Titel: | Neuerungen an Dampfkesseln. |
Fundstelle: | Band 277, Jahrgang 1890, S. 226 |
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Neuerungen an Dampfkesseln.
(Fortsetzung des Berichtes Bd. 272 * S.
401.)
Mit Abbildungen.
Neuerungen an Dampfkesseln.
1) Kesselmaterial und Anforderungen an
dasselbe.
Die in Folge der Einführung von Dreifachexpansionsmaschinen erheblich gesteigerten
Dampfspannungen waren der Grund, daſs an das Kesselmaterial bezüglich Festigkeit und
Sorgfalt in der Bearbeitung entsprechend stets höhere Anforderungen gestellt wurden.
Die Abnehmer suchen durch vorherige Proben mit dem zum Bau der Kessel zu
verwendenden Materialien sich sicher zu stellen.
Die Firma Carnegie, Phipp und Comp. in Pittsburg gibt,
nach einer Notiz in Stahl und Eisen, 1890 Nr. 5 S. 468,
folgende Zusammenstellung der Lieferungsvorschriften für Bleche seitens ihrer
verschiedenen Auftraggeber:
United States Navy. – Mantelbleche: Festigkeit 40,78 bis
47,1k/qmm,
Dehnung 22 Proc. quer und 25 Proc. längs auf je 200mm Länge; Flanschen: Festigkeit 35,15 bis
40,78k/qmm,
Dehnung 26 Proc. auf 200mm Länge; chemische Zusammensetzung: Phosphor nicht über 0,035
Proc., Schwefel nicht über 0,040 Proc; Kaltbiegeprobe:
das Probestück muſs sich
flach auf einander schlagen lassen; Härtungsprobe: das
Fluſseisen wird bis Kirschroth erhitzt, in Wasser von 28° getaucht und um einen Dorn
von der 1½ fachen Dicke der Platte gebogen.
British Admiralty. – Festigkeit 40,94 bis 47,24k/qmm. Dehnung 20
Proc. auf 200mm Länge. Kaltbiege- und Härteprobe
wie oben.
Bureau Veritas. – Mantelbleche: Festigkeit nicht unter
42,51k/qmm,
Dehnung 20 Proc. auf 200mm; der Probestreifen muſs
nach Erhitzung bis auf Mattrothwärme und nachfolgender Abkühlung in Wasser von 28°
C. eine Biegung so weit aushalten, bis die Oeffnung zwischen den Enden die 3fache
Dicke der Platte erreicht hat.
United States Marine. – Festigkeit nicht unter 42,18k/qmm, Contraction
50 Proc.
American Boilermakers Association. – Festigkeit 38,57
bis 45,70k|qmm1
Dehnung 20 Proc. auf 200mm Länge für Bleche von ⅜
Zoll Dicke und darunter, 22 Proc. für Bleche von ⅜ bis ¾ Zoll, 25 Proc. für Bleche
von ¾ Zoll und darüber; Kaltbiegeprobe: bei Blechen von
½ Zoll Dicke und darunter muſs der Probestreifen sich flach auf einander schlagen
lassen, ohne Risse zu zeigen; bei Platten über ½ Zoll Dicke muſs der Probestreifen
einer Biegung von 180° über einen Dorn von der 1½ fachen Dicke der Platte
unterworfen werden; chemische Zusammensetzung: Phosphor
nicht über 0,040 Proc. Schwefel nicht über 0,030 Proc.
Die gelegentlichen Erfahrungen bezüglich der Haltbarkeit von Kesseln sind mitunter
überraschend. So wurden nach der Zeitschrift des Verbandes
der Kesselüberwachungsvereine bei einem combinirten Kessel, aus einem
unteren Zweiflammrohrkessel und einem oberen Feuerröhrenkessel bestehend, die beiden
Flammrohre in Folge Wassermangels eingedrückt, ohne daſs eine Explosion erfolgte und
ohne daſs jemand beschädigt wurde. Der Kessel war von Carl
Sulzberger und Comp. in Flöha aus Schweiſseisen von Schulz-Knaudt in Essen hergestellt. Gute Arbeit und gutes Material haben
die Folgen der Nachlässigkeit in der Wartung verhütet.
Der Zweiflammrohrkessel hatte Vorfeuerung, und machte es die letztere unmöglich, das
Eintreten des Erglühens und Eindrückens der Rohre von den Feuerthüren aus
rechtzeitig zu sehen. Die Ursache des Wassermangels wurde im vollständigen
Verschlammen der Wasserstände und ihrer Zuleitungen gefunden: es ist dies ein
Umstand, welcher leicht bei Vorfeuerungen vorkommt, da durch die groſse Länge der
heiſs liegenden Zuleitungsröhren zwischen Kessel und Wasserstandskörper der
Niederschlag aus dem Wasser, ja sogar Kesselsteinbildung in diesen Röhren
auſserordentlich begünstigt wird und in kurzer Zeit – zuweilen nach Tagen – schon
eine Verstopfung derselben erzeugt.
Die Querschnitte der zusammengedrückten und eingebeulten Rohre sind in den Fig. 1 bis 3
dargestellt; am wunderbarsten ist die Gestaltung der Umbörtelungen mit
zwischenliegendem Stemmringe beim linken Flammrohre, welche nach hinten zu eine vollständige Falte
zeigt. Beim ersten Flammrohre war die Durchbiegung der Krempen erst im Beginne, d.h.
der Bord hatte sich etwas zur Seite drücken lassen.
Trotz dieser mächtigen Einbeulung und Formveränderung der einzelnen Flammrohrbunde
hat auch nicht eines der Bleche Brüche oder Risse aufzuweisen gehabt; die
Oberflächen derselben sind – wenn auch gedehnt – ohne Tadel geblieben. Nur der
Stemmring zwischen den Börtelungen des zerquetschten Bundes ist naturgemäſs durch
Knickung gebrochen, da er nicht glühend gewesen war. Ein Nietkopf war an der
zusammengewürgten Krempe in der oben erwähnten Falte abgesprungen, und nur an dieser
kleinen Stelle hatte etwas Dampf ausgeblasen, dessen Zischen beim Ausströmen
Veranlassung gegeben hatte nachzusehen, ob etwas in den Flammrohren passirt sei.
Fig. 1., Bd. 277, S. 228
Fig. 2., Bd. 277, S. 228
Fig. 3., Bd. 277, S. 228
Als bemerkenswerth ist noch zu berichten, daſs beide Flammrohre auf dem ersten Ringe
oder Schusse je eine eingeschraubte Büchse mit Bleipfropfen, zur Sicherung gegen
Wassermangel eingeschraubt trugen. Die Pfropfen sind nicht geschmolzen, trotzdem die
Rohre gründlich glühend gewesen sind.
Ein abermaliger Beweis, daſs eingeschraubte Bleipfropfen auf Feuerplatten von
Flammrohren keine unbedingte Sicherheit gewähren! Solche Beispiele finden wir in
Fachschriften und Zeitschriften wiederholt angeführt.
Ein weiteres Beispiel auſserordentlicher Haltbarkeit eines gewellten
Flammrohrschusses wird ebenfalls von der Zeitschrift des
Dampfkesselüberwachungsvereines mitgetheilt. Der betreffende Kessel besitzt
einen Einflammrohrkessel als Unterkessel und einen Heizröhrenkessel als Oberkessel
mit Dampfraum. Beide sind durch zwei Stutzen mit einander verbunden. Der Unfall
geschah kurz nach einer Reinigung des Kessels und der damit verbundenen Druckprobe,
wobei der Kessel ganz mit Wasser gefüllt wurde. Am nächsten Morgen wurde sehr
schnell angeheizt, und
schon bei 4at trat die Einbeulung ein.
Wahrscheinlich war beim Ablassen des Druckprobewassers das Ventil nicht dicht
geschlossen worden und der Kessel über Nacht bis auf den Unterkessel leer gelaufen.
Das Blech des Flammrohres blieb bis auf einen kleinen 60mm langen Querriſs unversehrt; dort klaffte das Loch 8mm, und die Ränder waren messerscharf ausgezogen.
Die Einbeulung war an der tiefsten Stelle 790mm
tief, ihre ganze Länge betrug 2660mm, während die
glatt gestreckte Welle nur 2490mm lang ist, so
daſs das Blech in seiner Länge um 170mm (etwa 6½
Proc.) gestreckt wurde. Senkrecht zur Achse trat keine Dehnung ein. Die Gewalt, mit
der die Formveränderung vor sich ging, läſst sich daraus erkennen, daſs sowohl der
Feuerbrücken; wie der Rostträger durchbrochen und herausgedrängt wurden.
Versuchsstäbe aus der Beule des Wellrohres haben eine Festigkeit von 50k/qmm bei 4 Proc.
Dehnung ergeben; das ursprüngliche Material hatte eine Festigkeit von 36k bei 30 Proc. Dehnung. Diese Erscheinung
entspricht ganz den Erfahrungen, welche in anderen Fällen gemacht worden sind. Das
Material wurde während und gleich nach der Beulenbildung über die Elasticitätsgrenze
hinaus beansprucht und näherte sich dadurch dem Zustande, den man mit „tot
gereckt“ bezeichnet, d.h. es hat seine Dehnungsfähigkeit fast vollständig
eingebüſst. Diese Wirkung ist im vorliegenden Falle wahrscheinlich noch durch einen
Härtungsvorgang erhöht worden, da nach dem Niederdrücken des rothwarmen Theiles das
tiefer stehende Wasser wieder in die Beule gelangen konnte. Jedenfalls liefert der
Vorgang einen Beweis für die Vorzüglichkeit des verwendeten Materials.
2) Gewellte Röhren.
Mit den Bestrebungen der Kesselbauingenieure, die Widerstandsfähigkeit des
Kesselmaterials zu vergröſsern, steht aufs innigste im Zusammenhange die
Entwickelung der gewellten Röhren, wie sie von Fox, Farnley,
Purve u.a. eingeführt sind. Bei den groſsen Marinekesseln wird man nur noch
selten glatte Feuerrohre von einigermaſsen bedeutendem Durchmesser finden, dieselben
sind sämmtlich durch Wellrohren ersetzt, da diese gröſseren Widerstand und gröſsere
Heizfläche bieten.
Einige bemerkenswerthe Mittheilungen über Spannungen im Kesselmaterial machte der
Ingenieur Knaudt in Nr. 303 S. 63 von Glaser's Annalen, auf welche wir hiermit hinweisen.
Ueber die Verwendbarkeit der Fox'schen Wellrohren zu
Constructionen für Locomotivkessel sind in letzterer Zeit von Erfolg gekrönte
Versuche angestellt worden. Die Vorzüge, welche diese Röhren in Bezug auf ihre
Widerstandsfähigkeit gegen äuſseren Druck den glatten Röhren gegenüber darbieten,
lassen die möglichst ausgedehnte Verwendung der gewellten Röhren als wünschenswerth
erscheinen. Bekanntlich bietet die Construction der Feuerbüchsen mit flachen Wandformen wegen der dabei
erforderlichen Stehbolzen bedeutende Schwierigkeit, und erscheint deshalb der Ersatz
derselben durch eine einfachere Einrichtung äuſserst wünschenswerth. Ueber die
einschlägigen Versuche berichtet das Organ für die
Fortschritte des Eisenbahnwesens, 1889 Nr. 5 S. 189, folgendes:
Die Gewerkschaft Schulz KnaudtDiese Firma hat bekanntlich das
Ausführungsrecht für die Forschen Röhren auf dem Continent erworben und
ist auf die Herstellung derselben in musterhafter Weise
eingerichtet. hat nun die Möglichkeit der Anwendung von
Wellrohren zu Locomotivkesseln ins Auge gefaſst, und sich behufs Durchführung eines
Versuches im J. 1884 mit Herrn Eisenbahndirektor Pohlmeyer, Leiter der Central Werkstatt in Dortmund, in Verbindung
gesetzt. Das Ergebniſs der gemeinsamen Arbeit war eine Anordnung, welche durch Umbau
einer Locomotive erzielt wurde, welche auf Grund der Vorlage der ersten Skizzen
durch Herrn Geheimrath Stambke im Mai 1885 zu diesem
Zwecke gelegentlich einer gröſseren Ausbesserung zur Verfügung gestellt wurde.
Die Verhältnisse des Kessels vor und nach dem Umbaue gehen aus der nachstehenden
Zusammenstellung hervor:
Alter
Neuer
Kessel
Heizfläche der Feuerkiste
6qm,1
10qm,1
„ „ Heizrohre
89qm,6
88qm,1
Gesammt-Heizfläche
95qm,7
98qm,2
Rostfläche
1qm,3
1qm,3
Verbrennungsraum
1cbm,5
1cbm,7
Dampfraum
1cbm,9
1cbm,4
Wasserraum
3cbm,0
5cbm,4
Spiegelfläche
5qm,7
4qm,0.
Bei dem Umbaue sind Cylinder, Steuerung, fast der ganze Rahmen, Achse und Räder
geblieben, nur der Kessel ist geändert; er besteht aus einem runden Hinterkessel von
1900mm Durchmesser mit einem Wellrohre von
\frac{1200^{mm}}{1300^{mm}} Durchmesser, während der
Vorderkessel wie bei jeder anderen Locomotive das Rohrbündel, hier aus 187 Rohren
von 3m Länge, gegenüber 160 4270mm langen Rohren vor dem Umbaue, bestehend,
enthält.
Die Rohrwand ist so in das Rohr gesetzt, daſs die Nieten ganz im Wasser liegen und
man trotzdem von der Feuerseite her die Naht stemmen kann. Um eine möglichst groſse
Unbeweglichkeit dieser Wand zu erreichen, überragt das Wellrohr dieselbe mit 4
Ohren, welche mit Eckankern an der Zwischenwand befestigt sind.
Zu demselben Zwecke ist noch ein Bodenring angeordnet, welcher an eine
flachgeschmiedete Stelle des Wellrohres angeschlossen ist. Eine Verbindung der
beiden Rohrplatten durch Ankerrohre findet nicht statt.
Die Hinter- und Mittelwand sind durch Langanker gegen einander versteift, was auch
durch Wölben derselben erreicht werden kann; auch kann man die Mittelwand ganz
fallen lassen. Fig. 4 und 5 veranschaulichen die betreffenden Formen.
Der ganze Kessel ähnelt sehr demjenigen der Locomobilen, welche in der Magdeburger
Gegend viel gebaut werden, und die den älteren Arten mit viereckiger Feuerkiste
wenigstens ebenbürtig sind. Der stark geneigte Rost liegt unter der Mitte des Rohres
und seine Bedienung geschieht viel leichter, als bei der jetzt üblichen tiefen Lage
unter der Schürthür. Die Entfernung der Asche geschieht derartig, daſs mit einer
Krücke von passender Form die Schlacken in den unten liegenden Aschkasten gezogen
werden, eine Arbeit, die bei jedem Aufenthalte, wenn nöthig auch während der Fahrt,
geschehen kann. Die Oeffnung des Bodenringes dient zur Entfernung des Staubes, der
über die Feuerbrücke mitgerissen wird. Um die Verbrennung vollkommen zu machen,
ordnete Herr Direktor Pohlmeyer in der Feuerbrücke noch
eine zweite Luftzuführung an, welche den gehegten Erwartungen entspricht. Seit Juni
1888 ist die Maschine dem Betriebe übergeben und zeigt sich als recht
leistungsfähig. Die Königl. Eisenbahndirektion Köln (reehtsrh.) gibt an, daſs bei
der mit Wellrohrfeuerkasten ausgerüsteten Gütertenderlocomotive die Leistungen des
Kessels bezüglich der Dampferzeugung sich gegenüber den Kesseln gleichartiger
Locomotiven mit kupfernen Feuerkästen günstiger erwiesen, der Kohlenverbrauch war
jedoch gröſser, was dem Umstände zuzuschreiben sei, daſs der Wellrohrfeuerkasten
seiner Gröſse wegen mehr Kohlen zum Anheizen erfordere.
Fig. 4., Bd. 277, S. 231
Fig. 5., Bd. 277, S. 231
Ueber eine Probefahrt dieser Locomotive mit einem Güterzuge von Deutzerfeld bis
Eitorf am 5. Oktober 1888 wurde folgendes berichtet: Der Güterzug hatte 91
Lastachsen. Nach den Leistungsvorschriften beträgt die Belastung für Locomotiven
der Gruppe VII, welcher Nr. 1713 angehört, von Deutzerfeld bis Siegburg 102, von
Siegburg bis Eitorf 78 Lastachsen, was für letztgenannte Strecke eine Ueberlastung
von 13 Lastachsen ergibt. Es muſste von Siegburg ab der Steigung und Ueberlastung
wegen fast andauernd mit halber Cylinderfüllung gefahren werden, wobei, um das
Wasser beizubehalten, eine Strahlpumpe beständig in Thätigkeit war; gleichwohl
konnte, allerdings unter Anwendung groſser Aufmerksamkeit und ausdauernder
Thätigkeit der Mannschaft Dampf und Wasser in den günstigsten Grenzen und auch die
Fahrzeit innegehalten werden. Dabei wurden für die ganze 42km,9 lange Strecke von Deutzerfeld bis Eitorf 5cbm,2 Wasser und 1200k Kohlen, Anheizung einbegriffen, gebraucht. Die letztgenannte Menge
erscheint weniger hoch, wenn man die Steigungsverhältnisse in Betracht zieht.
Wir bemerken dazu, daſs die Steigung der Bahn bis Siegburg anhaltend, aber nicht
erheblich ist, dagegen von Siegburg bis Eitorf zwischen 1 : 800, 1 : 500 und 1 : 300
wechselt. Die Locomotive ist z. Z. zur thunlichsten Beseitigung der Mängel, welche
an ihr im Betriebe befunden worden sind, in der Werkstätte. Als Mängel stellten sich
folgende heraus: Die auf den Seiten angebrachten Wasserkasten behinderten ihrer
Breite und Höhe wegen die Aussicht der Mannschaft; der Bremshebel, die Strahlpumpen
und der Kohlenkasten waren ungünstig gelegen; die groſse Fläche der Hinterkesselwand
strahlte zu viel Wärme aus und belästigte daher die Mannschaft sehr.
Mit den Versuchen ist der Beweis geliefert, daſs die entwickelte Dampfmenge nicht nur
so groſs war, als die des alten Kessels, sondern noch etwas gröſser, da sie
ausreichte, die Cylinder vollständig mit halber Füllung zu versehen, und es wird
kein Grund vorliegen, nicht auch Gütermaschinen und andere derartig abändern zu
können, bei denen die Mängel, z.B. der Wasserkasten, von selbst fortfallen.
Während des mehrmonatlichen Betriebes ist niemals über ein Mitreiſsen von Wasser
geklagt, es ist deshalb anzunehmen, daſs Versuche wie die Eingangs erwähnten ergeben
würden, daſs die Dampfentwickelung hauptsächlich in den vorderen Heizflächen und
weniger im Rohrbündel vor sich geht. Herr Direktor Pohlmeyer war sich wohl bewuſst, daſs der groſse Durchmesser des
Hinterkessels vielleicht unnöthig sei, doch hätte an zu kleinem Dampfraume leicht
der erste Versuch scheitern können. Bei dem angestrengten Betriebe zeigte sich nun,
daſs die Feuerungseinrichtung richtig, daſs besonders die Luft in genügender Menge
zugeführt wurde. Die Hinterwand könnte nun zum Schütze gegen die Hitze mit einer
Bekleidung versehen werden, wie dies bei allen anderen Dampfkesseln üblich ist; es
wäre auch rathsam, bei Neuausführungen an Stelle zweier getrennter Feuerthüren deren
nur eine anzuordnen, diese vielleicht als Flügelthür.
Der Wasserraum des Kessels von 5cbm,4 hat nun auch
entschieden günstig
gewirkt, da er verhinderte, daſs die Druckschwankung unangenehm auftrat; seiner
Gröſse allein ist es wohl zu danken, daſs die Maschine im sonstigen Betriebe auf
kurze Zeit ungewöhnlich viel leisten konnte. Wir sehen also hier, daſs trotz des
geringen Dampfraumes von 1cbm,4 und der kleinen
Spiegelfläche von 4qm doch wohl trockener Dampf
erzielt wurde, trotzdem der Langkessel ganz mit Wasser gefüllt war. Der Hinterkessel
könnte also entschieden kleiner sein als in der vorliegenden Ausführung, was auch
gestatten würde, den Kessel tiefer zu legen. Die sonst erwähnten Mängel sind wohl
nur nebensächlich.
Der wesentliche Unterschied früherer Ausführungen mit Wellrohr, z.B. von Kaselowsky, gegen die vorliegende besteht darin, daſs
man dabei die Stehbolzen nur theilweise vermieden, ferner ein kupfernes statt eines
geschweiſsten vollrunden Rohres aus Eisen verwendet hat. Unter anderen Uebelständen,
die deren Weiter Verwendung verhinderten, zeigte sich namentlich der, daſs die
vorstehenden Wellentheile im Gebrauche wesentlich dünner wurden.
Da sich in den Fox-Rohren, auch in Kesseln mit scharfem
Unterwinde diese Erscheinung bisher nicht gezeigt hat, so muſs angenommen werden,
daſs sie nur der Weichheit des Kupfers zuzuschreiben ist. Es scheint, als ob der
Flugstaub, welcher mit ziemlicher Geschwindigkeit an den Flächen vorbeistreicht,
diese abschleift, ein Umstand, der bei den früher gebrauchten Messingsiederohren ja
auch zu schnellem Verschleiſse führte.
Ein sogen. Wegbrennen dürfte bei Kupfer als ausgeschlossen zu betrachten sein, da
letzteres vermöge seiner geringen specifischen Wärme viel kälter bleibt als Eisen,
bei dem solche Fehler, wenigstens im Wellrohre, niemals bemerkt wurden.
In den Vereinigten Staaten hat Strong auch schon
Locomotiven mit diesen Wellrohren gebaut. Sie unterscheiden sich wesentlich von der
vorliegenden Anordnung, da sie zwei enge Feuerrohre, statt des einen weiten haben.
Der Vortheil des weiten Verbrennungsraumes, den auch die gewöhnlichen Feuerkisten
haben, ist also nicht vorhanden. Es mag sein, daſs dieser Nachtheil durch andere
Vortheile wieder aufgehoben wird, da die Maschinen nicht schlecht arbeiten sollen.
Der Hauptübelstand liegt aber darin, daſs nicht nur der Kesselmantel, sondern auch
die Feuerkiste wesentlicher Verstärkungen durch Stehbolzen und Anker bedarf. Vor
einigen Jahren wurde bei uns in Deutschland auch versucht, das Kupfer durch Eisen zu
ersetzen, aber entgegengesetzt den Erfahrungen in Amerika mit recht schlechtem
Erfolge. Vielleicht hätte man mit geringen Blechdicken bessere Erfolge erzielt;
immerhin wären die verwickelten Anordnungen, wie sie durch die geraden Wände bedingt
werden, nicht vermieden. Die Spannungen der einzelnen Theile sind schon bei kaltem
Drucke höchst ungleichmäſsig und steigen unter dem Dampfdrucke, also bei höheren Wärmegraden so, daſs sie
nicht zu berechnen, sondern nur noch zu schätzen sind. Der beste Beweis für die
Unzuverlässigkeit der Stehbolzen ist der, daſs man sie der Länge nach anbohrt, um
ein Abbrechen nur überhaupt wahrzunehmen. Was die Deckenverankerung angeht, so wird
sie in so viel verschiedenen Arten, mit Barren oder durch Absteifungen gegen den
Auſsenkessel ausgeführt, daſs man bei allen Arten auf Mängel schlieſsen muſs. Bei
dem Wellrohrlocomotivkessel sind diese Schwierigkeiten vermieden, seine
Ausbesserungsbedürftigkeit wird sich wesentlich gegen die der bisherigen Kessel
vermindern, und hierin liegt gerade sein Hauptvortheil. Das Auswechseln der
Feuerstelle ist hier sehr einfach, bei anderen Feuerkisten sehr zeitraubend und
kostspielig. Schädliche Spannungen und Durchbiegungen, die zur Grubenbildung im
Hinterkessel Veranlassung geben, sind nicht vorhanden. Der Längenunterschied
zwischen Innen- und Auſsen-Kessel wird durch die Biegsamkeit des Wellrohres
unschädlich gemacht.
Was nun die Preisfrage bei der Anschaffung betrifft, so wird ein solcher Kessel
ungefähr 3000 M. billiger als ein anderer. Die für den Umbau bequemste Locomotivart
ist eine Güterzuglocomotive mit Tender, da man bei den kleinen Rädern den
Hinterkessel über diesen anordnen kann und nicht gezwungen ist, ihn dazwischen zu
legen. Sollten irgend welche Verhältnisse es wünschenswerth machen, die
Dampfspannung (z.B. bei Verbund Wirkung) zu steigern, so ist dies bei dieser Form
leicht möglich.
Wellrohre von 17at Betriebsdruck sind schon seit
Jahren in Gebrauch und Mäntel von 4m Durchmesser
mit innerem Drucke schon vielfach für 12at
hergestellt; es hat also wohl keine Schwierigkeit, die Hinterkessel von etwa 2m Durchmesser für höheren Druck brauchbar zu
machen.
Fig. 6., Bd. 277, S. 234
Fig. 7., Bd. 277, S. 234
Ueber einen mit einem Wellrohrdampfkessel System Kuhn,
erbaut von Jos. Paucker und Sohn in Wien, angestellten
Heizversuch berichtet Uhland's praktischer
Maschinenconstructeur, S. 143, nach dem von den Fabrikanten überlassenen
Protokolle. Die Versuche wurden von Professor Radinger
in der Jubiläumsausstellung 1888 hauptsächlich zur Ermittelung des ökonomischen Wirkungsgrades
angestellt. Der Kessel ist im Wesentlichen ein Cornwell-Kessel, dessen Flammrohr
vorn wesentlich weiter ist als in den letzten beiden Dritteln, woselbst dieses ein
Wellrohr bildet. Ein conisches Rohrstück verbindet letzteres mit dem vorderen
Feuerrohre, welches mit einer Schüttfeuerung und einem quer eingelegten Siederohre
versehen ist. – Die Hauptabmessungen des Kessels sind (Fig.
6 und 7):
Länge des Kessels
6800mm
Böden
16mm
Durchmesser des Auſsenmantels vorn
1700mm
Blech
12mm
„ „ „ mitten und
hinten
1500mm
„
11mm
„ „ Feuerrohres
1030mm
„
13mm
„ „ Feuerwellrohres mitten und
hinten
750/850mm
„
10mm
„ „ Querrohres
Mitte „ „ „ an den Seiten
300mm380mm
„
12mm
Dampfdom-Höhe
900mm
„
10mm
„ Durchmesser
700mm
Decke
15mm
Heizfläche wasserbedeckt
40qm
Rostfläche schrägliegend
0qm,56
Normaler Wasserinhalt
5860l
Dampfdruck 6at.
Martinstahlbleche, geschweiſstes Wellrohr; Langreihen, auſsen
doppelt genietet.
Auſserdem sind Schaulöcher im Feuergeschränke zur Beobachtung der Verbrennung am
Roste vorhanden.
Allgemeine Beobachtungen. Der Kessel, welcher im April
1888 ganz neu angefertigt und seit Mai 1888 in der Ausstellung täglich im normalen
Gebrauche stand, erwies sich in allen Theilen absolut fehlerfrei und gab nie zu
einer Störung Anlaſs.
Alle Armaturen waren stets dicht und musterhaft in Stand.
Am Versuchstage wurde der Kessel mit Absicht sehr wechselnd verschieden beansprucht,
so daſs die Feuerung erst einmal fast ganz eingestellt und dann wieder in
forcirtester Art getrieben werden muſste. Der Wasserstand blieb dabei normal ruhig
und der Dampfdruck schwankte in natürlichen Grenzen.
Die Feuerung blieb aber stets völlig rauchfrei, wie sich zahlreiche Sachverständige,
welche dem Versuche beiwohnten, durch die Glastafel vor dem beleuchteten Kanäle der
abziehenden Feuergase überzeugten.
Ergebniß des
Heizversuches.
Dauer des Versuches: von 4 Uhr 26 Minuten bis 9 Uhr 10 Minuten
= 4 Stunden 44 Minuten =4,73 Stunden.
Stand der Wasserhöhe und des Dampfdruckes im Kessel war zu Beginn
und zu Ende des Versuches genau gleich
(Wasser genau auf der Marke, Dampf 6at).
Temperatur des Speisewassers fast constant 9,5°.
Mittlerer Dampfdruck 5at,8
absol.
Mittlere Temperatur der Essengase 220°.
Kohle„„
verbrannt„„
totalpro„
Stunde„
und 1qm Rostfläche
340k\frac{340}{4,73}=71^k,9\frac{71,9}{0,56}=128^k,4
Die Kohle ent-hält laut chem.Analyse 12,5
Pro-cent unverbrenn-liche Theile.
Wasser„„
verdampft„„
totalpro Stunde „ „
und 1qm Heizfläche
2600k\frac{2600}{4,73}=549^k,60\frac{549}{40}=13^k,72
Von 9,5° Wasserin Dampf, von5,8 at.
absol.
Verdampfung.
1k Kohle erzeugt Dampf ohne
alle Nebenrücksicht
\frac{2600}{340}
= 7k,65
1k Brennstoff erzeugt Dampf
(unverbrennliche Theile abgezogen
\frac{2600}{(100-12,05)\,340}
= 8k,74
1k Kohle hätte verdampft
Wasser von 0°1k „ „ „ „ „ 100°1k Brennstoff hätte verdampft Wasser von
0°1k „
„ „ „ „ 100°
7k,548k,908k,6210k,17
Zu Dampf von5,8 at absol.
1k Kohle hätte verdampft
Wasser von 0°1k Brennstoff hätte
verdampft Wasser von 0°
7k,748k,84
Zu Dampf von1 at absol.
Nutzeffect und Heizwerth der verwendeten Kohlen. Von
jeder Kohlenpartie wurde eine Menge von etwa 0k,5
abgesondert, welche dann gemischt und einer chemischen Untersuchung durch Prof. Schwackhöfer in Wien unterzogen wurden.
Die Analyse ergab:
In 100 Gew.-Th. Kohlen sind enthalten:
Kohlenstoff
74,33
Wasserstoff
4,53
Sauerstoff
8,65
Stickstoff Hygroskopisches
Wasser Asche
1,873,746,88
unverbrennlich 12,49
Schwefel
0,38
Calorischer Werth nach:
\frac{8080\,C+29630\,(H-1/8\,O)+2500\,S-630\,W}{100}
Nach Schluſs des Versuches wurde die Asche und durchgefallene Kohle unter dem Roste
gesammelt, nachdem vor Beginn der Aschenfall gereinigt worden war.
Die Rückstände betrugen 34k mit einem gleichfalls
von Professor Schwackhöfer bestimmten Heizwerthe von je
4055 Wärme-Einheiten.
Die aufgewendete Heizkraft betrug daher:
340k– 34k
7014 = 23847604055 = 137870
= 2246890 Wärme-Emheiten.
Im Kessel nützlich verwendete Wärme:
In Dampf von 5at,8 absol. Spannung
sind in 1k enthaltenIm
Speisewasser von 9,5° C. bereits enthalten
654,2729,5
= 644,772 W.-E.auf 1k
In den verdampften 2600k Wasser kommen daher
vor:
2600644,772 = 1676277 Wärme-Einheiten.
Der Nutzeffect der Kesselanlage stellt sich daher auf:
\frac{1676277}{2246890}=0,745=74,5\
\mbox{Proc}.,
wozu noch die Arbeit zum Einbringen des Speisewassers in den
Kessel hinzukommt, indem der dazu nöthige Dampf vom Kessel selbst geliefert, aber
nicht in Anschlag gebracht wurde.
Der Nutzeffect dieses Kessels würde aber noch weiter erhöht worden sein, wenn
derselbe nicht Nachts, Morgens und Tags über still gestanden und nur in den
Abendstunden allein geheizt gewesen wäre. Bei diesem Versuchskessel muſste nämlich
eia Theil der erzeugten Wärme zum Anheizen des übrigens an drei Seiten freistehenden
Kesselmauerwerkes aufgehen.
Der Nutzeffect dieser Kesselanlage läſst sich ebenso auf folgende Art erkennen:
Heizkraft von 1k
Kohle
7014
Calorien.
ab: \frac{43}{430}=\frac{1}{10} Rückstände
vom Heizwerth von 1k 4055
– 405,5
„
––––––
Thatsächlich zur Entstehung kommende Heizkraft:
6608,5
Calorien.
1k Wasser von 9,5° C. braucht zur Verwandlung in
Dampf von 5at,8 absol. 644,77 Calorien.
1k Kohle könnte daher
verdampfen theoretisch
\frac{6608,5\ \ \
}{644,77}=10^k,25
Wasser.
Thatsächlich wurden verdampft von 1k Kohle
7k,65
„
Nutzeffect daher \frac{\ \
7,65}{10,25}=74,6 Proc.
Für eine Anstrengung von 13k,7 Wasser Verdampfung
für 1qm Heizfläche und Stunde ist der erhaltene
Nutzeffect von gegen 75 Proc. ein ungewöhnlich hoher, nachdem 75 Proc. gewöhnlich
nur bei einer Anstrengung von 8 bis 10k
Verdampfung für 1qm Heizfläche und Stunde erreicht
wird.
Die Anstrengung des Rostes mit einer Kohlenverbrennung von stündlich 128k für 1qm
Rostfläche ist 7014.128 = 8900 Wärme-Einheiten, also ziemlich forcirt.
Die Wärmeverluste. Unter der Annahme von 16k Essengasen für 1k verbrannter Kohle berechnet sich die Anfangstemperatur über dem Roste
mit
\frac{6609}{16\,.\,0,245}=1686^{\circ}\ C.
Die mittlere Temperatur der Essengase beträgt 220° C.
Es ziehen daher in den Schornstein
\frac{220}{1686}=13\ \mbox{Proc.}
Die Zusammenstellung ergibt daher:
Vom Kessel nützlich aufgenommen
74,5 Proc.
Verlust durch die Esse
13,0 „
„ „ Strahlung des Mauerwerks
u.s.w.
12,5 „
–––––––––
100,0 Proc.
Zusammenfassung. Die Feuerung ist eine vollkommen
rauchfreie, der Nutzeffect von 75 Proc. bei einer Anstrengung von stündlich 13k,7 auf 1qm
Heizfläche verdampftes Wasser – von 9,5° auf Dampf von 5at,8 absolut gebracht – ein vollkommen befriedigender. Mängel am Kessel
bezieh.
Schadhaftwerden der Bleche sind nicht zu besorgen, da der Dampf überall
ungehinderten Abzug findet. Dies gilt auch von dem Querrohre, dessen nach beiden
Seiten stark conische Form die freien Strömungen ermöglicht. Ueberdies kennen wir
solche Kessel mit mehrjährigem anstandslosem Betriebe.
Eine Construction, die an die Forschen Wellrohre erinnert, ist nach Industries vom 7. Februar 1890 von David Midgley, Wood-Nook Ironworks Leeds, zur
Verstärkung von Röhren mit äuſserem Drucke verwendet worden. Wie die Fig. 8 und 9 zeigen,
kommen bei derselben wellenförmige Ringe mit einfacher Einkehlung zur
Verwendung.
Fig. 8., Bd. 277, S. 238
Die Flanschen der Ringstücke sind entweder senkrecht zur
Richtung des Hauptrohres und in diesem Falle wie bei A
zum Anschlusse an Flanschen des Hauptrohres bestimmt, oder aber wie bei B, parallel mit dem Hauptrohre angeordnet, zur
gewöhnlichen Vernietung. Es ist ersichtlich, daſs in beiden Fällen, insbesondere
aber bei der ersteren Constructionsweise neben der Vergröſserung der Heizfläche eine
bedeutende Verstärkung gegen den äuſseren Druck erzielt wird. Ein weiterer
unverkennbarer Vortheil liegt darin, daſs diese Ringstücke einen wirksamen Wirbel in
den durchströmenden Gasen erzielen, und somit die Bildung eines heiſsen, unbenutzt
entströmenden Kernes in der Heizluft verhindern. Auch bieten sie Schutz gegen die
Formveränderungen in der Längenrichtung.
Fig. 9., Bd. 277, S. 238
Eine ähnliche Einrichtung verwendet A. Polster
in Bautzen (D. R.
P. Nr. 47053 vom 18. Oktober 1888), indem er Ringe anordnet, die entweder
concentrisch bei ACD oder excentrisch liegen bei B und die so geformt sind, daſs stets Wasser zwischen
den Ringen r und dem Flammrohre f umlaufen muſs. Der Flammrohrmantel erhält mehrere Oeffnungen ss, damit das Wasser aus dem Kessel in die Ringkammern
gelangen kann, innerhalb welcher eine sehr starke Dampfentwickelung vor sich geht. Gleichzeitig
werden diese Ringe einfach oder doppelt, wie bei C, als
Verbindung für die einzelnen Flammrohrschüsse, benutzt.
Fig. 10., Bd. 277, S. 239
Eine weitere Verwendung von gewellten Blechen wird von G. Eggers
in Sudenberg (D. R. P. Nr. 46657 vom 28.
August 1888) vorgeschlagen, in der Weise, daſs Flammrohre aus je zwei
Halbrohren mit gebuckelten Mittelwänden gebildet werden, bei denen die Buckel b senkrecht zu der Achsenrichtung des Rohres laufen
(Fig. 11), oder parallel mit derselben (Fig. 12).
Fig. 11., Bd. 277, S. 239
Fig. 12., Bd. 277, S. 239
Eine bemerkenswerthe Verwendung von gewellten Blechen hat nach Engineering vom 23. August 1889 der Oberingenieur der
London and North-Western Railway, F. W. Webb,
angegeben und mit gutem Erfolge verwendet, Die Feuerbox ist dabei von gewöhnlicher
rechteckiger Form, jedoch sind die vordere, die hintere und die seitlichen Platten
aus gewelltem Bleche, womit die bei denselben erzielte gröſsere Festigkeit nach der
einen Richtung und ihre gröſsere Elasticität nach der anderen Richtung nützlich
verwendet werden. Wegen der Einzelausführung verweisen wir auf die Quelle, welche
zur Erläuterung ausreichende Abbildungen enthält.
Bei einer anderen von Webb angegebenen Construction (Engineering vom 17. Mai 1889 S. 562) sind auch
concentrisch gewellte Kopfplatten zur Verwendung gekommen.
Der Farnley'sche Kessel der Farnley Iron Comp., Leeds, mit spiralförmig gewellten Rohren (1887 265 * 551) scheint an Verbreitung zuzunehmen. Da nach Industries vom 3. Januar 1890 bei der Marine der Druck
160 Pfund auf den Quadratzoll (11,2k/cm) beträgt und noch viel höhere Drucke
vorgeschlagen werden, so gewinnen Constructionen wie die vorliegende, welche dies
ermöglichen, mehr und mehr Beachtung. Die Farnley'schen
Röhren werden in groſser Vollendung geliefert, und sind mit zum Anschlusse an
Flachwände, wie derselbe bei dem jetzt verbreiteten Systeme von Schiffskesseln (zwei
Feuerrohre nach Fox oder Farnley – Rauchkammer mit flachen Wänden – zurückführendeLocomotivrohre) üblich
ist, mit angeschweiſsten oder angewalzten Flanschen versehen.
Nach Engineer vom 13. December 1889 sind zu einem
Schiffe mit einer Dreifachexpansionsmaschine von 25, 40 und 60 Zoll Durchmesser bei
42 Zoll Hub, entsprechend einer Leistung von 2000 , sowie zu verschiedenen
anderen, von Alisa Shipbuilding Company gebauten
Maschineneinrichtungen Farnley-Kessel verwendet
worden.
(Fortsetzung folgt.)