# MKL1888:Dampfkessel

Meyers Konversations-Lexikon 4. Auflage :
| Seite mit dem Stichwort „Dampfkessel“ in Meyers Konversations-Lexikon Band 4 (1886), Seite 448–456 ||
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| Empfohlene ZitierweiseDampfkessel. In: Meyers Konversations-Lexikon. 4. Auflage. Bibliographisches Institut, Leipzig 1885–1890, Band 4, Seite 448–456. Digitale Ausgabe in Wikisource, URL: https://de.wikisource.org/wiki/MKL1888:Dampfkessel (Version vom 30.11.2024) ||
[448] Dampfkessel (hierzu Tafeln „Dampfkessel I u. II“), Apparate, in welchen Wasserdampf zum Betrieb von Dampfmaschinen oder zum Heizen, Sieden und Abdampfen erzeugt wird, sollen bei gehöriger Explosionssicherheit die größtmögliche Dampfmenge mit möglichst wenig Brennmaterial erzeugen, Bedingungen, deren Erfüllung von zweckmäßigem Material, Form und Dimensionen sowie verschiedenen Hilfsapparaten abhängig ist. Das gebräuchlichste Material der D., gewalztes Eisenblech, wird nur ausnahmsweise (Feuerbuchsen) durch das dauerhaftere, aber erheblich teurere Kupfer- oder neuerdings versuchsweise durch das wegen größerer Festigkeit zwar dünner anzuwendende (Brennmaterialersparnis), aber dennoch kostspieligere und stellenweise ungleich harte Stahlblech ersetzt. Das starke, die Wärmeleitung verringernde Wandungen voraussetzende Gußeisen darf wegen seiner Sprödigkeit nur zu kleinen Kesseln und Kesselteilen verwendet werden. Die einzelnen Blechplatten werden durch Nietung (neuerdings auch zuweilen Schweißung) verbunden. Obgleich die Wärmeausnutzung möglichst dünne Wandungen wünschenswert macht, so muß ihre Dicke doch so groß sein, daß sie dem zuweilen sehr bedeutenden Dampfdruck (bis 10 Atmosphären) mit Sicherheit Widerstand leisten. Die Stärke der Wände ist bei gegebenem Material abhängig von Form und Dimensionen des Kessels sowie von der Höhe des Dampfdrucks.
Zu jedem D. gehört eine Feuerungsanlage, bestehend aus Feuerraum (Herd) und den Feuer- oder Rauchkanälen, in welchen die Feuergase um den Kessel herumziehen, um dann in den Schornstein oder die Esse zu gelangen. (Nur in den Fällen, wo man die abziehenden Verbrennungsgase eines Ofens, z. B. des Puddelofens, zur Dampfkesselfeuerung benutzt, ist ein besonderer Feuerraum am Kessel nicht vorhanden.) Die Feuerungsanlage eines Dampfkessels muß so beschaffen sein, daß eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennmaterials (Holz, Kohle, Torf, Stroh oder Gas) herbeigeführt wird; es muß daher dafür gesorgt sein, daß die nötige Luftmenge in den Feuerraum einströmt, um das Brennmaterial möglichst vollständig in die Endprodukte der Verbrennung, d. h. in Kohlensäure und Wasserdampf, überzuführen. Durchschnittlich sind für 1 kg Holz oder Torf 10 kg = 7,7 cbm, für 1 kg Braunkohle 12 kg = 9,2 cbm, für 1 kg Steinkohle 22 kg = 17,0 cbm und für 1 kg Holzkohle oder Koks 24 kg = 18,5 cbm Luft erforderlich. Über die zweckmäßigen Formen und Details der Dampfkesselfeuerungen s. Feuerungsanlagen. Ebenso wichtig wie die Erzeugung einer möglichst großen Wärmemenge aus dem Brennmaterial ist auch die möglichst vollkommene Abgabe dieser Wärme an das im D. vorhandene Wasser, welche nur durch eine gehörig große Heizfläche zu erreichen ist. Heizfläche heißt der von den Feuergasen bestrichene Teil der Kesseloberfläche, und zwar unterscheidet man dabei die direkte Heizfläche, d. h. diejenige, welche die Umgebung des Feuerraums bildet und von der strahlenden Wärme des Feuers getroffen wird, von der indirekten Heizfläche, welche ihre Wärme nur durch die Berührung mit den Feuergasen erhält (1 qm der ersten wirkt auf die Wasserverdampfung ca. dreimal so stark als 1 qm der letztern). Es können bei Anwendung mittelguter Steinkohle pro QMeter Heizfläche 15–20 kg Wasser stündlich verdampft werden, jedoch ist es für die Wärmeausnutzung besser, pro QMeter eine geringere stündliche Verdampfung anzunehmen (etwa nur 10–15 kg pro QMeter Heizfläche), also die Heizfläche des Kessels etwas größer zu machen, als für die erforderliche Dampfmenge unumgänglich nötig ist. Speziell bei Dampfkesseln für Dampfmaschinen rechnet man durchschnittlich pro Pferdekraft 1,5 qm Heizfläche. Nach der Größe der Heizfläche bemißt man die [449] Größe des Verbrennungsrostes; man rechnet auf 1 qm Heizfläche 0,03–0,05 qm Rostfläche (totale Rostfläche), wobei die Summe sämtlicher Spalten des Rostes (freie Rostfläche) ca. 0,01 qm betragen soll. Von außerordentlicher Wichtigkeit für die gute Wirkung der Heizfläche ist außer ihrer Größe noch die gegenseitige Anordnung des Wasser- und Feuergasstroms. In dieser Hinsicht unterscheidet man nach Redtenbacher Nichtstromkessel, Parallelstromkessel und Gegenstromkessel, je nachdem das Wasser im Kessel keine Strömung in der Längsrichtung der Heizkanäle besitzt oder die Strömung des Wassers mit derjenigen der Verbrennungsgase gleiche oder entgegengesetzte Richtung hat. Die letztere Anordnung ist die wirksamste, weil dabei wegen der an den einzelnen Stellen der Heizfläche herrschenden verhältnismäßig großen Temperaturdifferenzen zwischen dem Kesselwasser und den Feuergasen eine beschleunigte Wärmeaufnahme stattfindet. Endlich ist bei der Heizfläche noch auf ihre innere (Wasserseite) und äußere (Feuerseite) Reinheit zu sehen, weil durch außen anhaftenden Ruß und innen angesetzten Kesselstein nicht nur die Wärmeleitungsfähigkeit verringert, sondern auch leicht eine allmähliche Zerstörung des Eisens herbeigeführt wird.
Die Leistung eines Kessels drückt man durch seine Verdampfungsfähigkeit (Verdampfung) aus, indem man angibt, wieviel Kilogramme Dampf durch Verbrennung von 1 kg mittelguter Steinkohle in ihm erhalten werden (man spricht z. B. bei einem D. von einer sechsfachen Verdampfung, wenn in ihm 1 kg Kohle 6 kg Dampf erzeugt). Bei gut angelegten Kesseln erhält man als Mittel eine sechs- bis siebenfache Verdampfung, während der Theorie nach mit 1 kg Kohle etwa 10–12 kg Wasser verdampft werden könnten.
Man unterscheidet der Lage nach horizontale (liegende) und vertikale (stehende) D. Eine andre Unterscheidungsart ist die in stationäre (feste) und lokomobile (bewegliche) Kessel; die stationären Kessel sind meist mit gemauerten Feuerungsanlagen umgeben und haben eine Heizfläche von normaler Größe, während die lokomobilen Kessel nicht eingemauert sind und vielfach eine anormal geringe Heizfläche bekommen müssen (die Kessel der Lokomotiven haben pro Pferdekraft nur ca. 0,34 qm Heizfläche), weil sie sonst für die Beweglichkeit zu schwer würden.
Die wichtigsten Formen der horizontalen D. sind folgende:
1) Der Wattsche Wagen- oder Kofferkessel
* Fig. 1.
* Wattscher Kofferkessel.
(Fig. 1), bei welchem das Feuer an der Unterfläche A hin und dann noch einmal an den Seiten BCD um den ganzen Kessel herumgeht, nutzt das Brennmaterial ganz gut aus, ist jedoch den modernen großen Dampfspannungen gegenüber nicht widerstandsfähig genug, weshalb er nicht mehr ausgeführt wird und nur noch historisches Interesse hat. Da cylindrische und kugelförmige Gefäße einem innern Druck am besten Widerstand leisten, so gibt man jetzt allen Dampfkesseln Formen, welche möglichst aus Cylinder- und Kugelflächen zusammengesetzt sind.
2) Der Cylinderkessel (Walzenkessel), in Fig. 2 dargestellt, wird meist liegend, aber auch stehend ausgeführt
* Fig. 2.
* Cylinderkessel.
(z. B. in Puddelwerken) und bekommt im Maximum 1,33 m Durchmesser bei einer Länge von 5–7 m, wobei er etwa für eine achtpferdige Dampfmaschine genügenden Dampf liefert.
3) Die Rauch- oder Flammrohrkessel. Das Bestreben, die Heizfläche des Kessels zu vergrößern, führte zur Anwendung von Rauch- oder Flammrohren im Kessel, einem oder zwei weiten cylindrischen, den Kessel der Länge nach durchziehenden Rohren, durch welche die Feuergase streichen. Verschiedene Arten derselben sind: a) Der D. mit einem oder zwei Flammrohren und Unterfeuerung, daran kenntlich, daß die Feuerung vorn unter dem Kessel liegt und die Heizgase zunächst unter dem Kessel entlang, dann erst durch die Flammrohre ziehen. Fig. 3 und 4 auf Tafel „Dampfkessel I“ zeigen einen Zweiflammrohrkessel mit Unterfeuerung. A Kessel, B Flammrohre, C Mauerwerk, D Rost, E Feuerthür, F Aschenfall, K Luftzuführungskanal, dessen heiße Wände die Luft vor dem Eintritt ins Feuer zum Zweck besserer Verbrennung erwärmen, H der von der Feuerluft zuerst durchzogene Kanal unter dem Kessel, BB die nach diesem durchstrichenen Rauchrohre, JJ die letztgetroffenen Kanäle zu beiden Seiten des Kessels. b) D. mit einem oder zwei Flammrohren und Innenfeuerung. Häufig bringt man bei den Flammrohrkesseln die Feuerung im Innern der Flammrohre an (Innenfeuerung) und nennt sie dann Cornwallkessel, wenn sie nur ein Flammrohr, Lancashirekessel (Fairbairnkessel),
* Fig. 5.
* Cornwallkessel.
wenn sie deren zwei besitzen. Fig. 5 ein Cornwall-Kessel. Das Flammrohr eines solchen darf nicht unter 0,8 m Durchmesser haben. Die Heizgase durchziehen zunächst das Rohr A von vorn nach hinten, gehen danach auf den beiden Seiten des Kessels in den Kanälen BB wieder nach vorn und endlich, in C wieder vereinigt, zum zweitenmal nach hinten in den Schornstein. c) Flammrohrkessel mit Vorfeuerung, von denen mit Innenfeuerung nur dadurch unterschieden, daß sich das Feuer nicht in dem Flammrohr
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* Dampfkessel I.
* Fig. 3, 4. Zweiflammrohrkessel mit Unterfeuerung. Fig. 3. Längsschnitt. Fig. 4. Querschnitt. Fig. 6, 7. Flammrohrkessel mit Quersiedern (Gallowaykessel). Fig. 6. Längsschnitt. Fig. 7. Querschnitt. Fig. 9, 10. Schiffsdampfkessel. Fig. 9. Längsschnitt. Fig. 10. Querschnitt. Fig. 11. Heizrohrkessel mit Feuerbuchse (Lokomotivkessel). Längsschnitt. Fig. 12. Zweisiederkessel. Fig. 13. Dampfkessel mit Vorwärmer. Längsschnitt. Fig. 23. Vertikalkessel von Babcock und Wilcox. Fig. 24. Fieldkessel. Fig. 25. Röhre des Fieldkessels.
[450] selbst, sondern in einem davor aufgemauerten Raum befindet, ist nur für geringwertiges, nasses Brennmaterial (erdige Braunkohle, Lohe, Sägespäne) zu empfehlen. Von diesen Flammrohrkesseln sind namentlich die mit Innenfeuerung wegen ihrer guten Wärmeausnutzung und des bequemen Ofenbaues noch immer sehr beliebt, obwohl sie an dem großen Übelstand leiden, daß die Flammrohre äußern Druck erfahren und infolgedessen leicht eingedrückt werden, sobald der Normaldruck überschritten oder das Material der Rohre etwas angegriffen ist, und obwohl sie wegen der erforderlichen großen Durchmesser und Wandstärken sehr schwer werden. d) Der Flammrohrkessel mit Quersiedern (Gallowaykessel), Fig. 6 und 7 auf Tafel I, eine Modifikation des gewöhnlichen Flammrohrkessels, wobei im Flammrohr F konische Siederohre S (Gallowayröhren) kreuzweise angeordnet sind, die einerseits die Verdampfungsfähigkeit des Kessels erhöhen sollen, anderseits aber auch zur Versteifung des Flammrohrs beitragen. Bezüglich der Verdampfungsfähigkeit ist jedoch der Nutzen der Quersieder nicht so groß, als man erwarten könnte; außerdem führen dieselben den Nachteil herbei, daß das damit versehene Flammrohr sich nicht gut von innen reinigen läßt. e) D. mit gewelltem Flammrohr (Foxsche D.). Das Flammrohr ist hier
* Fig. 8.
* Dampfkessel mit gewelltem Flammrohr (Foxscher D.).
(Fig. 8) der ganzen Länge nach gewellt und erhält dadurch eine außerordentliche Vergrößerung der Festigkeit, zugleich auch eine Vergrößerung der Heizfläche. Die gewellten Flammrohre haben in den letzten Jahren große Verbreitung gefunden.
4) Feuerrohrkessel (Heizrohrkessel) sind D., bei welchen statt der ein oder zwei weiten Flammrohre eine große Anzahl enger Röhren verwendet sind. a) Heizrohrkessel mit Unterfeuerung oder Kessel mit rückkehrenden Heizrohren, ein horizontaler, cylindrischer, bis auf ungefähr zwei Drittel seiner Höhe von einer großen Zahl von Heizröhren durchzogener Kessel. Die Feuergase gehen von der vorn unter dem Kessel befindlichen Feuerung unter dem Kessel hinweg bis ans Ende, wo sie in eine hintere Rauchkammer eintreten, um von dieser aus die Heizrohre rückwärts zu durchströmen, sich in einer vordern Rauchkammer zu sammeln und dann in den Schornstein geleitet zu werden. Für stationäre Kessel ist diese Kesselform zwar mit Bezug auf gute Wärmeausnutzung und Widerstandsfähigkeit gegen hohen Druck ganz gut konstruiert, jedoch nur für sehr reines Kesselwasser empfehlenswert, da die innere Reinigung des Kessels vom Kesselstein zwischen den Rohren sehr umständlich und nur möglich ist, wenn man die Rohre herausnimmt. In sehr gedrungener Form findet eine Abart dieser D. als Schiffsdampfkessel Verwendung (Fig. 9 und 10, Tafel I). Der Kessel hat drei Feuerungen F, die auf den Rosten R entwickelten Flammen schlagen in den ganz von Wasser umspülten Kammern K empor und treten durch 193 Feuerrohre E nach der gemeinschaftlichen Rauchkammer O, von welcher die Gase durch einen eisernen Schornstein S abgeführt werden. Diese Kessel nutzen die Wärme gut aus und sind bei mäßigem Druck (von 4–6 Atmosphären) als Schiffskessel fast ausschließlich im Gebrauch, während man bei höherm Druck (s. unten) übermäßig starke Bleche verwenden muß, weshalb man versucht hat, die Wasserrohrkessel als Schiffskessel zu verwenden; doch hat sich bisher noch keine Konstruktion der Wasserrohrkessel für den Schiffsdienst recht geeignet gezeigt. b) Heizrohrkessel mit Feuerbuchse, Lokomotivkessel (Fig. 11, Tafel I) besitzen gleich den Flammrohrkesseln mit Innenfeuerung einen innern Feuerherd, der hier zu einem viereckigen Kasten, der Feuerkiste oder Feuerbuchse A, ausgebildet ist. Die Seitenwände der Feuerbuchse sind von den Wänden eines äußern Kastens derart umgeben, daß ringsherum ein Abstand von ca. 8 cm bleibt, welcher mit dem Kesselraum in direkter Verbindung steht, so daß die Feuerbuchsenwände innen mit Wasser bedeckt sind. Zwischen der Decke der Feuerbuchse und der Decke des äußern Kastens befindet sich ein größerer Zwischenraum, der in seinem untern Teil und zwar bis auf mindestens 10 cm über dem Feuerbuchsendeckel mit Wasser erfüllt sein muß, um diesen vor dem Erglühen, Durchbiegen und Rosten zu schützen. Die meist ebenen Feuerbuchsenwände sind zur Versteifung durch Stehbolzen mit den Wänden des Außenkastens verbunden, der Deckel ist durch aufgenietete Winkeleisen, Anker etc. versteift. Die ganze Feuerbuchse ist behufs größerer Feuerbeständigkeit aus Kupferblech hergestellt. An der Vorderseite bei b befindet sich die Feuerthür, unten bei a der Rost, an die Hinterseite schließt sich der eigentliche Kessel B von cylindrischer Form an, in welchem die Heizrohre C liegen und zwar so, daß sie von der Hinterseite der Feuerbuchse bis zur Hinterseite des Kessels reichen und so den Feuergasen gestatten, von der Feuerbuchse durch den Kessel in die Rauchkammer D und weiter in den Schornstein E zu ziehen. Dieser Kessel eignet sich, weil er die Feuerung vollständig umschließt und gar keiner Mauerung bedarf, besser als jeder andre für den Transport und wird daher bei Lokomotiven und Lokomobilen verwendet. Übrigens ist er schwer von innen zu reinigen und besonders an der Feuerbuchse leicht reparaturbedürftig, Nachteile, welche man bei lokomobilen Kesseln mit in den Kauf nehmen muß.
5) Siederohrkessel, Kessel, die außer einem cylindrischen Hauptkessel noch einen oder mehrere mit ersterm verbundene, darunter oder daneben im Feuer liegende und mit Wasser gefüllte starke Rohre (Siederohre, Sieder) haben. a) Siederohrkessel mit Unterfeuerung sind mit einem, zwei oder drei unter dem Hauptkessel liegenden und durch starke Verbindungsstutzen mit ihm verbundenen Siederohren versehen, unter welchen die Feuerung und der erste Feuerkanal liegen, so daß die Sieder die erste Hitze des Feuers bekommen, während der durch ein Zwischengewölbe von den Siedern getrennte Hauptkessel erst in zweiter Linie von den Feuergasen getroffen wird. Nach der Anzahl der Siederohre bezeichnet man diese Kessel als Einsiederkessel (Einsieder, Doppelkessel mit Unterfeuerung) oder Zweisiederkessel (Zweisieder) oder als Dreisiederkessel (Dreisieder). Fig. 12 (Tafel I) zeigt einen Zweisiederkessel. Der Hauptkessel A ist von den zwei Siedern B (in der Figur ist nur einer sichtbar), welche zuerst von dem auf dem Rost E brennenden Feuer getroffen werden, durch ein Gewölbe D getrennt, durch welches die Verbindungsstutzen
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* Dampfkessel II.
* Fig. 16. Ten Brink-Kessel. Fig. 17. Querschnitt des Ten Brink-Kessels. Fig. 18. Röhrenkessel von Howard. Fig. 19. Bellevillekessel. Fig. 20. Rootscher Wasserrohrkessel. Fig. 27. Greens Economiser (Brennstoffsparer).
[451] CCC hindurchgehen; die Feuergase ziehen unter dem Gewölbe, die Sieder bespülend, nach hinten, dann aufwärts und in dem Zug GG unter dem Hauptkessel wieder nach vorn, endlich in einem zu G parallelen Zug, der von ihm nur durch eine zwischen dem Gewölbe D und dem Kessel A aufgeführte Scheidemauer getrennt ist, zum zweitenmal nach hinten und durch den Fuchs K unter dem Regulierschieber M vorbei in den Schornstein. Bei den Ein- und Dreisiederkesseln ist die Einmauerung und Flammenführung eine ganz ähnliche. – Der Ober- oder Hauptkessel der Siederohrkessel erhält 1–1,3 m Durchmesser und höchstens 10 m Länge; die Sieder müssen so weit sein, daß sie bequem befahren werden können (Durchmesser mindestens 0,5 m). Die Verbindungsstutzen müssen, um den sich in den Siedern heftig entwickelnden Dampf leicht in den Hauptkessel zu lassen, für jeden Sieder einen Gesamtquerschnitt von mindestens 1/60 der Heizfläche dieses Sieders haben.
Siederkessel mit zwei oder drei Siedern stehen in ihrem Verdampfungsvermögen den Flammrohrkesseln mit Innenfeuerung wenig nach; weil sie aber auf Festigkeit günstiger beansprucht sind, können sie aus schwächern Blechen hergestellt werden und kosten daher weniger; anderseits kann man sie aber auch für hohe Dampfdrucke verwenden. Ihre Reinigung von außen und innen läßt sich leicht bewerkstelligen. b) Siederohrkessel mit Zwischenfeuerung haben die Feuerung unter dem Hauptkessel, so daß dieser die erste Hitze empfängt, während die Sieder das zunächst in sie eintretende Wasser für den Hauptkessel vorwärmen, weshalb man in diesem Fall die Sieder auch Vorwärmer (Vorwärmrohre) nennt. Fig. 13 (Tafel I) zeigt einen D. mit einem Vorwärmer (Doppelkessel mit Zwischenfeuerung). Unter dem cylindrischen Oberkessel AB wird auf dem Rost H gefeuert, so daß die Rauchgase zunächst unter dem Oberkessel entlang nach hinten ziehen, dann bei K sich nach unten wenden u. am Vorwärmer CD in einem Seitenkanal von hinten nach vorn streichen, um auf der andern Seite desselben, nach hinten ziehend, endlich in den Schornstein zu treten. EF ist das bis nahezu auf den Boden des Vorwärmers geführte Speiserohr, N ein Stutzen zur Befestigung des Wasserstandglases etc. (s. unten), M der Dampfdom, aus dessen oberm Teil der Dampf, nachdem er den größten Teil des beim Kochen mitgerissenen Wassers abgegeben hat, zum Verbrauch entnommen wird. Bei der in unsrer Figur gegebenen Anordnung mit zwei Verbindungsstutzen gleicht sich die Temperatur des im Ober- und Unterkessel befindlichen Wassers bald aus, indem die entstehende Zirkulation das kältere zugespeiste Wasser nach oben und dafür Wasser aus dem Oberkessel nach unten führt. Will man jedoch die Wärme der Heizgase möglichst ausnutzen, so bringt man nur einen Verbindungsstutzen an einem Ende des Vorwärmers an, führt das Wasser am entgegengesetzten Ende ein und sorgt dafür, daß dieses Ende die letzte Hitze erhält. Das Wasser hat dann eine den Heizgasen entgegengesetzte Strömung, und ein solcher Kessel ist ein Gegenstromkessel (Gegenströmer). Hierbei muß man die Vorsicht anwenden, dem Vorwärmer nach dem Speiseende hin ein wenig Neigung zu geben, weil sonst an demselben durch Dampfansammlung leicht das Wasser verdrängt und das entblößte Blech zum Erglühen gebracht wird. Vielfach wendet man Kessel mit zwei Vorwärmern an, bei welchen das Gegenstromprinzip noch weiter ausgebildet ist. In Fig. 14 u. 15 (einem Gegenströmer mit zwei unter dem Kessel liegenden Vorwärmern) sind A der Oberkessel, B und B′ zwei Sieder, c der Verbindungsstutzen zwischen A und B, D derjenige zwischen B und B′, E das Speiserohr, d gußeiserne Stutzen für den Kessel und die Vorwärmer, e der Fuchs. Die Feuergase umziehen die Kesselteile in der durch die Pfeile angegebenen Weise, zuerst unter dem Oberkessel nach hinten, dann B umspülend nach vorn, endlich an B′ entlang wieder nach hinten in den Fuchs e. So vorzüglich einerseits die Gegenströmer in Bezug auf Wärmeausnutzung funktionieren, so leiden sie jedoch anderseits daran, daß sich bei ihnen, wenn sie mit kaltem, nicht vorgewärmtem Wasser gespeist werden, an dem Speiseende bald innere und äußere Zernagungen zeigen. Diejenigen Teile nämlich, in welche das kalte Speisewasser mit einer unter 100° liegenden Temperatur eintritt, beschlagen, wie Fensterscheiben bei kalter Witterung, von den in den Rauchgasen enthaltenen Wasserdämpfen,
| Fig. 14. | Fig. 15. |
| Längsschnitt. | Querschnitt. |
| Gegenstromkessel mit zwei Vorwärmern. ||
und die nach und nach herabrinnenden Wassertropfen führen eine Verrostung des Eisens von außen herbei. Im Innern bilden sich bei der Erwärmung Luft und Kohlensäurebläschen, welche zur Oxydation der innern Eisenflächen führen. Dieser Übelstände wegen soll man, wenn man überhaupt die Gegenströmer anwenden will, dieselben stets mit auf 100° vorgewärmtem Wasser speisen (über die dazu erforderlichen Vorwärmer s. unten). Zu den Gegenströmern gehören auch die sogen. Ten Brink-Kessel (Fig. 16 u. 17, Tafel II). Der Teil, von welchem sie ihren Namen haben, die Ten Brink-Feuerung (Ten Brink-Apparat von Ten Brink in Arlen [Baden], 1860 zuerst für Lokomotivkessel konstruiert), besteht aus einem quer liegenden kurzen, dicken Rohr, welches von zwei konischen Feuerrohren schräg durchdrungen und mit dem Kessel durch cylindrische Stutzen verbunden ist. In den Feuerrohren befinden sich stark geneigte Roste, in deren Verlängerung nach außen rechteckige Zuführungskanäle für die Kohle angebracht sind. Die Flammen der in dem untern Teil des Rostes brennenden Kohlen streichen über dem von oben her frisch zugeführten Brennmaterial hinweg, bringen dasselbe zur Vergasung und entzünden die Gase (s. Feuerungsanlagen und Rauchverbrennung). Der ganze Kessel wird aus neun mit Wasser gefüllten Rohren LMN, dem Ten Brink-Apparat T und einem Dampfsammler O gebildet. Bei S tritt das Speisewasser in die untersten Rohre ein und tritt auf dem durch die punktierten Pfeile angegebenen Weg in den obern Kessel L und von da als Dampf in den Dampfsammler O, von wo aus die Dampfableitung stattfindet. [452] Den entgegengesetzten, durch voll ausgezogene Pfeile markierten Weg machen die auf den Ten Brink-Rosten entwickelten Heizgase. Die Gegenströmung ist also vollkommen durchgeführt.
6) Wasserrohrkessel stehen zu den Siederkesseln ungefähr in demselben Verhältnis wie die Feuerrohr- zu den Flammrohrkesseln; sie bestehen aus einer Anzahl enger, mit Wasser gefüllter Rohre, die durch Zwischenstücke in verschiedener Weise verbunden sind. Sie verdanken ihre Entstehung dem Bestreben, möglichst viel und stark gespannten Dampf (bis zu 10 und mehr Atmosphären) in verhältnismäßig kleinen Kesseln bei großer Explosionssicherheit zu gewinnen. Natürlich wird hier wegen der engen Gefäße der Wasserraum im Verhältnis zur Heizfläche sehr gering und ist daher auch der im Kessel aufgespeicherte
| Fig. 21. | Fig. 22. |
| Längsschnitt. | Querschnitt. |
| Fig. 21 und 22. Heines Dampfkessel. ||
Wärmevorrat ein unbedeutender, aus welchem Grund sich diese Kessel im Gegensatz zu den früher behandelten, mit großen Wassergefäßen versehenen nur da empfehlen, wo es sich um eine ziemlich regelmäßige Dampfentnahme handelt. Die engen Gefäße der Wasserrohrkessel sind schon bei geringen Wandstärken sehr widerstandsfähig und können daher leicht großen Dampfdruck mit Sicherheit aushalten. Hierzu kommt noch, daß bei diesen Kesseln eine Explosion sich immer nur auf eine oder eine geringe Anzahl der engen Röhren beschränkt, so daß hier die Explosionen im Vergleich zu denen andrer D. viel weniger Schaden anrichten. Aus diesem Grund nennt man die Wasserrohrkessel auch Sicherheitskessel, nicht explodierende D. etc., obwohl auch bei ihnen von einer absoluten Sicherheit gegen Explosion nicht die Rede ist. Ein D. mit noch verhältnismäßig weiten Röhren, also ziemlich großem Wasserraum, und daher für nicht allzu stark wechselnden Dampfverbrauch recht verwendbar ist a) der Röhrenkessel von Howard (Howardkessel, Howards Sicherheitskessel, Fig. 18 auf Tafel II). Derselbe besteht aus vertikalen Wänden von je acht Rohren b, welche mit ihren untern Enden in ein horizontales Rohr a mit acht Stutzen dampfdicht eingepaßt sind, auf ihren Decken aber verhältnismäßig enge Rohre tragen, durch welche sie mit dem darüberliegenden Dampfsammelrohr c in Verbindung stehen. Solche vertikale Rohrwände (Batterien) werden fünf und mehr je nach verlangter Kesselgröße in einen Ofen gelegt, oben durch ein gemeinschaftliches Dampfrohr d, unten durch ein Speiserohr e verbunden. Die Feuergase ziehen vom Rost aus unter den eng zusammenliegenden horizontalen Rosten nach hinten, dann um die untern Teile der vertikalen Rohre herum nach vorn und über einer gußeisernen Scheidewand hinweg an den obern Rohrstücken vorbei zum zweitenmal nach hinten in den Schornstein. Bei neuern Howardkesseln liegen die Rohre b der Batterien der bequemern Reinigung wegen nahezu horizontal, während die Rohre a, nahezu vertikal liegend, als Dampfsammelrohre dienen. b) Der Bellevillekessel (Fig. 19 der Tafel II) besteht aus einem Bündel nahezu horizontal liegender, geschweißter schmiedeeiserner Rohre von 80–100 mm Weite, welche mittels besonderer, aus schmiedbarem Gußeisen hergestellter Verbindungsstücke A zu fünf nebeneinander liegenden Rohrelementen (in der Figur ist nur eins sichtbar) von zickzackförmig aufsteigender Gestalt verbunden sind, so daß jedes Element als ein einziges langes, schwach ansteigendes Rohr betrachtet werden kann. Das Speisewasser tritt durch das allen fünf Elementen gemeinschaftliche Speiserohr B in die untersten Röhren der Elemente, welche die stärkste Hitze erhalten, und bewegt sich teils noch als Wasser, teils als Dampf in jedem Element, sämtliche Rohre durchströmend, nach oben durch das gemeinschaftliche Dampfrohr C und das aufsteigende Rohr F in den Dampfsammler E. HH sind die Roste, L ist ein Schlammsammler, DD sind durch je eine Schraube verschlossene [453] Reinigungsöffnungen für die Rohre. Im Prinzip ähnlich ist letzterm Kessel der D. zu Lilienthals gefahrlosem Dampfmotor, der bei den stehenden Dampfkesseln (s. unten) beschrieben ist. c) Der Rootsche Wasserrohrkessel (Rootkessel, Fig. 20 der Tafel II) unterscheidet sich von dem Bellevillekessel dadurch, daß die Anfangspunkte A sämtlicher Rohre R eines Elements einerseits und die sämtlichen Endpunkte E anderseits miteinander durch eigentümliche Kopfstücke in Verbindung stehen und alle Rohre des Kessels, nach dem Dampfrohr D um etwa 20° ansteigend, parallel liegen. Der in einem Rohr entwickelte Dampf wird sich daher nicht durch sämtliche darüberliegende Rohre hindurchzuzwängen brauchen, sondern einen nähern Weg direkt durch die höher gelegenen Verbindungen EE nach dem Dampfsammelrohr D suchen. Auf dem Rost Q brennt das Feuer, dessen Flammen direkt die untersten Rohre mit dem frisch zugespeisten Wasser treffen, um durch die hintere Öffnung der Platte PP, zwischen dieser und einer zweiten Platte P′P′ hinstreichend, die mittlern Rohre zu heizen und endlich zwischen PP′ und dem Deckengewölbe nach dem Fuchs F zu ziehen, hierbei einesteils den Dampf trocknend, der in den über der Wasserlinie WW liegenden Rohrteilen und im Dampfsammler D vorhanden ist, andernteils das Speisewasser in der Vorwärmschlange rr anzuwärmen. S′ ist ein Sammelbassin für das warme Wasser, V sind Ventile, welche ein Ausschalten der Vorwärmschlange und ein direktes Speisen des Kessels durch das Rohr S gestatten.
Die einzelnen hier beschriebenen Kesselsysteme kombiniert man nun noch in der verschiedensten Weise und zwar hauptsächlich in der Absicht, um die Vorteile der Kessel mit großem Wasserraum und derjenigen mit kleinem Wasserraum mehr oder weniger zu vereinigen. So verwendet man D. mit Siedern und Rauchrohren zugleich (kombinierte Siederauchrohrkessel), D. mit Siedern und seitlichen Vorwärmern, kombinierte Innenfeuerkessel und Heizröhrenkessel (System Piedboeuf), kombinierte Siederohr- und Heizrohrkessel (System Piedboeuf), kombinierte Wasserrohr- und Siederohrkessel (System Heine), kombinierte Belleville- und Rootkessel (System Baissel u. Komp.) u. v. a. Vielfach werden auch die reinen Wasserrohrkessel mit größern Wassergefäßen verbunden, welche nicht im Feuer liegen, sondern nur den Zweck haben, in ihrem Wasser durch den eintretenden Dampf Wärme aufspeichern zu lassen, weshalb man bei der Bestimmung ihrer Wandstärken nicht auf Wärmeleitung, sondern nur auf die Festigkeit Rücksicht zu nehmen braucht. Diese Gefäße sind daher der Explosionsgefahr viel weniger ausgesetzt als solche von gleicher Form und Größe, deren Wandungen als Heizfläche dienen. Hierher gehören unter andern die Kessel von Steinmüller, von Büttner, Walter u. Komp. und von J. G. Schmidt. Als Beispiel für einen kombinierten Kessel ist in Fig. 21 u. 22, S. 452, Heines D. dargestellt. A schräg liegender Oberkessel mit daran befestigten kurzen, cylindrischen Wasserkammern BB, welche durch den Sieder C und die Wasserrohre DD miteinander verbunden sind. Von dem Rost E ziehen die Heizgase in der Richtung der Pfeile um die Kesselteile herum. F ist ein Blech, welches die mitgerissenen Wasserteile zurückhalten soll; bei G findet die Dampfentnahme, bei H die Speisung statt.
Die Vertikalkessel werden außerordentlich mannigfaltig ausgeführt, jedoch stets so, daß sie äußerlich im ganzen die Form eines stehenden Cylinders zeigen. Es sollen hier außer dem schon erwähnten stehenden Walzenkessel noch beispielsweise beschrieben werden: Der Vertikalkessel von Babcock u. Wilcox (Fig. 23, Tafel I) hat Ähnlichkeit mit einem Lokomotivkessel, nur sind die Feuerrohre aufrecht gestellt. A ist eine runde Feuerbuchse mit dem Rost B, C der eigentliche cylindrische Kessel mit den Feuerrohren D, durch welche die Feuergase in die Rauchkammer E und den Schornstein F entweichen, bei G findet die Dampfentnahme statt. Der Fieldkessel (Fig. 24 u. 25, Tafel I) besteht,
* Fig. 26.
* Kessel zu Lilienthals gefahrlosem Dampfmotor.
wie die vorbeschriebenen, aus einem cylindrischen Vertikalkessel B mit runder Feuerbuchse A, von welcher aus die Rauchgase durch den den obern Kesselteil durchdringenden Schornstein C abziehen. Um aber die Flamme an direktem Eintritt in diesen zu hindern, ist in die Feuerbuchse von obenher ein Hohlkörper aus Schamottemasse D eingehängt, der in derselben einen ringförmigen Raum herstellt. In diesem hängen von der Feuerbuchsendecke aus zahlreiche dünnwandige, oben offene, unten verschlossene Rohre, mit Wasser gefüllt, hinab. In diese Rohre sind dünnere Rohre (Kernrohre) mittels dreier Vorsprünge (Fig. 25) von obenher so eingehängt, daß das Kesselwasser in den Zwischenraum eintreten kann. Es entsteht dann eine starke Strömung des an der Rohrwand stark erhitzten Wassers und der Dampfblasen in dem Ringraum nach oben und eine entgegengesetzte des minder heißen Kesselwassers durch die Kernrohre. Der Fieldkessel zeichnet sich durch rasche Dampferzeugung, Ökonomie an Brennstoff und Gewährung großer Heizfläche in kleinem Raum aus. Der D. zu Lilienthals gefahrlosem Dampfmotor besteht aus einem langen, dünnen kupfernen oder eisernen Rohr, welches derart spiralförmig gewunden ist, daß zwei von den Windungen gebildete konzentrische Cylinder entstehen, A (Fig. 26) mit aufsteigenden, B mit absteigenden Windungen, beide voneinander durch einen Cylinder aus Eisenblech getrennt. F ist der Rost, bei [454] L mittels der Kurbel I und der Stange K drehbar, um bei der Einstellung des Betriebes das noch auf ihm befindliche Material in den Aschentopf M fallen zu lassen. G Kohlenrohr mit Fülltrichter H zur Beschickung des Rostes. Das Innere des Eisenblechcylinders C bildet den ersten Feuerzug, der Zwischenraum zwischen C und einem zweiten Blechcylinder D den zweiten, der Raum zwischen D und dem äußern Mantel E den dritten Feuerzug, von welchem sich oben der Schornstein abzweigt. Das Wasser tritt kontinuierlich unten in die innere Schlange ein und zwar in Form von heißem, durch einen Oberflächenkondensator aus dem Abdampf der zugehörigen Dampfmaschine erhaltenem Kondensationswasser und wird fast momentan in ein Gemisch von Wasserblasen und Dampf verwandelt, welches bei seinem Durchgang durch A und B allmählich an Wassergehalt verliert, bis es am untern Ende von B als ziemlich trockner Dampf zur Maschine abgeht. Dieser Kessel ist außerordentlich explosionssicher und bedarf zu seiner Aufstellung einer sehr geringen Grundfläche, weshalb er mit der dazu gehörigen Maschine für das Kleingewerbe sehr geeignet ist. Die Vertikalkessel im allgemeinen finden nur da zweckmäßige Verwendung, wo man auf eine eng bemessene Grundfläche angewiesen ist.
Über die Dampfkessel der sogen. feuerlosen Lokomotiven und die Heinemannsche Maschine s. Lokomotive; s. auch Dampfofen.
Für den regelmäßigen und sichern Betrieb der D. sind noch eine Anzahl Apparate erforderlich, welche, unter dem Namen Dampfkesselarmatur (Montierung, Garnierung) zusammengefaßt, die Erwärmung und Zuführung des Speisewassers, das Ablassen des gesamten Kesselwassers, das Trocknen und Abführen des Dampfes, die Kontrollierung des Wasserstandes im Kessel, die Messung des im D. herrschenden Druckes etc. bezwecken.
Das Vorwärmen des Speisewassers. Häufig kann man wesentliche Ersparnisse an Brennmaterial machen und auch die Haltbarkeit des Dampfkessels verlängern, wenn man das Wasser vorwärmt, ehe man es in den D. leitet. Hierzu dienen die Vorwärmer (wohl zu unterscheiden von den ebenso benannten Siedern der Siederkessel mit Zwischenfeuerung). Als Wärmequelle benutzt man entweder die vom Kessel abziehenden Rauchgase oder den Abdampf der Dampfmaschine. Erstens ist nur dann zweckmäßig, wenn bei der normalen Arbeit des Kessels die Heizgase mit höherer Temperatur entweichen, als zur Herstellung hinreichenden Zugs erforderlich sein würde; letzteres findet bei Hochdruckdampfmaschinen ohne Kondensation statt. Fig. 27 (Tafel II) stellt Greens Economiser (Brennstoffsparer), einen Vorwärmer für Benutzung der abziehenden Heizgase, dar. Er steht in dem erweiterten Abzugskanal (Fuchs) aaaa und ist zusammengesetzt aus den Rohren bb und cc. Von den Rohren bb liegen 6–8 und mehr batterieartig nebeneinander und sind mit je 7 oder 8 vertikalen Rohren c von 1 qm Oberfläche versehen, deren für jede Pferdekraft des Dampfkessels eins anzubringen ist. Alle untern Rohre münden in das Zuleitungsrohr b′ und die obern in das zum Kessel führende Rohr b″. Von der Grube e aus ist der Apparat durch g und g′ zugänglich, f ist ein Sicherheitsventil (s. d.). Die Schaber d halten die Rohre rußfrei. Die mittels des abziehenden Dampfes wirkenden Vorwärmer bestehen entweder in einem gußeisernen Kasten, welcher vom Abdampf durchzogen wird, wobei er das auf eingelegten Platten in dünnen Schichten hinrieselnde Wasser bestreicht, oder aus einem System von Rohren, welche, im Innern vom Dampf durchströmt, außen von dem vorzuwärmenden Wasser umgeben sind.
Über das Speisen (die Wasserzuführung) der D. und die Speisevorrichtungen s. Dampfkesselspeiseapparate. S. auch weiter unten die polizeilichen Bestimmungen für Dampfkesselanlagen.
Beobachtung des Wasserstandes im Kessel. Über die normale Höhe des Wasserstandes und die in Deutschland unbedingt erforderlichen Apparate zur Wasserstandsbeobachtung s. weiter unten die polizeilichen Bestimmungen. Die Beschreibung der hierher gehörigen Apparate (Wasserstandsglas, Wasserstandshähne, Schwimmer) s. Wasserstandszeiger. Über die Apparate, welche das Sinken des Wasserstandes im D. unter die normale Höhe selbstthätig durch ein Signal zu erkennen geben, s. Lärmapparate.
Die Apparate zur Beobachtung des im D. herrschenden Dampfdrucks sind die Manometer (s. d.). Zur Sicherung gegen Überschreitung des vorgeschriebenen Maximaldrucks im Kessel dienen die Sicherheitsventile (s. d.). Zur Vermeidung eines zu starken Sinkens des Dampfdrucks beim Erkalten durch Kondensation wendet man bei den verhältnismäßig schwachwandigen Niederdruckkesseln, welche durch den Überdruck der atmosphärischen Luft leicht eingedrückt werden könnten, sogen. Luftventile an, kleine Ventile, die durch eine schwache Feder zugehalten werden u. sich bei äußerm Überdruck nach innen öffnen.
Die Dampfableitung soll so erfolgen, daß man möglichst trocknen Dampf (ohne mitgerissene Wasserteilchen, erhält, weshalb man häufig auf oder über dem Kessel stehende oder liegende Dampfsammler (Dampfdome, Dome) anbringt; auch legt man Platten vor die Öffnung des Dampfableitungsrohrs (Dampfleitung), von welchen die mit aufsteigenden Wasserteilchen zurückprallen sollen. Zur Abscheidung der dennoch in die Dampfleitungsrohre gelangten Wasserbläschen dienen die Dampfentwässerungsapparate (Wasserabscheider, Dampftrockner), s. d. Um anderseits auch das Wasser zu entfernen, welches durch Kondensation sich in langen Dampfrohrleitungen und besonders auch da bildet, wo der Dampf zum Kochen und Heizen dient, wendet man Kondensationswasserableiter (s. d.) an. Für die Verwendung des Dampfes in Dampfmaschinen ist es jedoch auf alle Fälle vorteilhafter, die Kondensation in der Leitung möglichst durch Überhitzen des Dampfes im Kessel und durch Umhüllungen des Leitungsrohrs mit schlechten Wärmeleitern zu vermeiden. Derartige Wärmeschutzmaterialien oder Wärmeisoliermittel gibt es eine ganze Reihe, von denen die Leroysche Masse die verbreitetste ist. Jeder Kessel muß durch ein Dampfabsperrungsventil außer Verbindung mit der Dampfleitung gesetzt werden können, insbesondere muß von mehreren zu einem Betrieb vereinigten Kesseln mit gemeinsamer Dampfleitung jeder ein besonderes Absperrungsventil bekommen. Jeder Kessel muß mit einem Abblasehahn oder Abblaseventil versehen sein, um durch diese entweder für die Reinigung des Kessels vom Kesselstein gänzlich oder behufs Austreibung des den meisten Schmutz oder Schlamm enthaltenden Wassers nur teilweise vom Wasser entleert zu werden (das sogen. Abblasen). Jeder größere Kessel muß mindestens ein Mannloch haben, d. h. eine ovale Öffnung von ca. 350 mm Breite und 550 mm Länge, welche während des Betriebes durch einen innen anliegenden Deckel geschlossen ist und bei der Kesselrevision und bei etwanigen Reparaturen nach Entfernung des Deckels zum [455] Befahren des Dampfkessels, d. h. zum Einsteigen einer Person, dient. Auch das Abschlagen des Kesselsteins, jener steinharten Kruste, welche sich aus ursprünglich im Wasser aufgelösten, jedoch bei der Verdampfung ausscheidenden Bestandteilen (Kalk, Gips) bildet, erfordert das Befahren des Kessels. Über die Mittel, der Kesselsteinbildung vorzubeugen, s. Kesselstein. Endlich gehört zur Dampfkesselarmatur noch die Dampfpfeife (s. d.).
Die Anlage von Dampfkesseln unterliegt nach § 24 der Gewerbeordnung vom 21. Juni 1869 gewissen polizeilichen Bestimmungen, welche unterm 29. Mai 1871 vom Reichskanzleramt publiziert worden sind. § 1: Gußeisen ist für feuerberührte Wandungen der Kessel oder Kesselteile von mehr als 25 cm lichter Weite bei Cylindergestalt und mehr als 30 cm bei Kugelgestalt der D. verboten. Feuerrohre von Messing dürfen 10 cm Durchmesser nicht überschreiten. § 2: Die Feuerzüge an ihrer höchsten Stelle müssen mindestens 10 cm (bei Schiffskesseln nach deren Größe 15–25 cm) unter dem niedrigsten Wasserspiegel des Kessels liegen. Diese Bestimmungen finden nicht Anwendung auf D., welche aus Siederohren von weniger als 10 cm Weite bestehen, sowie auf solche Züge, in denen ein Erglühen des mit dem Dampfraum in Berührung stehenden Teils der Wandungen nicht zu befürchten ist. § 3 verordnet die Anwendung eines Speiseventils; § 4 das Vorhandensein von zwei zuverlässigen, voneinander unabhängigen, jede für sich ausreichenden Speisevorrichtungen. § 5: Jeder D. muß ein Wasserstandsglas und eine zweite zur Erkennung des Wasserstandes taugliche Vorrichtung besitzen. § 6: Bei Anwendung von Probierhähnen muß der unterste in der Ebene des festgesetzten niedrigsten Wasserstandes stehen; auch muß man die Hähne in gerader Richtung durchstoßen können. § 7: Der festgesetzte niedrigste Wasserstand ist am Wasserstandsglas und an der Kesselwandung oder dem Mauerwerk zu bezeichnen. § 8: Jeder D. oder Komplex von Dampfkesseln mit gemeinsamem Dampfsammler muß mit wenigstens einem zuverlässigen Sicherheitsventil, jeder lokomobile Kessel mit zwei solchen versehen sein. Die Ventile müssen jederzeit gelüftet werden können und sind höchstens so zu belasten, daß sie bei Eintritt der für den Kessel festgesetzten Dampfspannung sich öffnen. § 9: Jeder Kessel muß ein (Schiffskessel zwei) zuverlässiges Manometer mit einer Marke der höchsten Dampfspannung besitzen. § 11: Jeder neu aufzustellende D. muß vor der Einmauerung durch Wasserdruck geprüft werden und zwar Kessel für nicht mehr als 5 Atmosphären Überdruck auf den doppelten Betrag, die übrigen mit einem Druck, welcher den beabsichtigten Druck um 5 Atmosphären übersteigt. Die Kesselwandungen dürfen durch die Proben ihre Form nicht bleibend verändern und beim höchsten Druck Wasser aus den Fugen nur als Nebel oder in feinen Perlen austreten lassen. § 12: Nach jeder größern Ausbesserung ist die Prüfung zu wiederholen. § 13: Bei der Prüfung ist ein offenes Quecksilbermanometer oder das amtliche Kontrollmanometer anzuwenden, für dessen Anbringung jeder D. eine passende Vorrichtung haben muß. § 14 verbietet die Aufstellung von Dampfkesseln für mehr als 4 Atmosphären Überdruck und solcher, bei denen das Produkt aus der feuerberührten Fläche in QMetern und der Dampfspannung in Atmosphärenüberdruck mehr als 20 beträgt, unter bewohnten Räumen oder in solchen, wenn dieselben überwölbt oder mit fester Balkendecke versehen sind. An jedem unter bewohnten Räumen aufgestellten D. muß die Einwirkung des Feuers sofort gehemmt werden können. Ausgenommen hiervon sind die aus Siederohren von unter 10 cm bestehenden und in Bergwerken oder Schiffen aufgestellten D. Zwischen dem Kesselmauerwerk und den Gebäudewänden muß ein Zwischenraum von mindestens 8 cm verbleiben. – Für Eisenbahnlokomotivkessel gelten die besondern Bestimmungen des Bahnpolizeireglements vom 3. Juni 1870. Die Anweisung des königlich preußischen Handelsministers vom 11. Juni 1871 bestimmt mit Rücksicht auf § 8 der obigen Bekanntmachung, daß die zulässige Belastung der Sicherheitsventile bei der Prüfung mit Hilfe eines Kontrollmanometers oder eines Quecksilberröhren-Manometers reguliert werden muß. Eine Überlastung der Sicherheitsventile macht die Kesselbesitzer straffällig.
Nach dem Gesetz vom 3. Mai 1872, betreffend den Betrieb der D., sind die Besitzer von Dampfkesselanlagen oder ihre Vertreter sowie die Kesselwärter verpflichtet, dafür Sorge zu tragen, daß während des Betriebes die bei Genehmigung der Anlage oder allgemein vorgeschriebenen Sicherheitsvorrichtungen bestimmungsmäßig benutzt und Kessel, die sich nicht in gefahrlosem Zustand befinden, nicht im Betrieb erhalten werden. Die Besitzer müssen amtliche Revision des Betriebes gestatten, die dazu nötigen Arbeitskräfte und Vorrichtungen bereit stellen und die Kosten der Revision tragen. Die äußere amtliche Untersuchung findet alle zwei, die innere alle sechs Jahre statt. Erstere besteht vornehmlich in einer Prüfung der ganzen Betriebsweise des Kessels; die innere erstreckt sich auf den Zustand der Kesselanlage überhaupt und umfaßt auch die Prüfung der Widerstandsfähigkeit der Kesselwände und des Zustandes des Kesselinnern. Werden bei der Untersuchung erhebliche Unregelmäßigkeiten im Betrieb ermittelt, so kann nach Ermessen des Beamten im folgenden Jahr die äußere Untersuchung wiederholt werden. Gefahr drohende Kessel sind außer Betrieb zu setzen und nach der Reparatur noch einmal zu untersuchen. S. auch Dampfkesselüberwachung. Von der bevorstehenden innern Untersuchung wird der Besitzer mindestens vier Wochen vorher unterrichtet, und der Sachverständige sucht sich mit dem Besitzer über die Wahl des Zeitpunktes für die Untersuchung zu verständigen, um den Betrieb sowenig wie möglich zu beeinträchtigen.
Über die Entwickelung des Dampfkesselbaues gibt die preußische Statistik der letzten sechs Jahre lehrreichen Aufschluß. Es waren vorhanden zu Anfang der Jahre
| | 1879 | 1885 |
| Feststehende Dampfkessel | 32411 | 41421 |
| Bewegliche Dampfkessel und Lokomobilen | 5536 | 9191 |
| Schiffsdampfkessel | 702 | 1211 |
Auch die Verwendung vorteilhafterer Kesselformen zeigt eine bedeutende Zunahme, denn es betrug die Zahl der Kessel zu Beginn der Jahre
| | | | 1879 | 1885 |
| Einfache Walzenkessel | Einfache Walzenkessel | Einfache Walzenkessel | 3916 | 3888 |
| Walzenkessel mit Siederohren | Walzenkessel mit Siederohren | Walzenkessel mit Siederohren | 8279 | 9013 |
| Engrohrige Siederohrkessel | Engrohrige Siederohrkessel | Engrohrige Siederohrkessel | 640 | 1121 |
| Flammrohrkessel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | mit 1 Flammrohr | 6149 | 7091 |
| Flammrohrkessel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | „ 2 Flammrohren | 7916 | 11666 |
| Flammrohrkessel mit Quersiedern | Flammrohrkessel mit Quersiedern | Flammrohrkessel mit Quersiedern | 341 | 1194 |
| Heizrohrkessel ohne Feuerbuchse | Heizrohrkessel ohne Feuerbuchse | Heizrohrkessel ohne Feuerbuchse | 1478 | 2220 |
| Feuerbuchsenkessel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | mit vorgehenden Heizrohren | 1287 | 2157 |
| Feuerbuchsenkessel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | „ rückkehrenden „ | 218 | 331 |
| Feuerbuchsenkessel mit Siederohren | Feuerbuchsenkessel mit Siederohren | Feuerbuchsenkessel mit Siederohren | 885 | 1642 |
| Kessel andrer Konstruktion | Kessel andrer Konstruktion | Kessel andrer Konstruktion | 1302 | 1098 |
| Zusammen: | Zusammen: | Zusammen: | 32411 | 41421 |
[456] Eine unmittelbare Folge der gesteigerten Verwendung vorteilhafterer Kesselformen aber ist die erhebliche Zunahme der Kessel mit hohem Atmosphärendruck; es wurden nämlich in Preußen gezählt zu Beginn der Jahre
| Kessel mit einem Atmosphärenüberdruck von | 1879 | 1885 |
| unter bis 2 Atmosphären | 1165 | 1084 |
| über 2 bis 5 Atmosphären | 27067 | 31071 |
| über 5 Atmosphären | 4179 | 9013 |
| nicht festgestellt | – | 253 |
| Zusammen: | 32411 | 41421 |
Vgl. Rühlmann, Allgemeine Maschinenlehre, Bd. 1 (2. Aufl., Braunschw. 1875); Fallenstein, D., deren rationelle Konstruktion, Anlage und Betrieb (Stuttg. 1861); Bernoulli, Dampfmaschinenlehre (5. Aufl., das. 1865); Scholl, Führer des Maschinisten (10. Aufl., Braunschw. 1883); Reiche, Anlage und Betrieb der D. (2. Aufl., Leipz. 1876); Derselbe, Die D. der Wiener Weltausstellung (das. 1874); Derselbe, D. und Dampfmaschinen auf der Gewerbeausstellung zu Düsseldorf (Aachen 1881); Radinger, Die D., im offiziellen österreichischen Weltausstellungsbericht (Wien 1874); Frantz, Dampfkesselanlage und Betrieb nach der neuesten Gesetzgebung Deutschlands und Österreichs (Waldenburg 1872); Schönflies, Berechnung der Dampfkesselanlagen (Elberf. 1874); v. Gutbier, Hilfsbuch für den Dampfkesselbetrieb, die Gewichts- und Druckvergleichungen (Kiel 1874); Wilson, Die D., deren Festigkeit, Konstruktion und ökonomischer Betrieb (deutsch, Braunschw. 1878); Thielmann, Handbuch über vollständige Dampfkesselanlagen (2. Aufl., Leipz. 1880); Derselbe, Die neuesten Forschungen über Dampfkesselanlagen (das. 1882); Beretta und Desnos, Die neueren Dampfkesselkonstruktionen (deutsch von Uhland, das. 1880 ff.); Jicinsky, Behelfe zur richtigen Beurteilung der Dampfkesselfeuerungen (Wien 1881); Flimmer, Dampfkesselzerstörungen und deren Verhütung (Leipz. 1884); Meißner, Die neuesten Vorschriften über D. in Preußen (2. Aufl., das. 1884); Münter, Dampfkesselrevisionsbuch (4. Aufl., Halle 1884).
Ergänzungen und Nachträge :
| Band 17 (1890), Seite 204 ||
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[204] Dampfkessel. Für die Zwecke des Kleingewerbes sind eine ganze Reihe von kleinen Dampfmaschinen in Verwendung, welche besonders bezüglich ihrer Kessel eigentümliche Konstruktionen zeigen. Mit diesen Kesseln, welche wegen ihrer Kleinheit den Namen Zwergkessel bekommen haben, bezweckt man, außer einer thunlichst guten Ausnutzung des Brennmaterials, eine möglichst große Sicherheit gegen Explosionsgefahr zu erreichen. Der hierher gehörige Lilienthalsche Kessel ist Bd. 4, S. 453 beschrieben. Große Verbreitung hat ferner der Hoffmeister-Altmann-Motor gefunden, dessen Kessel in der Figur abgebildet ist. Auf einem hohlen gußeisernen Sockel sitzt ein niedriger Kessel a, dessen Seitenwände von einem U-Eisen b gebildet werden. Der Boden des Kessels ist etwas ausgebaucht und dient einer Anzahl Siederohre c als Rohrwand. Die geneigt liegenden und beiderseitig im Bogen an den Kessel sich anschließenden Siederohre werden ebenso wie der Boden des Kessels von den Feuergasen bespült, welche alsdann durch das Rauchrohr d abziehen. Über den Mündungen der Rohre ist der Kessel durch je eine schmiedeeiserne Platte e, die auf das U-Eisen aufgeschraubt ist, geschlossen. Nach Entfernung dieser Platten ist
* Kessel des Hoffmeister-Altmannschen Motors.
eine Reinigung der Siederohre leicht zu bewerkstelligen wie auch das Einsetzen neuer Rohre ausführbar. In der Mitte des Kessels erhebt sich ein kastenförmiger Dampfdom f, der zugleich den Dampfcylinder g aufnimmt. Der Kessel des Friedrich-Motors unterscheidet sich von dem vorigen wesentlich nur durch Fieldsche Rohre statt der geneigten Siederohre. Der Kessel des Simplex-Motors (Patent Goepel) besteht aus zwei übereinander stehenden gußeisernen Heizkörpern, deren unterer aus im Kreis aneinander gegossenen senkrechten Rohren gebildet wird, welche oben und unten durch ein Ringrohr verbunden sind, während der obere Heizkörper von kleinerm Durchmesser zwei Ringreihen von Rohren enthält, welche durch schmiedeeiserne, nach Art der Field-Rohre in den Heizraum hinabhängende Siederohre verlängert sind. Beide Heizkörper stehen durch Knierohre miteinander in Verbindung. Ferner sind zu nennen die Dampfkessel der Motoren von Elze, Davey (Vakuummotor), Klein (Sparmotor), Monski, Sachs u. Bolte (Viktoria-Dampfmotor), Arndt u. Marichal (Mignon-Motor) u. a. Die Kleindampfmaschinen sind gegenüber andern Kleinkraftmaschinen (speziell den Gaskraftmaschinen) insofern im Nachteil, als sie mit ihren Kesseln den Dampfkesselgesetzen unterworfen sind und zu ihrer Aufstellung eine polizeiliche Konzession erforderlich ist. Zur Zeit ist eine neue gesetzliche Regelung der Zwergkesselfrage im Deutschen Reich geplant, welche eine Verminderung der bezüglich der Sicherheit an die Bauart und Ausrüstung der Zwergkessel zu stellenden Forderungen und Erleichterungen betreffs der Genehmigung, Untersuchung und Revision derselben bringen soll.
Jahres-Supplement 1890–1891 :
| Band 18 (1891), Seite 168–172 ||
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[168] Dampfkessel. Um die Leistungsfähigkeit der Röhren der Röhrenkessel zu vergrößern, hat man sie im Innern mit Längsrippen versehen. Diese unter dem Namen Serves Rippenröhren bekannten, von John Brown u. Komp., Atlas Works, in Sheffield angefertigten Röhren sind von der französischen Admiralität auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht worden. Zu den Versuchen diente ein gewöhnlicher Schiffskessel von 34,8 qm Heizfläche, 4,4 qm Rostfläche mit 64 Röhren von 76 mm Durchmesser und je 2 m Länge. Aus den Versuchen geht hervor, daß die Rippenröhren bei künstlichem Zuge schneller den erforderlichen Dampfdruck hervorbringen und bei natürlichem und künstlichem Zuge weniger Brennmaterial auf 1 kg verdampftes Wasser gebrauchen, bez. mehr Wasser auf 1 qm Heizfläche verdampfen als die glatten Röhren. Für eine bessere Ausnutzung der Wärme bei gerippten Röhren spricht auch der durch Messungen mittels Kalorimeters festgestellte, verhältnismäßig geringe Wärmegrad der abgehenden Feuerungsgase im Fuchs. Die Rippenröhren sind aus Messing hergestellt, ihre Enden sind ohne Rippen, um eine bequeme und solide Befestigung in den Kesselwänden zu gestatten.
Ein außerordentlich entwickeltes Wasserröhrensystem zeigt der Klimaxkessel von Morrin. Derselbe besteht in der Hauptsache aus einer großen Anzahl doppelt gebogener Röhren, welche von einem in der Mitte des Kessels liegenden senkrechten Rohre ausgehen und an einer höher gelegenen Stelle desselben wieder einmünden. Fig. 1 zeigt den Kessel im Querschnitt mit einem Ring von Röhren. Solche Röhrenringe sind am Kessel in größerer Anzahl übereinander angeordnet. Jede der Röhren t beginnt an dem senkrechten Mittelrohr A bei e, geht erst radial, dann nahezu in einem zum Mittelrohr konzentrischen Bogen und endlich wieder radial zum Mittelrohr A zurück (bei f), dabei fortwährend etwas ansteigend, so daß f höher liegt als e. In dem Mittelrohr A ist noch ein zweites Rohr B angebracht, von welchem kurze Rohrstücke c bis zum Anfang e der Heizröhre t reichen. Rohr B, welches mit seinem obern offenen Ende nur bis nahe zum Wasserspiegel reicht, von beiden Seiten von Wasser umgeben ist und deshalb ganz leicht gehalten sein kann, hat den Zweck, zusammen mit den Rohrstücken c den Wasserumlauf zu regeln. Die Speisung des Kessels geschieht vom Rohre B aus. Das Wasser geht von B aus durch die Rohrstücke c in die ansteigenden Heizrohre t, welche den in ihnen sich bildenden Dampf in den zwischen A und B gelegenen ringförmigen Raum entlassen,
* Fig. 1. Klimaxkessel von Morrin (Horizontalschnitt).
durch welchen er in den Dampfraum gelangt. Dieser wird einfach durch eine Fortsetzung des Kessels gebildet, bei welchem nur das Rohr B fehlt und dafür zwischen den einzelnen Ringen von Röhren t Trennungsplatten derart eingelegt sind, daß der Dampf gezwungen ist, sämtliche Röhrenringe nacheinander zu passieren, um dabei getrocknet zu werden. Natürlich müssen die Heizgase, ehe sie an die mit Dampf gefüllten Röhren t gelangen, so viel Wärme abgegeben haben, daß sie die Röhren nicht mehr zum Erglühen bringen können. Dieser Kessel bedarf eines ringförmigen Rostes, welcher, unter den untersten Heizröhren t gelegen, den Raum zwischen dem Rohre A und der Kesselummantelung ausfüllt und die Verwendung von 3–4 Feuerthüren nötig macht, weil man den Rost von einer einzigen Stelle aus nicht zu beschicken vermag. Legt man den Rost jedoch so auf Rollen, daß er sich um die Kesselachse drehen läßt, so kommt man mit einer Feuerthür aus.
Gebrüder Serpollet waren bei der Konstruktion ihres zum Betrieb von Kleinmotoren bestimmten Kessels (Zwergkessels) bestrebt, einen eigentlichen Wasserraum im Kessel zu vermeiden und den Dampf nur in dem Maße zu erzeugen, als er sofort in der Dampfmaschine Verwendung finden kann. Das von ihnen benutzte Prinzip der Dampferzeugung ist schon früher angewendet worden und besteht darin, daß Wasser zwischen zwei einander möglichst nahegerückte, von außen erwärmte Metallwände eingespritzt wird, wobei eine augenblickliche Verdampfung stattfindet. Gebrüder Serpollet haben nun diesen Wänden eine [169] eigentümliche Gestalt gegeben. Sie benutzen zur Herstellung ein Rohr, welches in angewärmtem Zustand plattgewalzt wird und zwar derart, daß sich die Wände beinahe berühren. Danach wird das Rohr r spiralförmig gebogen (Fig. 3) und in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise auf eine Feuerung gelegt. Die beiden Rohrenden a und b bleiben rund und dienen zum Anschluß der Speisevorrichtung, bez. der Dampfleitung. Das Wasser wird in das auf etwa 250° erhitzte Rohr eingeführt. Kesselstein
* Fig. 2. Serpollets Dampf­kessel.
soll hierbei nicht abgesetzt, sondern stets in Pulverform mitgerissen werden. Probestücke, die nach mehrmonatigem Dienste aufgeschnitten wurden, zeigten durchaus reine, sogar in gewissem Grade polierte Flächen. Für eine gut regulierte Speisevorrichtung muß natürlich gesorgt sein, wenn die durch solche Kessel betriebenen Dampfmaschinen nicht sehr unregelmäßigen Gang zeigen sollen. Die Oberflächen der Serpolletschen Heizrohre werden neuerdings mit Querrippen versehen, welche dem Rohre eine größere Heizfläche und zugleich eine größere Widerstandsfähigkeit gegen den innern Druck geben sollen. Das Material der Röhren ist Rotkupfer, ihre Dimensionen sind: Länge = 2 m, Breite = 90 mm, Weite = 0,42 mm.
* Fig. 3. Serpollets Spiralrohr.
Sie haben 0,016 qm vom Wasser benetzte Fläche und ein Gewicht von 33 kg pro 1 Pferdekraft. Kessel von mehr als 1 Pferdekraft haben mehrere solcher Röhren übereinander. In Frankreich dürfen diese Kessel ohne die gewöhnlich vorgeschriebenen Sicherheitsapparate aufgestellt werden. Sie werden benutzt für das Kleingewerbe und zum Betrieb von Fahrrädern und kleinen Dampfschiffen.
Während bisher bei den Röhrenkesseln die Röhren meist einfache Siederöhren (die innen mit Wasser gefüllt sind und außen von den Feuergasen umspült werden), oder aber Feuerröhren (die außen von Wasser umgeben sind und von den Feuergasen durchzogen werden) waren, vereinigen Charles und Babillot beide Arten und verwenden Röhren, die zugleich Siede- und Feuerröhren sind, indem sie je zwei Röhren von verschiedener Weite ineinander stecken und den Zwischenraum mit Wasser ausfüllen. Auf die Enden der Siederöhren A (Fig. 4) sind stählerne Köpfe CC genietet, in welche die die Siederöhren durchziehenden Rauchröhren B gesteckt sind. Die Feuergase steigen, nachdem sie sich in einem genügend großen Feuerraum D frei entwickelt haben, zwischen den Siederöhren, diese umspülend, empor. Über dem gesamten Röhrenbündel ist eine wagerechte Decke gespannt, welche das weitere Emporsteigen der Gase hindert und diese nötigt, in den Raum E zwischen der rückwärtigen Umfassungsmauer und den hintern Röhrenköpfen abwärts zu ziehen. Da nun die Röhrenköpfe durch entsprechende Ansätze und Flantschen zu einer Wand vereinigt sind, so ist der Zwischenraum zwischen den Röhren abgeschlossen, und die Gase sind gezwungen, durch die Rauchröhren hindurch in die Rauchkammer F zu streichen; von hier gehen sie abermals in die Höhe und nach rückwärts, die Oberkessel G sowie die Dampftrockenrohre H umspülend, um dann in den Schornstein zu entweichen. Auf diese Weise wird die Wärmeabgabe an das Wasser eine äußerst wirksame und die Verdampfung eine sehr schnelle, da der dünne Wasserring zwischen Siede- und Feuerrohr von beiden Seiten zugleich geheizt wird. Die Heizfläche ist also eine sehr bedeutende
* Fig. 4. Dampfkessel von Charles und Babillot.
und der benötigte Raum ein sehr kleiner. Die Röhren stehen in senkrechten Reihen, die Röhrenköpfe haben oben und unten Öffnungen, derart, daß die Wasserräume der Röhren einer Reihe miteinander verbunden sind. Die obersten vordern Köpfe münden in ein querliegendes, die Oberkessel G tragendes und mit ihnen kommunizierendes Sammelrohr J von quadratischem Querschnitt. Die hintern untersten Köpfe münden in ein hinter dem Feuerraum liegendes Querrohr K, welches an beiden Enden durch ein aufsteigendes Rohr mit dem Sammelrohr J verbunden ist. Die Oberkessel sind zur Hälfte mit Wasser, zur andern Hälfte mit Dampf gefüllt. Von den Domen L der Oberkessel tritt der Dampf in die seitlich von denselben gelegenen Dampftrockner H. Daß der Zwischenraum zwischen Siede- und Feuerraum sich bald mit Schlamm oder Kesselstein anfüllt, soll nicht zu befürchten sein, weil die äußerst rasche Verdampfung und der schnelle Umlauf des Wassers in den Rohren solche Ansammlungen verhindert, so daß die Rohrflächen immer rein und als Heizflächen wirksam bleiben. Der Schlamm soll sich in dem untern Querrohr K sammeln und kann durch Ablassen entfernt werden. Die Röhren sind auf 30 Atmosphären geprüft. Der Quadratmeter Heizfläche erzeugt 20–25 kg Dampf in der Stunde bei 8–10facher Verdampfung.
Die im Innern von Dampfkesseln auftretenden Korrosionen, welche unter Umständen die D. so stark schwächen können, daß sie dem normalen Arbeitsdruck nicht mehr widerstehen und explodieren, sind nach J. A. Schwarz meist Rosterscheinungen, welche sich auf das Vorhandensein gewisser Bestandteile des Speisewassers zurückführen lassen, die eine mit Blechzerstörung verbundene chemische Einwirkung auf die Kesselwände ausüben. Das Rosten wird durch die verschiedene Rostfähigkeit des Eisenmaterials selbst oder durch äußere Einflüsse befördert oder gehemmt. Rostbefördernd sind am Eisen selbst rauhe Außenflächen, Gehalt an Mangan und Schwefel, Ungleichmäßigkeit des Materials, hemmend wirken glatte Oberflächen, Gehalt an Kohlenstoff und Phosphor, Gleichmäßigkeit des Materials. Äußere Einflüsse von rostbefördernder Wirkung sind unter Wasser große Mengen im Wasser gelöster Kohlensäure und Sauerstoffs sowie Chlorverbindungen, [170] von hemmender Wirkung ein Gehalt des Wassers an Kalk und Soda. Nach den Korrosionsursachen lassen sich nach Schwarz drei Hauptgruppen von Korrosionen unterscheiden: Korrosionen durch im Wasser gelöste Gase, durch unlösliche Stoffe, durch lösliche Stoffe. Die Korrosionen durch im Wasser gelöste Gase werden in den allermeisten Fällen durch das Zusammenwirken von Sauerstoff und Kohlensäure hervorgerufen und zwar naturgemäß am meisten da, wo die Gase infolge der Temperaturerhöhung des Wassers aus demselben austreten und an den Kesselwänden längere Zeit anhaften können. Diese Bedingungen sind in den Siederohren der Siederohrkessel mit Zwischenfeuerung (s. Bd. 4, S. 451) erfüllt, welche daher sehr häufig von Korrosionen betroffen werden. Unterstützende Ursachen sind hierbei eine nur geringe Bewegung des Wassers und Verletzungen der Eisenfläche (Risse, Furchen, Knickungen). Diese Korrosionen lassen sich vermindern durch stärkern Alkaligehalt des Wassers, starke Kesselneigung und Vermeidung des Eindringens von Luft ins Wasser, gänzlich verhindern jedoch durch starke Wasserzirkulation, durch Verlegung des Speisewassereintritts an eine stark erwärmte Stelle, von wo die frei werdenden Gasbläschen in den Dampfraum entweichen können, und durch starke Vorwärmung des Speisewassers. Seltener treten Kesselkorrosionen durch Schwefelwasserstoff auf, der aus Wasser mit faulendem Seegras herrührt. Doch gewinnen diese infolge der Leichtlöslichkeit des Schwefelwasserstoffs und seiner heftigen Einwirkung auf das Eisen leicht große Ausdehnung. Als Gegenmittel ist das Ausfällen des Schwefelwasserstoffs mit Eisensalzen zu empfehlen. Die Ursache der Korrosionen durch unlösliche Stoffe ist die chemische Zersetzung der durch das Schmieren der Dampfcylinder, Speisepumpen etc. in das Kondensationswasser und mit diesem in den Kessel gelangenden Fette. Aus diesen werden unter der Einwirkung der Kesseltemperatur oder durch Aufnahme von Sauerstoff aus dem Wasser unlösliche Fettsäuren abgeschieden. Ersteres erfolgt in den heißern Kesselteilen, letzteres in den kältern. Abhilfe wird durch Zusatz von Soda zum Speisewasser geschaffen. Die Korrosionen durch lösliche Stoffe entstehen auf sehr verschiedene Weise, ihre Ursachen sind oft schwer zu erkennen. Häufig werden sie verursacht durch Stoffe, welche, bei gewöhnlicher Temperatur das Eisen nur wenig angreifend, mit steigender Wassertemperatur und Konzentration eine zunehmende Einwirkung auf das Kesselmaterial ausüben. Hierhin gehört z. B. Kochsalz beim Speisen von Kesseln mit Salzsole, die von den Abwässern von Bädern herrührt, und Ätznatron in den Kesseln der Honigmannschen Lokomotive (s. Bd. 10, S. 890). Ähnlich wirken freie Säuren, besonders an den heißesten Kesselteilen, welche in Kesselwässern enthalten sind, die von den oft salpetersäurehaltigen Abwässern von Verzinkungsanstalten, aus Torfmooren (Humussäure, Ameisensäure etc.), aus Steinkohlen-, Braunkohlen- und Kaolingruben (Schwefelsäure) entnommen sind. Andre Stoffe wirken dadurch schädlich, daß sie, durch die Kesseltemperatur zersetzt, Säure frei werden lassen, so z. B. schwefelsaures Eisenoxyd, welches sich bei einer Wassertemperatur von 150–160° in Eisenoxyd und Schwefelsäure zersetzt. In den Dampfkesseln von Zuckerfabriken wird das Material dadurch angegriffen, daß Zuckerlösungen mit in den Kessel gelangen und sich infolge der Kesseltemperatur unter Bildung organischer Säuren zersetzen. Andre Stoffe wirken nur da schädlich ein, wo die Kessel direkt von der Flamme getroffen werden und Temperaturen von 250° und mehr annehmen, z. B. Schwefelnatrium in den Laugenkesseln der Cellulosefabriken, welches bei dieser Temperatur eine lokale Bildung von Schwefeleisen bewirkt.
Zur Sicherung von Dampfkesseln gegen Explosion soll ein Schmelzpfropfen dienen, der in der Kesselwandung über dem Feuerherd angebracht ist und schmilzt, wenn die Temperatur der Kesselbleche über das zulässige Maß steigt. Der durch die so entstehende Öffnung austretende Wasserstrahl soll das Feuer auslöschen. Der Pfropfen sitzt in einem in die Kesselwand geschraubten Stutzen und besteht aus zwei ineinander steckenden Hohlkegeln, deren äußerer in den Stutzen eingeschraubt ist. Zwischen beiden Kegeln ist ein Ringraum, der mit einer leichtflüssigen Legierung von bestimmtem Schmelzpunkt angefüllt ist. Auf diese Weise ist die Legierung vor der direkten Einwirkung des Feuers geschützt. S. Huldschinsky u. Söhne in Gleiwitz wollen der Kesselexplosion in etwas andrer Weise vorbeugen. Sie fügen in die Kesselwandung eine absichtlich schwach gehaltene Stelle ein, welche zwar den erlaubten höchsten Dampfdruck aushält, aber bei einer bestimmten Überschreitung desselben nachgibt. Diese schwache Stelle besteht in einer runden Platte, welche in der Mitte durch eine Druckschraube von außen gegen eine etwas kleinere Öffnung in der Kesselwandung gepreßt wird und am Rande durch eine Asbestpackung abgedichtet ist. Bei der Wasserprobe des Kessels wird die Druckschraube so eingestellt, daß bei 1–2 Atmosphären Überschreitung des höchstzulässigen Druckes die Ränder sich aufbiegen. Tritt nun beim Betrieb die gefährliche Spannung ein, so biegt der Dampf die Ränder der Platte auf, schleudert die Asbestpackung heraus und öffnet sich dadurch einen Ausgang, der genügend groß zum wirksamen Abblasen ist, und strömt durch weite Rohre in das Kesselfeuer, welches dadurch gedämpft wird. Versuche mit diesem Apparat sollen ergeben haben, daß die Kesselspannung in 5 Minuten wieder auf die normale Höhe zurückgeführt wurde.
Wenn in einem D. Flugasche, wie sie die Feuergase fester Brennstoffe stets mit sich führen, die Heizflächen bedeckt, so wird dadurch, weil Asche die Wärme schlecht leitet, die Wärmeübertragung auf das Wasser entsprechend herabgezogen, die Ausnutzung der Wärme also verschlechtert. Bei Kesseln mit Feuerrohren (Cornwall-, Fairbairnkessel) findet ein solches Absetzen von Flugasche sehr oft statt; die Flugasche fällt beim Durchstreichen des Feuerrohrs allmählich und legt sich auf den Boden desselben, wenn der Zug nicht stark genug ist, um sie durchzureißen. Bei dem gebräuchlichen geraden Durchzug der Feuergase ist aber die Wärmeübertragung von den Feuergasen durch die Rohrwand auf das Wasser auch deshalb eine beschränkte, weil die äußerste Schicht der parallel fortziehenden Gase ihre Wärme schnell abgibt, aber die Wärme der mehr nach innen liegenden Gasschichten nur langsam hindurchläßt. Zur Vermeidung dieser Übelstände ordnet R. Sickel in dem Feuerrohr in einigem Abstand von dem Roste ein Stück Schraube an (ähnlich einer Transportschnecke), deren äußerer Durchmesser nur wenig kleiner ist als derjenige des Feuerrohrs. Die vom Roste kommenden Feuergase sind somit genötigt, diese Schraube zu durchstreichen und nehmen dabei selbst eine schraubenförmige Bewegung an, derart, daß die Asche nicht dazu kommt, sich abzusetzen, sondern stets wieder aufgewirbelt wird, um erst in den gemauerten Zügen, deren Boden [171] keine Heizfläche bildet, niederzufallen. Zugleich sollen die Gasteile viel kräftiger durcheinander gewirbelt werden, so daß alle Teilchen nacheinander nach außen kommen und ihre Wärme leicht abgeben können. Den Kern der Schraube bildet ein Rohr, welches, mit feinen Löchern versehen, am hintern Ende des Kessels durch das Mauerwerk tritt; es soll den noch unverbrannten Gasteilchen Luft zuführen. Die Ausführung der Sickelschen Schraube, die sich bei jedem (alten oder neuen) Feuerrohrkessel leicht anbringen läßt, hat die Dampfkesselfabrik von J. Piedboeuf in Aachen übernommen.
Gewöhnlich ist bei Dampfkesseln zum Abblasen derselben, welches zum Entfernen des im Kessel aus dem Speisewasser angesammelten Schlammes von Zeit zu Zeit erfolgen muß, unten an der Stirnwand oder am Mantel des Dampfkessels ein großer Hahn oder ein Ventil angebracht, welches den Abschluß der Ablaßleitung bildet. Vielfach wird auch das Abschlußorgan erst in einiger Entfernung vom Kessel in das Ablaßrohr eingeschaltet. Beide Anordnungen sind für den sie bedienenden Arbeiter gefährlich. Zwischen dem Hahn und dem Kessel findet naturgemäß die stärkste Schlammablagerung statt, durch welche leicht ein Verstopfen des Rohres und völlige Unbeweglichkeit des Hahnes herbeigeführt werden kann. In solchem Falle muß eine benachbarte Flantschverbindung oder der Hahn gelöst werden, damit man mit scharfen Drähten oder Stangen den festgewordenen Schlammpfropfen durchstoßen kann. Derselbe löst sich dann oft plötzlich und läßt das heiße Wasser mit großer Gewalt durchbrechen, wobei häufig Verbrühungen des Personals vorkommen. Auch sind Unfälle durch Undichtwerden und den Bruch des Ablaßstutzens oder des Rohres zwischen diesem und dem Absperrhahn verursacht worden. Allen solchen Unfällen soll die Weinligsche Sicherheitsabblasevorrichtung vorbeugen. Bei dieser mündet die Ablaßleitung L
* Fig. 5. Weinligs Sicher­heitsabblase­vorrichtung.
wie gewöhnlich unten am tiefsten Punkte des Kessels ein und enthält in beliebiger Entfernung vom Kessel den üblichen Hahn- oder Ventilverschluß. Den eigentlichen Abschluß aber gegen den Kessel selbst bildet ein großes Rotgußventil V (70 mm Durchmesser), dessen Sitz innerhalb des Kessels auf dem Ablaßstutzen A befestigt ist (Fig. 5). Der Ventilkörper ist an einem entsprechend weiten Rohre R angebracht, welches durch den Kessel nach oben hindurchragt und durch Drehung eines Handrades bewegt werden kann. In diesem Ventilkörper sitzt ein kleines Ventil v (von 15 mm Durchmesser), welches ebenfalls mittels eines Handrades bedient werden kann. Im Dampfraum, dicht über dem Kesselscheitel, hat das weite Rohr mehrere Löcher für den Dampfeintritt. Öffnet man den Abblasehahn und dann das kleine Ventil v, so schießt durch diese Löcher ein kräftiger Dampfstrahl in die Ablaßleitung und reinigt dieselbe. Sollte also bei dieser Anordnung eine Verstopfung des Ablaßrohres eintreten, so kann man unbedenklich die nächste Flantschverbindung lösen, das Rohr durchstoßen und dann nach Wiederanbringung Dampf durch das kleine Ventil hindurchblasen lassen. Die Vorzüge dieses Apparats bestehen demnach in folgendem: die gesamte Ablaßleitung ist gegen den Kessel vollständig abgeschlossen, steht also nicht unter Dampfdruck und kann im Bedarfsfall jederzeit abgenommen und gereinigt werden; eine Entleerung oder Explosion des Kessels infolge von Bruch des Ablaßrohrs ist ausgeschlossen; einer Verstopfung kann dadurch vorgebeugt werden, daß die Rohrleitung ab und zu durch einen Dampfstrahl gereinigt wird; die Bedienung der Abblasevorrichtung erfolgt oberhalb des Kessels ohne Gefahr für das Dienstpersonal. Der Weinligsche Apparat wird von R. Schwartzkopff in Berlin geliefert.
Der Aufschwung der wirtschaftlichen Thätigkeit in der jüngsten Zeit hat auch eine erhebliche Zunahme in der Verwendung der bewegenden Kraft des Dampfes zur Folge gehabt. Mit Ausnahme der in der Benutzung der Militärverwaltung und der kaiserlichen Marine befindlichen sowie der Lokomotiven betrug die Zahl der D. und Dampfmaschinen in Preußen:
| | 1889 | 1890 |
| Feststehende Dampfkessel | 47151 | 48538 |
| Feststehende Dampfmaschinen | 45192 | 46554 |
| Bewegliche Dampfmaschinen u. Lokomobilen | 12177 | 12822 |
| Schiffsdampfkessel | 1836 | 2046 |
| Schiffsdampfmaschinen | 1674 | 2007 |
Auf die einzelnen preußischen Provinzen verteilen sich die angegebenen fünf Arten von Dampfentwicklern und Dampfmaschinen in folgender Weise. Es wurden 1890 gezählt:
| In | Feststehende | Feststehende | Be­wegliche Dampf­kessel | Schiffs- | Schiffs- |
| In | Dampf­kessel | Dampf­maschi­nen | Be­wegliche Dampf­kessel | Dampf­kessel | Dampf­maschi­nen |
| Ostpreußen | 1197 | 985 | 569 | 151 | 144 |
| Westpreußen | 1240 | 1232 | 886 | 172 | 214 |
| Berlin, Stadtkreis | 1627 | 1363 | 285 | 78 | 79 |
| Brandenburg | 3994 | 3338 | 1190 | 95 | 105 |
| Pommern | 1464 | 1574 | 819 | 390 | 385 |
| Posen | 1432 | 1218 | 902 | 23 | 23 |
| Schlesien | 7328 | 6558 | 1701 | 57 | 67 |
| Sachsen | 4851 | 5587 | 1881 | 112 | 84 |
| Schleswig-Holstein | 1699 | 1575 | 531 | 403 | 400 |
| Hannover | 3151 | 2855 | 832 | 124 | 131 |
| Westfalen | 7147 | 6914 | 1129 | 11 | 11 |
| Hessen-Nassau | 1804 | 1525 | 677 | 31 | 30 |
| Rheinland | 11571 | 11810 | 1398 | 399 | 334 |
| Hohenzollern | 33 | 20 | 22 | – | – |
| Zusammen: | 48538 | 46554 | 12822 | 2046 | 2007 |
Für die Verteilung und das starke Anwachsen der D. und Dampfmaschinen ist in erster Linie die gewerbliche Thätigkeit maßgebend, dann aber trug hierzu neuerdings auch die Landwirtschaft insofern bei, als diese sich mehr und mehr bestrebt, die teure Menschen- und Tierkraft durch billigere Maschinenkraft zu ersetzen und zu einer immer ausgedehntern Aufstellung von Lokomobilen behufs Betriebes von Dresch- und andern Maschinen schreitet. Hierauf beruht einerseits die starke Zunahme der feststehenden D. und Dampfmaschinen in den industriereichen Landesteilen, anderseits diejenige der beweglichen D. und Lokomobilen in den hauptsächlich dem Landbau obliegenden Bezirken. Die starke Vermehrung der beweglichen D. kommt aber auch auf Rechnung der sinnreich konstruierten beweglichen Dampfmotoren mit geringen Abmessungen und verhältnismäßig großer Leistungsfähigkeit, welche in den kleinen Werkstätten und Betrieben immer mehr Eingang finden. Die folgende [172] Tabelle zeigt den Aufschwung der gewerblichen Thätigkeit in ihren verschiedenen Richtungen während eines elfjährigen Zeitraums. Es wurden gezählt:
| In den Gewerbegruppen | In den Gewerbegruppen | Im Jahr | Feststehende | Feststehende | Bewegliche Dampf­kessel u. Loko­mobilen |
| In den Gewerbegruppen | In den Gewerbegruppen | Im Jahr | Dampf­kessel | Dampf­maschi­nen | Bewegliche Dampf­kessel u. Loko­mobilen |
| Land- und Forstwirtschaft | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 326 | 210 | 2522 |
| Land- und Forstwirtschaft | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 484 | 319 | 7086 |
| Bergbau und Hüttenwesen | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 9460 | 8350 | 770 |
| Bergbau und Hüttenwesen | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 11882 | 11600 | 1143 |
| Industrie der Steine und Erden | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1154 | 1052 | 422 |
| Industrie der Steine und Erden | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 2136 | 2274 | 676 |
| Metallverarbeitung | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1286 | 1200 | 148 |
| Metallverarbeitung | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 2118 | 2144 | 250 |
| Industrie der Maschinen, Werkzeuge etc. | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1467 | 1486 | 208 |
| Industrie der Maschinen, Werkzeuge etc. | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 2248 | 2421 | 399 |
| Chemische Industrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 822 | 772 | 44 |
| Chemische Industrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 1558 | 1413 | 100 |
| Industrie der Heiz- und Leuchtstoffe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 746 | 717 | 25 |
| Industrie der Heiz- und Leuchtstoffe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 1165 | 1081 | 79 |
| Textilindustrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 3438 | 3456 | 83 |
| Textilindustrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 4845 | 4455 | 119 |
| Papier- und Lederindustrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1047 | 957 | 29 |
| Papier- und Lederindustrie | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 1678 | 1496 | 62 |
| Industrie der Holz- und Schnitzstoffe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1364 | 1281 | 242 |
| Industrie der Holz- und Schnitzstoffe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 2475 | 2303 | 651 |
| Industrie der Nahrungs- und Genußmittel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 8283 | 7597 | 387 |
| Industrie der Nahrungs- und Genußmittel | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 12995 | 12622 | 802 |
| Industrie der Bekleidung und Reinigung | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 385 | 243 | 8 |
| Industrie der Bekleidung und Reinigung | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 686 | 412 | 31 |
| Baugewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 43 | 44 | 147 |
| Baugewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 37 | 25 | 339 |
| Polygraphische Gewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 236 | 208 | 49 |
| Polygraphische Gewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 297 | 257 | 58 |
| Handelsgewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 26 | 31 | 19 |
| Handelsgewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 646 | 612 | 121 |
| Verkehrsgewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 580 | 603 | 208 |
| Verkehrsgewerbe | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 772 | 715 | 358 |
| Gewerbe für häusl. Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 260 | 165 | 8 |
| Gewerbe für häusl. Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 720 | 431 | 93 |
| Gewerbe für gemischte und unbestimmte Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 1476 | 1517 | 216 |
| Gewerbe für gemischte und unbestimmte Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 1741 | 1908 | 452 |
| Maschinenbau und Eisengießerei | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 804 | 946 | 9 |
| Maschinenbau und Eisengießerei | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 657 | 924 | 34 |
| Mühlen für mehrere Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 308 | 281 | 18 |
| Mühlen für mehrere Zwecke | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 359 | 342 | 40 |
| Überhaupt: | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1879 | 32411 | 29895 | 5536 |
| Überhaupt: | $\left\{{\begin{aligned}\\\\\end{aligned}}\right.$ | 1890 | 48538 | 46554 | 12822 |
Aus der Tabelle ergibt sich auch, daß in Preußen der Schwerpunkt der gewerblichen Thätigkeit nach wie vor im Berg- und Hüttenwesen, in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie und in der Textilindustrie beruht. Von sämtlichen feststehenden Dampfmaschinen und Dampfkesseln, welche überhaupt ihre Verwendung vornehmlich in der Industrie finden, entfielen sowohl 1879 als 1890 fast zwei Drittel auf die genannten drei Gewerbszweige. Es benutzten nämlich von den feststehenden
| | Dampfkesseln | Dampfkesseln | Dampfmaschinen | Dampfmaschinen |
| | 1879 | 1890 | 1879 | 1890 |
| | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. |
| Bergbau und Hüttenwesen | 29,19 | 24,48 | 27,93 | 24,92 |
| Nahrungs- und Genußmittel­industrie | 25,56 | 26,77 | 25,41 | 27,11 |
| Textilindustrie | 10,61 | 9,98 | 11,56 | 9,57 |
Von den beweglichen Dampfkesseln (Lokomobilen) macht den verhältnismäßig größten Gebrauch die Land- und Forstwirtschaft; denn wurden schon 1879 von letztern die Hälfte aller damals in Preußen vorhandenen beweglichen D. verwendet, so stieg ihre Zahl 1890 auf 55 Proz., gleichzeitig wuchs die Zahl der von der Land- und Forstwirtschaft benutzten beweglichen D. auf fast das Dreifache.
Jahres-Supplement 1891–1892 :
| Band 19 (1892), Seite 163–165 ||
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| korrigiert ||
| Indexseite ||
[163] Dampfkessel. Wassermangel ist von jeher ein gefürchtetes Vorkommen im Dampfkesselbetrieb gewesen. Man hat sich dagegen durch verschiedenartige Apparate, welche das Eintreten eines zu niedrigen Wasserstandes rechtzeitig melden, zu schützen versucht (s. Blakes Alarmapparat und Schwartzkopffs Universalkontroll- und Sicherheitsapparat, Bd. 10, S. 521 und 522), trotzdem kommen aber immer wieder Betriebsstörungen, Deformationen und Explosionen von Dampfkesseln infolge von Wassermangel im D. vor, so daß die Frage, welche Verhaltungsmaßregeln zu treffen sind, wenn infolge von Wassermangel die entblößte Kesselfläche stark erhitzt oder gar glühend geworden, nach wie vor eine brennende geblieben ist. Am nächsten liegend erscheint es, Abhilfe zu schaffen durch schnelle Zuführung von Speisewasser. Doch werden dagegen zwei Bedenken geltend gemacht. Durch Aufspeisen von Wasser auf die glühenden Bleche soll plötzlich so viel Dampf entwickelt werden, daß eine rapide und gefährlich hohe Steigerung der Dampfspannung im Kessel eintritt, welcher der Kessel nicht widerstehen kann. Dann soll das hochwarme Blech durch die Wasserzuführung plötzlich so stark abgekühlt werden, daß Risse entstehen, wodurch erst recht ein Unfall eingeleitet würde. Diesen Bedenken ist anderseits entgegengehalten worden, daß mit dem immerhin langsamen Ansteigen des Wasserspiegels das überhitzte Blech nur allmählich abgekühlt wird, das Auftreten von Rissen somit gar nicht zu erwarten steht, und daß die in den glühenden Kesselteilen aufgespeicherte Wärmemenge nicht bedeutend genug sei, um plötzlich eine große und gefährliche Dampfentwickelung herbeiführen zu können. Nach einem Vortrag von Cl. Haage in Chemnitz („Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure“, 1891) hat Lavington E. Fletscher, Oberingenieur der Manchester Steam Users Association vor kurzem Versuche angestellt über das Verhalten von Kesseln, bei denen absichtlich Wassermangel hervorgerufen wurde. Der Versuchskessel war ein Zweiflammrohrkessel (s. Dampfkessel, Bd. 4, S. 449) von 8460 mm Länge, 2100 mm Durchmesser des Kessels und 915 mm Durchmesser der Flammrohre sowie von 77 qm Heizfläche. Die Blechstärke im Mantel und den Feuerrohren betrug 11 mm, in den Böden 14 mm. Die Nähte waren einfach genietet, die Flammrohre glatt ohne jede Verstärkung. An der vordern Stirnplatte waren über den Flammrohren zwei Speiseventile angeordnet, an welche Rohre angeschlossen waren, die über dem Scheitel der Flammrohre in Brausen endigten. Der Kessel war ferner mit zwei Wasserstandsgläsern, zwei Sicherheitsventilen und einer Dampfspeisepumpe mit einer Leistung von 140 Lit. Wasser in der Minute versehen. Um auch die Formveränderung der Flammrohre beobachten zu können, waren auf dem Scheitel jedes Flammrohres über die Länge desselben verteilt drei Eisenstäbe befestigt, deren Enden durch Stopfbüchsen in der Kesselwandung nach außen geführt, mit Drahtseilen verbunden waren. Diese liefen über Rollen und trugen am andern Ende außer einem Spanngewicht einen Zeiger, dessen Stand an einem Maßstabe beobachtet werden konnte. An der vordern Stirnwand des Kessels waren außerdem zwei Hähne eingeschraubt (der obere 150 mm, der untere 75 mm über der Sohle des Kessels), welche je mit einem wagerechten Einsteckrohr von 3,6 m Länge versehen waren. Auf der linken Seite des Kessels war in einer Entfernung von 11 m ein Raum für die Beobachter hergestellt, in welchem ein Manometer, ein Wasserstandsglas und die Maßstäbe für die Formveränderung der Mäntel untergebracht waren. Die Versuche und ihre Ergebnisse waren folgende: Beobachtungen über die Temperatur des Wassers im Kessel während des Anfeuerns. Sowohl der Versuchskessel als auch eine ganze Reihe von andern Kesseln wurden mit Wasser von verschiedener Temperatur angefüllt und dann geheizt. Dabei zeigten sich zwischen den Temperaturen an der Kesselsohle und am Wasserspiegel Unterschiede, die vom Beginn des Anfeuerns bis zu einem bestimmten Maximum anstiegen und dann wieder abfielen. Es ergab sich bei Anfüllung des Kessels mit kaltem Wasser (14°) zwischen oben und unten ein Temperaturunterschied von 121°, bei Anfüllung des Kessels mit heißem Wasser (66°) ein Unterschied von 82°. Diese Beobachtungen führen zu folgenden Schlüssen: Das Wasser am Boden des Kessels ist von wesentlich niedrigerer Temperatur als dasjenige am Wasserspiegel. Dieser Temperaturunterschied muß wesentliche Spannungen in den Kesselblechen und ihren Verbindungen hervorrufen. Der Kessel ist daher nach der Reinigung am besten mit heißem Wasser zu füllen. Das Anfeuern eines Kessels soll thunlichst langsam erfolgen, namentlich nach einer Reinigung oder bei Inbetriebsetzung des Kessels; die Dampfentnahme beim Beginn des Betriebs, bez. bei der Verbindung mit andern Kesseln, d. h. das Öffnen der Dampfventile, soll äußerst langsam stattfinden, um möglichst geringe Bewegung in der Wassermasse hervorzurufen. Das Speiserohr soll kurz unter dem Wasserspiegel ausmünden.
Beobachtungen über die Formveränderung der Flammrohre im Betrieb wurden vorgenommen vom Beginn des Anfeuerns des mit kaltem Wasser (24°) gefüllten Versuchskessels bis zur Erreichung einer Dampfspannung von 3,6 Atmosphären und einer Temperatur von 148° oben und 40° unten im Kessel und führten zu folgenden Ergebnissen: Der Kesselmantel verlängerte sich um 9,5 mm (0,11 Proz. seiner Länge). Die Vergrößerung des Kesseldurchmessers war verschwindend klein. Die Formveränderung der Flammrohre war erheblich und betrug nach der Mitte der Flammrohre bis zu 15 mm = 0,18 Proz. der Länge, d. h. die Flammrohre wölbten sich um 15 mm nach oben. Hieraus wird geschlossen, daß den Stirnwänden der Flammrohrkessel, damit sie den schiebenden Ausdehnungen der Flammrohre folgen können, eine gewisse Elastizität gelassen werden muß, und daß die Flammrohre mit dem Mantel nicht verankert werden, sondern höchstens aufliegend unterstützt werden dürfen.
Versuche mit rotglühend gemachten Flammrohren wurden mit und ohne Dampfspannung [164] angestellt. Bei letztern wurde der Kessel gefüllt und bei geöffneten Sicherheitsventilen bis zur vollen Dampfentwickelung angefeuert, wobei sich eine Spannung von 0,2 Atmosphären zeigte. Nun wurde das Wasser abgelassen bis 400 mm unter den Flammrohrscheitel und nach 14 Minuten bei geschlossenen Sicherheitsventilen frisches Wasser durch die über den Flammrohrscheiteln mündenden Speiserohre zugeführt, wobei die Spannung in 3/4 Minute von 0,4 Atmosphären auf 1,8 Atmosphären stieg, um nach 13 Minuten wieder auf 0,4 Atmosphären zurückzukommen. Hierbei waren, wie die Untersuchung ergab, die entblößt gewesenen Flammrohrflächen überhitzt worden. Die Ringnähte waren leck und die Flammrohre im Querschnitt oval geworden und ihrer Länge nach aufwärts durchgebogen. Trotzdem zeigte sich in den Blechen und Nietungen der Flammrohre kein Riß.
Bei den Versuchen mit Dampfspannung wurden Vorrichtungen zur Erkennung des Hitzezustandes der Flammrohre getroffen. Die Dampfspannung wurde bis zum Abblasen der Sicherheitsventile gesteigert und darin erhalten. Dann wurde Wasser abgelassen, bis der Wasserspiegel die Scheitel der Flammrohre berührte und darauf das Feuer in Ordnung gebracht und hoch beschickt. Nach 5, 10, 15, 171/2, 18, 21, bez. 231/2 Minuten ungestörter Verdampfung, durch welche der Wasserstand bis zu 76 mm unter den Scheitel der Flammrohre sank und diese auf 207 mm Breite freigelegt wurden, ward kaltes Wasser eingeführt (147 Lit. in der Minute), bei einigen Versuchen mit einem gewöhnlichen, unter dem Wasserspiegel mündenden Speiserohr, bei andern von oben her auf die glühenden Flammrohre. Bei all diesen Versuchen trat weder eine Steigerung der Dampfspannung ein (sie verringerte sich vielmehr um ein Geringes), noch zeigten sich Risse in den Blechen. Nur die Ringnähte der Flammrohre waren zum Teil undicht geworden. Aus sichern Anzeichen ging unzweifelhaft hervor, daß die Scheitel der Flammrohre glühend gewesen waren. Die Ergebnisse aller Versuche führen zu folgenden Resultaten: Das Aufspeisen von kaltem Wasser auf rotglühende Flammrohre führte nicht zu einer schnellen Entwickelung von Dampf in solcher Menge oder Spannung, daß die Sicherheitsventile den Dampf nicht ableiten, der Mantel des Kessels der Spannungssteigerung nicht widerstehen konnte, und hatte ferner auch keine Längs- und Querrisse in den Blechen und Nähten zur Folge. Wird nun berücksichtigt, daß bei der allgemein üblichen Einrichtung der Kessel das Speisewasser sich nicht auf die Scheitel der Feuerplatten ergießt, die Abkühlung der glühenden Bleche daher nur allmählich durch Steigen des Wasserspiegels erfolgt, so ist zu erwarten, daß bei den gewöhnlichen Betriebskesseln das Einspeisen von kaltem Wasser bei eingetretenem Wassermangel ebensowenig gefährliche Folgen nach sich ziehen wird, wie bei dem Versuchskessel. Anderseits hat einer der Versuche, der infolge mangelhafter Erkennung des Hitzezustandes der Flammrohre übertrieben wurde und zur Explosion eines Flammrohres führte, erkennen lassen, daß das Erglühen und Zusammendrücken der vom Wasser entblößten Flammrohre in verhältnismäßig kurzer Zeit vor sich gehen kann. Da nun hierbei die Wirkung einer Explosion zunächst durch die Feuerthür zu erwarten ist, und der Zeitpunkt, bei welchem die Blechüberhitzung so weit gediehen ist, daß eine Zerstörung eintritt, in der Regel nicht zu bestimmen ist, so ist das in solchen Fällen zur Verminderung der Kesselspannung vielfach empfohlene Herausziehen des Feuers aus einem Kessel mit glühenden Blechteilen immer mit höchster Lebensgefahr verknüpft. Hingegen ist nicht ausgeschlossen, daß auch das Aufspeisen von Wasser die Explosion herbeiführen kann, wenn die Erhitzung schon noch weiter als in den Versuchen und zwar so weit gesteigert ist, daß die geringste Steigerung der Dampfspannung, welche etwa jetzt durch das Einbringen von Wasser herbeigeführt würde, genügte, um die Flammrohre zusammenzudrücken. Eine allgemein gültige Vorschrift, bei Explosionsgefahr durch Wassermangel Speisewasser einzuführen, läßt sich daher aus den Versuchen nicht ableiten.
Sind an einem Kessel Reinigungs- oder Reparaturarbeiten vorzunehmen, so braucht der Kessel, besonders wenn die Arbeiten im Innern des Kessels vorzunehmen sind, längere Zeit, um sich abzukühlen, bevor die Reinigung etc. beginnen kann. Um die Dauer der hierdurch herbeigeführten Betriebsunterbrechung auf ein möglichst geringes Maß herabzubringen, empfiehlt C. Cario nachstehendes Verfahren zum Abkühlen der D. Nachdem das Feuer abgebrannt und der Rost abgeräumt ist, wird der noch vorhandene Dampf aus dem Kessel vollständig abgelassen, während das Wasser im Kessel stehen bleibt. Der Essenschieber bleibt in offener Lage stehen. Wenn andre Kessel durch den weit geöffneten Essenschieber des nicht geheizten Kessels beeinträchtigt werden würden, so öffne man diesen nur gerade so viel, daß ein kühlender Luftstrom durch die Kanäle streicht. Dann wird sofort die Asche aus den Zugkanälen entfernt. Da hauptsächlich Asche und Mauerwerk die Wärme zurückhalten und als schlechte Wärmeleiter die Abkühlung verzögern, so müssen alle Maßnahmen zunächst auf die Abkühlung dieser Massen gerichtet sein. Die eisernen Wandungen des Kessels kühlen sich dann von selbst leicht ab. Es ist daher das anzuwendende Kühlwasser nicht, wie es gewöhnlich geschieht, in den Kessel zu bringen, sondern es muß in die Zugkanäle, in die Flammrohre etc. hineingespritzt werden. Dadurch verdampft das Wasser und entzieht die Wärme der Kesselanlage in sehr wirksamer Weise. Der Dampf aber zieht durch den offenen Rauchschieber nach dem Schornstein ab. Gleichzeitig wird dadurch der Staub der Asche gelöscht. Steht zum Einspritzen des Wassers in die Zugkanäle eine durch einen Nachbarkessel betriebene Speisepumpe oder hydraulischer Druck aus einem höher stehenden Wassergefäß nicht zur Verfügung, so kann man einen Schlauch mit Mundstück an das Ablaßventil des Kessels selbst anschließen und von hier aus Kesselwasser in die Kanäle spritzen, bevor der Dampf vom Kessel abgelassen wird. Letzteres Verfahren ist natürlich weniger wirksam, weil das heiße Wasser weniger kühlt als das kalte. Spritzt man das Wasser auf die Oberfläche der Asche, so bleibt es zunächst größtenteils darauf stehen, und es vergehen oft Stunden, bis das Wasser durch die ganze Aschenschicht gedrungen ist. Man warte deshalb nicht auf das vollständige Durchnässen der Asche, sondern man spritze nach oberflächlichem Ablöschen des Mauerwerks und der Asche das Wasser während des Wegziehens der Asche in die tiefern Schichten in solcher Menge hinein, daß aller Staub vollständig benetzt und gelöscht wird. Wird dadurch auch die ganze Asche noch nicht völlig abgelöscht, so wird sie doch kühl genug, um ohne Schwierigkeiten entfernt werden zu können. Das Bespritzen der Kesselwandungen wird empfohlen, damit die Arbeit des [165] Rußabkratzens für die Leute weniger lästig und schädlich durch Staubbildung wird. Unterdessen kühlt sich das Mauerwerk genügend ab, und man kann das Wasser aus dem Kessel ablassen, sobald die Zugkanäle ausgeräumt sind. Es empfiehlt sich gleichzeitig, das obere Mannloch zu öffnen. Nachdem das Wasser abgelaufen ist, öffne man auch das untere Mannloch, wo ein solches vorhanden ist, und lasse den Kessel so noch einige Stunden stehen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß 6–8 Stunden nach Einstellung des Betriebes Leute ohne starke Belästigung durch Hitze im Innern des Kessels arbeiten können. Handelt es sich beispielsweise darum, den Kessel über Sonntag zu reinigen, so erledige man die vorbeschriebene Arbeit, einschließlich des Öffnens der Mannlöcher, am Sonnabend nach dem Arbeitsschluß, dann kann die Reinigung im Innern des Kessels am Sonntag früh sofort ohne jede Schwierigkeit begonnen werden. Da durch das Vorhandensein eines obern und untern Mannloches die Lüftung und Kühlung des Kesselinnern wesentlich gefördert wird, so empfiehlt es sich aus diesem Grunde, bei neuen Kesseln stets zwei Mannlöcher anbringen zu lassen. Bei ältern Kesseln mit nur einem Mannloch schließe man zur Lüftung des Kesselinnern das betreffende Mannloch luftdicht mit einem Holzdeckel ab, in welchen zwei runde Löcher von je 180 mm Weite eingeschnitten sind. Von einem dieser Löcher führe man ein entsprechend weites Blechrohr in den Kessel bis an das entfernteste Kesselende hinein. Von dem andern Loch aus führe man ein gleiches Rohr in den Schornstein. Dadurch erreicht man, daß der Schornstein alle warme feuchte Luft aus dem Kessel heraus und kalte Luft hineinzieht, was mindestens ebensogut lüftet, wie die Einrichtung mit zwei Mannlöchern. Es ist noch zu beachten, daß während der Zeit, in welcher eine schnelle Abkühlung des Mauerwerks beabsichtigt wird, nicht alle Einsteigeöffnungen in der Kesselmauerung geöffnet werden sollen; es soll vielmehr zunächst der Essenschieber allein geöffnet und erst, nachdem die Abkühlung weit genug vorgeschritten ist, dürfen die Kanäle auch an andern Stellen geöffnet werden, wenn dies der Zugänglichkeit wegen überhaupt erforderlich ist.
Serpollet wendet neuerdings bei seinen Kesseln mit kleinstem Wasserraum statt der flachgedrückten Röhren (s. Bd. 18, S. 168) Doppelröhren an. Diese bestehen aus zwei konaxial ineinander gesteckten Röhren, deren enger ringförmiger Zwischenraum als Wasser-, bez. Verdampfungsraum dient. Um das Zusammenfallen der Mittellinien der beiden Rohre dauernd zu sichern, ist das innere Rohr mit einigen äußern Rippen versehen, deren Höhe genau der Weite des lichten Raumes entspricht. Diese Rippen sind parallel zur Mittellinie oder schraubenförmig gewunden. Bei einer neuern Anordnung der Serpolletkessel sind solche Doppelrohre halbkreisförmig gebogen und überspannen in einer Doppelreihe die Feuerung gewölbeartig. An einem Ende der Bogen tritt das Wasser ein, wird sofort in Dampf verwandelt und entweicht in dieser Form am andern Bogenende. Die den Feuerraum begrenzende gewölbte Wand ist in einigem Abstand von einer Hülle umgeben. Den Zwischenraum durchstreicht die Luft, ehe sie unter den Rost gelangt, und wird so vorgewärmt. Bei einer andern Anordnung hängen die Doppelrohre senkrecht herab, die Wassereinführung geschieht durch ein dünnes Rohr, welches, durch den Innenraum des innern Rohres hindurchziehend, in den untersten Teil des Verdampfungsraumes einmündet. Der Dampf entweicht am obern Ende durch ein Rohr zu einem Dampfsammler.

## Anmerkungen (Wikisource)

* ↑ Vorlage: gatten
* ↑ Versuche mit rotglühenden Flammrohren. In: Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, Bd. 35 (1891), S. 309–312 Google