5. Die Kesselsysteme
Die verschiedenen Kesselkonstruktionen unterscheiden sich
hauptsächlich durch die Form, die man der Heizfläche gibt,
und die Führung der Heizgase an ihnen entlang, sowie durch
die Größe der Dampf- und Wasserräume im Verhältnis zur
Leistungsfähigkeit. Die wichtigsten Systeme, zwischen denen
es zahlreiche Übergangstypen gibt, die die Vorteile mehrerer
in sich vereinigen, sind folgende:
a) Die Walzenkessel sind zylindrische Gefäße
von erheblicher Länge, innen mit Wasser gefüllt und von außen
geheizt. Diese Kessel sind einfach herzustellen, bequem zu
reinigen und haben eine große Wassermasse, dagegen eine
kleine Heizfläche. Oft werden zwei oder mehr Walzen zu einem
System vereinigt, um größere Heizfläche zu erzielen.
b) Die Flammrohrkessel sind in ihrer äußeren
Form Zylinder, die von einem oder zwei Rohren der Länge nach
durchsetzt sind. Diese Rohre sind in dem vorderen Ende mit
einem Rost ausgerüstet, so daß sich die Feuerung im Rohre
selbst befindet und die sonst von dem Mauerwerk ausgestrahlte
Wärme im Kessel bleibt. Die Heizgase werden außen um den
Kessel herum geführt, nachdem sie das Flammrohr durchzogen
haben. Die Flammrohre, die 700 - 1300 mm weit sind, werden,
da sie durch äußeren Druck beansprucht sind, gegen
Zusammendrücken durch besondere Versteifungen gesichert.
Teils dienen dazu die Verbindungen der einzelnen Rohrschüsse,
teils werden in die einzelnen Schüsse senkrecht zur
Rohrachse Querrohre eingesetzt
(Gallowayrohre), die nicht nur eine wirksame Versteifung
bilden, sondern auch den Wasserumlauf beschleunigen und damit
zu einer schnelleren Dampfentwicklung beitragen (Abb.27)
In anderer Weise wird die Versteifung dadurch erzielt, daß
die Flammrohre der Querrichtung nach mit Wellen versehen sind.
Diese Rohre sind zugleich elastischer als die glatten Rohre,
was wegen der Wärmeausdehnung erwünscht ist.
c) Die Heizröhrenkessel haben anstatt der
Flammrohre 100 oder mehr enge Röhren, die den Kessel der Länge
nach durchziehen. Dadurch wird eine große Heizfläche
gewonnen, der Heizgasstrom in zahlreiche dünne Strahlen
geteilt und eng mit der Heizfläche in Berührung gebracht.
Die Feuerung ist auch hier im Innern des Kessels in einem
besonderen kistenförmigen Raume (der Feuerkiste oder
Feuerbüchse). Diese Kessel werden besonders für
Lokomotiven, Lokomobilen und Torpedoboote verwendet.
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d) Kombinierte Kessel
Bei dieser Konstruktion ist man von der Absicht ausgegangen,
die Vorteile von Flammrohrkessel und Heizröhrenkessel zu
vereinigen, ohne den Nachteil des letzteren, der in der
Feuerkiste mit ihren ebenen Wandungen besteht, mit in den
Kauf zu nehmen. Zwei übereinander liegende zylindrische
Kessel sind durch Stützen miteinander verbunden. Der untere
enthält 2 Flammrohre, der obere entweder ebenfalls
Flammrohre mit Gallowayröhren oder Heizröhren. Entweder ist
der untere Kessel ganz mit Wasser gefüllt und im oberen ein
Dampfraum vorhanden, oder in beiden Kesseln sind Wasser- und
Dampfräume, die unter sich in Verbindung stehen. Letztere
Anordnung hat den Vorzug, daß die aufsteigenden Dampfblasen
nicht den Weg durch das Wasser des Oberkessels zu nehmen
brauchen, weshalb der entwickelte Dampf trockener bleibt.
Diese Kessel haben einen guten Wirkungsgrad und vereinigen
auf verhältnismäßig geringer Grundfläche eine große
Heizfläche (Abb.28).
e) Zylinderkessel
In dem unteren Teil des Kessels, der bis 4,5 m Durchmesser
hat, aber verhältnismäßig kurz gebaut wird, befinden sich
2 - 4 Flammrohre, die jedoch nicht ganz durch den Kessel
hindurchgeführt, sondern an ihrem hinteren Ende durch eine
Feuerkiste vereinigt werden. Von dem oberen Teil der
Feuerkiste führen zahlreiche Heizröhren wieder zur vorderen
Kesselseite. Die Feuergase durchziehen den Kessel also
zweimal in entgegengesetzter Richtung. Diese Kessel erfordern
wegen ihres großen Durchmessers erhebliche Wandstärke und
kräftige Verankerung der ebenen Flächen. Sie werden
besonders als Schiffskessel gebraucht (Abb.29)
f) Wasserrohrkessel
Diese Kessel bestehen in der Hauptsache aus einem System von
Röhren, die von Wasser durchflossen und außen von den
Heizgasen oder der Flamme berührt werden. Oberhalb des
Rohrsystems, mit ihm in Verbindung stehend, befindet sich ein
zylindrischer Kessel, der etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt
ist und Raum zur Sammlung des aus Röhren austretenden
Dampfes bietet. Da die Verdampfung der geringen in den Röhren
befindlichen Wassermenge sehr schnell erfolgt, muß für
stetigen ungehinderten Zufluß neuen Wassers ebenso wie für
eine glatte Ableitung des entwickelten Dampfes gesorgt werden.
Durch die Mittel, mit denen das erreicht werden soll,
unterscheiden sich die verschiedenen Systeme der
Wasserrohrkessel voneinander. Von ihnen seien zwei
Konstruktionen hervorgehoben, die weit verbreitet sind:
Bei dem Steinmüller-Kessel (Abb.30) ist das schräg liegende Röhrenbündel
an jeder Seite mit einer Wasserkammer von der Form einer
flachen, mit dem Oberkessel in Verbindung stehenden Kiste
vereinigt. Bei der Erhitzung der Röhren steigen die leichten
Dampfblasen nach dem oberen Ende der Röhren, in die vordere
Wasserkammer und durch diese in den Oberkessel. Das bei den
heftigen Bewegungen mitgerissene Wasser tropft dort wieder
herab; durch die hintere Wasserkammer fließt aus dem
Oberkessel fortwährend frisches Wasser in das Rohrsystem
hinab. Die Heizgase werden in mehrfachen Windungen teils
quer, teils längs der Rohrachse durch das Rohrsystem
hindurchgeführt.
Bei einem anderen System, dem Dürr-Kessel (Abb.31), ist nur die eine, die vordere Wasserkammer vorhanden, diese aber durch eine Mittelplatte in Hälften geteilt. In die letztere Hälfte sind an beiden Enden offene Röhren von geringerem Durchmesser eingesetzt; sie reichen tief in die eigentlichen Wasserrohre hinein. Der Wasserinhalt dieser Wasserrohre wird dadurch in zwei Schichten geteilt. Die äußere von ringförmigem Querschnitt wird durch die Feuerung zunächst erwärmt; Wasser und Dampfblasen steigen schräg aufwärts durch die eine Hälfte der Wasserkammer in den Dampfraum des Oberkessels; aus diesem sinkt das Wasser durch die zweite Hälfte der Wasserkammer, an der Zwischenplatte vorbei, in die inneren Röhren und tritt an deren unterem Ende aus in die weiten Wasserrohre.
Die Vorzüge
der Wasserrohrkessel bestehen in ihrem geringen Gewicht im
Verhältnis zur Heizfläche, deren Größe für einen Kessel
bis 400 qm betragen kann. Sie werden deshalb mit Vorliebe in
städtischen Betrieben verwendet, wo die Bodenfläche teuer
ist und gelegentlich das Kesselhaus in einem Stockwerk über
den Maschinen angeordnet wurde.
Das Gewicht ist deswegen gering, weil man wegen der kleinen
Durchmesser mit dünnen Wandungen für Kessel und Rohre
auskommen kann und außerdem der Kessel weniger Wasser enthält.
Wegen der geringeren Wassermenge geht auch das Anheizen
ziemlich schnell von statten. Dem gegenüber steht die
schwierigere Reinigung, wofür man gereinigtes Speisewasser
verwendet, und der ziemlich nasse Dampf, den diese Kessel
produzieren.
g) Wasserrohrkessel mit engen Röhren
Die vorgenannten Eigenschaften kommen in noch gesteigerten Maße
bei den engrohrigen Kesseln zur Geltung, die hauptsächlich für
Kreuzer und Torpedoboote Verwendung finden; besonders aber
die Eigenschaft der schnellen Dampfentwicklung vom kalten
Zustande aus. Um die Wärmeausdehnung unschädlich zu machen,
sind die Rohre nicht gerade, sondern gekrümmt. Dadurch wird
die Reinigung erschwert, so daß besonders reines
Speisewasser verwendet werden muß. Diese Kessel, von denen
besonders die Konstruktionen von Narrow, Thornycroft und
Schulz zu erwähnen sind, bestehen aus einem weiten oberen
und mehreren engen unteren Kesseln, in die das kühlere
Wasser durch weite Röhren herabfällt, während der Dampf
und das heißere Wasser durch die zahlreichen engen Röhren
von etwa 30 mm Innendurchmesser aufsteigen. Diese Rohre sind
gekrümmt, damit sie sich bei der Erwärmung leichter
ausdehnen und verbiegen können, ohne in den
Befestigungsstellen undicht zu werden.
Abb.32 stellt einen Schulz-Kessel dar. Dieser hat etwa das halbe Gewicht eines Zylinderkessels für die gleiche Leistung, während ein Dürr-Kessel, der ebenfalls in ausgedehntem Maße für Kriegsschiffe verwendet wird, 2/3 vom Gewichte des Zylinderkessels hat. Diese Kessel liefern schon 3/4 Stunden nach dem Anheizen Dampf von betriebsfähiger Spannung.
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