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Größe des Verbrennungsrostes; man rechnet auf 1 qm Heizfläche 0,08-0,05 qm Rostfläche (totale Rostfläche), wobei die Summe sämtlicher Spalten des Rostes (freie Rostfläche) ca. 0,01 qm betragen soll. Von außerordentlicher Wichtigkeit für die gute Wirkung der Heizfläche ist außer ihrer Größe noch die gegenseitige Anordnung des Wasser- und Feuergasstroms. In dieser Hinsicht unterscheidet man nach Redtenbacher Nichtstromkessel, Parallelstromkessel und Gegenstromkessel, je nachdem das Wasser im Kessel keine Strömung in der Längsrichtung der Heizkanäle besitzt oder die Strömung des Wassers mit derjenigen der Verbrennungsgase gleiche oder entgegengesetzte Richtung hat.
Die letztere Anordnung ist die wirksamste, weil dabei wegen der an den einzelnen Stellen der Heizfläche herrschenden verhältnismäßig großen Temperaturdifferenzen zwischen dem Kesselwasser und den Feuergasen eine beschleunigte Wärmeaufnahme stattfindet. Endlich ist bei der Heizfläche noch auf ihre innere (Wasserseite) und äußere (Feuerseite) Reinheit zu sehen, weil durch außen anhaftenden Ruß und innen angesetzten Kesselstein nicht nur die Wärmeleitungsfähigkeit verringert, sondern auch leicht eine allmähliche Zerstörung des Eisens herbeigeführt wird.
Die Leistung eines
Kessels drückt man durch seine Verdampfungsfähigkeit
(Verdampfung) aus, indem man angibt, wieviel
Kilogramme
Dampf
[* 2] durch
Verbrennung von 1 kg mittelguter
Steinkohle in ihm erhalten werden (man spricht z. B. bei einem Dampfkessel
[* 3] von
einer sechsfachen
Verdampfung, wenn in ihm 1 kg
Kohle 6 kg
Dampf erzeugt). Bei gut angelegten
Kesseln erhält
man als
Mittel eine sechs- bis siebenfache
Verdampfung, während der
Theorie nach mit 1 kg
Kohle etwa 10-12 kg
Wasser verdampft
werden könnten.
Man unterscheidet der
Lage nach horizontale (liegende) und vertikale (stehende) Dampfkessel.
Eine andre Unterscheidungsart ist die
in stationäre (feste) und lokomobile (bewegliche)
Kessel; die stationären
Kessel sind meist mit gemauerten
Feuerungsanlagen
[* 4] umgeben und haben eine
Heizfläche von normaler
Größe, während die lokomobilen
Kessel nicht eingemauert sind und vielfach
eine anormal geringe
Heizfläche bekommen müssen (die
Kessel der
Lokomotiven haben pro
Pferdekraft nur
ca. 0,34 qm
Heizfläche),
weil sie sonst für die Beweglichkeit zu schwer würden.
Horizontale Dampfkessel.
Die wichtigsten
Formen der horizontalen Dampfkessel
sind folgende:
1) Der
Wattsche
Wagen- oder
Kofferkessel
[* 1]
(Fig. 1), bei welchem das
Feuer an der Unterfläche A hin und dann noch einmal an den
Seiten
B C
D um den ganzen
Kessel herumgeht, nutzt das Brennmaterial ganz gut aus, ist jedoch den modernen
großen Dampfspannungen gegenüber nicht widerstandsfähig genug, weshalb er nicht mehr ausgeführt wird und nur noch historisches
Interesse hat. Da cylindrische und kugelförmige
Gefäße einem innern
Druck am besten
Widerstand leisten, so gibt man jetzt
allen Dampfkesseln
Formen, welche möglichst aus
Cylinder- und Kugelflächen zusammengesetzt sind.
2) Der Cylinderkessel (Walzenkessel), in [* 1] Fig. 2 dargestellt, wird meist liegend, aber auch stehend ausgeführt (z. B. in Puddelwerken) und bekommt im Maximum 1,33 m Durchmesser bei einer Länge von 5-7 m, wobei er etwa für eine achtpferdige Dampfmaschine [* 5] genügenden Dampf liefert.
3) Die
Rauch- oder
Flammrohrkessel. Das Bestreben, die
Heizfläche des
Kessels zu vergrößern, führte zur
Anwendung von
Rauch- oder Flammrohren im
Kessel, einem oder zwei weiten cylindrischen, den
Kessel der
Länge nach durchziehenden
Rohren, durch welche die Feuergase streichen. Verschiedene
Arten derselben sind: a) Der Dampfkessel
mit einem oder zwei Flammrohren
und Unterfeuerung, daran kenntlich, daß die
Feuerung vorn unter dem
Kessel liegt und die
Heizgase zunächst
unter dem
Kessel entlang, dann erst durch die Flammrohre ziehen.
[* 1]
Fig. 3 und 4 auf Tafel »Dampfkessel
I« zeigen
einen Zweiflammrohrkessel mit Unterfeuerung. A
Kessel, B Flammrohre, C
Mauerwerk, D
Rost, E
Feuerthür, F Aschenfall, K
Luftzuführungskanal, dessen heiße
Wände die
Luft vor dem
Eintritt ins
Feuer zum
Zweck besserer
Verbrennung erwärmen, H der
von der Feuerluft zuerst durchzogene
Kanal
[* 6] unter dem
Kessel, BB die nach diesem durchstrichenen Rauchrohre, JJ die letztgetroffenen
Kanäle zu beiden Seiten des
Kessels.
b) Dampfkessel
mit einem oder zwei Flammrohren und Innenfeuerung.
Häufig bringt man bei den Flammrohrkesseln die Feuerung im Innern der Flammrohre an (Innenfeuerung) und nennt sie dann Cornwallkessel, wenn sie nur ein Flammrohr, Lancashirekessel (Fairbairnkessel), wenn sie deren zwei besitzen. [* 1] Fig. 5 ein Cornwall-Kessel. Das Flammrohr eines solchen darf nicht unter 0,8 m Durchmesser haben. Die Heizgase durchziehen zunächst das Rohr A von vorn nach hinten, gehen danach auf den beiden Seiten des Kessels in den Kanälen B B wieder nach vorn und endlich, in C wieder vereinigt, zum zweitenmal nach hinten in den Schornstein. c) Flammrohrkessel mit Vorfeuerung, von denen mit Innenfeuerung nur dadurch unterschieden, daß sich das Feuer nicht in dem Flamm-
[* 1] ^[Abb.: Fig. 1. Wattscher Kofferkessel.]
[* 1] ^[Abb.: Fig. 2. Cylinderkessel.]
[* 1] ^[Abb.: Fig. 5. Cornwallkessel.] ¶
[* 3] Fig. 3, 4. Zweiflammrohrkessel mit Unterfeuerung.
[* 3] Fig. 4. Querschnitt.
[* 3] Fig. 6, 7. Flammrohrkessel mit Quersiedern (Gallowaykessel).
[* 3] Fig. 7. Querschnitt.
[* 3]
Fig. 9, 10. Schiffsdampfkessel.
[* 3] Fig. 10. Querschnitt.
[* 3] Fig. 11. Heizrohrkessel mit Feuerbuchse (Lokomotivkessel). Längsschnitt.
[* 3] Fig. 12. Zweisiederkessel.
[* 3] Fig. 13. Dampfkessel mit Vorwärmer. Längsschnitt.
[* 3] Fig. 23. Vertikalkessel von Babcock und Wilcox.
[* 3] Fig. 24. Fieldkessel.
[* 3] Fig. 25. Röhre des Fieldkessels.
Zum Artikel »Dampfkessel«. ¶
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rohr selbst, sondern in einem davor aufgemauerten Raum befindet, ist nur für geringwertiges, nasses Brennmaterial (erdige
Braunkohle, Lohe, Sägespäne) zu empfehlen. Von diesen Flammrohrkesseln sind namentlich die mit Innenfeuerung wegen ihrer guten
Wärmeausnutzung und des bequemen Ofenbaues noch immer sehr beliebt, obwohl sie an dem großen Übelstand leiden, daß die
Flammrohre äußern Druck erfahren und infolgedessen leicht eingedrückt werden, sobald der Normaldruck überschritten oder
das Material der Rohre etwas angegriffen ist, und obwohl sie wegen der erforderlichen großen Durchmesser und Wandstärken sehr
schwer werden. d) Der Flammrohrkessel mit Quersiedern (Gallowaykessel),
[* 8]
Fig. 6 und 7 auf Tafel I, eine Modifikation des
gewöhnlichen Flammrohrkessels, wobei im Flammrohr F konische Siederohre S (Gallowayröhren) kreuzweise angeordnet sind, die
einerseits die Verdampfungsfähigkeit des Kessels erhöhen sollen, anderseits aber auch zur Versteifung des Flammrohrs beitragen.
Bezüglich der Verdampfungsfähigkeit ist jedoch der Nutzen der Quersieder nicht so groß, als man erwarten könnte; außerdem
führen dieselben den Nachteil herbei, daß das damit versehene Flammrohr sich nicht gut von innen reinigen
läßt. e) Dampfkessel
mit gewelltem Flammrohr (Foxsche Dampfkessel). Das Flammrohr ist hier
[* 8]
(Fig.
8) der ganzen Länge nach gewellt und erhält dadurch eine außerordentliche Vergrößerung der Festigkeit,
[* 9] zugleich auch eine
Vergrößerung der Heizfläche. Die gewellten Flammrohre haben in den letzten Jahren große Verbreitung
gefunden.
4) Feuerrohrkessel (Heizrohrkessel) sind Dampfkessel, bei welchen statt der ein oder zwei weiten Flammrohre eine große Anzahl enger Röhren [* 10] verwendet sind. a) Heizrohrkessel mit Unterfeuerung oder Kessel mit rückkehrenden Heizrohren, ein horizontaler, cylindrischer, bis auf ungefähr zwei Drittel seiner Höhe von einer großen Zahl von Heizröhren durchzogener Kessel. Die Feuergase gehen von der vorn unter dem Kessel befindlichen Feuerung unter dem Kessel hinweg bis ans Ende, wo sie in eine hintere Rauchkammer eintreten, um von dieser aus die Heizrohre rückwärts zu durchströmen, sich in einer vordern Rauchkammer zu sammeln und dann in den Schornstein geleitet zu werden.
Für stationäre Kessel ist diese Kesselform zwar mit Bezug auf gute Wärmeausnutzung und Widerstandsfähigkeit gegen hohen Druck ganz gut konstruiert, jedoch nur für sehr reines Kesselwasser empfehlenswert, da die innere Reinigung des Kessels vom Kesselstein zwischen den Rohren sehr umständlich und nur möglich ist, wenn man die Rohre herausnimmt. In sehr gedrungener Form findet eine Abart dieser Dampfkessel als Schiffsdampfkessel Verwendung [* 8] (Fig. 9 und 10, Tafel I). Der Kessel hat drei Feuerungen F, die auf den Rosten R entwickelten Flammen schlagen in den ganz von Wasser umspülten Kammern K empor und treten durch 193 Feuerrohre E nach der gemeinschaftlichen Rauchkammer O, von welcher die Gase [* 11] durch einen eisernen Schornstein S abgeführt werden.
Diese Kessel nutzen die Wärme [* 12] gut aus und sind bei mäßigem Druck (von 4-6 Atmosphären) als Schiffskessel fast ausschließlich im Gebrauch, während man bei höherm Druck (s. unten) übermäßig starke Bleche verwenden muß, weshalb man versucht hat, die Wasserrohrkessel als Schiffskessel zu verwenden; doch hat sich bisher noch keine Konstruktion der Wasserrohrkessel für den Schiffsdienst recht geeignet gezeigt. b) Heizrohrkessel mit Feuerbuchse, Lokomotivkessel [* 8] (Fig. 11, Tafel I) besitzen gleich den Flammrohrkesseln mit Innenfeuerung einen innern Feuerherd, der hier zu einem viereckigen Kasten, der Feuerkiste oder Feuerbuchse A, ausgebildet ist.
Die Seitenwände der Feuerbuchse sind von den Wänden eines äußern Kastens derart umgeben, daß ringsherum ein Abstand von ca. 8 cm bleibt, welcher mit dem Kesselraum in direkter Verbindung steht, so daß die Feuerbuchsenwände innen mit Wasser bedeckt sind. Zwischen der Decke [* 13] der Feuerbuchse und der Decke des äußern Kastens befindet sich ein größerer Zwischenraum, der in seinem untern Teil und zwar bis auf mindestens 10 cm über dem Feuerbuchsendeckel mit Wasser erfüllt sein muß, um diesen vor dem Erglühen, Durchbiegen und Rosten zu schützen.
Die meist ebenen Feuerbuchsenwände sind zur Versteifung durch Stehbolzen mit den Wänden des Außenkastens verbunden, der Deckel ist durch aufgenietete Winkeleisen, Anker [* 14] etc. versteift. Die ganze Feuerbuchse ist behufs größerer Feuerbeständigkeit aus Kupferblech hergestellt. An der Vorderseite bei b befindet sich die Feuerthür, unten bei a der Rost, an die Hinterseite schließt sich der eigentliche Kessel B von cylindrischer Form an, in welchem die Heizrohre C liegen und zwar so, daß sie von der Hinterseite der Feuerbuchse bis zur Hinterseite des Kessels reichen und so den Feuergasen gestatten, von der Feuerbuchse durch den Kessel in die Rauchkammer D und weiter in den Schornstein E zu ziehen. Dieser Kessel eignet sich, weil er die Feuerung vollständig umschließt und gar keiner Mauerung bedarf, besser als jeder andre für den Transport und wird daher bei Lokomotiven und Lokomobilen [* 15] verwendet. Übrigens ist er schwer von innen zu reinigen und besonders an der Feuerbuchse leicht reparaturbedürftig, Nachteile, welche man bei lokomobilen Kesseln mit in den Kauf nehmen muß.
5) Siederohrkessel, Kessel, die außer einem cylindrischen Hauptkessel noch einen oder mehrere mit ersterm verbundene, darunter oder daneben im Feuer liegende und mit Wasser gefüllte starke Rohre (Siederohre, Sieder) haben. a) Siederohrkessel mit Unterfeuerung sind mit einem, zwei oder drei unter dem Hauptkessel liegenden und durch starke Verbindungsstutzen mit ihm verbundenen Siederohren versehen, unter welchen die Feuerung und der erste Feuerkanal liegen, so daß die Sieder die erste Hitze des Feuers bekommen, während der durch ein Zwischengewölbe von den Siedern getrennte Hauptkessel erst in zweiter Linie von den Feuergasen getroffen wird. Nach der Anzahl der Siederohre bezeichnet man diese Kessel als Einsiederkessel (Einsieder, Doppelkessel mit Unterfeuerung) oder Zweisiederkessel (Zweisieder) oder als Dreisiederkessel (Dreisieder). [* 8] Fig. 12 (Tafel I) zeigt einen Zweisiederkessel. Der Hauptkessel A ist von den zwei Siedern B (in der Figur ist nur einer sichtbar), welche zuerst von dem auf dem Rost E brennenden Feuer getroffen werden, durch ein Gewölbe [* 16] D getrennt, durch welches die Ver-
[* 8] ^[Abb.: Fig. 8. Dampfkessel mit gewelltem Flammrohr (Foxscher D.).] ¶