Titel: | Ueberhitzer für Kesseldampf. |
Fundstelle: | Band 300, Jahrgang 1896, S. 252 |
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Ueberhitzer für Kesseldampf.
(Schluss des Berichtes S. 224 d. Bd.)
Mit Abbildungen.
Ueberhitzer für Kesseldampf.
Bemerkenswerte Versuche mit Schwoerer'schen Ueberhitzern sind von der Zeitschrift der Dampfkesseluntersuchungs- und
Versicherungsgesellschaft a. G. in Wien, 1896 Nr. 5, mitgetheilt worden. Es
heisst dort: Ueber die günstigen Ergebnisse, welche in der Filiale Möllersdorf der
Actiengesellschaft der Vöslauer Kammgarnfabrik in
Vöslau bei Wien mit der Anlage von Schwoerer'schen
Ueberhitzern beim Dampfmaschinenbetriebe erzielt wurden, entnehmen wir einem von
Inspector J. A. Schwarz am 24. März d. J. im
österreichischen Ingenieur- und Architektenverein gehaltenen Vortrage folgende
Angaben:
Textabbildung Bd. 300, S. 252
Schwoerer's Vorwärmer mit besonderer Feuerung.
Die dortige Dampfkesselanlage besteht aus zwei Untersiederkesseln und fünf
Dupuis-Kesseln, welch letztere mit Schwoerer'schen
Ueberhitzern ausgerüstet sind; der Dampf betreibt eine ältere stehende
Woolf-Balancirmaschine von André Koechlin und eine im
J. 1884 von der Ersten Brünner
Maschinenfabriksgesellschaft gebaute liegende Zwillings-Verbundmaschine mit
Collmann-Steuerung; letztere besitzt 700 bezieh. 1105 mm Cylinderdurchmesser und 1264 mm
Kolbenhub, leistete bei den im August 1884 durchgeführten Uebernahmsversuchen bei 50
Umdrehungen in der Minute 370 i und ergab
einen Dampfverbrauch von 7,21 k für die -Stunde. Nachdem nun die
Kraftanforderungen an die Maschine in Folge Vergrösserung der Fabrik von Jahr
zu Jahr stiegen, wurde die Umdrehungszahl der Maschine auf 64,5 gestellt und im
J. 1894 die Maschine durch volle Ausnützung der möglichen Füllung auf eine Leistung
von 800 i gebracht; hierbei war jedoch der
Dampfverbrauch auf 8,2 k gestiegen und schon ein Sinken der Umdrehungszahl
eingetreten.
Textabbildung Bd. 300, S. 253
Schwoerer's Ueberhitzer an einem Cornwall-Kessel.
Textabbildung Bd. 300, S. 253
Betrieb; Ohne Ueberhitzung; Mit
Ueberhitzung; Angefeuert Kessel; Erzeugende Heizfläche S1; Economiser Heizfläche S2; Gesammte Heizfläche S; Heizfläche Rostfläche s; Dauer des Versuches; Verfeuerte
Kohlensorte; Kessel.; Verbrannt, brutto, zum Anfeuern, während Versuch, im
Ganzen; Feuchtigkeitsgehalt Proc.; Feuchtigkeitsgehalt gesammter; Verbrannt,
brutto, trocken; Schlacke, Gesammtgewicht; Asche, Gesammtgewicht; Rückstand,
Gesammtgewicht; Rückstand, Proc.; Nettogewicht, feuchte Kohle; Nettogewicht,
trockene Kohle; Wasser.; Mittlerer Dampfdruck k/qm; Entsprechende Temperatur;
Temperatur d. Speisewassers t°; Multiplicator zur Nullreduction; Eingepumpt, bei
t°; Verdampft, bei 0°; Verdampfungsziffer bei; brutto, feucht; Einschliesslich
Anheizen brutto, feucht, trocken, netto, feucht, trocken
Textabbildung Bd. 300, S. 253
Unterschiedliche Beob-; achtungen.;
Verfeuert, brutto, pro Stunde und qm Heizfläche, Rostfläche-; Dampferzeugung pro
Stunde und qm Heizfläche; Temperatur des Wassers ab Economiser; Temperaturgewinn
durch Economiser; Temperatur der Heizgase ab Economiser; Gesammtzahl d.
Beschickungen pro Kessel; Zahl der Beschickungen, stündlich pro Kessel;
Kohlengewicht pro Beschickung; Mittlere Temper. des Dampfes, ab Ueberhitzer;
Mittlere Temper, des Dampfes, nächst Maschine; Verlust in der Leitung (60 m
Länge); Verlust in der Leitung pro laufendes Meter; Ueberhitzungsgrad d.
Dampfes, nächst Maschine; Maschine.; Gesammtleistung in HPi; Leistung des
Hochdruckcylinders in HPi; Leistung des Niederdruckcylinders in HPi;
Mehrleistung des Niederdruckcylinders in BPi; Mehrleistung des
Niederdruckcylinders in Proc.; Verbrauch pro Stunde und HPi Dampf, brutto,
netto trock. Kohle-; Ersparniss durch Ueberhitzung, Dampf in Proc.; Ersparniss
durch Ueberhitzung, brutto trock. Kohle in Proc.
Nachdem nun im J. 1895 die Dupuis-Kessel mit Schwoerer'schen Ueberhitzern ausgerüstet worden waren, kam die
Umdrehungszahl wieder auf 64,5 bis 65 und die Leistung nach erfolgter Höherstellung
der Füllung auf 906,3 i; die
Woolf-Balancirmaschine ist mit 175,6 i an
der Kraftlieferung für die Fabrik betheiligt und wird aus der gleichen Dampfleitung
mit Dampf versehen. Eine Messung des Dampfverbrauches ergab für die auf beide.
Maschinen vertheilte Leistung (von 1081,9 i)
eine Menge von nur 6,6 k Dampf für die -Stunde, so dass nunmehr die
Maschinen trotz der grossen Ueberschreitung der Normalleistung eine bedeutend
geringere relative Dampfmenge benöthigen, als die Verbundmaschine zur Zeit des
Uebernahmsversuches.
Es wurde also durch die Anwendung Schwoerer'scher
Ueberhitzer ein besserer Gang der Maschine mit entsprechender Leistungssteigerung,
hauptsächlich aber eine überraschende Verminderung des Dampf- und Kohlenverbrauches
für die erzielt.
Bei Gelegenheit einer Reihe von Versuchen des elsässischen Vereins von
Dampfkesselbesitzern an einer Kessel- und Maschinenanlage konnte die Wirksamkeit der
Ueberhitzung bei verschiedenen Temperaturen des Dampfes und verschiedener
Dampferzeugung der Kesselanlage ermittelt werden. An einem Versuchstage fanden die
Abnahmen bei Betrieb ohne Ueberhitzung, mit 6 Kesseln, an drei anderen Tagen bei
Betrieb mit Ueberhitzung mit je 5, 4 und 3 Kesseln statt. Der Verlauf der Versuche
bietet nichts Neues, daher werden nur die interessanten Ziffern, besonders in Bezug
auf den Betrieb der Maschine, mitgetheilt. Die Kessel sind von der hier üblichen
Bauart, mit Siedern und Unterfeuerung und die Anlage mit Schwoerer'schen Ueberhitzern und mit einem gemeinsamen Green'schen Economiser versehen. Die Maschine, System
Frikart, als Verbundmotor gebaut, hat folgende
Dimensionen:
Cylinder
Hochdruck
Niederdruck
Kolbendurchmesser
700 mm
1100 mm
Stangen
130 mm
130 mm
Kolbenhub
1800 mm
1800 mm
Mittlere Umdrehungszahl 64,35 in der Minute.
Die höchsten Abweichungen von derselben betragen am ersten Versuchstage 0,091 mehr
und am letzten 0,131 weniger.
Die auf S. 253 stehende Tabelle gibt die Resultate.
Aus diesen Versuchen erweist sich, dass der Dampfverbrauch mit Zunahme des
Ueberhitzungsgrades abnimmt. Es ist daher vortheilhaft, den Dampf auf eine möglichst
hohe Temperatur zu überhitzen, ohne dass die Erzeuger und Maschinen leiden, und, bei
der Siederkesselbauart, die Dampferzeugung möglichst zu steigern.
Bezüglich des Ganges der Maschine legen die Versuche noch eine andere Thatsache zu
Tage. Die Regulirung der Steuerung blieb dieselbe während der Versuchstage: Bei
Betrieb ohne Ueberhitzung betrug die Mehrleistung des Niederdruckcylinders 17,60
Proc. der Gesammtleistung. Dieser Unterschied, je höher der Ueberhitzungsgrad
steigt, beträgt am 15. Mai nur noch 1,60 Proc. Durch die Ueberhitzung und bei der
indicirten Maschine tritt daher eine wesentliche Verbesserung im Gange ein. Durch
Ausgleichung der in jedem Cylinder entwickelten Leistung wurden die auf die
Kurbelzapfen und Schwungradwelle wirkenden Kräfte ebenfalls ausgeglichen und
arbeitet die Maschine weit vortheilhafter, sowohl in Bezug auf effective Leistung
als auch auf Abnutzung und Erhaltung. Die eingehend geprüften Indicatordiagramme
ohne Ueberhitzung und bei den verschiedenen Ueberhitzungsstadien geben keinerlei
Aufschluss über das Verhalten des Dampfes und erweisen lediglich den Ausgleich der
Leistungen der beiden Cylinder. Sie wurden sämmtlich mit den gleichen Instrumenten
und gleichen Federmaasstäben aufgenommen.
Textabbildung Bd. 300, S. 254
Combinirter Kessel mit Schwoerer'schem Ueberhitzer.
Der Patentträger Ingenieur E. Schwoerer in Colmar hatte
die Güte, uns vorläufige Mittheilung zu machen über die Ergebnisse, welche seitens des elsässischen
Vereins von Dampfkesselbesitzern veranlasst und zum Abschluss geführt worden sind.
Die Versuche galten einer Dreifach-Expansionsmaschine von 800 , die mit
Corliss-Steuerung versehen ist und bei 70 Umgängen und mit 12 at Kesselspannung
arbeitet. Mit gesättigtem Dampf verbraucht diese Maschine etwas weniger als 6 k
Dampf für 1 indicirte . Durch Anwendung eines Schwoerer'schen Ueberhitzers und bei einer Dampftemperatur von etwa 260°
im Hochdruckcylinder ist der Dampfverbrauch im Beharrungszustande nur noch 4,70 k
für 1 indicirte und die Kohlenersparniss, welche hierdurch erzielt wurde,
netto 18 Proc.
Die Zahlen beweisen handgreiflich, dass die Ersparniss nicht abhängig ist von dem
Güteverhältnisse der Maschine oder der Grösse des Betriebsdruckes, wie solches schon
oft seitens der Maschinenbauer behauptet wurde. Die betreffende
Corliss-Dreicylindermaschine ist bei der Firma Filatures et
tissage de la Cité Ed. Vaucher et Cie. in Mülhausen i. Eis. in Betrieb,
welche auf die erlangten Ergebnisse hin sofort zur Anlage eines Ueberhitzers für
eine zweite, der erwähnten Maschine gleichen Motor geschritten ist.
Der Dampf wurde durch zwei bezieh. drei Heizröhrenkessel mit zwei Siedern (nach
System Meunier, semi-tubulaires) von je 150 qm
Heizfläche geliefert. Die Ueberhitzer sind hinter dem Roste im Kessel eingebaut.
Um den erzielten geringen Dampfverbrauch von 4,70 k noch zu verringern, wird nach Schwoerer's Vorschlag und Plänen der jetzt aus dem
Hochdruckdampfcylinder strömende Dampf vor seinem Eintritt in den Mittel- bezieh.
Niederdruckcylinder mittels eines Ergänzungsüberhitzers noch derart überhitzt
werden, dass die Abkühlungsverluste aufs äusserste verringert werden, man hofft,
dieselben auf 4 k zu bringen.
Das Schwoerer'sche System ist nunmehr von der Maschinenfabrik A.-G. Buckau zu Magdeburg zur
Ausführung übernommen und wird in den verschiedensten Anordnungen ausgeführt, von
denen Fig. 1 bis 8 einige Beispiele
zeigen, die sich den verschiedensten Betriebsverhältnissen leicht anpassen.
Fig. 1 und 2 zeigen einen
Ueberhitzer mit besonderer Feuerung, der sich auf geringem Raume zusammenbauen
lässt.
Bei Fig. 3 und 4 sind die
Ueberhitzerröhren in den Seitenzügen eines Cornwall-Kessels eingebaut, bei Fig. 5 und 6 an der hinteren
Kopfwand eines combinirten Cornwall- und Röhrenkessels.
Textabbildung Bd. 300, S. 255
Steinmüller's Kessel mit Ueberhitzer.
Fig. 7 und 8 zeigen einen Schwoerer'schen Ueberhitzer, der oberhalb eines Steinmüller'schen Röhrenkessels gelagert ist und sechs
Züge Heizröhren enthält.
Von Neuconstructionen aus dem Gebiete der Ueberhitzer sind nachstehend angeführte
bemerkenswerth.
Ein verbesserter Uhler'scher UeberhitzerVgl. 1892 283 229,
286 254; 1894 293
269., von J. Grouvelle und H. Arquembourg angegeben, ist in Le Génie Civil näher beschrieben (Fig. 9 bis 11). Der Ueberhitzer
besteht aus einem System Röhren von 19 mm lichter Weite und einer Wandstärke von 4
mm, die schlangenförmig gebogen und senkrecht oder parallel zu einander angeordnet
sind. Sie sind
in Verbindung gebracht mit Sammelröhren B und C, in deren erstere der zu überhitzende Dampf an dem
Stutzen A eintritt, in den Röhren erhitzt wird und
durch das Sammelrohr C in die Leitung D seiner Verwendung zugeführt wird. Die erforderliche
Wärme wird auf dem Roste F erzeugt.
Textabbildung Bd. 300, S. 256
Uhler'scher Ueberhitzer von Grouvelle und Arquembourg.
Die Ueberhitzungsröhren werden in der Richtung der Pfeile
durchstrichen; sie bilden zwei, durch Mauerwerk getrennte Gruppen, deren jede zwar
die gleiche Anzahl Röhren, aber von einander verschiedene Heizfläche hat, indem
die Röhren der ersten Gruppe weniger Windungen haben als die der zweiten.
Die Art der Befestigung der Ueberheizungsröhren an das Sammelrohr, sowie die Hilfs
Vorrichtung zum Auswechseln und Reinigen der Röhren zeigt Fig. 12. Zu diesem besonderen Zweck dienen besondere Verschlusstücke, die
an die Stelle der Stücke E so rasch eingesetzt werden
können, dass eine Betriebsunterbrechung des Ueberhitzers kaum erforderlich ist.
Textabbildung Bd. 300, S. 256
Fig. 12.Ueberheizungsröhren zum Grouvelle-Kessel.
Textabbildung Bd. 300, S. 256
Babcock und Wilcox-Dampfkessel mit Schwoerer's Ueberhitzer.
Eine geschickte Anordnung eines Schwoerer'schen
Ueberhitzers an einem Babcock und Wilcox-Dampfkessel ist von James Simpson und Co. in London ausgeführt (Fig. 13 bis 16). Er besteht nach Engineering vom 29. März 1895 aus einer Anzahl
gusseiserner Rippenrohre mit äusseren und inneren Rippen von gebräuchlicher Art. Die
einzelnen Rohrstücke werden durch einen Stahlring unter einander verbunden und
eincementirt. Die Ringe können nach Bedarf den Ausdehnungen durch die Wärme folgen,
ohne dass die Dichtung leidet. Die Röhren werden nach Art der Schlangenrohre in den
Fuchs verlegt, oder, wie Fig.
13 bis 15
zeigen, vor denselben. Der zu erhitzende Dampf streicht durch das Rohr e, das Röhrensystem d und
wird durch f zu seinem Bestimmungsorte abgeleitet. Der
Ueberhitzer kann vom Kessel abgesperrt werden.
Ein Versuch an der Pumpmaschine der Grand Junction Water Works in Kew ergab nach der
Mittheilung von Goodman im Engineering Folgendes:
Feuerungsmaterial der Babcock und Wilcox-Kessel:
Anthracitknorpel
86,98
Proc.
Koksbruch
13,02
„
–––––––––––––
Sa.
100,00
Proc.
Dauer des Versuches
723,5
Std.
Gefördertes Wasserquantum 699, 751
250,25
l
Totale Hubhöhe
51,376
m
Pumpenleistung
181,6
Speisewassermenge in der Stunde
1450
k
Kohlenmenge in der Stunde
212
k
Mittlere Ueberhitzungstemperatur
121°
C.
Textabbildung Bd. 300, S. 257
Ueberhitzer von Satre bezieh. Dusert und Epêche.
Dies entspricht einer Ersparniss von etwa 15 Proc.
Textabbildung Bd. 300, S. 257
Fig. 19.Bratoluboff's Dampfüberhitzer.
Ein Ueberhitzer von Satre, ausgeführt von Dusert und Epêche, ist in
Bulletin de la Société d'Encouragement, Jahrg. 93
S. 59 ff., nach einem Vortrage von J. Hirsch
beschrieben. Er zeichnet sich, wie aus Fig. 17 und 18 ersichtlich, durch
grosse Einfachheit aus. Von dem Dampfsammler aus wird der zu überhitzende Dampf
durch das Rohr B, den als Feuerbrücke dienenden
Ueberhitzer A und von da durch das Rohr C geschickt. Der Ueberhitzer, ein kurzes Gussstück, ist
an die der Wirkung des Feuers am meisten ausgesetzte Stelle gelegt und erfordert in
Folge dessen nur eine geringe Oberfläche. Er ist mit einigen Armaturstücken
ausgestattet, die es ermöglichen, den überhitzten Dampf mit gesättigtem Dampf zu
mischen, sowie einen Wasserstrahl in den Ueberhitzer einzuspritzen.
Nach Versuchen, welche der Seeingenieur Koche mit diesem
Ueberhitzer angestellt hat, ergab sich eine Ersparniss von 19 Proc. Die Einzelheiten
des Versuches sind in der angeführten Quelle angegeben. Als Schmiermaterial wurde
mit Erfolg Valvoline benutzt und bei einer Temperatur von 233° im Schieberkasten
unmittelbar auf die Schieberflächen gegeben. Der Druckabfall zwischen Kessel
und Maschine betrug 0,10 k anstatt 0,50 k bei ausgeschaltetem Ueberhitzer.
Bei einem Versuche an einer halbfesten Maschine ohne Expansion und Condensation und
ohne Regulator war die Wirkung noch günstiger und betrug 36,5 Proc. im Mittel,
bezogen auf Kohlenersparniss. Ein Bremsversuch mit derselben Maschine ergab eine
Leistung von 21,97 e anstatt 13,754
e bezieh. 25,24 i anstatt 16,04 i.
A. Bratoluboff in Moskau bildet seinen Dampfüberhitzer
aus Röhren, die in einen schlechten Wärmeleiter eingebettet sind (D. R. P. Nr.
69669), Fig. 19. Die Ueberhitzerröhren a liegen in schlangenförmiger Anordnung in einer Masse,
die zwei oder mehr über einander liegende Kammern ausfüllt und einen schlechten
Wärmeleiter bildet. Die Decken b der Kammern enthalten
Hohlräume, welche durch senkrechte Kanäle in der vorderen und hinteren Wand des
Ofenmauerwerkes so mit einander verbunden sind, dass sie zusammen einen Schlangenweg
bilden, welcher von den Heizgasen im Gegenstrom zu der Bewegung des Dampfes
durchzogen wird.
Textabbildung Bd. 300, S. 257
Fig. 20.Ueberhitzer von Montupet.
Ueberhitzer von Montupet. Revue
industrielle beschreibt in Nr. 12 vom 21. März 1. J. einen Dampfüberhitzer
von A. Montupet (Fig.
20). Die Feuerung wird durch einen besonderen Ofen bewirkt, der im Stande ist,
für 6 bis 12 Stunden Brennmaterial D in Vorrath zu
fassen. Am geeignetsten sind magere Kohlen, die bei dieser Ofenanordnung fast
rauchlos verbrennen. Die Feuerungsgase umspülen die Röhren C und entweichen durch die Röhren F und R. In dem Rohre R ist eine
Klappe zum Reguliren des Zuges angebracht. Die weitere Regulirung wird an der
Feuerungsthür bewirkt. Der Vorwärmer selbst ist in folgender Weise gebildet: Der
obere Theil ist aus zwei von einander getrennten Räumen A und B gebildet. In den Raum B
strömt der gesättigte und nun zu überhitzende Dampf. Dieser macht folgenden Weg: Vom
Raume B aus strömt er durch mehrere in der ausseren
Wand der Röhren C angebrachte Oeffnungen nach deren
unterem, geschlossenem Ende. Hier wird er erwärmt und überhitzt, steigt dann, wie
die am Boden der Röhren angebrachten Pfeile zeigen, in das innere Rohr, von diesem
wird er in den Raum A für den überhitzten Dampf
geleitet, von wo aus er seiner Verwendung zugeführt wird. Die Art der
Röhrenanordnung lässt erkennen, dass die Dichtung selbst, sowie das Auswechseln der
Röhren keine Schwierigkeit bereitet. Zur Erleichterung derartiger Arbeiten ist der
Raum A mit einem verschraubten Deckel versehen.
Eingehende Versuche mit dem beschriebenen Ueberhitzer sind nicht mitgetheilt, wir
begnügen uns daher mit der allgemeinen Angabe, dass er eine Ersparniss von 20 bis 30
Proc. ermöglichen soll.