DE5069C - Apparat und Verfahren zur Bestimmung der Dampferzeugungsfähigkeit von Dampfkesseln - Google Patents

Description

1878.

Klasse 42.

M. PRAUSNITZ in POSEN. Apparat und Verfahren zur Bestimmung der Dampferzeugungsfähigkeit von Dampfkesseln.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1878 ab.

Das Mafs für die Leistungsfähigkeit einer Dampfkessel - Heizanlage bezw. eines Dampfkessels ist dessen Verdampfungsvermögen, d. h. diejenige Menge Wasser von 100⁰C, welche ι qm Kesselheizfläche in 1 Stunde zu verdampfen im Stande ist. Auch zur Bestimmung des nutzbaren Heizeffectes verschiedener Brennmaterialien mufs auf dieses Mafs zurückgegangen werden.

Im folgenden soll ein Verfahren und ein Apparat gezeigt werden, mit deren Hülfe man zu dieser Kenntnifs gelangen kann.

Wenn Wasserdampf, welcher im Innern eines Gefäfses zwar gesättigt, aber nicht nafs ist, in die freie Luft ausfliefst, und wenn man bezeichnet: mit /1 den gesammten Dampfdruck im Innern des Gefäfses (nicht den Ueberdruck) in Atmosphären, mit F den Querschnitt der Ausflufsöffnung in Quadratmetern, mit G die Ausfiufsmenge pro 1 Secunde in Kilogramm, so bestehen nach Zeuner zwischen^, F und G gewisse Relationen, welche derselbe in einer Tabelle zusammengestellt hat. (Grashof, Resultate der mechanischen Wärmetheorie, 1870, S. 52.) Aus dieser Tabelle folgt ganz allgemein:

Für die Spannung J)₁ ist die Dampfausfiufsmenge G = c F, worin c ein Coefficient, der nur von /, abhängig ist. Hieraus folgt:

Bei gleichen Dampfspannungen innerhalb eines Gefäfses verhalten sich die Gewichtsmengen des ausfliefsenden Dampfes direct wie die Querschnitte der Ausflufsöffnungen.

Aus jener Tabelle folgt ferner: Wenn die in einem Gefäfse vorhandene Dampfspannung und der Querschnitt der Dampfausströmungsöffnung gegeben sind, so ist auch die Dampfausflufsmenge bekannt.

Wenn man nun in einem. Kessel Dampf entwickelt und denselben durch eine Oeffnimg von angemessener Gröfse fortwährend ausströmen läfst, wenn man ferner den Kessel so intensiv heizt, dafs der Stand des Manometers ein Maximum erreicht, so zeigt dieser unveränderliche Maximalstand des Manometers an:

i. dafs der Kessel in den Zustand seiner gröfstmöglichen Dampfentwicklung versetzt ist (denn hätte der Kessel noch mehr Dampf entwickeln können, so wäre auch das Manometer noch höher gestiegen) und

2. dafs dieser Zustand den Gleichgewichtszustand darstellt zwischen Dampferzeugung und Dampfentströmung (denn wäre die erzeugte Dampfmenge gröfser, als die entströmende, so müfste das Manometer noch steigen, wäre sie kleiner so müfste das Manometer fallen).

Versetzt man also einen geöffneten Kessel in den Zustand seiner Maximalleistung, so ist immer die erzeugte Dampfmenge gleich der ausströmenden Dampfmenge.

Giebt man also einem Dampfkessel eine Dampfausströmungsöffnung F, heizt den Kessel so intensiv, dafs sein Manometerstand ein Maximum wird, und ist dieses Maximum z. B. gleich ι Atmosphäre Ueberdruck, welcher Druck /, der Zeuner'schen Tabelle gleich 2 Atmosphären und also einem Ausfiufscoefficienten = 304,1 entspricht, so ist die Maximaldampfmenge, welche der Kessel in 1 Secunde erzeugen kann:
Erzeugte Dampfmenge = ausströmender Dampfmenge

= G = 304,1 F

und die in 1 Stunde erzeugte

Dampfmenge ist . . . . = 60.60.304,1 F.

Der im nachfolgenden beschriebene Apparat ist nun zunächst construirt für solche Kessel, bei denen der im Dampfdom befindliche Dampf gesättigt, aber nicht nafs ist. Dieser Apparat soll anzeigen, wie viel Kilogramm Dampf ein solcher Dampfkessel per Stunde zu erzeugen vermag.

In der beiliegenden Zeichnung stellt A einen Rohrstutzen dar, welcher sich auf dem Dom eines Dampfkessels befindet. Der Rohrstutzen ist. gewöhnlich mit einem Deckel verschlossen, an dessen Stelle aber für die Untersuchung des Kessels auf seine Verdampfungsfähigkeit, der Apparat, auf den Flantsch des Stutzens, vermittelst der Schrauben bb aufgeschraubt wird.

Der Apparat besteht in der Hauptsache aus dem Rohre C₁ auf dessen Flantsch durch die Schrauben e-, der Rohrdeckel D aufgeschraubt ist. Mit Hülfe der Schraubenmutter h und des Bolzens g, welcher durch das Loch/ des,Rohrdeckels D, Fig. 3, gesteckt ist, wird die

Scheibe / unter. dem Rohrdeckel befestigt. Der Rohrdeckel D und die Scheibe / sind in ihren Berührungsflächen dampfdicht auf einander geschliffen. Die um ihre Verticalaxe drehbare Scheibe / kann durch die mit einem Hebel k versehene Gabel m, die durch den Bolzen χ unbeweglich an das Vierkant t und an den Bolzen g befestigt ist, von links nach rechts und von rechts nach links gedreht werden. Zur Verminderung des Kraftaufwandes für diese Bewegung, und damit während derselben die Muttern h sich nicht aufdrehen, sind zwischen das Vierkant und die Mutter h und zwischen das Vierkant und den Rand w des Rohrdeckels D, die Unterlagsscheiben u und ν eingelegt, deren das Vierkant berührende Flächen stark geölt werden.

Der ringförmige Querschnitt der im Rohrdeckel D angebrachten Oeffnung ο ist congruent dem ringförmigen Querschnitt der Oeffnung n, welche in der Scheibe / angebracht ist. Beide Oeffnüngen correspondiren derartig mit einander, dafs bei Drehung der Scheibe / ihre Oeffnung η unter der im Rohrdeckel D befindlichen Oeffnung ο genau hinweggeführt wird. Da der Rohrdeckel D und die Scheibe / dampfdicht auf einander geschliffen sind, so ist, wenn die Oeffnüngen η und ο genau neben einander stehen, wie in Fig. 2, der Apparat vollständig geschlossen.

Wenn die Oeffnüngen η und 0 genau über einander stehen, so ist der Apparat vollständig geöffnet.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, wird mit Hülfe des von dem Hebel k bewegten Schiebers r, der durch seinen Zapfen y in dem Schlitze / q geführt wird, die jeder Stellung der Scheibe / zugehörige Querschnittsgröfse der Oeffnung ο auf der Stelle / q angezeigt.

Da nun aber, wie oben gezeigt worden ist, diese Querschnittsöffnung stets zu der in einer Stunde erzeugten Dampfmenge in Beziehung steht, so wird also auch diese Dampfmenge durch die Stellung des Zeigers r auf der Scala p q angezeigt.

So ist beispielsweise der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Apparat so construirt worden, dafs er bei einer Dampfspannung im Innern des Kessels von 1 Atmosphäre Ueberdruck 1500 kg in einer Stunde erzeugten Dampf noch anzeigen kann und haben die Oeffnüngen η und 0 auf Grund der Zeuner'schen Relationen deshalb einen Querschnitt erhalten von

F =

1500

= 0,00137 cjm.

60.60.304,1

Die von ο bis 1500 kg reichende Scala ist dann in 30 gleiche Theile getheilt worden und zeigt also jedes dieser Theilchen je 50 kg von der in einer Stunde erzeugten Dampfmenge an.

Auf dem Rohrdeckel D ist die Schirmwand ί befestigt, Fig. 1 und 2, welche den Beobachter schützen soll vor Belästigungen durch den aus 0 ausströmenden Dampf. Die Löcher e_u Fig. ι und 2, sind Bolzenlöcher für den Bolzen e. Der Rohrstutzen E ist ein Dampfauslafs.

Die Benutzung des Apparates geschieht nun in folgender Weise:

Nachdem der Apparat auf den Rohrstutzen A aufgeschraubt ist, wird auf den Rohrstutzen E ein mit einem Absperrventil versehenes Dampfabblaserohr aufgeschraubt, durch- welches der während des Versuches abblasende Dampf zum Kesselhause hinausgeführt wird.

Anstatt ein solches Abblaserohr anzubringen, kann der Stutzen E unter Anwendung eines Absperrventils auch mit dem Abblaserohr des Kessels, in welches das Sicherheitsventil seinen Dampf entläfst, in Verbindung gebracht werden. Sodann wird der Kessel angeheizt und der Apparat, sowie sämmtliche Dampfabflufsrohre, bezw. sämmtliche mit dem Kessel in Verbindung stehende Rohre geschlossen.

Wenn das Manometer des Kessels 2 Atmosphären zeigt, wird das auf E aufgeschraubte nach dem Dampfabblaserohr führende Absperrventil geöffnet, so dafs jetzt sämmtlicher im Kessel befindliche Dampf nur durch dieses Abblaserohr in die freie Luft entströmt. Nun wird der Kessel so intensiv als möglich geheizt. Wenn dann das Kesselmanometer aufhört zu steigen und sein Stand unveränderlich geworden ist, dann ist der Zustand der gröfstmöglichen Dampferzeugung des Kessels eingetreten. Dann wird das Absperrventil geschlossen und durch Drehung des Hebels k die Ausflufsöffnung ο des Apparates nach und nach so weit geöffnet, bis das Kesselmanometer genau 1 Atmosphäre zeigt.

Um den Schieber r in dieser Stellung zu erhalten, wird nun der Hebel k, der um den Zapfen χ drehbar ist, aus dem Schlitz des Schiebers r in die Höhe gehoben und der Apparat vermittelst Bewegung des Hebels k geschlossen. Das Absperrventil wird sodann wieder geöffnet, der Versuch ist zu Ende und wenn der aus 0 entströmte Dampf im Kesselhause sich verzogen hat, kann man aus dem Stande des Schiebers r auf der Scala ρ q die vom Kessel in 1 Stunde erzeugte Dampfmenge ablesen.

Derselbe Apparat reicht auch aus zur Bestimmung der Dampferzeugungsfähigkeit von Kesseln mit überhitztem Dampf, sowie auch derjenigen von Kesseln mit gesättigtem Dampf von io°/₀ Wassergehalt.

Denn aus den von Grashof tabellarisch zusammengestellten Relationen zwischen ppi, G und F, worin p_x, G und F die oben angegebene Bedeutung haben und / den äufseren Druck an der Mündung des Dampfgefäfses bedeutet (Grashof, Resultate der mechanischen Wärmetheorie, 1870, S. 54), geht hervor, dafs G ebenfalls ein vielfaches von F ist. Daher

gilt alles bisher Gesagte auch für diese beiden Fälle. Nur das Verhältnifs von G zu F ändert sich, d. h. die Scala fi q folgt einem anderen Gesetze. Es ist also nur nöthig, andere Scalen ρ q zu benutzen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Das Verfahren, die Dampferzeugungsfähigkeit irgend eines mit gesättigtem trockenen, mit gesättigtem nassen oder mit überhitztem Dampf erfüllten Dämpf kesseis, bezw. einer derartigen Dampfkessel-Heizanlage durch Auffindung und Messung derjenigen Dampfausströmungsöffnung zu bestimmen, welche erforderlich ist, um im Kessel eine constante Dampfspannung von bestimmter Gröfse herzustellen.
2. 2. Der in vorstehender Beschreibung und in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Apparat zur Ausführuug des unter ι bezeichneten Verfahrens.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.