnung, welche durch die
Verbindung des Cornvall- (oder Walzenkessels) mit dem Röhrenkessel in der Richtung ihrer Längsachsen gekennzeichnet ist.
(Erste Böhmisch-Mährische Maschinenfabrik in Wysoczan.)
Es sei noch bemerkt, daſs für Groſskessel in neuerer Zeit wieder auf das einfach
klare System des gewöhnlichen Röhrenkessels zurückgegriffen wird, welches selbst für
hohe Kesselspannungen (bis 11at) und Heizflächen
von rund 130qm zur Anwendung kam. (Prager
Maschinenbau-Actien-Gesellschaft.)
Der in der Maschinenbauanstalt derselben Gesellschaft bereits in Betrieb stehende
Dampfkessel für 11at Betriebsspannung erhielt nach
den Fig. 1 und
2 bei 2m,0 Durchmesser 4m,0 Länge; in den zum Theile ebenen Rohrböden waren 116 Rauchrohre von
80mm lichtem Durchmesser derart gelagert, daſs
diese als Versteifungen der ersteren ausgenutzt werden konnten. Die beiden Böden des
cylindrischen Hauptkessels wurden nach Fig. 1 auſserhalb der
erwähnten ebenen Flächen (zur Lagerung der Rauchrohre) nach Cylinderflächen ausgebildet und nur in den Uebergangsflächen zum
cylindrischen Walzenkessel mit kräftig entwickelten Borden versehen. Der Kessel ist
nach Fig. 1
mit einem Dampfdome ausgerüstet, und erhält einen elliptischen Fahrstutzen, sowie
einen conischen Blechstutzen (zur Anbringung der Wasserstandzeiger) mit
kreisförmigem Querschnitte. Bemerkenswerth ist auch die angewendete Verbindung der
Rauchrohre mit dem rückwärtigen wie vorderen Rohrboden. Die Wandstärke des
Walzenkessels wurde bei Anwendung von weichem Fluſseisen als Constructionsmaterial
mit 18mm, die Stärke der Rohrböden mit 26mm bemessen.
Die Ausführung der cylindrischen Rohrböden auſser dem Bereiche der beiden ebenen
Rohrfelder sichert die Ersparung jedweder Versteifung der ersteren mit dem
Walzenkessel unter der Voraussetzung, daſs die Rauchrohre selbst zur Versteifung der
ihnen zur Lagerung dienenden ebenen Flächentheile der beiden Rohrböden sicher
ausgenutzt werden, und ist daher als ein wesentlicher praktischer Vortheil zu
erkennen.
Ueber eine bemerkenswerthe Neuerung im Schiffskesselbaue berichtet Engineering, 1887 Bd. 43. Sie bezieht sich auf Kemp's Ausführungen zur Verwerthung der hohen und
niederen Temperatur der Heizgase. Die bezüglichen Einrichtungen sind auf dem für den
Frachtentransport bestimmten gepanzerten Schraubendampfer „Bléville“ ausgeführt und durch die Firma Alex. Stephen und Sohn in Glasgow geliefert worden. Das Schiff besitzt
eine Tragfähigkeit von 3800t und ist mit Wasserballast ausgestattet.
Die Maschine ist ein Triple-Expansionsmaschine mit einer dreifach gekröpften Welle;
die Betriebsspannung der Dampfkessel, welche nach den Fig. 3 und 4 den
„Rückkehr-Heizrohrtypus“ zeigen, erreicht 11at,25. Die Hauptdimensionen dieser Kessel sind: Durchmesser des
Mantelkessels 3m,22; Länge des Kessels 3m,0; Durchmesser der beiden Flammrohre 1m,0; Heizfläche des Kessels 164qm,5; Rostfläche 6qm,5. Im Fuchse jedes der Dampfkessel ist ein System von 2m,74 langen und 51mrn weiten Röhren eingebaut, durch welche das Speisewasser zu strömen hat,
bevor es von der Luftpumpe in den Kessel selbst gelangt. Die Oberfläche dieses
Rohrsystemes bietet eine Vorwärmfläche von 315qm,5. Die Anordnung dieser Rohre ist aus den Fig. 3, 4 und 5 sofort ersichtlich. Die
in der Rauchkammer liegenden Rohre sind in vier Gruppen getheilt, deren zwei
unterste Gruppen zunächst der vorderen Rohrwand angeordnet sind. Die Enden dieser
Rohre sind nach Fig.
5 in Stahlplatten geschraubt, welche wieder durch derart gerippte
Guſsstahlmäntel gedeckt sind, daſs eine regelmäſsige Wassercirculation erreicht
wird. Das vorzuwärmende Wasser tritt an einer Seite der obersten Rohrgruppe ein,
flieſst durch eine senkrechte Rohrreihe, kehrt durch
die nächste zurück u.s.w., bis es die Endreihe erreicht. Von da gelangt es durch ein
Verbindungsrohr zu der benachbarten unteren Rohrgruppe und tritt nach Zurücklegung
eines ähnlichen Weges in den Hauptkessel (Fig. 4). Bei der
angeordneten Gas- und Wassercirculation ist das Prinzip des Gegen- und
Parallelstromes gleichzeitig durchgeführt. Das dem Vorwärmer zugeführte Speisewasser
von 49° tritt an der kältesten Stelle der Rauchkammer, in welcher eine Temperatur
von 149° herrscht, ein und erwärmt sich bis auf 182° an der Stelle des Vorwärmers,
welcher von Rauchgasen umströmt wird, deren Temperatur 343° beträgt. Der
Leitungswiderstand des Wassers im Bereiche des Vorwärmers betrug 0at,3.
Zum Zwecke der Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Kessel im Bedarffalle (Forcirung
der Maschine, schlechte Kohle) ist noch im Fuchskanale des Dampfkessels ein Ventilator angeordnet, welcher 1m,8 Durchmesser hält und von einer kleinen, im
Maschinenraume gelegenen Dampfmaschine (W. H. Allen und
Comp. in London) bethätigt wird; der Ventilator vermochte bei 500
Umdrehungen in der Minute eine Depression von 53mm
Wassersäulenhöhe zu erzeugen, während für den normalen betrieb eine solche von 13
bis 19mm als ausreichend befunden wurde. Eine
besondere Klappe vermittelte den Betrieb der Kessel mit natürlichem Luftzuge.
Es sollen noch einige Daten angeschlossen werden, aus welchen die Wirthschaftlichkeit
des Kessel- bezieh. des Maschinenbetriebes sicher gestellt werden kann.
Normaler Betrieb; natürlicher Luftzug für die Dampfkessel; Zahl der Umdrehungen der
Maschinenwelle in 1 Minute: n = 60; Fahrgeschwindigkeit
V = 19km,5; Kohlen
verbrauch für zwei Kessel 11t,4 für 1 Tag, wobei jene Brennstoffmenge, welche
dem für Steuerungszwecke verwendeten Dampfgewichte äquivalent ist, nicht berücksichtigt wurde.
Bei Verwendung nur eines Kessels wurde eine Depression
in der Rauchkammer von 26mm eingestellt und eine
Fahrgeschwindigkeit von 18km,5 in der Stunde
erreicht; für Einstellung des natürlichen Luftzuges lieferte derselbe Kessel
genügend Dampf zur Erreichung einer Fahrgeschwindigkeit von 15km,75 für die Stunde. Beim Betriebe beider Kessel mit mäſsig forcirtem Luftzuge wurde eine
indicirte Leistung der Maschine von 1223 bei n
= 70 in der Minute erreicht und konnte eine Fahrgeschwindigkeit von 21km,3 auf die Stunde eingehalten werden. Bei
forcirtem Luftzuge im Fuchse der Dampfkessel stieg die Temperatur der abziehenden
Heizgase zunächst der Rohrwand auf 565°, zunächst der obersten Vorwärmrohre auf
177°. Die Ueberfahrt von Havre nach Clyde forderte einen Kohlenverbrauch von 10t,5 in 24 Stunden (Scotchkohle) bei einer
Fahrgeschwindigkeit V = 18km,5 in der Stunde.
Der Patentbericht des Engineering (Patent Nr. 13588 vom
23. Oktober 1886 6d) enthält Angaben über den Dampfkessel von S. P. Wilding in London (T.
Lammine in Mülheim a. Rh.). Dieser Röhrenkessel (Fig. 6) ist in folgender
Weise eingerichtet: Der obere Theil des Flammrohres B
ist von einer gröſseren Anzahl von engen Siederöhren (Wasserrohren) F durchsetzt, welche mit dem rückwärtigen Ende in der
Wand W der Umkehrkammer C
gelagert sind, deren vorderes Ende seine Lagerung in der Abschluſswand der vorderen
Kammer B1 findet; von
B1 steigt der
gebildete Dampf durch H in den Dampfsammler D auf, welcher den aus G
austretenden Heizgasen ausgesetzt ist. Die Rohrwand W1 der Umkehrkammer C nimmt wieder eine Partie enger Rauchrohre G auf, welche – wie schon erwähnt – im vorderen Boden
des Mantelkessels ihre Lagerung finden. Die Umkehrkammer C ist durch zwei Stutzen E mit dem hinteren
Boden desselben Mantelkessels fest verbunden. Die Führung der Rauchgase ist aus der
Richtung der eingezeichneten Pfeile zu ersehen. Es erscheinen bei diesem Kessel die
Wasser- und Rauchrohre geschickt in Verwendung gebracht; erstere für die höheren,
letztere für die niederen Temperaturen der Rauchgase. Die wirksame Innenfeuerung der
Kesselanlage ist ein entscheidender Vortheil derselben, desgleichen die Verwerthung
der abziehenden (aus G tretenden) Rauchgase zur
Trocknung des Kesseldampfes; die entwickelten Wände W
und W1 der Umkehrkammer
C werden durch die Wasser- bezieh. Siederohre
entsprechend abgesteift und W noch durch E gesichert; sämmtliche Feuerzüge sind sogen.
Innenzüge, daher die Wärmeverluste durch schädliche Strahlung nach auſsen
verhältniſsmäſsig gering.
Revue universelle, 1885 Bd. 17, berichtet über einen
Groſskessel unter dem Titel „Neuer Dampfkesseltypus mit Auſsenfeuerung und
schrägem Roste“.
Der in den Fig.
7 bis 12 dargestellte Kessel (sammt Roststabanordnung) besteht aus 9
Walzenkesseln mit einem untergelegten Querkessel; die erwähnten Walzenkessel sind in
drei Gruppen zu je drei Kessel getheilt, welche in der aus Fig. 7 und 8 ersichtlichen Weise
neben und über einander angeordnet sind. Die in die zwei unteren Horizonte gelegten
Walzenkessel erhielten 640mm, die drei obersten
Kessel je 800mm Durchmesser; die in den drei
Horizonten gelegenen Walzenkessel sind durch Stutzen mit einander verbunden. Die
Walzenkessel b des mittleren Horizontes werden noch
durch drei Stutzen mit dem Querkessel d in Verbindung
gebracht, unter welchem die Feuerungsanlage angeordnet ist. Diese besteht aus dem
schrägen Planroste o, unter dessen besonders
ausgebildeten Roststäben ein Wasserbecken q angeordnet
ist; die Abfallproducte der Verbrennung lagern sich auf der Platte r. Behufs sicherer Zuführung des Speisewassers nach d ist das Speiserohr e
eingebaut. Die Führung der Rauchgase ist aus den Richtungen der eingezeichneten
Pfeile zu erkennen. Die primäre Verbrennungsluft wird vorgewärmt. Die kalte Luft
tritt durch den Kanal a1 ein, bestreicht die erhitzten cannelirten Platten v, welche zur Deckung des Zuges III dienen und die
durch Sand gegen die rinnenförmigen Querstege z
gedichtet sind, streicht weiter durch zwei Seitenkanäle b1 und c1 und gelangt dann erst – entsprechend vorgewärmt –
als Verbrennungsluft zur Verwendung. Die in den Fig. 9 bis 12 dargestellten
Roststäbe werden nach Guzzi an den hoch entwickelten
Seitenflächen cannelirt, um durch die Unterbringung und Ausnutzung einer möglichst
groſsen Kühlfläche das „Werfen“ der Roststäbe zu verhindern. Guzzi kritisirt mit Recht die häufig genug nachweisbare
Vernachlässigung der Erfahrung, daſs die Erhaltung der Roststäbe, d.h. die
Verhinderung ihres Erglühens von dem Verhältnisse der seitlichen Begrenzungsfläche
derselben zur Rückenfläche oder von dem Verhältnisse der Höhe zur Rückenbreite des
Roststabes abhängig ist. Um diesen Verhältniſswerth möglichst hoch zu erhalten,
schlägt Guzzi vor, die erwähnten Seitenflächen
cannelirt bezieh. die Höhe der Roststäbe möglichst groſs zu wählen. Eigenartig ist
noch die Zuführung des Speisewassers angeordnet, bei welcher noch eine Verbesserung
des Speisewassers durch Ausscheidung gewisser mineralischer Substanzen, wie der
Sulfate und Carbonate, erreicht wird. Diese Ausscheidung erfolgt eigenthümlicher
Weise während des Transportes des Speisewassers durch den Dampfraum der Walzenkessel
c. Zu diesem Zwecke sind in den Dampfräumen der drei Walzenkessel c je zwei Längsrinnen k
und l angeordnet, welche bezieh. mit den aus der Fig. 7
ersichtlichen Kammern m und n in Verbindung stehen. Das Speisewasser tritt bei j in den Walzenkessel c ein und nach
Durchflieſsen der Rinnen k und l aus der Kammer n in den Wasserraum von c. Dieses Verfahren gründet sich auf die Thatsache,
daſs die Löslichkeit der Sulfate im Speisewasser mit der Zunähme der Temperatur desselben von
einer bestimmten Temperatur an abnimmt und bei 160° schon sehr gering ist. Bei
Anwendung obigen Apparates scheiden sich die Sulfate bei den erreichten höheren
Temperaturen des Speisewassers auf dem Wege längs den beiden Rinnen k und l als weiſses Pulver
aus; auf ähnliche Weise wird auch das Bicarbonat gewonnen, welches bei etwa 100°
unlöslich wird. Diese Methode soll sich auf Grund einer mehrjährigen Erfahrung
bewährt haben.
Als Vortheile dieser Kesselanlage sind hervorzuheben: 1) einfache, billige
Herstellung der Kesselgruppen a, b und c; 2) reichliche und werthvolle Verdampffläche bei
beschränkten Raumverhältnissen für die Anlage; 3) Sicherung der Wasser- und
Rauchgascirculation; 4) wirthschaftliche Verbrennung durch Anwendung und Ausnutzung
einer Ten-Brink-Feuerung mit vorgewärmter
Verbrennungsluft; 5) Vorwärmung der Verbrennungsluft; 6) rationelle Reinigung
(Verbesserung) des Speisewassers.
Industries vom 29. Oktober 1886 berichten über einen
Dampfkessel mit Heiſsluft-Feuerung nach dem Patente von
Ed. Albin und Comp. zu Straſsburg (Fig. 13 und 14). Der
Kessel ist als gewöhnlicher Röhrenkessel gebaut und bietet hinsichtlich seiner
Construction nichts Neues. Von Interesse ist die Feuerungsanlage, welcher kräftig
vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt wird. Der Rost AB ist ein Treppenrost, welchem der kleine Schlackenrost C am unteren Theile angeschlossen ist. Unterhalb des
erwähnten Treppenrostes und parallel zu diesem ist der gleich breite
Heiſsluftvertheiler DE, um den Schildzapfen F drehbar (mittels Haspel K), angeordnet. Durch Drehen von DE wird die
völlige Reinigung des Rostes sammt des Hilfsapparates erzielt. Die kalte
Verbrennungsluft tritt durch die regulirbaren Spaltschieber M ein, streicht durch die Seitenkanäle L und
gelangt in der Richtung der Pfeile hauptsächlich durch den Vertheiler in den Raum
unter dem Treppenroste und durch die Rostspalten desselben zum Brennmateriale. Die
Abrauchung bezieh. vollkommene Verbrennung derselben wird durch die gewählte Form
der Feuerbrücke begünstigt. Die Führung der Rauchgase ist aus Fig. 13 ersichtlich.
Die Verwendung der erhitzten Verbrennungsluft ist unter allen Umständen vortheilhaft,
weil hierdurch eine Hauptbedingung, nämlich die Einstellung und Erhaltung einer
günstigen Anfangstemperatur, sowie der hohen Temperatur im Feuerraume, gesichert
ist. Einer Ueberschreitung gewisser Temperaturgrenzen muſs durch reichlichere
Zuführung der primären bezieh. secundären Verbrennungsluft vorgebeugt werden; es ist
daher eine sicher wirksame Regulirvorrichtung betreffend die Verbrennungsluftmenge
erforderlich. Die erreichbare obere Temperaturgrenze ist bei gegebenem Brennstoffe
von der verwendeten Verbrennungsluftmenge abhängig, die zulässige Temperaturgrenze
durch die Wahl des
Constructionsmateriales für den Kessel im Bereiche der direkten Verdampffläche
bestimmt. Leider fehlen im Berichte die entscheidenden Angaben über die Temperatur
der Verbrennungsluft und im Feuerraume.
The Engineer, Bd. 63 S. 198, nimmt von einem neuen
Patente über einen „Senkrechten Multitubularkessel mit Rauchkammer“
Kenntniſs, dessen Einrichtung aus Fig. 15 zu ersehen ist.
Der cylindrische Mantelkessel ist mit zwei Feuerbox B
und B1 ausgerüstet. Die
untere B wird durch eine Deckwand (Plafond) P nach oben, durch den Rost R nach unten abgeschlossen. Der Stutzen S
verbindet B mit B1; die Deckplatte P1 nimmt eine gröſsere Anzahl von Field'schen Röhren auf, welche von den Heizgasen
bestrichen werden; P1
ist noch durch einen besonderen Anker mit dem oberen (gewölbten) Boden fest
verbunden. B1 ist
mittels wagerechten Stutzens mit dem Fuchskanale und dem Schlote verbunden; der
Stutzen S1 soll die
Möglichkeit der gründlichen Reinigung der Feuerbox B1 sichern.
Es ist hervorzuheben, daſs bei der dargestellten Anordnung und Verwendung von Field'schen Wasserröhren diese vor der direkten
Einwirkung geschützt sind, daher nicht – wie bei gewöhnlicher Anordnung – so sehr
der Gefahr des Durchbrennens ausgesetzt sind. Der dargestellte Kessel miſst 2m,75 Höhe und 1m,22 Durchmesser bei Ausnutzung von 70 Field'schen Röhren. Für Marinezwecke werden nach diesem Systeme Kessel von
gröſserem Durchmesser und geringerer Höhe ausgeführt.
Bei Beurtheilung der Festigkeitsverhältnisse dieser Construction muſs insbesondere
auf die drei Böden der zwei Feuerbox hingewiesen werden, deren Sicherung gegen
bleibende Deformation jedenfalls in ungenügendem Maſse durchgeführt ist.
Insbesondere erscheint noch die Platte P1
– durch die vielen Bohrungen zur Aufnahme der Field'schen Rohre – geschwächt und der angeordnete
centrale Anker in derselben von nicht ausreichender Wirkung. Als selbstverständlich
muſs die (aus Figur nicht ersichtliche) im Boden des Mantelkessels anzuordnende
Oeffnung zum Ein- und Ausbringen der Field'schen Rohre
angenommen werden.
Der vorgeführte Kesseltypus gestattet bei sehr beschränkten Raumverhältnissen eine
groſse und werthvolle Heizfläche anzuordnen, für welche noch unter dem Einflusse der
Field'schen Rohre eine lebhafte Wassercirculation
gesichert ist. Die durchaus inneren Feuerzüge lassen bei sonstiger guter
Wärmedichtheit des Mantelkessels und entsprechender Führung der Feuerung einen sehr
befriedigenden Wirkungsgrad der Kesselanlage erwarten.
Weiter sei noch vor Abschluſs der ersten Gruppe der
Kesseltypen der von W. J. Fraser und F. S. Morris in London ausgeführten Construction eines
Multitubular-Dampfkessels gedacht. Nach Fig. 16 Taf. 23 ist der Patentkessel (Patent
Nr. 194 vom 5. Januar 1886 8d) ein stehender Kessel mit Feuerbox und Rauchkammer,
deren Wandungen zur Lagerung von Rauch- und Wasserröhren verwendet werden.
In der Feuerbox J sind die Enden der Circulationsrohre
D gelagert, welche bis zur Decke F der oberen Rauchkammer G
reichen und daselbst ihre zweite Lagerung finden. Diese Wasserrohre durchziehen die
Rauchrohre B, welche einerseits im Plafond der
Feuerbox, andererseits in der unteren Deckplatte der oberen Rauchkammer gelagert und
gedichtet sind. J und G
sind durch ein weites centrales Rohr K verbunden und
abgesteift, welches durch ein aus der Figur ersichtliches Ventil L nach oben geschlossen werden kann; L dient überhaupt zur Regelung des Luftzuges bezieh.
der Verbrennung; der Schlot N ist die Fortsetzung des
Rohres K.
Es muſs nothwendig eine lebhafte Wasser- und Gascirculation während des Betriebes des
Kessels entstehen, welche für die Wärmeübertragung zweifellos vortheilhaft ist;
desgleichen ist es möglich, eine reichliche und entschieden werthvolle Heizfläche
bei sehr knappen Kesseldimensionen unterzubringen; ob aber die stark der Belegung
ausgesetzte Heizfläche der Rauchrohre voll zur Wirkung gelangen kann, ist gewiſs
zweifelhaft, und wegen der Schwierigkeit ihrer Reinigung sogar unwahrscheinlich.
Die Dilatation sämmtlicher Rohre ist gesichert, der Wasserraum des Kessels gering,
daher ein rasches Anheizen bezieh. ein rasches Verdampfen des Wassers, eine lebhafte
Dampfproduction, möglich.
Endlich verdient noch eine Patent-Kesselconstruction (D. R. P. Nr. 37299 vom 9. März
1886) von Laurent Roufosse in Verviers Erwähnung,
welche eine gelungene Verbindung eines Wasserröhren- und Flammrohrkessels zeigt.
Die Fig. 17,
18 und
19 lassen
die bezügliche Kesselconstruction überblicken. Der wagerechte Rauchrohrkessel K, die beiden oberen Rauchrohre rr, ferner das untere Rauchrohr R und auſser
diesen noch die aus den Fig. 18 und 19
ersichtlichen sieben engen Rauchröhren, welche in den beiden Kesselböden ihre
Lagerungen finden, bilden die Hauptbestandtheile der Kesselanlage. Der Hauptkessel
K ist mit dem Dampfsammler S ausgerüstet und sind beide durch zwei senkrechte Stutzen in Verbindung
gebracht. Im vorderen Boden von K findet nun eine
gröſsere Anzahl geneigter, von auſsen geheizter Wasserröhren W ihre einseitige Lagerung, deren zweite Lagerung in einem senkrechten
ebenwandigen Wasserkasten erreicht wird, welcher noch durch das Verbindungsrohr mit
K in Verbindung gebracht ist. Der erwähnte
Wasserkasten enthält noch eine Reihe von Putzöffnungen K1
, so wie K mit dem
Fahrstutzen f ausgerüstet ist. Die angeordnete Feuerung
ist eine Plan-Unterfeuerung; die entwickelten Rauchgase umspielen zunächst das
System der Wasserrohre, streichen durch die Rauchrohre von K und umspielen schlieſslich den Mantel desselben Kessels K. Die Führung der Rauchgase ist übrigens aus der Richtung der in die Fig. 17
eingezeichneten Pfeile zu ersehen.
Ein Hauptvortheil dieses Kesselsystemes ist in dem groſsen Wasser- und Dampfraume
desselben, ferner in der gesicherten Wassercirculation von rückwärts nach vorne
durch die Rohre W bei groſs entwickeltem Wasserspiegel
in K und R1 begründet. Die Sicherheit der ganzen Construction
wird einerseits durch die angeordneten Wasserrohre W
wesentlich erhöht, durch die Disposition der Kesseltheile K und K1
, andererseits wieder erheblich vermindert. Ein
Feuerschirm aus Chamotte als Deckgewölbe für den Feuerraum würde gewiſs für die
Schonung und Sicherung der Wasserrohre W sehr geeignet
sein.
Das eben beschriebene Kesselsystem kann als ein Uebergangstypus vom reinen
Groſsrohrkessel zum eigentlichen Wasserrohrkessel angesehen werden, welch letzterer
wieder in seiner weiteren Ausbildung zum richtigen Glieder- (Elementar-, Sections-)
Kessel führte, obschon auch die nunmehr in Betracht kommenden Wasserrohrkessel als
Gliederkessel bezeichnet werden, welche Bezeichnung von dem Gesichtspunkte aus, daſs
die gesammten Wasserrohre im Wesentlichen aus Elementen und Sectionen (von
Wasserröhren) gebildet werden, ihre volle Berechtigung hat.
Es ist eine bemerkenswerthe Thatsache, daſs sowohl die Zahl der Neuconstructionen von
Wasserrohrkesseln, sowie die Zahl der „Neuerungen“ an wichtigen
Bestandtheilen derselben, heute noch eine ziemlich bedeutende ist; ein Beweis, daſs
dergleichen Kesselconstructionen, welche hinsichtlich Anordnung und Detailausbildung
den maſsgebenden Anforderungen, wie gröſste Sicherheit bei hoher Dampfspannung,
trockener Kesseldampf, absolute Dichtheit der Verbindungen, reichlich entwickelter
Dampf- und Wasserraum, sichere Erhaltung des normalen Wasserspiegels und der
Dampfspannung, rasche, leichte und billige Veränderung der Heizfläche, vollkommen
befriedigen, noch nicht gefunden wurden. Jedenfalls stellen die Wasserrohrkessel ein
ausbildungsfähiges und daher sehr beachtenswerthes Kesselsystem dar, und ist es von
besonderem Interesse, die der neuesten Zeit angehörigen Typen, sowie die an
denselben versuchten Neuerungen hinsichtlich wichtiger und entscheidender Details
näher kennen zu lernen.
Betreffend die systematische Ausbildung eines nunmehr bewährten Wasserrohrkessels
bringt The Engineer, 1885 Bd. 60 S. 322, eine
interessante Darstellung aus einer Abhandlung über den Entwickelungsprozeſs des von
der Babcock- und Wilcox-Gesellschaft in den Vereinigten Staaten seit 1867 gebauten
Wasserrohrkessels. Ohne auf die ausführliche Darstellung der einzelnen
Uebergangsformen des in Rede stehenden Kesselsystemes näher einzugehen, sei nur auf
die ursprüngliche Form und Einrichtung des Babcock-Wilcox-Kessels (Fig. 20), sowie auf den
wesentlich späteren und
endgültigen Typus (Fig. 21) und endlich auf den für Marinezwecke ausgebildeten Kessel (Fig. 22 und
23)
hingewiesen.
Die leitende Idee für die in Fig. 20 dargestellte
Construction ist durch die Anordnung einer Gruppe von mit Wasser gefüllten, gegen
den Heizerstand ansteigenden Röhren ausgedrückt, welche als eigentliche Heizröhren
dienen. Ueber diesen Wasserröhren liegt eine Gruppe von wagerechten Röhren, welche
als Wasser- und Dampfsammler verwerthet werden. Die beiden Rohrsysteme sind
gekuppelt und bilden diese mehrere neben einander liegende senkrechte Reihen, von
welchen jede für sich mit ihrem Anschluſstheile ein besonderes Guſsstück vorstellt.
Die erwähnten Heizrohre enthalten noch Innenrohre, um die Wassercirculation zu
fördern.
Nach Fig. 21
sind die früheren wagerechten Rohre durch einen Dampfsammler ersetzt, ferner
erscheinen die seitlichen Abschluſswandungen für die Zugkanäle durch senkrechte
Rohre gebildet, welche ihren Anschluſs an den erwähnten Dampfsammler finden, und
noch nach auſsen durch ein Mauerwerk mit Blechverschalung gedeckt sind.
In den Fig. 22
und 23 ist
der Normaltypus für den Babcock- Wilcox-Marinekessel
dargestellt. Hiernach sind die seitlichen Wände durch Rohre gebildet, welche
dieselbe Neigung, besitzen, wie die eigentlichen Heizröhren. Diese zur Bildung der
seitlichen Wandungen verwertheten Rohre sind derart mit einander verbunden, daſs sie
einen geschlossenen, mit Wasser gefüllten Mantel um das Kesselinnere bilden, ohne
daſs eigentliche Stehbolzen zur Anwendung gekommen wären. Hervorzuheben wäre noch
die Construction an den Enden der Hauptheizrohre. Jedes dieser Rohre tritt durch die
beiden Bleche des Stirnwasserkastens wie des Wasserkastens auf der Kesselrückseite
und ist in beide Bleche gedichtet, wodurch jede weitere Versteifung der ebenen
Wandungen der beiden Wasserkästen entfällt. Die Rohrenden (auſserhalb der
Wasserkästen) werden durch Hauben gedeckt. Zum Zwecke der Wassercirculation in den
Hauptheizröhren besitzt jedes Heizrohr auf der Strecke zwischen den Wandungen
derselben Wasserkästen am Rücken und am Bauche eine Oeffnung.
Es seien noch folgende Betriebsergebnisse mit den Babcock-
Wilcox-Kessel angeschlossen. Bei 20 Probe versuchen, während welchen
3000t Wasser verdampft wurden (wobei die
verschiedensten Kohlensorten zur Verfeuerung kamen), ergab sich eine
durchschnittliche Verdampfungsziffer von 11,5, wenn Wasser von 100° in Dampf von
1at Spannung verwandelt wurde. Die
durchschnittliche Anstrengung der Kesselheizfläche erreichte 20k Dampf, auf jede effective Pferdekraft
Maschinenleistung entfielen 0qm,75 Heizfläche.
Zur Kennzeichnung der in den letzten Jahren zur Ausführung gekommenen,
bemerkenswerthen Wasserrohr- bezieh. Gliederkessel diene folgendes:
1) Revue universelle des Mines, 1884 Bd. 15, berichtet
über den von Ingenieur Forlanini angegebenen
Wasserrohrkessel, welcher auf der Ausstellung zu Mailand in Betrieb stand. Nach den
Fig. 24,
25 und
26
besteht das Kesselsystem aus neun Reihen von Wasserrohren aus Schweiſseisen, welche
in einem gemeinsamen Feuerraume untergebracht und nach vorne (10 Proc.) ansteigend
angeordnet sind. Die Enden der Rohre sind (rückwärts) durch Deckel abgeschlossen,
welche schon auſserhalb des Umfassungsmauerwerkes der Kesselanlage liegen; auf der
Vorderseite derselben überragen gleichfalls die Enden der Heizrohre das (vordere)
Umfassungsmauerwerk; die Enden der in einer wagerechten
Reihe angeordneten Rohre schlieſsen sich nun auf der bezeichneten vorderen Seite der
Kesselanlage an einen röhrenförmigen Sammler an, welcher die Verbindung der Rohre
unter sich vermittelt. Die derart ausgebildeten neun Sammler stehen je zu zwei, in
Folge Anordnung eines halbkreisförmigen Rohrstutzens r,
in Verbindung und bilden in ihrem Zusammenhange nach Fig. 26 ein
„Serpentinen“-Rohr S-S. Jedes der
Kuppelstücke r besitzt eine lothrechte Scheidewand a (Fig. 27), durch welche
der höchste Wasserstand in den Röhrensammlern S bedingt
ist. Vier solcher Sammler erhalten rechtsseitig Anschluſsrohre r1
, welche die Verbindung der ersteren mit einem
lothrecht gestellten cylindrischen Sammelgefäſse S1 vermitteln. Dieses Gefäſs dient, wie auch aus der
Anordnung der Rohre r1
ersichtlich, als Dampfsammler, indem je ein Rohr r1 aus zwei Sammlern S
den Dampf in den Sammler S1 abzuleiten vermag, welcher übrigens auch mit einem Wasserstandrohre zu
versehen ist (Fig.
24). Behufs Inbetriebsetzung des Kessels wird das oberst gelegene Querrohr
S mit Wasser gespeist. Ist dasselbe bis zur
Scheidewand a gefüllt, so fällt das folgende
Speisewasser in die unterhalb gelegenen Sammler S und
endlich in die Heizrohre ab, welche sich (nach Fig. 25) mit Speisewasser
füllen. Wird noch mehr Speisewasser zugeführt, so wird dasselbe durch den untersten
Stutzen r1 in den
Dampfsammler S1
eintreten und in demselben bis zu einer gewissen Höhe eingestellt werden, welche
durch das früher erwähnte Wasserstandsglas sichergestellt wird.
Beim Anheizen des Kessels wird zunächst in den untersten Rohrreihen Dampf entwickelt;
derselbe wirft zum Theile Wasser nach S1 und steigt nach den oberen Rohrreihen und in den
Dampfsammler S1. Die
Anheizperiode dauert etwa 40 Minuten, dann beginnt das Sieden des Wassers in
sämmtlichen Rohrreihen und die Bildung höher gespannten Dampfes. Das Verhältniſs der
Heizfläche zum Wasserinhalte des Kessels ist günstig; desgleichen ist ein
entwickelter Wasserspiegel im Kesselinneren erreichbar, welche Verhältnisse für
rasche Verdampfung und verhältniſsmäſsig geringe Dampfnässe sprechen. Die oberen
Rohrreihen wirken auch als Vorwärmer; in denselben erfolgt ein lebhafter
Niederschlag der im Speisewasser enthaltenen mineralischen Bestandtheile; die unteren Rohrreihen
bleiben rein, worin ein wesentlicher praktischer Vortheil begründet ist. Das in den
Sammler S1
übergeworfene Speisewasser ist im ursprünglichen Zustande und ist aus S1 zu entfernen.
Ein bemerkenswerthes Detail bezieht sich auf die Verbindung der rückwärtigen
Heizrohrenden mit ihren schmiedeeisernen Deckeln. Dieselbe wird durch Spannschrauben
s erreicht, welche in guſseisernen Lappen l ihr Muttergewinde finden, die in den Sammlern S angeordnet sind. Als Dichtungsmaterial wird Asbest in
Form von Scheiben verwendet.
Ingenieur Forlanini schreibt seinem Kessel alle jene
Vorzüge zu, welche von den Wasserrohrkesseln heute mit mehr oder weniger
Berechtigung erwartet werden. Der angegebene Vortheil der leichten Conservirung des
Kessels bedarf mit Rücksicht auf die groſse Anzahl seiner Bestandtheile entschieden
noch der Bestätigung. Nach den Berichten über die Mailänder Ausstellung ist der
erste Versuch mit dem Forlanini-Kessel als gelungen zu
betrachten. Der Erfinder beabsichtigt nur die Feuerung abzuändern und die Anordnung
der Feuerzüge auszudehnen, um eine vollkommenere Ausnutzung der Wärme zu erreichen.
Die Verdampfungsziffer, welche thatsächlich erreicht wurde, war mit 7,0 angegeben;
aus dieser Ziffer kann übrigens kein weiterer Schluſs gezogen werden, nachdem die
maſsgebenden Daten zur Kennzeichnung des verwendeten Brennstoffes, ferner betreffend
die Anstrengung der Heiz- und Rostfläche u.s.w. fehlen. Die Kosten eines sogen.
12pferdigen Dampfkessels stellen sich auf 2500 Fr. bei einem Gewichte der
Eisenconstruction von 4000k.
2) Portefeuille des Machines, 1886 Bd. 11, bringt eine
eingehende Schilderung des Wasserrohrkessels von A. Collet
und Comp. in Paris. Derselbe erinnert theilweise an den Field'schen Kessel, indem jedes Heizrohr für den
Kreislauf des Wassers und des Dampfes eingerichtet ist. Der Dampfkessel selbst
besteht aus vier von einander ganz unabhängigen Elementen, welche wieder aus zwei
lothrechten Reihen von je sieben Röhren bestehen. Die Fig. 28 und 29 stellen
einen lothrechten Schnitt durch ein Element des
Röhrenkessels bezieh. die Kesselanordnung dar. Sämmtliche Rohre münden vorne in
einen flachwandigen Sammler C, welcher aus hämmerbarem
Guſseisen hergestellt ist; die rückwärtigen Enden derselben werden in, gleichfalls
aus schmiedbarem Guſseisen hergestellte Buchsen N,
gelagert. Die Schrauben D sind bestimmt, die
Verschluſsdeckel von N und E auf ihre Sitze zu pressen und derart die nöthige Abdichtung der
bezüglichen Fugen zu sichern. Die Anspannung der Schrauben D muſs mit gröſster Vorsicht geschehen, um ein Reiſsen derselben mit
voller Sicherheit zu verhindern, da im Falle eines Bruches von D die Deckel N und E weggeschleudert werden würden. Collet versuchte zwar, die Gefahr des Reiſsens der
Schrauben D
durch eine besondere Art
des Gewindschneidens auf denselben zu verringern. Der für jedes Kesselelement
selbständig angeordnete Sammler C ist durch eine Mittel
wand in zwei Kammern geschieden, welche das eine Ende der dünnwandigen Rohre B aufzunehmen hat. Die Rohre B sind gegen die Heizrohre A centrisch
gelagert. Die den vier Elementen der Kesselanlage entsprechenden vier Sammler C münden nach oben in ein cylindrisches Sammelgefäſs
G, welches zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist, um
einen möglichst entwickelten Wasserspiegel zu liefern; dasselbe wird nach Fig. 29 mit
der Sicherheitsarmatur ausgerüstet und nimmt zuerst das Speisewasser auf. Aus dem
Sammelgefäſse G gelangt das Speisewasser in die
äuſseren Kammern von C, flieſst in der Richtung der
Pfeile zunächst in die Innenrohre B und ergieſst sich
dann nach den rückwärtigen, tieferen Theilen der Heizröhren A. Der gebildete Dampf steigt in der Richtung der Pfeile aus der
ringförmigen Fläche der Heizrohre in die rückwärtige Kammer der Sammler C auf und gelangt schlieſslich in das Sammelgefäſs G. Es ist als bemerkenswerth hervorzuheben, daſs sich
beim Collet'schen Kessel der abfallende Strom des
Speisewassers (äuſsere Kammer) ungestört neben dem aufsteigenden Dampfstrome (innere
Kammer) entwickeln kann. Aus dem Dampfsammler G tritt
der Dampf in eine Gruppe von Röhren, an der höchsten Stelle des Feuerraumes
gelagert, deren Oberfläche als Dampftrocknungs- bezieh. als Ueberhitzfläche
ausgenutzt wird.
Die rückwärtigen Rohrköpfe N bilden in Folge ihrer
quadratischen Form eine vollständige Abschluſswand des Feuerraumes. Die Enden der
Heizrohre A werden conisch eingezogen und in die
bezüglichen Verschluſsstücke N und C eingepreſst; die eigentlichen Wasserrohre B sind am vorderen Ende mit Bordringen aus hämmerbarem
Guſseisen versehen und durch dieselben in der erwähnten Scheidewand der Sammler C gelagert. Je zwei dieser Sammler sind durch die
Anschluſsstücke F mit einander gekuppelt. Die Sammler
C können gereinigt und ausgeblasen werden.
Die Führung der Rauchgase ist aus Fig. 29 unmittelbar zu
ersehen; die Ummauerung des Feuerraumes, auf dessen Sohle der Planrost angeordnet
ist, ist in einfach solider Weise durchgeführt.
Der Collet'sche Kessel enthält für eine stündliche
Verdampfung von 700k Wasser etwa 600k, d. i. 600l
Wasser, welche Wassermenge genügt, um bis zu einer gewissen Grenze die
Ungleichmäſsigkeiten im Betriebe des Kessels auszugleichen.
Die Anstrengung der Heizfläche beträgt bei normalem Betriebe 20k Dampf; bei Verdampfung von Seine-Wasser bleiben
die Heiz- und Wasserrohre rein, ausgenommen die Innenrohre in den unteren
Rohrpartien, in welchen sich eine geringe, leicht entfernbare Kesselsteinablagerung
zeigte.
Der Collet'sche Wasserrohrkessel ist in Folge der
Anwendung eines Reservoires G von 650mm Durchmesser und 1150mm Länge kein reiner Wasserrohrkessel, ist hinsichtlich seiner
Sicherheit ungünstiger als dieser zu beurtheilen, und gestattet nicht die Erzeugung
einer so hohen Dampfspannung wie die Wasserrohrkessel von Belleville, Root, Sinclair u.a. Der aus schmiedbarem Guſseisen
hergestellte Sammler C ist in Folge seiner Formgebung
und in Folge der Einwirkung der Spannschrauben D als
ein sehr bedenkliches Detail zu erkennen. Einzelne Vorzüge der vorgeführten
Construction, wie ungestörte Wasser- und Dampfcirculation, volle Füllung der
Heizrohre, einfache und billige Vergröſserung der Heizfläche, leichte
Transportfähigkeit, müssen anerkannt werden.
(Fortsetzung folgt.)