Titel: | Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen. |
Autor: | F. Mbg. |
Fundstelle: | Band 318, Jahrgang 1903, S. 225 |
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Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen.
Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen.
Es ist allgemein bekannt, welchen Wert die richtige Bemessung der in
Dampfkesselfeuerungen eintretenden Luftmenge für die ökonomische Arbeit der Feuerung
selbst hat. Ihre Grösse richtet sich in jedem einzelnen Falle nach den besonderen
Verhältnissen, ist also allgemein garnicht anzugeben. Dabei schadet sowohl ein
Zuviel wie ein Zuwenig. Die beste Kontrolle, ob eine Feuerung wirklich richtig
arbeitet, wird ja nun, wie noch kürzlich in dieser Zeitschrift genau auseinander
gesetzt, durch eine chemische Analyse der Abgase geliefert. Aber die gewöhnlichen
hierzu benutzten Apparate erfordern eine mühsame und durchaus sachverständige
Bedienung und geben zum grössten Teil nur ein Urteil über den Zustand in der
Feuerung zur Zeit der Entnahme der Gasprobe. Diejenigen Messvorrichtungen dieser Art
jedoch, welche eine dauernde Kontrolle ermöglichen, sind, so vorzüglich und
sinnreich ihre Konstruktion zweifellos ist, und obgleich es erwiesen ist, dass ihre
Anschaffungskosten selbst bei kleinen Feuerungsanlagen sich rasch bezahlt machen,
doch vielen Besitzern von Dampfkesseln noch zu schwierig zu behandeln, ihre gute
Wirkung hängt zu sehr von der Sorgfalt des sie bedienenden Aufsichtsbeamten ab, als
dass auf eine rasche allgemeine Einführung dieser Apparate zu rechnen wäre. In sehr
vielen Fällen wird man sich auch noch in Zukunft auf die Geschicklichkeit und
Gewissenhaftigkeit des Heizers verlassen und mit Freuden jedes Instrument begrüssen,
das diesem ein Urteil darüber erleichtert, ob er wirklich die ihm anvertraute Anlage
richtig bedient, Als ein solches ist der Zugmesser anzusehen. Denn von der im
Feuerungsraum vorhandenen Depression hängt ja die Menge der frischen eintretenden
Luft ab oder, wie man sich auch ausdrücken kann, durch Zufuhr von mehr oder weniger
Luft wird die Höhe der Luftleere verändert. Kennt man also denjenigen Zustand, bei
welchem die im vorliegenden Falle gerade richtige Luftmenge die Feuerung
durchstreicht, und misst das Vacuum für diesen Fall, so hat man später nur nötig,
durch die Bedienung des Rostes dieselbe Luftverdünnung wieder herzustellen und man
wird wiederum die gleichen günstigen Verbrennungsverhältnisse erzielen. Kann dieses
Vorgehen auch niemals zu wirklich einwandfreien Ergebnissen führen und stets nur ein
ganz rohes Annäherungsverfahren bleiben, so wird doch zweifellos der erreichte
Nutzen gegenüber den geringen aufgewandten Mühen und Kosten ein beträchtlicher sein.
Es kann also in solchen Fällen, wo die oben erwähnten Analysierungsapparate aus
irgend einem Grunde nicht angeschafft werden sollen, nur dringend empfohlen werden,
wenigstens eine oberflächliche Beurteilung der Wirkungsweise der Anlage durch
Aufstellung eines Zug-Messers zu ermöglichen.
Voraussetzung dabei ist aber natürlich, dass nun auchein Instrument gewählt
wird, das die zu messende Grösse wirklich richtig anzeigt und das sich unter den an
seinem Aufstellungsorte herrschenden, ungünstigen Bedingungen nicht verändert, also
dauernd richtig misst, In beiden Beziehungen zeigen recht viele der auf den Markt
gebrachten Instrumente bedenkliche Schwächen.
Die einfachsten Zugmesser bestehen aus einem ∪-förmig
gebogenen Glasrohr, das in ein in den Feuerungsraum hineinragendes Eisenrohr
luftdicht eingekittet und mit Wasser gefüllt ist (Fig.
1). Der Unterschied in den Wasserspiegeln in beiden Glasrohrschenkeln,
durch eine dahinter angebrachte Millimeterskala gemessen, giebt die Höhe der
Luftleere in Millimeter Wassersäule. Nun bedürfen aber die meisten Feuerungen nur
einer Zugstärke von wenigen Millimetern, etwa 6 bis höchstens 10 mm; und dabei ist
eine nur geringe Abweichung der vorhandenen Zugstärke von der günstigsten bereits
recht schädlich. Es erscheint daher unbedingt geboten, die gesetzlich festgelegte
Einheit der Zugstärke von 1 mm Wassersäule auf irgend eine Weise im Messinstrument
durch eine grössere Strecke darzustellen, da sonst das Ablesen, zumal, wenn die
Glasröhre durch den Kohlenstaub verschmutzt ist, gar zu schwierig werden würde.
Ferner haftet der erwähnten einfachen Vorrichtung noch der zweite erhebliche
Uebelstand an, dass man nur durch das Ablesen zweier Zahlen und Subtraktion der
einen von der anderen eine Angabe über die wirkliche Zugstärke zu erhalten vermag.
Da nämlich beide Wasserspiegel sich verlegen, ist die Anbringung einer festen Skala,
an der man von einem Nullpunkt aus ablesen könnte, unmöglich. Macht man aber durch
Erweiterung des Gefässes an der Stelle, wo der eine Wasserspiegel sich befindet,
dessen Senkung so gering, dass sie praktisch nicht ins Gewicht fällt, und nimmt dann
diese Höhe als Nullpunkt an, so erhält man ein Instrument, das nur für kurze Zeit
richtig zeigt: in der warmen Atmosphäre des Kesselhauses, zumal der Zugmesser am
liebsten unmittelbar an der Kessel wand angebracht wird, damit der Heizer ihn
ebenso, wie das Manometer stets bequem vor Augen hat, verdunstet rasch ein nicht
unbeträchtlicher Teil des Wassers. Es bedarf also einer häufigen Kontrolle, ob beim
Ausschalten des Apparates die Messflüssigkeit noch auf den Nullpunkt einspielt oder
der verloren gegangene Teil ersetzt werden muss.
Textabbildung Bd. 318, S. 225
Fig. 1. Zugmesser.
Auf Grund der obigen Ueberlegungen kommen wir dazu, die folgenden Forderungen an
einen guten Zugmesser zu stellen:
1. Er muss die Einheit der Zugstärke, 1 mm Wassersäule, in stark vergrössertem
Masstabe zeigen.
2. Die Angaben des Instrumentes müssen selbst nach längerer Zeit in dem von
Kohlenstaub erfüllten Kesselraume noch deutlich erkennbar sein.
3. An einer fest angebrachten Skala muss die jeweilige Zugstärke ohne jede noch
so geringe Zwischenrechnung abgelesen werden können.
4. Wird eine Messflüssigkeit benutzt, so ist der durch ihre Verdunstung eintretende
Fehler auf irgend eine Weise aufzuheben oder doch zu vermindern.
Hierzu treten alsdann als selbstverständliche Forderungen noch:
5. Eine Verschmutzung der inneren, insbesondere der anzeigenden Teile durch die
unvermeidlich mit Kohlenstaub geschwängerte Luft des Kesselhauses ist zu
vermeiden.
6. Der Wechsel in Feuchtigkeit oder Temperatur der Umgebung darf keinen Einfluss auf
die Angaben des Zugmessers haben.
7. Bei den sehr geringen Kräften, die hier auftreten, sind möglichst alle
Mechanismen, die in sich eine gewisse Reibung besitzen, in dem Instrument zu
vermeiden.
Wir wollen nun sehen, in wie weit die einzelnen Konstruktionen diese Forderungen
erfüllen oder ihnen doch wenigstens nachzukommen versuchen. Wir beschreiben nur vier
verschiedene Apparate, da es uns weniger darauf ankommt, eine Uebersicht über alle
in den Handel gebrachten Konstruktionen zu geben, als die Vorteile und Nachteile der
einzelnen Typen gegeneinander abzuwägen. Die vier Konstruktionen können aber
gewissermassen als Kennzeichnung der verschiedenen Grundsätze dienen, nach denen man
heute diese Instrumente baut.
Textabbildung Bd. 318, S. 226
Fig. 2. Zugmesser von C. Louis Strube A.-G
Als Vertreter der Apparate mit Messflüssigkeit führen wir den von der Firma C. Louis Strube A.-G., Magdeburg-Buckau, ausgeführten
und in Fig. 2 dargestellten Zugmesser auf. An einem
Kasten ist auf der einen Seite ein schrägliegendes Glasrohr angebracht, dessen
Inneres mit dem Innern des im übrigen geschlossenen Kastens in Verbindung steht. In
dem Deckel ist ein Winkelstück mit Hahn zur Verbindung mit dem Feuerungsraume und
ein Lufthahn eingeschraubt. Mit Hilfe von drei Stellschrauben, die die Füsse des
Kastens bilden, und einer auf dem Deckel befindlichen kleinen Wasserwage kann der
Kasten so aufgestellt werden, dass bei teilweiser Füllung mit Wasser dessen
Oberfläche genau wagerecht liegt. Eine oberhalb der Glasröhre befindliche Skala ist
so eingeteilt, dass die Entfernung zwischen zwei Teilstrichen der Grösse von 1 mm
Wassersäule entspricht, und durch einen verschiebbaren Zeiger kann diejenige
Zugstärke gekennzeichnet werden, die sich bei Versuchen als günstigste
herausgestellt hat. Wie der Apparat aufzustellen ist und wie er arbeitet, bedarf
keiner näheren Erläuterung. Ohne irgend eine verwickelte Konstruktion verwirklicht
er den in Fig. 1 dargestellten einfachen
Grundgedanken eines Zugmessers und erfüllt doch eine Reihe der oben genannten
Forderungen. Aber es bleiben auch eine Anzahl Bedenken bestehen. Das schwerwiegenste
davon ist jedenfalls, dass eine sehr sorgfältige Aufstellung an einem gegen
Erschütterungen geschützten Orte erfolgen muss, und dass eine Ersetzung des
verdunsteten Wassers von Zeit zu Zeit nötig ist. Allerdings ist die Kontrolle, wann
das geschehen muss, durch die Konstruktion des Apparates sehrerleichtert. Man
schliesst hierzu den Hahn an dem Winkelstück, öffnet den Lufthahn, und dann muss
sich das Wasser auf Null einstellen. Geschieht das nicht, so ist durch Nachfüllen
dafür zu sorgen, dass der Wasserspiegel auf Null einspielt.
Textabbildung Bd. 318, S. 226
Fig. 3 u. 4. Zugmesser der Luxschen Industriewerke A-G.
Den Fehler, der durch Verdunsten der Flüssigkeit notwendig entstehen muss, hat man
bei der in Fig.
3 und 4 dargestellten Konstruktion, wie sie von den Luxschen Industriewerken A.-G. Ludwigshafen
a. Rh. hergestellt wirdD.R.-P.
138357., dadurch zu vermeiden gesucht, dass man die
veränderungsfähige Messflüssigkeit durch einen unveränderlichen festen Messkörper
c ersetzte. Dieser befindet sich in einer Glasröhre
a, hinter der eine in Zugeinheiten eingeteilte
Skala e angebracht ist. Die Glasröhre ist in die
Metallfassung d, welche die Verbindung mit dem
Feuerungsraum ermöglicht, unter Einschaltung der Feder i eingesetzt; wenn man das Glasröhrchen nach unten schiebt und dadurch die
Feder zusammendrückt, kann das erstere mit dem Messkörper ausgespannt und dann eine
Reinigung des Ganzen vorgenommen werden. Indem nun die Luft in der durch Pfeile
angedeuteten Richtung infolge des Unterdrucks in der Feuerungsanlage durch das
Instrument strömt, wird der Messkörper emporgehoben und zeigt durch seine Lage die
Stärke des in der Röhre herrschenden Luftzuges und damit die Höhe der Luftleere an.
Aber hier hat man nun gegenüber dem ersten Apparat den nicht zu unterschätzenden
Nachteil, dass die Luft aus dem Kesselraume, wenn auch mit geringer Geschwindigkeit,
durch das Innere des Instrumentes hindurchstreicht, sodass eine Verschmutzung durch
Kohlenstaub auf die Dauer garnicht zu umgehen ist. Wenn auch die Reinigung durch die
geschilderte Konstruktion sehr erleichtert wird, so wird doch nicht jede Ablagerung
von Staub auf dem Messkörper zu vermeiden sein. Sowohl hierdurch, wie auch durch
irgend welche Beschädigung bei der Reinigung selbst kann dessen Gewicht verändert
werden, und es liegt auf der Hand, dass bei den geringen hier wirkenden Kräften jede
derartige Veränderung, und mag sie noch so klein sein, einen erheblichen Fehler
verursachen wird. Ein zweiter Uebelstand liegt darin, dass das Glasrohr durchaus
senkrecht stehen muss, damit kein Reiben des Messkörpers an ihm stattfindet. Dass
auch dieser Apparat gegen erhöhte Temperatur empfindlich ist, beweist die von der
ausführenden Firma aufgestellte Forderung, dass er einer höheren Luftwärme als 50°
C. nicht ausgesetzt und vor offenem Feuer geschützt werden solle.
Weniger empfindlich gegen eine Ungenauigkeit bei der Aufstellung und weniger leicht
Beschädigungen ausgesetzt, wie die bisher geschilderten, mit zerbrechlichen
Glasröhren ausgerüsteten Apparate, sind die folgender Konstruktion. In einem auf
beiden Seiten mit Glasscheiben versehenen Gehäuse ist eine dicht abschliessende,
leicht bewegliche Zunge aus Aluminium aufgehängt. Durch das mit der Feuerungsanlage
verbundene Rohr wird nun die auf der einen Seite dieser Zunge befindliche Luft
abgesaugt, sodass die auf die andere Seite durch ein Loch in der Gehäuse wand
einströmende Luft auf die Zunge drückt und einen Ausschlag hervorruft, dessen Grösse
von der Höhe des Unterdruckes herrührt. Der grosse Nachteil dieses Apparates gegen
die zuerst beschriebenen springt aber sofort in die Augen: auch hier strömt die mit
Kohlenstäubchen
geschwängerte Luft in das Innere des Apparates, eine Reinigung ist aber
ausgeschlossen. Wie lange wird die Aluminiumzunge dann gegen die Glasscheiben dicht
abschliessen, ohne dass durch die an letzteren haftenden Schmutzteilchen die Reibung
so vergrössert ist, dass die Angaben des Instrumentes vollständig falsch sind? Ist
die Anordnung des Gelenkes schon an sich ein Nachteil, da die in ihm
notwendigerweise entstehende Reibung sich der Bewegung der Zunge widersetzt, so
erscheint es vollends verkehrt, dieses Gelenk so frei in den das Instrument
durchstreichenden Luftstrom zu legen; durch ein Absetzen der in ihm schwebenden
Staubteilchen muss sich ja diese Reibung verändern, also ein Fehler in den Angaben
des Apparates sich einstellen.
Schliesslich kommen wir zu derjenigen Gruppe von Zugmessern, die auf dem allgemein
bekannten Prinzip der Federmanometer aufgebaut sind: ein aus biegsamem Material
hergestellter Kasten irgend welcher Gestalt wird mit dem Raum, dessen Druck gemessen
werden soll, so in Verbindung gebracht, dass sich dieser Druck auf das Innere des
Kastens überträgt. Infolgedessen treten Aenderungen seiner Form ein, deren Grösse
durch die Höhe des Unterschiedes der in dem Kasten herrschenden Pressung gegen die
diesen von aussen umgebende Atmosphäre bedingt ist. Diese Formveränderung wird auf
irgend eine Weise auf einen sich vor einer Skala bewegenden Zeiger übertragen, und
diese Skala durch Versuche geaicht, sodass der zu messende Druck auf ihr unmittelbar
abgelesen werden kann. Als Beispiel für derartige Apparate führen wir den Zugmesser
der Firma J. C. Eckardt, Cannstadt-Stuttgart an, der in
unseren Fig.
5 und 6 dargestellt ist.D. R.-P. a. D.
R.-G.-M. a. In einem Gehäuse d sind
zwei nach Art der Manometerplattenfedern gestaltete, metallene Membranen a und b untergebracht, die
mit ihren Rändern so aneinander gelötet sind, dass sie eine geschlossene Kapsel
bilden. Durch den im Gehäuse fest verschraubten Stutzen c und die Bohrung e kann der Innenraum der
Kapsel mit dem Feuerungsraume in Verbindung gesetzt werden. Mit der Membrane a ist durch das Hebelgestänge fg der Zeiger h
verbunden, sodass sich jede Bewegung der Membranen auf diesen letzteren überträgt.
Sollte einmal auf irgend eine Weise ein Ueberdruck in das Rohr e gelangen, der stark genug wäre, eine Beschädigung der
natürlich so leicht als möglich gehaltenen Membrankapsel herbeizuführen, so Öffnet
sich das durch eine ganz schwache Spiralfeder k
geschlossen gehaltene Ventilchen i und der Ueberdruck
kann sich gefahrlos ausgleichen. Einen besonderen Vorzug vor anderen Apparaten, die
auf dem gleichen Prinzip beruhen, bildet die Anwendungzweier Membranen, die
beide durch den Unterdruck eine Gestaltsänderung erfahren. Infolgedessen braucht
jede nur den halben Hub zu machen, als bei Benutzung einer einzigen Membrane nötig
wäre. Die Folge davon ist, dass sie stärker gehalten werden können, und dass die
Lebensdauer des Instrumentes eine grössere wird. Dieser Apparat erfüllt eigentlich
alle unsere oben aufgestellten Forderungen mit Ausnahme der letzten, dass die
Bewegung nicht durch einen in sich Reibung besitzenden Mechanismus auf den Zeiger
übertragen werden solle. Vor allem ist eine Verschmutzung der inneren Teile durch
Kohlenstaub so gut wie ausgeschlossen, da ja kein Durchströmen der Luft durch den
Apparat stattfindet. Der Einfluss der Temperaturveränderung kann wenigstens zum Teil
dadurch ausgeglichen werden, dass man den Apparat in einem Raume aicht, der die in
Kesselhäusern etwa im Mittel herrschende Lufttemperatur hat. Schliesslich kann aber
auch die Reibung im Uebertragungsmechanismus durch möglichste Genauigkeit in der
Werkstattsarbeit auf ein Minimum verringert und der dann noch zurückbleibende Fehler
durch eine genaue Aichung zum grössten Teile ausgeglichen werden.
Textabbildung Bd. 318, S. 227
Fig. 5 u. 6. Zugmesser von Eckardt.
Unsere obigen Betrachtungen zeigen, dass es zur Zeit nocht nicht gelungen ist, einen
wirklich vollkommenen Zugmesser zu konstruieren, dass vielmehr jede der
geschilderten Konstruktionen ihre Mängel besitzt, dass aber doch Instrumente
vorhanden sind, die für die Praxis genügen dürften.
F.
Mbg.