Titel: Körting's Strahl-Condensatoranlagen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1892, Band 286 (S. 289–296)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj286/ar286089

Körting's Strahl-Condensatoranlagen.

Mit Abbildungen.

Die Entwickelung der industriellen Verhältnisse zwingt heute bekanntlich mehr denn früher dazu, die Anlage und den Betrieb industrieller Unternehmungen so rationell als irgend möglich zu gestalten, und gerade die jüngste Zeit mit ihrer Absperrung des amerikanischen Marktes und der dadurch herbeigeführten Zwangslage eines grossen Theiles der europäischen bezieh. deutschen Industrie hat Veranlassung, Ersparnisse auch an den Stellen zu machen, wo es bislang sich nicht zu lohnen schien.

Einer der Hauptpunkte in den meisten Industrien ist aber naturgemäss die Dampfmaschine, und hier ist bei den heutigen hohen Kohlenpreisen neuerdings die Frage der Condensation wieder mehr in den Vordergrund getreten, denn durch die Anwendung der Condensation des Dampfes nach geleisteter Arbeit erspart man der Maschine die Arbeit, den Abdampf gegen den Druck der Atmosphäre auszustossen. Diese Erhöhung der Nutzleistung der Maschine, und damit die Verminderung des Dampf- und Brennstoffverbrauchs, schwankt naturgemäss je nach der Grösse, der Güte, der Belastung der Maschine in weiten Grenzen, von etwa 10 bis 50 Proc., bei gewöhnlichen Verhältnissen kann indess eine Ersparniss von 25 Proc. angenommen werden. Durch Anwendung von Condensation lassen sich daher die Kosten eines industriellen Betriebes ganz bedeutend vermindern, eine Thatsache, die fast jedem Dampfmaschinenbesitzer bekannt ist. Allerdings ist hierbei selbstverständliche Voraussetzung, dass das zur Condensation erforderliche Kühlwasserquantum überhaupt zur Verfügung steht. Ist das nicht der Fall, so muss eine künstliche Kühlung des erwärmten Condensationswassers erfolgen; auf diesen Fall kommen wir am Schluss des Berichtes zurück.

Trotz der oben genannten Vortheile wird in vielen Betrieben von der Anlage einer Condensation abgesehen, und hat das auch seine natürliche Berechtigung, da die gewöhnlichen Luftpumpen-Condensatoren nicht allein theuer in ihrer Beschaffung, sondern auch vieltheilig und empfindlich sind, so dass eine gute Bedienung dazu gehört, die nicht immer zur Verfügung ist und theuer bezahlt werden muss. Ferner besitzt der Luftpumpen-Condensator eine Menge bewegter Theile, die der Abnutzung unterliegen und häufige Reparaturen erfordern. Eine Luftpumpen-Condensation wird sich daher in Anlage, Verzinsung, Tilgung, Unterhaltung und Betrieb im Verhältniss um so billiger stellen, je grösser die ganze Anlage ist, und sie wird umgekehrt um so weniger rationell, je kleiner die Dampfmaschine ist. Man entscheidet sich daher meist nur bei grösseren Maschinen für Anschaffung eines Luftpumpen-Condensators, während man bei kleinen Maschinen lieber auf den Vortheil der Condensation Verzicht leistet.

Aber gerade bei den kleineren Betrieben hat die Möglichkeit einer Condensationsanlage eine ungleich höhere Bedeutung als bei den grösseren Unternehmungen, da letztere naturgemäss einen viel zweckmässigeren und damit relativ sparsameren Betrieb erlauben als die kleinen Betriebe. Diese kleinen Betriebe können nun aber ebenso des Vortheils der Condensation theilhaftig werden, allerdings nicht mittels des Luftpumpen-Condensators, der sich aus den oben genannten Gründen verbietet, sondern mittels Wasserstrahl-Condensators, der der einfachste und billigste und dabei interessanteste Dampf-Verdichtungsapparat ist. Dieser Strahl-Condensator ist keine neue Erscheinung, sondern befindet sich schon in vielen Hundert Exemplaren im Betriebe, demselben ist indess neuerdings von Gebr. Körting in Hannover eine solche Form gegeben worden, dass für fast jede Maschine auch bei kleinem Betrieb die Anlage einer Condensation ermöglicht wird.

Der Strahl-Condensator wurde 1867 von Alexander Morton in Glasgow erfunden, wurde 1869 von ihm verbessert, und gewann bald einen erheblichen Ruf, da ja sämmtliche Uebelstände des Luftpumpen-Condensators damit beseitigt schienen. Der Apparat arbeitete, wenn das Kühlwasser mit Gefälle zugeführt werden konnte, ganz gut, ohne Gefälle aber ging er bei wechselnder Belastung der Maschine unsicher, wenn nicht Frischdampf dabei benutzt wurde. Dadurch kam der Apparat ebenso rasch wieder in Misscredit und wurde fast vergessen, trotzdem das englische Parlament in Anerkennung der grossen Tragweite der Erfindung das Patent noch um 7 Jahre verlängerte. Anfangs der siebziger Jahre nahm Ernst Körting diesen Gedanken wieder auf und construirte einen Strahl-Condensator mit zweifacher Abdampfeinführung bei Benutzung von Gefällwasser, der 1882 dadurch wesentlich verbessert wurde, dass eine vielfache Dampfeinströmung zur Anwendung kam. Dieser Apparat wurde von L. Schütte in Philadelphia, Nordamerika, aufgenommen und in erheblichem Maasse gebaut. Wegen der mangelnden Regulirfähigkeit und wegen des erforderlichen Gefälles, was natürlich nicht überall zur Verfügung steht, konnte auch dieser Apparat sich nicht überall sein Gebiet erobern. Schütte construirte deshalb 1886 einen mit Regulirspindel für den Wassereintritt und mit einer Schiebehülse für den Dampfeintritt versehenen Apparat, der indess die gewünschte Regulirbarkeit nicht aufwies, da das an der Spindel entlang strömende Wasser einen grossen Theil seiner Geschwindigkeit durch Reibung verliert. Diese Frage der Regulirfähigkeit zu lösen, gelang erst 1891 Ernst Körting, indem er dem Condensator eine innere verschiebbare Düse gab, welche dem Dampfverbrauche der Maschine gemäss eingestellt wird. Damit wurde eine Regulirfähigkeit in |290| den Grenzen 1 : 10 gewonnen, d.h. die maximale Dampfmenge kann das Zehn-, eventuell das Vierzehnfache der minimalen betragen, ohne dass die Luftleere unter 60 cm Quecksilber kommt. Damit ist dem Strahl-Condensator eine Regulirfähigkeit gegeben, welche jedem praktischen Bedürfnisse genügt, denn Schwankungen des Dampfverbrauches in den Grenzen 1 : 10 dürften wohl sehr selten vorkommen.

In Folgendem sei nun dieser Körting'sche sogen. Universal-Condensator des Näheren behandelt, soweit dies der Raum hier erlaubt, gleichzeitig sei aber gestattet, auch auf die älteren Körting'schen Strahl-Condensatoren mit einzugehen, da dieselben vielen der Leser weniger bekannt sein dürften.

Der Strahl-Condensator, der in Fig. 1 in seiner einfachsten Form abgebildet ist, gehört zu der Gattung der Einspritz-Condensatoren, d.h. der zu verdichtende Dampf tritt gleichzeitig mit dem Kühlwasser, das bei W eintritt, in den luftleer gemachten Verdichtungsraum, wo er sich unmittelbar an dem Wasser niederschlägt und sich mit demselben mischt. Nach Vollzug dieses physikalischen Processes wird die Gesammtmasse zusammen mit der etwa eingetretenen Luft durch Aufwendung einer gewissen Arbeitsleistung entgegen dem Drucke der Aussenluft aus dem Condensationsraum hinausgeschafft. Die genannte Arbeitsleistung bildet nun in der Art, wie sie erfolgt, das unterscheidende Merkmal zwischen dem Strahl-Condensator und dem gewöhnlichen Einspritz-Condensator. Bei letzterem wird diese Arbeit bekanntlich von einer Kolbenpumpe geleistet, welche damit naturgemäss einen Theil der Maschinenleistung absorbirt, während die Arbeit beim Strahl-Condensator durch die lebendige Kraft des Einspritzwassers selbst erfolgt.

Textabbildung Bd. 286, S. 290
Zur Leistung dieser Arbeit ist aber eine bestimmte Geschwindigkeit des Condensationswassers erforderlich und lässt man zu dem Zwecke das Condensationswasser unter Zuhilfenahme eines Führungsrohres in einem geschlossenen Strahle in den Verdichtungsraum eintreten, wo es von dem zu verdichtenden Dampfe umgeben wird, der sich auf dem Wasserstrahle niederschlägt. Der Strahl durchstreicht, ohne seine Richtung zu ändern, den Verdichtungsraum und tritt auf der der Eintrittsöffnung entgegengesetzten Seite in die Oeffnung einer sich konisch erweiternden Düse, deren Oeffnung er nur so weit ausfüllt, dass neben ihm noch Raum zum Durchlassen der etwa vorhandenen Luft ist. In dieser sich nach aussen erweiternden Düse verliert der Wasserstrahl allmählich seine Geschwindigkeit und setzt sie in bekannter Weise in entsprechenden Druck um, so dass er am Ende der Düse den Gegendruck der äusseren Luft überwinden und ins Freie treten kann.

Damit die Verdichtung des Abdampfes möglichst kräftig erfolgt, ist, wie oben erwähnt, 1882 von Ernst Körting die mehrfache Dampfeinströmung gewählt worden, indem das Führungsrohr für den Wasserstrahl mit einer grösseren Anzahl feiner schräger Bohrungen versehen ist, durch welche der Abdampf in feinen Strahlen und in schräger Richtung auf den Wasserstrahl trifft und dessen Geschwindigkeit noch vermehrt.

Diese Geschwindigkeit muss nun, wie erwähnt, zur Erzielung der Strahlwirkung eine gewisse Grösse haben und ergibt sich die untere Grenze derselben aus der Eintrittsgeschwindigkeit des Wasserstrahles in den unter Luftleere stehenden Verdichtungsraum, also zu . Diese Geschwindigkeit muss aber, damit der Wasserstrahl den Austritt gegen den Atmosphärendruck gewinnen und gleichzeitig noch die vorhandene Luft mitreissen und abführen kann, beträchtlich vermehrt und auf wenigstens 20 m gebracht werden, welche Vermehrung sowohl durch vergrösserten Wasserdruck, oder durch den Dampfdruck selbst erzielt werden kann. Es ergeben sich daraus die beiden Hauptarten der Strahl-Condensatoren: 1) Die Gefälle-Condensatoren und 2) die selbsthätig saugenden Condensatoren.

1) Gefälle-Condensatoren.

Die Geschwindigkeitsvermehrung des Wasserstrahles erfolgt hier also durch Vermehrung der Druckhöhe und zwar genügt eine Druck- bezieh. Gefällhöhe des Condensationswassers von etwa 5 m, welche am besten voll auf dem Apparat liegen, gegebenenfalls aber auch zu 1/10 bis ⅕ unterhalb des Condensators sich befinden können, ohne dass die Wirkung des Apparates sich merkbar ändert. Die Construction dieses Condensators, die aus Fig. 1 ersichtlich ist, richtet sich naturgemäss nach der Höhe der gewünschten Luftleere und dem mit abzuführenden Luftquantum. Danach bewirkt der Gefälle-Condensator dann allein, also ohne Zufuhr von Dampf, eine Luftleere entsprechend der Spannung des Wasserdampfes der zugehörigen Kühlwassertemperatur, eine Luftleere also, die nur wenig hinter der absoluten zurückbleibt.

Tritt nun der Abdampf in den Condensator, so hat das naturgemäss ein Sinken der Luftleere zur Folge, und zwar ausserhalb der Verdichtungsdüse mehr als innerhalb derselben, da der Dampf sich naturgemäss an den Löchern der Düse staut. Je stärker die Maschine belastet wird, je mehr Abdampf also dem Condensator zuströmt, um so grösser wird die Stauung natürlich sein. Da man aber mit einem Condensator eine gute Luftleere, im Allgemeinen nicht unter 60 cm Quecksilber, erzeugen und dieselbe auch bei vermehrtem Dampfconsum erhalten wissen will, so muss der Apparat auf den grössten vorkommenden Dampfverbrauch hin berechnet werden; er wird dann bei schwacher Belastung ein steigendes Vacuum ergeben, und zwar in vielen Fällen bis zu 72 cm Quecksilber.

Da ein derartiger Gefälle-Condensator, wie erwähnt, allein, ohne Dampf, schon ein hohes Vacuum erzielt, so ist ohne weiteres einleuchtend, dass derselbe dem gewöhnlichen Luftpumpen-Condensator bedeutend überlegen ist. Er kann nie versagen und ist daher vollständig unabhängig und unempfindlich gegen alle Schwankungen im Dampfverbrauche. Er ist überall da ein ganz vorzüglicher Condensator, wo häufig grosse Schwankungen im Dampfverbrauche vorkommen, z.B. bei Mühlmaschinen, Walzenzugsmaschinen, Dampfhaspeln, in Thonwaarenfabriken u.s.w.

Diesen grossen Vorzügen hinsichtlich der Verlässlichkeit |291| reihen sich ferner die leichte Anbringung und die ausserordentlich einfache Handhabung an. Die Aufstellung eines solchen Gefälle-Condensators wird aus Fig. 2 ersichtlich, bei welcher Anlage der Condensator sein Wasser dem Oberwasserspiegel des Wassermotors entnimmt, und es in das Unterwasser ausgiesst. Zwischen Condensator und Abdampfleitung ist der Sicherheit halber ein Rückschlagventil eingeschaltet. Die Handhabung beschränkt sich einfach auf das Oeffnen des Wasserventils, worauf der Condensator einer weiteren Wartung nicht bedarf.

Textabbildung Bd. 286, S. 291
Bedingung für einen derartigen Condensator ist mithin nur das Gefälle von 5 m und bietet dann der Apparat den Nutzen einer hohen Luftleere, ohne irgend einen Theil der Maschinenleistung zu absorbiren. Das erzielte Vacuum kommt daher der Maschine in seiner vollen Höhe zu Nutzen, während ein Luftpumpen-Condensator etwa 3 Proc. der Maschinenleistung verzehrt. Der Nutzen ist aber selbst dann gegenüber dem Luftpumpen-Condensator noch ein hoher, wenn Gefallwasser nicht natürlich zur Verfügung steht, sondern wenn man sich dasselbe durch künstliches Heben auf die Höhe von 5 m erst schaffen inuss. Es lässt sich das durch eine einfache Rechnung nachweisen. Es verbraucht z.B. eine Maschine für 1 Stunde und 1 15 k Dampf, zu dessen Condensation 15 × 25 = 375 l Kühlwasser stündlich für 1 erforderlich wären. Dieses Wasserquantum würde also auf 5 m zu heben sein, was bei einer Nutzleistung der Pumpe von 60 Proc. eine Arbeit von für 1 Stunde und 1 ausmachen würde. Die Maschinenleistung beträgt aber für 1 Stunde und 1 75 . 3600 = 270000 mk, die genannten zum Betrieb des Condensators erforderlichen 3125 mk stellen daher nur etwas mehr als 1 Proc. der Maschinenleistung dar, während der Luftpumpen-Condensator allein zum Betriebe 3 Proc. der Maschinenleistung verzehrt.

Das zeigt zur Genüge die Ueberlegenheit des Strahl-Condensators gegenüber dem Luftpumpen-Condensator, wobei noch hinzu kommt, dass der Strahl-Condensator, da er keine beweglichen Theile besitzt, fast gar keiner Abnutzung unterworfen ist. Die gesammten Vorzüge des Strahl-Condensators lassen daher die grosse Ausführungszahl gerechtfertigt erscheinen, und zwar sind seitens der Firma Gebr. Körting in Hannover Anlagen ausgeführt bezieh. in der Ausführung, bei denen mittels Central-Condensation Maschinen mit zusammen über 2500 mit Strahl-Condensatoren versehen werden, bei welchen Anlagen das erforderliche Kühlwasser ebenfalls 5 m gehoben wird. Die Kosten einer derartigen beispielsweise für ein Walzwerk bestimmten Central-Strahl-Condensationsanlage stellen sich bei der obigen Maschinenleistung auf etwa 60000 M., während die entsprechende Luftpumpen-Central-Condensation sich beträchtlich höher stellen würde.

Ein auf den Farbwerken in Höchst vorm. Meister, Lucius und Brünig angebrachter Strahl-Condensator, der die Bestimmung hat, die Maschinenkraft zu verstärken und dann noch möglichst heisses Wasser zu liefern, gibt bei einer Maschine von 250 mm Kolbendurchmesser 500 mm Hub, 90 Touren, 28 Proc. Füllung, 5 at Kesseldruck, 49 cm Luftleere bei einer Erwärmung des Wassers von 6° auf 58°. Diese Luftleere von 49 cm Quecksilbersäule ist dabei mit einem Wasseraufwande gleich dem 11fachen des Dampfgewichtes erzeugt.

2) Selbsthätig saugende Strahl-Condensatoren.

Bei der zweiten Art der Strahl-Condensatoren erfolgt, wie erwähnt, die Geschwindigkeitsvermehrung nicht durch erhöhten Wasserdruck, sondern durch den Abdampf selbst.

Diese selbsthätig saugenden Condensatoren besitzen im Wesentlichen dieselbe Anordnung, nur sind ihre Arbeitsbedingungen andere. Es kann daher in dieser Hinsicht auf Fig. 1 hingewiesen werden, und unterscheiden sie sich von diesen nur in ihrer constructiven Ausbildung, je nach ihrer Verwendungsart, auf welche noch ausführlicher einzugehen sein wird. Da aber in diesen Apparaten der Abdampf eine Leistung zu verrichten hat, so wird ihre Construction naturgemäss von der Menge des Abdampfes bedingt, und haben sich daraus die zwei Arten dieser Condensatoren mit fester, d.h. unveränderbarer Düse, und mit verschiebbarer Düse ergeben. Es sei zunächst die erstere, zugleich einfachere und ältere Art behandelt.

a) Selbsthätig saugender Strahl-Condensator mit fester Düse.

Wie oben bereits erwähnt, erfolgt bei den selbsthätig saugenden Condensatoren die Geschwindigkeitsvermehrung des Wasserstrahles durch den Abdampf selbst. Es ist hier also Bedingung, dass der Abdampf den Wasserstrahl beschleunigt, weshalb er mit einer gewissen Energie auf den letzteren treffen muss, unter gleichzeitiger Verdichtung auf demselben. Diese Wirkung ergibt sich aus dem Druckunterschied, der zwischen der Verdichtungsdüse und dem dieselbe umgebenden Raume herrscht, um welchen Unterschied natürlich die nützliche Luftleere hinter dem Kolben |292| verringert wird. Man hat hier also den Betrieb des Condensators mit einem Verlust an Luftleere zu erkaufen, dieser Verlust ist aber ein derartig geringer, dass darunter die Lebensfähigkeit des Apparates nicht leidet.

Dieser Verlust an nützlicher Luftleere lässt sich rechnerisch leicht feststellen. Da man es hier mit einer Stoss-Wirkung zu thun hat, so hängt die Wirkung von der Grösse der Masse und Geschwindigkeit, also dem Producte mv, ab. Die Masse des Dampfes bestimmt sich wie folgt. Bei einer Luftleere von 74 cm Quecksilber oder 2 cm Spannung beträgt die zugehörige Wassertemperatur nach Regnault 23°, so dass das Kühlwasser bei einer mittleren Anfangstemperatur von 11° um 12° erwärmt werden würde. Der Abdampf besitzt bei 2 cm Spannung bezieh. bei 23° Temperatur eine Gesammtwärme nach Regnault

λ = 606,5 + 0,305 . 23 = 613 Calorien.

Das Gewicht dieses Abdampfes ergibt sich daher gemäss der Abgabe der Wärmemengen nach der Gleichung:

Wasser × 11° + Dampf × 613 = (Wasser + Dampf) 23°,

oder

Dampfgewicht Wassergewicht.

Nachdem man so das Dampfgewicht kennt, berechnet sich die Geschwindigkeit des Dampfes vx nach der Lehre vom Stosse, unter Festhaltung der Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers von 14 m und der Austrittsgeschwindigkeit des Wasser- und Dampfluftgemisches von 20 m (vgl. weiter oben) wie folgt:

Wasser × 14 + Dampf × vx = (Wasser + Dampf) × 20,

oder

Diese Dampfgeschwindigkeit ist noch durch den Cosinus desjenigen Winkels, unter den die Dampfstrahlen den Wasserstrahl treffen, etwa 20°, zu dividiren, und ergibt sich dann zu etwa 340 m. Der Verlust an nützlicher Luftleere ist nun, da Versuche mit derartig verdünnten Gasen nicht vorliegen, der dieser Geschwindigkeit entsprechenden Druckhöhe gemäss zu berechnen und ergibt sich zu Dampfsäule von 2 cm Spannung. In Millimetern Quecksilbersäule ausgedrückt gibt das, da das specifische Gewicht des Dampfes von 20 mm Spannung 0,0000203, 5900 × 0,0000203 = 0,12 m Wassersäule oder 9 mm Quecksilbersäule.

Dieser Verlust an nützlicher Luftleere durch Verwendung des Abdampfes zur Geschwindigkeitsvermehrung des Wasserstrahles beträgt also bei einem mittleren Dampfdruck von 2 at auf den Dampfmaschinenkolben nur 0,012 at oder 0,6 Proc. der Leistung. Demgegenüber erfordert ein Luftpumpen-Condensator bekanntlich nahezu 3 Proc. der Maschinenleistung, und erweist sich somit auch der selbsthätig saugende Strahl-Condensator dem Luftpumpen-Condensator gegenüber bedeutend überlegen. Selbst wenn der erstere eine geringere Luftleere als der Luftpumpen-Condensator gibt, kann daher sein Nutzen immer noch gleich dem des letzteren sein. Dieses für den ersteren so ausserordentlich günstige Ergebniss erklärt sich daraus, dass die Dampfmasse im Zustande höchster Verdünnung zur Arbeit verwendet wird, in welchem sie bei geringer Pressung eine bedeutende Geschwindigkeit annimmt.

Mit diesen rechnerisch ermittelten Leistungen eines selbsthätig saugenden Strahl-Condensators stimmen die wirklichen Ergebnisse in Bezug auf Erwärmung des Wassers und erreichte Luftleere nahe überein. Versuche im Probirraume der Körting'schen Fabrik, bei denen störende Nebenumstände bis auf einen unvermeidlichen sehr hohen Luftgehalt des Wassers ausgeschlossen waren, ergaben, wenn das Kühlwasser in der Höhe des Apparates zu- und abfloss, eine höchste Luftleere ausserhalb der Verdichtungsdüse von 725 mm Quecksilber bei einer Erwärmung des Wassers von 11° C. auf 22,7° C. Die Luftleere im Inneren der Verdichtungsdüse ward zu 738 mm Quecksilber gemessen, wobei der Barometerstand 760 mm zeigte. Der Druckunterschied im Inneren der Verdichtungsdüse gegenüber dem umgebenden Raume war mithin 13 mm.

Textabbildung Bd. 286, S. 292
Solche Ergebnisse lassen sich in der Praxis, ausserhalb des Versuchsraumes, natürlich nicht erzielen, da hier die Dichtigkeit von Maschine und Leitung eine ausschlaggebende Rolle spielen. Ferner schwankt die pro Kolbenhub zum Condensator strömende Dampfmenge, was natürlich von wesentlichster Bedeutung ist, da ja auch die geringste pro Zeiteinheit zuströmende Dampfmenge noch gross genug sein muss, um die Arbeit im Apparat, das Hinausschaffen des Wassers aus demselben, leisten zu können. Sinkt die Dampfmenge unter eine gewisse Grenze, so wird der Abdampf die Geschwindigkeitsvermehrung des |293| Wasserstrahles nicht mehr zu bewirken vermögen, das Hinausschaffen des Wassers hört auf und der Verdichtungsraum füllt sich mit Wasser, so dass der Apparat versagt. Es ist daher ersichtlich, dass man diese Condensatoren mit festen Düsen auf den geringsten Dampfverbrauch hin berechnet, wobei sie naturgemäss eine verminderte Luftleere bei vermehrtem Dampfverbrauche ergeben. Dieser Condensator lässt indess von selbst wieder an, falls er in Folge aussergewöhnlichen Sinkens der Dampfmenge abgeschnappt sein sollte. Tritt nach einem solchen Falle wieder der normale Dampfverbrauch ein, für den der Condensator berechnet ist, so drückt der Dampfdruck das eingetretene Wasser zunächst beidseitig zum Apparate heraus, zufolge der getroffenen Querschnitte und der Düsenrichtung findet indess bald eine Strahlwirkung statt und der Apparat fängt bald darauf an, das Wasser aus dem Condensationsraume herauszuschaffen, so dass die gewünschte Luftleere wieder selbsthätig hergestellt wird. Dieser Vorgang spielt sich natürlich um so leichter ab, falls der Condensator in fliessendes Wasser gelegt ist, geht aber selbst bei stehendem Wasser eines Teiches z.B. vor sich.

Es ist ersichtlich, dass man diese selbsthätig saugenden Strahl-Condensatoren mit festen Düsen nur da zweckmässig verwenden kann, wo ein nahezu gleichmässiger Dampfverbrauch vorliegt, wie z.B. bei Dampfpumpen. Unter solchen Verhältnissen hat der Apparat eine zahlreiche Anwendung gefunden, wie er auch an unterirdischen Maschinen in Bergwerken zum Niederschlagen des Abdampfes unter gleichzeitiger Erzeugung einer Luftleere vielfach verwendet wird. Indess ist er auch bei wechselndem Dampfverbrauche, z.B. auf Schiffen, in Anwendung gekommen und wird er dann mit einer Frischdampf-Anlassvorrichtung versehen, welche zur Anwendung kommt, falls der Dampf verbrauch, z.B. beim Landen, unter den normalen sinkt.

Seine Aufstellung soll womöglich stehend erfolgen, geschieht indessen meist aus örtlichen Gründen liegend, und zwar am besten unter dem Spiegel des Kühlwassers, weshalb er auch häufig als Unterwasser-Condensator bezeichnet wird (siehe Fig. 3). Muss der Condensator über Wasser montirt werden, so darf die Saughöhe nicht wechseln und 3 m nicht übersteigen, auch muss das Condensationswasser-Abflussrohr stets bis unter den Spiegel des Kühlwassers zurückgeführt werden. Für ihn gilt natürlich ebenso wie für jeden Condensator, dass er möglichst nahe der Maschine montirt wird.

b) Selbsthätig saugender Strahl-Condensator mit verschiebbarer Düse.

Wie erwähnt, setzt der eben erwähnte Strahl-Condensator einen gleichmässigen Dampf verbrauch zur Erzielung der verlangten Leistung voraus. In den weitaus meisten Fällen liegt aber ein derart gleichmässiger Dampf verbrauch nicht vor, vielfach schwankt der Betrieb sogar ganz erheblich, und war es daher eine Frage von grösster Bedeutung, ob sich der Strahl-Condensator dahin ausbilden liesse, dass er dem wechselnden Betriebe angepasst werden könne, ohne in die Gefahr gebracht zu werden, zu versagen. Diese Frage durch Veränderung der Dampfeinströmungsöffnungen zu lösen, versuchte, wie erwähnt, L. Schütte, indess ist es erst dem Theilhaber der Firma Gebr. Körting, Herrn Ernst Körting, vor etwa einem Jahre gelungen, einen brauchbaren Strahl-Condensator zu construiren, mit dem man dem wechselnden Dampfverbrauch zu folgen im Stande ist.

Textabbildung Bd. 286, S. 293
Dieser Condensator weist, wie Fig. 4 und 5 zeigt, gegenüber den früheren Condensatoren den Unterschied einer verschiebbaren inneren Düse D auf, – durch deren Einstellung mittels eines Zahnbogens man die Anzahl der Dampfeinströmungsöffnungen entsprechend vermehren oder vermindern kann, welche Düse somit als Absperrschieber wirkt. Durch diese Regelung der Einströmungsöffnungen erzielt man dann, dass die zur Beschleunigung des Wasserstrahles erforderliche Grösse des Productes aus Dampfmasse mal Geschwindigkeit nahezu dieselbe bleibt, sowohl beim geringsten wie beim höchsten Dampfverbrauche. Die auf Grund von Versuchen angestellte Rechnung ergibt, dass man durch diese Veränderung der Einströmungsöffnungen unter Zugrundelegung eines gewünschten Vacuums von 60 cm Quecksilber einem Wechsel des Dampfverbrauches in den Grenzen 1 : 10 folgen kann, d.h. die maximale Dampfmenge kann das Zehnfache der minimalen betragen, ohne dass die Luftleere unter 60 cm Quecksilber sinkt. Derartige Schwankungen kommen aber in einem regelmässigen Betriebe überhaupt kaum vor, und der Condensator reicht daher in fast allen praktischen Fällen vollkommen aus.

Dieser Apparat ist von Gebr. Körting mit dem Namen Universal-Condensator bezeichnet worden und arbeitet augenblicklich bereits in mehreren Hundert Exemplaren, in den |294| weitaus meisten Fällen zur grössten Zufriedenheit der Abnehmer. Naturgemäss wird einem neuen Apparat immer ein mehr oder weniger grosses Misstrauen entgegengebracht, und sind auch Fälle zu verzeichnen, in denen der Condensator die auf ihn seitens seiner Besteller gesetzten Hoffnungen nicht erfüllt hat. Die Firma Gebr. Körting hat aber in solchen Fällen fast immer die Genugthuung gehabt, dass die Ursachen nicht in dem verleumdeten Condensator, sondern in der Dampfmaschine oder der Kesselanlage selbst zu suchen waren, indem erstere meistens alt und nicht dicht zu halten war oder indem Luft mit in den Kessel gespeist wurde, so dass auch jeder andere Condensator ein mangelhaftes Ergebniss gezeigt haben würde.

Zur vollen Würdigung dieses Universal-Condensators seien nun die Ergebnisse mitgetheilt, welche mit demselben sowohl im Probirraum wie in der Praxis erzielt sind. Der Condensator besitzt 10 Reihen von Einströmungsöffnungen, so dass 10 Stellungen der Düse möglich sind. Die Versuche wurden so gemacht, dass der Apparat in Höhe des Zulauf Wasserspiegels aufgestellt war und in gleicher Höhe auch das Wasser auswarf. Die Temperatur des Zulaufwassers betrug 10 bis 11° C., und der Apparat wurde mit gedrosseltem Kesseldampf betrieben. Die Ergebnisse waren folgende:

Geöffnete Lochreihen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Höchste Luftleere 64,5 68 69 70 71 71 71,5 71,5 71,5 72,5 cm Quecks.
Zugehörige Erwärmung 3 4,3 5 5,5 6,1 6,9 7,4 8,8 9,9 11,7° C.
Erwärmung bei 60 cm 4 9,6 12,4 15,2 21,8 27,3 34,5 34,8 37,5 41,6° C.

Der Apparat gab hier also bei der geringsten Dampfmenge eine Erwärmung des Condensationswassers um 3°, und bei der Maximaldampfmenge unter Einhaltung einer Luftleere von 60 cm Quecksilber eine Erwärmung um 41,6° C., die Schwankung lag mithin sogar in den Grenzen 1 : 14.

Demgegenüber zeigte der Universal-Condensator in der Praxis folgende Ergebnisse. Die Maschine des Rheinschleppers Hoffnung in Ruhrort wurde von der Maschinenfabrik Fr. Lünnemann in Ruhrort umgebaut und dabei mit einem Körting'schen Universal-Condensator versehen. Die Abmessungen der Maschine waren: Durchmesser des Hochdruckcylinders 420 mm, des Niederdruckcylinders 700 mm, Kolbenhub 407, Dampfdruck 9 bis 10 at, Füllung 0,4 bei 200 Umdrehungen. Der Dampfverbrauch der Maschine berechnete sich danach zu etwa 2800 k und wurde dementsprechend ein Universal-Condensator für 80 cbm stündlichen Wasserverbrauch eingebaut, der bei der Probefahrt Folgendes ergab:

Füllung 0,2 0,35 0,45 0,5 0,6
Umdrehungen in der Min. 45 185 185 190
Luftleere in cm Quecks. 60 68 – 69 65 63 59 – 60
Geöffnete Lochreihen 1,5 5 10 10 10

Die Erwärmung des Condensationswassers wurde leider nicht gemessen. Die Rohrleitungen waren sachgemäss dicht zusammengesetzt.

Vergleicht man diese Anlage mit dem Ergebniss eines Luftpumpen-Condensators, so lässt sich die Ueberlegenheit des Strahl-Condensators rechnerisch wie folgt feststellen. Man hat dabei naturgemäss vom Niederdruckcylinder auszugehen, wenn man den Nutzeffect der Condensatoranlage bestimmen will. Im vorliegenden Falle arbeitete der Hochdruckcylinder mit 45 Proc. Füllung, was einer Füllung des dreimal grösseren Niederdruckcylinders von 15 Proc. entsprechen würde. Bei dieser Füllung ergibt sich der mittlere Druck auf den Kolben zu 0,45mal der Anfangsspannung, also gleich 4,5 at oder gleich 3420 mm Quecksilber. Der Gegendruck im Condensator beträgt 0,15 at oder 110 mm, mithin bleibt ein mittlerer Kolbendruck von 3420 – 110 = 3310 mm. Da man die zum Betrieb der Luftpumpe verbrauchte Maschinenleistung zu 3 Proc. rechnen kann, so würden für die Luftpumpe 3310 . 0,03 = 99,3 mm vom Kolbendruck in Abrechnung zu bringen sein. Da der Strahl-Condensator keiner Kraft zum Betriebe bedarf, ist er somit einem Luftpumpen-Condensator um das genannte Maass überlegen, oder er kann 99,3 mm weniger Luftleere als dieser geben und wird immer noch gleich günstig arbeiten.

Der Universal-Condensator gab in diesem Falle mit Sicherheit 650 mm, eine Luftpumpe wird mit Sicherheit nie mehr als 680 mm, meistens aber auch nicht mehr als 650 mm geben. Der Strahl-Condensator ist hier also der Luftpumpe um 99 – 30 = 69 oder eventuell auch um 99 mm Quecksilber Druck auf den Niederdruckkolben überlegen. Ferner hat er den praktischen, gerade für den Schiffsbetrieb gar nicht hoch genug anzuschlagenden Vortheil, dass er in seiner Wirkung unabhängig von der Maschine ist, keine Ventile gebraucht und überall leicht untergebracht werden kann, während die Unterbringung einer Luftpumpe stets mit den grössten Unbequemlichkeiten verbunden ist und erheblichen Raum und entsprechendes Gewicht beansprucht.

Für Schiffsmaschinen ist dieser Universal-Condensator überhaupt wie kein anderer geeignet, nicht allein aus den genannten Gründen, sondern auch wegen seiner bequemen Montage unter der Wasserlinie, so dass eine Saugleistung vom Condensator gar nicht zu leisten ist, sondern er nur sein Condensationswasser so viel zu heben hat, etwa ½ bis 1 m, dass er über der Wasserlinie ausgiesst. Ferner ist seine einfache, bequeme Handhabung für den Schiffsbetrieb sehr von Vortheil: das Schiff manövrirt und fährt ganz langsam mit angestelltem Frischdampfe; auf regelmässiger Fahrt stellt der Maschinist dann den Frischdampf ab und fährt mit entsprechend gestelltem Düsenhebel.

Interessante Ergebnisse liegen ferner vom Bodenseedampfer Rupprecht der königl. bayerischen Staatsbahnen vor, der im April d. J. mit einem entsprechenden Universal-Condensator versehen wurde. Interessant sind diese Ergebnisse insofern, als auf dem Bodensee ein zweiter, dem ersteren ganz ähnlicher Dampfer Prinz Regent der königl. bayerischen Staatsbahnen im Betrieb ist, der mit Luftpumpen-Condensator versehen ist. Der Dampfer Rupprecht ist von der Firma J. A. Maffei in München erbaut und besitzt eine Dreifach-Expansionsmaschine, deren Hoch- und Mitteldruckcylinder an der Steuerbordseite und der Niederdruckcylinder an der Backbordseite des Schiffes angeordnet sind. Die drei Dampfcylinder, deren Kolbenhub 1000 mm |295| beträgt bei Durchmessern von 420 bezieh. 690 bezieh. 1100 mm, wirken in schräger Lage auf die Triebachse, die Steuerung ist nach Patent Klug angeordnet. Bei 65 Proc. Füllung des Hochdruckcylinders und 64 Touren in der Minute oder 26 Std./km Geschwindigkeit leistet die Maschine rund 600 indicirte , mit einem Kohlenverbrauche (beste Ruhrkohle) von 420 k in der Stunde oder 0,7 k für die indicirte Pferdekraft und Stunde.

Die Ergebnisse auf dem Rupprecht und dem Prinz Regent waren nun folgende:


Füllung

Luftleere
Minutliche
Umdrehungen
Erwärmung des
Cond.-Wassers

Rupprecht
Prinz
Regent

Rupprecht
Prinz
Regent

Rupprecht
Prinz
Regent

Rupprecht
Prinz
Regent
Proc. Proc. Grad C.
40 46 36 8
45 62 49 11
50 52 63 61 53 51 12
55 54 62 61 56 52 12,5
60 60 61 60 59 55 14,5
65 65 59 60 64 60 17
70 57 66 21

Textabbildung Bd. 286, S. 295
Hierbei ist noch zu bemerken, dass der Barometerstand zur Zeit der Versuche 71,5 cm Quecksilber betrug und dass mit 40 Proc. Füllung im regelmässigen Betriebe nicht gefahren wird. Diese Vergleichung zeigt ebenfalls wieder die Ueberlegenheit des Universal-Condensators über den Luftpumpen-Condensator, da die Anwendung des ersteren eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit von 60 auf 64 Umdrehungen bei 65 Proc. Füllung ermöglicht, so dass also die Maschinenleistung des Rupprecht bei Verwendung des Strahl-Condensators eine erheblich höhere war als die des Prinz Regent mit Luftpumpen-Condensator. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass der Schiffswiderstand nicht einfach mit der vermehrten Schiffsgeschwindigkeit, sondern im Verhältnisse des Quadrates der Geschwindigkeit wächst. Die Vortheile, welche der Strahl-Condensator gegenüber dem Einspritz-Condensator mit Luftpumpe beim Dampfmaschinenbau bietet, sind daher in der Hauptsache folgende:

1) Gewichtsersparniss;

2) geringerer Raumbedarf;

3) Kraftgewinn;

4) Einfachheit, geringere Reparaturen;

5) bequeme Aufstellung;

6) ruhigerer Gang der Maschine.

Beim Rupprecht beträgt beispielsweise die durch Verwendung des Körting'schen Universal-Condensators erzielte Ersparniss an Maschinengewicht rund 2000 k, während der durch eine Luftpumpe absorbirte Kraftbedarf, welcher einerseits aus der Arbeit des Pumpenkolbens und dem Heben der Ventile, andererseits aus den Reibungswiderständen des Kolbens, Excenters, des Kreuzkopfes, der Gradführung und der verschiedenen Zapfen besteht, auf rund 25 oder 4 Proc. der Maschinenleistung anzuschlagen ist.

Die ebengenannten Vorzüge des Universal-Condensators gelten in allen Punkten naturgemäss auch für stationäre Anlagen, wenn hier auch die Gewichtsersparniss keine so grosse Rolle spielt. Je nach den örtlichen Verhältnissen ist hier natürlich die Aufstellung verschieden, in den meisten Fällen wird indessen eine Aufstellung vorgenommen werden können, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, in welchem Falle sich der Condensator sein Condensationswasser etwa 1 m hoch ansaugt. Ebenso findet der Universal-Condensator da vorzügliche Anwendung, wo Gefällewasser zur Verfügung steht, aber von nur 2 oder 3 m Gefälle, so dass die Anlage eines Gefälle-Condensators nicht mehr zweckmässig erscheint. Die Wahl, welche Art eines Strahl-Condensators in einem bestimmten Falle zu nehmen ist, hängt indess nicht allein von den örtlichen Wasserverhältnissen, sondern auch von der Art des ganzen Betriebes ab, so dass in der Hauptsache wesentlich für die Bestimmung eines Strahl-Condensators ist: 1) der Dampfverbrauch, 2) der Wechsel desselben und 3) die Lage der Maschine im Verhältnisse zum Condensationswasser bezieh. zur Beschaffung desselben. Liegen diese Verhältnisse nicht zu ungünstig, so ist jederzeit die Anbringung von Condensation, namentlich auch für kleinere Maschinen, vortheilhaft, und wird der Strahl-Condensator zufolge seiner billigeren Anschaffung und seines einfacheren, rationelleren Betriebes immer dem Luftpumpen-Condensator vorzuziehen sein.

Condensationswasser-Kühlanlagen.

In vielen Fällen ist nun bekanntlich das zur Condensation erforderliche Wasserquantum nicht zu beschaffen, und hat man bisher in vielen Fällen deshalb von einer Anwendung der Condensation abgesehen. Die heutigen hohen Kohlenpreise haben indess auch hier antreibend gewirkt |296| und haben deshalb in neuerer Zeit die Frage nahe gelegt, die Anwendung einer Condensation dadurch zu ermöglichen, dass man dasselbe, einmal beschaffte Condensationswasser immer wieder benutzt bei gleichzeitiger künstlicher Abkühlung desselben. Diese Bestrebungen haben unter anderen das Klein, Schanzlin und Becker'sche Verfahren gezeitigt, das bereits 1891 282 * 102 ff. unseren Lesern vorgeführt ist. Das Verfahren besitzt aber den Nachtheil, dass man mechanisch betriebene Ventilatoren benutzen muss, die einen ziemlich erheblichen Kraftaufwand beanspruchen, der natürlich vom Nutzen der Condensation in Abzug zu bringen ist. Ermittelungen haben in dieser Hinsicht ergeben, dass der Kraftbedarf solcher Anlagen sehr leicht bis zu 10 Proc. der Maschinenarbeit betragen kann, also einen Betrag ausmacht, der immerhin sehr fühlbar ist. (Vgl. dagegen 1892 286 * 24. D. R.)

Diesen Nachtheil besitzt nun das Körting'sche Kühlverfahren nicht, auf das bereits 1890 276 430 kurz hingewiesen ist. Das Verfahren besteht darin, dass einer Anzahl der Körting'schen Patentcentrifugal-Streudüsen (Düsen mit eingesetzter Spirale) das zu kühlende Condensationswasser mit einem Drucke von 10 m zugeführt wird, welche Düsen das Wasser in die Luft zerstäuben. Die Düsen werden dabei über einem Bassin aufgestellt, in das das zerstäubte, abgekühlte Wasser zurückfällt, um von hier dem Condensator wieder zuzufliessen. Die Abkühlung des Condensationswassers, die in der Hauptsache durch Verdunstung an der Oberfläche der Tropfen erzielt wird, erfolgt dabei immer auf Lufttemperatur und ist der Verlust an Wasser durch Verdunstung kein nennenswerther. Bei stürmischem Wetter kann ein Theil des zerstäubten Wassers durch Verwehung verloren gehen, man kann dem aber mit Erfolg begegnen, wenn man an der dem Winde am meisten ausgesetzten Seite des Kühlbassins eine etwa 2 m hohe Holzschutz wand aufführt bezieh. hölzerne Kühlthürme anwendet. In dem Falle tritt dann im Laufe des Betriebes überhaupt keine Abnahme des Condensationswassers ein, sondern eine stetige Vermehrung entsprechend der Condensation des Dampfes. Auch hat eine derartige Kühlanlage den Vortheil, dass sie einer Abnutzung so gut wie gar nicht unterliegt, da die aus Rothguss hergestellten Streudüsen keine beweglichen Theile besitzen. Erforderlich ist ferner nur eine kleine Centrifugalpumpe, welche das Condensationswasser den Streudüsen mit den genannten 10 m Druck zuführt.

Man hat diesem Körting'schen Kühlverfahren den Einwurf gemacht, dass man diese 10 m Druckhöhe erst erzeugen müsse. Dem gegenüber ist zu bemerken, dass auch bei den mit einem Ventilator arbeitenden Kühlanlagen das Wasser gehoben werden muss, und zwar auf eine Hohe, welche nicht viel hinter dem Drucke zurückbleibt, mit dem man das Condensationswasser den Körting'schen Streudüsen zuführen muss, so dass also in dieser Hinsicht fast die gleiche Leistung zu verrichten ist. Dagegen bleibt bei dem Klein, Schanzlin und Becker'schen Verfahren (und dessen Abarten wie Verfahren Kiefer) immer noch der Kraftbedarf für den Ventilator übrig, um welchen eben das Körting'sche Verfahren sich günstiger stellt. Wir werden auf das letztere Verfahren noch späterhin zurückkommen.

Es dürfte daher keinem Zweifel unterliegen, dass das von Körting angewendete Kühlverfahren sehr günstige Resultate ergibt und ein sehr zweckmässiges ist, weil eben von dem durch die Condensation erzielten Kraftgewinne ein geringerer Bruchtheil als bei anderen Verfahren auf die künstliche Kühlung des Condensationswassers verwendet zu werden braucht. Eine Körting'sche Strahl-Condensatoranlage mit künstlicher Kühlung des Condensationswassers ist daher in zweifacher Hinsicht einer Luftpumpen-Condensatoranlage mit anderweitiger künstlicher Kühlung überlegen, weil einmal der Condensator in Anlage und Betrieb billiger und rationeller ist und andererseits auch die Kühlanlage einen grösseren Kraftgewinn ermöglicht.

R. Knoke.

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