Titel: Die Maschinenanlage des Wasserwerkes Darmstadt.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1882, Band 245 (S. 350–354)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj245/ar245133

Die Maschinenanlage des Wasserwerkes Darmstadt.

Ueber die Maschinenanlage des Darmstädter Wasserwerkes hielt kürzlich Alb. Huber, Ingenieur der Firma G. Kuhn in Stuttgart-Berg, welche die Ausführung übernommen hatte, einen Vortrag im Württembergischen Bezirksverein deutscher Ingenieure, dessen wesentlichster Inhalt allgemeinere Beachtung verdient und deshalb in Nachstehendem wiedergegeben ist.

Die Maschinenfabrik G. Kuhn übernahm nach den Ergebnissen der Vorverhandlung die Erbauung zweier vollständig von einander unabhängigen Dampfpumpwerke, von denen jedes bei 30 Umgängen in der Minute in 22 Stunden 2200cbm Wasser auf eine gesammte Widerstandshöhe von 120m liefern sollte. Das Nutzwasser war bei einer maximalen Saughöhe von 6m,5 durch sechs etwa 300m von der Pumpstation entfernte Filterbrunnen dem Grundwasserstrome der rechtsseitigen Rheinebene zu entnehmen und durch eine etwa 10km lange Druckleitung von 375 und 500mm lichter Weite nach dem Hochreservoir zu fördern. Den Kohlenbedarf sicherte G. Kuhn mit 1k,4 Nuſskohle aus der Zeche Vollmond für 1e effectiv und Stunde zu oder mit anderen Worten: mit 1k dieser Kohle 193600l Wasser Im hoch zu heben, die Anheizkohlen nicht mitgerechnet.

Maschinenanlage. In dem 17m,75 langen und 10m,5 breiten Maschinenhause, dessen Sohle im Grundwasser liegend der wasserdichten Herstellung groſse Schwierigkelten entgegenstellte, weshalb auch für die Fundamente eine gröſste Tiefe von nur 1m,3 gestattet war, ist zunächst der groſse Saugwindkessel von reichlich 2cbm angeordnet. Das aus den 6 Tiefbrunnen angesaugte Wasser strömt demselben durch eine 650mm weite Leitung zu und wird von hier aus durch zwei getrennte Leitungen von 255mm lichter Weite nach den Pumpen vertheilt.

Sodann sind parallel der Gebäudelängsachse die beiden genau gleich groſsen, symmetrisch angeordneten, direkt und doppelt wirkenden Plungerpumpen aufgestellt, |351| deren wesentliche Anordnung folgende ist: Ein kräftiger Hohlguſsbalken, welcher das Fundament seiner ganzen Länge nach faſst und zugleich den Vertikalkräften wirksam begegnet, trägt angegossen das Kurbelwellenlager und die Rundführung, an deren Flansche sich concentrisch eingepaſst der Dampfcylinder von 460mm Durchmesser und 920mm Hub ansetzt; derselbe ist behufs freier Ausdehnung durch die Wärme nicht unmittelbar auf dem Fundamente festgeschraubt, sondern in einer Schlittenführung verschiebbar; er ist mit Dampfmantel versehen und auch die Cylinderdeckel sind geheizt.

Die Steuerung, wohl die einfachste Präcisionsschiebersteuerung, ist nach Guhrauer's System; sie liefert tadellose Diagramme selbst bei den höchsten Tourenzahlen. Ihre Wirkungsweise kann als bekannt vorausgesetzt werden (vgl. Krause 1874 212 * 360. Guhrauer 1881 239 * 169); nur sei bemerkt, daſs, wenn beim Schieberanstoſs keine Rückwirkung auf den Regulator erfolgen und die für Condensationsmaschinen unerläſsliche, wenigstens scheinbare Nullfüllung zur Verhütung des Durchgehens der Maschine beim Leergange erreicht werden soll, die Steigung der schraubenförmigen Anstoſsfläche auf der Expansionsschieberstange gering und die Schieberverschiebung bedeutend wird, weshalb die Drehung der Expansionsschieberstange etwa ¾ Umdrehung betragen muſs. Ein gewöhnlicher Pendelregulator mit gekreuzten Armen besorgt in durchaus befriedigender Weise den Eingriff in die Expansion. Zur Verhütung groſser schädlicher Räume und Zapfenreibungen werden die Schieber von einer durch Stirnräder betriebenen besonderen Steuerwelle aus gezogen.

Die Condensationspumpe, welche von einer auf der hinteren Seite der Kurbelwelle aufgesteckten Kurbelscheibe aus betrieben wird, liefert durchschnittlich 92 Proc. Vacuum. Ein hier eingeschaltetes Wechselventil dient zum Zwecke des Arbeitens ohne Condensation. Die specifischen Pressungen der Zapfen und der auf einander gleitenden Flächen sind gering; sie betragen für den Kurbel- und Kreuzkopfzapfen 60k, für das Kurbelwellenlager unter Berücksichtigung des Schwungradgewichtes 15k, für das Kreuzkopfgleitstück 2k. Zwischen Dampfmaschine und Pumpe ist ein Zwischenstück eingeschaltet, welches endgültig deren gegenseitige Entfernung fixirt; eine direkte Verbindung in der Cylinderachse der Maschine hat sich nach früheren Ausführungen als nicht nöthig erwiesen.

Durch Wahl der Ringventile, deren treffliche Wirkungsweise sich schon bei einer anderen Ausführung (Eſslingen 1876) erprobt hatte, ergab sich die ganz eigenartige Pumpenconstruction. Sie besteht nämlich aus einem Guſskörper, worin die Saugventile sitzen, anschlieſsend an das vorerwähnte Zwischenstück, und in welchen das Zulaufrohr von dem groſsen Saugwindkessel derart einmündet, daſs sich in unmittelbarer Nähe der Saugventile noch ein sehr wirksamer kleinerer Saugwindkessel bildet; ferner aus den beiden Druckventilgehäusen mit dem sie achsial durchdringenden Kolbenkörper, an welchen die Stopfbüchsengehäuse concentrisch angepaſst und angeschraubt sind. Diese Anordnung gestattet ein jederzeit leichtes Auswechseln der Stopfbüchsenfutter.

Der Plungerkolben, aus besonders hartem Guſs und möglichst leicht, hat 210mm Durchmesser und ist mit seiner Kolbenstange verflanscht; die Kolbenstange ihrerseits ist mit der Dampfkolbenstange in leicht löslicher Muffenverbindung.

Die Ventile bestehen aus je 3 Etagen und gestatten bei einer Erhebung von 6mm einen freien Durchgangsquerschnitt von 450qc was bei 32 Umgängen in der Minute der Maschine einer Wassergeschwindigkeit von 0m,66 in der Sekunde entspricht. Die sämmtlich genau gleich groſsen, gleich schweren und ausbalancirten guſseisernen Ventilringe mit 15mm breiten Sitzflächen sind mit Leder, die Ventilsitze mit Metall besetzt. Der Auflagedruck beträgt bei 10at,4 Widerstandshöhe 30k/qc. Sie haben bis jetzt etwa 5000000 Hübe gemacht, ohne daſs eine Beschädigung des Lederbesatzes zu gewahren ist. Die Druckventile können nach oben, die Saugventile zur Seite aus den Ventilgehäusen herausgenommen werden. Möglichst nahe und symmetrisch zu den beiden Ventilgehäusen ist unter Einschaltung je einer Rückschlagklappe der Druckwindkessel angeordnet. Derselbe ist aus Schmiedeisen mit guſseisernem Ansatzstück, auf 25at amtlich geprüpft und für 0at,125 Druckschwankung berechnet. Selbstredend sind die Pumpen ausgerüstet mit den nöthigen Schiebern an Saug- und |352| Druck Windkesseln, den Luftsaug- und Ventilkörper-Entlüftungsventilen, sowie den Sicherheits- und Ablaſsventilen.

Im Maschinenhause befindet sich schlieſslich noch eine Dampfpumpe zum Entwässern der Fundamentgruben, sowie zum Fortschaffen des Abwassers der Pumpen.

Kesselanlage. Das Kesselhaus von 13m Länge und 11m,5 Breite nimmt 3 Feuerrohrkessel auf von je 49qm Heizfläche, für 6at,5 Ueberdruck gebaut, jeder ausreichend zum Betrieb einer Maschine. Sie haben je 1680mm Durchmesser bei 6m,700 Länge und enthalten je 2 Feuerröhren von 630mm Durchmesser mit je 4 Gallowayröhren. Ferner ist über den Kesseln ein Röhrenvorwärmer von 11qm Heizfläche und aus je 8 guſseisernen Röhren von je 175mm lichter Weite und 2900mm Länge bestehend derart in die Rauchzüge und in die Speisewasserleitung eingeschaltet, daſs er jederzeit in oder auſser Thätigkeit gesetzt werden kann, ohne den sonstigen Betrieb zu stören. Die Rostfläche des Planrostes beträgt 0qm,9.

Im Vorplatze der Kessel ist unterirdisch ein Speisewasserbehälter aus Eisenblech aufgestellt, eine guſseiserne Wärmschlange enthaltend, durch welche das aus den Condensationswasserableitern der Maschinen abgehende Wasser abflieſst und das Speisewasser erwärmt wird. Der Röhrenvorwärmer und die Wärmschlange erhöhen die Temperatur des Speisewassers um etwa 50°. Zur Kesselspeisung ist an jeder Maschine eine Speisepumpe angebracht, welche mittels Gegenkurbel vom Condensatorkurbelzapfen aus betrieben wird und aus dem Warmwasserbehälter das Speisewasser durch den Röhrenvorwärmer oder mit Umgehung desselben direkt in die Kessel fördert. Als Reservespeisevorrichtung dient eine Abzweigung von der Hochdruckleitung, welche mit der Speisewasserleitung durch eine geeignete Verschluſsvorrichtung in Verbindung steht. Der runde Kamin hat Im Durchmesser und 30m Höhe. Die Verbrennung muſs als rauchfrei bezeichnet werden.

Die ausgeführte Anlage wurde nun den eingehendsten Untersuchungen unterworfen. Zunächst handelte es sich um eine Bestimmung des Volumeneffectes der Pumpen. Zu diesem Zwecke wurde (am 8. Februar 1881) das Stadtrohrnetz von der Hochdruckleitung abgesperrt und genau 4 Stunden lang mit beiden Pumpen in die eine Hälfte der Hochreservoire gepumpt. In dieser Zeit hatten die Pumpen zusammen 15486 Touren gemacht, was einer theoretischen Leistung von 919cbm,218 entspricht. Im Hochbehälter hatte das Wasser in dieser Zeit um 156cm,43 zugenommen und, da 1cm Höhe nach genauen vorausgegangenen Ausmessungen 5cbm,675 entspricht, so waren demselben in dieser Zeit 887cbm,74 Wasser zugeflossen. Da das Speisewasser der Hochdruckleitung entnommen wurde, so ist die äquivalente Menge von 3cbm,68 noch zu addiren, ebenso der nach früheren Versuchen bestimmte Wasserverlust der Druckleitung, an welcher sich 30 Schieber und 21 Hähne befinden, mit minutlich 4l,233 oder mit 1cbm,16 in 4 Stunden. Es sind somit 892cbm,436 als dem Reservoir zugeflossen in Rechnung zu bringen und ergibt sich hieraus ein Nutzeffect der Pumpen von 97,08 Proc. Dieser Nutzeffect wurde den sich hier anreihenden Versuchen über den Kohlenverbrauch zu Grunde gelegt. Im Mittel betrug nun bei den betreffenden 10tägigen Versuchen (Müller und G. Kuhn):

Versuchsdauer 9 Stdn.
Kesselspannung 6at
Condensationsvacuum 92 Proc.
Gesammte Widerstandshöhe 99m,176
Tourenzahl in der Minute 32,12
Sekundlich geförderte Wassermenge 30cbm,224
Effective Pferdekraft 40e,1
Stündlicher Wasserverbrauch für 1e und Stunde 10k,2
Stündlicher Kohlenverbrauch für 1e und Stunde 1k,28
Schlackengehalt der Kohle 7,5 Proc.

Es wurden mit 1k Kohle 210937l 1m hoch gehoben, also 9 Proc. mehr als garantirt (193600l), ungeachtet dessen, daſs Förderkohle mit einem Grubenpreise von 65 Pf. für 100k zur Verwendung kam, während vertragsmäſsig Stückkohlen mit einem Grubenpreise von 95 Pf. hätten gebrannt werden dürfen.

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Unter effectiver Leistung war zu verstehen: die wirklich geförderte sekundliche Wassermenge in Kilogramm, multiplicirt mit dem Manometerstande des Druckwindkessels während des Ganges der Maschine, vermehrt um den Höhenunterschied des Wasserstandes im Druckwindkessel und in den Brunnen während der Dauer des Versuches, ausgedrückt in Meter, und dividirt durch 75.

Bei der 2. Versuchsreihe (Grahn, Hobrecht und Schäffer) hatten die Pumpen in 22 Stunden 84891 Touren gemacht, was einer theoretischen Leistung von 5039cbm entspricht. Hierbei war das Reservoir vom Stadtrohrnetze nicht abgesperrt und es wies nach Beendigung des Versuches einen Inhalt von 3986cbm auf. Der Wasserverbrauch der Stadt während dieser Zeit wurde von der Betriebsleitung zu 800cbm angegeben und kamen somit bei der Effectsbestimmung 4786cbm als wirklich geförderte Wassermenge in Rechnung, was einem Wirkungsgrade der Pumpen von 95 Proc. entspricht (gegenüber dem früher genauer ermittelten von 97,08 Proc). Die gesammte Widerstandshöhe betrug, da beide Maschinen gleichzeitig in Betrieb waren, 104m,38 und die effective Leistung beider Maschinen zusammen 84e,1. Die während der Versuchszeit abgenommenen Diagramme wurden der Berechnung unterzogen und ergaben bei einem mittleren Drucke von 0k,738 unter der atmosphärischen Linie und bei 1k,705 über derselben, also bei einer mittleren Spannung von 2k,443 bei 32 Touren der Maschinen eine indicirte Leistung von 104e,34, woraus sich ein Nutzeffekt der Maschinenanlage von 80,6 Proc. ergibt, was nach Ausspruch der Experten als ein sehr befriedigendes Resultat bezeichnet werden muſs. Unter Einsetzung des thatsächlichen Volumeneffectes der Pumpen von 97,08 (statt 95) Proc. erhöht sich dieser Wirkungsgrad auf etwa 82,4 Proc.

Der Kohlenverbrauch für diesen Versuch stellte sich auf 1k,37 der vorerwähnten Förderkohle einschlieſslich der Schlacken und der Kohlen zum Anheizen, während G. Kuhn 1k,4 Stückkohlen garantirt hatte, ohne die Kohlen zum Anheizen.

Ein interessantes Nebenresultat sei hier noch angeführt: Wie vorhin erwähnt, betrug die indicirte Leistung für beide Maschinen zusammen 104e,34, somit für eine Maschine 52e,17, die effective Leistung für eine Maschine 44e,1; ferner wurde die Leergangsarbeit der Maschine mit angehängtem Plungerkolben mit 6,9 Ni ermittelt, woraus sich somit eine Zusatzreibung von 1,17 Ni berechnet. Die Leergangsarbeit der Maschine ohne Plungerkolben betrug 4Ni und somit die Reibungsarbeit des Plungerkolbens 2,9 Ni.

Bei diesen soeben beschriebenen Versuchen wurden die Kessel von Leuten bedient, die noch nie an stationären Kesseln gefeuert hatten, während bei dem nun folgenden von der Betriebsleitung (Oberingenieur O. Smreker) ausgeführten dritten Versuche eine Art Concurrenzheizen stattfand zwischen Heizern, welche sich um die Stelle bewarben. Die Versuchsperiode wurde zunächst in zwei Theile getheilt: vom 10. bis 19. August 1881 arbeiteten beide Maschinen je 22 Stunden täglich und wurden im Mittel etwa 4800cbm, also 20 Proc. mehr als die garantirte Wassermenge gefördert (hierbei waren 4000cbm in 22 Stunden zu Grunde gelegt, während G. Kuhn der Generalunternehmung Aird und Marc in Berlin 4400cbm garantiren muſste); vom 20. August bis 3. September arbeiteten die beiden Maschinen nur noch täglich 21 Stunden und wurden dabei im Mittel 4560cbm, also 11,5 Proc. mehr als die vorgeschriebene Wassermenge gefördert. Der Kohlenverbrauch betrug im Mittel für die ganze Versuchsperiode, abzüglich der zum jeweiligen Anheizen erforderlichen Kohlen, etwa 1k,15 für 1e effectiv und Stunde.

Durch dieses Resultat, ein Betriebsresultat im wahren Sinne des Wortes, ist somit festgestellt worden, daſs mit 1k Kohle 234800l Wasser Im hoch gehoben werden, also 21 Proc. mehr als garantirt, und zwar mit einer Kohle, die der vertragsmäſsig ausbedungenen Kohle qualitativ bedeutend nachsteht.

Diese schönen Resultate der Darmstädter Wasserwerksanlage sind um so beachtenswerther, wenn man die einfachen Mittel in Betracht zieht, mit welchen sie erzielt wurden: mit einer einfachen Planrost-Innenfeuerung und mit einer. Anfachen Schieberdampfmaschine. Es erhält dadurch die Ansicht, daſs der Flachschieber denn doch das einfachste Dampfvertheilungsorgan ist, enien neuen schlagenden Beleg. Ausgerüstet mit genügend groſsen Auflageflächen und |354| einer wirksamen Schmiervorrichtung ist der Flachschieber nicht bloſs das einfachste, sondern auch das dauerhafteste und somit das zweckmäſsigste Dampfvertheilungsorgan; denn die Befürchtungen betreffs der groſsen Schieberreibungsarbeiten erweisen sich durch die Erfahrung als übertrieben. (Nach der Wochenschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1882 S. 236.)

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