Rippenröhren | eLexikon

Rippenröhren,

s. Dampfkessel, [* 2] S. 168.

Titel

Dampfkessel I

Dampfkessel II

Horizontale Dampfkessel.

1) Der Wattsche Wagen- oder Kofferkessel (Fig. 1)

2) Der Cylinderkessel (Walzenkessel), in Fig. 2 dargestellt

3) Die Rauch- oder Flammrohrkessel. Das Bestreben

4) Feuerrohrkessel (Heizrohrkessel) sind D.

5) Siederohrkessel, Kessel

6) Wasserrohrkessel stehen zu den Siederkesseln ungefähr in demselben Verhältnis wie die Feuerrohr- zu den Flammrohrke

Vertikalkessel.

Dampfkesselarmatur.

Gesetzliche Bestimmungen.

Dampfkessel

[* 2] (hierzu Tafeln »Dampfkessel I u. II«),

Festigkeit [unkorrigie

Apparate, in welchen Wasserdampf zum Betrieb von Dampfmaschinen [* 5] 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 Dampfkessel, gewalztes Eisenblech, wird nur ausnahmsweise (Feuerbuchsen) durch das dauerhaftere, aber erheblich teurere Kupfer- oder neuerdings versuchsweise durch das wegen größerer Festigkeit [* 6] zwar dünner anzuwendende (Brennmaterialersparnis), aber dennoch kostspieligere und stellenweise ungleich harte Stahlblech ersetzt.

Das starke, die Wärmeleitung [* 7] 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 [* 8] der Wände ist bei gegebenem Material abhängig von Form und Dimensionen des Kessels sowie von der Höhe des Dampfdrucks.

Zu jedem Dampfkessel 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, [* 9] 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.

Feuerungsanlagen (für

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. [* 10] Ebenso wichtig wie die Erzeugung einer möglichst großen Wärmemenge aus dem Brennmaterial ist auch die möglichst vollkommene Abgabe dieser Wärme [* 11] an das im D. vorhandene Wasser, welche nur durch eine gehörig große Heizfläche zu erreichen ist.

Dampfkessel (horizonta

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 ¶

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Größe des Verbrennungsrostes; man rechnet auf 1 qm Heizfläche 0,08-0,05 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.

Damon - Dampf (physika

Die Leistung eines Kessels drückt man durch seine Verdampfungsfähigkeit (Verdampfung) aus, indem man angibt, wieviel Kilogramme Dampf [* 13] durch Verbrennung von 1 kg mittelguter Steinkohle in ihm erhalten werden (man spricht z. B. bei einem Dampfkessel 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) Dampfkessel. 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.

Horizontale Dampfkessel.

Die wichtigsten Formen der horizontalen Dampfkessel sind folgende:

1) Der Wattsche Wagen- oder Kofferkessel [* 12] (Fig. 1), bei welchem das Feuer an der Unterfläche A hin und dann noch einmal an den Seiten B C D 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.

Dampfmaschine I

2) Der Cylinderkessel (Walzenkessel), in [* 12] Fig. 2 dargestellt, wird meist liegend, aber auch stehend ausgeführt (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 [* 14] 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 Dampfkessel 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.

[* 12] 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 [* 15] unter dem Kessel, BB die nach diesem durchstrichenen Rauchrohre, JJ die letztgetroffenen Kanäle zu beiden Seiten des Kessels. b) Dampfkessel 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), wenn sie deren zwei besitzen. [* 12] 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 B B 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 Flamm-

[* 12] ^[Abb.: Fig. 1. Wattscher Kofferkessel.]

[* 12] ^[Abb.: Fig. 2. Cylinderkessel.]

[* 12] ^[Abb.: Fig. 5. Cornwallkessel.] ¶

Dampfkessel I

[* 2] Fig. 3, 4. Zweiflammrohrkessel mit Unterfeuerung.

[* 2] Fig. 3. Längsschnitt.

[* 2] Fig. 4. Querschnitt.

[* 2] Fig. 6, 7. Flammrohrkessel mit Quersiedern (Gallowaykessel).

[* 2] Fig. 6. Längsschnitt.

[* 2] Fig. 7. Querschnitt.

[* 2] Fig. 9, 10. Schiffsdampfkessel.

[* 2] Fig. 9. Längsschnitt.

[* 2] Fig. 10. Querschnitt.

[* 2] Fig. 11. Heizrohrkessel mit Feuerbuchse (Lokomotivkessel). Längsschnitt.

[* 2] Fig. 12. Zweisiederkessel.

[* 2] Fig. 13. Dampfkessel mit Vorwärmer. Längsschnitt.

[* 2] Fig. 23. Vertikalkessel von Babcock und Wilcox.

[* 2] Fig. 24. Fieldkessel.

[* 2] Fig. 25. Röhre des Fieldkessels.

Dampfkessel (Heizrohrk

Zum Artikel »Dampfkessel«. ¶

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rohr 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), [* 17] 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) Dampfkessel mit gewelltem Flammrohr (Foxsche Dampfkessel). Das Flammrohr ist hier [* 17] (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.

Rohprotein - Röhren

4) Feuerrohrkessel (Heizrohrkessel) sind Dampfkessel, bei welchen statt der ein oder zwei weiten Flammrohre eine große Anzahl enger Röhren [* 18] 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.

Gase (Physikalisches)

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 Dampfkessel als Schiffsdampfkessel Verwendung [* 17] (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 [* 19] 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 [* 17] (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.

Deck - Decke

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 [* 20] 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.

Lokomobilen

Die meist ebenen Feuerbuchsenwände sind zur Versteifung durch Stehbolzen mit den Wänden des Außenkastens verbunden, der Deckel ist durch aufgenietete Winkeleisen, Anker [* 21] 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 [* 22] 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). [* 17] 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 [* 23] D getrennt, durch welches die Ver-

[* 17] ^[Abb.: Fig. 8. Dampfkessel mit gewelltem Flammrohr (Foxscher D.).] ¶