Titel: | Ueber den von Hrn. Roche erfundenen Vorwärmer für das Speisewasser der Dampfkessel; Bericht von Hrn. Tresca. |
Fundstelle: | Band 156, Jahrgang 1860, Nr. LXVII., S. 259 |
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LXVII.
Ueber den von Hrn. Roche erfundenen Vorwärmer für
das Speisewasser der Dampfkessel; Bericht von Hrn. Tresca.
Aus dem Bulletin de la Société
d'Encouragement, Februar 1860, S. 65.
Mit Abbildungen auf Tab.
IV.
Ueber Roche's Vorwärmer für das Speisewasser der
Dampfkessel.
Hr. Roche hat einen Speisewasserbehälter für
Dampfmaschinen der Prüfung von Seiten der Société d'Encouragement unterstellt, welchen er bereits auf
verschiedenen Hütten ausgeführt hat und welcher es ihm möglich macht, das
Speisewasser vor seinem Eintritte in den Dampfkessel auf eine Temperatur bis zu
100º C. zu erwärmen.
Es ist bekannt, daß in den meisten Etablissements welche durch Dampfmaschinen ohne
Condensation betrieben werden, der abgehende Dampf durch ein Schlangenrohr oder
durch ein Rohr geht, welches in das Reservoir taucht, aus dem die Speisepumpe ihr
Wasser zieht. Mau erhält durch dieses Verfahren leicht eine Temperatur von circa 60º C., ohne dabei einen Gegendruck auf den
Dampfkolben hervorzubringen; denn, wenn in der That der Widerstand gegen das
Entweichen des Dampfes einen Gegendruck auf die Maschine veranlassen kann, so muß
auf der andern Seite die Berührung der metallischen Oberfläche mit dem dieselbe
umgebenden Wasser eine theilweise Condensation bewirken, welche notwendigerweise die
Menge des abzuführenden Dampfes vermindert und dadurch einen entsprechenden Vortheil
gewährt. Mau nimmt daher an, daß eine größere Erhöhung der Temperatur des
Speisewassers im Vorwärmer einen wirklichen Nutzen bringt, welchem gegenüber ein
schädlicher Einfluß nicht stattfindet.
Der Vorwärmapparat des Hrn. Roche verbindet den
ursprünglichen Vorwärmer und den Condensator, und vereinigt die respectiven
Vortheile derselben. Er besteht aus einem ringsum geschlossenen blechernen Behälter
von länglich-viereckiger Form; dieser Behälter ist in zwei Abtheilungen durch
eine verticale Scheidewand getheilt, welche zwar von oben bis unten geht, aber am
untern Ende eine freie Communication zwischen den beiden Abtheilungen gestattet; er
ist bis zu einer gewissen Höhe mit Wasser gefüllt, welches also in die beiden Theile
des Apparates tritt. In den Deckel von einem derselben, z.B. des linken Raumes,
endigen zwei Rohre, das eine für den Eintritt, das andere für den Austritt des
entweichenden Dampfes.
Der Dampf, welcher mit einer gewissen Geschwindigkeit einströmt, verdichtet sich
theilweise durch die Berührung mit der Oberfläche des Wassers im Behälter; der
verbliebene Dampf geht durch eine krumme Röhre, eine Art umgekehrten Hebers, in die
rechte Abtheilung, wo ebenfalls eine Condensation sich vollzieht, und entweicht aus
derselben durch ein drittes Rohr in die freie Luft.
Das Wasser des Behälters erhitzt sich also durch die theilweise Condensation des
Dampfes in einem verschlossenen Raume. Ein Gegendruck gegen die Maschine entspringt
aus dieser Einrichtung nicht, und die latente Wärme des Dampfes wird vollständiger
zur Benutzung gebracht als bei einer Abkühlung, welche durch eine metallische
Oberfläche vermittelt wird.
Aus dem so vorgewärmten Wasser saugt nun die Speisepumpe; der Wasserstand im
Vorwärmer wird in gleicher Höhe mittelst eines in der linken Abtheilung angebrachten
Schwimmers erhalten, welcher, so oft es erforderlich ist, durch einen Mechanismus
ein mit einen: höher liegenden Reservoire in Verbindung stehendes Leitungsrohr für
kaltes Wasser öffnet oder schließt.
Wir erhielten Zutritt in die Werkstatt des Artillerie-Centraldepots (place St. Thomas-d'Aquin in Paris), woselbst ein
Vorwärmer von Roche für eine Dampfmaschine nach Farcot'schem Systeme, mit einem Dampfkessel mit zur Seite
liegenden Siederöhren, aufgestellt ist. Daselbst überzeugten wir uns:
1) daß die Temperatur des Wassers im Behälter gewöhnlich
97º C.
2) daß die Speisepumpe ungeachtet dieser hohen Temperatur
regelmäßig arbeitet, obschon sie so gestellt war, daß sie auf eine Höhe von 20 bis
25 Centimeter ansaugen mußte; es würde indessen besser seyn, diese Pumpe weiter
herunter in das Niveau des Wassers im Behälter zu setzen, damit ihr Spiel noch
gesicherter würde;
3) daß der Behälter, obgleich er gut ausgeführt worden ist,
aufeinanderfolgende Ausdehnungen und Zusammenziehungen erleidet, woraus auf einen
großen Wechsel des Druckes zu schließen ist;
4) daß die Ausscheidung von kalkigen Theilen aus dem unreinen
Wasser im Behälter eine sehr bedeutende ist, welche sowohl den seitlichen
Siederöhren als auch dem Dampfkessel zu gute kommen muß.
Das Zeugniß des der Anstalt vorgesetzten Oberst Treuille
läßt keinen Zweifel über die Wirksamkeit des Apparates in dieser Beziehung übrig.
Wenn man dafür Sorge trägt, daß die Mündung der Saugröhre möglichst hoch über dem
Boden des Behälters angebracht wird, so bewirkt der Apparat eine theilweise Beseitigung der
incrustirenden Bestandtheile des Wassers, was sehr vorteilhaft ist.
Was nun die Ersparniß anbetrifft, welche durch Anwendung dieses Apparates erreicht
wird, so konnte diese in der genannten Anstalt nicht festgestellt werden. Hr. Roche versichert uns in dieser Hinsicht, daß er mit den
Abnehmern seiner Apparate dahin contrahire, daß ihm 20 bis 25 Procent von der durch
solche bewirkten Ersparniß an Brennmaterial zu gute kommen.
Angenommen, das Speisewasser hätte eine Temperatur von 0º, so könnte der
Apparat von den zur Dampfbildung erforderlichen 650 Wärmeeinheiten 100 ersparen,
oder 15 Procent des Brennmaterials. Diese Ziffer ist also das kaum realisirbare
Maximum, und wenn man z.B. Speisewasser von 40º C. verwendet, so beträgt der
Gewinn nur noch 60 W. E. auf 650, folglich 9 bis 10 Procent Brennmaterialersparniß.
Wenn man zu diesen: Vortheile denjenigen der Verminderung der Incrustirung hinzu
rechnet, so dürfen wir mit Recht behaupten, daß in allen Fällen, wo man zur
Anwendung von Dampfmaschinen ohne Condensation genöthigt ist, der Apparat von Roche einen wesentlichen Vortheil gewährt.
Wir müssen jedoch bemerken, daß diese Fälle nicht häufig sind und daß sie im
Allgemeinen sich auf diejenigen reduciren, wo die Kraft der Maschine eine sehr
begränzte oder das Wasser in nur geringer Menge vorhanden ist; die
Condensationsdampfmaschinen verbrauchen nämlich noch 400 Kilogr. kaltes Wasser pro Pferdekraft und pro
Stunde.
Die große Quantität Wasser, welche zur Condensation erforderlich ist, bildet ein
unübersteigliches Hinderniß für die meisten locomobilen Dampfmaschinen und die
Locomotiven. Was die ersteren anlangt, so könnte die Anwendung von Vorwärmern eines
beliebigen Systems, wegen der durch sie herbeigeführten Ersparnisse, bei derartigen
Maschinen von geringer Kraft sich vielleicht verallgemeinern, weil sich diese
Maschinen durch eine einfache Construction auszeichnen. Was aber die Locomotiven
betrifft, so hat Hr. Roche bis jetzt es noch nicht dahin
bringen können, daß die Anwendung seines Apparates nur versucht worden ist; dieses
hat wohl darin seinen Grund, daß der Apparat zur Complicirtheit der Construction
dieser Maschinen noch beitragen würde; es unterliegt indessen keinem Zweifel, daß
eine wesentliche Ersparniß durch denselben erreicht werden würde, wobei jedoch der
Einfluß gegen die Ansehung von Kesselstein bei weitem nicht so stark hervortreten
würde, wie bei den stationären Dampfmaschinen.
Beschreibung des Vorwärmers für das
Speisewasser der Dampfkessel.
Fig. 18 ist
die Seitenansicht des Apparats;
Fig. 19 der
verticale Durchschnitt nach der Linie XY der Fig. 20;
Fig. 20 der
Grundriß.
A ist ein länglich-viereckiger, ringsum
geschlossener Behälter, welcher auf einem gemauerten Fundamente steht; seine Wände
bestehen aus zusammengenieteten Blechplatten von 3 bis 4 Millimeter Stärke. Dieser
Behälter ist in zwei Abtheilungen a und b (Fig. 19), von denen die
eine etwa noch einmal so groß als die andere ist, vermittelst einer verticalen
blechernen Scheidewand getheilt, welche von oben bis unten reicht und unten mit
einer die Communication der beiden Räume herstellenden Oeffnung versehen ist.
B ist ein Wasserstandsglas des Behälters.
C ist ein Rohr für die Zuleitung des Wassers aus einem
höherliegenden Reservoire, welche durch das Ventil s
regulirt wird.
s ist ein Ventil, dessen Sitz auf einer innerhalb der
Röhre C (Fig. 19) befindlichen
Haube ruht, und dessen Stengel mit dem Hebel 1 in Verbindung steht.
l ist der die Stellung des Ventils s bestimmende Hebel, welcher seinen Stützpunkt an der
innern Seitenwand des Behälters hat und durch den Balancier E in Bewegung gesetzt wird.
D ist ein Schwimmer in der größern Abtheilung des
Behälters, welcher vor der Einwirkung des Dampfes durch eine Röhre geschützt wird,
in der er sich bewegt.
E ist ein Balancier, dessen Achsenlager auf dem Behälter
steht; auf der einen Seite mit dem Schwimmer D, auf der
andern mit dem Hebel l in Verbindung stehend, dient er
zur Fortpflanzung der Bewegungen des Schwimmers auf diesen Hebel, so daß also durch
das Herabsinken oder Steigen des Schwimmers das Oeffnen oder Schließen des Ventils
s veranlaßt wird.
F ist das Abflußrohr für das Speisewasser, mit einem
Hahne versehen;
G ist das Rohr, durch welches der abgehende Dampf
zutritt;
H ist eine Leitung, welche den nicht condensirten Dampf
aus der Abtheilung a nach der Abtheilung d führt;
J ein in die Atmosphäre ausmündendes Rohr, welches den
Austritt des überschüssigen Dampfes, der im Raum b sich
nicht mehr condensiren konnte, vermittelt;
K ein an dem Rohre C und
oberhalb des Ventiles s angebrachter Hahn, welcher
während des Ganges immer geöffnet bleibt;
L, L' sind Mannlöcher zum Reinigen des Apparates;
M ist ein Ablaßhahn.
Die Figuren
21, 22
und 23
stellen die Einrichtungen dar, welche Roche für die
Anwendung seines Princips bei den Locomotiven
vorschlägt.
Fig. 21 ist
eine Seitenansicht und ein theilweiser Durchschnitt vom Nasserkasten des
Tenders;
Fig. 22 ist
eine theilweise Seitenansicht des Dampfkessels;
Fig. 23 ist
ein theilweiser verticaler Durchschnitt durch die Achse des Dampfkessels.
N ist das Auffangrohr des Dampfes; es liegt ein wenig
unter dem Abgangsrohre des Dampfes und nimmt einen Theil des Dampfes auf, während
der andere Theil vom Zuge der Esse fortgeführt wird, welcher durch eine Verengung
der Mündung dieser letztern regulirt wird.
Das Dampfrohr N geht durch die Schornsteinwand (Fig. 22) und
steigt an der Feuerbüchse herab; nachdem es an dem Dampfkessel entlang sich
hingezogen hat, tritt es in den Tender, mit welchem es durch eine Nuß verbunden
wird, erhebt sich dann an der Wand des Wasserkastens des Tenders (Fig. 21) und mündet
endlich in diesen Kasten neben der Kurbel, mittelst welcher der Gang der Speisepumpe
regulirt wird.
P ist das Rohr, durch welches der nicht condensirte
Dampf in die Atmosphäre entweicht.
Der Wasserkasten des Tenders kann in zwei oder drei Abtheilungen getheilt werden,
welche mit einander, wie dieß bei der beschriebenen Einrichtung der Fall ist,
communiciren.
Q ist das Saugrohr der Speisepumpe, auf welchem das von
Oben her gehandhabte Ventil v liegt. Da es von
Wichtigkeit ist, daß das dem Dampfkessel zuzuführende Wasser der oberen Schicht des
Kastens entnommen wird, wo die Temperatur immer höher ist, so hat der Erfinder
hierzu folgende Einrichtung getroffen:
d ist ein Sack aus wasserdichter Leinwand, welcher das
Ventil v umschließt und auf den Boden des Kastens
mittelst eines Reifes aufgeschraubt ist. Sein oberes Ende ist an einen Schwimmer o befestigt, welcher allen Veränderungen des
Wasserstandes folgt und geleitet von den an Stangen t, t
frei gleitenden zwei Ohren, in verticaler Richtung sich bewegt. Da der Sack an dem
Schwimmer fest anliegt, so kann offenbar nur Wasser aus den oberen Schichten in den
Sack d hinein und folglich nach dem Ventile v gelangen. Der Sack d ist
wie ein Blasebalg gefaltet, damit er sich regelmäßig zusammenlegen kann, wenn der
Schwimmer heruntersinkt.