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Dampfkessel.
[* 2] 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
[* 3] 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.
Haage in
Chemnitz
[* 4]
(»Zeitschrift des
Vereins deutscher
Ingenieure«, 1891) hat
Lavington E. Fletscher, Oberingenieur der
Manchester
[* 5] 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. [* 6] 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 [* 7] in der Kesselwandung nach außen geführt, mit Drahtseilen verbunden waren. Diese liefen über Rollen [* 8] 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, [* 9] 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 = O,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 Dampf ¶
mehr
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 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 ¾ 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, 17 ½, 18, 21, bez. 23 ½ Minuten ungestörter Verdampfung, durch welche der Wasserstand bis zu 76 mm unter den Scheitel der Flammrohre sank und diese auf 207 mm Breite [* 11] 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 2c. beginnen kann.
Um 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 [* 12] 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 ¶
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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 gleichseitig, 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 Schwierigkeitbegonnen 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 [* 14] (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 [* 15] 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 Verdampsungsraumes einmündet. Der Dampf
entweicht am obern Ende durch ein Rohr zu einem Dampfsammler.
Dampfkesselüberwachung. Die Überwachung der Dampfentwickler ist in den einzelnen deutschen Bundesstaaten bezüglich der
Beamten, welche dieselbe auszuführen haben, sehr verschiedenartig geregelt. In Preußen
[* 16] allein liegt dieselbe gegenwärtig
sechs verschiedenen Kategorien von Beamten ob, indem sie durch Baubeamte, Bergrevierbeamte, technische Eisenbahnbeamte,
staatlich angestellte
Dampfkesselrevisoren, die Ingenieure der Dampfkesselüberwachungs-Vereine und Ingenieure einiger
Dampfkesselbesitzer
ausgeführt wird. Um in dieser Beziehung nun eine größere Einheitlichkeit zu schaffen, anderseits die durch ihre eigentlichen
Berufsobliegenheiten schon genug in Anspruch genommenen, gleichzeitig aber den bei weitem größten Teil der preußischen
Dampfkessel überwachenden Baubeamten von diesem Nebenamt zu entlasten, beschloß die preußische Regierung
schon 1883, den Baubeamten die Überwachung der
Dampfkessel ganz abzunehmen und dafür eine größere Zahl technisch gebildeter
Dampfkesselrevisoren anzustellen.
Doch wurden die dafür im Etat ausgesetzten Gelder vom Abgeordnetenhaus nicht bewilligt und dafür die Regierung aufgefordert,
einen Plan über die Neuorganisation der
Dampfkessel vorzulegen und dabei in Erwägung zu ziehen,
ob nicht durch weitere Ausbildung der
Dampfkesselüberwachungs-Vereine, etwa mit entsprechender Änderung des Gesetzes vom
die Sicherheit des Dampftesselbetriebes und die Überwachung der
Dampfkessel betreffend, der beabsichtigte Zweck besser erreicht
werden könnte.
Die preußische Regierung hat seitdem unausgesetzt diese Angelegenheit im Auge [* 17] behalten und mit den interessierten Personen und Körperschaften Beratungen gepflogen, namentlich auch der Thätigkeit der privaten Dampfkesselüberwachungs-Vereine eine besondere Aufmerksamkeit gewidmet und dem weitern Ausbau derselben mehrere wichtige Zugeständnisse gemacht. Die Folge hiervon war, daß im Staatshaushaltsetat für 1891/92 eine Summe von 450,000 Mk. als Einnahme aus Gebühren für Dampfkesselrevisionen eingesetzt wurde, die bisher den mit diesen Revisionen betrauten Baubeamten direkt zuging.
Die Überwachung der Dampfkessel soll diesen Beamten ganz abgenommen werden und auf die Gewerberäte oder Gewerbeinspektoren übergehen; die Gebühren dafür sollen vom Staat eingezogen werden. Die Durchführung dieser Organisation wird nun aber nicht plötzlich, sondern allmählich erfolgen, da für die sofortige Durchführung die erforderliche Zahl befähigter Beamten nicht vorhanden sein würde, auch die Übertragung der Dampfkesselrevisionen von Baubeamten auf die Gewerbeinspektoren nicht sofort eintreten darf, um die Härten, welche für erstere immerhin damit verbunden sein werden, zu mildern.
Darum soll die Überweisung der Dampfkesselrevisionen an die Gewerbeinspektion nach Regierungsbezirken erfolgen, in der Weise, daß sie in den Bezirken, für welche sie in Angriff genommen wird, sofort auch vollständig durchzuführen ist, und zwar wird die Umwandlung im Verlaufe, von 4 Jahren vollendet sein. Demnach hatte die Überweisung der Dampfkesselrevision an die Gewerbeinspektion im J. 1891 nur in den Regierungsbezirken Arnsberg [* 18] und Düsseldorf [* 19] zu erfolgen, weil diese neben Berlin [* 20] die industriell bedeutendsten sind und für sie diese Maßregel am leichtesten durchzuführen ist, denn Baubeamte sind im Regierungsbezirk Düsseldorf überhaupt nicht mehr und im ¶