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wie Schatten [* 3] die farbigen Schichten sich abzeichneten, die man von der andern Seite deutlich sah. Es wurden demnach allerdings die stärker brechbaren Strahlen von den Nebelkügelchen in stärkerm Grade zurückgeworfen, aber diese Reflexion [* 4] war nicht die Hauptursache der durch den Nebel hindurch gesehenen Farbenschichten, dmn sonst hätte der Nebel von der Belcuchtungsseite her in Schichten mit komplementären Farben zu jenen erscheinen müssen Die Versuche mit künstlichen Nebeln führen also zu dem Schluß, daß, wenn auch diffuse Reflexion und Lichtbrechung (die weiße Aureole um die Sonne [* 5] entsteht wahrscheinlich durch Brechung der [* 6] Sonnenstrahlen in den Wasserkügelchen) beim Entstehen der Dämmerungs-erscheinungen unzweifelhaft eine Nolle spielen, die Beugung des [* 7] Lichtes als die Hauptursache der mannigfaltigen Dämmerungsfarben anzusehen ist.
Dampfkessel.
[* 8] 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 Schwartzkovffs Universalkontroll-und Sicherheitsapparat, Bd.
1t), 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 [* 9] 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 El. Hauge in Chemnitz [* 10] (»Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure«, 1891) hat Lavington E. Fletscher, Oberingenieur der Hl3.nc1i68t6l 8tLam D86i'8^.88ooitlti0n vor kurzem Versuche angestellt über das Verhalten von Kesseln, bei denen absichtlich Wassermangel hervorgerufen wurde. Der Versuchskessel war ein Zweiflammrohrkessel (s. Dampfkesse l, Vd.4, S. 449) von 8460 mm Länge, 2100 min Durchmesser des Kessels und 915 mm Durchmesser der Flammrohre sowie von 77 ^m^m Heizfläche.
Die Blechstärke 5. m Mantel und den Feuerrohren betrug 11 mm, in den Böden 14 mm. Die Nähte waren einfach genietet, die Flammrohre glatt ohne jede Verstärkung. [* 11] 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 anch die Formveränderung der Flamn:rohre beobachten zu können, waren auf dem Scheitel jedes Flammrohres über die Länge desselben verteilt drei Eisenstäbe befestigt, deren Enden durch Stopfbüchsen [* 12] in der Kesselwandung nach außen geführt, mit Drahtseilen verbunden waren.
Diese liefen über Rollen [* 13] 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, [* 14] 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 heißen: 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")gefülltenVerfuchskesselsbiszur 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,n 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 mai -O, id 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 Dampf 11* ¶
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spannung 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 inni unter den Flammrohrscheitel und nach 14 Minuten bei geschlossenen Sicherheitsventilen frisches Wasser durch die über den Flammrohrscheiteln mündenden Speiserohre zugeführt, wobei die Spannung in ^^ 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 Ningnähte 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 Dampf^pcmnung wurde bis zum Abblasen der Sicherheits? ventile 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, 17V-_, 18, 21, bez. 23^ Minuten ungestörter Verdampfung, durch welche der Wasserstand bis zu 76 inm unter den Scheitel der Flammrohre sank und diese auf 207 min Breite [* 16] 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 Nisse in den Blechen. Nur die Ningnähte 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 Vetriebskesseln 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 welchen: 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 Blech teilen 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 mchr 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 2c. beginnen kann.
Nm die Dauer der hierdurch herbeigeführten Betriebsunterbrechung auf ein möglichst geringes Maß herabzubringen, empfiehlt
C. Cario nachstehendes Verfahren zum Abkühlen der
Dampfkessel. 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 [* 17] 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 2c. 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 ¶