Titel: Fischer und Stiehl's Verdampfungsmesser.
Autor: Fischer,
Stiehl,
Fundstelle: 1870, Band 196, Nr. I. (S. 1–7)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj196/ar196001

I. Der Verdampfungsmesser, ein Mittel zu bedeutender Kohlenersparniß und Vergrößerung der Dampfproduction, von Fischer und Stiehl in Essen a. d. Ruhr.

Patentirt in Preußen, Oesterreich, Sachsen, Belgien, Frankreich, Großbritannien und den Vereinigten Staaten von Nordamerika.

Mit einer Abbildung auf Taf. I.

Die mehrfach von verschiedenen Seiten angestellten Versuche über die Verdampfungsfähigkeit verschiedener Kesselconstructionen und Brennmaterialien haben bekanntlich sehr bedeutende Abweichungen in der Leistung constatirt.

Der Grund dieser Abweichungen ist zu suchen:

1) in der Construction der Kessel und Feuerungsanlagen;

2) in der Qualität des Brennmateriales;

3) in der Qualifikation des Heizers.

Die Beschaffung des Brennmateriales für Dampfkessel beansprucht so bedeutende Summen, daß es für jeden Kesselbesitzer gewiß von größter Wichtigkeit ist, das Verhältniß kennen zu lernen, in welchem die Dampfproduction seiner Kessel zum Kohlenverbrauch steht, und letzteren wo möglich zu reduciren.

Ueber die Leistungsfähigkeit verschiedener Kesselconstructionen, Feuerungsanlagen und die Qualität verschiedener Kohlensorten geben die erwähnten, wiederholt angestellten und veröffentlichten Versuche wichtige Aufschlüsse; die Aufmerksamkeit und Geschicklichkeit des Heizers dagegen, ein wesentlicher Factor bei der Kohlenersparniß, kann nicht durch einzelne Versuche, sondern nur durch eine fortlaufendedauernde Controlle geprüft und durch Einführung einer Kohlenersparniß-Prämie gesteigert werden.

Welche günstigen Resultate hierdurch herbeigeführt werden können, ersieht man aus der Thatsache, daß seit Einführung der Kohlen-Prämie |2| bei den Locomotiven eine Kohlenersparniß von 10 Proc. durchweg erzielt wurde. Bei den Eisenbahnen geschieht die Controlle der Leistung jeder einzelnen Locomotive durch fortlaufende Notirung der Lasten und der Entfernungen, auf welchen dieselben bewegt wurden. Die Terrainverhältnisse werden durch Einführung von Coefficienten berücksichtigt.

Bei stationären Maschinenanlagen ist eine ähnliche Controlle nicht anwendbar, weil die Art der einzelnen Nutzleistungen in der Regel sehr verschieden ist, und ein richtiger Maaßstab für dieselben nicht existirt, auch die Nutzleistung hier nicht vom Maschinisten und Heizer allein, sondern auch von den bei den Arbeitsmaschinen beschäftigten Arbeitern abhängt. Ueberdieß ist die ganze Manipulation noch complicirter, als bei den Eisenbahnen. Ein viel directerer Weg zur Bestimmung der Leistung des Heizers ist die genaue Messung des producirten Dampfes. Diese ist denn auch schon mehrfach versucht worden durch Anwendung von Wassermessern, welche in die Speiseleitung eingeschaltet wurden. Indessen haben diese Apparate nur eine beschränkte Anwendung in der Praxis gefunden, weil sie den an sie zu stellenden Anforderungen nicht genügen. Die Mangelhaftigkeit derselben beruht einestheils in der Ungenauigkeit ihrer Messung, anderentheils in der Unhaltbarkeit ihrer Construction, vorzugsweise der Dichtungen.

Aber auch abgesehen von diesen Uebelständen, sind sämmtliche Wassermesser zur Verwendung bei Dampfkesseln deßhalb nicht geeignet, weil sie die Temperatur des Speisewassers unberücksichtigt lassen. Es handelt sich hier im Grunde nicht um die Bestimmung der Quantität des verdampften Wassers, sondern um die Ermittelung derjenigen Wärmemenge, welche dem Kessel durch den Brennstoff zugeführt worden ist. Das Verhältniß dieser nutzbar gemachten Wärmemenge zu der im verbrauchten Brennstoff enthaltenen bildet den Maaßstab für die Leistung des Heizers und die Vollkommenheit der Kesselanlage. Das Speisewasser bietet allerdings das Mittel zur Messung dieser nutzbar gemachten Wärmemenge, indessen genügt es nicht, die Quantität desselben allein zu messen, sondern es muß auch seine Temperatur beim Eintritt in den Kessel berücksichtigt werden. Bei Versuchen von verhältnißmäßig kurzer Dauer kann man allerdings die Temperatur des Speisewassers messen und in Rechnung ziehen, indessen wird dieß praktisch durchaus unausführbar, wenn es sich nicht um einzelne kurze Versuche, sondern um eine fortlaufende Beobachtung handelt, wie sie zum Zweck der Controlle über die Heizer nöthig ist.

Unser im Folgenden beschriebener Verdampfungsmesser genügt allen an ihnen zu stellenden Anforderungen. Er wird durch heißes |3| Speisewasser nicht beschädigt. Die Messung ist durchaus genau. Er berücksichtigt die Wassertemperatur beim Eintritt in den Kessel, so daß an seinem Zählwerk die nutzbar gemachte Wärmemenge in Calorien direct abgelesen werden kann.

Beschreibung des Verdampfungsmessers.

Durch den Stutz a, Figur 18, an welchem das Speiseventil angeschraubt wird, tritt das Speisewasser in den Apparat, steigt in dem Canal b nach oben, und fällt auf die Cascade c, auf welcher es langsam herabfließt. Hierbei kommt es in innige Berührung mit dem Dampf des Kessels, welcher durch den weiten Stutz d Zutritt zu dem Inneren des Apparates hat. Nachdem sich das Speisewasser hierdurch bis auf die Temperatur des Dampfes erwärmt hat, fällt es sammt dem dabei gebildeten Condensationswasser in den Kasten e. Von hier aus tritt es durch den Auslauf f in eine Trommel g, welche sechs schraubenförmige Zellen s enthält. Die Trommel ist an einer Seite bis auf eine centrale Oeffnung, durch welche der Auslauf f tritt, geschlossen, an der anderen Seite dagegen offen. Der untere Theil der Trommel taucht in das halbcylindrische Becken h, dessen oberer Rand j sich unterhalb der Unterkante des Auslaufes f befindet. Das eintretende Speisewasser füllt die Zellen und bringt dadurch die Trommel in Drehung. Die Anzahl ihrer Umdrehungen ist genau proportional dem durchgeflossenen Quantum. Zur möglichsten Herabziehung der Zapfenreibung ist die Trommel an beiden Seiten auf Frictionsrollen o und n gelagert. Das an der offenen Seite des Rades austretende Wasser fällt über den Rand j hinweg in den Kessel. Die Drehungen der Trommel werden auf eine in dem Deckel k angebrachte und mit einem Dichtungs-Kegel versehene Achse l übertragen, welche ein außerhalb des Dampfraumes befindliches Zählwerk in Bewegung setzt. Auf dem oberen Deckel des Apparates befindet sich ein Lufthähnchen, welches zum Ablassen der etwa mitgeführten atmosphärischen Luft dient.1)

Ueber die Richtigkeit der Messung.

Die Richtigkeit der Messung durch unseren Verdampfungsmesser zeigt folgende Rechnung:

|4|

Bezeichnet: T die Temperatur des Dampfes im Kessel,

t die Temperatur des Speisewassers beim Eintritt in den Kessel (in Graden Celsius),

q das Gewicht des eingeführten Speisewassers in Kilogrammen,

r = 607 – 0,708 T die Verdampfungswärme nach Clausius,

Z die Anzahl der Wärme-Einheiten, welche nöthig sind um das Wasserquantum q von der Temperatur t in Dampf von der Temperatur T überzuführen,

so ist:

Z = q (Tt) + qr . . . . . . . . I.

Es wurde schon erwähnt, daß das Speisewasser in dem Vorwärmer des Verdampfungsmessers vor der Messung bis auf die Dampf-Temperatur erwärmt und das dabei gebildete Condensationswasser mitgemessen wird.

Bezeichnet noch:

Q diejenige Wassermenge in Kil., welche den Meßapparat passirt, wenn q Kil. Speisewasser von der Temperatur t dem Verdampfungsmesser zugeführt werden, und

das Gewicht des bei der Erwärmung gebildeten Condensationswassers,

so ist:

Q = q¹ + q und ferner

q¹ = (T – t)/r q, also

Q = q (T – t)/r + q oder

rQ = q (T – t) + qr . . . . . . . . . II.

also

rQ = Z.

Da in der Praxis die Dampfspannung annähernd constant gehalten wird, so ist auch die Verdampfungswärme r als constant anzunehmen. Wir nehmen bei Adjustirung unserer Apparate durchgängig eine mittlere Dampfspannung von 3 1/2 Atmosphären Ueberdruck und dem entsprechend

r = 500 an.

Bei 5 Atm. Ueberdruck würde r = 494 und bei 2 Atm. Ueberdruck r = 511 seyn. Auf Verlangen können wir nach Angabe der Dampfspannung den genauen Werth von r bei der Adjustirung berücksichtigen. Man ersieht jedoch aus obigen Zahlen, daß in den Grenzen |5| wie sie in der Praxis vorkommen, ohne erheblichen Fehler r = 500 angenommen werden kann.

Das Zählwerk des Apparates ist so eingerichtet, daß der Index desselben 500 Einheiten anzeigt, wenn 1 Kil. Wasser von 150° Cels. den messenden Theil des Apparates passirt hat. An dem Zählwerk kann demnach die Wärmemenge Z in Calorien direct abgelesen werden. Zur weiteren Erläuterung mögen folgende Beispiele dienen:

1) Um 1 Liter Wasser von 10° Cels. oder 0,9956 Kil. in Dampf von 5 Atm. Ueberdruck oder 160° Cels. überzuführen, ist nach Gleichung I. die Wärmemenge erforderlich:

Z = (160 – 10) 0,9956 + 494 . 0,9956
= 641,16 Calorien.

Der Verdampfungsmesser würde an seinem Zählwerk angeben:

500 Q = (500q)/r (Tt) + 500q
= (500 . 0,9967)/494 (160 – 10) + 500 . 0,9967
= 649,67 Calorien.

2) Es möge 1 Liter Wasser von 80° Cels. oder 0,9665 Kil. in Dampf von 3 1/2 Atm. Ueberdruck oder 150° Cels. übergeführt werden. Die hierzu erforderliche Wärmemenge ist nach Gleichung I.:

Z = (150 – 80) 0,9665 + 500,8 . 0,9665
= 551,68 Calorien.

Unser Verdampfungsmesser zeigt nach Gleichung II:

500 Q = (500q)/r (T – t) + 500q
= 500/500,8 0,9665 (150 – 80) + 500 . 0,9665
= 550,79 Calorien.

Die Angabe unseres Verdampfungsmessers weicht beim ersten Beispiel um 1 1/3 Proc. ab, beim zweiten Beispiel stimmt sie mit der wirklich erforderlichen Wärmemenge genau überein. Ein Wassermesser welcher mittelst Wasser von 10° Cels. adjustirt ist, würde im ersten Beispiel 1 Liter und im zweiten 1,03 Liter angeben; also im zweiten Falle 3 Proc. mehr anzeigen als im ersten, während umgekehrt die erforderliche Wärmemenge Z im zweiten Beispiel 16,3 Proc. weniger beträgt. Die Angabe eines Wassermessers würde also in diesem Falle von der Wirklichkeit um 19,3 Proc. abweichen.

Die in den beiden Beispielen gewählten Differenzen der Wassertemperatur |6| von 10° und 80° C. kommen in der Praxis vielfach vor, namentlich da, wo abwechselnd mit Pumpen und Injecteurs gespeist wird.

Vorzüge der Construction des Apparates.

Als Vorzüge unseres Verdampfungsmessers heben wir hervor, daß derselbe ohne jede Dichtung hergestellt ist, und dadurch die größten Garantien für die Haltbarkeit bietet. Ferner führt die Trommel die Messung mit einer solchen Genauigkeit aus, daß sie darin alle Wassermesser weit übertrifft; auch wird diese Genauigkeit durch vom Wasser mitgeführte Unreinigkeiten durchaus nicht beeinträchtigt. Ablagerungen von Kesselstein können diesen Apparat weit weniger alteriren als alle bisher bekannten Wassermesser, indem, wie schon erwähnt, keine Dichtungen vorhanden und die Durchflußquerschnitte sehr weit sind. Das Zählwerk ist dem Einfluß des Wassers und Dampfes vollständig entzogen. Das Becken mit der Trommel, sowie die Cascade können leicht herausgenommen und durch Abklopfen oder Behandlung mit verdünnter Salzsäure gereinigt werden.

Ein großer Nachtheil verschiedener Wassermesser ist noch der, daß durch etwa vorkommende Störung in ihren Functionen die Speisung des Kessels unterbrochen wird. Ein solcher Fall kann bei unserem Verdampfungsmesser nicht vorkommen.

Zur bequemen Handhabung der Controlle liefern wir auf besondere Bestellung Controlbücher nach untenstehendem Schema bei, welches wir des besseren Verständnisses wegen mit Zahlen ausgefüllt haben.

Kessel Nr.


Datum
Name
des
Heizers
Stand des
Zählers

Differenz
Kohlenverbrauch
100 Kil.
Calorien
pro
1 Kil. Kohle

Bemerkungen
Jan.

Febr.

März
1.
15.
1.
15.
1.
15.
02753
03621
04742
05825
06675
07738

868
1121
1083
850
1063

285
370
355
290
345

3046




Kohlen von Zeche . . .



Reinigung des Kessels
am 16. März.
März

April
18.

1.
07846

08627


781


260


Nachdem der Kessel
wieder gefüllt worden.

Beispiel: Die vom Zähler angegebene Differenz 868 bedeutet: 868 × 100,000 Calorien. Es wurden in derselben Zeit verbraucht 285 × 100 Kilogrm. Steinkohlen, also pro 1 Kilogrm. 86800000/28500 = 3945 Calorien erzeugt.

|7|

Wir verfertigen den Verdampfungsmesser in nachstehenden drei Größen.

Textabbildung Bd. 196, S. 7

Die Preise verstehen sich loco Essen.

Fischer und Stiehl.

|3|

Hinsichtlich der Montirung ist zu beachten, daß der Verdampfungsmesser mit dem Stutz d unmittelbar auf dem Kesselstutzen stehen und daß die lichte Weite des letzteren mindestens ebenso groß seyn muß, als diejenige von d. Ein bis unter den Wasserspiegel reichendes Speiserohr darf nicht angewandt werden, damit der Dampf Zutritt zu dem Inneren des Apparates hat. Mit Hülfe einer Wasserwaage ist der Apparat genau vertical zu montiren. – Vor Inbetriebsetzung ist der obere Deckel abzunehmen, und der zur Verpackung dienende Holzdeckel zu entfernen.

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