Der Schiffsmaschinenbau. Band 3/4 Band 3: Berechnung und Konstruktion der Schiffskessel. Ergänzungen zum 2. Band betreffend Turbinenanlagen. Die zu Schiffsmaschinenanlagen gehörigen Rohrleitungen und Hilfsmaschinen: Band 4: Berechnung und Konstruktion der Schiffsdieselmotoren und ihrer Hilfseinrichtungen. Anhang betreffend verschiedene einschlägige Sondergebiete [Reprint 2019 ed.] 9783486773378, 9783486773361

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DER SCHIFFSMASCHINENBAU DRITTER BAND umfassend:

B e r e c h n u n g u n d K o n s t r u k t i o n d e r Schiffskessel - E r g ä n z u n g e n z u m 2. B a n d b e t r e i f e n d T u r b i n e n a n l a g e n - Die zu S c h i f f s m a s c h i n e n a n l a g e n g e h ö r i g e n R o h r l e i t u n g e n u n d H i l f s m a s c h i n e n - A n h a n g b e t r e f f e n d v e r s c h i e d e n e einschlägige S o n d e r g e b i e t e von

PROF. DR. G. BAUER VORSTANDSMITGLIED DER DEUTSCHEN SCHIFF- U N D MASCHINENBAU A.G., BREMEN und

VIERTER BAND umfassend:

B e r e c h n u n g u n d K o n s t r u k t i o n der Schiffsdieselmotoren u n d ihrer Hilfseinrichtungen A n h a n g betreffend verschiedene einschlägige Sondergebiete vo n

PROF. DR. G. BAUER U N D D I R E K T O R W. B R Ü S E

MIT 738 ABBILDUNGEN U N D 87 TABELLEN

MÜNCHEN U N D B E R L I N 1941 D R U C K U N D VERLAG VON R . O L D E N B O U R G

Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung, vorbehalten Copyright 1941 by R.Oldenbourg, München und Berlin

VORWORT Mein Vorhaben, die beiden ersten Bände des vorliegenden W e r k e s durch Hinzufügung eines dritten zu einem Ganzen zu erweitern, welches wenigstens in den gröbsten Zügen das gesamte Gebiet des Schiffsmaschinenbaues umfaßt, mußte infolge dringender beruflicher Inanspruchnahme i m m e r wieder zurückgestellt werden. N a m e n t l i c h waren in den der Herausgabe des zweiten Bandes folgenden Jahren alle meine Gedanken und K r ä f t e durch den Bau des Schnelldampfers „ B r e m e n " , für dessen Maschinenanlage ich die volle V e r a n t w o r t u n g zu tragen hatte, in Anspruch genommen. T r o t z meiner beruflichen Belastung entschloß ich mich jedoch schließlich, der Vollendung meines W e r k e s näherzutreten, zunächst mit dem Gedanken, unter Zusammenfassung meiner in den Jahren 1926 bis 1936 abgehaltenen Vorlesungen an der Technischen Hochschule Berlin-Charlottenburg eine ganz bescheidene Ergänzung zu liefern, nur gerade genügend, um das Buch nicht als einen Torso bestehen zu lassen. A b e r je mehr ich mich damit beschäftigte, das vorhandene Material zu sichten und neues zusammenzutragen, desto klarer wurde mir, daß ich so leichter Mühe nicht d a v o n k o m m e n würde. Abgesehen von der eigentlichen A u f g a b e dieses Bandes, die bisher noch nicht behandelten Kessel, Hilfsmaschinen und Rohrleitungen nachzuholen, trat i m m e r mehr die N o t w e n d i g k e i t hervor, auch das bereits im 1. und 2. Band über die Hauptmaschinen Gesagte zu ergänzen oder zu berichtigen, um den auf dem letztgenannten Gebiet erzielten Fortschritten Rechnung zu tragen. So wuchs sich schließlich der 3. Band zu einem stattlichen U m f a n g aus; auch ein 4. Band entstand, welcher den Schiffsdieselmotoren g e w i d m e t wurde und den ich gemeinsam m i t Herrn Direktor W . Brose, dem Chef des Dieselmotorenbaues der Deschimag, v e r f a ß t habe. Dieser vierte Band ist indessen wegen seines verhältnismäßig geringen U m f a n g e s mit dem dritten in einem gemeinsamen Einband vereinigt worden. Die Ergänzungen zu den im 1. und 2. Band bereits behandelten Kapiteln beziehen sich namentlich auf die Konstruktion und Berechnung von Turbinen, Rädergetrieben, Kondensationsanlagen und Propellern; sie sind nur im Zusammenhang mit dem einschlägigen T e x t der ersten beiden Bände verständlich. Das gleiche gilt von verschiedenen Anhängen, welche in den ersten beiden Bänden bereits Behandeltes ergänzen sollen, z. B. K a v i t a t i o n , Tragflügeltheorie usw. Ein ausführlicher A n h a n g ist der Berechnung der rotierenden P u m p e n und Gebläse g e w i d m e t ; bei der weitgehenden V e r w e n d u n g dieser Hilfsmaschinen an Bord habe ich geglaubt, versuchen zu sollen, dieses mit vielen Unsicherheiten behaftete Gebiet dem Schiffsmaschinenbauer näherzubringen. A u c h einen kurzen Abschnitt über elektrischen Schiffsantrieb habe ich beigefügt, weil diese Antriebsart in den letzten Jahren an Boden gewonnen hat. Des ferneren hielt ich es für unerläßlich, einen kurzen A n h a n g über verschiedene Materialfragen mit in den Band aufzunehmen. Namentlich die Einführung des Hochdruckheißdampfes hat es mit sich gebracht, daß viele bisher nicht oder kaum ver-

IV w e n d e t e M a t e r i a l i e n in d e n S c h i f f s m a s c h i n e n b a u E i n g a n g g e f u n d e n h a b e n , e b e n s o wie d a s B e s t r e b e n , a n G e w i c h t zu s p a r e n , n e u e M e t h o d e n d e r M a t e r i a l p r ü f u n g erf o r d e r l i c h g e m a c h t h a t . Die w e i t g e h e n d e E i n f ü h r u n g v o n S c h w e i ß k o n s t r u k t i o n e n im S c h i f f s m a s c h i n e n b a u ließ es z w e c k m ä ß i g e r s c h e i n e n , a u c h diese T e c h n i k in e i n e m k u r z e n A n h a n g zu b e h a n d e l n . Ich b i n m i r v o l l s t ä n d i g d a r ü b e r k l a r , d a ß es u n m ö g l i c h ist, e i n e n Stoff v o m U m f a n g e des g e s a m t e n S c h i f f s m a s c h i n e n b a u e s in e r s c h ö p f e n d e r W e i s e zu b e h a n d e l n , wie dies w o h l a l l g e m e i n f ü r so w e i t v e r z w e i g t e t e c h n i s c h e G e b i e t e g i l t ; a u c h w e r d e n s o l c h e W e r k e bei d e m h e u t i g e n T e m p o d e r t e c h n i s c h e n E n t w i c k l u n g teilweise schnell v e r a l t e n . Die n a t ü r l i c h e F o l g e r u n g hieraus wäre, das g e s a m t e S c h r i f t w e r k einer derartigen Technik nur den periodisch erscheinenden J o u r n a l e n zuzuweisen, welche i m m e r d a s N e u e s t e zu b r i n g e n in d e r L a g e sind, o h n e d a s Ü b e r h o l t e m i t z u s c h l e p p e n . Die H e r a u s g a b e eines t e c h n i s c h e n W e r k e s wie d e s v o r l i e g e n d e n l ä ß t sich d e m n a c h n u r d a d u r c h r e c h t f e r t i g e n , d a ß sich d e r Leser m i t dessen Hilfe schnell ü b e r alle wichtigsten Dinge des Fachgebietes unterrichten k a n n , was ihm sonst wohl erst nach D u r c h s i c h t von vielen D u t z e n d e n von Fachzeitschriften und Spezialwerken, vielleicht a u c h d a n n n o c h n i c h t , g e l i n g e n d ü r f t e . H i e r z u k o m m t n o c h , d a ß es a u ß e r o r d e n t l i c h s c h w i e r i g ist, bei d e m in d e n F a c h z e i t s c h r i f t e n G e b r a c h t e n , W e s e n t l i c h e s u n d U n w e s e n t l i c h e s , Z u v e r l ä s s i g e s u n d A n g r e i f b a r e s zu u n t e r s c h e i d e n . D e s f e r n e r e n bin ich m i r a u c h d a r ü b e r k l a r , d a ß viele G e b i e t e des S c h i f f s m a s c h i n e n b a u e s h e u t e n o c h so u m s t r i t t e n sind, d a ß a b s c h l i e ß e n d ü b e r sie n i c h t ges p r o c h e n w e r d e n k a n n . E s z ä h l t h i e r z u d a s G e b i e t des P r o p e l l e r s , d e s W a s s e r u m l a u f e s u n d d e r K o r r o s i o n s e r s c h e i n u n g e n in d e n Kesseln, die B e r e c h n u n g der R o h r b o g e n in H e i ß d a m p f l e i t u n g e n , die V e r l u s t e in P u m p e n u n d G e b l ä s e n u s w . Es blieb m i r hier n i c h t s ü b r i g als, so g u t es m e i n e K r ä f t e u n d m e i n e b e s c h r ä n k t e Zeit e r l a u b t e n , m i c h zu b e h e l f e n , u m d e m Leser w e n i g s t e n s einen gewissen Ü b e r b l i c k ü b e r d e n h e u t i g e n S t a n d d e r T e c h n i k zu v e r s c h a f f e n . Im g r o ß e n u n d g a n z e n w i r d d e r Leser n u r den G r o ß s c h i f f s m a s c h i n e n b a u , h e r u n t e r bis z u m k l e i n e n F r a c h t s c h i f f , b e h a n d e l t f i n d e n ; e b e n s o wie im 1. u n d 2. B a n d m u ß t e a u c h hier die w e i t v e r z w e i g t e T e c h n i k d e s K l e i n s c h i f f s m a s c h i n e n b a u e s u n b e rücksichtigt bleiben. Der Kriegsschiffsmaschinenbau konnte aus naheliegenden G r ü n d e n nicht ausf ü h r l i c h b e s p r o c h e n w e r d e n . D e r Leser f i n d e t in e i n e m b e s o n d e r e n A b s c h n i t t ü b e r dieses T h e m a einige B e m e r k u n g e n , w e l c h e es g e s t a t t e n , die im ü b r i g e n T e x t g e b r a c h t e n a l l g e m e i n g ü l t i g e n R e g e l n m i t d e r P r a x i s der K r i e g s s c h i f f e zu v e r g l e i c h e n u n d s i n n g e m ä ß auf diese zu ü b e r t r a g e n . D e m O b e r k o m m a n d o der K r i e g s m a r i n e b e e h r e ich m i c h h i e r d u r c h f ü r die Ü b e r l a s s u n g v o n M a t e r i a l f ü r diesen A b s c h n i t t d e n e r g e b e n s t e n D a n k a u s z u s p r e c h e n ; b e s o n d e r s d a n k e ich a u c h H e r r n M i n i s t e r i a l d i r e k t o r F. B r a n d e s f ü r d a s d e m E n t s t e h e n dieses B u c h e s e n t g e g e n g e b r a c h t e f r e u n d l i c h e I n t e r e s s e . Ich h a b e m i r reiflich ü b e r l e g t , ob ich in d a s B u c h a u c h A n g a b e n ü b e r die Gew i c h t e d e r M a s c h i n e n - u n d K e s s e l a n l a g e n a u f n e h m e n soll. Bei d e n v e r s c h i e d e n a r t i g e n E i n f l ü s s e n , w e l c h e auf d e n G e w i c h t s b e d a r f s o l c h e r A n l a g e n e i n w i r k e n , ist es i n d e s s e n s e h r s c h w i e r i g , i r r e f ü h r e n d e A n g a b e n zu v e r m e i d e n . Die K a l k u l a t i o n der G e w i c h t e k a n n n u r v o n Seiten d e r B a u f i r m e n auf G r u n d v o r l i e g e n d e r E r f a h r u n g e n u n d s o r g f ä l t i g e r B e r e c h n u n g e n v o n Fall zu Fall v o r g e n o m m e n w e r d e n . Die F e r t i g s t e l l u n g dieses B a n d e s , welche a b g e s e h e n v o n d e r B e s c h a f f u n g des u m f a n g r e i c h e n M a t e r i a l s a u c h z e i c h n e r i s c h e A r b e i t in g r o ß e m M a ß s t a b e e r f o r d e r t e , w ä r e u n d u r c h f ü h r b a r g e w e s e n o h n e die volle U n t e r s t ü t z u n g d e r D e s c h i m a g , d e r e n B e t r i e b s f ü h r e r , H e r r F. S t a p e l f e l d t , dieses U n t e r n e h m e n in g r o ß z ü g i g s t e r W e i s e gef ö r d e r t h a t , w o f ü r ich a n d i e s e r Stelle m e i n e n a u f r i c h t i g s t e n D a n k a u s s p r e c h e . H i e r -

V d u r c h e r g a b sich a u c h die w e r t v o l l e M i t a r b e i t v e r s c h i e d e n e r H e r r e n der D e s c h i m a g , a u s d e r e n R e i h e ich b e s o n d e r s die O b e r i n g e n i e u r e W . W i e b e , R. L i n k , E. L u d w i g u n d W . B a u e r , f e r n e r als M i t a r b e i t e r auf d e n t h e o r e t i s c h e n G e b i e t e n die I n g e n i e u r e D r . K . B o e h l e , A. H o f f m a n n u n d E . A. E i c h e l b r e n n e r sowie f ü r die M a t e r i a l f r a g e n D i p l . - I n g . E . H e m m e r l i n g h e r v o r h e b e n m ö c h t e . I h n e n u n d allen d e n a n d e r e n H e r r e n , w e l c h e m i r m i t soviel F l e i ß u n d V e r s t ä n d n i s g e h o l f e n h a b e n , sage ich h i e r m i t d e n b e s t e n D a n k , e b e n s o wie allen F i r m e n , w e l c h e die F r e u n d l i c h k e i t h a t t e n , m i c h d u r c h Ü b e r l a s s u n g v o n M a t e r i a l zu u n t e r s t ü t z e n . T r o t z d i e s e r vielseitigen M i t a r b e i t h a b e ich es m i r j e d o c h s t e t s a n g e l e g e n sein lassen, w e d e r im T e x t n o c h in d e n B e r e c h n u n g e n u n d Z e i c h n u n g e n e t w a s zu b r i n g e n , d a s n i c h t bis ins k l e i n s t e v o n m i r b e e i n f l u ß t u n d d u r c h g e s e h e n w o r d e n w ä r e . S e l b s t v e r s t ä n d l i c h w e r d e n sich d a o d e r d o r t n o c h k l e i n e r e o d e r g r ö ß e r e Mängel h e r a u s s t e l l e n ; d e n Leser, w e l c h e r solche f i n d e t , b i t t e ich, b e r ü c k s i c h t i g e n zu wollen, d a ß dieses a u s d e r s c h a f f e n d e n T ä t i g k e i t h e r v o r g e g a n g e n e B u c h in den w e n i g e n f r e i e n S t u n d e n e n t s t a n d , die mir eine h ö c h s t v e r a n t w o r t l i c h e u n d a n s t r e n g e n d e B e r u f s a r b e i t ü b r i g ließ u n d w e l c h e r g e g e n ü b e r diese l i t e r a r i s c h e T ä t i g k e i t s t e t s in d e n H i n t e r g r u n d zu t r e t e n h a t t e . D e m v o r l i e g e n d e n B a n d h a b e ich eine Z u s a m m e n s t e l l u n g v o n B e r i c h t i g u n g e n der b i s h e u t e f e s t g e s t e l l t e n F e h l e r u n d D r u c k f e h l e r d e s e r s t e n u n d z w e i t e n B a n d e s b e i g e f ü g t , d e r e n D u r c h s i c h t ich d e m Leser d e r e r s t e n b e i d e n B ä n d e e m p f e h l e . S c h l i e ß l i c h m a c h e ich n o c h d a r a u f a u f m e r k s a m , d a ß a m S c h l u ß des T e x t e s ein V e r z e i c h n i s s ä m t l i c h e r S c h i f f e e i n g e f ü g t ist, d e r e n M a s c h i n e n a n l a g e n im H a u p t t e x t o d e r in d e n A n h ä n g e n dieses B a n d e s , w e n n a u c h n u r im D e t a i l , als Beispiel h e r a n gezogen sind. September

1941.

Dr. G. Bauer.

Inhalts - Verzeichnis. Dritter Band. 1. Teil: Die Schiffskessel. A b s c h n i t t I: Zylinderkessel. 1. R e i n e § 1. § 2. § 3. § 4. § 5. § 6. § 7. § 8. § 9. § 10. §11. § 12.

Zylinderkessel.

Seite

Vorbemerkung Heizfläche Rostfläche Kesselkörper Siede- u n d A n k e r r o h r e Flammrohre Feuerkammer Mannlöcher B e s c h r e i b u n g a u s g e f ü h r t e r Zylinderkessel S t e h e n d e Hilfskessel Tabelle a u s g e f ü h r t e r Zylinderkessel Festigkeit der Zylinderkessel

3 4 5 7 7 9 11 12 12 14 14 16

2. K o m b i n i e r t e

Kessel.

§ 13. Allgemeines § 14. Der P r u d h o n - C a p u s - K e s s e l § 15. Der H o w d e n - J o h n s o n - K e s s e l

16 16 18

A b s c h n i t t I I : Wasserrohrkessel. 1. W a s s e r r o h r k e s s e l § 16. § 17. § 18. § 19. § 20. § 21. § 22. § 23. § 24. § 25. § 26. § 27. § 28.

mit n a t ü r l i c h e m

Allgemeines ü b e r W a i s e r r o h r k e s s e l Die E n t w i c k l u n g des Wasserrohrkessels u n d verschiedene F o r m e n desselben Der Y a r r o w - K e s s e l . Allgemeines Der Y a r r o w - K e s s e l des D. „ E m p r e s s of B r i t a i n " Der Wasserrohrkessel des D. „ B r e m e n " Der Wasserrohrkessel des D. „ E u r o p a " Der Babcock-Wilcox-Kessel des D. „ S t a t e n d a m " B e m e r k u n g e n ü b e r die n e u e r e n Prinzipien des Hochleistungskessels Der D e s c h i m a g - W a g n e r - K e s s e l des D. „ S c h a r n h o r s t " Wasserrohrkessel S y s t e m B a u e r - W a g n e r f ü r ein leichtes F a h r g a s t s c h i f f Der H o c h d r u c k - W a s s e r r o h r k e s s e l f ü r K o h l e f e u e r u n g des D. „ E i s e n a c h " Der W a g n e r - K e s s e l des D. „ T a n n e n b e r g " B e m e r k u n g e n ü b e r die B e r e c h n u n g und B e m e s s u n g der Wasserrohrkessel 2. W a s s e r r o h r k e s s e l Besondere

§ § § § §

29. 30. 31. 32. 33.

Wasserumlauf.

Der La Mont-Kessel La Mont-Kessel f ü r ein F r a c h t s c h i f f Der Benson-Kessel des D. „ U c k e r m a r k " Besondere Kesselsysteme. V o r b e m e r k u n g Der Sulzer-Kessel

mit

künstlichem

20 21 29 29 32 34 38 39 41 43 46 48 51

Umlauf.

Kesselsysteme. 54 56 57 59 59

Vili Seite

§ 34. Der S c h m i d t - H a r t m a n n - K e s s e l § 35. Der Löffler-Kessel § 36. Der Velox-Kessel

61 62 64

A b s c h n i t t I I I : Überhitzer, Vorwärmer, Feuerungen und 1. § 37. § 38. § 39. § 40. §41. § 42. § 43.

Überhitzung. Allgemeines Rauchkammerüberhitzer Der S c h m i d t s c h e R a u c h r ö h r e n ü b e r h i t z e r Feuerkammerüberhitzer Rohrbündelüberhitzer Getrennt gefeuerte Überhitzer Strahlungsüberhitzer

§ § § §

Rauchgasspeisewasservorwärmer Der Rauchgasspeisewasservorwärmer Rippen- und Nadelrohrvorwärmer Glattrohrspeisewasservorwärmer

2. 44. 45. 46. 47.

Überhitzer. 65 69 70 72 75 76 76

Rauchgasspeisewasservorwärmer.

3.

des D . „ E u r o p a "

Allgemeines R ö h r e n l u f t v o r w ä r m e r mit senkrechten Rohren Rührenluftvorwärmer mit liegenden Rohren Plattenluftvorwärmer Der H o w d e n - L j u n g s t r ö m - L u f t v o r w ä r m e r Nadelluftvorwärmer

§ § § § § §

Die R o s t a n l a g e der Zylinderkessel Die R o s t a n l a g e bei Wasserrohrkesseln für Handfeuerung Allgemeines über m e c h a n i s c h e Feuerungen Eigentliche Unterschubfeuerungen Der S t e i n m ü l l e r - P i a n r o s t Die Ascheförderung

4.

5.

78 78 79 80 82 82

Kohlefeuerung. 83 88 89 90 92 96

Kohlenstaubfeuerung.

§ 60. Allgemeines über K o h l e n s t a u b f e u e r u n g an Bord § 6 1 . Die Kohlenstaubfeuerungsanlage des D. , , D o n a u " § 62. Kohlenstaubmühlen 6. § 63. §64. § 65. § 66. § 67. §68. §69. §70. §71. §72. §73. §74. § 75. § 76.

76 77 78 78

Luftvorwärmer.

§ 48. § 49. § 50. §51. § 52. § 53.

54. 55. 56. 57. 58. 59.

Kesselzubehör.

97 97 100

Ölfeuerung.

Allgemeines Prinzipielle Anordnung der Ölfeuerung an Bord Allgemeines über Druckölzerstäuber Ölfeuerung S y s t e m Deschimag-Vulcan Ölfeuerung S y s t e m Todd Ölfeuerung S y s t e m Wallsend-Howden Ölfeuerung S y s t e m B l o h m & Voss Der rotierende Ölbrenner, Zentrifugalzerstäubung Heizölbetriebspumpen Heizölumförderpumpen Heizölvorwärmer Druckwindkessel Heizölfilter Ü b e r n a h m e - und Umförderleitungen sowie Rückstände- und L e c k ö l - S a m m e l l e i t u n g e n für Heizöl § 77. Heizölbetriebsleitung

102 103 104 105 108 110 112 114 115 117 117 119 120 122 123

IX Seite

§ 78. E n t l ü f t u n g s - u n d Ü b e r l a u f l e i t u n g e n der Heizöltanks, V o r r a t s b u n k e r , T a g e s t a n k s sowie des Rückstände- und Überlauftanks § 79. H e i z d a m p f l e i t u n g und K o n d e n s w a s s e r l e i t u n g der H e i z ö l t a n k s § 80. Die Ölheizungsanlage des D. „ B r e m e n " § 81. Sicherheitseinrichtungen bei Ö l f e u e r u n g e n 7. K ü n s t l i c h e r § 82. § 83. §84. § 85. § 86. § 87. § 88. § 89. § 90. § 91. § 92. § 93. § 94. § 95.

§ § § §

96. 97. 98. 99.

130 130 134 134 134 137 138 139 142 143 145 147 148 151

Kesselzubehör.

R a u c h f a n g u n d Schornstein Kesselgehäuse K e s s e l - F u n d a m e n t e und - V e r a n k e r u n g e n Bekleidung, W ä r m e i s o l i e r u n g und A u s m a u e r u n g der Kessel 9.

§ 100. § 101. § 102. § 103. § 104. § 105 § 106. § 107. § 108. § 109. § HO. §111. §112. § 113. § 114. § 115. §116. §117. §118. § 119. § 120. § 121. § 122. § 123. § 124.

Zug.

Die verschiedenen Arten des künstlichen Zuges Z u g q u e r s c h n i t t e und Geschwindigkeit der R a u c h g a s e H o w d e n - Z u g . Allgemeines Die A u s f ü h r u n g d e r D r u c k l u f t k a n ä l e f ü r H o w d e n - Z u g Die L u f t f ü h r u n g a m Zylinderkessel bei H o w d e n - Z u g Eine F e u e r u n g s v o r l a g e f ü r k ü n s t l i c h e n Zug Der Saugzug Der k o m b i n i e r t e Zug (balanced d r a u g h t ) . ' Der geschlossene H e i z r a u m Der geschlossene H e i z r a u m des D. „ B r e m e n " B e r e c h n u n g der Gebläsemaschinen Gebläsemaschinen f ü r H o w d e n - Z u g Gebläsemaschinen f ü r Anlagen mit geschlossenem H e i z r a u m Gebläsemaschinen f ü r Saugzug 8. W e i t e r e s

124 125 126 129

152 155 157 159

Kesselarmaturen.

Allgemeines A n o r d n u n g der K e s s e l a r m a t u r e n bei Zylinderkesseln A n o r d n u n g der K e s s e l a r m a t u r e n bei Wasserrohrkesseln A n o r d n u n g der A r m a t u r e n f ü r einen Hochdruckkessel Das H a u p t a b s p e r r v e n t i l a m Kessel. Allgemeines Kesselabsperrventile f ü r Kessel m i t normalen D r ü c k e n Kesselabsperrventile f ü r Hochdruckkessel Hilfsabsperrventile Sicherheitsventile. Allgemeines Sicherheitsventile f ü r Kessel mit n o r m a l e m D r u c k Indirekt g e s t e u e r t e Sicherheitsventile f ü r Hochdruckkessel Speiseventile f ü r Kessel mit n o r m a l e n Drücken Speiseventil f ü r einen H o c h d r u c k k e s s e l Speisewasserregler Der Mumford-Speisewasserregler Speisewasserregelung bei Hochleistungs- und Hochdruckkesseln Die S p e i s e w a s s e r f ü h r u n g im Innern der Kessel Wasserstandsanzeiger Fern Wasserstandsanzeiger Frobierventile A b s c h ä u m - und Ausblaseventile Sonstige kleine A r m a t u r e n a n den Kesseln Wasserabscheider und D a m p f t r o c k n e r Der H y d r o k i n e t e r Rußbläser

162 163 109 170 172 172 174 175 175 177 179 jgo 182 J82 183 185 185 186 190 191 192 193 193 195 196

X 2. Teil: Die Maschinenanlagen. ( E r g ä n z u n g e n zum 2. B a n d . ) A b s c h n i t t I: Hauptmaschinen. 1. B e s c h r e i b u n g

einiger neuzeitlicher

Turbinenanlagen. Seite

§ § § § § § §

125. 126. 127. 128. 129. 130. 131.

Die A n t r i e b s t u r b i n e n des D . „ B r e m e n " Niederdruckturbine B a u a r t F r a n c o Tosi Die A n t r i e b s t u r b i n e n des D . „ N o r m a n d i e " Die T u r b i n e n a n l a g e des D . „ E i s e n a c h " Die T u r b i n e n a n l a g e des D . „ G n e i s e n a u " Die T u r b i n e n a n l a g e des D . „ T a n n e n b e r g " Die A n t r i e b s t u r b i n e n des D . „ N i e u w A m s t e r d a m "

§ § § § § §

132. 133. 134. 135. 136. 137.

Neuere Schaufelprofile und Herstellungsverfahren Neuere Schaufelfußformen Schaufelverbindungen „ V e r d r e h t e " Schaufeln S i hrägstellung von Schaufeln Neuere D ü s e n k o n s t r u k t i o n e n

§ § § § § §

138. 139. 140. 141. 142. 143.

Einleitung T h e o r e t i s c h e E r ö r t e r u n g e n zum A b d a m p f t u r b i n e n - P r o z e ß B e s c h r e i b u n g t y p i s c h e r Abdampfturbinenanlagen S y s t e m B a u e r - W a c h Die Turbo-Compound-Maschine S y s t e m B a u e r - W a c h P r a k t i s c h e Ergebnisse der A b d a m p f t u r b i n e System B a u e r - W a c h Weitere Abdampfturbinensysteme

§ § § § §

144. 145. 146. 147. 148.

Vorbemerkung B e r e c h n u n g der T u r b i n e n des D. „ B r e m e n " B e r e c h n u n g der T u r b i n e n des D. „ E i s e n a c h " B e r e c h n u n g einer A b d a m p f turbine S y s t e m B a u e r - W a c h T u r b i n e n mit Teilreaktion

2. N e u e r e s

199 212 213 215 224 224 226

über Turbinenschaufeln

3.

Düsen. 230 231 232 232 233 234

Abdampfturbinen.

4. B e r e c h n u n g

5.

und

von

Turbinen. 251 252 252 264 273

Zwischenüberhitzung.

§ 149. Zwischenüberhitzung § 150. Maschinenanlagen mit Zwischenüberhitzung § 1 5 1 . E i n f l u ß der Zwischenüberhitzung auf den Prozeß in der K o l b e n d a m p f m a s c h i n e 6. Ü b e r s e t z u n g s g e t r i e b e § § § §

152. 153. 154. 155.

für

278 281 283

Turbinen.

Vorbemerkung K o n s t r u k t i o n von Getrieben Zahnbelastung D a t e n lind Belastungsziffern A b s c h n i t t II:

§ 156. § 157. § 158. § 159. § 160. §161. § 162. § 163. § 164.

239 241 243 249 250 251

284 284 288 289 Kondensationsanlagen.

Einleitung Neuere K o n d e n s a t o r k o n s t r u k t i o n e n . Allgemeines B e s c h r e i b u n g einiger ausgeführter Kondensatoren Naßluftpumpen Dampfstrahl-Luftpumpen Kondensat-Kreiselpumpen Kühlwasserpumpen Turbo-Kühlwasserpumpen T u r b o - K ü h l w a s s e r p u m p e mit a x i a l e m Laufrad

290 291 295 298 301 304 306 307 309

XI Seite

§ 165. Hauptkühlwasserleitung § 166. Die K o n d e n s a t i o n s a n l a g e des D. „ B r e m e n " A b s c h n i t t III: § § § § § § § § § § § § § §

167. 168. 169. 170. 171. 172. 173. 174. 175. 176. 177. 178. 179. 180.

Kesselspeiseeinrichtungen.

Allgemeines Kolbenspeisepumpen ( D a m p f p u m p e n ) Die K n o r r - S p e i s e p u m p e Rotierende Keiselspeisepumpen. Allgemeines Die Speisepumpe des D . „ B r e m e n " Hochdruckspeisepumpen Speisewasservorwärmer. Allgemeines Mischvorwärmer Oberflächenvorwärmer Speisewasserreinigung. Allgemeines Entöler Der W a r m w a s s e r k a s t e n als F i l t e r t a n k Druckfilter Entgasungseinrichtungen A b s c h n i t t IV: 1.

§ § § § § ij § § ij ij ij § § § § § § !j

181. 182. 183. 184. 185. 186. 187. 188. 189. 190. 191. 192. 193. 194. 195. 196. 197. 198.

312 316

318 319 323 325 326 328 331 331 331 335 335 336 338 339 Rohrleitungen.

Dampfleitungen.

Allgemeines Durchmesser und W a n d s t ä r k e n der H a u p t d a m p f l e i t u n g e n W a n d s t ä r k e der D a m p f l e i t u n g s a r m a t u r e n Flanschverbindungen in H a u p t - und Hilfsdampfleitungen Absperrvorrichtungen in Dampfleitungen Verlegung der H a u p t d a m p f l e i t u n g . E n t w ä s s e r u n g W ä r m e d e h n u n g in Dampfleitungen Organe zur A u f n a h m e der W ä r m e d e h n u n g in Naßdampfleitungen Schubstopfbuchsen Das vordere M a s c h i n e n r a u m s c h o t t des D . „ I m p e r a t o r " Andere S t o p f b u c h s e n Organe zur A u f n a h m e der W ä r m e d e h n u n g e n in Heißdampfrohrleitungen Die H a u p t d a m p f l e i t u n g eines größeren F r a c h t d a m p f e r s Die Hauptdampfleitungen des D. „ B r e m e n " Die Hauptdampfleitungen des D. „ G n e i s e n a u " Hilfsdampfleitungen Abdampfleitungen der Hilfsmaschinen Die schematischen P l ä n e der Zu- und Abdampfleitungen eines D o p p e l s c h r a u b e n - F a h r g a s t dampfers 2. S p e i s e w a s s e r l e i t u n g e n

und

362

Speisewasserkreislauf.

§ 199. Speiseleitungen. Allgemeines § 2 0 0 . Speiseleitungen einer E i n w e l l e n - K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n l a g e ohne angehängte Speisepumpe § 201. Die schematischen P l ä n e der K o n d e n s a t - und Speisewasserleitungen eines DoppelschraubenFahrgastdampfers § 2 0 2 . Speisewasserkreislauf. Allgemeines § 2 0 3 . Der Speisewasserkreislauf des D. „ I n n " § 2 0 4 . Der Speisewasserkreislauf des D. „ B r e m e n " § 205. Der Speisewasserkreislauf des D. „ N i e w A m s t e r d a m " § 206. Der Speisewasserkreislauf des D. „ G n e i s e n a u " 3. V e r s c h i e d e n e

340 341 342 344 345 346 348 348 348 350 352 353 355 355 360 361 362

369 370 371 374 374 377 380 382

Wasserleitungen.

§ 2 0 7 . Lenzleitungen § 2 0 8 . Ballastleitungen § 2 0 9 . K a l t - und W a r m - F r i s c h w a s s e r - u. -Seewasserleitungen für den S c h i f f s b e t r i e b

385 390 393

XII A b s c h n i t t V : Hilfseinrichtungen. 1. M a n ö v r i e r o r g a n e . Seite

§210. §211. § 212. § 213. § 214. § 215. § 216. § 217.

Allgemeines Das Manövrierventil des D. „ B r e m e n " Ein Manövrierventil f ü r Hochdruckheißdampf Schnellschlußregler Schema der Schnellschlußeinrichtung f ü r die Turbinen des D. „ B r e m e n " Der Turbinen-Schnellschlußregler System Aspinall-Cockburn Das Schnellschlußventil System Cockburn-McNicoll Die Schnellschlußklappe System Schäffer & Budenberg 2.

Schmierölanlagen.

§ 218. V o r b e m e r k u n g § 219. Die Schmierölanlage des D. „ B r e m e n " § 220. Die H a u p t s c h m i e r ö l p u m p e n des D. „ B r e m e n " 3. L e i t s t a n d ,

394 394 396 397 399 399 401 402

Flurböden,

403 403 405 Grätinge.

§ 221. Einrichtungen des Leitstandes (Manövrierstand, Maschinistenstand) § 222. Flurboden, T r e p p e n und Grätinge § 223. Ausführungsbeispiele

406 407 409

4. R a u m l ü f t u n g . § 224. L ü f t u n g der Maschinen- und Kesselräume § 225. Bemessung der L ü f t e r r o h r e

411 412

5. V e r d a m p f e r . § § § § § § §

226. 227. 228. 229. 230 231. 232.

Aufgabe des V e r d a m p f e r s Verdampferbauarten Tauchverdampfer Umwälzverdampfer Doppel Verdampfer Belastungsziffern Materialien

414 415 416 418 419 421 421

§ § § § § § § § § §

233. 234. 235. 236. 237. 238. 239. 240. 241. 242.

A b s c h n i t t V I : Die elektrische Leistungsübertragung beim Schiffsantrieb. Allgemeines Wirkungsgrad bei elektrischer Leistungsübertragung Ü b e r t r a g u n g d u r c h Wechselstrom A n f a h r e n und U m s t e u e r n bei Wechselstrombetrieb Ü b e r t r a g u n g d u r c h Gleichstrom Der elektrische A n t r i e b des D. „ N o r m a n d i e " Der elektrische A n t r i e b des MS. „ R o b e r t Ley" Der elektrische A n t r i e b des USA.-Schlachtkreuzers „ N e w Mexico" Die elektrische Anlage des Eisbrechers „ Y m e r " Literaturverzeichnis

421 428 428 434 438 440 447 451 453 457

A b s c h n i t t V I I : Propulsion und Propeller. 1. P r o p u l s i o n . § § § § §

243. 244. 245. 246. 247.

Vorbemerkung Die Reynoldssche Zahl in ihrer B e d e u t u n g f ü r den Schiffsantrieb Die K e m p f s c h e Formel f ü r den Reibungswiderstand Einige Bemerkungen über die neuere Schleppversuchstechnik Sondergebiete der Schiffsantriebsforschung

458 458 460 461 464

2. P r o p e l l e r . § 248. Der Propeller des D. „ B r e m e n " § 249. Ausgeführte Propeller § 250. Literaturverzeichnis

465 469 469

XIII A b s c h n i t t V I I I : Beschreibung gesamter Schiffsmaschinenanlagen mit Dampfantrieb. Seite

sj § § $ § §

251. 252. 253. 254. 255. 256.

Die Die Die Die Die Die

M a s c h i n e n - und Kesselanlage des F i s c h d a m p f e r s „ D e u t s c h l a n d " M a s c h i n e n - und Kesselanlage des kleinen F r a c h t d a m p f e r s „ S a v o n a " M a s c h i n e n - und Kesselanlage des F a h r g a s t d a m p f e r s „ O r c a d e s " M a s c h i n e n - u n d Kesselanlage des W a l f a n g - M u t t e r s c h i f f e s „ U n i t a s " Disposition der M a s c h i n e n - u n d Kesselanlage des S c h n e l l d a m p f e r s „ B r e m e n " . . . . M a s c h i n e n - und Kesselanlage des S c h n e l l d a m p f e r s „ N o r m a n d i e "

470 472 473 475 478 481

3. Teil: Kriegsschiffsmaschinenbau. 1. Allgemeines. § 257. E i n l e i t u n g

486 2. Kessel.

§ § § ¡i

258. 259. 260. 261.

Vorbemerkung Die Kessel eines k a n a d i s c h e n Zerstörers Die Kessel des niederländischen Kreuzers „ D e R u y t e r " D e s c h i m a g - W a g n e r - K e s s e l f ü r ein m o d e r n e s Kriegsschiff

§ § § § § §

262. 263. 264. 265. 266. 267.

Vorbemerkung Die A n t r i e b s t u r b i n e n Die A n t r i e b s t u r b i n e n Die A n t r i e b s t u r b i n e n Die A n t r i e b s t u r b i n e n T u r b i n e n a g g r e g a t von

487 488 488 490

3. Hauptturbinen. eines k a n a d i s c h e n Zerstörers des niederländischen K r e u z e r s „ D e R u y t e r " eines britischen K r e u z e r s ähnlich der „ A u r o r a " - K l a s s e eines d e u t s c h e n T o r p e d o b o o t e s der „ R a u b t i e r - K l a s s e " 6 0 0 0 0 P S f ü r ein Schlachtschiff

494 496 497 499 501 503

4. Hilfsmaschinen. i; 268. 5)269. § 270. Ü 271. § 272. § 273. § 274. § 275.

Vorbemerkung Kühlwasserpumpe Kesselspeisepumpe K o n d e n s a t p u m p e und S t r a h l e r Schmierölpumpe Heizölpumpe Kesselraumgebläse K o n s t r u k t i o n eines Kesselraumgebläses f ü r ein schnelles Kriegsschiff

510 511 511 512 513 513 513 513

5. Gesamtanlagen von Turbinenschiffen. jj 276. V o r b e m e r k u n g § 277. Die M a s c h i n e n - und Kesselanlage eines k a n a d i s c h e n Zerstörers § 278. Die M a s c h i n e n - und Kesselanlage des niederländischen K r e u z e r s „ D e R u y t e r "

515 516 520

6. Der Dieselmotor-Antrieb von Kriegsschiffen. § 279. Die D i e s e l m o t o r e n a n l a g e des P a n z e r s c h i f f e s „ L i i t z o w " § 280. Der g e m i s c h t e D i e s e l m o t o r - A n t r i e b

524 529

Anhang zum 3. Band. Anhang 1: Wärmetechnische Durchrechnung von Wasserrohrkesseln. § 1. § 2. § 3. § 4. § 5. § 6. § 7. § 8. § 9. § 10.

Bezeichnungen Allgemeines Die V e r b i e n n u n g Wärmeübergang durch Strahlung Wärmeübergang durch Berührung Die m i t t l e r e l o g a r i t h m i s c h e T e m p e r a t u r d i f f e r e n z Die W ä r m e d u r c h g a n g s z a h l Die W ä r m e ü b e r g a n g s z a h l f ü r reine B e r ü h r u n g Die W ä r m e ü b e r g a n g s z a h l f ü r Q a s s t r a h l u n g K u r v e n f ü r die W ä r m e ü b e r g a n g s z a h l e n

531 531 531 533 534 534 535 535 535 536

XIV Seite

§11. § 12. § 13. § 14. § 15. § 16.

W i r k u n g s g r a d u n d Verluste G a n g der B e r e c h n u n g Berechnungsbeispiel V e r h a l t e n eines Kessels bei Teillast Zugbedarf Literaturverzeichnis

538 539 540 544 544 548

Anhang 2 : Der natürliche Wasserumlauf in Wasserrohrkesseln. § 1. V o r b e m e r k u n g § 2. P h y s i k a l i s c h e G r u n d l a g e n § 3. Die A n o r d n u n g der F a l l r o h r e bei Steilrohr-Schiffskesseln § 4. Die U m l a u f s b e r e c h n u n g § 5. Einige K o n s t r u k t i o n s r e g e l n

549 549 550 552 552

Anhang 3 : Festigkeit der Kessel. § § §

1. V o r b e m e r k u n g 2. Zylinderkessel 3. Wasserrohrkessel

554 554 558

Anhang 4 : Kesselregelung. § 1. Allgemeines § 2. Speisewasserregelungen § 3. Der A s k a n i a - S p e i s e w a s s e r r e g l e r § 4. Das S t r a h l r o h r p r i n z i p § 5. V o l l a u t o m a t i s c h e Kesselregelung § 6. Die v o l l a u t o m a t i s c h e A s k a n i a - K e s s e l r e g e l u n g § 7. Heizölregelung § 8. V e r b r e n n u n g s l u f t r e g e l u n g

563 563 563 565 566 566 568 568

Anhang 5 : Die praktischen Grenzen des HochdruckheiQdampfes

570

Anhang 6 : Die Wirtschaftlichkeit von Dampfantriebsanlagen

577

Anhang 7 : Das Wichtigste über Speisewasser-Aufbereitung und -Pflege. § § § § § §

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Das Speisewasser der Schiffskessel Die A u s w i r k u n g e n der V e r u n r e i n i g u n g e n im Kesselbetrieb Die h a u p t s ä c h l i c h s t e n V e r f a h r e n der Speisewasser-Aufbereitung Eine T r i n a t r i u m p h o s p h a t - R ö h r e n e n t h ä r t u n g s a n l a g e Die im Schiffsbetrieb an die G ü t e des Kesselwassers zu stellenden A n s p r ü c h e Die h a u p t s ä c h l i c h s t e n an Bord g e b r ä u c h l i c h e n U n t e r s u c h u n g s m e t h o d e n f ü r Speisewasser

§ §

1. S t e u e r u n g der D u p l e x - D a m p f p u m p e n 2. S t e u e r u n g der S i m p l e x - D a m p f p u m p e n

582 583 584 585 587 587

Anhang 8 : Die Steuerung der Dampfpumpen. 590 591

Anhang 9 : Zahnbeanspruchungen von Übersetzungsgetrieben durch Wälzdruck und Zahnbiegung. § § §

1. V o r b e m e r k u n g 2. W ä l z d r u c k 3. Z a h n b i e g u n g

593 593 595

Anhang 10: Berechnung von Kompensations-Rohrbogen in Dampfleitungen. § 1. E i n l e i t u n g § 2. B e r e c h n u n g der B e a n s p r u c h u n g ebener R o h r l e i t u n g e n infolge E r w ä r m u n g § 3. E i n f l u ß der A b p l a t t u n g bei der Biegung von Bogenrohren § 4. Die W ä r m e d e h n u n g § 5. Der E l a s t i z i t ä t s m o d u l § 6. Beispiel 1: B e r e c h n u n g einer ebenen R o h r l e i t u n g § 7. Beispiel 2: Vereinfachte B e r e c h n u n g ebener R o h r b o g e n

598 599 602 604 604 604 606

XV Seite

§ 8 . B e r e c h n u n g der B e a n s p r u c h u n g räumlich g e k r ü m m t e r Rohrleitungen infolge Erwärmung . . § 9. Beispiel zur B e r e c h n u n g räumlicher Rohrleitungen § 10. B e m e r k u n g e n über die B e r e c h n u n g der B e a n s p r u c h u n g verzweigter und abgestützter R o h r leitungen infolge E r w ä r m u n g § 11. Einsetzen der Rohrleitungen mit Vorspannung § 12. S c h l u ß b e m e r k u n g § 13. Literaturverzeichnis

609 613 616 618 619 620

Anhang 1 1 : Schaufelschwingungen der Turbinen. § § § § § § §

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Allgemeines Schwingungen ungebundener Schaufeln E i n f l u ß der F l i e h k r a f t Berechnungsbeispiel Schwingungen von Schaufelsegmenten Vorbeugungsmaßnahmen Literaturverzeichnis

621 622 625 627 632 633 634

Anhang 1 2 : Druckverluste in Rohrleitungen. § jj § § § § §

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

§ § § §

1. 2. 3. 4.

§ § § § § § §

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Gerade Rohrleitungen. Dampfrohrleitungen Wasserrohrleitungen Rohrleitungsarmaturen Äquivalente Rohrlänge Strahlkontraktion Berechnungsbeispiele

Allgemeines

Anhang 1 3 : Die Bernoullische

635 635 637 637 638 639 640

Gleichung.

Einleitung Ableitung der Bernoullischen Gleichung mit Hilfe des Energieprinzips Verschiedene Beispiele Meßgeräte (Venturirohr und P i t o t r o h r )

644 644 645 648

Anhang 1 4 : Die Anwendung der Tragflügeltheorie auf Fragen des Schiffsmaschinenbaues. Vorbemerkung Grundlagen der Tragflügeltheorie Anwendung auf die Axialgebläse Beispiel für die Anwendung auf Axialgebläse Anwendung auf die Axialpumpen Anwendung auf die Schiffsschraube Literaturverzeichnis

651 651 660 662 664 664 665

Anhang 1 5 : Berechnung der rotierenden Pumpen und Abschnitt

I: Kreiselpumpen (Radialpumpen).

1. D i e T h e o r i e d e r § § § § § § § §

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Gebläse.

Kreiselpumpen.

Vorbemerkung Aufstellung der Hauptgleichung Die theoretische Kennlinie ( C h a r a k t e r i s t i k ) Der theoretische Leistungsbedarf Die theoretischen Kennlinien bei Veränderung der Drehzahl A k t i o n s - und Reaktionswirkung bei Kreiselpumpen Der rechnungsmäßige Austrittsradius Die B e r ü c k s i c h t i g u n g des E i n t r i t t s d r a l l s 2 . V e r l u s t e in d e n

§ 9. Allgemeines § 10. Reibungsverluste § 1 1 . Stoßverluste

666 666 666 668 668 669 671 671

Kreiselpumpen. 672 672 673

XVI Seit e

§ § § § §

12. 13. 14. 15. 16.

Der Spaltverlust Die mechanischen Verluste Wirkungsgrad Die tatsächliche Kennlinie Die tatsächlichen W i r k u n g s g r a d e

674 674 675 675 680

3. B e r e c h n u n g d e r § § § § § §

17. 18. 19. 20. 21. 22.

Kreiselpumpen.

Vorbemerkung Die U m f a n g s g e s c h w i n d i g k e i t Z u s a m m e n h a n g zwischen D r e h z a h l und zweckmäßigster P u m p e n b a u a r t B e n u t z u n g der spezifischen Drehzahl zur E r m i t t l u n g der P u m p e n f o r m Die Meridiangeschwindigkeit Beispiele 4. A u s t r i t t s s p i r a l e ,

Leitapparat,

Axialschubausgleich.

§ 23. B e r e c h n u n g von Spirale und Leitrad § 24. D e r Axialschub und k o n s t r u k t i v e M a ß n a h m e n zy seiner A u f n a h m e Abschnitt § 25. § 26. § 27. § 28. § 29. §30. §31. § 32. § 33. § 34. § 35. § 36.

693 694

I I : Berechnung der Kreiselgebläse.

Allgemeines über rotierende Gebläse Theorie der Kreiselgebläse Verluste in den Gebläsen Wirkungsgrad Berechnungsgrundlagen Die Form der Kreiselgebläse Gehäuse, L e i t a p p a r a t Berechnungsbeispiele. V o r b e m e r k u n g Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Abschnitt

681 682 682 684 685 686

696 696 697 698 698 699 700 701 701 702 704 706

I I I : Axiale und halbaxiale Pumpen und Gebläse.

§ 37. Axiale P u m p e n u n d Gebläse § 38. H a l b a x i a l e P u m p e n und Gebläse

707 707

Anhang 16: Kavitation. § 1. § 2. § 3. § 4. § 5. § 6. § 7. § 8. § 9. § 10. §11. § 12.

Einleitung Die K a v i t a t i o n s z a h l K a v i t a t i o n s v e r s u c h e an Tragflügelprofilen V e r h ä l t n i s w e r t e zur B e u r t e i l u n g des K a v i t a t i o n s e i n t r i t t s bei Propellern Die B e r e c h n u n g von Propellern m i t K a v i t a t i o n S y s t e m a t i s c h e P r o p e l l e r v e r s u c h e im K a v i t a t i o n s t a n k Ergebnisse der K a v i t a t i o n s m e s s u n g e n mit Modellpropellern N a c h r e c h n u n g eines Propellers u n t e r B e n u t z u n g der Modellversuchsergebnisse Die zerstörenden E i n w i r k u n g e n der K a v i t a t i o n auf das Material der Propellerflügel . . . P r ü f u n g von Materialien u n t e r K a v i t a t i o n s b e d i n g u n g e n K a v i t a t i o n s e r s c h e i n u n g e n an P u m p e n Literaturverzeichnis

709 710 710 712 714 715 716 718 719 721 721 722

Anhang 17: Die Schweißung im Schiffsmaschinenbau. § § § §

1. 2. 3. 4.

Allgemeines Ü b e r die F o r m e n der S c h w e i ß n ä h t e Einige t y p i s c h e A u s f ü h r u n g s b e i s p i e l e Materialien f ü r S c h w e i ß k o n s t r u k t i o n e n .

Elektroden

723 724 725 729

XVII Anhang 18:

Materialeigenschaften. 1. V e r s c h i e d e n e

Festigkeitsbegriffe. Seite

§ 1. § 2. § 3. § 4. § 5.

Zugversuch und Härteprüfung Warmfestigkeit Dauerstandfestigkeit Kerbschlagzähigkeit Dauerfestigkeit

§ § § §

Materialien f ü r Kessel Materialien f ü r Turbinen und Getriebe Schaufelmaterial für Dampfturbinen Materialien für Dieselmotoren

2. M a t e r i a l i e n 6. 7. 8. 9.

731 731 732 732 733 für bestimmte

3. § 10. §11. § 12. § 13.

Alterung, Blausprödigkeit, Korrosion Erosion Pockennarbenbildung

736 736 739 741

Materialschäden.

Laugensprödigkeit

4. Z e r s t ö r u n g s f r e i e § 14. A l l g e m e i n e s § 15. R ö n t g e n p r ü f u n g § 16. E l e k t r o m a g n e t i s c h e

Verwendungszwecke.

741 742 745 747 Prüfverfahren. 748 748 752

Prüfung

A n h a n g 19: Brennstoffe

754

Vierter Band. Die Schiffsdieselanlagen. Abschnitt

I: Die

Schiffsdieselmotoren.

1. V o r b e m e r k u n g e n ,

Systeme.

§281. Vorbemerkung § 282. A l l g e m e i n e B e m e r k u n g e n ü b e r die v e r s c h i e d e n e n A r t e n h ä u f i g v e r w e n d e t e r motoren § 283. D a s A r b e i t s s p i e l d e r D i e s e l m o t o r e n § 284. Die S y s t e m e d e r V i e r t a k t m a s c h i n e n § 285. Die S y s t e m e d e r Z w e i t a k t m a s c h i n e n 2. B e m e r k u n g e n § § § § § § §

über den Arbeitsprozeß

des

759 Schiffsdiesel759 759 760 760

Dieselmotors.

286. 287. 288. 289. 290. 291. 292.

A l l g e m e i n e s ü b e r K r e i s p r o z e s s e . D e r C a r n o t - P r o z e ß als I d e a l p r o z e ß A n g e n ä h e r t e theoretische Prozesse (Vergleichsprozesse) R e c h n e r i s c h e E r m i t t l u n g des t h e o r e t i s c h e n W i r k u n g s g r a d e s Vergleichsprozesse m i t veränderlichen spezifischen W ä r m e n Die t a t s ä c h l i c h e n D i a g r a m m e Die Ü b e r t r a g u n g d e s I n d i k a t o r - D i a g r a m m s in d a s W ä r m e d i a g r a m m Vergleich der W i r k u n g s g r a d e der theoretischen Vergleichsdiagramme mit denjenigen der tatsächlichen D i a g r a m m e . Der indizierte thermische W i r k u n g s g r a d . Der Gütegrad oder Völligkeitsgrad und der wärmewirtschaftliche Wirkungsgrad § 293. W ä r m e b i l a n z 3. B e r e c h n u n g

der

Leistung.

Festlegung der Z y l i n d e r a b m e s s u n g e n Drehzahl.

und

766 766 772 774 777 781

781 782

der

§ 294. B e r e c h n u n g d e r L e i s t u n g § 295. E r m i t t l u n g d e r Z y l i n d e r z a h l u n d Z y l i n d e r a b m e s s u n g e n

786 787 Ii

XVIII Seite

§ § § § §

296. 297. 298. 299. 300.

Mechanischer W i r k u n g s g r a d u n d L e e r l a u f d r u c k Wärmebelastung Zylinderzahl u n d Drehzahl Allgemeine B e m e r k u n g e n zur F e s t l e g u n g der H a u p t d i m e n s i o n e n Tabellen Abschnitt

I I : Der Aufbau der Dieselmotoren.

1. G r u n d p l a t t e u n d § § § §

301. 302. 303. 304.

Vorbemerkung Grundplatte Ständer Zylinderblock

§ § § § § §

305. 306. 307. 308. 309. 310.

Allgemeines Kolben Kolbenstange Kreuzkopf Treibstange Kurbelwelle

Ständer. 794 795 795 796

2.

Haupttriebwerksteile. 797 797 802 803 803 806

3. Z y l i n d e r u n d §311. §312. § 313. § 314.

788 788 789 789 790

Zylinderdeckel.

Zylinder Laufbüchsen Zylinderdeckel S t o p f b ü c h s e n f ü r d o p p e l t w i r k e n d e Maschinen 4.

810 811 814 819

Kolbenkühlung.

§ 315. K o l b e n k ü h l u n g

821 5.

Spülluftpunipen.

§ 316. S p ü l l u f t p u m p e n

827 6. V e n t i l e .

§ 317. § 318. § 319. § 320. §321.

Brennstoffventile Einsaugventile Auspuffventile Anlaßventile Sicherheitsventile

832 836 838 838 840 7. B r e n n s t o f f p u m p e n u n d

Regler.

§ 322. B r e n n s t o f f p u m p e n § 323. Regler

841 850 8.

§ § § § § § § §

324. 325. 326. 327. 328. 329. 330. 331

Steuerung.

Vorbemerkung . Allgemeine B e m e r k u n g e n ü b e r die S t e u e r u n g . D a s S t o p p e n , Anlassen und U m s t e u e r n Die M a n ö v r i e r e i n r i c h t u n g auf MS. „ H a n s e s t a d t D a n z i g " Die M a n ö v r i e r e i n r i c h t u n g auf MS. , , G a m b i a n " K o n s t r u k t i o n der S t e u e r u n g s o r g a n e Steuernocken E r m i t t l u n g der N o c k e n f o r m und der auf die N o c k e n b a h n w i r k e n d e n K r ä f t e H e r s t e l l u n g u n d P r ü f u n g der N o c k e n f o r m

852 855 863 867 871 875 878 881

IXX Abschnitt

I I I : Beschreibung ganzer Dieselmotoren. 1.

Viertaktmotoren.

Seite

§ 332. Kompressorlose einfachwirkende Viertakt-Tauchkolbenmaschine mit Vorkammer, B a u a r t Motorenwerke Mannheim § 3 3 3 . Kompressorlose einfachwirkende Viertakt-Tauchkolbenmaschine mit Aufladung, B a u a r t Deschimag-MAN § 334. Kompressorlose einfachwirkende Viertakt-Kreuzkopfmaschine mit Aufladung, B a u a r t Burmeister & Wain § 335. Einfachwirkende Viertakt-Kreuzkopfmaschine mit Lufteinspritzung und Büchi-Aufladung, Bauart Vulcan-MAN § 336. Kompressorlose einfachwirkende Viertakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Werkspoor . . . 2.

887 891 895

898 902 905 908 911 913 917 917

I V : Leistungssteigerung von Viertaktmotoren durch Aufladegebläse.

§ 3 4 5 . Allgemeines § 346. Mechanischer Antrieb § 347. Antrieb durch Abgasturbinen Abschnitt

922 922 923

V : Hilfseinrichtungen, Rohrleitungen und Zubehör.

1. E r z e u g u n g u n d V e r w e n d u n g d e r § 348. § 349. § 350. §351. § 352. § 353.

885

Zweitaktmotoren.

§ 3 3 7 . Kompressorlose einfachwirkende Zweitakt-Tauchkolbenmaschine, B a u a r t Deschimag-MAN § 3 3 8 . Kompressorlose einfachwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Krupp-GermaniaWerft § 339. Kompressorlose einfachwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Sulzer § 3 4 0 . Kompressorlose einfachwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t De Schelde-Sulzer § 3 4 1 . Kompressorlose einfachwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Deschimag-MAN § 3 4 2 . Kompressorlose doppeltwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Cantieri Riuniti dell'Adriatico § 343. Kompressorlose doppeltwirkende Zweitakt-Kreuzkopfmaschine, B a u a r t Deschimag-MAN § 344. Kompressorlose Zweitakt-Gegenkolbenmaschine, B a u a r t Doxford Abschnitt

882

Druckluft.

Aligemeines Druckluftbehälter Hauptanlaß- und Druckminderventil Einblasedruckregler Typhone Druckluftleitungen

927 929 930 932 935 935

2. B r e n n s t o f f V e r s o r g u n g u n d B r e n n s t o f f l e i t u n g e n . § 354. Allgemeines § 355. Schema der Brennstoffleitungen

936 938

3. K ü h l W a s s e r v e r s o r g u n g u n d K ü h l W a s s e r l e i t u n g e n . § 356. Allgemeines § 357. Regelung der Kühlwassertemperatur § 358. Schema der Kühlwasserleitungen 4. S c h m i e r ö l - u n d

• Kolbenkühlölleitungen.

§ 359. Allgemeines § 360. Schema der Schmierölleitungen 5. A b g a s l e i t u n g e n

940 941 942

943 945 und S c h a l l d ä m p f e r ,

Ansaugeleitungen.

§ 3 6 1 . Abgasleitungen § 362. Schalldämpfer § 363. Ansaugeleitungen

946 947 949 6. Z a h n r a d - u n d

§ 364. Zahnrad- und Schraubenpumpen

Schraubenpumpen. 950

XX A b s c h n i t t V I : Übersetzungsgetriebe und Kupplungen für Schiffsantrieb durch Dieselmotoren. Seite

§ § § § § § §

365. 366. 367. 368. 369. 370. 371.

Einleitung Getriebesysteme S t a r r e Getriebe Die G e t r i e b e m o t o r e n a n l a g e des MS. „ S o f i a " A u f b a u des V u l c a n - G e t r i e b e s T y p i s c h e A u s f ü h r u n g s f o r m eines Vulcan-Getriebes D a s Manövrieren m i t V u l c a n - G e t r i e b e n

Abschnitt § § § § § § §

372. 373. 374. 375. 376. 377. 378.

Die Die Die Die Die Die Die

955 955 956 957 958 960 963

V I I : Beschreibung gesamter Schiffsmaschinenanlagen mit Dieselmotorantrieb.

Maschinenanlage Maschinenanlage Maschinenanlage Maschinenanlage Maschinenanlage Maschinenanlage Maschinenanlage

des des des des des des des

Frachtmotorschiffes „Hopecrest" Frachtmotorschiffes „Reichenfels" Fahrgastmotorschiffes „Oslofjord" Fahrgastmotorschiffes „Oranje" S a u g b a g g e r s „ V i c t o r Guilloux" Motorschiffes „ W a l e r i j M e s h l a u k " Tankmotorschiffes „Friedrich Breme"

964 964 967 972 978 978 981

Anhang zum 4. Band. A n h a n g 20: Berechnung der Zuganker von Schiffsdieselmotoren. § 1. E n t w i c k l u n g der B e r e c h n u n g § 2. B e r e c h n u n g eines Beispiels § 3. Allgemeine B e m e r k u n g e n

987 989 989

A n h a n g 21: Drehschwingungen in Dieselmotorenanlagen. § 1. § 2. § 3. § 4. § 5. § 6. § 7. § 8. § 9. §10. §11. § 12. § 13.

Einleitung R e d u k t i o n der Massen u n d Längen B e s t i m m u n g der E i g e n s c h w i n g u n g s f o r m (Schwingungsbild) Schwingungserregung Z u s a m m e n w i r k e n d e r D r e h k r ä f t e m e h r e r e r Zylinder S t ä r k e der kritischen D r e h z a h l e n S c h w i n g u n g s d ä m p f e n d e Einflüsse B e r e c h n u n g der t a t s ä c h l i c h e n Schwingungsausschläge Zusätzliche B e a n s p r u c h u n g e n d u r c h D r e h s c h w i n g u n g e n Beispiel f ü r die B e r e c h n u n g der zusätzlichen B e a n s p r u c h u n g einer Kurbelwelle Bereich der kritischen D r e h z a h l e n Beeinflussung der S c h w i n g u n g s a u s s c h l ä g e Schwingungsdämpfer

990 990 992 995 996 998 999 1000 1001 1001 1002 1003 1004

A n h a n g 22: Massenausgleich bei Schiffsdieselmotoren. § 1. V o r b e m e r k u n g § 2. Beispiel f ü r die B e r e c h n u n g des Massenausgleichs eines Dieselmotors

1006 1006

A n h a n g 23: Kolbenkompressoren. § § § § §

1. 2. 3. 4. 5.

Allgemeines B e m e s s u n g der K o m p r e s s o r e n . Liefergrad L e i s t u n g s b e d a r f . Vorteile der Z w i s c h e n k ü h l u n g B e m e r k u n g e n zur K o n s t r u k t i o n der K o l b e n k o m p r e s s o r e n n o r m a l e r B a u a r t Der Junkers-Freikolben-Dieselkompressor

1010 1010 1011 1013 1014

Index. Schiffsverzeichnis Alphabetisches Namenverzeichnis A l p h a b e t i s c h e s Sachverzeichnis D r u c k f e h l e r b e r i c h t i g u n g e n z u m 1. u n d 2. B a n d

1017 1041 1048 1052

Verzeichnis der Tabellen. Tabelle Nr.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Seite

H a u p t a b m e s s u n g e n ausgeführter Zylinderkessel 15 Heizflächenverteilung ausgeführter Kessel 31 B e l a s t u n g und W ä r m e a u f n a h m e von Wasserrohrkessel-Heizflächen 50 O b e r t r o m m e l n ausgeführter Wasserrohrkessel 51 F e u e r r ä u m e ausgeführter Wasserrohrkessel 52 Abmessungen von Überhitzern 67 Abmessungen von R o s t s t ä b e n für Zylinderkessel 83 R a u c h g a s - Q u e r s c h n i t t e , - T e m p e r a t u r e n und -Geschwindigkeiten bei ausgeführten W a s s e r rohrkesseln 131 Ausgeführte Kesselgebläse für Handelsschiffe 132/133 Materialien für Kesselarmaturen 164/165 Schaufelmaterialien der Turbinen des D. „ B r e m e n " 206 Schaufelmaterialien der Turbinen des D. „ E i s e n a c h " 219 B e r e c h n u n g s d a t e n der H D - V o r w ä r t s - T u r b i n e n des D. „ B r e m e n " 254/255 B e r e c h n u n g s d a t e n der M D - V o r w ä r t s - T u r b i n e n des D. „ B r e m e n " 256/257 Berechnungsdaten der N D - V o r w ä r t s - T u r b i n e n des D. „ B r e m e n " 258/259 B e r e c h n u n g der H D - V o r w ä r t s - T u r b i n e n des D. „ E i s e n a c h " 260/261 B e r e c h n u n g der N D - V o r w ä r t s - T u r b i n e n des D . „ E i s e n a c h " 262/263 B e r e c h n u n g einer A b d a m p f t u r b i n e nach der y 2 -Methode 274/275 Wirkungsgrade der Turbinen des D. „ G n e i s e n a u " ohne und mit Teilreaktion . . . . 278 Meßergebnisse der H D - V e r s u c h s k o l b e n d a m p f m a s c h i n e der Deschimag 281 Wirkungsgradverbesserung einer K o l b e n d a m p f m a s c h i n e mit B a u e r - W a c h - A b d a m p f t u r b i n e bei B e t r i e b mit Naßdampf, Heißdampf und Zwischenüberhitzung 284 Daten und Belastungsziffern von Schiffsturbinengetrieben 288/289 Daten und Belastungsziffern von Schiffsturbinengetrieben 290/291 Daten und Belastungsziffern ausgeführter Schiffskondensatoren 293 H a u p t a b m e s s u n g e n handelsüblicher S i m p l e x - und D u p l e x - D a m p f p u m p e n 321 Ausgeführte Kesselspeisepumpenanlagen 323 Abmessungen von Flanschen für Mitteldruck-Rohrleitungen 343 Abmessungen von Flanschen für Hochdruckrohrleitungen 343 Abmessungen für normale Durchgangs- und E c k v e n t i l e 345 N a c h r e c h n u n g des W ä r m e - und Speisewasser-Kreislaufes auf D. „ I n n " 377 D a m p f b e t r i e b e n e Hilfsmaschinen und A p p a r a t e auf D. „ B r e m e n " 379 Im Umlauf befindliche D a m p f - bzw. W a s s e r m e n g e n auf D. „ G n e i s e n a u " 384 B e r e c h n u n g des W ä r m e - und Speisewasserkreislaufes auf D. „ G n e i s e n a u " 384 Ausgeführte Ventilationsanlagen 413 Ausgeführte Verdampferanlagen 415 Schiffe mit elektrischer Leistungsübertragung 424/425 Schiffe mit elektrischer Leistungsübertragung 426/427 Definition der wichtigsten elektrischen Maßeinheiten 442 Reynoldssche Zahlen für verschiedene Schiffsarten 459 R e i b u n g s b e i w e r t e für die K e m p f s c h e Formel 460 D a t e n ausgeführter Propeller 466/467 H a u p t d a t e n der Antriebsturbinen eines T o r p e d o b o o t e s der „ R a u b t i e r - K l a s s e " . . . . 503 Hilfsmaschinen und A p p a r a t e des Kreuzers „ D e R u y t e r " 521 Beispiel für die Berechnung der R a u c h g a s t e m p e r a t u r e n im Kessel 543 Beispiel für die Berechnung der Zugverluste im Kessel 548 F o r m f a k t o r für die Festigkeitsberechnung gewölbter Kesselböden 558 Beispiele für die D a m p f - und B r e n n s t o f f v e r b r a u c h s b e r e c h n u n g 578 Beispiele für die D a m p f - und B r e n n s t o f f v e r b r a u c h s b e r e c h n u n g 579 Beispiele für die Dampf- und B r e n n s t o f f v e r b r a u c h s b e r e c h n u n g 580/581

XXII Tabelle Nr.

50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Seite

D a t e n f ü r die I n t e g r a l - A u s w e r t u n g z u m B e r e c h n u n g s b e i s p i e l 1 einer ebenen R o h r l e i t u n g 605 D a t e n f ü r die I n t e g r a l - A u s w e r t u n g zum B e r e c h n u n g s b e i s p i e l 2 e i n e r e b e n e n R o h r l e i t u n g 607 E r g e b n i s s e v o n B e i s p i e l e n zur R o h r b o g e n b e r e c h n u n g 608 H a u p t g l e i c h u n g e n zur B e r e c h n u n g der B e a n s p r u c h u n g r ä u m l i c h e r R o h r l e i t u n g e n . 612/613 D a t e n f ü r die I n t e g r a l - A u s w e r t u n g zum B e r e c h n u n g s b e i s p i e l einer r ä u m l i c h e n R o h r l e i t u n g 614 D a t e n z u m B e r e c h n u n g s b e i s p i e l einer r ä u m l i c h e n R o h r l e i t u n g 614 W e r t e zum Beispiel „Verzweigte R o h r l e i t u n g " 618 Gleichungssystem zum Beispiel „Verzweigte R o h r l e i t u n g " 618 A u s w i r k u n g v o n E i n s p a n n u n g s ä n d e r u n g e n auf die E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l v o n T u r b i n e n schaufeln 622 V e r g l e i c h v o n R e c h n u n g und Messung der E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l einiger T u r b i n e n s c h a u f e l n 624 M a ß s t ä b e z u r g r a p h i s c h e n B e r e c h n u n g v o n S c h a u f e l s c h w i n g u n g e n (zu A b b . 3 , A n h . 11) 631 Segmentschwingungen von Turbinenschaufeln 634 638 Widerstandsbeiwert von Armaturen W i d e r s t a n d s b e i w e r t f ü r den E i n t r i t t s v e r l u s t 643 G e s c h w i n d i g k e i t e n und D r ü c k e f ü r B e i s p i e l 1 zur B e r n o u l l i s c h e n G l e i c h u n g 646 H i l f s w e r t e f ü r die B e r e c h n u n g eines A x i a l g e b l ä s e s 664 Ausgeführte Radial-Kreiselpumpen 684 D a t e n v e r s c h i e d e n e r T y p e n von a u s g e f ü h r t e n R a d i a l - K r e i s e l p u m p e n (zu A b b . 18, A n h . 15) 686 S t r ö m u n g s v e r h ä l t n i s s e im L a u f r a d e i n e r R a d i a l - K r e i s e l p u m p e (zu A b b . 21, A n h . 1 5 ) 690 W a r m s t r e c k g r e n z e und D a u e r s t a n d f e s t i g k e i t der g e b ä u c h l i c h s t e n W e r k s t o f f e des S c h i f f s maschinenbaues 732 W e r k s t o f f e f ü r die h a u p t s ä c h l i c h s t e n B a u t e i l e von W a s s e r r o h r k e s s e l n 737 W e r k s t o f f e f ü r die h a u p t s ä c h l i c h s t e n B a u t e i l e v o n H o c h d r u c k d a m p f t u r b i n e n u n d Getrieben 738 W e r l Stoffe für die h a u p t s ä c h l i c h s t e n B a u t e i l e von D i e s e l m o t o r e n 740 Feste Brennstoffe 754 Flüssige Brennstoffe 755 W ä r m e b i l a n z eines D i e s e l m o t o r s bei v e r s c h i e d e n e n D r e h z a h l e n 786 M i t t e l w e r t e f ü r i n d i z i e r t e n und e f f e k t i v e n D r u c k , K o l b e n g e s c h w i n d i g k e i t , W ä r m e b e l a s t u n g und L e e r l a u f d r u c k von D i e s e l m o t o r e n ( o h n e A u f l a d u n g ) 790 Hauptabmessungen von Dieselmotoren (Einfachwirkender Zweitakt) 791 Hauptabmessungen von Dieselmotoren (Einfachwirkender V i e r t a k t ) 792/793 Hauptabmessungen von Dieselmotoren (Doppeltwirkender Zweitakt) 792/793 H a u p t a b m e s s u n g e n u n d B e l a s t u n g s z i f f e r n der H a u p t t r i e b w e r k s t e i l e a u s g e f ü h r t e r S c h i f f s dieselmotoren 808 Steuerdaten für Viertaktdieselmotoren 832 A n h a l t s w e r t e f ü r den L i n i e n d r u c k und den W ä l z d r u c k bei D i e s e l m o t o r e n s t e u e r u n g e n 877 D a t e n von Z a h n r a d - u n d S c h r a u b e n p u m p e n 954 E r m i t t l u n g der E i g e n s c h w i n g u n g s f o r m eines s e c h s z y l i n d r i g e n V i e r t a k t d i e s e l m o t o r s . . 993 G r ö ß e n der s c h w i n g u n g s e r r e g e n d e n h a r m o n i s c h e n G a s d r e h k r ä f t e bei D i e s e l m o t o r e n . . 997 G e w i c h t e der T r i e b w e r k s t e i l e eines D i e s e l m o t o r s ( f ü r die B e r e c h u n g des M a s s e n a u s g l e i c h s ) 1007 M a s s e n k r ä f t e und M a s s e n k r a f t m o m e n t e eines D i e s e l m o t o r s (für die B e r e c h n u n g des Massenausgleichs) 1008

3. Band.

Bauer,

Schiffsmaschinenbau

III.

Erster Teil.

Die Schiffskessel. A b s c h n i t t I.

ZylinderkesseJ. 1. R e i n e

Zylinderkessel.

§ 1. V o r b e m e r k u n g . Z u r E r z e u g u n g des f ü r d e n A n t r i e b d e r H a u p t - u n d H i l f s m a s c h i n e n sowie f ü r S c h i f f s z w e c k e e r f o r d e r l i c h e n D a m p f e s w e r d e n e n t w e d e r Z y l i n d e r kessel o d e r W a s s e r r o h r k e s s e l v e r w e n d e t . Die W a h l d e r K e s s e l a r t h ä n g t v o n d e n E r f o r d e r n i s s e n d e s S c h i f f s t y p s ab, f ü r w e l c h e n sie b e s t i m m t s i n d . G e w i c h t , P l a t z u n d B e d i e n u n g s f r a g e n spielen d a b e i die H a u p t r o l l e . Bis z u r E i n f ü h r u n g des W a s s e r r o h r k e s s e l s b e h e r r s c h t e d e r Z y l i n d e r k e s s e l d a s G e b i e t des S c h i f f s m a s c h i n e n b a u e s v o l l k o m m e n . D i e V o r t e i l e des Z y l i n d e r k e s s e l s sind seine U n e m p f i n d l i c h k e i t gegen s a l z h a l t i g e s o d e r s o n s t u n r e i n e s W a s s e r u n d sein g r o ß e s W a s s e r v o l u m e n , w e l c h e s ihn g e g e n B e l a s t u n g s s c h w a n k u n g e n u n e m p f i n d l i c h m a c h t . S e i n e N a c h t e i l e sind d a s g r o ß e K e s s e l g e w i c h t , w e l c h e s n o c h d u r c h d a s G e w i c h t des g r o ß e n W a s s e r i n h a l t e s v e r m e h r t w i r d , f e r n e r die U n m ö g l i c h k e i t , ihn f ü r h o h e n D a m p f d r u c k zu «bauen, u n d s c h l i e ß l i c h d i e lange D a u e r des Anheizens. N a m e n t l i c h der große Gewichtsbedarf des Zylinderkessels zwang dazu, f ü r l e i c h t e F a h r z e u g e u n d s o l c h e m i t s e h r g r o ß e n L e i s t u n g e n einen a n d e r e n K e s s e l t y p zu w ä h l e n . A u s d i e s e m B e d ü r f n i s e n t w i c k e l t e sich d e r W a s s e r r o h r k e s s e l , v o n w e l c h e m im n ä c h s t e n A b s c h n i t t g e s p r o c h e n w e r d e n soll. W i e b e m e r k t , l ä ß t sich d e r Z y l i n d e r k e s s e l n i c h t f ü r h ö h e r e D r ü c k e b a u e n ; die M a n t e l p l a t t e n , b e s o n d e r s die F l a m m r o h r e , w e r d e n zu d i c k u n d die V e r s t e i f u n g d e r f l a c h e n B ö d e n e r f o r d e r t zu s c h w e r f ä l l i g e K o n s t r u k t i o n e n . M a n f i n d e t d a h e r in d e r P r a x i s n u r in g a n z w e n i g e n A u s n a h m e f ä l l e n Z y l i n d e r kessel, w e l c h e f ü r e i n e n D r u c k v o n 19 a t ü g e b a u t s i n d ; in d e r R e g e l w e r d e n 16 bis h ö c h s t e n s 17 a t ü n i c h t ü b e r s c h r i t t e n , u n d w o h l die M e h r z a h l d e r im B e t r i e b b e f i n d l i c h e n Z y l i n d e r k e s s e l a r b e i t e t m i t h ö c h s t e n s 15 a t ü . A u s d e n g l e i c h e n G r ü n d e n ist a u c h d e r D u r c h m e s s e r des Z y l i n d e r k e s s e l s b e s c h r ä n k t ; d a z u k o m m t n o c h , d a ß Z y l i n d e r k e s s e l v o n s e h r g r o ß e n D u r c h m e s s e r n ein allzu u n h a n d l i c h e s G e w i c h t e r r e i c h e n . Die g r ö ß t e n a u s g e f ü h r t e n Z y l i n d e r k e s s e l h a b e n einen D u r c h m e s s e r v o n e t w a 5 3 0 0 m m . Bei dieser G r ö ß e w e r d e n — a u c h w e n n d e r D r u c k n u r 15 a t ü b e t r ä g t — s c h o n M a n t e l b l e c h e v o n 4 0 m m S t ä r k e e r f o r d e r l i c h . U n t e r diesen U m s t ä n d e n e r g i b t sich als g r ö ß t e H e i z f l ä c h e eines s o g e n a n n t e n E i n f a c h k e s s e l s , s. A b b . 1, e t w a 300 bis 3 5 0 m 2 , w ä h r e n d m a n bei d e n z w e i s e i t i g gef e u e r t e n D o p p e l k e s s e l n , v g l . A b b . 55, A u s f ü h r u n g e n bis 6 5 0 m 2 H e i z f l ä c h e v o r f i n d e t . l*

4 Da die R o s t f l ä c h e in einem b e s t i m m t e n V e r h ä l t n i s z u r Heizfläche (vgl. § 3) s t e h e n m u ß , erfordern große Kessel a u c h eine größere Anzahl von F l a m m r o h r e n . Dies h a t gleichzeitig seinen G r u n d darin, daß die Länge des Rostes eine b e s t i m m t e G r ö ß e nicht überschreiten darf, u m die Bedienung nicht zu sehr zu erschweren, und d a ß a n d e r e r s e i t s der D u r c h m e s s e r der F l a m m r o h r e aus F e s t i g k e i t s g r ü n d e n an gewisse Grenzen g e b u n d e n ist (vgl. § 6 u n d 12). Man f i n d e t d a h e r je nach der Größe des Kessels solche m i t einem, zwei, drei u n d vier F l a m m r o h r e n . Die, übrigens nicht seltene, A n o r d n u n g von vier F l a m m r o h r e n h a t allerdings den Nachteil, d a ß wegen des großen H ö h e n u n t e r s c h i e d e s der seitlichen g e g e n ü b e r den m i t t l e r e n F l a m m r o h r e n der F l u r b o d e n f ü r die letzteren etwas t i e f e r gelegt w e r d e n m u ß , u m d a s Beschicken des Rostes n i c h t zu erschweren. Der Wasserspiegel m u ß bei Zylinderkesseln s e l b s t v e r s t ä n d l i c h so hoch liegen, d a ß u n t e r allen U m s t ä n d e n die Decke der F e u e r k a m m e r s t e t s g u t mit Wasser b e d e c k t bleibt (s. hierzu § 117). D e m e n t s p r e c h e n d b e t r ä g t die Höhe des D a m p f r a u m e s v o m niedrigsten W a s s e r s t a n d bis z u m Scheitel des Kessels im allgemeinen 0,225 bis 0,25 des lichten Durchmessers. J e h ö h e r der D a m p f r a u m a u s g e f ü h r t wird, u m so sicherer liefert der Kessel t r o c k e n e n D a m p f . Ist der D a m p f r a u m sehr beengt, so k a n n m a n sich h ä u f i g mit D o m e n u n d D a m p f t r o c k n e r n be'neifen. Seit m e h r e r e n J a h r z e h n t e n ist die B a u a r t der Zylinderkessel bis auf kleine Verbesserungen, welche sich meist auf die F a b r i k a t i o n beziehen ( V e r w e n d u n g des Schweißv e r f a h r e n s an einzelnen Stellen, vgl. A n h . 17), f a s t völlig u n v e r ä n d e r t geblieben. Der E i n f a c h k e s s e l wird am h ä u f i g s t e n a u s g e f ü h r t , w ä h r e n d Doppelkessel n u r noch in b e s o n d e r e n Fällen v e r w e n d e t w e r d e n ; auch bei den neueren S c h n e l l d a m p f e r n sind sie d u r c h die E i n f ü h r u n g der Wasserrohrkessel v e r d r ä n g t w o r d e n . § 2. Heizfläche. U n t e r Heizfläche wird bei Zylinderkesseln diejenige Fläche v e r s t a n d e n , die einerseits von den Heizgasen, andererseits v o m Kesselwasser b e s p ü l t w i r d . Dabei wird die Außenseite der verschiedenen f ü r die D a m p f e r z e u g u n g in Frage k o m m e n d e n Flächen in R e c h n u n g gestellt ( w a s s e r b e r ü h r t e Heizfläche). Die Größe u n d Anzahl der f ü r eine gegebene M a s c h i n e n l e i s t u n g erforderlichen Zylinderkessel h ä n g t a b von der G e s a m t m e n g e D kg des in einer S t u n d e zu erzeugenden D a m p f e s u n d von der auf 1 m 2 der gesamten Heizfläche H im Mittel in einer S t u n d e zu v e r d a m p f e n d e n Speisewassermenge, d. h. von der m i t t l e r e n Heizflächenb e l a s t u n g q = - f ? . Es ist m i t h i n G e s a m t h e i z f l ä c h e H = — m2. F ü r die B e m e s s u n g der Größe jedes einzelnen Kessels der Anlage gelten dabei die im v o r h e r g e h e n d e n P a r a g r a p h e n e r w ä h n t e n Richtlinien. Die H e i z f l ä c h e n b e l a s t u n g q der Zylinderkessel b e t r ä g t bei K o h l e f e u e r u n g mit n a t ü r l i c h e m Zug e t w a 18—22 k g / m 2 , mit künstlichem Zug 2 2 — 2 5 kg/m 2 , bei Ölf e u e r u n g mit n a t ü r l i c h e m Zug 2 0 — 2 5 kg/m 2 , mit k ü n s t l i c h e m Zug 24—28 k g / m 2 . Bei n a t ü r l i c h e m Zug gelten hierbei die niedrigeren W e r t e f ü r kleinere Anlagen mit v e r h ä l t n i s m ä ß i g geringem S c h o r n s t e i n z u g , die höheren W e r t e f ü r größere Anlagen m i t h o h e n Schornsteinen u n d d e m e n t s p r e c h e n d e r Z u g s t ä r k e . Von der G e s a m t h e i z f l ä c h e H eines Zylinderkessels entfallen bei K o h l e f e u e r u n g : bei Doppelkesseln

auf die Siede- u. Ankerrohre „ Flammrohre „ „ ,, F e u e r k a m m e r u n d S t i r n w a n d

etwa

85—87 »/, 10 6-7 % 7—8 %

|

bei

Einenderkesseln gn

« 4 o/

10—13°/. /o

5 Bei Kesseln m i t K o h l e f e u e r u n g w i r d n u r d a s h a l b e , bei solchen mit Ö l f e u e r u n g d a s g a n z e F l a m m r o h r als H e i z f l ä c h e g e r e c h n e t . Die H a u p t a b m e s s u n g e n einiger a u s g e f ü h r t e r Z y l i n d e r k e s s e l sind in T a b e l l e 1 z u s a m m e n g e s t e l l t , welche als A n h a l t f ü r die B e m e s s u n g u n d K o n s t r u k t i o n d e r Kessel dienen kann. § 3. Rostfläche. Die G r ö ß e /? d e r G e s a m t r o s t f l ä c h e einer Kesselanlage h ä n g t z u n ä c h s t v o n d e r G e s a m t m e n g e B der in einer S t u n d e zu v e r b r e n n e n d e n K o h l e a b . Ist i1 d e r W ä r m e i n h a l t des zu e r z e u g e n d e n D a m p f e s einschließlich Ü b e r h i t z u n g , i2 d e r j e n i g e d e s Speisewassers, Hu der u n t e r e H e i z w e r t der K o h l e u n d rj der W i r k u n g s g r a d des Kessels, so k ö n n e n m i t 1 k g K o h l e d=

k g 1

Dampf erzeugt werden.

2

D a b e i ist d e r K e s s e l w i r k u n g s g r a d rj gleich d e m V e r h ä l t n i s d e r vom D a m p f a u f g e n o m m e n e n zu d e r im B r e n n s t o f f z u g e f ü h r t e n W ä r m e m e n g e . Bezeichnen w i r die s t ü n d l i c h e r z e u g t e D a m p f m e n g e m i t D in kg, so ist d e r W i r k u n g s g r a d =

D-Ui-U). B • Hu

F ü h r t m a n diesen W e r t in obige G l e i c h u n g f ü r d ein, so e r g i b t sich d = -g;

diesen

W e r t b e z e i c h n e t m a n als „ V e r d a m p f u n g s z i f f e r " . D e r W i r k u n g s g r a d rj der Z y l i n d e r k e s s e l b e t r ä g t e t w a z w i s c h e n 70 u n d 8 0 % , vgl. A n h . 6. D e r H e i z w e r t der K o h l e wird g e w ö h n l i c h zu e t w a 7 0 0 0 — 7 5 0 0 k c a l / k g angen o m m e n , w e n n n i c h t d u r c h b e s o n d e r e U m s t ä n d e die V e r w e n d u n g einer h o c h w e r t i g e r e n oder e i n e r g e r i n g e r e n K o h l e n s o r t e b e d i n g t i s t ; vgl. A n h . 19. Die g e s a m t e in einer S t u n d e zu v e r b r e n n e n d e K o h l e n m e n g e B ist n a c h o b i g e m

Die G r ö ß e d e r R o s t f l ä c h e h ä n g t w e i t e r v o n der in e i n e r S t u n d e auf 1 m 2 zu v e r b r e n n e n d e n K o h l e n m e n g e , d. h. d e r R o s t b e l a s t u n g r a b . Es e r g i b t sich also die e r f o r d e r l i c h e R o s t f l ä c h e zu R =

B

r

m2.

Die R o s t b e l a s t u n g r h ä n g t v o n d e m d u r c h den S c h i f f s t y p b e d i n g t e n G r a d d e r Forcierung ab und beträgt für Handelsschiffe bei k l e i n e r e n F a h r z e u g e n m i t n a t ü r l i c h e m Z u g . . e t w a 6 0 — 7 0 k g / m 2 h , bei den h e u t e m e i s t ü b l i c h e n A n l a g e n m i t k ü n s t lichem Zug „ 80—120 kg/m2h. Die h ö h e r e n W e r t e gelten n a t u r g e m ä ß s t e t s f ü r s t ä r k e r e n Z u g ; bei n a t ü r l i c h e m Z u g also f ü r S c h i f f e m i t h o h e m S c h o r n s t e i n . E n t s p r e c h e n d den v o r s t e h e n d e n A n g a b e n f i n d e t m a n (vgl. Tabelle 1), d a ß die R o s t f l ä c h e in e i n e m ziemlich k o n s t a n t e n V e r h ä l t n i s z u r H e i z f l ä c h e s t e h t , u n d z w a r b e t r ä g t sie g e w ö h n l i c h bei n a t ü r l i c h e m Z u g e t w a ^ — d e r bei k ü n s t l i c h e m Z u g5 e t w a

40

Heizfläche,

— ~ der Heizfläche. 45

7 § 4. Kesselkörper. Hier und im n a c h s t e h e n d e n ist auf A b b . 1 des s p ä t e r eing e h e n d beschriebenen Dreiflammrohrkessels von 200 m 2 Heizfläche und die d o r t eing e t r a g e n e n Bezeichnungen Bezug g e n o m m e n . Der Kesselmantel b e s t e h t je nach der Größe des Kessels aus 1—3 zylindrischen Schüssen, die d u r c h R u n d n ä h t e mit 2 — 3 f a c h e n Nietreihen m i t e i n a n d e r bzw. mit den K r e m p e n der Böden v e r n i e t e t werden. W e n n es die Größe des Kessels z u l ä ß t , wird jeder S c h u ß a u s n u r einem Blech hergestellt, um n u r eine L ä n g s n a h t zu erh a l t e n . Es lassen sich h e u t e Mantelbleche von 16 m Länge u n d 3,5 m Breite bei 42 m m Dicke walzen, so d a ß m a n Einenderkessel bis zu e t w a 5200 m m D u r c h m . mit Mänteln a u s einem Blech herstellen k a n n . Bei sehr großen Kesseln werden vielfach die einzelnen Schüsse aus zwei Blechen z u s a m m e n g e s e t z t , wie aus Abb. 2 zu ersehen ist. Die L ä n g s n ä h t e werden möglichst im D a m p f r a u m a n g e o r d n e t und in der Regel d u r c h 2 — 4 r e i h i g genietete Doppellaschen B v e r b u n d e n . Sowohl die L ä n g s n ä h t e als a u c h die R u n d n ä h t e werden, w e n n irgend möglich, maschinell genietet. Auch die Kesselböden w e r d e n möglichst aus einem einzigen Blech a n g e f e r t i g t ; g e h t dies der Größe wegen nicht an, so müssen sie aus zwei Teilen z u s a m m e n g e s e t z t w e r d e n , die e n t w e d e r , wie aus Abb. 2 und 3 zu ersehen, ü b e r l a p p t z u s a m m e n g e n i e t e t oder a u c h z u s a m m e n g e s c h w e i ß t und mit einer a u ß e n aufgenieteten Lasche v e r s e h e n werden. Die K r e m p e n z u r V e r b i n d u n g der Böden mit dem Kesselmantel werden entw e d e r so a n g e o r d n e t , d a ß die eine K r e m p e nach innen, die a n d e r e nach außen g e k e h r t w i r d , wie aus der Abb. 3 ersichtlich. D a n n k ö n n e n beide K r e m p e n maschinell g e n i e t e t werden. W e r d e n hingegen beide K r e m p e n nach innen gekehrt, wie Abb. 1 zeigt, so l ä ß t sich n u r eine K r e m p e maschinell n i e t e n ; die a n d e r e m u ß von H a n d genietet werden, falls nicht besondere V o r k e h r u n g e n (provisorische Ö f f n u n g in der R ü c k w a n d bei Einenderkesseln) getroffen werden. Da die Kesselböden flach sind, müssen sie e n t s p r e c h e n d v e r s t e i f t werden. Die im D a m p f r a u m liegenden Teile der Böden werden deshalb d u r c h Längsanker P m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n , die wegen der B e f a h r b a r k e i t in einem gegenseitigen A b s t a n d v o n etwa 350—400 m m a n g e o r d n e t werden. In ähnlicher Weise müssen a u c h die zwischen den F l a m m r o h r e n verbleibenden ebenen Teile der Böden gegenseitig vers t e i f t werden. Die L ä n g s a n k e r P, Abb. 4, werden gewöhnlich an beiden Enden mit d u r c h l a u f e n d e m Gewinde (6 Gänge auf 1") versehen, in die beiden S t i r n w ä n d e e i n g e s c h r a u b t u n d innen und a u ß e n mit M u t t e r n versehen. Vielfach werden a u ß e n auch noch bes o n d e r e V e r s t ä r k u n g s s c h e i b e n am A n g r i f f s p u n k t der A n k e r a u f g e n i e t e t . Die übrigen Teile der S t i r n w ä n d e werden d u r c h die in großer Anzahl zwischen d e n Siederohren N verteilten A n k e r r o h r e 0 (welche wie die Siederohre zur D a m p f p r o d u k t i o n dienen) u n d durch die zur Versteifung der F e u e r k a m m e r - R ü c k w ä n d e ang e o r d n e t e n Stehbolzen K v e r s t e i f t . § 5. Die Siede- und Ankerrohre erhalten a u c h bei den g r ö ß t e n Kesseln zwischen d e n R o h r w ä n d e n h ö c h s t e n s eine Länge von etwa 2500 m m . Andererseits b e m i ß t m a n ihre Länge bei n a t ü r l i c h e m Zug etwa auf das 2 3 — 3 0 f a c h e , bei k ü n s t l i c h e m Z u g e t w a auf d a s 3 5 — 4 0 f a c h e des äußeren D u r c h m e s s e r s . Die Siede- und A n k e r r o h r e h a b e n üblicherweise etwa 63—89 mm ä. D u r c h m . ; die W a n d s t ä r k e der Siederohre b e t r ä g t etwa 3 — 4 , 5 m m , diejenige der A n k e r r o h r e e t w a 6—10 m m .

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9 Bei der W a h l des ä u ß e r e n D u r c h m e s s e r s der R o h r e ist zu b e a c h t e n , d a ß bei A n o r d n u n g von Ü b e r h i t z e r n S y s t e m S c h m i d t (vgl. § 39) die Siede- bzw. A n k e r r o h r e nicht weniger als e t w a 60 m m i. D u r c h m . h a b e n d ü r f e n , d a m i t m a n die Überhitzerschlangen darin u n t e r b r i n g e n k a n n u n d genügend freier Q u e r s c h n i t t f ü r den D u r c h t r i t t der R a u c h g a s e übrig bleibt. D a r a u s folgt, d a ß bei E i n b a u von R a u c h r o h r Ü b e r h i t z e r n System S c h m i d t der ä u ß e r e D u r c h m e s s e r der Siede- u n d A n k e r r o h r e nicht u n t e r e t w a 76 m m g e n o m m e n w e r d e n soll. Die Teilung der R o h r e wird so gewählt, d a ß zwischen den einzelnen R o h r e n in der R o h r w a n d ein Steg von etwa 2 2 — 3 0 m m v e r b l e i b t . Die Siederohre N, s. Abb. 4, w e r d e n in die g l a t t e n B o h r u n g e n der beiden R o h r w ä n d e eingewalzt u n d auf der F e u e r b u c h s s e i t e u m g e b ö r d e l t . Des leichteren Ein- bzw. A u s b r i n g e n s wegen w e r d e n die B o h r u n g e n in der S t i r n w a n d des Kessels um 2—3 m m größer als der A u ß e n d u r c h m e s s e r des g l a t t e n R o h r e s bemessen und dieses an dem b e t r e f f e n d e n E n d e v o r dem Einwalzen u m ebensoviel a u f g e w e i t e t .

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K

A b b . 4.

Die A n k e r r o h r e 0 werden an j e d e m E n d e mit feinem Gewinde, nach gesetzlichen Vorschriften m i t 9 Gängen auf 1", versehen u n d in beide R o h r w ä n d e eing e s c h r a u b t und n a c h g e w a l z t . An dem in die F e u e r k a m m e r - R o h r w a n d einzuschraub e n d e n E n d e wird das Gewinde e n t w e d e r u n m i t t e l b a r auf das g l a t t e R o h r aufges c h n i t t e n , oder das R o h r e n d e wird, u m an Festigkeit nichts e i n z u b ü ß e n , auf e t w a 60—70 m m Länge, meist a u ß e n , a u f g e s t a u c h t . Das in die Kesselstirnwand e i n z u s c h r a u b e n d e E n d e wird ebenfalls nach a u ß e n auf einen u m etwa 4 — 8 m m größeren D u r c h m e s s e r a u f g e s t a u c h t , d a m i t der K e r n d u r c h m e s s e r des hier a u f g e s c h n i t t e n e n Gewindes noch um etwa 2 — 3 mm größer als der ä u ß e r e D u r c h m e s s e r des glatten R o h r e s bzw. des Gewindes am anderen R o h r ende wird. Wie die Siederohre, w e r d e n auch die A n k e r r o h r e nach dem Einwalzen in d e r F e u e r k a m m e r w a n d u m g e b ö r d e l t . Bei größeren Kesseln w ä h l t m a n wegen der B e f a h r b a r k e i t die geringste E n t f e r n u n g zwischen den S i e d e r o h r b ü n d e l n bzw. zwischen Siederohrbündel und Kesselm a n t e l m i n d e s t e n s zu 280 m m . Die A n k e r r o h r e werden innerhalb des R o h r b ü n d e l s so verteilt, d a ß etwa jedes zweite oder d r i t t e R o h r ein A n k e r r o h r ist. In den ä u ß e r e n Vertikalreihen wird, mit R ü c k s i c h t auf die B e m e s s u n g der W a n d s t ä r k e des Kesselbodens, m i t u n t e r jedes R o h r als A n k e r r o h r a u s g e f ü h r t . § 6. Flammrohre. Die Anzahl u n d Größe der F l a m m r o h r e eines Kessels wird d u r c h die darin u n t e r z u b r i n g e n d e R o s t f l ä c h e b e s t i m m t .

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Der innere Durchmesser der Flammrohre wird auch bei ganz kleinen Kesseln gewöhnlich nicht kleiner als etwa 700 mm ausgeführt, weil sonst der Feuerraum zu klein wird. Nur bei Ölfeuerung kann der Durchmesser noch etwas geringer sein. Die oberste Grenze für den Flammrohrdurchmesser beträgt etwa 1300 mm. Es ist ferner zu beachten, daß auch bei den größten Flammrohren die Rostlänge bei natürlichem Zug nicht über 1900—2000 mm, bei künstlichem Zug nicht über 1700—1800 mm betragen soll, weil sonst die Feuer zu schwer zu bearbeiten sind. Bei kleinen Flammrohren muß die Rostlänge entsprechend geringer gewählt werden Der Rost beginnt etwa 200—300 mm vom vorderen Ende des Flammrohres und endigt mindestens 200—300 mm vor dem hinteren Ende desselben. Nur bei kleinen Kesseln und niedrigen Drücken werden glatte Flammrohre verwendet, weil sie bei höheren Drücken und Außendurchmessern von über etwa 800 mm zu große Wandstärken erhalten müßten, um genügende Sicherheit gegen den äußeren Druck zu bieten. Glatte Flammrohre werden vielfach mit Versteifungsringen (Adamsonringe) versehen, s. Abb. 5, A. Flammrohre mit größerem Außendurchmesser werden ausschließlich als Wellrohre ausgeführt, da diese eine bedeutend größere Widerstandsfähigkeit gegen Zusammendrücken besitzen als glatte Rohre. In Abb. 5 sind einige der gebräuchlichsten Wellenformen dargestellt, und zwar ist mit B die Wellenform des Fox-, mit C diejenige des Morrison-, mit D die des Purves, mit E die des Deighton-Rohres bezeichnet. Am häufigsten wird das MorrisonRohr verwendet. Die Verbindung des Flammrohres mit- der Stirnwand des Kessels erfolgt meistens durch Vernietung des glatten Endes des Flammrohres mit der nach außen oder innen gebörtelten Stirnwand des Kessels, wie aus Abb. 1 ersichtlich ist.

A b b . 5.

A b b . 6.

Ein sehr schwieriges Arbeitsstück war früher die Verbindung des zylindrischen Flammrohres mit der Feuerkammerwand; das Ende des Flammrohres mußte dazu besonders geformt werden. Abb. 3 zeigt die hierbei notwendigen schwierigen Vernietungen. Bei dieser Ausführung der Verbindung kam es wegen der ungleichmäßigen Ausdehnung der im Feuer liegenden Nietverbindungen sehr häufig zu Leckagen in den verschiedenen Nähten. Neuerdings sind diese Schwierigkeiten dadurch überwunden worden, daß das Flammrohr an die entsprechend gekrempte Feuerkammer-Rohrwand stumpf angeschweißt wird, wie dies aus Abb. 1 ersichtlich ist. Soll das Flammrohr auswechselbar sein, so muß die Öffnung in der Kesselstirnwand und dementsprechend auch der glatte Teil des Rohres im Durchmesser etwa

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10—15 m m größer g e m a c h t werden als der äußere D u r c h m e s s e r der Wellen des Flammrohres. M i t u n t e r wird das F l a m m r o h r , wie A b b . 6 zeigt, auch hinten eingezogen und mit einem Flansch versehen, mit dem es gegen die g l a t t e R o h r w a n d der F e u e r k a m m e r genietet wird. Die F o r m des F l a m m r o h r f l a n s c h e s wird dabei so gewählt, d a ß derselbe durch die Ö f f n u n g in der S t i r n w a n d des Kessels h i n d u r c h g e s t e c k t werden k a n n . H e u t e sind so komplizierte F l a m m r o h r k o n s t r u k t i o n e n selten, da man im Bedarfsfalle das Rohr n a h e an seinem F e u e r k a m m e r e n d e a b b r e n n t u n d ein neues F l a m m r o h r s t ü c k dortselbst a n s c h w e i ß t . Der A b s t a n d zwischen A u ß e n k a n t e F l a m m r o h r und Kesselmantel, sowie der A b s t a n d zwischen den F l a m m r o h r e n b e t r ä g t je nach der Größe des Kessels etwa 120—180 m m , bei ganz kleinen Kesseln e n t s p r e c h e n d weniger. § 7. Feuerkammer. Bei Einender-Zylinderkesseln wird f ü r jedes F l a m m r o h r gewöhnlich eine besondere F e u e r k a m m e r vorgesehen, w ä h r e n d bei Doppelkesseln meistens je zwei gegenüberliegende F l a m m r o h r e in eine gemeinschaftliche Feuerk a m m e r m ü n d e n . Bei großen Kesseln m i t 4 bzw. 8 F l a m m r o h r e n (Doppelkessel) wird f ü r die zwei bzw. vier mittleren F l a m m r o h r e m i t u n t e r n u r eine g e m e i n s c h a f t liche F e u e r k a m m e r a n g e o r d n e t . Der lichte A b s t a n d zwischen den S e i t e n w ä n d e n der einzelnen F e u e r k a m m e r n wird je nach der Größe des Kessels zu e t w a 120—150 m m , der A b s t a n d vom Kesselmantel zu e t w a 150—220 m m gewählt. Die F e u e r k a m m e r wird bei Einenderkesseln etwa 600—850 m m , bei Doppelkesseln bis etwa 1350 m m tief a u s g e f ü h r t , bei ganz kleinen Einenderkesseln bis h e r a b auf e t w a 350 m m . Die bei Einenderkesseln dem h i n t e r e n Kesselboden z u g e w e n d e t e F e u e r k a m m e r R ü c k w a n d H, s. Abb. 1 und 3, h a t , je n a c h der Größe des Kessels, einen A b s t a n d von e t w a 120—200 m m v o m Kesselboden D. Wird sie, wie bei größeren Kesseln meistens üblich, etwas geneigt a n g e o r d n e t , so ist der Z w i s c h e n r a u m oben e t w a 30—50 m m größer als u n t e n . Die Decke der seitlichen F e u e r k a m m e r n wird den b e s t e h e n d e n Vorschriften entsprechend n a c h den Seiten hin mit einer Neigung von 4° a u s g e f ü h r t u n d so tief u n t e r dem a n g e n o m m e n e n niedrigsten W a s s e r s t a n d a n g e o r d n e t , d a ß sie bei einer Neigung des Schiffes u m 4° noch m i n d e s t e n s 150 m m hoch v o m Wasser bedeckt bleibt. Da die R ü c k w a n d H der F e u e r k a m m e r eine ebene Fläche ist, m u ß sie durch Stehbolzen K, welche die R ü c k w a n d m i t dem Kesselboden D v e r b i n d e n , entsprechend v e r s t e i f t werden. Die E n t f e r n u n g der Stehbolzen v o n e i n a n d e r b e t r ä g t etwa 180—220 m m , und d a n a c h wird die B l e c h s t ä r k e bzw. der D u r c h m e s s e r der Stehbolzen usw. e n t s p r e c h e n d den K l a s s i f i k a t i o n s v o r s c h r i f t e n b e s t i m m t . Die Stehbolzen der vertikalen S e i t e n w ä n d e werden mit d u r c h l a u f e n d e m Gewinde (9 Gänge auf 1") versehen, in beide W ä n d e e i n g e s c h r a u b t u n d e n t w e d e r nur v e r n i e t e t oder besser mit niedrigen M u t t e r n versehen. Um die S t e h b o l z e n m u t t e r n vor dem Verbrennen zu s c h ü t z e n , w e r d e n sie h ä u f i g m i t S c h a m o t t e k a p p e n a b g e d e c k t . Z u r V e r s t e i f u n g der oberen F e u e r k a m m e r d e c k e w e r d e n meistens quer über dieselbe d o p p e l t e Bügel L, A b b . 1, 3, 4, a u s h o c h k a n t g e s t e l l t e n Blechen gelegt, die sich auf die vertikalen W ä n d e stützen u n d zwischen denen D e c k e n a n k e r a n g e o r d n e t sind. Diese A n k e r werden meist von u n t e n durch die F e u e r k a m m e r d e c k e g e s c h r a u b t und v e r n i e t e t oder auch mit einer flachen M u t t e r versehen. O b e r h a l b der Bügel erhält jeder D e c k e n a n k e r eine über die beiden B l e c h t r ä g e r greifende Unterlegscheibe mit M u t t e r , w o d u r c h die auf den A n k e r entfallende B e l a s t u n g auf die beiden Bügel ü b e r t r a g e n wird.

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§ 8. Mannlöcher. U m den Kessel innen b e f a h r e n und reinigen zu k ö n n e n , müssen im Mantel bzw. in den S t i r n b ö d e n Mannlöcher, Schaulöcher und H a n d l ö c h e r in g e n ü g e n d e r Anzahl vorgesehen werden. Sie werden in der Regel elliptisch ausg e f ü h r t , um den zugehörigen Deckel von außen einbringen zu k ö n n e n . Die Ö f f n u n g e n werden mit einer nach innen g e k e h r t e n K r e m p e versehen, welche eben a b g e f r ä s t wird u n d als D i c h t u n g s f l ä c h e f ü r den von innen gegengesetzten Deckel d i e n t . Die K o n s t r u k t i o n der Mannlochdeckel n a c h den d e u t s c h e n Handelsschiffsn o r m e n ist aus Abb. 7 ersichtlich.

§ 9.

Beschreibung ausgeführter Zylinderkessel.

1. Die bereits oben zur E r l ä u t e r u n g herangezogene A b b . 1 zeigt den E i n e n d e r k e s s e l eines m o d e r n e n F i s c h d a m p f e r s von 200 m 2 Heizfläche, 5,7 m 2 R o s t f l ä c h e u n d 4300 m m innerem D u r c h m . Der A r b e i t s d r u c k b e t r ä g t 16 a t ü . Der Mantel A besitzt 40 m m B l e c h s t ä r k e ; die N i e t n a h t ist m i t Doppellaschen B von 32 m m Dicke mit geraden K a n t e n hergestellt. Die K r e m p e n beider Böden sind nach innen g e k e h r t u n d maschinell genietet. U m dies zu ermöglichen, ist in der hinteren S t i r n w a n d eine Ö f f n u n g vorgesehen, die n a c h t r ä g l i c h durch eine a u f g e n i e t e t e P l a t t e U verschlossen wird. Die S t i r n w ä n d e sind e t w a in der Höhe des niedrigsten W a s s e r s t a n d e s aus je 2 Blechen C bzw. D u n d E z u s a m m e n g e s c h w e i ß t ; die S c h w e i ß u n g ist d u r c h eine a u ß e n a u f g e n i e t e t e Lasche gesichert. U m t r o t z des v e r h ä l t n i s m ä ß i g kleinen D a m p f r a u m e s möglichst t r o c k e n e n Dampf zu erhalten, ist im Scheitel des Kesselmantels ein D a m p f d o m T von 800 m m D u r c h m . u n d 1000 m m H ö h e a n g e b r a c h t , in dessen Decke das Mannloch vorgesehen ist. Der Kessel h a t 3 F l a m m r o h r e F von 1050/1150 m m D u r c h m . und 17 m m W a n d s t ä r k e , welche m i t der F e u e r k a m m e r - R o h r w a n d G v e r s c h w e i ß t sind. Die M a n t e l p l a t t e n J der F e u e r k a m m e r sind ebenfalls geschweißt u n d mit den S t i r n w ä n d e n G u n d H wie üblich durch N i e t u n g v e r b u n d e n . Die Siederohre N u n d A n k e r r o h r e 0 h a b e n 89 m m ä. D u r c h m . u n d 4,5 bzw. 8 m m W a n d s t ä r k e . Es sind 146 Siederohre und 114 A n k e r r o h r e vorgesehen, die s ä m t lich in der F e u e r k a m m e r r o h r w a n d v e r s t e m m t sind. 2. Abb. 2 u n d 3 zeigt einen E i n e n d e r k e s s e l m i t 4 M o r r i s o n - F l a m m r o h r e n . Seine Heizfläche b e t r ä g t 305 m 2 , seine R o s t f l ä c h e 7,25 m 2 , sein Arbeitsd r u c k 15,5 a t ü . Der Mantel besitzt 5200 mm i. D u r c h m . u n d eine W a n d s t ä r k e von 38,5 m m ; er b e s t e h t aus 2 Schüssen A1 und A2, welche d u r c h dreireihige, u n t e n aus D i c h t i g k e i t s g r ü n d e n vierreihige N i e t u n g m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n sind. A u c h in der U m f a n g s r i c h t u n g b e s t e h t jeder S c h u ß aus 2 Blechen, welche durch a u s g e z a c k t e

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Doppellaschen B von 29 mm Dicke miteinander verbunden sind. Die äußere Länge des Kessels beträgt 3750 mm. Da die hintere Stirnwand ED mit der Krempe nach außen eingenietet ist, beträgt die äußere Länge des Kessels, über die Stirnwände gemessen, nur 3540 mm.

Die Stirnwände sind auch hier wegen der großen Abmessungen aus zwei Teilen E und C bzw. D hergestellt, welche oberhalb der Siederohrbündel durch eine zweireihige Nietnaht verbunden sind. Von den zur Versteifung der Stirnwände dienenden Längsankern P haben die im D a m p f r a u m und unten zwischen den Flammrohren

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angeordneten 74 mm Durchm., während die zwischen den Feuerkammern vorgesehenen Anker einen Durchmesser von 57 mm besitzen. Die Flammrohre F von 1100/1200 mm Durchm. und 17 mm W a n d s t ä r k e sind sowohl mit der Stirnwand C als auch mit den Feuerkammer-Rohrwänden G durch Nietung verbunden. Die Siederohre N und Ankerrohre 0 sind zwischen den Rohrwänden 2350 mm lang, besitzen 76 mm ä. Durchm. und eine Wandstärke von 4 bzw. 8 mm. An Siederohren sind 312, an Ankerrohren 148 Stück eingebaut. § 10. Stehende Hilfskessel. Diese nur eine geringe Bodenfläche beanspruchenden Kessel werden auf kleineren Fahrzeugen und auf Motorschiffen häufig verwendet. Sie sollen Dampf für Heizungszwecke, zum Betrieb einer kleinen Lichtmaschine, der Küche usw. erzeugen, wenn während der Liegezeit im Hafen oder an der Werft die Hauptanlage nicht im Betrieb ist; sie werden neuerdings sehr häufig mit Öl gefeuert. Abb. 8 zeigt einen solchen stehenden Hilfskessel. In den senkrechten zylindrischen Mantel A ist von unten eine Feuerbüchse B eingesetzt, durch Stehbolzen N gegen den Mantel abgestützt und am unteren Ende mit dem Mantel vernietet. Die Öffnung zur Aufnahme desÖlfeuerungsgeschränkes S ist hier hergestellt worden, indem an der betreffenden Stelle der Kesselmantel nach innen, der Feuerbüchsmantel nach außen gekrempt und dann beide Krempen bei C zusammengeschweißt wurden. Der untere Teil der Feuerbuchse dient als Verbrennungsraum und hat runden, der obere Teil halbrunden Querschnitt. Die vordere flache Wand D des oberen Teiles dient als Rohrplatte f ü r ein Siederohrbündel E, durch welches die Rauchgase in den Rauchfang P vor der vorderen Rohrwand F entweichen. Diese ist nach innen gekrempt und in einen Vorbau G eingenietet, welcher seinerseits durch Nieten mit dem Mantel A verbunden ist; die durch den großen Ausschnitt entstandene Schwächung des Mantels wird durch starke Zugbänder 0 ausgeglichen. Der Mantel A ist oben durch den Boden H abgeschlossen; kurz unterhalb desselben ist das Mannloch J vorgesehen. Drei Handlöcher K dienen zur Reinigung des schmalen Zwischenraumes zwischen dem Mantel A und der Feuerbüchse B. Am unteren Ende ist der Mantel durch einen starken Winkelrirfg L mit dem Bodenblech M verbunden, welches die Feuerkammer abschließt. Die für die Verbrennung benötigte Luft tritt von oben in die beiden Kanäle Q seitlich des Rauchfangs ein und strömt nach unten in die Luftkammer R des Ölbrenners 5 . Ein etwa durch Explo;ion entstehender Überdruck in der Rauchkammer kann sich durch die Sicherheitsklappen T und den Luftkanal ausgleichen. Der beschriebene Kessel hat eine Heizfläche von 35 m 2 und ist für einen Arbeitsdruck von 6 atü gebaut. Die gesamte Höhe des Kessels beträgt 3950 mm, der Durchmesser des Mantels 1700 m m ; der Mantel ist 12 mm und die gewölbte Decke 15 mm stark. Siede- und Ankerrohre besitzen 76 mm ä. Durchm. und 4 bzw. 8 mm Wandstärke. Die Rohre sind zwischen den Rohrwänden 1150 mm lang, die Rohrwände 18 mm stark. Die Feuerkammer besitzt etwa 1400 mm mittl. Durchm. und 17 mm Wandstärke. § 11. Tabelle ausgeführter Zylinderkessel. Um dem Konstrukteur bei der Herstellung von Entwürfen die Möglichkeit zu geben, rasch Heizfläche und Rostfläche, Hauptdimensionen, Gewicht und Materialbedarf usw. abzuschätzen, sind in Tabelle 1 die wichtigsten Daten einiger ausgeführter normaler Zylinderkessel größtenteils neueren Herstellungsdatums zusammengestellt. Die Angaben für die zu den Heißdampfkesseln gehörenden Überhitzeranlagen finden sich in Tabelle 6, § 37.

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kg/cm 2 bemessen. Um die Wirkung der Pumpe zu verbessern, wird gelegentlich ein mit einem Hilfsventil versehener Kanal angeordnet, der den Saugeraum bei K unter Umgehung der Bodenventile L mit dem Raum unterhalb des Kolbens verbindet und in etwa halber Hubhöhe einmündet. Dadurch kann die Luft nach etwa halbem Hub unmittelbar unter den Kolben gelangen, ohne erst durch die bei dieser Stellung bereits vorhandene Kondensatschicht über den Bodenventilen L hindurchtreten zu müssen.

299

Die Pumpen der soeben geschilderten Bauart werden heute vielfach in Verbindung mit Dampfstrahlern angewandt. (Vgl. § 160.) Sie dienen dann als reine Kondensatpumpen, während die Luft durch den Dampfstrahler abgesaugt wird. Die Pumpen müssen so tief wie möglich unter dem Kondensator angeordnet werden, damit ihnen das Wasser trotz der Wirkung des Kondensator-Vakuums zuläuft.

Eine Verbesserung der geschilderten N a ß l u f t p u m p e stellt die sog. Dual-Luftpumpe dar, welche in Abb. 230 — ebenfalls in einer Ausführung der Atlas-Werke Bremen — wiedergegeben ist. Bei dieser Bauart sind zwei Pumpenzylinder B1 u. ß 2 nebeneinander angeordnet. Der eine Pumpenkolben G1 wird wie bei den Simplex-Pumpen

301 von dem D a m p f k o l b e n F u n m i t t e l b a r , der zweite P u m p e n k o l b e n G 2 dagegen über Schwingen C angetrieben, welche d u r c h Schnallen E m i t den K o l b e n s t a n g e n D2 bzw. D3 v e r b u n d e n und in ihrer Mitte d u r c h die Säulen S u n t e r s t ü t z t sind. Der Kreuzkopf K des zweiten Zylinders wird in Gleitbahnen L g e f ü h r t . W ä h r e n d der P u m p e n z y l i n d e r Bi f ü r die K o n d e n s a t f ö r d e r u n g dient, ist der Zylinder ß 2 f ü r die L u f t f ö r d e r u n g b e s t i m m t . Die L u f t wird d a d u r c h vom K o n d e n s a t g e t r e n n t , d a ß der A n s a u g e s t u t z e n M2, d u r c h welchen die L u f t dem Zylinder ß 2 zus t r ö m t , von d e m A n s a u g e s t u t z e n M 1 nach oben abgezweigt ist, so d a ß das K o n d e n s a t aus d e m K o n d e n s a t o r n u r in den N a ß l u f t s t u t z e n M x fließen k a n n , w ä h r e n d die L u f t auf einem U m w e g zum T r o c k e n l u f t s t u t z e n M 2 gelangt. Das K o n d e n s a t wird in üblicher Weise über die 3 Ventile Jv y 2 und J3 in den Deckelraum gefördert, von wo es in den W a r m w a s s e r k a s t e n gelangt. Die L u f t wird im L u f t z y l i n d e r ß 2 k o m p r i m i e r t , erreicht aber im D e c k e l r a u m N 2 noch nicht den im D e c k e l r a u m N1 der K o n d e n s a t p u m p e herrschenden A u ß e n l u f t d r u c k . Sie gelangt vielmehr beim D r u c k h u b des L u f t k o l b e n s ü b e r ein f e d e r b e l a s t e t e s Ventil 0 — welches in A b b . 231 in größerem M a ß s t a b e dargestellt ist — in den R a u m über dem niedergehenden Kolben GL, der sie dann beim D r u c k h u b mit dem K o n d e n s a t z u s a m m e n nach N1 f ö r d e r t . Auf diese Weise ist eine zusätzliche Kompressionsstufe f ü r die L u f t geschaffen, welche n a t u r g e m ä ß die W i r k s a m k e i t der P u m p e erhöht. Zur V e r s t ä r k u n g der W i r k u n g der L u f t p u m p e k ü h l t man das aus dem K o n d e n s a t o r a b g e s a u g t e und bei M 2 eint r e t e n d e D a m p f l u f t g e m i s c h noch d a d u r c h herab, d a ß m a n über die Leitung T in den R a u m vor den F u ß v e n t i l e n Hl des Zylinders ß 2 h e r a b g e k ü h l t e s K o n d e n s a t einspritzt, wodurch ein großer Teil des D a m p f e s niedergeschlagen und so das L u f t v o l u m e n entsprechend v e r m i n d e r t , der v o l u m e t r i s c h e W i r k u n g s g r a d der P u m p e also verbessert wird. Das hierzu b e n u t z t e K o n d e n s a t wird dem D e c k e l r a u m JV2 bei U e n t n o m m e n und im K ü h l e r V durch Seewasser h e r a b g e k ü h l t . Der K ü h l e r V selbst wird quer vor den beiden P u m p e n z y l i n d e r n liegend a n g e o r d n e t . § 160. Dampfstrahl-Luftpumpen. In neuerer Zeit ist man, wie oben a n g e d e u t e t , dazu übergegangen, der f r ü h e r e n N a ß l u f t p u m p e bzw. einer ähnlich g e b a u t e n Kondens a t p u m p e n u r die F ö r d e r u n g des K o n d e n s a t s zu überlassen und die L u f t durch einen D a m p f s t r a h l e r a b z u s a u g e n . Ein solcher D a m p f s t r a h l e r k a n n f a s t ohne Mehrbedarf an R a u m neben dem K o n d e n s a t o r , an der K o n d e n s a t p u m p e oder an anderer passender Stelle a n g e o r d n e t werden. In der Regel wird der Strahler mit einem kleinen Kühler v e r b u n d e n , worin der zum Betrieb des Strahlers dienende Dampf niedergeschlagen und die im S t r a h l e r v e r d i c h t e t e L u f t g e k ü h l t wird. Als K ü h l m i t t e l b e n u t z t m a n das aus dem K o n d e n s a t o r k o m m e n d e K o n d e n s a t , welches h i e r d u r c h v o r g e w ä r m t wird. F ü r die V e r d i c h t u n g der L u f t von e t w a 0,05—0,1 a t a auf A t m o s p h ä r e n d r u c k benötigt m a n 2 h i n t e r e i n a n d e r g e s c h a l t e t e S t u f e n des D a m p f s t r a h l e r s , welche meistens h i n t e r e i n a n d e r auf dem gemeinsamen S t r a h l e r k ü h l e r a n g e o r d n e t werden. Einstufige Strahler k ö n n e n nur da v e r w e n d e t werden, wo m a n das d u r c h eine v o r h a n d e n e Kolbenl u f t p u m p e erzielbare V a k u u m zu verbessern w ü n s c h t , wie z. B. beim E i n b a u von A b d a m p f t u r b i n e n a n l a g e n . Hier ist die K o l b e n m a s c h i n e meist mit einer a n g e h ä n g t e n L u f t p u m p e a u s g e r ü s t e t ; m a n erzielt d a n n das notwendige e r h ö h t e V a k u u m durch einen einstufigen, der a n g e h ä n g t e n L u f t p u m p e vorgeschalteten D a m p f s t r a h l e r , s. die schematischen Abb. 232 und 233."

302

1. Abb. 232: Angehängte L u f t p u m p e und einstufiger Strahler. Aus dem Kondensator A f ü h r t die Kondensatablaufleitung B in den Kondenstopf C. Der Dampfstrahler D saugt durch die Leitung E die Luft aus dem Kondensator, verdichtet sie auf etwa 0,1 ata und drückt sie durch das Rohr F dem Strahlerkondensator G zu. In diesem wird der Abdampf des Strahlers kondensiert und die mitgeführte Luft heruntergekühlt. Als Kühlmittel dient das Hauptkondensat, welches von der Naßluftpumpe durch die Kühlrohre des Strahlerkondensators zum Warmwasserkasten gefördert wird, wodurch gleichzeitig der Wärmeinhalt des Strahlerabdampfes zur Vorwärmung des Kondensates nutzbar gemacht wird. Die abgesaugte Luft und das Strahlerkondensat gelangen durch die Leitung H in den Kondenstopf, der als Wasserschloß derart ausgebildet ist, daß sich in dem Rohr B stets eine Kondensatsäule von der Höhe h bilden muß, welche das Durchschlagen

der Luft nach dem Kondensator hin verhindert. Die Luft gelangt aus dem Kondenstopf zusammen mit dem Kondensat durch die Leitung J zum Saugeraum der angehängten N a ß l u f t p u m p e K, in welcher nunmehr ein um die Förderhöhe des Dampfstrahlers geringeres Vakuum herrscht als im Kondensator. 2. Zweistufiger Strahler, Abb. 233. Die erste Stufe wird durch den Dampfstrahler Dx gebildet, der die Luft aus dem Kondensator A über das Absaugerohr E entnimmt, während das Kondensat unmittelbar der Kondensatpumpe B zuströmt, die es durch den Kühler des Dampfstrahlers drückt. Hier kühlt das Kondensat das vom Strahler Dx kommende Dampfluftgemisch, welches über das Druckrohr G in den ersten Kühlerteil Q gelangt. Die Luft wird aus diesem durch den zweiten Dampfstrahler D2 abgesaugt, während das Kondensat des Strahlers Dt über die Leitung F in den Kondensator zurückfließt. Die Höhe Ii der Wassersäule in diesem Rohr entspricht dem von der ersten Strahlerstufe geschaffenen Druckunterschied. In der zweiten Strahlerstufe wird das Dampfluftgemisch auf Atmosphärendruck verdichtet. Die Luft entweicht durch das Rohr H ins Freie, während der Abdampf des Strahlers D.2 im zweiten Kühlerteil C 2 kondensiert und durch die Leitung J nach dem Speisewassertank oder einem unter atmosphärischem Druck stehenden Gefäß abläuft. 3. Wenn möglich, baut man die zweistufige Strahlergruppe mit dem Strahlerkühler und den etwa notwendigen Reservestrahlefn zu einem Aggregat zusammen,

303 a n welches d a n n n u r die R o h r l e i t u n g e n angeschlossen zu werden brauchen." In A b b . 234 ist ein zweistufiges S t r a h l e r a g g r e g a t f ü r eine T u r b i n e n a n l a g e von etwa 25000 W P S in zwei Ansichten wiedergegeben. Der f ü r den Betrieb des S t r a h l e r s zur V e r f ü g u n g s t e h e n d e Dampf h a t einen D r u c k von 23 atü u n d eine T e m p e r a t u r von 375° C. Die zur E r z e u g u n g eines V a k u u m s von 9 6 % im K o n d e n s a t o r erforderliche D a m p f m e n g e b e t r ä g t etwa 900 kg/h. Der

304

g r u p p e ist eine zweite G r u p p e f ü r halbe Leistung, also normalen Betrieb, vorgesehen. Im Notfall k a n n m a n a u c h beide S t r a h l e r g r u p p e n z u s a m m e n betreiben. Die erste S t u f e der großen S t r a h l e r g r u p p e b e s t e h t aus dem D a m p f e i n t r i t t s s t u t z e n Cj, dem L u f t a b s a u g e s t u t z e n B1 und dem Diffusor Av die zweite S t u f e aus dem D a m p f a n s c h l u ß Jlt der L u f t a b s a u g e k a m m e r Hx und dem D i f f u s o r Gv Die ents p r e c h e n d e n Teile der parallel g e s c h a l t e t e n S t r a h l e r g r u p p e f ü r H a l b l a s t sind d u r c h die gleichen B u c h s t a b e n , jedoch mit dem Index 2 bezeichnet. D ist der K ü h l e r f ü r die erste S t u f e ; d a s a n f a l l e n d e K o n d e n s a t fließt d u r c h den A n s c h l u ß P1 in den K o n d e n s a t o r ab. Die L u f t gelangt n a c h mehrfacher U m l e n k u n g d u r c h die Bleche F in den S a u g s t u t z e n H1 bzw. H2 und in die betreffende 2. S t u f e des Strahlers. Über die D i f f u s o r e n G x bzw. G 2 dieser S t u f e n und den K r ü m m e r K s t r ö m t sie weiter in den K ü h l e r L der 2. Stufe, in welchem a t m o s p h ä r i s c h e r D r u c k h e r r s c h t . Nach mehrf a c h e r U m l e n k u n g d u r c h die Bleche M t r i t t die L u f t bei 0 d u r c h ein angeschlossenes W r a s e n r o h r , welches bis z u m Deck herauffiihren m u ß , ins Freie. Das K o n d e n s a t der 2. S t u f e fließt bei P 2 ab. Das zur K ü h l u n g b e n u t z t e K o n d e n s a t t r i t t d u r c h die Vorlage Q in den S t r a h l e r k ü h l e r ein und v e r l ä ß t ihn am a n d e r e n Ende ü b e r die Vorlage R. Der K ü h l e r selbst b e s t e h t wie ein gewöhnlicher K o n d e n s a t o r aus Messingrohren E und R o h r b ö d e n aus M u n t z m e t a l l . K o n d e n s a t o r m a n t e l u n d Leitbleche F bestehen a u s Flußeisen, die Vorlagen aus Gußeisen, die D a m p f k a m m e r n der S t r a h l e r aus S t a h l g u ß , die D a m p f d ü s e n und der Diffusoreinsatz aus H e i ß d a m p f b r o n z e . Bei N sind 1. und 2. Stufe z u s a m m e n geflanscht. § 161. Kondensat-Kreiselpumpen. Bei größeren Anlagen w ä h l t m a n f ü r die Kond e n s a t f ö r d e r u n g meist schnellaufende Kreiselpumpen. Besondere Sorgfalt ist auf den Zulauf des K o n d e n s a t s zu diesen P u m p e n und auf geeignete A u s b i l d u n g des E i n t r i t t s in das L a u f r a d zu v e r w e n d e n , da vor dem E i n t r i t t in das P u m p e n r a d K o n d e n s a t o r v a k u u m herrscht. Z u n ä c h s t m u ß das L a u f r a d so gelagert werden, d a ß das K o n d e n s a t von oben e i n t r i t t . H i e r d u r c h wird verhindert, d a ß sich Luft u n m i t t e l b a r vor dem L a u f r a d a n s a m m e l n k a n n , was zu K a v i t a t i o n f ü h r e n und die F ö r d e r u n g u n t e r b r e c h e n w ü r d e ; bei Zulauf von oben k a n n die L u f t immer durch das K o n d e n s a t nach oben entweichen. Man f ü h r t d a h e r die K o n d e n s a t p u m p e n d u r c h w e g mit vertikaler Welle aus. Aus dem gleichen G r u n d e l ä ß t man das K o n d e n s a t der E i n t r i t t s ö f f n u n g des P u m p e n r a d e s mit möglichst h o h e m Gefälle, welches a b e r durch die R a u m v e r h ä l t n i s s e meist sehr e i n g e s c h r ä n k t ist, in der Regel ^ — 1 m W S , zulaufen. Um diese Zulaufhöhe wird das V a k u u m vor der P u m p e also bereits v e r m i n d e r t . Die Z u l a u f l e i t u n g und den E i n t r i t t in das L a u f r a d w ä h l t man reichlich im D u r c h m e s s e r — Z u l a u f g e schwindigkeit n u r 1—2 m/sek — u n d vermeidet dabei möglichst scharfe U m l e n k u n g e n und sonstige W i d e r s t ä n d e , so d a ß das K o n d e n s a t s t ä n d i g als Wassersäule ü b e r dem P u m p e n e i n t r i t t s t e h t . Gelegentlich bringt man noch eine kleine, zum K o n d e n s a t o r z u r ü c k f ü h r e n d e R o h r l e i t u n g an, welche die L u f t a b s a u g t , die sich an der N a b e des L a u f r a d e s als der Stelle geringsten Druckes abscheidet. Als Beispiel f ü r die Verwirklichung dieser G e s i c h t s p u n k t e zeigt Abb. 235 die K o n d e n s a t p u m p e des D. „ B r e m e n " . Die K o n d e n s a t p u m p e A ist mit senkrechter Welle a u s g e f ü h r t und wird durch eine auf der gleichen Welle sitzende kleine D a m p f t u r b i n e B a n g e t r i e b e n . U n t e r h a l b der K o n d e n s a t p u m p e ist noch eine T u r b i n e n - E n t w ä s s e r u n g s p u m p e C vorgesehen, welche von der K o n d e n s a t p u m p e g e t r e n n t arbeitet, a b e r m i t dieser in einem g e m e i n s a m e n Gehäuse u n t e r g e b r a c h t ist. Die Leistung der K o n d e n s a t p u m p e b e t r ä g t 80 m 3 /h bei 21 m W S F ö r d e r h ö h e , die sich aus der dem V a k u u m im K o n d e n s a t o r e n t s p r e c h e n d e n Wassersäule u n d der

zu ü b e r w i n d e n d e n D r u c k h ö h e zus a m m e n s e t z t . Die E n t w ä s s e r u n g s p u m p e ist f ü r 5 0 m 3 / h Liefermenge e n t w o r f e n und f ö r d e r t gegen eine D r u c k h ö h e von 10 m W S . Die Drehzahl des Aggregates b e t r ä g t 2000 U/min und kann bis auf 2500 U/min gesteigert werden. Die Leistung der A n t r i e b s t u r b i n e , welche aus einem dreistufigen C u r t i s - R a d von 345 m m m i t t l . Schaufelkreisdurchmesser bes t e h t , b e t r ä g t normal 17 P S e ; dabei b e t r ä g t ihr D a m p f v e r b r a u c h bei einem G e g e n d r u c k von 2 a t a e t w a 30 k g / P S e h . Das L a u f r a d D der P u m p e von 215 m m ä. D u r c h m . ist aus Bronze a u s g e f ü h r t ; die aus Nickelstahl gefertigte Welle E ist mit einer Bronzeschutzhülse versehen. Das mit dem Gehäuse der P u m p e v e r s c h r a u b t e Gehäuse d e r T u r b i n e ist vertikal geteilt, so d a ß m a n den T u r b i n e n r o t o r d e m o n t i e r e n k a n n , ohne die Rohranschlüsse an der P u m p e zu lösen. Das P u m p e n gehäuse ist im Hinblick auf die Demontage der Pumpenräder durch 2 horizontale Teilfugen u n t e r t e i l t , die v a k u u m d i c h t ausg e f ü h r t werden müssen. Das Kond e n s a t wird durch den Sauges t u t z e n F in einem schlanken Bogen zum L a u f r a d e i n t r i t t g e f ü h r t . Die Laufradwelle, welche diesen unter Vakuum stehenden R a u m d u r c h d r i n g t , ist durch eine besondere S t o p f b u c h s e H abgedichtet, deren W i r k s a m k e i t d u r c h Zuf ü h r u n g von Sperrwasser aus dem D r u c k s t u t z e n G der K o n d e n s a t p u m p e e r h ö h t wird. Die T u r binenwelle ist mit der P u m p e n welle durch eine F l a n s c h k u p p l u n g v e r b u n d e n . Der Axialschub wird d u r c h ein k o m b i n i e r t e s Lauf- u n d D r u c k l a g e r J oberhalb der T u r bine a u f g e n o m m e n .

A b b . 235 Bauer,

Schiffsniascliineiibau

III.

306 Die P u m p e n sind von der F i r m a F i r m a Maffei, München, geliefert.

F. Balcke, B o c h u m , die T u r b i n e n von

der

§ 162. Kühlwasserpumpen. An die H a u p t m a s c h i n e a n g e h ä n g t e K o l b e n p u m p e n f ü r die F ö r d e r u n g des K ü h l w a s s e r s f i n d e t man n u r noch bei kleinen S c h i f f e n ; im allgemeinen werden n u r noch K r e i s e l p u m p e n v e r w e n d e t . A n g a b e n ü b e r die Bemessung

A b b . 236.

(M. 1 : 2 0 )

von F ö r d e r m e n g e und - d r u c k der K ü h l w a s s e r p u m p e n sind im 1. Bd. dieses W e r k e s zu finden. Die B e r e c h n u n g der K r e i s e l p u m p e n ü b e r h a u p t , also auch der Kühlwasserp u m p e n , ist in Anh. 15 dieses B a n d e s b e h a n d e l t . Hier g e n ü g t es d e m n a c h , auf die K o n s t r u k t i o n solcher P u m p e n einzugehen. Bei K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n l a g e n wird als K ü h l w a s s e r p u m p e ein ein- oder doppelseitiges Kreiselrad b e n u t z t , welches von einer kleinen K o l b e n d a m p f m a s c h i n e

307 angetrieben wird, deren Drehzahl zwischen etwa 180 u n d 250 U/min liegt. Aus dieser Drehzahl u n d den üblichen F ö r d e r m e n g e n ergibt sich die typische Form der K ü h l w a s s e r p u m p e Abb. 236. Das K ü h l w a s s e r t r i t t auf beiden Seiten der Nabe d u r c h den S t u t z e n B in die Mitte des zweiteiligen Gehäuses A der P u m p e ein. Der U m f a n g des Gehäuses ist als D r u c k s p i r a l e F ausgebildet, in welcher die A u s t r i t t s g e s c h w i n d i g k e i t des Wassers aus dem L a u f r a d in D r u c k u m g e s e t z t wird u n d welche in einem t a n g e n tialen S t u t z e n C e n d i g t ; a n diesen schließt die D r u c k l e i t u n g zum K o n d e n s a t o r an. Das Gehäuse, f r ü h e r gelegentlich aus Bronze, wird h e u t e f a s t stets aus Gußeisen a n gefertigt. In dem Gehäuse l ä u f t das auf eine Radwelle D aufgekeilte, einteilige, aus Bronze gegossene Kreiselrad E. Die Radwelle wird e n t w e d e r aus geschmiedeter Bronze hergestellt oder häufiger a u s Stahl und d u r c h einen B r o n z e b e z u g gegen die A n f r e s s u n g e n des Seewassers geschützt. Der S a u g e r a u m der P u m p e ist gegen den D r u c k r a u m d u r c h die D i c h t u n g s f l ä c h e n G a m Gehäuse A u n d e n t s p r e c h e n d e Schultern am R a d E m i t e t w a 0,75—1 m m Spiel a b g e d i c h t e t (s. rechts oben in der Abbildung). Die Abdicht u n g an der P u m p e n w e l l e D erfolgt d u r c h in den Deckeln K u n t e r g e b r a c h t e S t o p f buchsen J (s. links u n t e n in der Abbildung). Die Traglager H r u h e n auf an das P u m p e n gehäuse A a n g e s c h r a u b t e n Böcken L. Mit dem P u m p e n g e h ä u s e ebenfalls v e r s c h r a u b t ist die G r u n d p l a t t e N der K o l b e n d a m p f m a s c h i n e M. D a s ganze Aggregat wird auf ein F u n d a m e n t auf d e m Schiffsdoppelboden a u f g e s e t z t , welches e n t s p r e c h e n d d e m H ö h e n u n t e r s c h i e d zwischen der K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n - G r u n d p l a t t e und dem G r u n d flansch 0 der P u m p e a b g e s e t z t ist. Die axiale Lage des P u m p e n l a u f r a d e s wird in der Regel durch eine kleine Anlauffläche gegen die K u r b e l w a n g e der K o l b e n d a m p f m a s c h i n e fixiert, um einseitiges Spiel bzw. Anlaufen der D i c h t u n g e n zu v e r m e i d e n . Bei einseitig b e a u f s c h l a g t e n Kreiselrädern t r i t t ein S c h u b auf, vgl. A n h . 15, so d a ß m a n am E n d e der P u m p e n welle ein D r u c k l a g e r vorsehen m u ß ; m a n zieht d e s h a l b K ü h l w a s s e r p u m p e n mit doppeltem E i n t r i t t vor. Alles weitere b e t r . G e s t a l t u n g , D i m e n s i o n i e r u n g und Beschauf e l u n g des Kreiselrades s. Anh. 15. Als Reserve f ü r die K ü h l w a s s e r p u m p e u n d f ü r H a f e n b e t r i e b wird gelegentlich ein A n s c h l u ß der D r u c k l e i t u n g der B a l l a s t p u m p e an die Kühlwasserleitung vorgesehen, bei D o p p e l s c h r a u b e n a n l a g e n h ä u f i g eine V e r b i n d u n g der D r u c k l e i t u n g e n der K ü h l w a s s e r p u m p e n der beiden Schiffsseiten. § 163. Turbo-Kühlwasserpumpen. Auf Schiffen mit größeren Leistungen verw e n d e t m a n h e u t e s t e t s durch T u r b i n e n oder E l e k t r o m o t o r e n a n g e t r i e b e n e K ü h l w a s s e r p u m p e n . Die h y d r a u l i s c h günstigste Drehzahl dieser P u m p e n liegt allerdings v e r h ä l t n i s m ä ß i g niedrig, s. Anh. 15, so d a ß man meist Übersetzungsgetriebe zwischen K r a f t q u e l l e und P u m p e einschalten m u ß . K ü h l w a s s e r p u m p e n h a b e n im allgemeinen n u r geringe F ö r d e r h ö h e n von etwa 6 — 1 0 m W S u n d d a m i t auch geringe U m f a n g s geschwindigkeit. Will m a n also die K ü h l w a s s e r p u m p e mit hoher Drehzahl laufen lassen, so wird m a n den L a u f r a d d u r c h m e s s e r klein w ä h l e n m ü s s e n ; das f ü h r t a b e r zu u n g ü n s t i g e n B e s c h a u f e l u n g e n , und w e n n die F ö r d e r m e n g e der P u m p e v e r h ä l t n i s m ä ß i g groß ist — w e g e n des zu kleinen E i n t r i t t s r a d i u s in das L a u f r a d — zu u n e r w ü n s c h t hohen E i n t r i t t s g e s c h w i n d i g k e i t e n . Bei schnelläufigen K ü h l w a s s e r p u m p e n w e r d e n also die D u r c h m e s s e r von E i n t r i t t u n d A u s t r i t t n u r wenig verschieden sein. A b b . 237 zeigt das von der F i r m a Balcke, B o c h u m , gelieferte K ü h l w a s s e r p u m p e n aggregat des D. „ B r e m e n " . Die P u m p e liefert bei 6 m F ö r d e r h ö h e ( K o n d e n s a t o r mit e i n f a c h e m D u r c h t r i t t ) 7000 m 3 /h bei 400 U/min. Die A n t r i e b s t u r b i n e A ist f ü r 3160 U/min e n t w o r f e n ; zwischen T u r b i n e und P u m p e ist ein Getriebe D mit ein20*

308 f a c h e r Ü b e r s e t z u n g eingeschaltet. Die Antriebsleistung der P u m p e b e t r ä g t 220 PS C , der spezifische D a m p f v e r b r a u c h bei 3,7 a t a Gegendruck etwa 14 k g / P S e h . Das L a u f r a d E von 680 m m ä. D u r c h m . ist wegen der großen F ö r d e r m e n g e und zur V e r m e i d u n g des Axialschubes mit doppelseitigem E i n t r i t t a u s g e f ü h r t . Es ist aus s e e w a s s e r b e s t ä n d i g e r Bronze gegossen und auf eine Nickelstahlwelle F, die durch Bronzehülsen gegen Korrosion g e s c h ü t z t ist, aufgezogen. Zwischen diesen Hülsen und der L a u f r a d n a b e sind als A b d i c h t u n g Asbestringe mit Kupfereinlage eingelegt.

Das Gehäuse H ist durch eine horizontale T r e n n f u g e geteilt; die Anschlüsse der Saugeund D r u c k l e i t u n g J und K sind am u n t e r e n Gehäuseteil a n g e b r a c h t , so d a ß m a n das Gehäuse ö f f n e n k a n n , ohne die Rohranschliisse zu d e m o n t i e r e n . Eine besondere G r u n d p l a t t e besitzt das P u m p e n g e h ä u s e n i c h t ; es ist direkt auf dem S c h i f f s f u n d a m e n t befestigt und d u r c h einen A n s c h l u ß f l a n s c h mit der G r u n d p l a t t e des Getriebes verb u n d e n . Die P u m p e n w e l l e wird am äußeren E n d e durch ein normales mit Weißmetall ausgegossenes Lager N g e t r a g e n , w ä h r e n d sie sich auf der dem Getriebe zugek e h r t e n Seite auf das hintere Lager des großen Z a h n r a d e s s t ü t z t . W o die P u m p e n welle das Gehäuse d u r c h d r i n g t , sind zur besseren F ü h r u n g der Welle weitere mit W e i ß m e t a l l ausgegossene Lager M, jedoch mit reichlichem Spiel, vorgesehen. Zu diesen Lagern h a t das Kühlwasser freien Z u t r i t t ; sein A u s t r i t t aus dem Gehäuse wird beiderseits d u r c h eine S t o p f b u c h s e L abgedichtet. Zu b e m e r k e n sind die vor dem E i n t r i t t ins L a u f r a d vorgesehenen E i n l a u f s t ü c k e 0 , welche eine bessere F ü h r u n g des Wassers bezwecken und gleichzeitig die in Mes-

309 sing a u s g e f ü h r t e n L a u f r a d - D i c h t u n g s r i n g e P a u f n e h m e n . Am höchsten P u n k t des Gehäuses ist bei Q ein E n t l ü f t u n g s h a h n vorgesehen, welcher bei I n b e t r i e b n a h m e der P u m p e geöffnet wird. Die D a m p f t u r b i n e A ist n o r m a l e r B a u a r t , das L a u f r a d B von 900 m m m i t t lerem Schaufelkreisdurchmesser ist mit einer zweikränzigen Curtis-Beschaufelung v e r s e h e n ; die Regelung erfolgt d u r c h 3 Düsensätze. Als A b d i c h t u n g des L a u f r a d e s sind K o h l e s t o p f b u c h s e n C gewählt. Das Getriebe ist mit einfacher Schrägverzahn u n g versehen; der axiale Schub desselben wird durch E i n s c h e i b e n - S e g m e n t - D r u c k Iager a u f g e n o m m e n . Eine kleine a n g e h ä n g t e Z a h n r a d ö l p u m p e e n t n i m m t das Öl aus d e m S a m m e l b e h ä l t e r des Getriebes und f ö r d e r t es durch Filter und Kühler zu den Schmierstellen von Lager und Getriebe. Abb. 238 zeigt die s t e h e n d e K ü h l w a s s e r p u m p e der D. „ S c h a r n h o r s t " und „ G n e i s e n a u " des N o r d d e u t s c h e n Lloyd, s. Schiffsverz. Das von der A E G Berlin gelieferte P u m p e n a g g r e g a t b e s t e h t aus einer mit 675 U / m i n laufenden P u m p e , welche von einer mit 6000 U/min laufenden Turbine über ein Z a h n r a d g e t r i e b e angetrieben wird. Die P u m p e f ö r d e r t etwa 3600 m 3 /h gegen 6 m W S bei 110 P S T u r b i n e n l e i s t u n g . Die Rohranschlüsse von und zu der P u m p e h a b e n 700 m m D u r c h m . Das bronzene P u m p e n g e h ä u s e A besitzt eine vertikale Teilfuge. Das Wasser t r i t t über den v e r s e t z t gezeichneten S t u t z e n B im doppelseitigen Zustrom ein u n d bei C am E n d e der Druckspirale D aus. Das zweiteilige L a u f r a d der P u m p e E von 560 m m ä. D u r c h m . b e s t e h t aus P h o s p h o r b r o n z e . Seine Laufschaufeln sind h a l b a x i a l a u s g e f ü h r t , vgl. Anh. 15. Die P u m p e n w e l l e aus SM-Stahl mit B r o n z e s c h u t z b u c h s e n ist in einem u n t e r e n Lager F gehalten und oben und u n t e n durch S t o p f b u c h s e n G gegen das Gehäuse abgedichtet. Auf das Gehäuse A der P u m p e igt eine L a t e r n e H a u f g e s e t z t , die seitlich offen ist und so die K u p p l u n g J zwischen P u m p e n w e l l e u n d Radwelle des Getriebes K zugänglich m a c h t . Am oberen E n d e der Radwelle ist bei L ein Druck- u n d Traglager f ü r das R a d u n d die d a m i t v e r b u n d e n e P u m p e n w e l l e nebst P u m p e n r a d vorgesehen. Das Ritzel des Getriebes ist an die Turbinenwelle a n g e f l a n s c h t , auf welche ein dreikränziges Curtis-Rad M von 450 m m mittl. Schaufelkreisdurchmesser aufgezogen ist. Ritzel und Radwelle sind beiderseits des Z a h n e i n griffes gelagert, die Turbinenwelle n u r durch ein k o m b i n i e r t e s Druck- und Traglager N am oberen E n d e . Eine kleine, von der Radwelle über ein Z a h n r ä d e r p a a r angetriebene S c h m i e r ö l p u m p e 0 versorgt alle Lager des Getriebes u n d der T u r b i n e mit Schmieröl. Das u n t e r e Lager F der P u m p e h a t eigene Schmierölversorgung d a d u r c h , d a ß a m u n t e r e n E n d e der Welle eine Scheibe P u m l ä u f t , die in dem u m g e b e n d e n Gehäuse einen ausreichenden D r u c k erzeugt, um das untere Lager mit Öl zu versorgen. § 164. Turbo-Kühlwasserpumpe mit axialem Laufrad. Eine v o r t e i l h a f t e A n o r d n u n g der K ü h l w a s s e r p u m p e ergibt sich bei A n w e n d u n g eines rein axialen L a u f r a d e s , d. h. einer sog. P r o p e l l e r p u m p e . In diesem Falle genügt eine mäßige V e r g r ö ß e r u n g der K ü h l w a s s e r l e i t u n g , um die g e s a m t e P u m p e a u f z u n e h m e n , w ä h r e n d die Antriebsmaschine, meistens eine schnellaufende T u r b i n e mit Übersetzungsgetriebe, sich zwanglos über dem P u m p e n g e h ä u s e a n o r d n e n läßt. P r o p e l l e r p u m p e n sind zwar n u r f ü r b e s c h r ä n k t e F ö r d e r h ö h e n geeignet und können auch keine große Saughöhe überwinden, vgl. Anh. 15, Abschn. III, doch werden diese A n f o r d e r u n g e n bei Kühlwasserp u m p e n meist nicht gestellt. In Abb. 239 ist eine solche K ü h l w a s s e r p u m p e in der üblichen A u s f ü h r u n g mit s t e h e n d e r Welle wiedergegeben. Das P u m p e n g e h ä u s e besteht aus einem an die Saugl e i t u n g anschließenden Unterteil A u n d einem mit einem K r ü m m e r in die D r u c k l e i t u n g

310

enz A b b . 2 3 8 ' ) . ( M . 1:19,5) ' ) N a c h W e r f t , R e e d e r e i , H a f e n 1935.

312 ü b e r g e h e n d e n Oberteil B. Die zweiteilige Nabe C des L a u f r a d e s wird durch die Geh ä u s e e i n b a u t e n D u n d E s t r o m l i n i e n f ö r m i g eingeschlossen. Diese E i n b a u t e n sind mit dem G e h ä u s e m a n t e l der P u m p e durch eingegossene Leitflächen F und G verb u n d e n , welche den Z u s t r o m z u m L a u f r a d richten bzw. den A b s t r o m in den Aust r i t t s k r ü m m e r u m l e n k e n . Die L a u f r a d s c h a u f e l n H, die hier einzeln in die N a b e eingesetzt sind u n d d a m i t eine Verstellung des Schaufelwinkels ermöglichen, können a u c h mit der N a b e aus einem Stück gegossen werden. Das L a u f r a d ist von u n t e n auf die Welle J gezogen, welche oben und unten in je einem wassergeschmierten Lauflager K gehalten wird. Das obere Lager ist durch eine S t o p f b u c h s e L a b g e d i c h t e t . Das T u r b o - G e t r i e b e a g g r e g a t r u h t mit dem Getriebegehäuse R auf dem l a t e r n e n artigen F o r t s a t z M des P u m p e n g e h ä u s e s B und wird zusätzlich durch 2 Säulen ges t ü t z t . Die in 2 Lauflagern Q g e f ü h r t e Getriebewelle 0 ist fest mit der P u m p e n w e l l e v e r b u n d e n und ü b e r t r ä g t das Gewicht und den P u m p e n s c h u b auf ein k r ä f t i g e s Segm e n t d r u c k l a g e r P. Das Getriebegehäuse t r ä g t die A n t r i e b s t u r b i n e S b e k a n n t e r Kons t r u k t i o n . Der dem 3 kränzigen Curtis-Rad T z u s t r ö m e n d e D a m p f wird d u r c h ein Regulierventil U gesteuert, welches gleichzeitig als Schnellschlußventil ausgebildet ist und d u r c h den Schnellschlußregler V geschlossen werden k a n n . Die P u m p e ist f ü r eine stündliche Liefermenge von 3600 m 3 bei einer G e s a m t f ö r d e r h ö h e von 6 m W S k o n s t r u i e r t . Die Drehzahl des P u m p e n r a d e s b e t r ä g t hierbei 500 U/min, die der A n t r i e b s t u r b i n e 5450 U/min. Der A u ß e n d u r c h m e s s e r des P u m p e n rades b e t r ä g t 750 m m , der mittl. Schaufelkreisdurchmesser des T u r b i n e n r a d e s 510 m m . § 165. Die Hauptkühlwasserleituiig besteht aus der S a u g e l e i t u n g v o m Seeventil bis zur K ü h l w a s s e r p u m p e und der D r u c k l e i t u n g von der P u m p e durch den Kond e n s a t o r nach a u ß e n b o r d s . Für die großen W a s s e r m e n g e n , welche d u r c h diese Leitungen s t r ö m e n , sind R o h r e von sehr erheblichen D u r c h m e s s e r n notwendig. Die Geschwindigkeit in denselben wird zu e t w a 2 — 3 m/sek gewählt. Sauge- sowie D r u c k l e i t u n g sollen möglichst kurz gehalten und mit wenigen K r ü m m u n g e n verlegt werden. Zu diesem Zweck wird die K ü h l w a s s e r p u m p e meist in n ä c h s t e r N ä h e des K o n d e n s a t o r s aufgestellt. Die Saugeleitung f ü h r t u n t e r Flur zum Seeventil, a u c h B o d e n v e n t i l g e n a n n t , welches meist als Eckventil, seltener als D u r c h g a n g s v e n t i l , m a n c h m a l noch als sog. Kingston-Ventil, s. u n t e n , ausgebildet ist. Um den W a s s e r z u t r i t t von a u ß e n b o r d s günstiger zu gestalten, wird das Seeventil meistens auf einen „ S e e k a s t e n " , d. h. einen dicht genieteten, mit a u ß e n b o r d s in Verb i n d u n g s t e h e n d e n , innen an der Schiffswand eingebauten K a s t e n aus s t a r k e n Blechen, gesetzt, der so groß ist, d a ß auch noch andere, kleinere Anschlüsse, z. B. f ü r die Verd a m p f e r s a u g e l e i t u n g , angesetzt werden können. Vor allem aber wird der Seekasten bei größeren Schiffen nötig, um eine geschützte E i n t r i t t s ö f f n u n g von großem Querschnitt f ü r das K ü h l w a s s e r zu schaffen. Diese Ö f f n u n g wird mit einer aus S t a h l g u ß , m a n c h m a l auch aus Bronze, hergestellten Gräting versehen, welche das Eindringen von größeren s c h w i m m e n d e n G e g e n s t ä n d e n v e r h i n d e r t . D a m i t bei Seegang keine L u f t a n g e s a u g t wird, legt m a n den K ü h l w a s s e r e i n t r i t t möglichst tief. Vielfach werden 2 Seekästen in verschiedener Höhe vorgesehen, vgl. Abb. 245; m a n b e n u t z t , wenn das Schiff tief beladen ist, beim Fahren ü b e r Untiefen oder in F l u ß m ü n d u n g e n u n d H ä f e n den oberen E i n t r i t t , u m zu v e r h i n d e r n , d a ß Schlamm, Sand oder Fische in die K o n d e n s a t o r e n k o m m e n und die K ü h l r o h r e verstopfen. Den freien E i n t r i t t s q u e r s c h n i t t durch die G r ä t i n g b e m i ß t m a n auf das 3- bis 4 f a c h e des Q u e r s c h n i t t e s der Kühlwasserleitung.

313 D a s D r u c k r o h r wird am unteren Stutzen der K o n d e n s a t o r v o r l a g e angeschlossen, das W a s s e r strömt d u r c h die K ü h l r o h r e u n d wird bei K o n d e n s a t o r e n mit einfachem D u r c h t r i t t a m gegenüberliegenden, bei solchen mit doppeltem Durchtritt an demselben E n d e durch den höher als die obersten Kühlwasserrohre (um sicher zu sein,

A t b . 2'.0.

( M . 1:6)

daß stets alle Kiihlrohre von W a s s e r durchflössen sind) liegenden Abflußstutzen nach außenbords geleitet. Bei kleineren Schiffen liegt der K ü h l w a s s e r a b f l u ß meist über der Wasserlinie, bei großen Turbinenschiffen und D a m p f e r n jedoch unter dieser. D a der A u s t r i t t durch die A u ß e n h a u t d a n n mitunter tiefer liegt als der Austritt am K o n densator, m u ß an der höchsten Stelle der L e i t u n g eine E n t l ü f t u n g vorgesehen wer-

314 den. Als Absperrorgane an der Bordwand dienen f ü r kleinere Kühlwasserpumpen vielfach federbelastete Ventile, s. Abb. 240, und f ü r größere Anlagen Schieber, s. Abb. 241, mit besonderen Austrittsstutzen, die mit weiten Schutzgrätings versehen sind; man findet jedoch auch hier Kingston-Ventile (z. B. auf D. „Normandie"). Kühlwassereintritt und -austritt müssen so verlegt werden, daß das abfließende wärmere Wasser nicht in den Saugeanschluß gelangen kann. Material: Kühlwasserleitungen heute in den graden Längen meist aus G u ß e i s e n , K r ü m m e r und etwaige Paßrohre aus K u p f e r . Gußeiserne Rohre erhalten innen

einen Asphaltschutzanstrich. Manchmal, namentlich bei kleinen Fahrzeugen, wird auch die gesamte Leitung aus Kupfer angefertigt. Bei besonders sorgfältiger Ausführung erhalten die Kupferrohre innen einen Bleimantel zum Schutze gegen Korrosion. In Abb. 242 ist das Seeventil A mit Seekasten B und Eintrittsgräting C f ü r einen größeren Frachtdampfer dargestellt. Die an den Ventilstutzen D anschließende Kühlwasserleitung hat hier 480 mm Durchm., der freie Querschnitt der Gräting aus verzinktem Stahlguß ist das 3,9fache des Leitungsquerschnittes, die Grätingsrippen sind,

315 wenn, wie h i e r a u s Stahlguß, 15 mm, wenn aus Rotguß, 10 mm s t a r k ; die Blechstärke des Seekastens ist gleich der der Außenhaut des Schiffes. Das Seeventil aus Gußeisen mit Sitz, Kegel und Spindel aus seewasserbeständiger Bronze unterscheidet sich prinzipiell nicht von dem in Abb. 243 dargestellten. Zum Offenhalten der Grätings bei Fahrt im Eise dient das Ventil E mit Dampfanschluß. Bei F sind Entlüftungslöcher in der Außenhaut vorgesehen. Abb. 243 zeigt das obere, ganz aus Bronze hergestellte Seeventil A nebst Seekasten B des D. „Bremen", vgl. Abb. 245. Hier ist die ebenfalls aus verzinktem

(M. 1:25)

A b b . 243.

(M. 1:50)

Stahlguß hergestellte Gräting C so ausgebildet, daß bei Fahrt des Schiffes das Kühlwasser durch die aus der Außenhaut herausragenden schaufeiförmigen Grätingsstäbe in den Seekasten eingelenkt wird. Um bei Arbeiten an der Kühlwasserpumpe oder am Kondensator der Sicherheit halber den Ventilkegel E festsetzen zu können, sind 3 Druckspindeln F angeordnet. Das obere Seeventil für jeden der 4 Kondensatoren hat 700 mm Durchm., das untere 850 mm Durchm.; die Geschwindigkeit in der Saugeleitung beträgt bei Vollast ca. 2,5 m/sek. Das Verhältnis des freien Grätings- zum Leitungsquerschnitt ist 3 : 1.

316

A b b . 244 zeigt ein ganz aus Bronze gefertigtes Kingston-Seeventil. Die Kegel dieser f r ü h e r allgemein v e r w e n d e t e n Ventile sind von außen eingesetzt, d a m i t sie vom W a s s e r d r u c k s e l b s t t ä t i g geschlossen werden, wenn die Spindel brechen sollte. § 166. Die Kondensationsanlage des D. „Bremen", Abb. 245. Das Seewasser tritt d u r c h die beiden Seeventile F1 u n d F 2 ein, wobei das obere Ventil F2 bei F a h r t in f l a c h e m oder s c h l a m m i g e m Wasser b e n u t z t wird. D u r c h die Saugeleitung a gelangt das K ü h l w a s s e r zur T u r b o - K ü h l w a s s e r p u m p e B, die es in die Vorlage des in einf a c h e m S t r o m durchflossenen K o n d e n s a t o r s A d r ü c k t . Die A u s t r i t t s v o r l a g e ist durch

eine horizontale T r e n n w a n d in eine obere und eine u n t e r e K a m m e r g e t r e n n t , aus denen je ein A u s g u ß r o h r bl bzw. ö 2 zur gemeinsamen, durch den Schieber G abschließbaren A u s g u ß l e i t u n g f ü h r t . Man k a n n die K ü h l w a s s e r m e n g e in der u n t e r e n Leitung b2 durch eine Klappe H drosseln und d a m i t die Verteilung auf obere u n d untere Kond e n s a t o r h ä l f t e regulieren, also die U n t e r k ü h l u n g des K o n d e n s a t s beeinflussen. Die L u f t wird aus dem K o n d e n s a t o r durch die Leitungen c und cx bzw. c2 mittels des schon beschriebenen Strahlers C abgesaugt. Das W r a s e n r o h r h f ü h r t v.om Strahler aus nach oben in den M a s c h i n e n r a u m s c h a c h t . Die L u f t s a u g e l e i t u n g e n der beiden Schiffsseiten sind u n t e r e i n a n d e r über ein A b s p e r r v e n t i l v e r b u n d e n , so daß der Strahler C a u s 2 K o n d e n s a t o r e n saugen k a n n . Das in einem Topf u n t e r h a l b des K o n d e n s a t o r s a n g e s a m m e l t e K o n d e n s a t fließt durch die Leitungen e und el bzw. e2 den beiden v e r t i k a l e n K o n d e n s a t p u m p e n D1 bzw. D 2 zu, von denen jeweils eine in Betrieb ist. Die g e m e i n s a m e D r u c k l e i t u n g / der beiden P u m p e n f ü h r t durch die K ü h l r o h r e des Strahlers C ü b e r den K r ü m m e r g u n m i t t e l b a r in den W a r m w a s s e r k a s t e n E. Die K o n d e n s a t d r u c k l e i t u n g / ist ebenfalls d u r c h eine Q u e r v e r b i n d u n g mit der anderen Schiffsseite z u s a m m e n s c h a l t b a r .

317 D a m i t auch bei stillstehender A n l a g e die K o n d e n s a t p u m p e n weiterlaufen können u n d für das Wiederansetzen sogleich bereit sind, k a n n eine bestimmte K o n d e n s a t menge durch die Leitung i ständig dem W a r m w a s s e r k a s t e n entnommen u n d durch K o n d e n s a t o r u n d K o n d e n s a t p u m p e umgefördert werden.

Abb. 245.

(M. 1:220)

M i t kv k2 sind die Entlüftungsleitungen der K o n d e n s a t o r v o r l a g e n bezeichnet, mit /, m die Abflußleitungen für das Strahlerkondensat beider Stufen. Die U m l a u f leitungen nv ti2 der K o n d e n s a t p u m p e n sind vorgesehen, damit diese stets eine gewisse W a s s e r m e n g e umfördern u n d nicht trockenlaufen können. D u r c h die Leitung o k a n n im Kreislauf augenblicklich überschüssiges W a s s e r in die Zellen abfließen, durch p fehlendes aus den Zellen ersetzt werden.

318

Abschnitt III.

Kesselspeiseeinrichtungen. § 167. Allgemeines. Die e i n s c h l ä g i g e n g e s e t z l i c h e n V o r s c h r i f t e n sowie d i e j e n i g e n der Klassifikationsgesellschaft schreiben vor, d a ß jede Schiffsmaschinenanlage mit mindestens 2 zuverlässigen, voneinander unabhängigen Speisevorrichtungen ausg e r ü s t e t sein m u ß , d e r e n j e d e a u s r e i c h t , u m die Kessel bei n o r m a l e r L e i s t u n g m i t d e m D o p p e l t e n des e r f o r d e r l i c h e n S p e i s e w a s s e r s zu v e r s o r g e n ; die S p e i s e v o r r i c h t u n g e n sollen so a n g e o r d n e t w e r d e n , d a ß j e d e d e r b e i d e n ü b e r h o l t w e r d e n k a n n , w ä h r e n d die a n d e r e sich im B e t r i e b b e f i n d e t . Sind m e h r als 2 v o n e i n a n d e r u n a b h ä n g i g e S p e i s e v o r r i c h t u n g e n v o r h a n d e n , so s i n d d i e s e l b e n so zu b e m e s s e n , d a ß bei A u s f a l l e i n e r d e r s e l b e n die ü b r i g e n n o c h d a s D o p p e l t e d e r n o r m a l e n S p e i s e w a s s e r m e n g e zu f ö r d e r n v e r m ö g e n . Bei k l e i n e n S c h i f f e n g e w ö h n l i c h e r B a u a r t w e r d e n m e i s t n u r 1 o d e r 2 v o n d e r K o l b e n m a s c h i n e d i r e k t a n g e t r i e b e n e K o l b e n p u m p e n v o r g e s e h e n u n d a u ß e r d e m eine u n a b h ä n g i g e D a m p f p u m p e , w e l c h e bei s t i l l s t e h e n d e r H a u p t m a s c h i n e die K e s s e l s p e i s u n g ü b e r n i m m t . D a m i t in d i e s e m Fall die V o r s c h r i f t e r f ü l l t b l e i b t , w o n a c h s t e t s 2 u n a b h ä n g i g e S p e i s e v o r r i c h t u n g e n v o r h a n d e n sein sollen, ist a u ß e r d i e s e r D a m p f p u m p e e n t w e d e r n o c h ein I n j e k t o r v o r z u s e h e n , o d e r es m u ß die D a m p f l e n z p u m p e so e i n g e r i c h t e t sein, d a ß sie a u c h z u m Speisen d e r Kessel v e r w e n d e t w e r d e n k a n n , sog. D o n k e y - P u m p e , d. h. H i l f s p u m p e f ü r alle Z w e c k e . Bei g r ö ß e r e n u n d w e r t v o l l e r e n S c h i f f e n m i t A n t r i e b d u r c h K o l b e n m a s c h i n e n d i e n e n a n die K o l b e n m a s c h i n e a n g e h ä n g t e S p e i s e p u m p e n in d e r Regel n u r d a z u , d a s S p e i s e w a s s e r a u s d e r Z i s t e r n e a n z u s a u g e n u n d in d e n W a r m w a s s e r k a s t e n , s. § 178, zu f ö r d e r n . Es w e r d e n in d i e s e m Falle m i n d e s t e n s 2 s e l b s t ä n d i g e D a m p f s p e i s e p u m p e n v o r g e s e h e n , w e l c h e d a s W a s s e r a u s d e m W a r m w a s s e r k a s t e n e n t n e h m e n u n d in die Kessel d r ü c k e n . Bei d e n g a n z g r o ß e n K o l b e n m a s c h i n e n a n l a g e n d e r f r ü h e r e n S c h n e l l d a m p f e r h a t m a n auf d i e a n g e h ä n g t e n S p e i s e p u m p e n g a n z v e r z i c h t e t u n d v e r w e n d e t e in d e r R e g e l einen S a t z D a m p f p u m p e n , welche das Speisewasser aus dem K o n d e n s a t t a n k entn a h m e n u n d in den h o c h g e l e g e n e n M i s c h v o r w ä r m e r f ö r d e r t e n , w ä h r e n d ein z w e i t e r Satz von Speisepumpen das ihnen vom Vorwärmer zufließende v o r g e w ä r m t e Wasser in die Kessel s p e i s t e . A u ß e r d i e s e n in d e n M a s c h i n e n r ä u m e n a u f g e s t e l l t e n P u m p e n w a r e n n o c h in d e n K e s s e l r ä u m e n H i l f s s p e i s e p u m p e n z u r R e s e r v e u n d f ü r d e n H a f e n betrieb vorgesehen. Ä h n l i c h e A n l a g e n f ü r die K e s s e l s p e i s u n g sind a u c h n o c h auf d e n e r s t e n T u r b i n e n d a m p f e r n , wie z. B. auf D . „ I m p e r a t o r " , s. S c h i f f s v e r z . , z u m E i n b a u g e l a n g t . Mit d e r f o r t s c h r e i t e n d e n E i n f ü h r u n g der D a m p f t u r b i n e als A n t r i e b s o r g a n d e r S c h i f f e u n d d e r z u n e h m e n d e n E r f a h r u n g im B a u v o n H i l f s t u r b i n e n k a m e n die d u r c h T u r b i n e n a n g e t r i e b e n e n S p e i s e p u m p e n i m m e r m e h r in A u f n a h m e , so d a ß h e u t e T u r b i n e n d a m p f e r größerer Leistung fast stets mit T u r b o - S p e i s e p u m p e n ausgerüstet w e r d e n . Bei K o l b e n m a s c h i n e n a n l a g e n u n d kleinen D a m p f t u r b i n e n a n l a g e n b e v o r z u g t m a n i n d e s s e n a u c h h e u t e n o c h K o l b e n d a m p f p u m p e n f ü r die K e s s e l s p e i s u n g , einesteils, weil d i e s e l b e n e i n f a c h e r im B e t r i e b s i n d , a n d e r e r s e i t s , weil bei d e n r e l a t i v k l e i n e n L e i s t u n g e n d e r T u r b i n e n a n t r i e b der P u m p e n w e n i g w i r t s c h a f t l i c h ist. Als Beispiel a u s g e f ü h r t e r S p e i s e e i n r i c h t u n g e n ist in § 200 die A n l a g e eines F r a c h t d a m p f e r s v o n 5 0 0 0 P S j b e s c h r i e b e n . Z u r w e i t e r e n E r l ä u t e r u n g m ö g e n die s c h e m a t i s c h e n R o h r p l ä n e e i n e s D o p p e l s c h r a u b e n - P a s s a g i e r d a m p f e r s v o n 1 0 5 0 0 PS( in § 201 d i e n e n . In d e n § 2 0 1 — 2 C 6 s i n d f e r n e r die v o l l s t ä n d i g e n S p e i s e w a s s e r k r e i s -

319 laufe verschiedener S c h i f f s t y p e n geschildert; a u ß e r d e m sind in den § 251—256 bei der Beschreibung verschiedener D a m p f a n t r i e b s a n l a g e n auch die e n t s p r e c h e n d e n Speiseeinrichtungen e r w ä h n t . Im folgenden werden z u n ä c h s t die einzelnen f ü r die Speisung erforderlichen Hilfsmaschinen und A p p a r a t e besprochen. Die an die K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n g e h ä n g t e n S p e i s e p u m p e n bilden einen Teil der Maschine u n d sind d a h e r bereits im 1. Bd. b e s c h r i e b e n ; nachstehend w e r d e n d a h e r n u r die B a u a r t e n der u n a b h ä n g i g e n Kolbenund T u r b o - S p e i s e p u m p e n b e h a n d e l t . § 168. Kolbenspeisepumpen (Dampfpumpen) werden e n t w e d e r als l a n g s a m l a u f e n d e sog. Simplex- oder W e i r - P u m p e n a u s g e f ü h r t , bei denen ein einzelner D a m p f z y l i n d e r sich selbst s t e u e r t , oder als schneller l a u f e n d e D u p l e x p u m p e n , bei welchen 2 parallel a r b e i t e n d e D a m p f z y l i n d e r miteinander v e r b u n d e n sind u n d einander gegenseitig steuern. Letztere w e r d e n h e u t e meist n u r als Hilfsspeisepumpen v e r w e n d e t . Beide P u m p e n a r t e n sind im Laufe der J a h r e zu betriebssicheren S t a n d a r d a u s f ü h r u n g e n entwickelt worden, so d a ß es genügt, im n a c h s t e h e n den je eine A u s f ü h r u n g der beiden B a u a r t e n zu beschreiben. Die S t e u e r u n g der D a m p f p u m p e n ist in Anh. 8 beschrieben. Abb. 246 und 247 stellen eine aus der WeirPumpe hervorgegangene Simplex-Dampfp u m p e der A t l a s - W e r k e , B r e m e n , dar, welche, wie dies sehr häufig der Fall, als Zwillingspumpe a u s g e f ü h r t ist, d. h. aus 2 n e b e n e i n a n d e r stehenden selbständigen A g g r e g a t e n besteht. J e d e s Aggregat besitzt einen d o p p e l t w i r k e n d e n D a m p f zylinder A u n d einen in gleicher Weise w i r k e n d e n P u m p e n z y l i n d e r B, welche d u r c h 2 k r ä f t i g e Stahlsäulen C m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n sind. Die stählerne K o l b e n s t a n g e D1 des D a m p f z y l i n d e r s und die bronzene P u m p e n k o l b e n s t a n g e D2 sind in der Mitte durch eine lösbare S c h r a u b e n k u p p l u n g E v e r b u n d e n . Der Kolben F des D a m p f z y l i n d e r s b e s t e h t in der Regel a u s S t a h l g u ß u n d ist mit gußeisernen D i c h t u n g s r i n g e n a u s g e r ü s t e t ; der P u m p e n z y l i n d e r aus Gußeisen oder S t a h l g u ß ist mit einem E i n s a t z aus Bronze versehen, welcher auf der ganzen Länge g l a t t anliegt. Der P u m p e n -

ABB. 246. (M. I : IE>

k o l b e n G b e s t e h t aus Bronze mit Dichtungsringen aus H a r t g u m m i . Vor dem P u m p e n z y l i n d e r liegt der aus einem Stück mit dem P u m p e n z y l i n d e r gegossene V e n t i l k a s t e n H (bei größeren P u m p e n ein besonderes Gußstück), welcher die Sauge- und D r u c k v e n t i l e e n t h ä l t . J e d e r Ventilsitz weist m e h r e r e kleine, aus geschmiedeter M a n g a n - B r o n z e hergestellte Ventilkörper J von kleinem H u b auf, welche d u r c h Federn, die sich gegen den Ventilfänger K s t ü t z e n , auf ihren Sitz gepreßt w e r d e n . Die Innenteile der V e n t i l k ä s t e n können nach A b n a h m e

321 des oberen Deckels h e r a u s g e n o m m e n und ü b e r h o l t werden. Der D r u c k r a u m P u m p e s t e h t mit einem reichlich bemessenen Windkessel L in Verbindung.

der

Das h a u p t s ä c h l i c h e Merkmal der S i m p l e x p u m p e n der dargestellten B a u a r t ist die Steuerung, welche so ausgebildet sein m u ß , d a ß die P u m p e in jeder Stellung sicher anspringt. Die auf- u n d niedergehende K o l b e n s t a n g e n i m m t durch eine an der K u p p l u n g E befestigte F ü h r u n g einen einarmigen Hebel M mit, dessen D r e h p u n k t auf den Verb i n d u n g s s t a n g e n N liegt. Dieser Hebel bewegt ü b e r das Gestänge 0, dessen H u b durch S c h r a u b e n einstellbar ist, einen Hilfsschieber, welcher den D a m p f e i n t r i t t zu einem H a u p t s c h i e b e r s t e u e r t . Die beiden Schieber sind im Gehäuse P u n t e r g e b r a c h t . Mit Q sind die Z u d a m p f v e n t i l e , mit T die Z u d a m p f s t u t z e n , mit U die A b d a m p f v e n t i l e , mit S die Anschlüsse f ü r die S a u g e l e i t u n g und m i t R der D r u c k v e n t i l k a s t e n der P u m p e bezeichnet. N ä h e r e s ü b e r die S t e u e r u n g , s. Anh. 8. Die in Abb. 248 dargestellte D u p l e x d a m p f p u m p e ist in ihrem A u f b a u u n d auch bezüglich der V e r w e n d u n g der Materialien nicht wesentlich von der soeben beschriebenen S i m p l e x p u m p e verschieden. Die D a m p f z y l i n d e r A der beiden P u m p e n h ä l f t e n , die beiden P u m p e n z y l i n d e r B u n d die zugehörigen V e n t i l k ä s t e n / / sind einteilig gegossen. Die K o l b e n s t a n g e n D1 u n d D.2 des D a m p f - bzw. P u m p e n k o l b e n s sind hier durch k r e u z k o p f a r t i g e Zwischenstücke E v e r b u n d e n . Wie bei der S i m p l e x p u m p e wird von diesen Zwischenstücken je ein Hebel M bewegt, doch steuern diese Hebel hier nicht die Schieberstange 0 des eigenen, sondern diejenige des danebenliegenden D a m p f z y l i n d e r s . Der eine Steuerhebel M ist einarmig, der a n d e r e zweiarmig. Durch diese A r t der S t e u e r u n g bewegen sich die beiden D a m p f - u n d P u m p e n k o l b e n e t w a so, als ob sie von 2 u n t e r 90° v e r s e t z t e n K u r b e l n a n g e t r i e b e n würden. Näheres s. Anh. 8. In Tab. 25 sind die H a u p t a n g a b e n ü b e r die gebräuchlichsten Größen von Simplex- und D u p l e x p u m p e n nach A n g a b e n der A t l a s - W e r k e z u s a m m e n g e s t e l l t . Es ist hieraus zu e n t n e h m e n , d a ß im allgemeinen die Kolbenfläche des D a m p f z y l i n d e r s etwa doppelt so groß bemessen wird wie diejenige des P u m p e n z y l i n d e r s . Der volumetrische W i r k u n g s g r a d beider P u m p e n a r t e n k a n n im Mittel zu etwa 8 5 % angen o m m e n werden. Tabelle

N r . 25.

Hauptabmessungen handelsüblicher Simplex- und D u p l e x - D a m p f p u m p e n (nach Angaben der Atlas-Werke Bremen).

Simplexpumpen Duplexpumpen

Fördermenge m', h

Hub mm

Dampfzylinder - f) mm

Pumpenzylinder - ^ mm

Doppelliubzahl pro Min.

2 bis 8 0 2,5 bis 130

200 bis 750 100 bis 300

120 bis 5 0 0 8 0 bis 3 8 0

8 0 bis 3 6 0 5 0 bis 260

20 bis 10 60 bis 4 0

Die in der Tabelle angegebenen Förderinengen gelten f ü r die nach den eingangs e r w ä h n t e n V o r s c h r i f t e n geforderte Maximalleistung, betragen also das D o p p e l t e der n o r m a l e n Speisewassermenge. D e m e n t s p r e c h e n d laufen diese P u m p e n im Betrieb n u r mit etwa der H ä l f t e der angegebenen D o p p e l h u b z a h l . T a b . 26 e n t h ä l t f ü r einige Schiffe mit verschiedenen Leistungen die f ü r die Bemessung der S p e i s e p u m p e n erforderlichen A n g a b e n und die H a u p t d a t e n der ausgeführten Speisepumpenanlagen. B a u e r , Schiffsmaschinenbau III.

21

322

323 T a b e l l e N r . 26.

PS-,

Preußen

750

)

1

Menge Druck

je

Oesamte Heizfläche

Kessel

u tD Ii.

tr. N

Speisepumpen Behördlich v o r geschriebene gesamte Pumpenleistung

Anzahl

Antriebsleistung

5

K esse] D a r ipfAnzahl

Schiff

Kesselspeisepumpen-Anlagen. |

Ausgeführte

Leistung je P u m p e t.'h

Bauart

normal

t.'h

m2

t/h

atü

3,3

16

190

K

N

7,6

1

Angehängte Pumpe

8,5

1

Liegende D u p l e x p u m p e

16,0

„ „

„

,,

„

'

Klio

1000

2

3,0

14

300

K

S

12,0

2 Stehende Simplexpumpen

6,0

12,0

Nigerian

1400

2

3,5

15,5

416

K

D

16,7

2

8,5

17,0

Widar

2300

3

3,8

15

600

K

D

24,0

2

Lichtenfels

5100

4

5,5

15

1040

K

D

40,0

2

Rheinfels

6250

4

6,0

16,5

1264

K Du. S

50,0

2

Werra

4200

5

4,3

14,5

1075

K

D

43,0

2

Unitas

5500

6

40,5 3 )

17,6

1654

Ö

D

100,0

4

36

50

2428

Ö

GH

150,0

23

17050

Ö GH

850,0

(ineisenau 26000 1 ) Bremen ') ') 3 ) 4 ) •"')

90000 1 ) 202)

35,0

bzw.

18,5

>>

>)

>>

))

3 Stehende Simplexpumpen

1

12,0

24,0

20,0

40,0

26,0

52,0

21,5

43,0

25,0

50,0

17,0

34,0 !

4

Turbo-Kreiselpumpen

55,0

8

Turbo-Kreiselpumpen

142,0

177,0

45,0

116,0

10 S t e h e n d e S i m p l e x p u m p e n

110,0

W P S (Turbinenantrieb). 9 E i n e n d e r - u n d I I D o p p e l e n d e r - W a s s e r r o h r k e s s e l ; m a x i m a l 16 Kessel in B e t r i e b . Dampf auch f ü r Kochereibetrieb. K — Kohlenfeuerung, Ö — Ölfeuerung. N — N a t ü r l i c h e r Z u g , D ~ D r u c k g e b l ä s e , S - S a u g g e b l ä s e , G H — geschlossene! H e i z r a u m .

§ 169. Die Knorr-Speisepumpe ist eine S i m p l e x - V e r b u n d d a m p f p u m p e senkrechter B a u a r t , welche hauptsächlich f ü r das Gebiet hoher Drücke (20 bis 100 a t ü ) b e s t i m m t ist u n d f ü r Fördermengen bis zu 80 m 3 /h a u s g e f ü h r t wird. Das Prinzip ihres A u f b a u e s zeigt A b b . 249. Der D a m p f t e i l der P u m p e besteht a u s dem HD-Zylinder A und dem N D - Z y l i n d e r B, welche ü b e r e i n a n d e r a n g e o r d n e t sind. Die D a m p f z u f u h r wird durch eine gestängelose S t e u e r u n g (sog. P - S t e u e r u n g ) geregelt, welche aus einem vor dem WD-Zylinder angeordneten H a u p t s c h i e b e r D u n d einem Hilfsschieber E besteht. Der Dampf t r i t t durch den S t u t z e n F in den H a u p t s c h i e b e r ein, welcher die Zu- und A b f u h r z u m HDund A/D-Zylinder regelt; der Hilfsschieber lenkt dabei den Dampf f ü r die S t e u e r u n g des H a u p t s c h i e b e r s . Das Prinzip der S t e u e r u n g zeigt Abb. 250. Am Ende des A u f w ä r t s ganges d r ü c k t der / / D - K o l b e n den Hilfsschieber E hoch, wodurch der bisher über die Leitungen 1, 2 und 3 auf der (größeren) Oberseite des Hauptschiebers D lastende Frischd a m p f d r u c k entfällt, so d a ß der Schieber D durch den ständig auf seine (kleinere) Unterseite wirkenden F r i s c h d a m p f d r u c k gehoben wird. Die U m s t e u e r u n g am Ende des Abwärtsganges erfolgt, wenn der WD-Kolben die B o h r u n g T überlaufen h a t , indem Frischdampf a u s Leitung 4 durch Leitung 5 den Hilfsschieber E nach unten d r ü c k t ; durch die Leitungen 7, 2 u n d 3 erhält d a n n der H a u p t s c h i e b e r auf seiner Oberseite wieder Frischdampf und wird nach unten g e d r ü c k t . Die übrigen Steuerdampfleitungerl dienen dem Druckausgleich. Der D a m p f a u s t r i t t erfolgt durch den Stutzen G, A b b . 249. Die Hubzahl der P u m p e beträgt bis zu 60 Doppelhübe je min u n d mehr. 21*

324 Der d o p p e l t w i r k e n d e P u m p e n k o l b e n H am u n t e r e n Ende der K o l b e n s t a n g e C gleitet in einer L a u f b ü c h s e J. Die Saugventile K und die Druckventile L sind als

Abb. 249.

(M. 1 : 1 7 , 5 )

Ringventile ausgebildet. Das Wasser t r i t t durch den Stutzen M in die P u m p e ein und durch den S t u t z e n N wieder aus. An den S a u g e r a u m vor den Saugventilen ist ein Saugwindkessel 0 angeschlossen; bei Förderung von e n t g a s t e m Wasser, wobei

325 eine Z u l a u f h ö h e von einigen m W S e r f o r d e r l i c h ist, w i r d z u r V e r m e i d u n g v o n L u f t a u f n a h m e ein S c h w i m m k o l b e n ( s t r i c h p u n k t i e r t ) e i n g e s e t z t . Die S t ö ß e auf der Druckseite der P u m p e werden durch den S c h w i m m e r s t o ß d ä m p f e r P mit S c h w i m m k o l b e n Q a u f g e f a n g e n . L e t z t e r e r h a t a n s e i n e m U m f a n g m e h r e r e sog. P r a l l r i p p e n , d i ^ m i t g e r i n g e m Spiel gegen die G e h ä u s e w a n d u n g e n a b d i c h t e n , u m eine d u r c h S p r i t z w i r k u n g des W a s s e r s b e g ü n s t i g t e L u f t a u f n a h m e zu v e r m e i d e n . Diese A b d i c h t u n g erm ö g l i c h t es, d e n R a u m ü b e r d e m S c h w i m m kolben von der Druckluftleitung (oder mittels H a n d p u m p e ) m i t D r u c k l u f t zu f ü l l e n , w o d u r c h ein D ä m p f u n g s p o l s t e r e n t s t e h t ; als D r u c k f ü r die L u f t w i r d z w e c k m ä ß i g der h a l b e F ö r d e r d r u c k der P u m p e g e w ä h l t , so d a ß d e r S c h w i m m k o l b e n im B e t r i e b e auf h a l b e r H ö h e i m S t o ß d ä m p f e r g e h ä u s e nach oben bzw. u n t e n pendeln kann. Beim Auffüllen des S t o ß d ä m p f e r s mit D r u c k l u f t — auch w ä h r e n d des Betriebes — w i r d z u v o r d a s A b s p e r r v e n t i l 5 f ü r k u r z e Zeit geschlossen und das Wasser aus d e m Stoßd ä m p f e r abgelassen. Der S c h w i m m k o l b e n legt sich d a b e i auf die D i c h t f l ä c h e R im S t o ß dämpfergehäuse. § 170. Rotierende Kesselspeisepumpen. Allgemeines. Für Schiffe mit großen Leistungen g e h t m a n , w e n i g s t e n s f ü r die H a u p t s p e i s e p u m p e n , m e h r u n d m e h r zu K r e i s e l p u m p e n ü b e r ; K o l b e n d a m p f p u m p e n w ü r d e n w e g e n i h r e r beg r e n z t e n m i n u t l i c h e n H u b z a h l h i e r zuviel Gewicht und R a u m beanspruchen. Die B e r e c h n u n g v o n K r e i s e l p u m p e n u n d die G r u n d l a g e n i h r e r K o n s t r u k t i o n w e r d e n in A n h . 15 b e h a n d e l t ; hier sollen n u r einige allg e m e i n e B e m e r k u n g e n u n d die B e s c h r e i b u n g einiger Konstruktionsbeispiele P l a t z finden. Kreiselpumpen für die Kesselspeisung m ü s s e n s e h r s o r g f ä l t i g a u s g e f ü h r t w e r d e n , insb e s o n d e r e bei d e n m o d e r n e n Hochleistungskesseln, welche wegen ihres geringen Wasseri n h a l t e s h o h e A n s p r ü c h e a n die B e t r i e b s s i c h e r heit u n d Regulierfähigkeit der S p e i s e p u m p e

Arbeitsdampf

Steuerdampf

Frischdampf HO-Zyl.-Abdampf ND-Zy/.-Abdampf

Abb. 250.

stellen. M a n b e m i ß t d a h e r solche K e s s e l s p e i s e p u m p e n b e s o n d e r s reichlich, so d a ß sie die d e n V o r s c h r i f t e n e n t s p r e c h e n d e F ö r d e r m e n g e a u c h gegen e i n e n D r u c k f ö r d e r n k ö n n e n , d e r m i n d e s t e n s 2 0 — 2 5 % h ö h e r liegt als d e r B e t r i e b s d r u c k des Kessels. Bei D u r c h l a u f k e s s e l n m u ß der P u m p e n d r u c k im V e r g l e i c h z u m K e s s e l d r u c k n o c h h ö h e r liegen. D a die K e s s e l s p e i s e p u m p e n f ü r h o h e D r ü c k e bei V e r w e n d u n g n u r eines einzigen P u m p e n r a d e s sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten erfordern, wählt man häufig m e h r s t u f i g e P u m p e n . Die W a s s e r m e n g e d u r c h f l i e ß t n a c h e i n a n d e r alle D r u c k s t u f e n ,

326 w o b e i sich die F ö r d e r h ö h e n d e r e i n z e l n e n R ä d e r z u m E n d d r u c k im D r u c k s t u t z e n s u m m i e r e n . Die Z a h l d e r D r u c k s t u f e n h ä n g t v o m K e s s e l d r u c k sowie v o n d e r D r e h z a h l d e r A n t r i e b s m a s c h i n e a b ; als solche w e r d e n n e u e r d i n g s f a s t a l l g e m e i n d i r e k t w i r k e n d e s c h n e l l a u f e n d e T u r b i n e n g e w ä h l t . S e l b s t bei d e n h ö c h s t e n im S c h i f f s maschinenbau v o r k o m m e n d e n Drücken genügen indessen, namentlich unter Verwend u n g v o n Z u b r i n g e p u m p e n , s. u n t e n , P u m p e n m i t e i n e m z w e i s t u f i g e n L a u f r a d , dessen beide D r u c k s t u f e n m a n gegeneinander schaltet, u m einen möglichst g u t e n S c h u b a u s g l e i c h zu erzielen. P u m p e n r a d u n d - g e h ä u s e m ü s s e n w e g e n d e r h o h e n D r e h z a h l b z w . wegen d e s h o h e n D r u c k e s h o h e F e s t i g k e i t b e s i t z e n . F ü r die P u m p e n r ä d e r v e r w e n d e t m a n d a h e r S p e z i a l m a t e r i a l i e n wie M a n g a n - N i c k e l - B r o n z e u . d g l . ; gleichw e r t i g e s M a t e r i a l m u ß a u c h f ü r die L e i t e i n r i c h t u n g e n g e w ä h l t w e r d e n , da bei d e r h o h e n G e s c h w i n d i g k e i t d e s W a s s e r s in d e n K a n ä l e n K o r r o s i o n a u f t r e t e n k a n n , v g l . A n h . 16. In der Regel b l e i b t d e r D r u c k , gegen w e l c h e n g e f ö r d e r t w e r d e n m u ß , so g u t wie k o n s t a n t , w ä h r e n d sich die F ö r d e r m e n g e m i t der jeweils g e f a h r e n e n L e i s t u n g v e r ä n d e r t . Will m a n die Ä n d e r u n g d e r F ö r d e r m e n g e m i t m ö g l i c h s t g e r i n g e r D r e h z a h l ä n d e r u n g d e r P u m p e erzielen, so m u ß m a n (vgl. A n h . 15) die C h a r a k t e r i s t i k d e r P u m p e , also die B e z i e h u n g z w i s c h e n F ö r d e r m e n g e u n d F ö r d e r h ö h e , bei k o n s t a n t g e h a l t e n e r D r e h z a h l so g e s t a l t e n , d a ß e i n e r g r o ß e n Ä n d e r u n g d e r F ö r d e r m e n g e eine m ö g l i c h s t g e r i n g e Ä n d e r u n g d e r F ö r d e r h ö h e e n t s p r i c h t . Die K u r v e m u ß also r e l a t i v f l a c h sein u n d m i t steigender F ö r d e r m e n g e n u r wenig abfallen. Andererseits darf die K u r v e nicht uns t a b i l sein, d. h. es d a r f n i c h t 2 P u n k t e v e r s c h i e d e n e r F ö r d e r m e n g e g e b e n , w e l c h e d e m gleichen F ö r d e r d r u c k e n t s p r e c h e n , weil s o n s t im B e t r i e b ein P e n d e l n z w i s c h e n diesen P u n k t e n möglich wäre. D a s b e t r i e b s s i c h e r e A r b e i t e n einer Z e n t r i f u g a l - S p e i s e p u m p e v e r l a n g t eine r e i c h liche Z u l a u f h ö h e des S p e i s e w a s s e r s , da s o n s t die G e f a h r b e s t e h t , d a ß d a s s c h o n s e h r h e i ß e S p e i s e w a s s e r t e i l w e i s e v e r d a m p f t ; es ist d a n n zu b e f ü r c h t e n , d a ß S c h l ä g e a u f t r e t e n o d e r g a r ein T r o c k e n l a u f e n d e r P u m p e e r f o l g t , w a s f ü r die D i c h t u n g e n u n d a u c h die L a u f f l ä c h e n u n d D r u c k a u s g l e i c h s c h e i b e d e r P u m p e (s. A n h . 15) v e r h ä n g n i s volle Folgen h a b e n k a n n . K a n n m a n d e n W a r m w a s s e r k a s t e n , v o n w e l c h e m m e i s t e n s die Z u l a u f l e i t u n g d e r S p e i s e p u m p e a u s g e h t , n i c h t h o c h g e n u g a n o r d n e n , so m u ß m a n — i n s b e s o n d e r e bei H o c h d r u c k a n l a g e n u n d h o h e r V o r w ä r m u n g d e s S p e i s e w a s s e r s — in die Z u l a u f l e i t u n g d e r S p e i s e p u m p e eine b e s o n d e r e sog. Z u b r i n g e p u m p e eins c h a l t e n , w e l c h e e r s t e r e r d a s W a s s e r m i t einem D r u c k v o n einigen A t m o s p h ä r e n zuführt. Die g e n a n n t e n V e r h ä l t n i s s e h a b e n d a z u g e f ü h r t , d a ß m a n bei s e h r h o h e n D r ü c k e n v o n ü b e r 100 a t , wie sie f ü r D u r c h l a u f k e s s e l , z. B. S u l z e r - u n d B e n s o n - K e s s e l , g e l e g e n t lich a n B o r d V e r w e n d u n g g e f u n d e n h a b e n , s t a t t d e r K r e i s e l p u m p e n b e s o n d e r s sorgf ä l t i g g e b a u t e , a b e r s e h r s c h w e r e u n d s p e r r i g e H o c h d r u c k k o l b e n p u m p e n als S p e i s e p u m p e n vorgesehen hat. § 171. Die Speisepumpe des D. „Bremen", s. A b b . 251, l i e f e r t d a s Beispiel e i n e r P u m p e f ü r m i t t l e r e n K e s s e l d r u c k . Sie e r z e u g t bei e i n e r F ö r d e r m e n g e v o n n o r m a l 95 m s / h bis m a x i m a l 140 m 3 / h einen D r u c k v o n 3 0 0 — 3 2 0 m W S e n t s p r e c h e n d 3 0 — 3 2 a t a m D r u c k s t u t z e n ; dies b e d e u t e t g e g e n ü b e r d e m K e s s e l d r u c k v o n 2 3 atii eine R e s e r v e v o n r d . 3 0 % , w e l c h e f ü r ein s t a b i l e s A r b e i t e n d e r P u m p e u n d d e s Speisew a s s e r r e g l e r s a m Kessel, s o w i e f ü r die Ü b e r w i n d u n g d e r W i d e r s t ä n d e in d e r Speisel e i t u n g e r w ü n s c h t ist. D i e g e n a n n t e n D a t e n w e r d e n m i t e i n e m D r e h z a h l b e r e i c h v o n 4 6 8 0 — 4 9 8 0 U / m i n u n d bei e i n e r A n t r i e b s l e i s t u n g v o n 1 6 8 — 2 4 8 P S e r r e i c h t . Die b e i d e n S t u f e n d e r P u m p e sind d o p p e l t b e a u f s c h l a g t ; diese bei S p e i s e p u m p e n n i c h t o f t a n z u t r e f f e n d e K o n s t r u k t i o n , bei w e l c h e r i n n e r h a l b j e d e r S t u f e d e r S c h u b

327

ausgeglichen ist, k o n n t e hier der v e r h ä l t n i s m ä ß i g großen F ö r d e r m e n g e wegen angew a n d t werden. Das Wasser t r i t t v o m E i n t r i t t s s t u t z e n in die K a m m e r B ein und wird von hier in die rechte Seite der ersten S t u f e C auf d i r e k t e m Wege, in die linke Seite ü b e r U m f ü h r u n g s k a n ä l e geleitet, welche bei P zwischen den Schaufeln des Leita p p a r a t e s h i n d u r c h f ü h r e n . Die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser das L a u f r a d d u r c h s t r ö m t , b e t r ä g t s e n k r e c h t zur Welle gemessen 4,5 m / s e k (Meridiangeschwindigkeit, s. Anh. 15). Das n u n m e h r auf den halben F ö r d e r d r u c k g e b r a c h t e Wasser wird nach Durchfließen des Leitrades Q durch den R ü c k f ü h r k a n a l D geleitet, der zur besseren F ü h r u n g des Wassers mit R i p p e n versehen ist. Von hier wird es wie bei der ersten S t u f e zu den beiden E i n t r i t t s ö f f n u n g e n der zweiten S t u f e E g e f ü h r t , d. h. z u m Teil d u r c h den L e i t a p p a r a t der zweiten S t u f e h i n d u r c h . An die zweite Stufe schließt sich der D r u c k r a u m F an, welcher mit den D r u c k s t u t z e n 0 v e r b u n d e n ist. Der R a d d u r c h m e s s e r b e t r ä g t 205 m m , was einer mittleren Umfangsgeschwindigkeit von 51 m/sek am A u s t r i t t e n t s p r i c h t .

Das P u m p e n g e h ä u s e A ist sehr k r ä f t i g in S t a h l g u ß a u s g e f ü h r t und horizontal geteilt. Ein- und A u s t r i t t s ö f f n u n g e n sind in das Unterteil eingegossen, d a m i t m a n das Oberteil, auf dem die üblichen E n t l ü f t u n g s h ä h n e vorgesehen sind, leicht a b n e h m e n k a n n , ohne Rohrleitungen d e m o n t i e r e n zu müssen. Die L a g e r s t ü h l e der P u m p e mit besonders eingesetzten Lagern G sind mit dem Gehäuse v e r s c h r a u b t , um f ü r ersteres ein einfaches G u ß s t ü c k zu e r h a l t e n . Die P u m p e n w e l l e b e s t e h t aus 25proz. Nickelstahl m i t Bronzebezug. Die L a u f r ä d e r , L e i t a p p a r a t e und sonstigen Einsätze im Geh ä u s e sind aus hochwertiger Bronze gegossen. Die S t o p f b u c h s e n sind — insbesondere auf der Druckseite, wo der n o r m a l e n mit B a u m w o l l p a c k u n g g e d i c h t e t e n S t o p f b u c h s e H noch eine mit geringem Spalt a u s g e f ü h r t e Drosselstrecke J vorgeschaltet ist — sehr reichlich und dabei leicht zugänglich a u s g e f ü h r t . Die A n t r i e b s t u r b i n e b e s t e h t aus einem zweikränzigen Curtis-Rad L mit einem m i t t l e r e n S c h a u f e l k r e i s d u r c h m e s s e r von 520 m m u n d dem zweiteiligen S t a h l g u ß gehäuse K mit besonderen a n g e s c h r a u b t e n D ü s e n k ä s t e n . Die Turbinenwelle ist durch K o h l e s t o p f b u c h s e n M gegen das Gehäuse a b g e d i c h t e t u n d mit der P u m p e n -

328 welle d u r c h eine F l a n s c h k u p p l u n g v e r b u n d e n . Sie l ä u f t in den von besonderen Lagerböcken getragenen Lagern N, welche auf der mit einer Mulde f ü r den Schmierölablauf versehenen G r u n d p l a t t e stehen. Das Schmieröl wird d u r c h eine a n g e h ä n g t e Z a h n r a d p u m p e aus diesem B e h ä l t e r e n t n o m m e n und den Schmierstellen z u g e d r ü c k t . Speisep u m p e u n d T u r b i n e s t e h e n auf einer gemeinsamen gußeisernen G r u n d p l a t t e . § 172. Hochdruckspeisepumpen. U m die f ü r Hochdruckkessel nötige F ö r d e r h ö h e zu erzeugen, k a n n m a n e n t w e d e r die Förderhöhe auf eine Anzahl h i n t e r e i n a n d e r g e s c h a l t e t e r Stufen verteilen oder die Umfangsgeschwindigkeit des P u m p e n r a d e s entsprechend erhöhen. Die letztere Möglichkeit ist indessen begrenzt, so d a ß m a n mind e s t e n s zwei, meistens drei L a u f r ä d e r vorsieht. A b b . 252 stellt das von der A E G , Berlin, gelieferte S p e i s e p u m p e n a g g r e g a t l i e g e n d e r B a u a r t der D. „ S c h a r n h o r s t " u n d „ G n e i s e n a u " , s. Schiffsverz., dar. T u r b i n e und P u m p e l a u f e n mit einer Drehzahl von 4700—5100 U / m i n ; der erzeugte D r u c k (die Förderhöhe) b e t r ä g t 62 at, die Speisewassermenge n o r m a l 55, m a x i m a l 110 t / h . Das Speisewasser l ä u f t der P u m p e aus ca. 9 m Höhe mit etwa 100° C zu. Die T u r b i n e A besitzt ein einfaches zweikränziges Curtisrad B von 553 m m m i t t l e r e m Schaufelkreis-Durchmesser, welches mit F r i s c h d a m p f von 50 a t ü und 450° C b e a u f s c h l a g t wird. Der A b d a m p f wird dem H o c h d r u c k - S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m e r mit 5 a t a Gegendruck z u g e f ü h r t . Der Läufer der T u r b i n e r u h t in zwei Lagern C und D und ist durch eine schiebbare Z a h n k u p p l u n g E mit der P u m p e n w e l l e v e r b u n d e n . T u r b i n e u n d P u m p e sind mit seitlichen F ü ß e n auf e n t s p r e c h e n d hochgezogenen Trägern einer gemeinsamen G r u n d p l a t t e G befestigt. Das P u m p e n g e h ä u s e ist ungeteilt in S t a h l g u ß a u s g e f ü h r t u n d auf der Druckseite mit einem einteiligen Deckel J verschlossen, nach dessen Abziehen die Innenteile der P u m p e h e r a u s g e n o m m e n werden können, ohne d a ß Sauge- und Druckanschlüsse gelöst w e r d e n müssen. Die P u m p e ist dreistufig mit einseitig b e a u f schlagten L a u f r ä d e r n aus P h o s p h o r b r o n z e . Der Schub wird durch einen selbsttätiger. Druckausgleich am d r i t t e n L a u f r a d aufgehoben. A u ß e r d e m ist das mittlere Lager K als Drucklager ausgebildet. Das Wasser t r i t t d u r c h einen versetzt gezeichneten S t u t z e n L ein und d u r c h s t r ö m t n a c h e i n a n d e r die drei gleichartigen L a u f r ä d e r von 253 m m ä. Durchm., h i n t e r denen je ein L e i t r a d e i n s a t z zur U m s e t z u n g der Geschwindigkeit in Druck und zur U m l e n k u n g des Wassers z u m n ä c h s t e n Laufrad geschaltet ist. Nach D u r c h l a u f e n des letzten Rades t r i t t das Wasser in die Spirale u n d den D r u c k s t u t z e n N der Speisew a s s e r - D r u c k l e i t u n g aus. Mit 0 u n d P sind die beiden A u ß e n s t o p f b u c h s e n bezeichnet. Als P a c k u n g s m a t e r i a l dient Baumwolle, die Welle ist an diesen Stellen durch Bronzebeziige geschützt. Ein Schnitt d u r c h das d r i t t e L a u f r a d und die D r u c k a u s g l e i c h e i n r i c h t u n g in d o p p e l t e m M a ß s t a b e ist oben in der Abbildung wiedergegeben. Dieser zeigt die Radwelle a, den letzten L e i t r a d e i n s a t z b mit den R ü c k f ü h r s c h a u f e l n , welche das Wasser aus der zweiten R a d s t u f e in die dritte h i n e i n f ü h r e n , u n d das auf die Welle a u f g e s e t z t e d r i t t e L a u f r a d c. In den Leitradeinsatz ist ein D i c h t u n g s r i n g e eingesetzt, welcher mittels einer K a m m r i n g d i c h t u n g gegen das L a u f r a d a b d i c h t e t . Eine gleiche D i c h t u n g / ist auf der R ü c k e n s e i t e des Laufrades vorgesehen. Diese Dichtung dient gleichzeitig zum Druckausgleich insofern, als ein weiterer D i c h t u n g s r i n g g weiter zur N a b e hin mit einem geringeren Spalt gegen das L a u f r a d a b d i c h t e t , so d a ß in dem dazwischen liegenden R a u m h das d u r c h den D i c h t u n g s r i n g / leckende D r u c k w a s s e r einen dem Schub im L a u f r a d entgegengesetzten S c h u b erzeugt. Wird dieser S c h u b zu groß, so r ü c k t d a s R a d und d a m i t die Welle etwas zur Saugseite hin, und der

329

330 Spalt bei g v e r g r ö ß e r t sich entsprechend, worauf das D r u c k w a s s e r abfließt und der Gegenschub zurückgeht. Auf diese Weise wird ein selbsttätiger regulierbarer Schubausgleich erzielt. Mit d e m Leckwasser wird die S t o p f b u c h s e bei P geschmiert und gekühlt. Z u r A b f ü h r u n g des aus dem Schubausgleichkolben entweichenden Wassers sind a m Gehäusedeckel m e h r e r e Anschlüsse vorgesehen, welche in den S a u g r a u i n der Pumpe zurückführen. Eine m o d e r n e Hochdruckspeisepumpe mit vertikaler W e l l e , B a u a r t Deschimag, zeigt Abb. 253. Die P u m p e ist f ü r ein Handelsschiff m i t 4 0 a t i i Kesseldruck b e s t i m m t u n d liefert 100 t / h bei einer Drehzahl von 6 1 5 0 U / m i n gegen eine F ö r d e r h ö h e von 5 5 0 m W S . Zum Antrieb dient ein zweikränziges mit Frischdampf beaufschlagtes CurtisRad A von 540 m m mittlerem S c h a u f e l k r e i s d u r c h m e s s e r . Dasselbe ist durch eine schiebbare K u p p l u n g B mit der zweistufigen P u m p e C von 210 m m ä. D u r c h m . v e r b u n d e n . Um A n f r e s s u n g e n der P u m p e n r ä d e r durch K a v i t a t i o n zu v e r m e i d e n , wird der P u m p e das Wasser d u r c h die mittels der S c h n e c k e n r a d ü b e r s e t z u n g G von der H a u p t w e l l e a n g e t r i e b e n e einstufige Z u b r i n g e p u m p e D von

A b b . 253. (M. 1 : 13,7)

Schnitt I

331 190 m m ä u ß e r e m R a d d u r c h m e s s e r , die n u r mit 3075 U/min a r b e i t e t , bereits mit etwa 5 at z u g e d r ü c k t . Die beiden h i n t e r e i n a n d e r geschalteten L a u f r ä d e r und E2 sind von der gleichen Seite b e a u f s c h l a g t , so daß ein S c h u b e n t s t e h t , welcher d u r c h das P u m p e n d r u c k l a g e r F a u f g e n o m m e n wird. Das P u m p e n g e h ä u s e ist s e n k r e c h t geteilt, d a m i t die L a u f r ä d e r ohne Schwierigkeit zugänglich sind. H bezeichnet die Preßs c h m i e r u n g f ü r das u n t e r e P u m p e n l a u f l a g e r , J die S c h m i e r ö l p u m p e f ü r alle a n d e r e n Lauf- und Drucklager. Das Wasser t r i t t zentral in die Z u b r i n g e p u m p e ein, v e r l ä ß t dieselbe bei K, t r i t t d u r c h den S t u t z e n L in die eigentliche S p e i s e p u m p e ein und v e r l ä ß t diese d u r c h den S t u t z e n M. Die S t u t z e n L u n d M sitzen auf der gleichen Gehäuseseite, d a m i t der Gehäusedeckel ohne E n t f e r n u n g von R o h r l e i t u n g e n d e m o n t i e r t werden k a n n . § 173. Speisewasservorwärmer. Allgemeines. Die Theorie und die w i r t s c h a f t lichen Vorteile der S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m u n g sind im 1. Bd., Anh. III, b e h a n d e l t worden, so d a ß hier ohne weiteres auf die K o n s t r u k t i o n der V o r w ä r m e r eingegangen werden k a n n . Man u n t e r s c h e i d e t M i s c h v o r w ä r m e r , welche h e u t e f a s t n u r noch bei kleinen und mittleren Maschinenanlagen einfacher K o n s t r u k t i o n v e r w e n d e t werden, u n d O b e r f l ä c h e n v o r w ä r m e r , welche wegen ihrer A n p a s s u n g s f ä h i g k e i t an die verschiedenen B e t r i e b s v e r h ä l t n i s s e heute in der überwiegenden Anzahl der Fälle V e r w e n d u n g finden. § 174. Mischvorwärmer. Den A u f b a u eines Weirschen Mischvorwärmers, B a u a r t Ailas-Werke, zeigt A b b . 254. Er b e s t e h t aus einem gußeisernen Gehäuse A mit einem gelochten zylindrischen Einsatz B u n d einer Vorlage C f ü r den W a s s e r e i n t r i t t . Das Speisewasser wird von der K o n d e n s a t p u m p e d u r c h das f e d e r b e l a s t e t e Einlaßventil D in den R a u m E g e d r ü c k t und gelangt durch B o h r u n g e n des t r i c h t e r f ö r m i g e n Deckels J in das Innere des Einsatzes B, in welchem es sich mit dem Heizdampf mischt. Dieser t r i t t durch das R ü c k s c h l a g v e n t i l F (zur V e r m e i d u n g von Wasserschlägen in der H e i z d a m p f l e i t u n g ) in den V o r w ä r m e r und d u r c h zahlreiche Bohrungen in den E i n s a t z B ein. Das v o r g e w ä r m t e Speisewasser s a m m e l t sich im S c h w i m m e r r a u m G und fließt von hier aus d u r c h den A n s c h l u ß L den Speisepumpen zu. Der oben offene und mit einem Gegengewicht versehene S c h w i m m e r H regelt den W a s s e r s t a n d , indem er ü b e r ein H e b e l g e s t ä n g e K den in der Z u d a m p f l e i t u n g 0 der S p e i s e p u m p e angeordneten Regulierhahn P s t e u e r t . Das W a s s e r wird bis n a h e an 100° C, m a n c h m a l auch etwas d a r ü b e r , e r w ä r m t ; d a h e r m u ß eine genügende Z u l a u f h ö h e vom V o r w ä r m e r zur S p e i s e p u m p e vorgesehen werden. Infolge der plötzlichen D r u c k e n t l a s t u n g beim E i n t r i t t in den V o r w ä r m e r und der E r w ä r m u n g des Speisewassers f i n d e t im V o r w ä r m e r eine weitgehende E n t l ü f t u n g s t a t t . Die L u f t wird durch den E n t l ü f t u n g s h a h n M a b g e f ü h r t . Im Betrieb v e r l a n g t der M i s c h v o r w ä r m e r einige A u f m e r k s a m k e i t . H e i z d a m p f und W a s s e r z u f l u ß müssen regelmäßig sein, u n d es m u ß darauf g e a c h t e t werden, d a ß die Regelung des Z u d a m p f e s nach der S p e i s e p u m p e i m m e r a n s t a n d s l o s a r b e i t e t . Zur V e r m e i d u n g von U n t e r d r u c k im G e h ä u s e G dient ein S c h n ü f f e l v e n t i l N. § 175. Oberflächenvorwärmer. W e n n auch der M i s c h v o r w ä r m e r den W ä r m e a u s t a u s c h in u n ü b e r t r e f f l i c h einfacher Weise v o r z u n e h m e n g e s t a t t e t , so wird demselben der in die D r u c k l e i t u n g der S p e i s e p u m p e n eingeschaltete O b e r f l ä c h e n v o r w ä r m e r doch h e u t e in f a s t allen Fällen vorgezogen. Er besitzt z u n ä c h s t den Vorteil, d a ß in ihm das Speisewasser d u r c h V e r w e n d u n g von h ö h e r g e s p a n n t e m Heizdampf ( A b d a m p f von Hilfsmaschinen von etwa 1,5 bis 2,5 a t a oder A n z a p f d a m p f von noch h ö h e r e m D r u c k ) auf .Temperaturen bis zu 150°C

332 u n d höher e r w ä r m t werden k a n n . Vielfach w e r d e n 2 oder m e h r A p p a r a t e hintere i n a n d e r geschaltet, u m stufenweise H i l f s m a s c h i n e n a b d a m p f oder A n z a p f d a m p f von verschiedenen D r ü c k e n a u s n u t z e n zu k ö n n e n . D a s u n t e r Kesseldruck s t e h e n d e W a s s e r d u r c h f l i e ß t hierbei in jedem V o r w ä r m e r ein R o h r s y s t e m , welches ohne Schwierigkeiten

Abb. 254.

(M. 1:12,5)

f ü r beliebige D r ü c k e g e b a u t werden k a n n , w ä h r e n d der niedriger g e s p a n n t e Heizd a m p f die R o h r e a u ß e n u m s p ü l t . Gleichzeitig wird durch die T r e n n u n g v o n Heizd a m p f u n d W a s s e r die E m p f i n d l i c h k e i t gegen S c h w a n k u n g e n des H e i z d a m p f d r u c k e s erheblich h e r a b g e s e t z t und das Speisewasser v o r der V e r u n r e i n i g u n g durch den meis t e n s ölhaltigen A b d a m p f der Hilfsmaschinen geschützt.

333 Abb. 255 zeigt den Aufbau eines Oberflächenvorwärmers der AtlasWerke Bremen mit geraden Rohren f ü r einen Druck in der Speiseleitung von 17 ata und einen Heizdampfdruck von 2,5 ata. Das Speisewasser tritt von der P u m p e kommend bei P in einen Ventilkasten ein und von dort durch einen angegossenen Krümmer in die Vorlage D des Rohrbündels B. Das letztere besteht aus geraden Rohren, welche an beiden Enden in Rohrplatten C eingewalz-t sind. Die obere Rohrplatte ist mit der Eintrittsvorlage D einerseits und dem Mantel A andererseits durch je eine Flanschverbindung verschraubt; die untere Rohrplatte ist zwar mit der Umkehrvorlage £ fest verflanscht, aber im Innern des Mantels, um der Differenz in den Wärmedehnungen des Mantels und des Rohrbündels Rechnung zu tragen, lose verschiebbar. Die Anordnung der geraden Rohre ermöglicht eine leichte Reinigung, was besonders f ü r Vorwärmer, die mit weniger reinem Speisewasser betrieben werden, erforderlich ist. Die radialen Trennungswände in den Vorlagen D und E bewirken mehrfachen, in diesem Falle sechsfachen Durchtritt des Wassers, ehe dieses bei Q den Vorwärmer verläßt. Zur Versteifung des unter Druck stehenden Systems sind in der Mitte der Vorlagen starke Ankerschrauben U vorgesehen. Die bei der Erwärmung des Speisewassers ausgeschiedene Luft wird am höchsten P u n k t des Austrittsstutzens durch den Entlüftungshahn K entfernt. Im Betrieb wird dieser meist leicht geöffnet gefahren. Der Heizdampf tritt bei R in den Mantel A ein, umspült die Rohre und sammelt sich im unteren Teile des Vorwärmers als Kondensat, welches bei S in die Kondenswasserleitung abfließt. Durch Drosseln des Ventiles G kann die Höhe des Kondenswasserstandes, die im Wasserstandsglas J sichtbar

334 wird, einreguliert w e r d e n . Luft, die durch den Heizdampf m i t g e f ü h r t wird, wird durch die i m m e r e t w a s geöffnete Leitung H in die K o n d e n s a t l e i t u n g ausgeblasen, was im Interesse eines g u t e n W ä r m e ü b e r g a n g e s n o t w e n d i g ist. A u ß e r d e m müssen ein Auskochventil N und ein A b s c h ä u m v e n t i l M, je ein Sicherheitsventil L f ü r den D a m p f r a u m und f ü r den W a s s e r r a u m u n d eine E n t w ä s serung 0 vorgesehen w e r d e n .

D u r c h Schließen der Ventile Flr F2 wird der V o r w ä r m e r a b g e s c h a l t e t und der Beipaß T g e ö f f n e t . M a t e r i a l : Rohre a u s K u p f e r , R o h r p l a t t e n aus SM-Stahl. Mantel aus Flußeisenblech geschweißt, Vorlagen aus S t a h l g u ß . A b b . 256 zeigt einen H o c h d r u c k v o r w ä r m e r der Atlas-Werke f ü r einen Speisew a s s e r d r u c k von 50 a t a u n d 17 a t a H e i z d a m p f d r u c k . Die Wirkungsweise dieses Vor-

335 w ä r m e r s ist gleich der des soeben b e s c h r i e b e n e n : Ein v o m Speisewasser durchflossenes R o h r s y s t e m B ist von einem zylindrischen Mantel A u m g e b e n , welcher vom Heizd a m p f ausgefüllt ist. Die hohen B e t r i e b s d r ü c k e machen jedoch besondere k o n s t r u k tive M a ß n a h m e n erforderlich. So sind auf der Speisewasserseite sämtliche Flanschv e r b i n d u n g e n vermieden worden. Die Rohre sind zu Rohrschlangen gebogen, die durch Schellen K in ihrer Lage gehalten werden. Die Vorlage C besteht aus einem S c h m i e d e s t ü c k mit eingebohrten K a n ä l e n , in welche die E n d e n der Rohrschlangen eingewalzt sind. Die A n s c h l u ß s t u t z e n L u n d M f ü r Einlaß u n d Auslaß sind eingeschraubt und a u ß e r d e m von a u ß e n mit der Vorlage verschweißt. Die Vorlage ist mit dem Mantel v e r f l a n s c h t ; als D i c h t u n g dient ein Weicheisenring, welcher in eine Nut des Mantelflansches eingelegt ist. Ein gewisser Nachteil ist, d a ß das R o h r s c h l a n g e n s y s t e m nicht leicht zu reinigen ist, jedoch sind bei der f ü r H o c h d r u c k a n l a g e n ohnehin erforderlichen Qualität des Speisewassers Ablagerungen k a u m zu e r w a r t e n . Das Speisewasser t r i t t durch den Wechselschieber D bei L in die Vorlage ein und nach D u r c h s t r ö m e n des R o h r s y s t e m s bei M wieder aus. Durch Umstellen des Wechselschiebers D wird der V o r w ä r m e r a b g e s c h a l t e t u n d das Speisewasser d i r e k t in die anschließende Speiseleitung g e d r ü c k t . Der H e i ß d a m p f gelangt durch den S t u t z e n N in den M a n t e l r a u m A, das Kond e n s a t fließt durch den S t u t z e n 0 wieder ab. Der W a s s e r s t a n d wird genau wie bei dem beschriebenen N o r m a l d r u c k v o r w ä r m e r durch ein Ventil eingestellt. Zur Sicherung gegen Wasserschläge infolge B r u c h e s einer R o h r s c h l a n g e ist das D a m p f e i n l a ß ventil als Rückschlagventil a u s g e b i l d e t ; um zu v e r h i n d e r n , d a ß der V o r w ä r m e r i n a n t e l zu Bruch geht, ist auf diesem das Sicherheitsventil H a n g e b r a c h t . Außerdem sind noch die folgenden A r m a t u r e n v o r g e s e h e n : E n t l ü f t u n g s v e n t i l e E und G f ü r Speisewasser, E n t l ü f t u n g s v e n t i l F f ü r den D a m p f , ferner das Sicherheitsventil J f ü r die Wasserseite. M a t e r i a l : Mantel aus Flußeisenblech geschweißt, Rohre aus Cu-Ni-Legierung, Vorlage aus Stahl geschmiedet. § 176. Speisewasserreinigung. Allgemeines. H i e r m i t wird im Bordbetrieb die mechanische Reinigung des K o n d e n s a t s u n d Speisewassers von Ölteilchen und S c h m u t z bezeichnet, w ä h r e n d m a n u n t e r S p e i s e w a s s e r a u f b e r e i t u n g , s. Anh. 7, die Beseitigung der im Speisewasser gelösten oder mit demselben chemisch v e r b u n d e n e n F r e m d s t o f f e auf chemischem Wege v e r s t e h t . Die Reinigung ist in erster Linie bei K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n l a g e n erforderlich, bei welchen der Dampf mit Schmieröl oder reibenden Teilen d i r e k t in B e r ü h r u n g k o m m t . Gewöhnlich wird schon der D a m p f v o r e n t ö l t , indem m a n in die A b d a m p f leitung der K o l b e n m a s c h i n e einen A b d a m p f e n t ö l e r einschaltet, welcher nach dem G r u n d s a t z der mechanischen D a m p f t r o c k n u n g a r b e i t e t . Die EntÖlung des A b d a m p f e s der K o l b e n m a s c h i n e ist besonders wichtig, wenn derselben eine A b d a m p f t u r b i n e n a c h g e s c h a l t e t ist, u m ein V e r s c h m u t z e n der T u r b i n e n s c h a u f e l n zu vermeiden. § 177. Entöler. Man v e r w e n d e t h e u t e 2 Systeme, nämlich den P r a l l p l a t t e n e n t ö l e r und den T a n g e n t i a l e n t ö l e r . Beim P r a l l p l a t t e n e n t ö l e r werden die Wasser- bzw. Ölt r o p f e n d u r c h Anprallen des D a m p f s t r o m e s gegen B l e c h w ä n d e ausgeschieden; der T a n g e n t i a l e n t ö l e r b e n u t z t das Prinzip der A u s s c h e i d u n g von Flüssigkeitströpfchen aus d e m D a m p f durch F l i e h k r a f t w i r k u n g und wird h e u t e wegen seines geringen Platz- und G e w i c h t s b e d a r f e s meistens vorgezogen. P r a l l p l a t t e n e n t ö l e r , s. a. 2. Bd., § 148, bestehen aus einem stehenden zylindrischen Gefäß, das u n t e n mit einem Boden, oben d u r c h einen Deckel verschlossen

336 ist u n d 2 e i n a n d e r g e g e n ü b e r l i e g e n d e h o r i z o n t a l e S t u t z e n f ü r d e n D a m p f e i n - u n d - a u s t r i t t a u f w e i s t . Im I n n e r n d e s Z y l i n d e r s m u ß d e r D a m p f ein G i t t e r a u s m e h r e r e n Reihen senkrechter Blechwinkel passieren und wird d a d u r c h u n t e r f o r t w ä h r e n d e m Aufprallen vielfach umgelenkt; hierdurch s c h e i d e n sich die m i t g e f ü h r t e n F l ü s s i g k e i t s und Schmutzteilchen an den Blechen ab, von w o a u s sie L ö c h e r n im B o d e n des Z y l i n d e r s z u l a u f e n u n d ü b e r einen S a m m e l r a u m z u r Abflußleitung gelangen. D a s a b g e s c h i e d e n e G e m i s c h a u s Öl u n d W a s s e r w i r d m e i s t e n s n o c h in e i n e n A b s e t z t a n k g e l e i t e t , wo sich d a s Öl auf d e r W a s s e r oberfläche sammelt und abgezogen werden k a n n . D a s W a s s e r f l i e ß t d e m in § 178 bes c h r i e b e n e n F i l t e r t a n k z u , g e l a n g t also w i e d e r in den S p e i s e w a s s e r k r e i s l a u f .

Abgewickelter

Schnitt B-B

Einen T a n g e n t i a l e n t ö l e r zeigt Abb. 257. D e r zu e n t ö l e n d e A b d a m p f t r i t t d u r c h d e n K r ü m m e r a in ein k e g e l s t u m p f f ö r m i g e s G e h ä u s e c ein, d u r c h s t r ö m t d e n R i n g r a u m zwischen Gehäuse c u n d I n n e n k o n u s d und t r i t t bei g w i e d e r a u s . In d i e s e m R i n g r a u m wird d e m D a m p f d u r c h die e i n g e b a u t e n t u r b i n e n s c h a u f e l f ö r m i g e n L e i t b l e c h e b eine kreis e n d e B e w e g u n g e r t e i l t , w o d u r c h die Öl- u n d W a s s e r t e i l c h e n an die A u ß e n w a n d g e s c h l e u d e r t w e r d e n . M a n n i m m t d a b e i a n , d a ß die f e i n e n Öl- o d e r S c h m u t z t e i l e als K o n d e n sationskerne f ü r den nassen Dampf dienen u n d auf diese W e i s e a u c h m i t d e r N ä s s e z u sammen ausgeschieden werden; erfahrungsg e m ä ß ist ein w i r k s a m e r B e t r i e b s o l c h e r E n t öler n u r bei m i n d e s t e n s 1 0 % D a m p f n ä s s e möglich. D a s a b g e s c h i e d e n e Ö l w a s s e r s a m m e l t sich im t i e f s t e n P u n k t d e s G e h ä u s e s u n d w i r d bei / e i n e m a u t o m a t i s c h e n W a s s e r a b i e i t e r zug e f ü h r t , w e l c h e r es — wie b e i m P r a l l p l a t t e n e n t ö l e r — in einen Ö l k l ä r t a n k b e f ö r d e r t . D e r A n s c h l u ß h d i e n t z u m D r u c k a u s g l e i c h zwischen Z u d a m p f l e i t u n g der A b d a m p f t u r b i n e , in w e l c h e r U n t e r d r u c k h e r r s c h t , m i t d e m genannten Wasserabieiter.

§ 178. Der W a r m w a s s e r k a s t e n als Filtertank. D a die W i r k u n g der A b d a m p f e n t ö l e r n i c h t völlig z u m Ziele f ü h r t , m u ß e i n e w e i t e r e Abb 257 ( M i - n ) E n t Ö l u n g d e s K o n d e n s a t e s in e i n e m F i l t e r t a n k v o r g e n o m m e n w e r d e n , als w e l c h e r z w e c k mäßigerweise der W a r m w a s s e r k a s t e n benutzt wird. F ü r eine weitgehende Ölabs c h e i d u n g ist eine g e r i n g e D u r c h f l u ß g e s c h w i n d i g k e i t — e t w a 5 bis 10 m / h — erf o r d e r l i c h . D e n h i e r f ü r e r f o r d e r l i c h e n l a n g e n W e g e r r e i c h t m a n d u r c h eine U n t e r -

337 teilung in mehrere einzelne A b t e i l u n g e n , welche das K o n d e n s a t n a c h e i n a n d e r durchfließt, s. Abb. 258. Das H a u p t k o n d e n s a t t r i t t bei A in die A b t e i l u n g I ein, welche durch das R o h r E e n t l ü f t e t wird, d u r c h f l i e ß t n a c h e i n a n d e r die Abteilungen II bis VI und anschließend die beiden F i l t e r a b t e i l u n g e n V I I und V I I I , u m d a n n d u r c h die Ö f f n u n g K in den S c h w i m m e r t a n k I X zu fallen. Sämtliche Abteilungen sind d u r c h a u f k l a p p b a r e und leicht w e g n e h m b a r e Deckel F zugänglich. Das H e i z d a m p f k o n d e n s a t der Speisew a s s e r v o r w ä r m e r t r i t t bei 5 ein, d u r c h f l i e ß t die im S c h w i m m e r t a n k IX liegende

Kühlschlange Q u n d gelangt d a n n bei C in die A b t e i l u n g I. F e r n e r f ü h r t in diese A b t e i l u n g I noch bei T das Wasser, welches im K l ä r t a n k f ü r das ölhaltige K o n d e n s a t der A b d a m p f e n t ö l e r abgeschieden wird, ebenso bei D d a s H e i z d a m p f k o n d e n s a t der H e i z ö l v o r w ä r m e r . Alle sonstigen E n t w ä s s e r u n g e n werden d u r c h das S a m m e l r o h r 0 , welches als Siebrohr ausgebildet ist, d e m S c h w i m m e r t a n k d i r e k t z u g e f ü h r t . Aus dem S c h w i m m e r t a n k saugen bei P1 u n d P 2 die H a u p t - u n d die Hilfsspeisepumpe und bei U die H a f e n s p e i s e p u m p e . Der S c h w i m m e r L s t e u e r t ü b e r das Gestänge R u n d M den R e g u l i e r h a h n N in der Z u d a m p f l e i t u n g der S p e i s e p u m p e n . Die FrischwasserZ u s a t z l e i t u n g ist bei V an die A b t e i l u n g I angeschlossen. A b t e i l u n g I u n d II sind besonders tief gewählt, d a m i t hier der größte Teil des im K o n d e n s a t befindlichen Öles ausgeschieden wird. Das in A b t e i l u n g I und II an Bauer,

Schiffsmaschinenbau

III.

22

338 der O b e r f l ä c h e sich a n s a m m e l n d e Öl f l i e ß t d u r c h die T r i c h t e r G u n d d u r c h die an H a n s c h l i e ß e n d e n H ä h n e in den K l ä r t a n k f ü r das ö l h a l t i g e K o n d e n s a t der A b d a m p f e n t ö l e r . Die g e r i n g e n Ö l m e n g e n , die sich noch in den A b t e i l u n g e n I I I bis V I an d e r O b e r f l ä c h e s a m m e l n , w e r d e n von Zeit zu Zeit a b g e s c h ö p f t . In d e n leicht h e r a u s n e h m b a r e n K o k o s f a s e r f i l t e r n J1 u n d J2 der A b t e i l u n g V I I u n d V I I I wird der R e s t des im K o n d e n s a t b e f i n d l i c h e n Öles a u f g e f a n g e n . Die v e r s c h m u t z t e K o k o s f a s e r wird /¿fei JxTp in e r f a h r u n g s g e m ä ß e n Z e i t r ä u m e n erneuert. § 179. Druckfilter. Z u r S i c h e r h e i t w i r d in die D r u c k l e i t u n g der Speisep u m p e m e i s t e n s noch ein D r u c k f i l t e r , s. A b b . 259, e i n g e b a u t . Das bei A eint r e t e n d e Speisewasser k a n n in d e r gezeichneten Stellung durch das geöffnete o b e r e V e n t i l B1 des W e c h s e l v e n t i l s ß 1 — ß 2 in d a s G e h ä u s e C u n d den Filt e r r a u m D e i n t r e t e n . In diesem ist eine A n z a h l zweiteiliger F i l t e r k ö r b e E ü b e r einander angeordnet, welche durch einen A n k e r K, der d u r c h d e n Vers c h l u ß d e c k e l F1 u n d den Anschlußs t u t z e n F 2 h i n d u r c h reicht, z u s a m m e n g e h a l t e n w e r d e n . Die F i l t e r k ö r b e sind g i t t e r a r t i g d u r c h b r o c h e n u n d als G a n z e s a u ß e n m i t F i l t e r t u c h ü b e r z o g e n , welc h e s in den E i n s c h n ü r u n g e n f e s t g e b u n den wird. Der ganze Einsatz wird durch die F e d e r H n a c h A u f s c h r a u b e n des D e c k e l s J gegen einen in den u n t e r e n Gehäuseteil eingesetzten Dichtungsring G g e p r e ß t . Das W a s s e r k a n n also, v o m Ventil B 1 k o m m e n d , nur durch das F i l t e r t u c h , die F i l t e r k ö r b e E u n d d a s V e n t i l L z u m A u s t r i t t M g e l a n g e n , wobei alle B e i m e n g u n g e n v o m F i l t e r t u c h a u f g e h a l t e n w e r d e n . Mit P ist ein zyl i n d r i s c h e r E i n b a u b e z e i c h n e t , der d a s W a s s e r z w i n g t , sich auf den g a n z e n U m f a n g zu v e r t e i l e n . W i r d das W e c h s e l v e n t i l n a c h u n t e n g e s c h r a u b t , also ß , geschlossen u n d ß 2 g e ö f f n e t , u n d f e r n e r Ventil L geschlossen, so ist d e r F i l t e r A b b . 259. a u s g e s c h a l t e t , u n d d a s S p e i s e w a s s e r gel a n g t d i r e k t in die S p e i s e l e i t u n g . A m G e h ä u s e ist f e r n e r ein S i c h e r h e i t s v e n t i l 0 , ein M a n o m e t e r Q u n d ein E n t w ä s s e r u n g s h a h n N v o r g e s e h e n . M a t e r i a l : G e h ä u s e bis 20 a t ü a u s Gußeisen o d e r B r o n z e , bei h ö h e r e n D r ü c k e n a u s S t a h l g u ß ; F i l t e r e i n s a t z aus B r o n z e ; F i l t e r t ü c h e r a u s F l a c h s g e w e b e mit B a u m wolleinsatz.

339

§ 180. Entgasungseinrichtungen, vgl. auch Anh. 7. In den neuzeitlichen Kondensatoren, s. § 157, wird das Kondensat bereits soweit entgast, daß nur noch unwesentliche Spuren von Luft vorhanden sind. Beim weiteren Durchgang des Kondensats durch Vorwärmer, Brüdenkondensatoren und durch die Vermischung mit dem Kondensat der Hilfsmaschinen besteht indessen die Möglichkeit neuer Luftaufnahme. Bei Hochdruckanlagen, die ein besonderes sauerstoffreies Speisewasser verlangen, ist man daher dazu übergegangen, das gesamte Kondensat vor dem Zu-

lauf zur Speisepumpe noch einmal gründlich zu entgasen. Hierzu wird es in den Niederdruckvorwärmern auf etwa 80° C angewärmt, worauf im Entgaser selbst die Erwärmung auf Sättigungstemperatur und die Entgasung bei einem Druck von etwa 0,2 atü erfolgt. Eine mit dem Warmwasserkasten zusammengebaute Entgasungseinrichtung veranschaulicht Abb. 260. Das linke Teilbild zeigt das gesamte Aggregat, bestehend aus dem Warmwasserkasten E in Form eines stehenden Zylinders, welcher auf seinem Deckel den ebenfalls zylindrisch gestalteten Entgaser trägt. Der Entgaser (rechts) besteht aus einer Wassereintrittskammer A, aus welcher das Kondensat durch die Verteilungsdüsen B an die Wände der Rohre C gespritzt wird. An diesen rinnt das Wasser 22*

340 als Schleier h e r u n t e r u n d wird hierbei durch den bei K in den Mantel G des E n t gasers e i n t r e t e n d e n H e i z d a m p f von e t w a 1,5 atii auf S i e d e t e m p e r a t u r e r w ä r m t . L u f t , die sich dabei abscheidet, k a n n nach oben an den Düsen B u n d am oberen Ende des R o h r e s F vorbei abziehen. Das K o n d e n s a t des H e i z d a m p f e s gelangt durch den S t u t z e n L über ein Regelventil M, m i t welchem der W a s s e r s t a n d eingestellt werden k a n n , in den W a r m w a s s e r k a s t e n E. D a s auf S ä t t i g u n g s t e m p e r a t u r e r w ä r m t e Speisewasser verteilt sich auf die R a s c h i g - R i n g e im F ü l l k ö r p e r r a u m D, wo die Ausscheidung der m i t g e f ü h r t e n L u f t d u r c h die B i l d u n g einer großen O b e r f l ä c h e gefördert wird, und t r i t t d a n n d u r c h seitlich a n g e o r d n e t e Ö f f n u n g e n J in den W a r m w a s s e r k a s t e n aus. Hier t r e n n e n sich die S c h w a d e n vom Wasser und w e r d e n durch den im E n t g a s e r h e r r s c h e n d e n D r u c k von ca. 0,2 atii z u m A b s t r ö m e n d u r c h das R o h r F gezwungen, w ä h r e n d das e n t g a s t e K o n d e n s a t bei N den Speisepumpen zufließt. Z u r E n t l ü f t u n g vor I n b e t r i e b n a h m e sind im E n t g a s e r kleine A b z u g s r o h r e P a n g e b r a c h t . Zur Verm e i d u n g von L u f t z u t r i t t z u m e n t g a s t e n K o n d e n s a t ist ü b e r dem W a s s e r r a u m durch leichten D a m p f ü b e r d r u c k (s. oben) ein D a m p f p o l s t e r zu h a l t e n . Bei der vorliegenden K o n s t r u k t i o n wird dieses aus dem K o n d e n s a t des H e i z d a m p f e s f ü r den E n t g a s e r sowie aus dem der H o c h d r u c k v o r w ä r m e r gebildet, welch letzteres durch den A n s c h l u ß 0 d i r e k t in den W a r m w a s s e r k a s t e n geleitet wird; das K o n d e n s a t v e r d a m p f t infolge der E n t s p a n n u n g bei E i n t r i t t in den W a r m w a s s e r k a s t e n . Die d u r c h das R o h r F aus dem W a r m w a s s e r k a s t e n a b z i e h e n d e n S c h w a d e n werden zur A u s n u t z u n g ihres W ä r m e inhaltes in einen N i e d e r d r u c k v o r w ä r m e r geleitet. Vgl. hierzu auch § 206. Zu b e m e r k e n ist, d a ß eine F i l t e r e i n r i c h t u n g am W a r m w a s s e r k a s t e n hier nicht vorgesehen ist, da derselbe f ü r eine T u r b i n e n a n l a g e , bei welchem eine V e r u n r e i n i g u n g des K o n d e n s a t e s durch Öl n u r in geringem U m f a n g e i n t r i t t , b e s t i m m t ist. Ebenso ist hier kein S c h w i m m e r v o r h a n d e n , da die Speisewasserregelung v o m Kessel aus erfolgt.

Abschnitt IV.

Rohrleitungen. 1. Dampfleitungen. § 181. Allgemeines. Die H a u p t d a m p f l e i t u n g , welche die V e r b i n d u n g zwischen den H a u p t a b s p e r r v e n t i l e n bzw. den Überhitzern der Kessel u n d dem Manövrierventil an der H a u p t m a s c h i n e herstellt, ist die wichtigste R o h r a n l a g e des D a m p f s c h i f f e s . D e m e n t s p r e c h e n d ist der K o n s t r u k t i o n und Verlegung aller ihrer Teile die g r ö ß t e A u f m e r k s a m k e i t z u z u w e n d e n . Das gleiche gilt von allen größeren S t r ä n g e n der Hilfsdampfleitung. Vor allem m u ß die A u f n a h m e der W ä r m e d e h n u n g e n sorgfältig b e a c h t e t werden. Bei N a ß d a m p f l e i t u n g e n schneidet m a n die R o h r l e i t u n g an geeigneten Stellen durch u n d v e r b i n d e t die E n d e n durch S t o p f b u c h s e n k o n s t r u k t i o n e n verschiedenster B a u a r t , welche die W ä r m e d e h n u n g der R o h r l e i t u n g a u f n e h m e n , o h n e d a ß unzulässige S p a n n u n g e n a u f t r e t e n . Bei H e i ß d a m p f l e i t u n g e n indessen, wo die S t o p f b u c h s e n n o r m a l e r B a u a r t f e s t b r e n n e n w ü r d e n , n u t z t m a n die Elastizität relativ leicht d e f o r m i e r b a r e r R o h r b o g e n f ü r die A u f n a h m e der W ä r m e d e h n u n g e n aus. Bei Leitungen kleineren Durchmessers, und zwar sowohl f ü r H e i ß d a m p f wie f ü r N a ß d a m p f , genügen zur Aufn a h m e der D e h n u n g e n in der Regel die K r ü m m u n g e n , welche sich bei der Verlegung an den S c h o t t - und B o r d w ä n d e n von selbst ergeben, so d a ß keine besonderen Ausgleichsorgane erforderlich werden.

341 Bei E i n w e l l e n a n l a g e n m i t t l e r e r G r ö ß e v e r e i n i g t m a n die D a m p f l e i t u n g e n d e r s ä m t l i c h e n Kessel im K e s s e l r a u m zu e i n e r g e m e i n s a m e n L e i t u n g , w e l c h e d e n D a m p f z u m M a n ö v r i e r v e n t i l d e r H a u p t m a s c h i n e f ü h r t . Bei g r ö ß e r e n A n l a g e n , n a m e n t l i c h bei s o l c h e n m i t m e h r e r e n W e l l e n f a ß t m a n die Kessel g r u p p e n w e i s e z u s a m m e n u n d v e r l e g t je eine b e s o n d e r e R o h r l e i t u n g zu den e i n z e l n e n M a s c h i n e n r ä u m e n b z w . M a s c h i n e n . F r ü h e r w u r d e n diese e i n z e l n e n S t r ä n g e n o c h d u r c h a b s p e r r b a r e V e r b i n d u n g s I e i t u n g e n v e r e i n i g t , u m im N o t f a l l j e d e H a u p t m a s c h i n e a u s e i n e m beliebigen Kesselr a u m v e r s o r g e n zu k ö n n e n ; die G e f a h r d e s V e r s a l z e n s d e r D a m p f l e i t u n g e n bei K o n d e n s a t o r r o h r b r ü c h e n f ü h r t e d a n n zu a u s g e s p r o c h e n e n K r a f t w e r k s c h a l t u n g e n , bei d e n e n j e d e r M a s c h i n e ein b e s t i m m t e r Teil d e r K e s s e l a n l a g e z u g e o r d n e t w u r d e . Meist w i r d j e d o c h ein M i t t e l w e g e i n g e s c h l a g e n , s. z. B. H a u p t d a m p f l e i t u n g D . „ B r e m e n " , § 194. Die V e r b i n d u n g d e r e i n z e l n e n R o h r s t r ä n g e e r f o l g t in d e r Regel im M a s c h i n e n r a u m , und z w a r a m vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t , welches gleichzeitig zur Befestigung von Absperrorganen, Abzweigstutzen f ü r Hilfsmaschinen, Wasserabscheidern usw. dient. Bei d e n h e u t e v e r w e n d e t e n D r ü c k e n u n d T e m p e r a t u r e n des F r i s c h d a m p f e s k o m m t f ü r die D a m p f l e i t u n g e n u n d d e r e n A r m a t u r e n n u r S t a h l als B a u s t o f f in F r a g e ; bei H o c h d r u c k h e i ß d a m p f l e i t u n g e n n u r w a r m f e s t e l e g i e r t e S t a h l s o r t e n . § 182. Durchmesser und W a n d s t ä r k e n der H a u p t d a m p f l e i t u n g e n . Z u n ä c h s t s u c h t m a n bei d e r K o n s t r u k t i o n d e r H a u p t d a m p f l e i t u n g e n die D u r c h m e s s e r so klein wie m ö g l i c h zu h a l t e n , n i c h t n u r , u m a n R a u m u n d G e w i c h t zu s p a r e n , s o n d e r n a u c h , u m n i c h t zu u n f ö r m i g e A r m a t u r e n zu e r h a l t e n u n d u m die A b m e s s u n g e n d e r R o h r b o g e n , d e r e n V e r w e n d u n g bei H e i ß d a m p f l e i t u n g e n , vgl. § 192, u n u m g ä n g l i c h ist, in m ä ß i g e n G r e n z e n zu h a l t e n . A n d e r e r s e i t s a b e r d a r f d e r D u r c h m e s s e r der L e i t u n g ein gewisses M a ß a u c h n i c h t u n t e r s c h r e i t e n , weil s o n s t die D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t e n u n d d a m i t die S t r ö m u n g s w i d e r s t ä n d e zu h o c h w e r d e n . Ü b e r die B e r e c h n u n g d i e s e r S t r ö m u n g s w i d e r s t ä n d e s. A n h . 12. In d e r Regel w ä h l t m a n bei N a ß d a m p f l e i t u n g e r i D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t e n z w i s c h e n e t w a 2 5 — 3 0 m / s e k , bei H e i ß d a m p f l e i t u n g e n z w i s c h e n 3 0 — 4 5 m / s e k , w o b e i die h ö h e r e n W e r t e f ü r l e i c h t k o n s t r u i e r t e M a s c h i n e n a n l a g e n b z w . f ü r die F a h r t m i t h ö c h s t e r F o r c i e r u n g d e r b e t r e f f e n d e n A n l a g e g e l t e n . So b e t r ä g t z. B. die D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t in d e r H a u p t d a m p f l e i t u n g des D. „ B r e m e n " , vgl. § 194, bei d e r N o r m a l l a s t v o n 9 0 0 0 0 W P S 3 3 m / s e k , bei d e r F a h r t m i t H ö c h s t l e i s t u n g , d. h. 1 2 0 0 0 0 W P S , 45 m/sek. B e z e i c h n e n wir die D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t m i t w, d a s s p e z i f i s c h e V o l u m e n des D a m p f e s m i t v, d a s G e w i c h t des s e k u n d l i c h d u r c h die D a m p f l e i t u n g s t r ö m e n d e n D a m p f e s m i t G, so ist d e r Q u e r s c h n i t t d e r D a m p f l e i t u n g „ F =

G•v w

U m zu h o h e S t r ö m u n g s w i d e r s t ä n d e zu v e r m e i d e n , s i n d a u c h die A r m a t u r e n e n t sprechend auszugestalten. Scharfe Ablenkungen, T-Stücke und Durchgangsventile sind m ö g l i c h s t zu v e r m e i d e n u n d w e n n i r g e n d m ö g l i c h d u r c h H o s e n s t u t z e n , s. z. B. K e s s e l a n l a g e des D. „ N o r m a n d i e " , A b b . 351 u. 352, b z w . d u r c h E c k v e n t i l e zu ers e t z e n . K r ü m m e r s i n d m i t n i c h t zu k l e i n e m R a d i u s a u s z u f ü h r e n . D i e W a n d s t ä r k e n a h t l o s e r D a m p f l e i t u n g e n e r g i b t sich n a c h d e n V o r schriften des Germanischen Lloyd a u s der F o r m e l : _ S

p-d 2 0 0 - /c

C

'

d a b e i ist s die W a n d s t ä r k e u n d d d e r 1. D u r c h m . des R o h r e s in m m , p der zulässige B e t r i e b s d r u c k in k g / c m 2 , k ein m i t d e r v o r g e s e h e n e n D a m p f t e m p e r a t u r zwischen 6,5

342 und 4 schwankender Faktor, c ein Zuschlag für Unrundheit und Abrostung, schwankend zwischen 1,5 und 2,5 mm. Näheres ist aus den Vorschriften des Germanischen Lloyd zu ersehen. § 183. Die Wandstärke der Dampfleitungsarmaturen, welche heute ausschließlich aus Stahlguß hergestellt werden, kann nach der oben für die Rohre angegebenen Formel berechnet werden, doch ist hierbei aus Gußrücksichten der konstante Zuschlag c wesentlich zu erhöhen. Es existieren f ü r die Bemessung dieser Wandstärken verschiedene Normen, welche indessen, da sie nach den wirtschaftlichen Bedürfnissen der Armaturenfabriken abgestuft sind, sprunghaft sich ändernde Werte der Beanspruchungen ergeben. Ein aus vielen ausgeführten Stücken abgeleitetes Kurvenblatt Abb. 261 gibt einen guten An40

30

6 $ .c. •n> 42 $

O

100 200 Jnnendurchmesser mm

300

400

Abb. 261. halt für die Wandstärken. Die eingetragenen Linien konstanter Beanspruchung lassen den Einfluß des konstanten Zuschlags c erkennen, welcher bei kleinen Durchmessern und Drücken am stärksten ins Gewicht fällt. Das Kurvenblatt gilt f ü r Dampftemperaturen bis 350° C; darüber hinaus sind die Werte zu erhöhen, und zwar bis 400° C um 5%, von 400—450° C um 10% und von 450—500° C um 20%. Die Armaturen haben häufig recht komplizierte Formen wegen der mannigfaltigen Rohranschlüsse, welche an denselben zusammenführen. Es ist darauf zu achten, daß sich hieraus nicht flache Wände ergeben, in welchen unzulässige Beanspruchungen auftreten. Wenn sich trotzdem kleinere ebene Flächen an solchen Armaturen nicht vermeiden lassen, so sind dieselben durch stählerne Gewinde-Stehbolzen zu versteifen. Die Stehbolzen werden auf beiden Seiten eingeschraubt, wozu kräftige Augen anzugießen sind. Über die Verstärkung der Armaturen überall da, wo Dampfschübe bzw. die von Ankern herrührenden Zugspannungen aufzunehmen sind, s. § 189.

343 B e s o n d e r s z u a c h t e n ist a u f e i n e n g u t e n Ü b e r g a n g z u m F l a n s c h , weil a n d i e s e r S t e l l e g r o ß e B e a n s p r u c h u n g e n a u f t r e t e n ; ü b e r d i e s k ö n n e n a n S t e l l e n zu p l ö t z l i c h e r Q u e r s c h n i t t s ä n d e r u n g beim Gießen leicht L u n k e r oder Risse e n t s t e h e n . F ü r die W a h l d e r M a t e r i a l i e n d e r D a m p f l e i t u n g s a r m a t u r e n g e l t e n die g l e i c h e n G e s i c h t s p u n k t e , w i e b e r e i t s in § 100 f ü r die K e s s e l a r m a t u r e n a n g e g e b e n .

T a b e l l e Nr. 27. Abmessungen für M/>-Flanschen (zu A b b . 262).

D

Nennweite

s

a

c

b

h

360 ! 350 cb [

125 180 250 310

18 22 26 28

20 28 40 48

346 Die A b b . 266 zeigt je ein normales E c k - und D u r c h g a n g s v e n t i l (Deutsche Normen) f ü r D r ü c k e bis 16 a t ü . Die b e k a n n t e K o n s t r u k t i o n bedarf keiner weiteren Beschreibung. Betr. Material gilt das u n t e r K e s s e l a r m a t u r e n Gesagte. Hauptabmessungen der g e b r ä u c h l i c h s t e n N e n n w e i t e n s. T a b . 29. § 186. Verlegung der Hauptdampfleitung. Entwässerung. Die H a u p t d a m p f l e i t u n g m u ß sich g u t entwässern lassen. Die ganze Leitung wird d a h e r nach Möglichkeit leicht geneigt verlegt, so d a ß das kondensierende Wasser s t e t s nach einer Stelle ab-

fließt, an welcher es im B e t r i e b s t ä n d i g abgelassen w e r d e n k a n n . In der Regel verlegt m a n die L e i t u n g von den Kesseln z u m vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t leicht fallend und o r d n e t d o r t einen W a s s e r a b s c h e i d e r an, der die L e i t u n g s t ä n d i g e n t w ä s s e r t und auch bei etwaigem Ü b e r s c h ä u m e n der Kessel das in die D a m p f l e i t u n g mitgerissene W a s s e r a u f n i m m t . Der W a s s e r a b s c h e i d e r b e s t e h t aus einem großen zylindrischen Gefäß, in dem der Dampf — evtl. noch durch besondere Prallbleche •— s t a r k u m g e l e n k t wird. Da der D a m p f gelegentlich a u c h feste Teile oder sonstige F r e m d k ö r p e r m i t f ü h r e n kann, sieht m a n im W a s s e r a b s c h e i d e r h ä u f i g a u c h Dampfsiebe vor, welche die F r e m d k ö r p e r a u f f a n g e n u n d überdies v e r h ü t e n , d a ß das im W a s s e r a b s c h e i d e r a n g e s a m m e l t e Wasser durch den D a m p f s t a r k angeblasen und sogar m i t g e f ü h r t wird. W e r d e n keine Siebe

347 vorgesehen, so kann man sich vor den genannten Gefahren durch geschickt angeordnete solide Wände im Innern des Abscheiders schützen. Bei Hochdruckdampfleitungen ist die Ausführung der Wasserabscheider schwierig, da ein großes Gefäß sehr große Wandstärke erhalten müßte. Hier ist aber die Gefahr von Wasserschlägen erheblich geringer, da mitgerissenes Wasser bereits im Überhitzer meist vollständig nachverd a m p f t wird, so daß Wassereinbrüche in die Rohrleitung nur bei starkem Überkochen der Kessel auftreten. Abb. 267 zeigt einen Wasserabscheider, dessen Bauart für größere Naßdampfanlagen typisch ist. Er besteht aus einem starken genieteten oder geschweißten Blechzylinder A, der an einen Stahlgußstutzen B freihängend angeflanscht ist. Der Stutzen

B ist mit einem Fuß F an dem vorderen Maschinenraumschott G befestigt. Der Deckel C mit dem Entwässerungsventil M und dem unteren Anschlußstutzen des Wasserstandes L schließt den Abscheider A unten ab. Der vom Ventilkasten eines doppelten Schottventils D kommende Dampf strömt durch den oberen Flansch des Stutzens B in den Wassersammler und durch den horizontal ausmündenden Anschluß über das Ventil E zur Hauptmaschine. Die Leitung N ist eine Querverbindung zur anderen Schiffsseite. Das Schottventil D ist an dem verstärkten Maschinenraumschott G befestigt. An seinem Schottflansch schließen die beiden H a u p t d a m p f leitungen an. Im Stutzen B des Wasserabscheiders ist eine Querwand H eingegossen, welche das direkte Überströmen des Dampfes vom Eintritts- zum Austrittstutzen verhindert. Diese Querwand ist nach unten durch ein eingesetztes starkes Siebblech J ver-

348 längert. Quer durch den zylindrischen Körper A des Abscheiders ist leicht geneigt eine Siebplatte K befestigt. Abb. 268 gibt die D u r c h f ü h r u n g der H a u p t d a m p f l e i t u n g durch das Maschinenraumschott bei den mit H o c h d r u c k - H e i ß d a m p f von 50 a t ü und 450° C betriebenen D. „ S c h a r n h o r s t " und „ G n e i s e n a u " , s. Schiffsverz., wieder. Der Wassersammler H ist mit dem S c h o t t s t u t z e n zu einem S t a h l g u ß s t ü c k vereinigt. Der R a u m f ü r die Abscheidung des Wassers ist in A n b e t r a c h t der hohen Überhitzung relativ klein und nicht mit E i n b a u t e n versehen. Der D a m p f e i n t r i t t s t u t z e n ist durch das Maschinenraumschott hindurch verlängert und im Kesselraum mit einem Zwillingsstutzen G v e r b u n d e n , in welchen die von den beiden Kesseln einer Schiffsseite kommenden H a u p t d a m p f leitungen e i n m ü n d e n . Über die H a u p t d a m p f l e i t u n g s. § 195. Bei sehr großen Anlagen, wo eine ausreichend geneigte F ü h r u n g der langen H a u p t d a m p f l e i t u n g schwierig zu verwirklichen ist, wählt man einen geeigneten P u n k t der Leitung als H ö c h s t p u n k t und läßt von diesem die Leitung nach beiden Richtungen abfallen, d. h. also, in der einen R i c h t u n g nach dem Wassersammler am vorderen Maschinenraumschott, in der anderen Richtung nach den Kesseln. In dieser Weise ist z. B. die weiter unten beschriebene H a u p t d a m p f l e i t u n g des D. „ B r e m e n " verlegt, vgl. § 194. § 187. Wärmedehnung in Dampfleitungen. Eine bei der T e m p e r a t u r t0 (im kalten Zustand) verlegte D a m p f l e i t u n g dehnt sich bei Inbetriebnahme aus. W e n n sie nirgends eingespannt ist, vergrößert sich der A b s t a n d w ihrer E n d p u n k t e dabei entsprechend der B e t r i e b s t e m p e r a t u r um Aw = (xm • — 1 0 ) • w, wobei x m der mittlere lineare Wärmeausdehnungskoeffizient f ü r den T e m p e r a t u r b e r e i c h zwischen t0 und t1 ist; vgl. Anh. 10, § 4 . Sind Anfangs- und E n d p u n k t e der D a m p f l e i t u n g F e s t p u n k t e , welche die W ä r m e ausdehnung verhindern, so treten je nach der Form der Leitung Druck-, Biegungsund bei räumlich g e k r ü m m t e n Rohrleitungen auch Verdrehungsspannungen auf. Es können dadurch, vor allem bei geraden Leitungen, sehr hohe Beanspruchungen ausgelöst werden. Man m u ß daher besondere Organe vorsehen, welche diese W ä r m e dehnungen a u f n e h m e n . § 188. Organe zur Aufnahme der Wärmedehnung in Naßdampfleitungen. Um die W ä r m e d e h n u n g e n unschädlich zu machen, schneidet man die zwischen zwei Fixpunkten verlegten geraden Naßdampfleitungen an einer passenden Stelle durch und schaltet dort eine K o m p e n s a t i o n s v o r r i c h t u n g ein, welche den beiden Leitungsteilen eine axiale D e h n u n g g e s t a t t e t . Diese Kompensationseinrichtung m u ß eine Stopfbuchse f ü r die A b d i c h t u n g beider Leitungsteile gegeneinander enthalten und Vorrichtungen f ü r die A u f n a h m e des infolge der U n t e r b r e c h u n g nach beiden Seiten wirkenden D a m p f s c h u b e s vorsehen. Der D a m p f s c h u b P , welcher in der Stopfbuchse die beiden Leitungsteile in Richt u n g der S t o p f b u c h s e n a c h s e auseinanderzudrücken sucht und von Ankern oder Fixpunkten a u f g e n o m m e n werden muß, ist P =

\xdl*p;

darin ist d1 der ä. D u r c h m . des Rohrendes (Rohrschuh) in der Stopfbuchse in cm, p der D a m p f ü b e r d r u c k in der Rohrleitung in kg/cm 2 . § 189. Schubstopfbuchsen. Die einfachste E i n r i c h t u n g dieser Art ist die Schubstopfbuchse, welche bei N a ß d a m p f l e i t u n g e n vorwiegend bis zu den größten Abmessungen a n g e w a n d t worden ist.

349 In A b b . 269 ist eine S c h u b s t o p f b u c h s e in der H a u p t d a m p f l e i t u n g eines älteren S c h n e l l d a m p f e r s f ü r 300 m m 1. D u r c h m . und 16 atii wiedergegeben. Die R o h r k r ü m m e r Av A2 s t ü t z e n sich mit je einem k r ä f t i g e n F u ß auf die d u r c h hohe T r ä g e r J v e r s t ä r k t e S c h o t t w a n d . Die V e r s t ä r k u n g ist so bemessen, d a ß der A x i a l s c h u b des R o h r e s ohne D e f o r m a t i o n des S c h o t t e s a u f g e n o m m e n wird. In die E r w e i t e r u n g des K r ü m m e r s A2, den sog. S t o p f b u c h s t o p f , r a g t der mit dem geraden R o h r s t ü c k C v e r f l a n s c h t e R o h r s c h u h B hinein. Dieser ist gegen A2 durch eine P a c k u n g E g e d i c h t e t , welche mittels der S t o p f b u c h s b r i l l e F angezogen wird. J e d e zweite d e r S t i f t s c h r a u b e n G, welche zum Anziehen der S t o p f b u c h s e dienen, ist verlängert u n d d u r c h einen Ringflansch des R o h r s c h u h e s B h i n d u r c h g e f ü h r t , h i n t e r welchem Sicher u n g s m u t t e r n M mit Spielraum a u f g e s e t z t sind. In w a r m e m Z u s t a n d der R o h r l e i t u n g

e n t s p r i c h t dieser Spielraum der axialen W ä r m e d e h n u n g des R o h r s t r a n g e s . Die M u t tern M sollen im Falle des eventuellen N a c h g e b e n s der S c h o t t v e r s t ä r k u n g (z. B. bei Kollisionen) den S c h u b a u f n e h m e n , d a m i t der R o h r s c h u h sich nicht aus dem S t o p f buchstopf herausziehen k a n n . Auf die S i c h e r u n g s m u t t e r n sind K a p p e n K gesetzt, welche ihrerseits d u r c h Splinte mit der V e r l ä n g e r u n g der S t i f t s c h r a u b e n v e r b u n d e n sind. Nach der M o n t a g e der ganzen R o h r l e i t u n g w e r d e n in k a l t e m Z u s t a n d die M u t tern M so eingestellt, d a ß zwischen M u t t e r und Ringflansch n u r ein kleiner, a b e r überall gleicher A b s t a n d s bestehen b l e i b t ; erst d a n n wird die Sicherungskappe K a u f g e s e t z t . Man sichert sich so gegen ein versehentliches oder u n b e f u g t e s Verstellen der M u t t e r n M, welches beim E r k a l t e n der R o h r l e i t u n g B r ü c h e hervorrufen k a n n . S e l b s t v e r s t ä n d l i c h m u ß sich der K r ü m m e r A1 am a n d e r e n E n d e der R o h r l e i t u n g auf ein gleich s t a r k e s Widerlager s t ü t z e n , wie jenes f ü r den K r ü m m e r A2. W o m a n nicht in der Lage ist, S c h o t t v e r s t ä r k u n g e n von genügender Sicherheit vorzusehen, v e r b i n d e t m a n die beiden R o h r s t ü c k e Ax und A2 durch Anker, welche die S c h u b k r a f t a u f n e h m e n , s. A b b . 270. Besondere Sorgfalt ist darauf zu v e r w e n d e n , d a ß die Augen, an welchen die A n k e r H angreifen, genügende H ö h e besitzen und d u r c h weit a u s l a u f e n d e R i p p e n mit den G u ß s t ü c k e n , an denen sie sitzen, vereinigt werden, so d a ß diese letzteren nicht durch den Zug der A n k e r einreißen oder deformiert werden. Längere A n k e r werden in der Regel n u r an einem E n d e mit einem Auge, am a n d e r e n E n d e dagegen mit Gewinde und M u t t e r versehen, d a m i t die Länge bei der M o n t a g e genau eingestellt w e r d e n k a n n . Die M u t t e r n der A n k e r werden gegen Verstellen mit Splinten gesichert. Die B e a n s p r u c h u n g der aus Stahl g e s c h m i e d e t e n A n k e r wird sehr niedrig, in der Regel zu 300—500 k g / c m 2 gewählt.

350 Als P a c k u n g s m a t e r i a l f ü r die S t o p f b u c h s e n w e r d e n verschiedene h i t z e b e s t ä n d i g e D i c h t u n g e n v e r w e n d e t ; a m meisten gebräuchlich sind durch Einlage von feinem Messingdraht widerstandsfähig gemachte starke Asbestschnüre. Die S c h u b s t o p f b u c h s e n sind n u r f ü r gerade R o h r l e i t u n g e n geeignet, da sie bei B e a n s p r u c h u n g e n quer zur Achse zu Brüchen oder m i n d e s t e n s zu Leckagen neigen. W i r d also eine H a u p t d a m p f l e i t u n g n u r mit S c h u b s t o p f b u c h s e n a u s g e r ü s t e t — das ist bei der Mehrzahl der m i t N a ß d a m p f betriebenen H a n d e l s s c h i f f e der Fall —, so m u ß m a n zwischen F i x p u n k t e n g e r a d e R o h r s t r ä n g e verlegen, die sämtlich S c h u b s t o p f b u c h s e n erhalten, w ä h r e n d die A r m a t u r e n an den F i x p u n k t e n den Dampf e n t s p r e c h e n d u m l e n k e n . Diese A r m a t u r e n müssen ebenso wie die K o n s t r u k t i o n e n , an welchen sie b e f e s t i g t sind, den R e s u l t a n t e n der a u f t r e t e n d e n A x i a l k r ä f t e P genügenden W i d e r s t a n d leisten k ö n n e n . Die als S t ü t z p u n k t e f ü r D a m p f l e i t u n g e n dienenden S c h o t t e ,

Decksbalken u n d ähnlichen schiffbaulichen K o n s t r u k t i o n e n sind d a h e r durch Profileisen oder A b s t ü t z u n g e n e n t s p r e c h e n d zu versteifen, s. Abb. 269. Auch V e r b i n d u n g s s t u t z e n , Absperrventile a n Kesseln u n d H a u p t m a s c h i n e n müssen besonders sorgf ä l t i g konstruiert u n d a b g e s t ü t z t bzw. v e r s t ä r k t w e r d e n , d a m i t nicht d u r c h das M o m e n t der K r a f t P in den Ventilhälsen zu große B i e g u n g s b e a n s p r u c h u n g e n a u f t r e t e n , wie solche m e h r f a c h Ursache von schweren H a v a r i e n geworden sind. § 190. Das vordere Maschinenraumschott des D. „Imperator" (später „ B e r e n g a r i a " ) . s. Schiffsverz., bietet ein Beispiel g r ö ß t e n M a ß s t a b e s f ü r die V e r w e n d u n g von Schubs t o p f b u c h s e n , s. Abb. 271. Die Disposition der T u r b i n e n a n l a g e , s. 2. Bd., § 184. Aus den K e s s e l r ä u m e n f ü h r e n auf beiden Schiffsseiten je zwei H a u p t d a m p f rohrleitungen von 350 m m 1. D u r c h m . z u m vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t . Die beiden Leitungen jeder Schiffsseite vereinigen sich in je einem S c h o t t v e n t i l k a s t e n u n d z w a r A auf Bb und B auf Stb, in welchem sie d u r c h zwei Ventile C a b s p e r r b a r sind. Aus jedem dieser beiden V e n t i l k a s t e n wird der D a m p f mit einem A n s c h l u ß von 470 m m 1. D u r c h m . einem W a s s e r s a m m l e r E bzw. F z u g e f ü h r t , in die durch h y d r a u lische Servomotoren D g e s t e u e r t e Schnellschlußventile e i n g e b a u t sind. Die beiden W a s s e r s a m m l e r sind m i t e i n a n d e r d u r c h eine Q u e r l e i t u n g v e r b u n d e n , welche durch einen D a m p f s c h i e b e r G von 470 m m 1. D u r c h m . g e t r e n n t werden k a n n . Bei H a u p t f a h r t s t r ö m t der D a m p f aus beiden W a s s e r s a m m l e r n über das H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l H von 660 m m 1. D u r c h m . zur W D - V o r w ä r t s t u r b i n e . Bei F a h r t mit kleinerer Last, n a m e n t l i c h , wenn viele Manöver zu e r w a r t e n sind, bleibt H geschlossen, u n d es wird n u r das U m g e h u n g s v e n t i l J von 250 m m 1. D u r c h m . b e n u t z t . W e n n die beiden Schiffsseiten u n a b h ä n g i g v o n e i n a n d e r betrieben w e r d e n sollen, wie dies im R e v i e r geschieht, wird der Schieber G geschlossen, u n d es erhält sodann die MDT u r b i n e auf Stb-Seite d u r c h d a s Ventil K von 350 m m 1. D u r c h m . F r i s c h d a m p f ,

351 w ä h r e n d die ßb-Seite ihren Z u d a m p f nach wie vor durch das H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l H oder das Umgehungsventil J erhält. Die Stb-HD-Rw-Turbine erhält ihren Zudampf durch das /?iv-Manövrierventi! L, die auf Bb durch das Ventil P. Als Notschaltung lassen sich die ND-Vw- und die yVD-/?iv-Turbinen mit Frischdampf beaufschlagen und zwar durch die Ventile Q und R f ü r die ßb-Seite, durch die Ventile M und N f ü r die Stb-Seite. Die Ventile 0 bzw. S sind Gruppenventile f ü r die Notschaltung. In den von den Ventilen H, K, L und P abgesperrten Zudampfleitungen zu den T u r b i n e n befinden sich Dampfsiebe a; die W ä r m e a u s d e h n u n g e n werden von den

Schubstopfbuchsen b a u f g e n o m m e n . An den Ventilkästen A und ß ist je eine Überproduktionsleitung c angeschlossen, welche durch Ventile T von 140 mm 1. D u r c h m . a b s p e r r b a r sind. Die von den Kesselräumen k o m m e n d e n Hilfszudampfleitungen von 250 mm 1. D u r c h m . werden am Maschinenraumschott durch die Ventile U abgesperrt. Beide Leitungen sind durch ein R o h r d vereinigt und durch Ventile V von 250 mm 1. D u r c h m . mit den Ventilkästen A und ß v e r b u n d e n . Durch ein Durchgangsventil W können die Hilfsdampfleitungen beider Schiffsseiten g e t r e n n t werden. Die Hilfsdampfleitung im Maschinenraum schließt auf jeder Schiffsseite am Wassersammler X an, in welchen der aus dem Ventil U k o m m e n d e Hilfsdampf einströmt. Von dort aus wird der Hilfsdampf durch die an X angeschlossenen Ventile Y nach der Ringleitung in den Maschinenräumen weitergeleitet. Beachtenswert ist an der G e s a m t a u s f ü h r u n g die sorgfältige Versteifung und V e r r i p p u n g aller A r m a t u r t e i l e , welche Schüben oder Biegungsmomenten ausgesetzt sind.

352 § 191. Andere Stopfbuchsen. A u ß e r den S c h u b s t o p f b u c h s e n sind f ü r N a ß d a m p f l e i t u n g e n auch noch S t o p f b u c h s b a u a r t e n komplizierterer K o n s t r u k t i o n v e r w e n d e t w o r d e n , welche sich in m a n chen Fällen vorzüglich dazu eignen, der D a m p f l e i t u n g die g e w ü n s c h t e Beweglichkeit zu geben bzw. W ä r m e d e h n u n g e n auszugleichen. Die D e t a i l k o n s t r u k t i o n einer K u g e l s t o p f b u c h s e , welche das gerade R o h r s t ü c k C mit dem A r m a t u r s t u t z e n A v e r b i n d e t , zeigt Abb. 272. Kugelstopfbuchsen dieser Art sind häufig in Rohrleitungen verlegt worden, welche Winkel bilden, u m die D e h n u n g eines der

Abb. 272.

(M. 1:4,5)

Schenkel durch D r e h u n g des a n d e r e n a u f z u n e h m e n , s. A b b . 273. Der S t u t z e n A, Abb. 272, ist zu einem kugeligen S t o p f t u : h s e n topf erweitert, in welchen der auf das Rohr C a u f g e s c h r a u b t e kugelig ausgebildete R o h r s c h u h B hineinragt. Um das Verrosten des R o h r s c h u h e s zu v e r h i n d e r n , stellt m a n ihn aus niedrig legiertem Nickelstahl her; ist der R o h r s c h u h m i t dem R o h r aus einem S t ü c k geschmiedet, so wird die K u g e l o b e r f l ä c h e vernickelt. Der Rohrschuh B wird von d e m G r u n d r i n g u n d dem Deckel der Stopfbuchse g e f ü h r t ; das Anziehen der S t o p f b u c h s p a c k u n g wird durch einen ü b e r die P a c k u n g / 7 gelegten S t a h l r i n g mittels D r u c k s c h r a u b e n im Deckel bewirkt. Zwei flache A n k e r E, welche ü b e r angeschmiedete Z a p f e n der dreieckigen Schilde D gelegt sind, n e h m e n die A x i a l k r a f t auf, welche C und A a u s e i n a n d e r zu d r ü c k e n s u c h t . Die Schilde D ü b e r t r a g e n den Zug auf die A r m a t u r e n C und A mittels gut a n g e p a ß t e r K n a g g e n . A b b . 274 zeigt in Ansicht und schematisch im S c h n i t t eine f r ü h e r h ä u f i g a n g e w e n d e t e K o m b i n a t i o n von K u g e l s t o p f b u c h s e n . Es h a n d e l t sich hier d a r u m , das H a u p t a b s p e r r v e n t i l E der Kolbend a m p f m a s c h i n e eines sehr leicht g e b a u t e n F a h r z e u g e s mit dem S c h o t t v e n t i l A zu v e r b i n d e n , ohne b e f ü r c h t e n zu müssen, d a ß die

-U

T A b b . 273

353

h e f t i g e n Bewegungen der schnellaufenden K o l b e n d a m p f m a s c h i n e relativ zum festen S c h o t t die H a u p t d a m p f l e i t u n g gefährden. W ä h r e n d die beiden Kugelstopfbuchsen und ß 2 , bei welchen die Zapfen der V e r b i n d u n g s a n k e r T 7 ! leicht ballig gedreht sind, eine gewisse Beweglichkeit des a b w ä r t s f ü h r e n d e n Zweiges C1 der Rohrleitung sichern, g e s t a t t e n die beiden Kugelstopfbuchsen B3 u n d ß 4 insbesondere eine Auf- und Abbewegung des Ventiles E. D a es sich um N a ß d a m p f von 14 atü handelt, können die geringen W ä r m e d e h n u n g e n der geraden R o h r s t ü c k e zwischen den S t o p f b ü c h s e n , deren Länge etwa 1 m b e t r ä g t , ohne Schaden von der Packung der Kugelstopfbüchsen aufgenommen werden.

Man kann der Kugelstopfbuchse in der Regel n u r Verdrehungen bis zu einigen Grad z u m u t e n . Um größere Verschiebungen der E n d p u n k t e einer Leitung zu ermöglichen, hat m a n bei den N a ß d a m p f l e i t u n g e n größerer Schiffe gelegentlich zu anderen A u s f ü h r u n g s f o r m e n gegriffen, z. B. D r e h s t o p f b u c h s e , s. Abb. 275. Die beiden Rohrenden und R2 werden durch einen in 2 S t o p f b u c h s e n A bzw. C eingesteckten Rohrbügel B v e r b u n d e n ; Gleitlager E ermöglichen das Schieben der Rohrenden. Der Rohrbügel B wird durch geeignete Verankerungen D und G in den Stopfbuchsen gehalten. § 192. Organe zur Aufnahme der Wärmedehnungen in Heißdampfrohrleitungen. Die geschilderten S t o p f b u c h s e n k o n s t r u k t i o n e n k a n n man f ü r Heißdampf nicht verB a u e r , Schiffsmaschinenbau

III.

23

354

wenden, weil die Packungen den hohen Temperaturen nicht standhalten und die Rohrschuhe in den Packungsräumen festbrennen würden. Man verlegt daher die Rohrleitung ohne Unterbrechung und gleicht die Wärmedehnung durch f e d e r n d e R o h r bogen aus. Bei kleineren Anlagen wählt man häufig Rohrbogen in der sog. „ L y r a " Form, z. B. für die Verbindung der Schottstutzen der Hauptdampfleitung mit der benachbarten Hauptmaschine. Im allgemeinen behilft man sich dadurch, daß man die Hauptdampfleitung in weitausladendem Bogen mit großen Pfeilhöhen durch die Räume hindurchführt. Beispiele s. in den folgenden Paragraphen. Die B e r e c h n u n g der Elastizität solcher Rohrbogen s. Anh. 10. Vielfach hat man statt der glatten Rohre an den Stellen, wo scharfe Krümmungen auftreten, sog. F a l t e n r o h r e verwendet, welche an der Innenseite der Rohrkrümmungen Falten aufweisen, während die äußere Rundung glatt gehalten wird, s. Abb. 276. Allerdings wird heute der Wert der Faltenrohre bestritten, da in den Falten lokale Beanspruchungen auftreten können, welche höher sind als die-

Abb. 275.

Abb. 276.

jenigen in glatten Rohren gleicher Länge und Krümmung, vgl. Anh. 10. — Bei geraden Rohrleitungen mit niedrigeren Drücken, welche eine gewisse axiale Elastizität aufweisen sollen, werden gelegentlich auch Faltenrohre mit ringsum laufenden Falten (Wellrohre) verwendet. Solche Wellrohre finden z. B. Verwendung in den Überströmleitungen zwischen den Turbinen oder von den Turbinen zum Kondensator. Die Fixpunkte gekrümmter Rohrleitungen, sowie die Anschlüsse derselben an Armaturen müssen natürlich so bemessen sein, daß sie den auftretenden elastischen Kräften mit aller Sicherheit widerstehen können.

355 § 193. Die Hauptdampfleitung eines größeren Frachtdampfers. Der Mascliinenleistung von 6500 PSj e n t s p r e c h e n d sind 5 mit S c h m i d t s c h e n R a u c h r ö h r e n ü b e r h i t z e r n v e r s e h e n e Dreiflammrohrkessel von je 300 m 2 Heizfläche v o r g e s e h e n ; D a m p f d r u c k 14,5 a t ü , D a m p f t e m p e r a t u r 300° C. Die R o h r l e i t u n g , Abb. 277, ist so angelegt, d a ß die H a u p t m a s c h i n e u n d die Hilfsmaschinen sowohl mit H e i ß d a m p f als auch mit Mischdampf oder S a t t d a m p f betrieben werden k ö n n e n . Dazu ist jedes der Kessela b s p e r r v e n t i l e A mit zwei D a m p f a u s t r i t t s a n s c h l ü s s e n v e r s e h e n ; ü b e r ein Ventil B ist d e r N a ß d a m p f s a m m e i k a s t e n des Überhitzers angeschlossen, ein Ventil C dient z u r d i r e k t e n E n t n a h m e von S a t t d a m p f aus den Kesseln. Die 5 H e i ß d a m p f l e i t u n g e n 1—5 (in der Z e i c h n u n g mit Mittellinien versehen), die von den H e i ß d a m p f s a m m e l k ä s t e n der Ü b e r h i t z e r ausgehen, vereinigen sich a n dem S a m m e l s t u t z e n D und sind hier durch die Ventile E, F, G, H und J a b s p e r r b a r . Die v o n den Ventilen C a u s g e h e n d e n N a ß d a m p f l e i t u n g e n vereinigen sich im S t u t z e n K, v o n dem eine d u r c h das Ventil M (Mischventil) a b s p e r r b a r e Leitung L zu dem S a m m e l s t u t z e n D f ü h r t . An diesen schließt eine D o p p e l l e i t u n g N nach dem M a n ö v rierventil 0 der H a u p t m a s c h i n e a n ; die Leitungen N sind d u r c h je ein Ventil P an dem S t u t z e n D a b s p e r r b a r . Zur V e r d e u t l i c h u n g ist diese ganze G r u p p e am Maschinenr a u m s c h o t t in A b b . 278 auch im S c h i f f s q u e r s c h n i t t , von vorn gesehen, und zwar im d o p p e l t e n M a ß s t a b wiedergegeben. Auch der H e i ß d a m p f f ü r die Hilfsmaschinen wird dem S t u t z e n D d u r c h ein Ventil Q e n t n o m m e n . Im H a f e n wird der H i l f s d a m p f l e i t u n g durch das Ventil R N a ß d a m p f z u g e f ü h r t . Der S a m m e l s t u t z e n D ist auf dem mittleren Kessel befestigt, der S t u t z e n K ist beweglich gelagert. Der A n s c h l u ß k r ü m m e r , welcher v o m H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l z u m / / D - Z y l i n d e r f ü h r t , h a t 325 m m 1. D u r c h m . ; die Leitungen N, welche den Frischdampf vom Ventilk a s t e n D zum Manövrierventil f ü h r e n , je 225 m m 1. D u r c h m . bei 8,5 m m W a n d s t ä r k e . Die von j e d e m Kessel abzweigenden H e i ß d a m p f l e i t u n g e n besitzen 160 m m 1. D u r c h m . bei 6,5 m m W a n d s t ä r k e . Der S a m m e l s t u t z e n D ist mit dem H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l 0 durch D o p p e l r o h r e v e r b u n d e n , u m eine möglichst große Elastizität sicherzustellen. Die Rohre N sind in einem nach a u f w ä r t s gerichteten Bogen verlegt, so d a ß die bei D e h n u n g derselben a u f t r e t e n d e n B e a n s p r u c h u n g e n in diesen Rohren selbst sowie im Hals des Manövrierventils und a m A n s c h l u ß an den S a m m e l s t u t z e n sich in möglichst geringen Grenzen h a l t e n . Auch die »übrigen D a m p f r o h r e sind a u s d e m gleichen G r u n d e in g r o ß e m Bogen verlegt, vgl. Anh. 10. Die Flanschen sind e n t s p r e c h e n d Abb. 262 a u s g e f ü h r t . § 194. Die Hauptdampfleitungen des D. „Bremen", s. Schiffsverz., zeigen Abb. 279 u. 280. Die Kesselanlage b e s t e h t aus 20 in 4 K e s s e l r ä u m e n u n t e r g e b r a c h t e n W a s s e r rohrkesseln. Die vorderen Kesselräume I und II, sowie die hinteren Kesselräume III u n d IV sind je d u r c h ein S c h o t t v o n e i n a n d e r g e t r e n n t ; zwischen Kesselraum II und I I I befindet sich noch der K ü h l m a s c h i n e n r a u m , durch den ein besonderer R o h r t u n n e l f ü r die D a m p f l e i t u n g e n f ü h r t . Im Kesselraum I sind zwei Doppelender- und drei Einenderkessel, im Kesselraum II drei Doppelender, im Kesselraum III u n d IV je drei Doppel- u n d drei E i n e n d e r aufgestellt. D i e , v o n den einzelnen Ü b e r h i t z e r n k o m m e n d e n R o h r e sind an jedem Kessel z u s a m m e n g e f ü h r t u n d an einem allerr Kesseln eines Kesselraumes g e m e i n s a m e n S a m m e l s t u t z e n zur H a u p t d a m p f l e i t u n g dieses Kesselraumes von 325 m m 1. D u r c h m . vereinigt. F ü r den n o r m a l e n Betrieb ist vorgesehen, d a ß jeder Kesselraum d u r c h die zugehörige H a u p t d a m p f l e i t u n g eine T u r b i n e n a n l a g e versorgt u n d z w a r : R a u m I die Sfb-Außenwelle, R a u m II die ß b - A u ß e n welle, R a u m III die Stb-Innenwelle, R a u m IV die Bb-Innenwelle. Jedes der vier 23*

Abb. 277. (M. 1:60)

Abb. 278.

(M. 1:80)

Abb. 279.

358 H a u p t d a m p f r o h r e f ü h r t zu einer S c h o t t v e n t i l g r u p p e am vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t u n d k a n n dort v o m M a s c h i n e n r a u m aus a b g e s p e r r t werden. Durch ein Zwischenventil B am v o r d e r e n M a s c h i n e n r a u m s c h o t t (hinteres S c h o t t des Kesselraumes IV) können je die beiden H a u p t d a m p f l e i t u n g e n einer Schiffsseite v e r b u n d e n w e r d e n ;

A b b . 280. Hauptstrang der H a u p t d a m p f l e i t u n g , Heißdampf H a u p t d a m p f l e i t u n g v o n Kesseln nach H a u p t strang, Heißdampf — — H a u p t s t r a n g der Hilfsdampfleitung, Heißdampf — — — Hauptstrang der Hilfsdamptleitung, Naßdampf —— H i l f s d a m p f l e i t u n g v o n Kesseln nach H a u p t strang, Naßdampf HgH A

Kesselabsperrventil triebsgang

mit

Betätigung

vom

Be-

HgH B A b s p e r r v e n t i l m i t F e r n b e t ä t i g u n g t-^H Absperrventil ohne Fernbetätigung HgH M M i s c h v e n t i l S Sicherheitsventil R Reserveanschluß H N a c h H i l f s m a s c h i n e n u. A p p a r a t e n I-QH Wassersammler F Festpunkt St Schottstopfbuchse.

die H a u p t d a m p f l e i t u n g e n beider Schiffsseiten m i t e i n a n d e r zu v e r b i n d e n ist jedoch nicht vorgesehen. A u ß e r den beiden H a u p t d a m p f l e i t u n g e n h a t jede Schiffsseite eine Hilfsheißd a m p f l e i t u n g und eine H i l f s n a ß d a m p f l e i t u n g . Die E i n e n d e r jedes Kesselraumes sind zu G r u p p e n z u s a m m e n g e s t e l l t u n d können als ganze G r u p p e e n t w e d e r auf die zu ihrem R a u m gehörige H a u p t d a m p f l e i t u n g oder auf die H i l f s h e i ß d a m p f l e i t u n g ges c h a l t e t werden. Die D o p p e l e n d e r k ö n n e n dagegen nicht auf die H i l f s h e i ß d a m p f l e i t u n g geschaltet werden, ohne d a ß ein Teil der H a u p t d a m p f l e i t u n g dabei u n t e r

359 D a m p f k o m m t . Die n o r m a l e S c h a l t u n g d e r H i l f s h e i ß d a m p f l e i t u n g s i e h t v o r , d a ß K e s s e l r a u m I d a s V o r s c h i f f v e r s o r g t , a b e r a u c h auf eine g e m e i n s a m e L e i t u n g m i t R a u m II v o n 2 0 0 m m 1. D u r c h m . g e s c h a l t e t w e r d e n k a n n , die sich in R a u m I I I in eine Stb- u n d eine ß b - L e i t u n g t e i l t . A n die S / b - L e i t u n g ist R a u m I I I , a n die BbL e i t u n g R a u m IV a n g e s c h l o s s e n . D u r c h diese S c h a l t u n g ist es m ö g l i c h , m i t j e d e r G r u p p e v o n E i n e n d e m in b e l i e b i g e r W e i s e auf die H i l f s h e i ß d a m p f l e i t u n g o d e r die H a u p t d a m p f l e i t u n g zu b e n u t z e n . H i l f s n a ß d a m p f w i r d f ü r den B e t r i e b einiger Hilfsm a s c h i n e n sowie zur E r z e u g u n g v o n M i s c h d a m p f b e n ö t i g t . Z u r E r z e u g u n g d e r n o r m a l e n M e n g e an H i l f s n a ß d a m p f g e n ü g e n die drei n i c h t m i t Ü b e r h i t z e r n v e r s e h e n e n E i n e n d e r , d a s sind ein ß b - K e s s e l im R a u m I u n d die b e i d e n Stb-Kessel in R a u m I I I u n d IV. M u ß einer dieser Kessel a u ß e r B e t r i e b g e n o m m e n w e r d e n , so m u ß d e n ü b r i g e n K e s s e l n eine e n t s p r e c h e n d e M e n g e v o n N a ß d a m p f e n t z o g e n w e r d e n ; d a h e r sind alle Kessel z u r E n t n a h m e v o n N a ß d a m p f e i n g e r i c h t e t u n d m i t der H i l f s n a ß d a m p f l e i t u n g v e r b u n d e n , d a m i t n i c h t d u r c h zu s t a r k e E n t n a h m e v o n N a ß d a m p f a u s n u r e i n e m o d e r w e n i g e n K e s s e l n die Ü b e r h i t z e r d e s s e l b e n g e f ä h r d e t w e r d e n . Eine a b s p e r r b a r e V e r b i n d u n g zwischen H i l f s n a ß d a m p f - , H i l f s h e i ß d a m p f - und H a u p t d a m p f l e i t u n g b e s t e h t in j e d e m K e s s e l r a u m , d a g e g e n n i c h t a m v o r d e r e n M a s c h i n e n raumschott. Als h ö c h s t e r P u n k t j e d e r D a m p f l e i t u n g ist der jeweilige S a m m e l s t u t z e n e i n e r K e s s e l g r u p p e g e w ä h l t w o r d e n . V o n d i e s e m a u s f ä l l t die D a m p f l e i t u n g einerseits n a c h den K e s s e l n , a n d e r e r s e i t s n a c h d e m v o r d e r e n M a s c h i n e n r a u m s c h o t t , a n w e l c h e m die W a s s e r s a m m l e r a n g e b r a c h t sind. Die b e i d e n m i t t l e r e n H a u p t d a m p f l e i t u n g e n in d e n h i n t e r e n K e s s e l r ä u m e n h a b e n nur einen F i x p u n k t a m vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t . Die S a m m e l s t u t z e n d e r e i n z e l n e n K e s s e l g r u p p e n , a n d e n e n diese H a u p t s t r ä n g e b e g i n n e n , sind beweglich gel a g e r t u n d die zu d e n S a m m e l s t u t z e n f ü h r e n d e n D a m p f r o h r e v o n d e n einzelnen K e s seln s i n d so n a c h g i e b i g , d a ß sie d e n V e r s c h i e b u n g e n d e r S a m m e l s t u t z e n zu f o l g e n v e r m ö g e n . A n der Stelle, w o die H a u p t d a m p f l e i t u n g d e s K e s s e l r a u m e s I I I d a s T r e n n s c h o t t d e r h i n t e r e n K e s s e l r ä u m e d u r c h s t ö ß t , ist eine S c h o t t s t o p f b u c h s e v o r g e s e h e n , in w e l c h e r diese L e i t u n g f r e i s c h i e b e n k a n n . Die a u s K e s s e l r a u m II k o m m e n d e n D a m p f l e i t u n g e n h a b e n 3 u n d die a u s R a u m I k o m m e n d e n 4 F e s t p u n k t e , u n d z w a r den S c h o t t s t u t z e n a m v o r d e r e n M a s c h i n e n r a u m s c h o t t , d e n S c h o t t s t u t z e n a m T r e n n s c h o t t z w i s c h e n R a u m I I I u n d IV u n d e i n e n k r ä f t i g e n L a g e r b o c k e t w a in der M i t t e des R o h r t u n n e l s z w i s c h e n K e s s e l r a u m II u n d I I I u n d die a u s R a u m I k o m m e n d e n R o h r e s c h l i e ß l i c h n o c h d e n S c h o t t s t u t z e n a m T r e n n s c h o t t v o n R a u m I u n d II. D e m e n t s p r e c h e n d sind diese L e i t u n g e n in R a u m I I I u n d IV in w e i t a u s l a d e n d e m B o g e n v e r l e g t u n d zeigt die H a u p t d a m p f l e i t u n g d e s R a u m e s I i m R a u m II einen g r o ß e n Lyrabogen. V o n d e n g e n a n n t e n F i x p u n k t e n a u s s c h i e b e n die R o h r l e i t u n g e n n a c h b e i d e n S e i t e n , u n d z w a r in r e c h t e r h e b l i c h e m W e r t e . Bei d e r g r ö ß t e n hier v o r k o m m e n d e n G e s a m t l ä n g e eines H a u p t d a m p f l e i t u n g s s t r a n g e s v o n ca. 100 m e r g i b t sich bei d e r H e i ß d a m p f t e m p e r a t u r v o n m a x i m a l 4 0 0 ° ein G e s a m t b e t r a g d e r W ä r m e d e h n u n g v o n 60 c m g e g e n ü b e r d e m k a l t e n Z u s t a n d . D a s G e w i c h t d e r L e i t u n g e n w i r d v o n b e s o n d e r e n A u f h ä n g u n g e n b z w . G l e i t l a g e r n a u f g e n o m m e n . Die R o h r b o g e n s i n d als F a l t e n r o h r b o g e n a u s g e f ü h r t . Die F l a n s c h e n s i n d m i t d e n R o h r e n d u r c h A u f w a l z e n d e r l e t z t e r e n in Rillen v e r b u n d e n , ä h n l i c h A b b . 262. Material: H e i ß d a m p f r o h r e aus Flußeisen, 40—47 k g / m m 2 Festigkeit, 2 0 % Dehnung. Flanschen aus Flußeisen, 45—52 k g / m m 2 Festigkeit, 2 0 % Dehnung. Verbind u n g s s c h r a u b e n der Flanschen aus Chromnickelstahl, 90—100 k g / m m 2 Festigkeit, 14% D e h n u n g .

360 § 195. Die Hauptdampfleitungen des D. „Gneisenau", s. Schiffsverz., zeigt A b b . 281. Die Kesselanlage b e s t e h t aus 4 Kesseln A f ü r 50 a t ü und 450° C, welche in einem gemeinsamen R a u m aufgestellt sind. Im n o r m a l e n Betrieb bedienen die 2 Kessel einer Schiffsseite die H a u p t m a s c h i n e n der gleichen Seite, d e m e n t s p r e c h e n d sind Kesselanlage u n d H a u p t d a m p f l e i t u n g beider Schiffsseiten spiegelbildlich gleich.

Durch das A b s p e r r v e n t i l B und die Leitung C s t r ö m t der N a ß d a m p f in den Überhitzer, durch die L e i t u n g D von 175 mm 1. D u r c h m . aus diesem zum H o s e n s t u t z e n G a m vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t , in welchem sich die beiden H e i ß d a i n p f l e i t u n g e n einer Schiffsseite vereinigen. In die Leitung D ist das H a u p t a b s p e r r v e n t i l E, sowie ein Abzweigstutzen F f ü r den Z u d a m p f der K e s s e l r a u m - H i l f s m a s c h i n e n , e i n g e b a u t . Der H o s e n s t u t z e n ist d i r e k t v e r s c h r a u b t mit d e m S c h o t t s t u t z e n H, welcher mit dem

361 W a s s e r a b s c h e i d e r z u s a m m e n ein G u ß s t ü c k bildet, vgl. Abb. 268. An den Wasserabscheider schließt auf der M a s c h i n e n r a u m s e i t e das H e i ß d a m p f - A b s p e r r v e n t i l L und das Ventil 0 f ü r den Z u d a m p f der M a s c h i n e n r a u m - H i l f s m a s c h i n e n an. Vom Ventil. L f ü h r t die H e i ß d a m p f l e i t u n g M von 250 m m 1. D u r c h m . z u m H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l N. Oben aus d e m Wasserabscheider f ü h r t eine V e r b i n d u n g s l e i t u n g J, welche durch das Ventil K a b g e s p e r r t werden kann, zum Abscheider der a n d e r e n Schiffsseite. F i x p u n k t e der D a m p f l e i t u n g sind der S c h o t t s t u t z e n H und die Anschlüsse an die H e i ß d a m p f s a m m e l k ä s t e n der einzelnen Kessel sowie das H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l im T u r b i n e n r a u m . Da die D a m p f l e i t u n g eines jeden Kessels bis zum S c h o t t s t u t z e n f ü r sich allein und in großen räumlich g e k r ü m m t e n Bogen g e f ü h r t ist, ist eine gute E l a s t i z i t ä t dieser Leitungen gewährleistet. Auch im T u r b i n e n r a u m sind die H a u p t d a m p f l e i t u n g e n auf beiden Schiffsseiten in großen räumlich g e k r ü m m t e n Bogen verlegt. Alle Bogen sind zwecks V e r g r ö ß e r u n g der Elastizität als F a l t e n r o h r b o g e n ausg e f ü h r t , ein Teil der geraden R o h r s t r e c k e n als Wellrohre (gerade F a l t e n r o h r e mit ganz um dieselben h e r u m g e h e n d e n Falten). Die höchsten P u n k t e der D a m p f l e i t u n g im K e s s e l r a u m sind die H a u p t a b s p e r r v e n t i l e , von hier aus fallen die Leitungen einerseits z u m Kessel, andererseits zum Wasserabscheider ab. Es ist s t r e n g darauf g e a c h t e t worden, d a ß sich ü b e r den H e i ß d a m p f l e i t u n g e n keine Ölleitungen oder B e h ä l t e r befinden, d a m i t nicht bei Leckagen der letzteren das h e r a b t r o p f e n d e Öl sich an den H e i ß d a m p f l e i t u n g e n e n t z ü n d e n k a n n . M a t e r i a l i e n : H e i ß d a m p f l e i t u n g e n : nahtlos gezogene Rohre aus w a r m f e s t e m K u p f e r - M o l y b d ä n - S t a h l , A r m a t u r e n : w a r m f e s t e r S t a h l g u ß von 50 k g / m m 2 Festigkeit bei n o r m a l e n T e m p e r a t u r e n u n d 28 k g / m m 2 bei 500°C. R o h r f l a n s c h e n nach Abb. 263. § 196. Hilfsdampfleitungen. Die H i l f s d a m p f l e i t u n g f ü h r t den Dampf zu den verschiedenen Hilfsmaschinen und A p p a r a t e n . Sie weist d a h e r je nach B a u a r t des Schiffes sehr verschiedene A u s f ü h r u n g e n auf. Sie k a n n sowohl an alle v o r h a n d e n e n Kessel als auch n u r an die von vornherein f ü r den H a f e n b e t r i e b b e s t i m m t e n angeschlossen w e r d e n . Im H a u p t m a s c h i n e n r a u m b e s t e h t meist noch eine V e r b i n d u n g mit der H a u p t d a m p f l e i t u n g . In der Regel wird sie als Ringleitung verlegt, von welcher kurze Zuleitungen zu den einzelnen Hilfsmaschinen abzweigen. A u ß e r dem Absperrventil an der Hilfsmaschine selbst müssen die Zuleitungen der einzelnen H i l f s m a s c h i n e n g r u p p e n auch an der Abzweigstelle von der Ringleitung a b s p e r r b a r sein, d a m i t sich bei längerem Stillstand nicht die ganze Leitung mit K o n d e n s a t a u f f ü l l t . Zur A u f n a h m e der W ä r m e d e h n u n g der Zuleitungen zu den einzelnen Hilfsmaschinen genügen im allgemeinen die in den Leitungen v o r h a n d e n e n elastischen B o g e n ; bei den H a u p t s t r ä n g e n großer H i l f s d a m p f l e i t u n g e n ist jedoch die gleiche Vorsicht zu üben, wie bei den H a u p t d a m p f l e i t u n g e n kleinerer Anlagen, insbesondere wenn H e i ß d a m p f als Hilfsdampf v e r w e n d e t wird. W i r d Hilfsdampf direkt aus den Kesseln oder aus der H a u p t d a m p f l e i t u n g vor dem H a u p t a b s p e r r v e n t i l e n t n o m m e n , so m u ß das E n t n a h m e v e n t i l als Rückschlagventil ausgebildet werden, d a m i t bei i r r t ü m l i c h e m Ö f f n e n eines solchen Ventils kein D a m p f aus der H i l f s d a m p f l e i t u n g in einen stillgesetzten Kessel gelangen k a n n . An den tiefsten P u n k t e n ist die H i l f s d a m p f l e i t u n g mit Entwässerungsanschlüssen zu versehen, welche e n t w e d e r in die A b d a m p f l e i t u n g der Hilfsmaschinen oder in eine besondere E n t w ä s s e r u n g s l e i t u n g nach d e m K o n d e n s a t o r oder W a r m w a s s e r k a s t e n gef ü h r t werden. Einige Hilfsmaschinen, auf deren gleichförmigen bzw. ungestörten Gang besonderer W e r t zu legen ist, wie z. B. Licht- u n d R u d e r m a s c h i n e n , erhalten h ä u f i g eine besondere Z u d a m p f l e i t u n g oder eine besondere V e r b i n d u n g zur H a u p t -

362 d a m p f l e i t u n g . F ü r die H i l f s m a s c h i n e n an Deck wird m e i s t e n s eine b e s o n d e r e D a m p f l e i t u n g v e r l e g t , die an g e e i g n e t e r Stelle m i t d e r H i l f s d a m p f l e i t u n g in V e r b i n d u n g s t e h t . U m an A b z w e i g s t ü c k e n u n d F l a n s c h e n zu s p a r e n , sowie d e r e i n f a c h e n B e d i e n u n g w e g e n , v e r e i n i g t m a n gern m e h r e r e H i l f s m a s c h i n e n a n s c h l ü s s e in e i n e m g e m e i n s a m e n V e n t i l k a s t e n o d e r f ü h r t T - S t ü c k e m i t m e h r e r e n A n s c h l ü s s e n aus, a n w e l c h e n die A b s p e r r v e n t i l e s i t z e n . Diese zeigen w e n n m ö g l i c h n a c h o b e n , u m d a s M i t f ü h r e n v o n W a s s e r zu v e r m e i d e n . D e r s c h e m a t i s c h e P l a n e i n e r H i l f s d a m p f l e i t u n g ist a u s A b b . 282 u. 2 8 3 i m § 198 zu e r s e h e n , in w e l c h e m die g e s a m t e n Z u - u. A b d a m p f l e i t u n g e n eines D o p p e l s c h r a u b e n F a h r g a s t d a m p f e r s von 10500 PS( ausführlich beschrieben sind. Hinsichtlich Material, Bemessung der R o h r w a n d s t ä r k e n , Flanschen u n d Ausf ü h r u n g der A r m a t u r e n gilt d a s u n t e r „ H a u p t d a m p f l e i t u n g " G e s a g t e . § 197. Die A b d a m p f l e i t u n g e n der H i l f s m a s c h i n e n lassen schiedene Schaltungen zu:

im a l l g e m e i n e n

ver-

1. Bei H a f e n b e t r i e b auf d e n H i l f s k o n d e n s a t o r . 2. Auf die S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m e r . Sie a r b e i t e n d a n n m i t e i n e m G e g e n d r u c k , d e r v o n d e m zu e r r e i c h e n d e n V o r w ä r m u n g s g r a d a b h ä n g t . G e w ö h n l i c h w e r d e n 2 S t u f e n m i t e t w a 1,5 u n d 2,5 a t a a n g e o r d n e t , vgl. § 175. Diese S c h a l t u n g ist die g ü n s t i g s t e , d a sie d e n W ä r m e i n h a l t d e s H i l f s m a s c h i n e n d a m p f e s v o l l s t ä n d i g a u s n u t z t . 3. Auf d e n N D - T e i l d e r H a u p t m a s c h i n e . Diese S c h a l t u n g wird g e w ä h l t , w e n n m e h r A b d a m p f a n f ä l l t , als die V o r w ä r m e r bei z u l ä s s i g e m G e g e n d r u c k k o n d e n s i e r e n können. 4. Auf d e n H a u p t k o n d e n s a t o r . Dies wird bei L a n g s a m f a h r t o d e r S t o p d e r H a u p t m a s c h i n e n o t w e n d i g , d a d a n n in den V o r w ä r m e r n kein H a u p t k o n d e n s a t z u m Niederschlagen des A b d a m p f e s mehr anfällt. 5. Ins F r e i e z u m e r s t e n A n f a h r e n . Die A b d a m p f l e i t u n g e n s i n d m i t e i n e m ins Freie f ü h r e n d e n S i c h e r h e i t s v e n t i l v e r b u n d e n , d a m i t sich n i c h t d u r c h U n a c h t s a m k e i t zu h o h e r D r u c k e i n s t e l l e n k a n n ; dies k a n n d a d u r c h b e s o n d e r s g e f ä h r l i c h w e r d e n , d a ß w i c h t i g e H i l f s m a s c h i n e n (z. B. S p e i s e p u m p e n , H a u p t k ü h l w a s s e r p u m p e n ) d u r c h den s t e i g e n d e n G e g e n d r u c k s t e h e n b l e i b e n , w o d u r c h d e r g a n z e B e t r i e b g e s t ö r t w i r d . Die A b d a m p f - S a m m e l l e i t u n g e n d e r H i l f s m a s c h i n e n e n t w ä s s e r n n a c h d e m K o n d e n s a t o r . Sind W a s s e r s ä c k e n i c h t zu v e r m e i d e n , so v e r s i e h t m a n sie m i t E n t w ä s s e r u n g s h ä h n e n b z w . a u t o m a t i s c h e n K o n d e n s töpfen. W e r d e n die H i l f s m a s c h i n e n m i t H e i ß d a m p f a n g e t r i e b e n , so d a ß d e m e n t s p r e c h e n d Ö l s c h m i e r u n g d e r Z y l i n d e r e r f o r d e r l i c h ist, so m u ß d e r ö l h a l t i g e A b d a m p f g e r e i n i g t w e r d e n , ehe er in d e n H a u p t k r e i s l a u f z u r ü c k k e h r t , vgl. A n h . 7. Der s c h e m a t i s c h e P l a n einer A b d a m p f l e i t u n g ist a u s A b b . 2 8 4 u. 285 im § 198 zu e r s e h e n , in w e l c h e n die g e s a m t e n Z u - u n d A b d a m p f l e i t u n g e n eines D o p p e l s c h r a u b e n - F a h r g a s t d a m p f e r s v o n 10 500 P S , a u s f ü h r l i c h b e s c h r i e b e n sind. § 198. Die s c h e m a t i s c h e n Pläne der Zu- und A b d a m p f l e i t u n g e n eines Doppels c h r a u b e n - F a h r g a s t d a m p f e r s , u n d z w a r d e s D. „ G e n e r a l v o n S t e u b e n " , s. Schiffsv e r z . , sind in d e n A b b . 2 8 2 bis 2 8 5 d a r g e s t e l l t . A u s A b b . 282 u n d 2 8 3 ist d e r V e r lauf der H a u p t - u n d H i l f s z u d a m p f l e i t u n g e n , a u s A b b . 2 8 4 u n d 285 d e r j e n i g e der A b d a m p f l e i t u n g e n zu e r s e h e n . E i n e E r k l ä r u n g d e r L e i t u n g e n u n d d e r e n A r m a t u r e n ist in den f o l g e n d e n zwei Z u s a m m e n s t e l l u n g e n g e g e b e n . A u ß e r d e m g i b t eine d r i t t e Zus a m m e n s t e l l u n g ü b e r die e i n g e z e i c h n e t e n M a s c h i n e n u n d A p p a r a t e A u f s c h l u ß ; d e r E i n f a c h h e i t h a l b e r sind d a r i n a u c h die M a s c h i n e n u n d A p p a r a t e der A b b . 287 u n d 288 zu § 2 0 1 , K o n d e n s a t - u n d S p e i s e w a s s e r l e i t u n g e n des gleichen S c h i f f e s , m i t a u f g e f ü h r t .

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S rv ¿ X «rra-N £ a

364

365 Zudampfleitungen 1 2

und zugehörige A r m a t u r e n , Abb. 282 und 2 8 3 .

Vom Hauptabsperrventil des Kessels nach

3

Überhitzer-Heißdampf-Sammelkasten,

4

Heißdampfleitung von j

5

Heißdampf-Sammelstutzen

6

Naßdampfleitungen der einzelnen

nach S a m m e l s t u t z e n

12—ij

5,

in der Hauptzudampfleitung

7 — 1 0 Verbindungsstutzen in der 11

Überhitzer,

Überhitzer-Naßdampf-Sammelkasten,

Bb und

Stb,

Kessel,

Hilfsdampfleitung,

Kesselwasser-Anwärmleitung, Verbindungsstutzen,

16

Heißdampfleitung nach den

17

Zudampfleitung nach den Hilfsmaschinen im

Kesselraum,

Dampfverteilerstutzen für die Hilfsmaschinen

Bb

Zudampfleitung nach den Hilfsmaschinen im

Kühlmaschinenraum,

18—79 20 21

Dampfverteilerstutzen im

22

Von S t u t z e n 12

nach

Rußbläsern, und Stb im Kesselraum,

Kühlmaschinenraum,

Dampfpfeife,

23

Vom Stb- Kessel nach D a m p f pfeife,

24

Schlauchanschluß an Stutzen 12

35

Schlauchanschluß zum Durchblasen der

26

Entwässerung der Hilfsdampfleitung an Stutzen

2j

Von Verteilerstutzen 18

nach

bzw. 21

zum Ausdampfen der Ölbunkcr, Heizölleitungen, 18,

Dampffeuerlöschleitung,

28

Von Verteilerstutzen 18

nach Bunkerheizung und

2(j

Von Verteilerstutzen ig

nach

ßö-Übernahmeraum,

S/b-Übernahmeraum,

30

Entwässerung der Rußbläserleitungen

31

Hauptdampfleitungen

32

H a u p t d a m p f s t u t z e n am vorderen

16,

Bb und Stb nach den Manövrierventilen

33,

Maschinenraumschott,

33

Hauptmanövrierventile,

34

Zudampfleitungen nach den T u r b o d y n a m o s

35

Abzweigstutzen für die Zudampfleitung nach den T u r b o d y n a m o s

E,

36

Naßdampfleitung von den Kesseln nach Stutzen 38

Maschinenraumschott,

37—38

Abzweigstutzen in der Naßdampfleitung

E, am vorderen

36,

3 :3 C ÛC O. 3 C c/3 CL


o CO

O o to co

O O O 00

txu aj ; 0 ^ a. C •53 s tuo D, 3

a»

Q. S CO Q

W

O O m CM CM

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O IO

O. . § X sO fa «C C rX

X

o o g

2

c

Si0

1 M 3 .N

chlnen stellung m a x . red. Art kn kn Zahl

Reederei

Bauwerft

Santa Barbara

Hafenverwaltung Genua

Cantiere Federale Genua

Fiat Turin

BBC10)

1930

8

2

Diesel

Gleichstrom

Feuerlöschboot

Alerte

Handelskammer Marseille

Soc. P r o v . de C o n s t r . Nav.

Sulzer Winterthur

Alsthom

1931

11,3

2

Diesel

Gleichstrom

Passagierdampfer

Monarch of Bermuda

Furness, Withey & Co.

Vickers Armstrongs Newcastle

GEC (Engl.)

1931

20

2

Turb.

Wechselstrom Synchron

21 9 3 6 ' ) D o l l a r - L .

Newport News Shipb. Co.

Westinghouse11)

1931

20,5 16,5 2

Turb.

Wechseistrom Synchron

BTH

1931

23

2

Turb.

Wechselstrom Synchron

AEG

1932

14

4

Diesel

Gleichstrom

1932

15,8

6

Diesel

Gleichstrom

15,5 3

Diesel

Gleichstrom

2

Diesel

Gleichstrom

2

Diesel

Gleichstrom

Passagier- President dampfer Coolidge

Größe

22 5 0 0 l )

14

Stromart

Passagierdampfer

Strathnaver

225471)

P&OLine

Vickers Armstrongs Barrow

Yacht

Hussar

30772)

privat

Krupp Germania Werft

Eisbrecher

Ymer

30531)

Schwed. Staat

Eisenbahnfähre

Scilla

2800M

Ital. Staatsbahnen

Cantiere Federale Genua

Fiat Turin

Marelli Mailand

1932

17

Schlepper

Acklam Cross

150»)

Robinson & Crostwaite

Hall, Rüssel & Co. Aberdeen

Peter Brotherhood

GEC (Engl.)

1933

11,2

DonauSeeschiff

Szeged

594 1 )

Kgl.Ung. DonauSeesch.-Ges.

G a n z & Co. Budapest

Ganz (SCo.

1936

9

Passagierdampfer

Potsdam

17527 1 )

NDL

Blohm & Voß Hamburg

SSW

1935

21

17

2

Turb.

Wechselstrom Synchron

Passagierdampfer

Scharnhorst

18184 1 )

NDL

A.-G. Weser Bremen

AEG

1935

21

17

2

Turb.

Wechselstrom Synchron

Passagierdampfer

Normandie

Penhoet St. Nazaire

Alsthom

1935

29

24

4

Turb.

Wechselstrom Synchron

Frachter

Wuppertal

67001)

HAL

Deutsche Werft Hamburg

MAN

BBC

1936

16

13

3

Diesel

Wechselstrom Synchro n

Fracht-u. Passagierschiff

Patria

166001)

HAL

Deutsche Werft Hamburg

MAN

AEG

1938

19

6

Diesel

Wechselstrom Synchron

Passagierschiff

Robert Ley

272881)

Deutsche ArbeitsFront

HowaldWerke Hamburg

MAN

SSW

1938

15,5 11

6

Diesel

Wechselstrom Synchron

7 9 3 0 0 1 ) Cie. G é n é rale T r a n s atlant.

Krupp

Kockum- ASEA12) Kockums MAN M. W . M a l m ö

16

9,6

2 a R a u m g e h a l t in B R T . ) V e r d r ä n g u n g in t . ) T r a g f ä h i g k e i t in t . Brown, Boveri & Co., M a n n h e i m . " ) W e s t i n g h o u s e Electric & Mfg. Co., E a s t P i t t s b u r g h P a . E l e k t r i s k a A . B., V e s t e r a s .

lä

) Allmänna Svenskä

427 N r . 37. elektrischer Leistungsiibertragung. Spannung am am GeneMotor rator V V

N C

CT" (L>

£

Hz

Propellermotoren

Generator s: ca N

cd N

S.

Dreh- Leistung zahl in U/min

kW

£CS N

N

£

Dreh- Leistung in zahl U/min

Literatur

Bemerkungen

PS

220

220

—

2

500

135

2

300

150

W R H 1932 Heft 1

Diesel t r e i b e n auf e i n e r S e i t e H a u p t g e n . , auf d e r a n d e r e n S e i t e ü b e r G e t r i e b e a u c h Feuerlöschpumpen.

230

230

—

2

500

370

2

275

440

W R H 1933 Heft 5

Feuerlöschpumpen werden von Hauptgen e r a t o r e n gespeist, da w ä h r e n d Feuerlöschens n u r w e n i g F a h r t i m Schiff zu sein b r a u c h t .

2

2 3000

7500

4

40

150

4650

W R H 1932 H e f t 15

4000 4000 44,3 2

2 2660

10200

2

40

133

13250

W R H 1932 Heft 3

3000 3000 50

2

2 3000

10700

2

48

125 2x7000

—

4

300

540

2

190

1350

W R H 1932 H e f t 11

V i e r m a s t b a r k m i t elektrischern Hilfsantrieb. Propellermotoren als Doppelankermotoren ausgeführt.

—

6

325

1050

3

140

2700

Tekn. T i d s k r . 1932 Jan.—Sept. v g l . a . § 241

P r o p e l l e r m o t o r e n als D o p p e l a n k e r m o t o r e n ausgeführt.

1 100

2

230

2250

Motorship A u g . 1932

1

100

500

W R H 1934 Heft 4

240

150

W R H 1936 H e f t 22

3000 3000 50

Marine Eng. & S h i p . Age O k t . 31

250

500

440

880

333

500

—

3

380

250

250

- -

2

900

400

400

—

2

950

122

2

6000 6000 5 3 7 3 2

2 3200

10000

2

40

160

13000

W R H 1935 H e f t 15

3100 3100 52

2

2 3120

10900

2

48

130

13250

W R H 1935 H e f t II v g l . a . § 238

5500 5500 80

4

4 2400

30100

4

40

240

40000 max.

W R H 1935 H e f t 11

2000 2000 50

3

24

250

1900

1

48

125

6800

Schiffbau 1937 H e f t 13

3500 3500 50

6

24

250

2140

2

48

125

7500

Schiffbau 1938 H e f t 20

2300 2300 48,4 6

24

242

1550

2

48

121

4400

Schiffbau 1939 H e f t 12 v g l . a . § 239

Propellermotoren geführt.

als D o p p e l m o t o r e n

aus-

M i t d e m H a u p t - P r o p e l l e r m o t o r auf g l e i c h e r W e l l e ein a s y n c h r o n e r H i l f s m o t o r , d e r f ü r A n f a h r e n u n d R e v i e r f a h r t (o k l e i n e r als 9 k n ) dient. vom

Strom für Bordnetz über Transformatoren Hauptnetz.

vom

S t r o m für Bordnetz über Transformatoren Hauptnetz.

428 § 234. Wirkungsgrad bei elektrischer Leistungsübertragung. Durch die zweifache E n e r g i e u m s e t z u n g bei elektrischer L e i s t u n g s ü b e r t r a g u n g ergeben sich n a t u r g e m ä ß höhere Verluste als bei V e r w e n d u n g eines Rädergetriebes. Bei Wechselstrom liegt der W i r k u n g s g r a d der Generatoren etwa bei 95 bis 9 8 % , derjenige von S y n c h r o n motoren ebenfalls etwa bei 95 bis 9 8 % , wobei die höheren W e r t e sich jeweils auf sehr große Leistungen beziehen. Der W i r k u n g s g r a d von A s y n c h r o n m o t o r e n liegt etwa 1 bis 2 % u n t e r dem e n t s p r e c h e n d e r S y n c h r o n m o t o r e n . Der E n e r g i e a u f w a n d f ü r die Erregung ist dabei s t e t s eingerechnet. Der W i r k u n g s g r a d der Gleichstrommaschinen liegt durchweg etwa 3 bis 5 % niedriger, und zwar um so mehr, je leichter u n d billiger sie g e b a u t sind. Die Verluste in den Ü b e r t r a g u n g s k a b e l n und S c h a l t a n l a g e n halten sich in sehr mäßigen G r e n z e n ; m a n k a n n sie etwa auf 0,3 bis 0 , 5 % veranschlagen. Die W i r k u n g s g r a d e der gesainten elektrischen Ü b e r t r a g u n g liegen somit bei Wechselstrom etwa bei 90 bis zu 9 6 % , bei Gleichstromanlagen e t w a bei 86 bis 9 2 % . Demgegenüber b e t r ä g t der W i r k u n g s g r a d eines einfachen R ä d e r g e t r i e b e s e t w a 97 bis 9 8 % . Allerdings richtet sich die W i r t s c h a f t l i c h k e i t des elektrischen A n t r i e b e s nicht nur nach diesen reinen Ü b e r t r a g u n g s v e r l u s t e n , da gewisse andere Verlustquellen, wie z. B. die V e n t i l a t i o n s v e r l u s t e der R w - T u r b i n e n , die Reibungsverluste in einem Teil der Wellenleitung usw. wegfallen. § 235. Übertragung durch Wechselstrom. Die m o d e r n e n Generatoren f ü r Wechselstromerzeugung sind s y n c h r o n e D r e h s t r o m g e n e r a t o r e n ; sie bestehen aus zwei H a u p t t e i l e n , d e m S t ä n d e r , der an seinem inneren U m f a n g die Arbeitswicklung t r ä g t , und dem Läufer, der mit gleichstromerregten Magnetpolen versehen ist. Die Gleichstronrerregung erfolgt d u r c h Spulen, die auf den Kern der Magnetpole aufgeschoben werden. Der S t ä n d e r ist ein aus axial geschichteten Blechen a u f g e b a u t e r Eisenring, der Läufer ein meist massiver Eisenkörper. Dieser ist bei hohen Drehzahlen w a l z e n f ö r m i g wie in Abb. 318, bei niedrigen Drehzahlen in Ring- oder R a d f o r m mit a n g e s e t z t e n Polen wie in Abb. 319 a u s g e f ü h r t . Die Zahl der Pole ist s t e t s gerade, da magnetische Nord- und Südpole regelmäßig abwechseln. W e n n auch s c h e m a t i s c h , gibt Abb. 318 in größerem M a ß s t a b ein Bild von der k o n s t r u k t i v e n A u s g e s t a l t u n g eines walzenförmigen Läufers f ü r einen schnelläufigen T u r b o g e n e r a t o r . In die a u s einem massiven Stahlzylinder bestehende T r o m m e l /\ sind die N u t e n f ü r die W i c k l u n g B eingefräst, welche die Pole N und S umschließen.

A b b . 318.

Die S t i r n v e r b i n d u n g e n C der W i c k l u n g sind gegen Herausschleudern durch die Z e n t r i f u g a l k r a f t mittels übergeschobener E n d r i n g e D gesichert. Die Z u f ü h r u n g des E r r e g e r s t r o m e s erfolgt durch die B ü r s t e n E1 und f 2 , welche auf Schleifringen laufen. Von diesen f ü h r e n die Kabel F f ü r den Anschluß an die Läuferwicklung durch die axiale B o h r u n g der an die T r o m m e l a n g e s c h m i e d e t e n Welle, von wo sie d a n n radial nach a u ß e n g e f ü h r t werden. An beiden E n d e n des L ä u f e r s sind die L ü f t e r r ä d e r G j u n d G 2 f ü r die Ventilation des G e n e r a t o r s angebracht. A b b . 319.

Den grundsätzlichen Verlauf der S t ä n d e r w i c k l u n g e r k e n n t m a n aus Abb. 320, 321 u n d 322. Sie setzt sich aus drei gleichartigen „ P h a s e n w i c k l u n g e n " I, II, III zus a m m e n , die in der U m f a n g s r i c h t u n g gegeneinander u m 2 / 3 einer Polteilung des Läufers verschoben sind. J e d e der drei Phasenwicklungen wiederholt ihren Verlauf nach jeweils zwei Polteilungen.Über die V e r k e t t u n g der P h a s e n s t r ö m e s. u n t e n . In Abb. 320 des S t ä n d e r s einer vierpoligen Maschine v e r a n s c h a u l i c h t S den S t e r n p u n k t , w ä h r e n d an den drei K l e m m e n K die Außenleiter angeschlossen sind. Abb. 321 und 322 zeigen a u ß e r der S t ä n d e r w i c k l u n g auch die A n o r d n u n g der L ä u f e r w i c k l u n g eines vierpoligen Turbogenerators. B e t r e f f e n d die elektrischen Vorgänge w ä h r e n d des Betriebes m u ß hier und im folgenden auf die einschlägige L i t e r a t u r verwiesen werden, s. Lit.-Verz. 1, 4—6, § 242. Die D r e h s t r o m m o t o r e n zerfallen in zwei G r u p p e n : S y n c h r o n m o t o r e n und Asynchron- oder I n d u k t i o n s m o t o r e n . Z u n ä c h s t b e t r a c h t e n wir die den Generatoren kons t r u k t i v gleichen S y n c h r o n m o t o r e n . Alles über den A u f b a u der Generatoren Gesagte

430 gilt a u c h f ü r sie; allerdings t r i t t die walzenförmige L ä u f e r b a u a r t bei S c h i f f s m o t o r e n nicht auf, da die D r e h z a h l e n der Motoren gewöhnlich erheblich niedriger liegen u n d d a m i t ihre D u r c h m e s s e r erheblich größer sind als die der G e n e r a t o r e n . Die S y n c h r o n m o t o r e n haben den N a c h teil, nicht ohne Hilfseinrichtungen a n z u l a u f e n . Solange nämlich der L ä u f e r wesentlich l a n g s a m e r rotiert als das im s t r o m d u r c h f l o s s e n e n S t ä n d e r erzeugte Drehfeld, wechselt das entwickelte Drehm o m e n t im gleichen T a k t seine Richtung, in welchem das schnellere Drehfeld einmal an einem Nordu n d einmal a n einem Südpol des Läufers vorbeieilt. Ein stets gleichsinnig wirkendes D r e h m o m e n t ents t e h t erst bei Ü b e r e i n s t i m m u n g von S t ä n d e r f e l d u n d L ä u f e r d r e h z a h l ; diese Ü b e r e i n s t i m m u n g ist beim Anlauf ausgeschlossen. Die A s y n c h r o n m o t o r e n bestehen wie die S y n c h r o n m a s c h i n e n aus S t ä n d e r und Läufer. Der Abb 321 - S t ä n d e r gleicht im A u f b a u d e m eines S y n c h r o n -

Abb. 322.

motors, w ä h r e n d der L ä u f e r erheblich abweicht, s. A b b . 323. Er b e s t e h t in seiner einfachsten, beim Schiffsantrieb meist b e n u t z t e n Form aus einem zylindrischen, aus axial geschichteten Blechen a u f g e b a u t e n K ö r p e r , der an seiner O b e r f l ä c h e in gleichmäßig verteilten Axialnuten K u p f e r - oder B r o n z e s t ä b e a t r ä g t ; die Enden dieser S t ä b e sind d u r c h einen K u p f e r r i n g b auf jeder Seite des L ä u f e r s längs des Umfangs leitend m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n . So e n t s t e h t ein in sich abgeschlossenes, k ä f i g a r t i g e s Leitergebilde ( „ K ä f i g w i c k l u n g " ) . Magnetpole und G l e i c h s t r o m e r r e g u n g fehlen.

431 Der

Induktionsmotor

entwickelt im

Gegensatz zur Synchronmaschine

nur

ein D r e h m o m e n t , w e n n sein L ä u f e r sich l a n g s a m e r d r e h t als d a s Drehfeld, also dieses

„schlüpft".

Er

hat

also

den

Vorteil,

von

auch hier besondere V o r k e h r u n g e n

nötig, u m

trieb

zum

wirtschaftlich

arbeitet,

das

h o h e A n f a h r m o m e n t zu erzielen1).

selbst

anzulaufen.

dann gegen

Allerdings

bei e i n e m M o t o r , der im n o r m a l e n

Anfahren

der

Schiffsschraube

sind Be-

erforderliche

Vgl. hierzu d a s Beispiel der „ N e w M e x i c o " , § 240.

Beim A s y n c h r o n m o t o r ergibt sich f ü r k o n s t a n t e z u g e f ü h r t e S p a n n u n g das entwickelte D r e h m o m e n t n a c h der allgemeinen Theorie als P r o d u k t a u s d e m in der K ä f i g w i c k l u n g des Läufers f l i e ß e n d e n S t r o m / j u n d der S t ä r k e des Drehfeldanteiles 0 / , der die L ä u f e r w i c k l u n g d u r c h s e t z t , vgl. d a z u H e r m a n n Bd. I I I , S. 90, Lit.-Verz. 6, § 2 4 2 . Im A r b e i t s d i a g r a m m des A s y n c h r o n m o t o r s bilden , i> ; und der auf den S t ä n d e r w i r k e n d e Anteil & s des Drehfeldes in geeignetem M a ß t a b ein rechtwinkliges Dreieck m i t den K a t h e t e n / / und z. Hierbei ist S n u r von der Giöße der z u g e f ü h r t e n S p a n n u n g abhängig, im b e t r a c h t e t e n Fall also k o n s t a n t , w ä h r e n d I L u n d L sich gegenseitig e n t s p r e c h e n d einstellen. Die elektrom a g n e t i s c h e n Vorgänge, die dieser graphischen D a r s t e l l u n g z u g r u n d e liegen, verlangen ein a u s f ü h r l i c h e r e s Eingehen auf die W i r k u n g der verschiedenen m a g n e t i s c h e n S t r e u f e l d e r , die im A s y n c h r o n m o t o r a u f t r e t e n ; a u c h h i e r f ü r sei auf Lit.-Verz. 6, § 242, sowie auf T h o i n ä l e n , S. 269, s. Lit.-Verz. 5, § 349 verwiesen. A b b . 324 zeigt dies D i a g r a m m ; man sieht s o f o r t , d a ß das D r e h m o m e n t am g r ö ß t e n wird, wenn die K a t h e t e n des Dreiecks e i n a n d e r gleich w e r d e n . Dem e n t s p r i c h t ein b e s t i m m t e r L ä u f e r s t r o m IkL. Bei V e r g r ö ß e r u n g oder Verkleinerung von / 1 n i m m t das D r e h m o m e n t in j e d e m Fall a b . Der W e r t Jk> bei dem das m a x i m a l e D r e h m o m e n t ( , , K i p p m o m e n t " ) sich einstellt, ist f ü r

Abb. 324.

einen gegebenen Motor u n d k o n s t a n t e vom G e n e r a t o r gelieferte B e t r i e b s s p a n n u n g i m m e r der gleiche. Es h ä n g t a b von der im L ä u f e r i n d u z i e r t e n S p a n n u n g und dem O h m s c h e n W i d e r s t a n d der K ä f i g w i c k l u n g . Bei gegebenem W i d e r s t a n d dieser W i c k l u n g wird also eine b e s t i m m t e im Läufer i n d u z i e r t e S p a n n u n g Ek nötig, d a m i t g e r a d e der S t r o m lkL fließen k a n n . Z u m S t r o m lkL gehört nach A b b . 242 k

k

k

ein b e s t i m m t e r W e r t U m mit diesem W e r t

« N tU SO E

U U S c— 4) 150«


B

13,0

3450

82

13,5

j)

4700

( (

V o r späterem E i n b a u einer Abdampfturbine Abdampfturbine

mittel

4978 5650

9,16

mittel

5600

5645

1,01

4

10,35

0,420

6350

5900

0,93

4

12,2

0,386

10,28

B

16,0

7200

86

2,8

}>

5100

0,85

4

12,52

0,442

11,5

B

16,5

9550

105

4,9

>)

1,01

4

12,83

0,387

10,76

A

16,1

8000

84,5

11,7

i>

1,14

3

11,60

0,396

A

19,5

8230

94,1

8,0

»j

0,78

4

8,64

0,440

7,84

A

12,5

3600

110

10,1

B A A A A A

6000

mittel

6500

6557 mittel

6110

6940 mittel

5000

3900 mittel

5200

4700

0,90

4

9,0

0,423

8,1

5500

5940

1,08

3

10,45

0,441

8,97

4

5000 5000

5200

1,04

4

11,00

0,560

9,33

4820

5380

1,11

4

17,20

0,944

14,47

5485

5670

1,03

4

16,80

D i e s h a t s e i n e n G r u n d in m e h r f a c h e n Ä n d e r u n g e n Z u s t a n d n a c h d e r Ä n d e r u n g i m J a h r e 1937.

14,6

4500

103

6,9

22,5

11300

134

12,8

27,0

25000

27,9

27600

192

13,9

30,99

45000

231

23,1

43750

178

der Propeller-Abmessungen

in d e n J a h r e n

E l e k t r . Leistungsi'ibertnigung

Elektr.

Leistungsübertragung

1935, 1936, 1937, s o w i e

30*

in

einer

468 Die f ü r den e i n g a n g s e r m i t t e l t e n n o m i n e l l e n Slip v o n 2 6 % g ü l t i g e n W e r t e b e tragen Wirkungsgrad

y = 65

Schubkonstante . . . q = Momentenkonstante

. c2 =

% (nahe am

Scheitel

gelegen),

15,9, 2,86.

A u s d e r S c h u b k o n s t a n t e c, k ö n n e n wir noch den zu e r w a r t e n d e n Es ist 2 S = q •n / •D • H 2 = 15,9 • 9.2 - 2 5 - 2 7 = 99000 kg.

Schub

ermitteln.

Die m i t d e n e r w ä h n t e n P r o p e l l e r a b m e s s u n g e n d u r c h g e f ü h r t e n S c h l e p p v e r s u c h e der H a m b u r g i s c h e n S c h i f f b a u v e r s u c h s a n s t a l t e r b r a c h t e n eine g u t e B e s t ä t i g u n g d e r g e m a c h t e n A n n a h m e n . F ü r die G e s c h w i n d i g k e i t v o n 27 k n b e s t i m m t e sich die Ges a m t l e i s t u n g des S c h i f f e s zu 91 5 8 0 W P S bei 178,5 U / m i n . G e m e s s e n w u r d e h i e r b e i ein m i t t l e r e r Slip d e r 4 S c h r a u b e n v o n 1 0 , 1 % , ein m i t t l e r e r N a c h s t r o m v o n 1 6 , 6 % u n d d a m i t ein n o m i n e l l e r Slip v o n 2 5 , 1 % .

Abb. 342.

(M.

1:52)

D i e s e r so b e r e c h n e t e , v i e r f l ü g e l i g e P r o p e l l e r ist a u s e i n e m S t ü c k mit der N a b e a u s M a n g a n b r o n z e g e g o s s e n . Die E r z e u g e n d e d e r Flügel s t e h t s e n k r e c h t z u r A c h s e ; die S t e i g u n g ist s o w o h l ü b e r d e n R a d i u s als a u c h ü b e r d e n U m f a n g k o n s t a n t . Die P r o f i l e d e r Flügel s i n d n i c h t s y m m e t r i s c h , s o n d e r n h a b e n i h r e g r ö ß t e D i c k e v o r d e r P r o f i l m i t t e , a u c h liegen die P r o f i l m i t t e n n i c h t auf e i n e m R a d i u s , s o n d e r n w e i c h e n n a c h a u ß e n g e g e n die A u s t r i t t s k a n t e h i n z u r ü c k , wie a u s d e m G r u n d r i ß d e s Flügels in d e r M i t t e d e r A b b . 342 u n d d e n r e c h t s a n g e d e u t e t e n P r o f i l s c h n i t t e n h e r v o r g e h t . In d e n l e t z t e r e n ist f e r n e r e r k e n n t l i c h , d a ß die E i n t r i t t s k a n t e m e r k l i c h e m p o r g e z o g e n ist. Diese K o n s t r u k t i o n w u r d e g e w ä h l t , weil bei d e n e r s t e n A u s f ü h r u n g e n ,

469 w e l c h e diese E i g e n h e i t n i c h t a u f w i e s e n , u n m i t t e l b a r h i n t e r d e r E i n t r i t t s k a n t e auf d e r Druckseite sehr starke Kavitationserosionen a u f t r a t e n , welche nach behelfsmäßigem A b s c h n e i d e n d e r E i n t r i t t s k a n t e z u m S t i l l s t a n d k a m e n . Vgl. h i e r z u A n h . 16, insb e s o n d e r e A b b . 3. B e m e r k e n s w e r t ist a n d e r K o n s t r u k t i o n n o c h die T a t s a c h e , d a ß die F l ü g e l im V e r h ä l t n i s z u r N a b e s e h r w e i t n a c h h i n t e n v e r s c h o b e n s i n d . D i e s ist d e s h a l b e r f o l g t , weil z u r V e r m e i d u n g v o n E r s c h ü t t e r u n g e n im Schiff die E i n t r i t t s k a n t e d e r Flügel m ö g l i c h s t w e i t h i n t e r d e n W e l l e n h o s e n liegen sollte. A u s d e m s e l b e n G r u n d e ist die M u t t e r v e r s e n k t in der N a b e a n g e o r d n e t , d. h. v i e l m e h r , die N a b e ü b e r die M u t t e r h i n w e g g e z o g e n , u m eine V e r l ä n g e r u n g d e r A u s t r i t t s k a n t e d e r F l ü g e l m ö g l i c h s t weit n a c h h i n t e n zu e r m ö g l i c h e n . § 249. Z u r E r g ä n z u n g d e r T a b . 50 ausgeführter Propeller im 1. B a n d sind hier in T a b . 41 n o c h die w i c h t i g s t e n D a t e n einiger n e u e r e r P r o p e l l e r v o n v e r s c h i e d e n e n Handelsschiffen angegeben. § 250. Literaturverzeichnis. Die v o n d e r H S V A seit 1922 v e r ö f f e n t l i c h t e n A r b e i t e n ü b e r P r o p u l s i o n , M o d e l l v e r s u c h e , V e r s u c h e a m n a t u r g r o ß e n Schiff u n d die d a m i t z u s a m m e n h ä n g e n d e n F r a g e n sind in e i n e r 1940 e r s c h i e n e n e n Z u s a m m e n s t e l l u n g d e r G e s e l l s c h a f t d e r F r e u n d e u n d F ö r d e r e r d e r H S V A a u f g e f ü h r t u n d sollen n i c h t bes o n d e r s v e r z e i c h n e t w e r d e n . Diese Z u s a m m e n s t e l l u n g b r i n g e n wir als N r . 1 des L i t e raturverzeichnisses. A. A l l g e m e i n e s . 1. Ges. d. F r e u n d e u. Förd. d. H S V A : Z u s a m m e n s t e l l g . von aus d e m Arbeitsbereich d. H S V A 1922—1940 hervorgeg. Veröffentl. S o n d e r d r u c k der Oes. d. F r e u n d e u . F ö r d . d. HSVA, H a m b u r g 1940. 2. J o h o w - F ö r s t e r ,

Hilfsbuch f ü r den S c h i f f b a u Bd. I. B. M o d e l l v e r s u c h e

3. K e m p f , G., Neuere E r f a h r u n g e n Gesellschaft 1927.

und

J . Springer, Berlin 1928.

Widerstandsbeiwerte.

im S c h i f f b a u - V e r s u c h s w e s e n .

Jahrbuch

Schiffbautechnische

4. S c h l i c h t i n g , 0 . , Die B e r ü c k s i c h t i g u n g des R e i b u n g s w i d e r s t a n d e s bei der B e s t i m m u n g des S c h i f f s w i d e r s t a n d e s aus dem F r o u d e s c h e n Modellversuch. J a h r b u c h S c h i f f b a u t e c h n i s c h e Gesells c h a f t 1933. 5. K e m p f , G., Über den E i n f l u ß d e r R a u h i g k e i t auf den W i d e r s t a n d S c h i f f b a u t e c h n i s c h e Gesellschaft 1937. C. S c h r a u b e n v e r s u c h e u n d

von Schiffen.

Jahrbuch

Propellerberechnung.

6. S c h m i d t , W . , Z u s a m m e n f a s s e n d e D a r s t e l l u n g von S c h r a u b e n v e r s u c h e n . VDI-Verlag, Berlin 1926 7. K r e i t n e r , H., Die h y d r a u l i s c h e n G r u n d l a g e n des V o i t h - S c h n e i d e r - A n t r i e b e s . H a f e n 1931, H e f t 11. 8. B e t z , A., G r u n d s ä t z l i c h e s z u m V o i t h - S c h n e i d e r - P r o p e l l e r .

W e r f t , Reederei, H a f e n 1932, H e f t 16

9. M u e l l e r , H . , Die S t e u e r k r ä f t e des Voith-Schneider-Propellers. u. F ö r d . d. H S V A , H a m b u r g 1938. 10. H o r n , F., B e i t r a g Gesellschaft 1940.

zur Theorie u m m a n t e l t e r

W e r f t , Reederei,

S o n d e r d r u c k der Ges. d. F r e u n d e

Schiffsschrauben.

Jahrbuch

Schiffbautechnische

470

Abschnitt VIII.

Beschreibung gesamter Schiffsmaschinenanlagen mit Dampfantrieb. § 251. Die Maschinen- und Kesselanlage des Fischdampfers „Deutschland", s. Schiffsverz., zeigt A b b . 343. E n t s p r e c h e n d den v o n der Fischerei zu stellenden A n f o r d e r u n g e n ist diese Anlage sehr einfach und tibersichtlich g e b a u t . Es ist n u r ein D r e i f l a m m r o h r k e s s e l A von 190 m 2 Heizfläche u n d 5,7 in 2 Rostfläche v o r h a n d e n , welcher mit n a t ü r l i c h e m Z u g ohne L u f t v o r w ä r m e r b e t r i e b e n wird. Die D a m p f s p a n n u n g b e t r ä g t 16 a t ü ; der S c h m i d t s c h e R a u c h r ö h r e n ü b e r h i t z e r liefert eine D a m p f t e m p e r a t u r von 325° C. Am D a m p f d o m des Kessels ist ein d o p p e l t e r V e n t i l k a s t e n ang e b r a c h t ; dies ermöglicht, den Dampf wahlweise dem Ü b e r h i t z e r oder direkt der H a u p t d a m p f l e i t u n g z u z u f ü h r e n , so d a ß mit Heiß-, N a ß - oder g e m i s c h t e m D a m p f gefahren werden k a n n . Die Leistung des H a u p t m a s c h i n e n a g g r e g a t e s , welches sich aus einer Kolben350x550x900 d a m p f m a s c h i n e B mit den A b m e s s u n g e n m m und einer B a u e r - W a c h A b d a m p f t u r b i n e C z u s a m m e n s e t z t , b e t r ä g t 750 PSj 1 ). Dieses k o m b i n i e r t e S y s t e m wird in D e u t s c h l a n d seit m e h r e r e n J a h r e n bei f a s t allen F i s c h d a m p f e r n v e r w e n d e t . An die K o l b e n m a s c h i n e a n g e h ä n g t sind eine L u f t p u m p e Dv eine H a u p t s p e i s e p u m p e D 2 und eine H a u p t l e n z p u m p e D3. Der K o n d e n s a t o r E mit d o p p e l t e m K ü h l w a s s e r d u r c h t r i t t ist seitlich der Kolbenmaschine auf einem P o d e s t an der Schiffsa u ß e n h a u t gelagert und d u r c h einen aus Stahlblechen geschweißten A b d a m p f b o g e n F mit d e r T u r b i n e v e r b u n d e n . Die K ü h l w a s s e r p u m p e G ist u n m i t t e l b a r u n t e r der K o n d e n s a t o r v o r l a g e a n g e o r d n e t ; ihr S a u g e k a s t e n H liegt g e s c h ü t z t u n t e r dem Überh a n g des Hinterschiffs, der A u s g u ß s t u t z e n J etwa in der Wasserlinie. Die L u f t wird a u s d e m K o n d e n s a t o r d u r c h eine einstufige D a m p f s t r a h l l u f t p u m p e K, vgl. § 160, a b g e s a u g t u n d durch die a n g e h ä n g t e L u f t p u m p e , vgl. 1. Bd., § 197—203, mit dem K o n d e n s a t ü b e r den D a m p f s t r a h l e r k ü h l e r in den F i l t e r t a n k L g e f ö r d e r t ; hieraus saugt die a n g e h ä n g t e Speisepumpe D2 das K o n d e n s a t an und d r ü c k t es durch einen vom A b d a m p f der Hilfsmaschinen beheizten O b e r f l ä c h e n v o r w ä r m e r M in den Kessel. Als Reserve f ü r die a n g e h ä n g t e H a u p t s p e i s e p u m p e sind eine D u p l e x D a m p f p u m p e 01 und ein I n j e k t o r 0 2 vorgesehen. Die H a u p t s c h m i e r ö l p u m p e Px der A b d a m p f t u r b i n e wird direkt v o m H a u p t z a h n r a d der A b d a m p f t u r b i n e a n g e t r i e b e n , vgl. § 140; zur Reserve dient eine an die K ü h l w a s s e r p u m p e a n g e h ä n g t e Z a h n r a d p u m p e P.2. Der Ölkühler Q u n d die Ölfilter R sind am Getriebegehäuse befestigt. D a s Öl wird in zwei H o c h t a n k s S gefördert, von denen a u s es den Verbrauchsstellen z u l ä u f t . An Hilfsmaschinen f ü r den Schiffsbetrieb e n t h ä l t der M a s c h i n e n r a u m noch eine D a m p f l e n z p u m p e Tv einen L e n z e j e k t o r T 2 und einen S ü ß w a s s e r e j e k t o r Ts. Die S a u g e l e i t u n g der K ü h l w a s s e r p u m p e besitzt bei U einen N o t l e n z a n s c h l u ß . Im M a s c h i n e n r a u m sind ferner aufgestellt 2 T u r b o d y n a m o s V± von je 7,5 k W mit einer Schalttafel V2, ein U m f o r m e r V3 f ü r die d r a h t l o s e Telegraphie und eine elektrisch angetriebene K ü h l m a s c h i n e W, a u ß e r d e m diverse S c h m i e r ö l t a n k s und eine Feilbank. Im Kesselraum sind ein' V a k u u m - A s c h e h e b e r X mit A u s g u ß r o h r Y und eine elektrisch a n g e t r i e b e n e T r a n f ö r d e r p u m p e Z aufgestellt. ' ) B e i allen A n l a g e n m i t B . W . - T u r b i n e n ist u n t e r d e r i n d i z i e r t e n L e i s t u n g ( P S i ) des A g g r e g a t e s die S u m m e a u s d e r i n d i z i e r t e n L e i s t u n g d e r K o l b e n m a s c h i n e u n d d e r e f f e k t i v e n L e i s t u n g d e r A b d a m p f t u r b i n e , l e t z t e r e dividiert d u r c h den mechanischen W i r k u n g s g r a d der K o l b e n m a s c h i n e (im Mittel 0,9) verstanden.

471

§ 252. Die Maschinen- und Kesselanlage des kleinen Frachtdampfers „Savona", s. Schiffsverz., zeigt Abb. 344. Die Kesselanlage besteht aus zwei kohlegefeuerten Dreiflammrohr-Zylinderkesseln A, die Maschinenanlage aus einer Dreifach-Expan^ v ^ ü r ^ ^ ^ m m m ' t Ventilsteuerung yuu des Hochdruckzylinders und einer B.-Wi-Abdampfturbine C; die Gesamtleistung beträgt 1600 PSj.

sionsmaschine B mit den Abmessungen

L

Li

P

0, O2

Die Kessel von 2 x 195 m 2 Heizfläche und 2 x 4,5 m 2 Rostfläche, welche Dampf von 16 atii Druck und 320° C Überhitzungstemperatur erzeugen, werden mit Howdens forciertem Zug betrieben. Das durch eine Kolbenmaschine angetriebene Gebläse D steht auf dem Deck oberhalb des Kesselraumes. Zum Entfernen der Asche ist im Kesselraum ein Vakuumascheaufzug Y der in § 59 beschriebenen Art aufgestellt.

An die Hauptmaschine sind eine Kondensatpumpe E und zwei Lenzpumpen F angehängt. Als Speisepumpe ist eine ZwillingsSimplex-Dampfpumpe G vorgesehen, vgl. § 168, deren eine Hälfte als Haupt-, die andere als Hilfsspeisepumpe dient; hierzu kommt noch ein Injektor Gv Zur Luftabsaugung aus dem neben der Maschine liegenden Kondensator H dient eine zweistufige Dampfstrahlergruppe; sie ist in üblicher Weise auf einem Kühler befestigt, durch welchen die Kondensatpumpe das Hauptkondensat als Kühlmittel drückt. Das Kühlwasser der Hauptmaschine t r i t t aus dem Seekasten L über eine kurze Leitung in die Kühlwasserpumpe K ein und wird durch die Druckleitung M unten in den Doppelstromkondensator gedrückt, aus welchem die Ausgußleitung N nach dem

473 u n t e r h a l b der Wasserlinie liegenden Ausgußventil f ü h r t . Die K ü h l w a s s e r p u m p e kann auch durch das Ventil Lx die Bilge lenzen. Auf ßfr-Seite sind neben dem Schwimmert a n k P 2 Speisewasservorwärmer 01 und 02 und ferner ein stehender A b d a m p f v e r d a m p f e r Q und die zu dessen Betrieb dienende kombinierte Speise- und Laugep u m p e Q1 u n t e r g e b r a c h t . H a u p t s c h m i e r ö l p u m p e , Kühler R und Filter der A b d a m p f t u r b i n e sind wie üblich mit dieser vereinigt, vgl. § 140. Als Reserve dient eine D u p l e x - D a m p f p u m p e R1. Außer dein Schmierölhochtank S ! ist noch ein Schmierölsetztank S 2 eingebaut. Vorgesehen sind ferner eine D y n a m o U l mit K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n t r i e b und eine T u r b o - D y n a m o U2 mit S c h a l t b r e t t Us, eine Ballastpumpe Vv eine Trinkwasserp u m p e V2, eine S a n i t ä r p u m p e V3 und eine H a f e n d i e n s t p u m p e W (unter dem H a u p t kondensator), Auf der S/ö-Seite des Maschinenraumes steht eine Drehbank Xv eine Bohrmaschine X2, eine Schleifmaschine Xz und eine Feilbank Xt. Zur Entwässerung der A b d a m p f t u r b i n e und der T u r b o d y n a m o dient ein Wassersammler Zv f ü r die E n t w ä s s e r u n g der A b d a m p f l e i t u n g ein A b d a m p f t a n k Z 2 im R a u c h f a n g s c h a c h t . § 253. Die Maschinen- und Kesselanlage des Fahrgastdampfers „Orcades", s. Schiffsverz., zeigt Abb. 345. Die Anlage besitzt auf 2 Wellen eine Gesamtantriebsleistung von 24000 W P S , entsprechend einer Schiffsgeschwindigkeit von 21 kn. Die Kesselanlage u m f a ß t 4 große Babcock-Wilcox-Kessel A und 2 kleinere Kessel B gleicher B a u a r t . Die Kessel sind dem in § 22 beschriebenen Kessel ähnlich. Sie besitzen eine große Obertrommel und zwei Schrägrohrbündel, zwischen denen der Überhitzer liegt. Die Kessel sind mit Ölfeuerungen System Wallsend-Howden ausgerüstet und liefern Dampf von 32 atii und 385° C. Oberhalb eines jeden Kessels ist ein reichlicher L u f t v o r w ä r m e r in den R a u c h f a n g eingeschaltet. Die Heizflächen betragen insgesamt 2760 m 2 f ü r die großen und 660 m 2 f ü r die kleinen Kessel; es betragen ferner die Überhitzerheizflächen insgesamt f ü r erstere 425, f ü r letztere 125 m 2 und die Luftvorwärmerheizflächen insgesamt f ü r erstere 2950, f ü r letztere 740 m 2 . Die Kessel sind mit Speiseventilen und Speisewasserreglern System Mumford versehen; beim Versagen der Speisewasserzufuhr wird auch die Ölzufuhr zu den Brennern durch die Wasserstandsregler abgestellt. Fünf Kesselgebläse W liefern bei 530 U m d r e h u n g e n je 510 m 3 /min Luft, bei einem Druck von 100 mm W S . Auf beiden Seiten neben den kleineren Kesseln sind je 2 elektrisch angetriebene Heizölbetriebsp u m p e n Y und je 2 Heizölvorwärmer X aufgestellt. Im Kesselraum sind 2 Heizölu m f ö r d e r p u m p e n Z aufgestellt, davon eine auf ß ö - S e i t e neben dem Kessel B und eine in einer Nische des vorderen Kesselraumschottes. Die f ü r den Antrieb der Propeller dienenden 2 Satz Getriebeturbinen, B a u a r t Parsons, bestehen jeder aus einer / / D - T u r b i n e C, einer AtfD-Turbine D und einer NDTurbine E ; f ü r R ü c k w ä r t s f a h r t ist eine in das Gehäuse der AtfD-Kw-Turbine eingebaute HD-Rw-Turbirie und eine JVD-/?w-Turbine im Gehäuse der ND-Vw-Turbine vorgesehen. Der K o n d e n s a t o r G ist unten an das A/D-Turbinengehäuse a n g e h ä n g t ; sein Gewicht wird durch starke Tragfedern zum größten Teil ausgeglichen. Die Turbinengehäuse ruhen mit ihrem vorderen Ende auf F u n d a m e n t b ö c k e n , während sich das hintere Ende auf das Gehäuse des Rädergetriebes F s t ü t z t . Für die A u f n a h m e des Propellerschubes ist hinter dem Rädergetriebe ein Michell-Drucklager Fl angeordnet. Die Drehzahl ist mit 1715 U/min f ü r alle 3 Turbinen die gleiche; die Drehzahl der Propellerwelle b e t r ä g t 112 U/min, entsprechend einem Übersetzungsverhältnis des pfeilverzahnten Rädergetriebes F von 1 : 15,3. Die H a u p t k ü h l w a s s e r p u m p e n J und die 3 H a u p t s p e i s e p u m p e n M, welche nebeneinander vor der 5 / ^ - H a u p t m a s c h i n e aufgestellt sind, werden durch D a m p f t u r b i n e n angetrieben, und zwar die Speisepumpen direkt, die Kühlwasserpumpen über ein

474

(M. 1:22,5) A S C D E FF, G H ./ Ji K K, L M N Nl 0 Pi P; Q

R Hilfskondensator S Schmierölpumpen T Schmieröltank U Ölkühler V VL Seewasser- und Speisewasser-Verdampfer W Kesselgebläse X Heizöl-Vorwärmer Y Heizöl-Betriebspumpe Z Heizöl-Trimmpumpen a Kompressor b Luftbehälter fiir Sprinkleranlage c Lenzpumpe d Frischwasserpumpe e Badepumpe f Deckwasch-Feuerlöschpumpe g Lenz-Deckwasch-Feuerlöschpumpe

Große Babcock-Wilcox-Kessel Kleine Babcock-Wilcox-Kessel HD-Turbinen MD-Turbinen N D-Turbinen Getriebe, Hauptdrucklager Kondensator Turbogeneratoren H a u p t - und Hilfskühlwasserpumpen H a u p t - u n d Hilfsdampfstrahl-Luftpumpe Kondensatpumpe Hauptspeisepumpen Turbo- und el. Hilfsspeisepumpe Speisewassertank P, Speisewasservorwärmer Wrasenkondensatoren

Abb. 345'). J

) Nach

Shipbuilder and Marine

Enginebuilder

1937.

475 Getriebe mit Ü b e r s e t z u n g 1 : 10. An Hilfsspeisepuinpen sind eine d a m p f g e t r i e b e n e T u r b o - P u m p e N u n d eine elektrisch a n g e t r i e b e n e K o l b e n p u m p e Nl v o r h a n d e n . Die übrigen Hilfsmaschinen werden elektrisch (220 V Gleichstrom) a n g e t r i e b e n . Der S t r o m b e d a r f des Schiffes wird durch 3 T u r b o - G e n e r a t o r e n H von je 550 k W gedeckt. Diese sind vorne im M a s c h i n e n r a u m auf einem höher liegenden Flur aufgestellt, u n t e r welchem der zugehörige H i l f s k o n d e n s a t o r R a n g e o r d n e t ist. Die f ü r den Betrieb der H a u p t m a s c h i n e erforderlichen Hilfsmaschinen sind im wesentlichen im vorderen Teil des M a s c h i n e n r a u m e s a n g e o r d n e t . U n m i t t e l b a r neben den vor den H a u p t t u r b i n e n liegenden B e d i e n u n g s s t ä n d e n befinden sich die D a m p f strahler K, die K o n d e n s a t p u m p e n L u n d die H a u p t s c h m i e r ö l p u m p e n S. Am vorderen M a s c h i n e n r a u m s c h o t t stehen die 3 Speisewasservorwärmer Pv P.2 u n d P.A, welche das W a s s e r in 3 S t u f e n auf 160° C v o r w ä r m e n . Alle übrigen Hilfsmaschinen und - e i n r i c h t u n g e n f ü r den Maschinen- sowie auch f ü r den Schiffsbetrieb sind der E r k l ä r u n g u n t e r der A b b i l d u n g zu e n t n e h m e n . § 254. Die Maschinenanlage des Walfang-Mutterschiffes „Unitas" (s. Schiffsverzeichnis), welche Abb. 346 zeigt, ist, wie bei T a n k s c h i f f e n üblich, im Hinterschiff a n g e o r d n e t . Die beiden Propeller werden d u r c h je eine Kolbenmaschine A, kombiniert mit einer B . - W . - A b d a m p f t u r b i n e B angetrieben. Die G e s a m t l e i s t u n g jedes Aggregates b e t r ä g t 3000 PSj. Die beiden D r e i f a c h - E x p a n s i o n s m a s c h i n e n mit den Abmessungen 560X_92^01 x4-80 mm sind n o r m a l e r B a u a r t mit Kulissensteuerung, Kolbenschiebern am HD- u n d M D Zylinder und e n t l a s t e t e m Flachschieber (Dachschieber) am N D - Z y l i n d e r . Die Drehzahl b e t r ä g t 103 U / m i n . Die Kesselanlage b e s t e h t aus sechs ölgefeuerten Zylinderkesseln C; diese sind — wegen der größeren Schiffsbreite — e r h ö h t a u f g e s t e l l t ; u n t e r den Kesseln w u r d e n die H e i z ö l b u n k e r D von 6,5 m Höhe mit e t w a 1000 t G e s a m t i n h a l t a n g e o r d n e t . K e s s e l r a u m u n d B u n k e r sind durch" einen K o f f e r d a m m E von dem davorliegenden T a n k r a u m g e t r e n n t . Die Kessel sind Vierflammrohrkessel mit je 279 m 2 Heizfläche, welche mit je einem R ö h r e n l u f t v o r w ä r m e r von 84 m 2 Heizfläche a u s g e r ü s t e t sind. Nur 4 der Kessel sind mit Ü b e r h i t z e r n von je 112 m 2 Heizfläche versehen u n d liefern den f ü r die H a u p t i n a s c h i n e n benötigten D a m p f von 17,5 a t ü u n d 325° C; die übrigen beiden Kessel liefern allein oder mit den a n d e r e n Kesseln z u s a m m e n S a t t d a m p f bzw. Mischdampf f ü r den Betrieb der maschinellen Hilfsmaschinen sowie der Walöl-Kocherei. Die f ü r letztere benötigte D a m p f m e n g e ist sehr b e t r ä c h t l i c h , da die Kocherei f ü r eine tägliche V e r a r b e i t u n g von 25 Walen mit einem m a x i m a l e n Gewicht von z u s a m m e n 2500 t eingerichtet ist; es sind 20 A p p a r a t e f ü r das Kochen von Speck u n d Fleisch und f ü r das Zerkochen der Knochen aufgestellt. Da die W a l e ü b e r die S c h l e p p b a h n F v o m Heck aus, also über die Maschinenund Kesselanlage hinweg, a u f g e s c h l e p p t w e r d e n müssen, sind 2 Schornsteine G1 u n d G 2 vorgesehen, die 4,5 m aus Mitte Schiff an Bb- bzw. Stb-Seite über d e m T r e n n s c h o t t zwischen Maschinen- u n d Kesselraum a n g e o r d n e t sind, wie aus den Q u e r s c h n i t t e n durch den Kesselraum ersichtlich. Die V e r b r e n n u n g s l u f t wird von 2 durch Kolbenmaschinen a n g e t r i e b e n e n Kesselgebläsen H geliefert, die im M a s c h i n e n r a u m in der Höhe des 2. Decks an Bb und Stb aufgestellt sind und in einen querschiffs v e r l a u f e n d e n L u f t k a n a l J f ö r d e r n . F ü r den Betrieb g e n ü g t ein Gebläse, das a n d e r e dient als Reserve. Die f ü r den B e t r i e b der Ölfeuerung erforderlichen H e i z ö l p u m p e n O l m i t V o r w ä r m e r n 0.,, Windkessel O s und Filtern 0 4 sind an der ß ö - S e i t e in einer Ölbunkernische aufgestellt.

478 Da das Schiff w ä h r e n d der ganzen, etwa 5 M o n a t e w ä h r e n d e n Fangzeit keinen H a f e n a n l a u f e n k a n n , sind sämtliche z u m Betriebe von Schiff und Maschinen benötigten H i l f s m a s c h i n e n u n d A p p a r a t e in Zahl u n d A b m e s s u n g e n reichlich vorgesehen. Die u n g e w ö h n l i c h große S e e w a s s e r v e r d a m p f u n g s a n l a g e b e s t e h t aus 2 G r u p p e n von je 2 einstufigen T a u c h v e r d a m p f e r n K , vgl. § 228, welche h a u p t s ä c h l i c h den f ü r Kochzwecke in der W a l ö l f a b r i k a u f g e w e n d e t e n Dampf ersetzen sollen. Bei n o r m a l e r Belastung a r b e i t e n die beiden in Betrieb befindlichen V e r d a m p f e r d e r a r t , d a ß der erste V e r d a m p f e r K t mit A b d a m p f von 1,5 a t a u n d 200° C beheizt wird u n d der in diesem erzeugte B r ü d e n d a m p f mit einem D r u c k von 0,62 a t a und 86° C H e i z d a m p f in die zweite S t u f e K t geleitet wird. Der B r ü d e n d a m p f d r u c k b e t r ä g t hier 0,2 ata bei 60° C. Die L e i s t u n g der Anlage b e t r ä g t bei dieser S c h a l t u n g 550 t in 24 h. Bei e r h ö h t e m Bedarf w e r d e n beide V e r d a m p f e r parallel geschaltet und g e m e i n s a m mit A b d a m p f von 1,5 a t a b e t r i e b e n . Hierdurch e r h ö h t sich die Leistung der Anlage, allerdings u n t e r h ö h e r e m H e i z d a m p f v e r b r a u c h , auf 760 t pro Tag. In V e r b i n d u n g mit den V e r d a m p f e r n sind 2 H i l f s k o n d e n s a t o r e n L von je 250 m 2 K ü h l f l ä c h e aufgestellt. Sämtliche H i l f s m a s c h i n e n — mit A u s n a h m e des S c h m i e r ö l s e p a r a t o r s und des Kompressors der P r o v i a n t k ü h l a n l a g e — haben D a m p f a n t r i e b ; die in der Kocherei aufgestellten u n d hier nicht e r w ä h n t e n Hilfsmaschinen werden durch K o l b e n d a m p f maschinen ü b e r T r a n s m i s s i o n e n angetrieben. Die elektrische Anlage u m f a ß t n u r drei G l e i c h s t r o m d y n a m o s M von je 60 k W Leistung, die durch gekapselte V e r b u n d k o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n g e t r i e b e n werden. Da der g e s a m t e A b d a m p f mit A u s n a h m e des Heiz- und B r ü d e n d a m p f e s ölhaltig ist, sind a u ß e r dem als Klär- und F i l t e r t a n k N ausgebildeten W a r m w a s s e r k a s t e n noch besondere Filter in der Speisewasserdruckleitung und E n t ö l e r in den A b d a m p f l e i t u n g e n der H a u p t - und Hilfsmaschinen vorgesehen. § 255. Die Disposition der Maschinen- und Kesselanlage des Schnelldampfers „Bremen", s. Schiffsverz. Die H a u p t a n t r i e b s a n l a g e des D. „ B r e m e n " erzeugt auf 4 Wellen eine N o r m a l l e i s t u n g von i n s g e s a m t 90000 W P S , welche im D u r c h s c h n i t t bei vielen Reisen auf 110000—125000 W P S gesteigert w u r d e . Sie ist in 6 R ä u m e n u n t e r g e b r a c h t , wovon 4 die Kesselanlage u n d 2 die Maschinenanlage enthalt e n . Die A n o r d n u n g dieser R ä u m e und zweier zusätzlicher Hilfsmaschin e n r ä u m e zeigen Abb. 347 und 348. Auf 2 im vorderen Teil des Schiffes befindliche Kesselräume .4 und B folgt ein R a u m C f ü r Hilfsmaschinen zum Schiffsbetrieb, d a n n wieder zwei Kesselräume D u n d E u n d anschließend die beiden M a s c h i n e n r ä u m e F und G; den Abschluß bildet ein D i e s e l d y n a m o r a u m H. Der A n t r i e b der 4 Propeller erfolgt durch 4 G e t r i e b e t u r b i n e n s ä t z e , welche zus a m m e n mit den zu ihrem Betrieb erforderlichen Hilfsmaschinen in den beiden erw ä h n t e n M a s c h i n e n r ä u m e n u n t e r g e b r a c h t sind. Einen Überblick über die A n o r d n u n g in diesen M a s c h i n e n r ä u m e n geben Abb. 349 im L ä n g s s c h n i t t und Abb. 350 im G r u n d riß. Die E r k l ä r u n g e n u n t e r den Abbildungen geben A u f s c h l u ß über die A u s r ü s t u n g der Anlage mit Hilfsmaschinen und A p p a r a t e n . Viele Teile der G e s a m t a n l a g e sind

479

A b b . 349.

A B C D E F G H J K L M X 0 p Q R S r

A b b . 350. Haupt kondensatoren H a u p t kühl wasser p u m p e n H ilfskondensator N a ß l u f t p u m p e f. H i l f s k o n d e n s a t o r K ü h l w a s s e r p u m p e f. H i l f s k o n d e n s a t o r 2stufige D a m p f s t r a h l l u f t p u m p e K o n d e n s a t - und E n t w ä s s e r u n g s p u m p e n H a u p t Schmieröl p u m p e n Reservesclunier öl p u m p e n K ü h l w a s s e r p u m p e n f. d . H a u p t s c h m i e r ölkühler. H a u p t s c h m i e r ö l kühler Schmierölfilter Deckwaschpumpe Badepumpen Klosettpump; Feuerlöschpumpwerk Frischwasser p u m p e n Ballastpumpe Lenzpumpen

(M. 1 :275) V Entwässerungstanks d. Turbinen V Warmwasserkasten W H a u p t s p e i s e p umpen X Speisewasservorwärmer Y Verdampfer Z W a s s e r v o r w ä r m e r f. V e r d a m p f e r Laugepumpen f. V e r d a m p f e r A a Bilgewasser-Entöler b T u c h f i l t e r f. B i l g e w . - E n t ö l e r c Schmierölwärmetank d Seeventile f. H a u p t k ü h l w a s s e r p u m p e n e Ausgußschieber f. H a u p t k ü h l w a s s e r pumpen Propeller-Druckiager f « Torsions-Indikator h D r e h v o r r i c h t u n g f. d . H a u p t t u r b i n e n i Manövriertafe! k Schottventilgruppe der Dampfleitung Notlenzventil l

481

bereits an a n d e r e n Stellen dieses B a n d e s beschrieben, so die Kessel in § 20, die T u r binen mit K o n d e n s a t o r und Getriebe in § 125, die Ölfeuerung in § 66, die H a u p t d a m p f l e i t u n g in § 194, der Speisewasserkreislauf in § 204 usw., so d a ß sich weitere E r k l ä r u n g e n an dieser Stelle erübrigen. § 256. Die Maschinen- und Kesselanlage des Schnelldampfers „Normandie", s. Schiffsverz. Die Kesselanlage, s. Abb. 351 u n d 352, verteilt sich auf 4 Kesselr ä u m e , welche seitlich durch B u n k e r gegen u n m i t t e l b a r e n W a s s e r e i n b r u c h g e s c h ü t z t sind. In den Kesselräumen sind 29 Wasserrohrkessel A von je 1000 m 2 Heizfläche a u f gestellt, welche in ihrem A u f b a u den in § 20 geschilderten Kesseln der „ B r e m e n " ähnlich sind. Im Kesselraum I sind 4, im Kesselraum II 9, im Kesselraum III 5 u n d im h i n t e r s t e n Kesselraum IV 11 Kessel u n t e r g e b r a c h t . Zwischen einer Ober- u n d zwei U n t e r t r o m m e l n erstrecken sich auf jeder Seite je 2 G r u p p e n von Wasserrohren, zwi-

A b b . 352').

sehen denen ein Ü b e r h i t z e r a n g e o r d n e t ist. Die den beiden äußeren R o h r b ü n d e l n e n t s t r ö m e n d e n R a u c h g a s e ziehen d u r c h einen L u f t v o r w ä r m e r B nach dem R a u c h f a n g ab. Die Kessel sind t r o t z ihrer F e u e r r a u m l ä n g e von e t w a 4,5 m sämtlich als E i n e n d e r kessel g e b a u t und w e r d e n durch je 4 Ölbrenner S y s t e m Penhoet beheizt. Die Kesselw a n n e u n d die Kesselrückwand sind ganz mit Mauerwerk ausgekleidet. Der Kesseldruck b e t r ä g t 28 atü, die Ü b e r h i t z u n g s t e m p e r a t u r etwa 350°C. A u ß e r den erwähnten W a s s e r rohrkesseln sind f ü r Hafenzwecke und f ü r die B e d i e n u n g von Hilfsmaschinen im Kesselr a u m III noch 4 n o r m a l e Zylinderkessel C von je e t w a 330 m 2 Heizfläche aufgestellt. Die Kesselanlage a r b e i t e t mit Howden-Zug. F ü r die B e d i e n u n g je 3 n e b e n e i n a n d e r s t e h e n d e r Kessel sind auf Mitte Schiff (nur im H e i z r a u m II auf beiden Seiten) oberhalb der H e i z r ä u m e im £ - D e c k je 2 elektrisch a n g e t r i e b e n e Gebläse D aufgestellt, u n d zwar oberhalb der Kesselrückwände. H i n t e r den L u f t v o r w ä r m e r n entlang l ä u f t querschiffs der L u f t k a n a l E, welcher, von dem Gebläse ausgehend, die Luft auf die einzelnen Kessel verteilt. Die L u f t d u r c h s t r ö m t die V o r w ä r m e r in deren oberer H ä l f t e von hinten nach vorn und k e h r t in der u n t e r e n H ä l f t e zur R ü c k w a n d z u r ü c k , u m an dieser e n t l a n g n a c h u n t e n u n d u n t e r der F e u e r r a u m w a n n e e n t l a n g nach v o r n den Brennern z u z u s t r ö m e n . O b e r h a l b der Kesselfronten sind Ventilatoren F a u f gestellt, welche ü b e r kurze, in A b b . 352 erkenntliche Verteilungsstutzen F r i s c h l u f t in die Kesselräume d r ü c k e n . J

) Abb. 351—354 nach

Bauer,

Schiffsmaschinenbau

Shipbuilder and Marine III.

Enginebuilder

1935.

31

482 Die Verlegung der H a u p t d a m p f r o h r e weist verschiedene Besonderheiten auf. Z u n ä c h s t zeigt Abb. 351, d a ß eine große Anzahl von sog. „ H o s e n s t u t z e n " v e r w e n d e t w u r d e n , um einen möglichst geringen D r u c k v e r l u s t in der Leitung zu erreichen. A u ß e r dem sind die H a u p t d a m p f l e i t u n g e n an den Stellen, wo D e h n u n g s b o g e n eingeschaltet sind, in 2 S t r ä n g e n verlegt, d. h. die H a u p t d a m p f l e i t u n g verteilt sich ü b e r einen H o s e n s t u t z e n auf zwei Leitungen von geringerem D u r c h m e s s e r u n d d a h e r größerer E l a s t i z i t ä t . Diese beiden Rohre w e r d e n in den e n t s p r e c h e n d e n f ü r die W ä r m e d e h n u n g erforderlichen K r ü m m u n g e n g e f ü h r t u n d vereinigen sich in gleicher Weise wieder an der n ä c h s t e n geeigneten Stelle. Die 4 H a u p t d a m p f l e i t u n g e n , deren Verlauf in der A b b i l d u n g d u r c h die Zahlen 1—4 kenntlich g e m a c h t ist (bei Verzweigungen t r a g e n beide parallel g e f ü h r t e n Rohre die gleiche Ziffer), sind, da die Kesselr ä u m e sehr verschieden groß sind, nicht nach solchen g e t r e n n t , sondern e m p f a n g e n ihren Dampf aus m e h r e r e n R ä u m e n . Die Hilfsdampf- und N a ß d a m p f l e i t u n g e n d u r c h dringen das v o r d e r e M a s c h i n e n r a u m s c h o t t seitlich der großen S c h o t t s t u t z e n der H a u p t d a m p f l e i t u n g e n in der N ä h e der B u n k e r w ä n d e . Die R a u c h f ä n g e je zweier Kesselräume sind in zwei an Bb u n d Stb g e t r e n n t v o n e i n a n d e r durch die oberen Decks f ü h r e n d e n S c h ä c h t e n h o c h g e f ü h r t und vereinigen sich erst o b e r h a l b der A u f b a u t e n wieder in einem Schornstein, so wie dies a u c h auf D. „ B r e m e n " a u s g e f ü h r t w u r d e . Die R a u c h f ä n g e der Zylinderkessel sind in den hinteren Schornstein geleitet. An Hilfsmaschinen e n t h a l t e n die Kesselräume II und IV je 3 Ölfeuerungsbetriebsg r u p p e n G in dem üblichen U m f a n g e , die kleineren Kesselräume I u n d III n u r 2 solcher G r u p p e n . A u ß e r d e m sind im Kesselraum II eine Deckwasch- und Feuerlöschp u m p e J, eine B a l l a s t p u m p e H1 f ü r 10 t/h und eine Bilgepumpe H2 f ü r 300 t / h a u f gestellt. Der Kesselraum III e n t h ä l t die Hilfsmaschinen f ü r den Betrieb der Zylinderkessel, welche aus 2 D r u c k l u f t g e b l ä s e n K und einer Ö l f e u e r u n g s g r u p p e L sowie 2 Speisep u m p e n M bestehen. An Hilfsmaschinen f ü r allgemeine Zwecke sind in diesem Kesselr a u m u n t e r g e b r a c h t : 1 weitere Bilgepumpe H f ü r 300 t/h, 2 H e i z ö l u m f ö r d e r p u m p e n N, 1 H i l f s k o n d e n s a t o r 0 mit K ü h l w a s s e r p u m p e P und verschiedene E i n r i c h t u n g e n f ü r s a n i t ä r e n Zwecke, wie W a r m w a s s e r a n l a g e n , B a d e p u m p e n usw. Der Kesselraum IV e n t h ä l t die 6 H a u p t s p e i s e p u m p e n Q, welche z u s a m m e n mit 4 N i e d e r d r u c k - S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m e r n R u n d 4 H o c h d r u c k - S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m e r n S auf dem freien R a u m auf Mitte Schiff vor dem M a s c h i n e n r a u m s c h o t t u n t e r g e b r a c h t sind. Hier stehen auch die e n t s p r e c h e n d e n Anlagen f ü r den Betrieb der H i l f s - T u r b o - D y n a m o s , b e s t e h e n d aus 2 S p e i s e p u m p e n T, 1 N i e d e r d r u c k v o r w ä r m e r U u n d I H o c h d r u c k v o r w ä r m e r V. In Abb. 353 ist der an die Kesselräume anschließende T u r b o - G e n e r a t o r r a u m dargestellt, welcher die H a u p t - und die H i l f s t u r b o g e n e r a t o r e n e n t h ä l t . Zur E r z e u g u n g der f ü r die Propeller benötigten L e i s t u n g von m a x i m a l je 40000 W P S sind 4 T u r b o sätze A aufgestellt, deren B e s c h r e i b u n g in § 127 gegeben ist. Zu jeder dieser G r u p p e n f ü h r t eine H a u p t d a m p f l e i t u n g (1—4), wobei die beiden an jeder Schiffsseite parallel v e r l a u f e n d e n Leitungen bei B u n t e r e i n a n d e r v e r b u n d e n sind, w ä h r e n d die beiden Leitungen auf ß b - S e i t e eine weitere V e r b i n d u n g C mit der auf der gleichen Seite v e r l a u f e n d e n H i l f s d a m p f l e i t u n g D f ü r die T u r b o d y n a m o s erhalten h a t . Die 6 T u r b o d y n a m o s E von je 2200 k W Leistung, welche Gleichstrom f ü r die Hilfsmaschinena n t r i e b e liefern, stehen n e b e n e i n a n d e r vor den 4 H a u p t m a s c h i n e n . U n t e r Flur sind an dieser Stelle die e n t s p r e c h e n d e n K o n d e n s a t i o n s a n l a g e n f ü r die Hilfsgeneratoren, bestehend aus je einein K o n d e n s a t o r F und einer elektrisch angetriebenen K ü h l w a s s e r p u m p e G vorgesehen. F ü r diese 3 K o n d e n s a t o r e n F einer jeden Schiffsseite wird das K ü h l w a s s e r gemeinsam aus einem Seeventilkasten H e n t n o m m e n und a u c h d u r c h ein gemeinsames A u s g u ß v e n t i l J über Bord gefördert.

484

485 F ü r die H a u p t k o n d e n s a t o r e n K , vgl. Abb. 228, welche u n m i t t e l b a r u n t e r den H a u p t t u r b i n e n s ä t z e n gelagert sind, sind je 2 K ü h l w a s s e r l e i t u n g e n L vorgesehen. J e d e H a u p t a n l a g e h a t ein Seeventil M, an welches die 2 Saugeleitungen L, jede durch einen Schieber f ü r sich a b s p e r r b a r , angeschlossen sind. J e d e Leitung L f ü h r t zu einer elektrisch a n g e t r i e b e n e n s t e h e n d e n Kiihlwasserpuinpe N, von welchen also insgesamt 8 v o r h a n d e n sind. J e d e dieser P u m p e n f ö r d e r t ihre K ü h l w a s s e r m e n g e durch eine H ä l f t e des K o n d e n s a t o r s , von wo aus je eine K ü h l w a s s e r - A u s g u ß l e i t u n g O zu einem besonderen A u s g u ß v e n t i l P f ü h r t . Dieser Ausguß, wie auch die weiter oben e r w ä h n t e n Einlaßventile sind als Kingston-Ventile, vgl. Abb. 244, a u s g e f ü h r t . Im hinteren Teil dieses M a s c h i n e n r a u m e s , etwas höher ü b e r den Generatoren, ist der Leitstand Q auf einer besonderen P l a t t f o r m m i t t s c h i f f s u n t e r g e b r a c h t , in welchem alle f ü r die Manövrier- u n d sonstigen S c h a l t v o r g ä n g e nötigen E i n r i c h t u n g e n vereinigt sind. Von diesem S c h a l t s t a n d jaus läßt sich die g e s a m t e Anlage nicht n u r elektrisch ü b e r w a c h e n , sondern auch leicht überblicken. Die von den H a u p t generatoren k o m m e n d e n Kabel v e r l a u f e n in besonderen K a b e l k a n ä l e n in die Hochs p a n n u n g s - S c h a l t r ä u m e R des L e i t s t a n d e s und von dort weiter in den M o t o r e n r a u m . Im H a u p t m a s c h i n e n r a u m sind 6 K o n d e n s a t p u m p e n S und 4 W a r m w a s s e r t a n k s T v o r g e s e h e n ; die weiteren Hilfsmaschinen f ü r die Kesselspeisung sind, wie bereits oben e r w ä h n t , im hinteren Kesselraum vereinigt. F ü r die A b s a u g u n g der Luft aus den H a u p t k o n d e n s a t o r e n dienen 4 D a m p f s t r a h l a g g r e g a t e U mit a n g e b a u t e m Kühler. Die beiden seitlichen Kühlwassersaugeleitungen sind mit Sauganschlüssen V an die M a s c h i n e n r a u m b i l g e versehen, w ä h r e n d die beiden mittleren Saugeleitungen gemeinsam an eine nach dem M o t o r e n r a u m f ü h r e n d e Lenzleitung W angeschlossen sind, welche v o m G e n e r a t o r e n r a u m aus a b g e s p e r r t werden k a n n . Die Schmierölanlage f ü r den H a u p t m a s c h i n e n r a u m b e s t e h t aus 6 am h i n t e r e n S c h o t t u n t e r g e b r a c h t e n S c h m i e r ö l p u m p e n X, welche das aus 2 S a m m e l t a n k s Y entn o m m e n e Schmieröl über 4 Ölkühler Z in die S c h m i e r ö l h o c h t a n k s drücken. Bei den Schmierölkühlern Z auf Bb sind die zugehörigen K ü h l w a s s e r p u m p e n a aufgestellt, w ä h r e n d an e n t s p r e c h e n d e r Stelle auf Stb die K ü h l w a s s e r p u m p e n b f ü r die L u f t k ü h lung der G e n e r a t o r e n stehen. An geeigneten Stellen des H a u p t m a s c h i n e n r a u m e s sind noch u n t e r g e b r a c h t : 2 W a s s e r b a l l a s t p u m p e n c, 1 Bilgepumpe d, 2 P u m p e n für s a n i t ä r e Anlagen e, 2 T r i n k w a s s e r p u m p e n / u n d 4 P u m p e n f ü r Deckwasch- und Feuerlöschzwecke g. Die E n t l ü f t u n g des M a s c h i n e n r a u m e s erfolgt durch 8 S a u g z u g l ü f t e r , welche in G r u p p e n zu je vieren auf dem £ - D e c k u n t e r g e b r a c h t sind. Der M o t o r e n r a u m , welcher die 4 großen f ü r den P r o p e l l e r a n t r i e b dienenden u n d mit 240 U/min l a u f e n d e n H a u p t m o t o r e n e n t h ä l t , ist in Abb. 354 dargestellt; im rechten Teil der A b b i l d u n g , welcher den u n t e r e n Flur zeigt, sind die Propellermotoren a b g e n o m m e n , so d a ß d o r t nur die F u n d a m e n t e zu erkennen sind. Mit jedem Motor ist eine K ü h l a n l a g e vereinigt, welche aus je 2 Ventilatoren B u n d den zugehörigen L u f t k ü h l e r n C b e s t e h t und seitlich der Welle h i n t e r den einzelnen Motoren a n g e o r d n e t ist. H i n t e r dieser Anlage ist auf jeder Welle das Drucklager D a n g e o r d n e t . Zwischen den beiden Motoren der Seitenwellen sind 4 E r r e g e r u m f o r m e r E f ü r Betrieb u n d ein f ü n f t e r als Reserve auf einer g e m e i n s a m e n P l a t t f o r m u n t e r g e b r a c h t . Unter dieser P l a t t f o r m stehen 6 S c h m i e r ö l p u m p e n F, w ä h r e n d die zugehörigen 4 Kühler G a m vorderen S c h o t t des Motorenraunies z u s a m m e n mit 4 Zentrifugen H u n d 2 Ö l v o r w ä r m e r n J u n t e r g e b r a c h t sind. An weiteren Hilfsmaschinen e n t h ä l t der M o t o r e n r a u m 4 Ventilationsgebläse K u n d 1 Bilgepumpe L f ü r 300 t / h Leistung. A u ß e r d e m sind in diesem R ä u m e an der A u ß e n h a u t die üblichen Ö l t a n k s f ü r verschiedene V e r w e n d u n g s z w e c k e untergebracht.

3. Teil.

Kriegsschiffsmaschincnbau. 1. Allgemeines. § 257. Einleitung. Die w e i t a u s ü b e r w i e g e n d e M e h r z a h l d e r K r i e g s s c h i f f e w i r d h e u t e d u r c h D a m p f t u r b i n e n a n g e t r i e b e n , w e l c h e m e h r als j e d e a n d e r e A n t r i e b s a r t g e s t a t t e n , g r o ß e L e i s t u n g e n auf k l e i n s t e m R a u m u n t e r z u b r i n g e n . Die D a m p f e r z e u g u n g e r f o l g t h i e r b e i f a s t a u s n a h m s l o s in ö l g e f e u e r t e n W a s s e r r o h r k e s s e l n . D e r t u r b o - e l e k t r i s c h e A n t r i e b f ü r K r i e g s s c h i f f e h a t sich v o r J a h r e n in A m e r i k a r a s c h in g r o ß e m U m f a n g e e i n g e f ü h r t , j e d o c h n i c h t i m m e r m i t d e m b e s t e n E r f o l g , so d a ß in e i n z e l n e n F ä l l e n d i e s e r A n t r i e b w i e d e r d u r c h T r i e b t u r b i n e n e r s e t z t w u r d e , s. § 240. Die K o l b e n d a m p f m a s c h i n e w i r d n u r n o c h f ü r kleine H i l f s k r i e g s s c h i f f e v e r w e n d e t , h ä u f i g in V e r b i n d u n g m i t d e r A b d a m p f t u r b i n e ; l e t z t e r e K o m b i n a t i o n e r g i b t bei A n l a g e n d i e s e r g e r i n g e n G r ö ß e e i n e n g a n z b e s o n d e r s g ü n s t i g e n B r e n n s t o f f v e r b r a u c h , auch im Vergleich m i t der reinen Turbine. Der A n t r i e b d u r c h D i e s e l m o t o r e n kam früher nur f ü r Unterseeboote und S c h n e l l b o o t e in F r a g e ; n e u e r d i n g s h a t er sich auf d e m U m w e g ü b e r d e n g e m i s c h t e n A n t r i e b ( D a m p f t u r b i n e n f ü r die H a u p t f a h r t u n d D i e s e l m o t o r e n f ü r die M a r s c h f a h r t ) f ü r einige s e h r h o c h w e r t i g e S c h i f f e e i n g e f ü h r t , bei d e r e n E n t w u r f e n t s c h e i d e n d e r W e r t auf e i n e n g r o ß e n A k t i o n s r a d i u s gelegt w u r d e . D i e s e l - e l e k t r i s c h e r A n t r i e b ist, a u ß e r bei H i l f s s c h i f f e n , im K r i e g s s c h i f f s Maschinenbau noch nicht zur A n w e n d u n g g e k o m m e n . D i e b e s o n d e r e n A n f o r d e r u n g e n , w e l c h e a n K r i e g s s c h i f f s - M a s c h i n e na n l a g e n g e s t e l l t w e r d e n m ü s s e n , sind die f o l g e n d e n : 1. g r ö ß t e G e w i c h t s e r s p a r n i s , 2. g e r i n g s t e r R a u m b e d a r f , i n s b e s o n d e r e g e r i n g e B a u h ö h e , d a diese d u r c h d a s P a n z e r d e c k o d e r bei k l e i n e n F a h r z e u g e n d u r c h die D e c k s h ö h e b e s c h r ä n k t ist, 3. M ö g l i c h k e i t h ö c h s t e r Ü b e r l a s t u n g , 4. w i r t s c h a f t l i c h e M a r s c h f a h r t z w e c k s S i c h e r u n g eines g r o ß e n A k t i o n s r a d i u s , 5. s c h n e l l s t e B e t r i e b s b e r e i t s c h a f t , 6. g r o ß e M a n ö v r i e r f ä h i g k e i t . Bei d e r B e u r t e i l u n g v o n K r i e g s s c h i f f s a n l a g e n d a r f n i c h t v e r g e s s e n w e r d e n , d a ß j e d e d e r s e l b e n m e h r o d e r m i n d e r e i n e n K o m p r o m i ß d a r s t e l l t ; die o b i g e n F o r d e r u n g e n sind m e i s t e n s w e d e r g l e i c h z e i t i g n o c h i m Verein m i t e i n e r B e t r i e b s s i c h e r h e i t , wie m a n sie bei H a n d e l s s c h i f f e n f o r d e r n m u ß , e r f ü l l b a r . N i e m a l s a b e r d ü r f e n die o b e n g e n a n n t e n F o r d e r u n g e n s o w e i t g e t r i e b e n w e r d e n , d a ß e n t w e d e r eine G e f ä h r d u n g des P e r s o n a l s o d e r ein V e r s a g e n d e r A n l a g e im E r n s t f a l l b e f ü r c h t e t w e r d e n m u ß . Dieses Ziel k a n n n u r e r r e i c h t w e r d e n d u r c h s o r g f ä l t i g s t e B e r e c h n u n g u n d K o n struktion, V e r w e n d u n g auserlesener Materialien und besonders sorgfältige Arbeitsa u s f ü h r u n g , w ä h r e n d die K o s t e n f r a g e in den H i n t e r g r u n d t r e t e n m u ß .

487 D a die E i n z e l h e i t e n d e r K r i e g s s c h i f f s - M a s c h i n e n a n l a g e n sowie d e r e n B e r e c h n u n g sich p r i n z i p i e l l m i t d e n j e n i g e n d e r H a n d e l s s c h i f f e d e c k e n , d ü r f t e es, u m w e n i g s t e n s e i n e n o b e r f l ä c h l i c h e n E i n b l i c k in die E i g e n h e i t e n des K r i e g s s c h i f f s - M a s c h i n e n baues zu geben, ausreichen, u n t e r Vorausschickung allgemeiner V o r b e m e r k u n g e n einige Kessel, T u r b i n e n , H i l f s m a s c h i n e n , G e s a m t d a m p f a n l a g e n u n d M o t o r e n a n l a g e n n e u e r e r K r i e g s s c h i f f e zu b e s p r e c h e n u n d a n diesen Beispielen die w i c h t i g s t e n allgem e i n e n G e s i c h t s p u n k t e zu e r l ä u t e r n . 2.

Kessel.

§ 258. Vorbemerkung. Die K e s s e l s y s t e m e , w e l c h e f ü r K r i e g s s c h i f f e V e r w e n d u n g f i n d e n , s i n d d i e s e l b e n wie f ü r H a n d e l s s c h i f f e . E s w e r d e n also S t e i l r o h r k e s s e l , S e k t i o n a l k e s s e l u n d D u r c h l a u f k e s s e l v e r w e n d e t , w o b e i in d e n e i n z e l n e n L ä n d e r n gewisse S y s t e m e b e v o r z u g t zu w e r d e n p f l e g e n . So f i n d e t m a n auf englischen K r i e g s s c h i f f e n u n d d e n j e n i g e n d e r kleinen S t a a t e n , w e l c h e in allen M a r i n e a n g e l e g e n h e i t e n im e n g l i s c h e n K u r s segeln, f a s t a u s s c h l i e ß l i c h Y a r r o w k e s s e l , in F r a n k r e i c h h a u p t s ä c h lich eine A r t Kessel ä h n l i c h wie auf D. „ B r e m e n " , s. § 20, in A m e r i k a v i e l f a c h B a b c o c k - W i l c o x - K e s s e l , vgl. § 22, w ä h r e n d m a n in D e u t s c h l a n d je n a c h der A r t des Fahrzeuges verschiedene Kesselsysteme wählt. S e h r v e r s c h i e d e n sind a u c h die A n s c h a u u n g e n ü b e r die zu v e r w e n d e n d e n K e s s e l driicke und Ü b e r h i t z u n g s t e m p e r a t u r e n . E r s t e r e s c h w a n k e n z w i s c h e n 20 bis 80 atii, l e t z t e r e z w i s c h e n S a t t d a m p f t e m p e r a t u r u n d e t w a 4 6 0 ° C. Der M i t t e l w e r t m a g bei 35 atii u n d 3 6 0 ° C liegen. A n l a g e n m i t H o c h d r u c k d a m p f u n d h o h e r Ü b e r h i t z u n g h a t die d e u t s c h e K r i e g s m a r i n e m i t g r o ß e m E r f o l g e n t w i c k e l t 1 ) . Bei F a h r t m i t V o l l a s t p f l e g t m a n h o h e F o r c i e r u n g e n a n z u w e n d e n . Man f i n d e t H e i z f l ä c h e n b e l a s t u n g e n v o n 8 0 bis 150 k g / m 2 H e i z f l ä c h e . D e m e n t s p r e c h e n d wird auch der L u f t d r u c k im Kesselraum bzw. vor den F e u e r n auf 65 bis 3 5 0 m m W S b e m e s s e n . D a s S y s t e m des g e s c h l o s s e n e n H e i z r a u m e s herrscht v o r ; m a n findet aber auch Howdens forcierten Zug. F a s t s t e t s w i r d L u f t v o r w ä r m u n g v e r w e n d e t . E s k o m m e n , wie bei d e n H a n d e l s s c h i f f e n , L u f t v o r w ä r m e r z u r V e r w e n d u n g , bei w e l c h e n die L u f t d u r c h ein R o h r s y s t e m s t r ö m t , e b e n s o w i e a u c h solche, bei w e l c h e n l e t z t e r e s v o n d e n R a u c h g a s e n d u r c h f l ö s s e n w i r d . M a n t r e i b t die L u f t v o r w ä r m u n g m i t u n t e r bis auf 200° C u n d h ö h e r . S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m u n g wird fast stets angewendet. Zur V o r w ä r m u n g dient e n t w e d e r n u r der H i l f s m a s c h i n e n d a m p f oder auch zusätzlich A n z a p f d a m p f aus den T u r b i n e n . In l e t z t e r e m F a l l e w i r d die V o r w ä r m u n g auf 2 0 0 ° C u n d m e h r g e t r i e b e n . Gelegentlich findet m a n auch Rauchgas-Speisewasservorwärmer. Z u r F e u e r u n g w i r d a u s s c h l i e ß l i c h Heizöl v e r w e n d e t . Es w e r d e n je n a c h d e m W u n s c h der Besteller D r u c k z e r s t ä u b e r oder Z e n t r i f u g a l z e r s t ä u b e r eingebaut. Auf die S p e i s e w a s s e r a u f b e r e i t u n g , E n t l ü f t u n g u n d B e k ä m p f u n g des S a u e r s t o f f g e h a l t e s im S p e i s e w a s s e r m u ß u m so g r ö ß e r e r W e r t gelegt w e r d e n , je h ö h e r d e r Kesseldruck bemessen wird. R u ß b l ä s e r sind ü b e r a l l wo n ö t i g in r e i c h l i c h e m M a ß e v o r z u s e h e n , u m L u f t v o r w ä r m e r b r ä n d e zu v e r m e i d e n . U m die bei K r i e g s s c h i f f e n u n e r w ü n s c h t e R a u c h e n t w i c k l u n g zu v e r m e i d e n , w e r d e n v i e l f a c h a u t o m a t i s c h e K e s s e l r e g u l i e r u n g e n , s. A n h . 4, v o r g e s e h e n . S c h n e l l e s A n h e i z e n m u ß jeder Kriegsschiffskessel vertragen können, ohne d a ß sich h i e r d u r c h U n z u t r ä g l i c h k e i t e n e r g e b e n . D a h e r sind R o h r e o h n e K r ü m m u n g Vgl. V o r t r a g von Ministerialdirektor B r a n d e s „ D e r schnellaufende Dieselmotor u n d H o c h d r u c k h e i ß d a m p f als A n t r i e b v o n K r i e g s s c h i f f e n " , J a h r b u c h 1940 der S . T . G .

der

488 u n d solche v o n g r o ß e n D u r c h m e s s e r n (80 m m D u r c h m . u n d d a r ü b e r ) u n e r w ü n s c h t , d a bei diesen die W a l z s t e l l e n b e i m A n f a h r e n leicht leck w e r d e n . Die B r e n n e r m ü s s e n so a n g e o r d n e t sein, d a ß sich s c h o n b e i m A n h e i z e n eine Z i r k u l a t i o n des K e s s e l w a s s e r s im e n d g ü l t i g e n S i n n e r g i b t . Es sind d a h e r b e i m A n h e i z e n m ö g l i c h s t die t i e f g e l e g e n e n B r e n n e r zu v e r w e n d e n . Bei K e s s e l n m i t Ü b e r h i t z e r n sind, u m diese zu k ü h l e n , E i n r i c h t u n g e n zu s c h a f f e n , w e l c h e die m ö g l i c h s t f r ü h z e i t i g e E n t n a h m e v o n D a m p f ges t a t t e n , z. B. Ü b e r p r o d u k t i o n s l e i t u n g , E n t w ä s s e r u n g s - u n d E n t l ü f t u n g s l e i t u n g e n , I n b e t r i e b n a h m e d e r H i l f s m a s c h i n e n v o r E r r e i c h e n des n o r m a l e n A r b e i t s d r u c k s . Material. Es w e r d e n d i e s e l b e n M a t e r i a l i e n v e r w e n d e t wie bei h o c h w e r t i g e n H a n d e l s s c h i f f e n f ü r die in F r a g e k o m m e n d e n D r ü c k e u n d T e m p e r a t u r e n ü b l i c h . Vgl. h i e r z u A n h . 18. § 259. Die Kessel eines kanadischen Zerstörers. Die Kessel sind E i n e n d e r D r e i t r o m m e l k e s s e l e i n f a c h s t e r Y a r r o w - B a u a r t , A b b . 355. Die g e s a m t e H e i z f l ä c h e eines Kessels b e t r ä g t 7 9 3 m' 2 , der A r b e i t s d r u c k 21 atii. Die zwei g e n a u gleichen R o h r b ü n d e l bestehen ausschließlich aus geraden R o h r e n ; die O b e r t r o m m e l u n d die b e i d e n U n t e r t r o m m e l n sind genietet. Überhitzer und Luftv o r w ä r m e r sind n i c h t v o r h a n d e n . Der F e u e r r a u m ist n a c h u n t e n hin d u r c h eine a u s g e m a u e r t e W a n n e erweitert. J e d e r Kessel ist m i t 10 D r u c k ö l b r e n n e r n normaler B a u a r t a u s g e r ü s t e t , w e l c h e alle an e i n e r Kesselfront untergebracht sind. Der W i r k u n g s g r a d eines solchen Kessels ist bei V o l l a s t n a t u r g e m ä ß s e h r g e r i n g , h ö c h s t e n s 7 0 % ; d a f ü r h a t d e r s e l b e a b e r a u c h einen s e h r g e r i n g e n Z u g b e d a r f v o n n u r 75 m m W S einschließlich Ö l b r e n n e r bei V o l l a s t u n d g r o ß e Bet r i e b s s i c h e r h e i t , e b e n s o wie die e r f o r d e r l i c h e W a r t u n g u n d U n t e r h a l t u n g d e n k b a r e i n f a c h ist. Bei d e m — a l l e r d i n g s s e h r n i e d r i g — a n g e g e b e n e n Ö l v e r b r a u c h d e r G e s a m t a n l a g e v o n 3 8 5 g / P S e h bei 3 4 5 0 0 W P S , vgl. §""277, e r g i b t sich eine s t ü n d l i c h e ÖIm e n g e pro Kessel v o n 4 4 3 3 kg u n d d a r a u s bei S p e i s e w a s s e r v o r w ä r m u n g auf 100° C, e i n e n u n t e r e n H e i z w e r t des Heizöles v o n H u — 9 6 0 0 k c a l / k g u n d 7 0 % K e s s e l w i r k u n g s g r a d eine s t ü n d l i c h e D a m p f m e n g e v o n 52,5 t / h . Die H e i z f l ä c h e n b e l a s t u n g b e t r ä g t d e m n a c h e t w a 66 k g / m 2 h . D e r F e u e r r a u m i n h a l t ist 37,8 m 3 , die B e l a s t u n g d e m n a c h 1 , 1 2 5 - IG6 k c a l / i n 3 h . Die t a t s ä c h l i c h e n Z i f f e r n f ü r Heizöl- u n d D a m p f m e n g e sowie f ü r Heizflächen- und F e u e r r a u m b e l a s t u n g d ü r f t e n e n t s p r e c h e n d den A u s f ü h r u n g e n in der F u ß n o t e zu § 277 u m e t w a 1 0 % h ö h e r liegen. § 260. Die Kessel des niederländischen Kreuzers ,,De Ruyter", A b b . 3 5 6 . Es sind v i e r s e i t e n g e f e u e r t e Y a r r o w - K e s s e l v o n je 750 m 2 u n d f e r n e r zwei v o n je 515 m H e i z f l ä c h e v o r g e s e h e n ; die Kessel liefern i n s g e s a m t s t ü n d l i c h 3 2 0 t D a m p f v o n 28 atii und 350°C. Die Kessel d u r f t e n e n t s p r e c h e n d d e m h o c h w e r t i g e n T y p des F a h r z e u g e s n i c h t so p r i m i t i v g e b a u t w e r d e n wie die im v o r h e r g e h e n d e n P a r a g r a p h e n b e s c h r i e b e n e n

489

Kessel eines besonders einfach gebauten Zerstörers. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage ist nicht nur Überhitzung eingeführt, sondern es wird auch der Kesselwirkungsgrad durch die aus zahlreichen Rohrreihen bestehende nachgeschaltete Berührungsheizfläche des Luftvorwärmers beträchtlich erhöht.

A b b . 356.

( M . 1:45)

Die Kessel nutzen durch ihren geschickten Aufbau den zur Verfügung stehenden Platz sehr günstig aus. Auch die Anordnung der 9 (bzw. beim kleinen Kessel 6) Druckzerstäuber an der Längsseite des Kessels mit Bedienung vom Mittelgang aus bietet gewisse Vorteile wie z. B. Ersparnis an Baulänge, Übersichtlichkeit, gleichmäßige Belastung der ganzen Kessellänge. Von dem Grundsatz der geraden Rohre ist für die höchstbelasteten Rohre — die zwei ersten Reihen im kombinierten Strahlungs- und Berührungsbündel — abgegangen; diese haben eine kleine K r ü m m u n g zum Feuer hin erhalten, da sonst die Einwalzstellen schwer dicht zu halten sind.

490 Zur Verbesserung des W a s s e r u m l a u f e s sind die R o h r e der a m Feuer belegenen Heizflächen von g r ö ß e r e m D u r c h m e s s e r (39/45 m m D u r c h m . ) als die der Nachheizfläche (23/28 mm D u r c h m . ) . Alle Wasserrohre sind aus unlegiertem schwedischen Kohlenstoffstahl. Sämtliche T r o m m e l n bestehen aus nahtlos gewalzten Schüssen mit eingenieteten Böden. Der Überhitzer von 116 m 2 Heizfläche e n t s p r i c h t der normalen Y a r r o w - K o n s t r u k t i o n , vgl. § 18 u . 4 1 . Er ist durch E i n b a u t e n in den S a m m l e r in 4 Bündel aufgeteilt, welche n a c h e i n a n d e r v o m Dampf d u r c h s t r ö m t werden müssen und entsprechend dem z u n e h m e n d e n D a m p f v o l u m e n aus einer wachsenden Anzahl von Rohren — z u n ä c h s t 84, d a n n 90, 98 u n d 104 — bestehen. Die S t a h l g u ß k r i i m m e r f ü r den D a m p f e i n t r i t t und f ü r das H a u p t a b s p e r r v e n t i l sind auf die T r o m m e l a u f g e n i e t e t , was bei 28 atii noch gewagt werden k a n n . Mit A r m a t u r e n ist der Kessel sparsam a u s g e r ü s t e t . So ist z. B. kein Absperrventil zwischen dem Kessel und dem Überhitzer v o r h a n d e n . D e m e n t s p r e c h e n d ist auch n u r auf dem Ü b e r h i t z e r ein Sicherheitsventil vorgesehen. Der L u f t v o r w ä r m e r von 217 m 2 Heizfläche b e s t e h t aus 2 Bündeln von waagerechten, kreisrunden R o h r e n . Die L u f t tritt in der Mitte des Kessels in den Vorw ä r m e r ein und d u r c h s t r ö m t seine Rohre zu den Kesselenden hin. Die K a l t l u f t ist zwischen doppelten W a n d u n g e n bzw. in Kanälen a m Kessel so g e f ü h r t , d a ß sowohl das Mauerwerk des F e u e r r a u m e s k r ä f t i g gekühlt als auch eine W ä r m e a b s t r a h l u n g in die Heizräume v e r m i e d e n wird. Die H e i z f l ä c h e n b e l a s t u n g bei Vollast b e t r ä g t 80 k g / m 2 h , eine Ziffer, welche f ü r den nicht sehr hoch forcierbaren Yarrowkessel zwar als ziemlich hoch, f ü r einen Hochleistungshochdruckkessel, vgl. § 23, jedoch als sehr bescheiden a n z u s p r e c h e n ist, wenn Kriegsschiffsverhältnisse in B e t r a c h t gezogen werden. Der D u r c h s a t z der Ölbrenner wird mit je 600 kg/h bei Vollast angegeben. Somit ist die gesamte s t ü n d liche Ölmenge f ü r einen Kessel 5400 kg und der W i r k u n g s g r a d des Kessels bei einer S p e i s e w a s s e r t e m p e r a t u r von 110° C und einem u n t e r e n Heizwert Hu des Heizöles von 9600 kcal/kg rd. 7 5 % . Der F e u e r r a u m i n h a l t b e t r ä g t 37,8 m 3 , die F e u e r r a u m b e l a s t u n g also rd. 1,4- 106 kcal/'m 3 h. § 261. Deschimag-Wagner-Kessel 1 ) für ein modernes Kriegsschiff, Abb. 357 bis 359. Der Kessel ist n a c h den gleichen Grundprinzipien wie die in § 24 und 27 beschriebenen H a u p t k e s s e l f ü r den Schnelldampfer „ S c h a r n h o r s t " des Nordd. Lloyd bzw. den D. „ T a n n e n b e r g " f ü r die Ostseefahrt, jedoch u n t e r Berücksichtigung geringsten Gewicht- und P l a t z b e d a r f e s , entworfen. Der wesentliche Unterschied gegenüber den bisher beschriebenen Kriegsschiffskesseln liegt darin, d a ß es sich hier um einen ausgesprochenen Höchstleistungskessel handelt, welchem durch seine weitgehende Auskleidung mit S t r a h l u n g s w ä n d e n ganz andere F e u e r r a u m b e l a s t u n g e n z u g e m u t e t werden können als den z u m großen Teil mit Mauerwerk ausgekleideten F e u e r r ä u m e n der bisher beschriebenen Kessel. Den großen F o r t s c h r i t t , welcher hierin liegt, soll folgende Ü b e r s c h l a g s r e c h n u n g b e l e u c h t e n : Der in § 259 beschriebene Kessel des k a n a d i s c h e n Zerstörers ist bei den angegebenen W e r t e n f ü r Ö l d u r c h s a t z und D a m p f e r z e u g u n g sicher voll ausgelastet. Nach der R e c h n u n g ergibt sich hierbei eine F e u e r r a u m t e m p e r a t u r von 1550° C. Bei der gleichen F e u e r r a u m b e l a s t u n g (1,125- 106 kcal ' m 3 h ) w ü r d e der bereits in etwas größerem U m f a n g e mit R o h r e n ausgekleidete Kessel des Kreuzers „ D e R u y t e r " erst ^ Der E n t w u r f dieses Kessels durchgeführt worden.

ist

vom

Verfasser gemeinsam

mit

Herrn

Dir.

Schmieske

491

Abb. 357.

492

Schnitt II

-

Ansicht m Richtung A

0 o o o o o.o c 5 0 0 0 5 1 0 0 0

A b b . 358.

493 eine F e u e r r a u m t e m p e r a t u r von 1470° C aufweisen, w ä h r e n d diese T e m p e r a t u r bei dein in Rede s t e h e n d e n Höchstleistungskessel n u r 1310° C betragen würde, vgl. Anh. 1. U n t e r der Voraussetzung, d a ß im Hinblick auf die S t a n d f e s t i g k e i t des Mauerwerkes in allen Kesseln die gleiche F e u e r r a u m t e m p e r a t u r von 1550° C herrschen d ü r f t e , k ö n n t e also die F e u e r r a u m b e l a s t u n g von 1,125- 106 k c a l / m 3 h beim kanadischen Zerstörer auf 1,6- 106 kcal m 3 h beim Kreuzer „ D e R u y t e r " und auf m e h r als 2 , 5 - 10® kcal m 3 h beim Kriegsschiffskessel System D e s c h i m a g - W a g n e r gesteigert werden. W e n n man noch h i n z u r e c h n e t , daß der W i r k u n g s g r a d bei Vollast beim ersten Kessel etwa 65 bis 7 0 % , beim zweiten etwa 8 0 % und beim d r i t t e n etwa 85 bis 88% b e t r ä g t , so zeigt sich die Überlegenheit des letzteren Kessels in augenfälliger Weise Entsprechend dieser Mehrleistung sinken n a t ü r lich auch die f ü r die E r z e u g u n g von 1 t D a m p f benötigten R a u m m a ß e und Gewichte. In gleicher Weise v o r t e i l h a f t wie die A n w e n d u n g des Hochleistungsprinzips wirkt sich die A n w e n d u n g des H o c h d r u c k e s auf Gewichts- und R a u m b e s c h r ä n k u n g aus. Beim „ D e R u y t e r " - Kessel b e t r ä g t die D a m p f r a u m b e l a s t u n g der O b e r t r o m m e l 9 7 0 m 3 m 3 h . Da es sich um einen S t a n d a r d t y p eines Marinekessels handelt, k a n n m a n voraussetzen, d a ß dieser R a u m nicht größer gewählt ist als f ü r die E r z e u g u n g eines ausreichend trockenen D a m p f e s n o t w e n d i g . Bei Anwendung vorschriftsmäßiger Wandstärken muß die O b e r t r o m m e l einschließlich W a s s e r i n h a l t 10,7 t wiegen, d. h. 0,178 t pro t D a m p f . Bei der gleichen D a m p f r a u m b e l a s t u n g h a t sich f ü r den Hochdruckkessel wegen des geringeren spezifischen D a m p f v o l u m e n s t r o t z der größeren D a m p f m e n g e eine O b e r t r o m Schnitt m mel von n u r 5 a n s t a t t 9 m 3 Inhalt, also eine R a u m e r s p a r n i s von 6 0 % bezogen auf A b b . 359. die gleiche D a m p f m e n g e , ergeben. Wegen der größeren W a n d s t ä r k e wiegt diese T r o m m e l allerdings m e h r als die des „ D e R u y t e r " - K e s s e l s , nämlich 12,7 t einschließlich W a r m w a s s e r . Bezogen auf den s t ü n d lich erzeugten Dampf ist jedoch die H o c h d r u c k t r o m m e l um 12% leichter, nämlich 0,159 t a n s t a t t 0,178 t pro t s t ü n d l i c h e r D a m p f l e i s t u n g . Die Einzelheiten der K o n s t r u k t i o n ähneln, wie gesagt, im allgemeinen denjenigen der Kessel f ü r die eingangs e r w ä h n t e n Handelsschiffe. Z u m G e s a m t a u f b a u ist zu b e m e r k e n , d a ß zur V e r g r ö ß e r u n g der Strahlungsfläche und zum Schutz der mittleren U n t e r t r o m m e l die drei am Feuer liegenden R o h r r e i h e n A bis zur u n t e r e n T r o m m e l d u r c h g e f ü h r t sind. Es ist d a f ü r Sorge get r a g e n , d a ß die h ö c h s t b e l a s t e t e n Rohre möglichst hoch oben in der O b e r t r o m m e l m ü n d e n , u m den Wasserspiegel nicht u n n ü t z zu b e u n r u h i g e n . A u ß e r den noch schwach beheizten Fallrohren der Nachheizfläche B sind, wie aus A b b . 359 ersichtlich, durch S c h a f f u n g einer w ä r m e d i c h t e n W a n d C eine Anzahl von R o h r e n E der Nachheizfläche der Beheizung v o l l k o m m e n entzogen mit der Absicht, durch diese M a ß n a h m e den Steigrohren einen besonders energischen Wasserz u f l u ß zu verschaffen.

494 Der Kessel ist ein Einender. Die beiden B r e n n e r sind in g r ö ß t m ö g l i c h e m A b s t a n d v o n e i n a n d e r a n g e o r d n e t , und zwar so, d a ß die Rauchgase einen möglichst langen Weg d u r c h den F e u e r r a u m zu n e h m e n h a b e n . Bei Betrieb mit nur einem Brenner (Anf a h r e n ) ist nach Möglichkeit n u r der untere B r e n n e r zu b e n u t z e n , da sich h i e r d u r c h eine nachweislich wesentlich bessere Zirkulation ergibt. Die p u n k t i e r t e n K l a p p e n D im L u f t k a n a l gehören zur L u f t m e n g e n r e g e l u n g , A s k a n i a - R e g u l i e r u n g , vgl. Anh. 4. Auf die v e r h ä l t n i s m ä ß i g sehr groß dimensionierten L u f t v o r w ä r m e r kann bei einem wirklichen Höchstleistungskessel nicht verzichtet werden, d a n u r eine weitgetriebene L u f t v o r w ä r m u n g die wirkliche A u s l a s t u n g eines weitgehend mit S t r a h l u n g s r o h r e n ausgekleideten F e u e r r a u m e s u n d d a m i t einen starken Anteil der durch S t r a h l u n g ü b e r t r a g e n e n W ä r m e an der G e s a m t w ä r m e ü b e r t r a g u n g und somit hohe Heizflächenb e l a s t u n g e n ermöglichen k a n n . S e l b s t v e r s t ä n d l i c h sind alle M a ß n a h m e n getroffen, um das Gewicht des Kessels n a c h Möglichkeit h e r a b z u s e t z e n . Es sind die höchstzulässigen B e a n s p r u c h u n g e n f ü r s ä m t l i c h e Kesselteile und geringste W a n d s t ä r k e n f ü r die Bauteile des Gehäuses, ebenso wie f ü r die Rohrscheiden des L u f t v o r w ä r m e r s gewählt w o r d e n . Das Kesselgehäuse selbst ist in S c h w e i ß k o n s t r u k t i o n a u s g e f ü h r t , wobei die t r a g e n d e n T-Profile zur Gew i c h t s e r s p a r n i s nicht aus N o r m a l p r o f i l e n , sondern in k e t t e n g e s c h w e i ß t e r A u s f ü h r u n g hergestellt sind. F ü r die A u s m a u e r u n g sind Hohlsteine aus leichtem Material gew ä h l t , usw. Betr. die übrigen Materialien vgl. Anh. 18. 3. Hauptturbinen. § 262. Vorbemerkung. Ganz allgemein k a n n ausgesprochen werden, d a ß sich die H a u p t t u r b i n e n der Kriegsschiffe dem A u f b a u nach n u r wenig von denjenigen der Handelsschiffe unterscheiden. Dies um so mehr als m a n auch bei letzteren i m m e r m e h r auf Gewichtsersparnis b e d a c h t ist. Wie bei diesen stehen sich auch bei den Kriegsschiffen zwei R i c h t u n g e n g e g e n ü b e r ; die eine, welche f ü r die mehr oder m i n d e r reine R e a k t i o n s t u r b i n e e i n t r i t t , u n d welche n a m e n t l i c h von den englischen Mas c h i n e n b a u e r n u n d ihrer technischen Gefolgschaft verfolgt wird, die andere, welche das A k t i o n s p r i n z i p bevorzugt u n d in Deutschland, Frankreich u n d Italien viele Anhänger findet. W ä h r e n d die reine R e a k t i o n s b e s c h a u f e l u n g , was deren Wirkungsweise im engeren Sinne b e t r i f f t , ökonomischer ist als die Aktionsbeschaufelung, weist sie doch eine Reihe von Nachteilen auf, welche den g e n a n n t e n Vorteil w e t t m a c h e n oder überwiegen: Die s t a r k e n S p a l t v e r l u s t e , n a m e n t l i c h im H o c h d r u c k t e i l ; die große Anzahl der S c h a u f e l k r ä n z e ; die Schwierigkeit der K o n s t r u k t i o n der T r o m m e l n der NDT u r b i n e n f ü r hohe Drehzahl usw. A k t i o n s r ä d e r dagegen lassen nicht n u r große S t u f e n gefälle zu und ergeben d a d u r c h eine geringe Anzahl von S t u f e n , sondern ermöglichen auch hohe U m f a n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n . Da sie a u ß e r d e m in ihrem W i r k u n g s g r a d von den S p a l t v e r l u s t e n weniger a b h ä n g i g sind, so können u n b e d e n k l i c h größere Spiele gewählt werden, was im Interesse der Betriebssicherheit e r w ü n s c h t ist. Ein Blick auf die im n a c h s t e h e n d e n g e b r a c h t e n Abbildungen von Ausführungsbeispielen gibt hierü b e r Aufschluß. Eine E i g e n a r t der T u r b i n e n a n l a g e n von Kriegsschiffen sind die E i n r i c h t u n g e n f ü r ö k o n o m i s c h e D a u e r f a h r t m i t v e r m i n d e r t e r G e s c h w i n d i g k e i t , die sog. M a r s c h f a h r t . Die hierzu bereits im 2. B a n d in den § 56 bis 58 e n t h a l t e n e n B e m e r k u n g e n sollen im n a c h s t e h e n d e n noch einmal kurz z u s a m m e n g e f a ß t und ergänzt w e r d e n . Man u n t e r s c h e i d e t , abgesehen von der stets üblichen A n o r d n u n g z u s c h a l t b a r e r Düsens e g m e n t e , folgende Möglichkeiten:

495 a) A u s r ü s t u n g d e r H o c h d r u c k t u r b i n e n m i t sog. M a r s c h s t u f e n , d. h. also e i n e r R e i h e v o n H o c h d r u c k s t u f e n , w e l c h e bei s t e i g e n d e r L e i s t u n g ü b e r b r ü c k t w e r d e n . M a n f i n d e t A n l a g e n , bei w e l c h e n n u r ein S a t z v o n S t u f e n ü b e r b r ü c k t w e r d e n k a n n , a b e r a u c h s o l c h e , bei w e l c h e n bei s t e i g e n d e r G e s c h w i n d i g k e i t n a c h e i n a n d e r zwei Stufengruppen überbrückt werden. b) A n o r d n u n g b e s o n d e r e r M a r s c h t u r b i n e n , w e l c h e bei V o l l f a h r t a b g e s c h a l t e t werden, wozu e n t w e d e r K l a u e n k u p p l u n g e n irgendwelcher K o n s t r u k t i o n oder auch h y d r a u l i s c h e K u p p l u n g e n , vgl. § 140, sowie 4. B a n d , § 369, v e r w e n d e t w e r d e n . Diese a b s c h a l t b a r e n M a r s c h t u r b i n e n l a u f e n m e i s t e n s m i t h ö h e r e r D r e h z a h l als die H o c h d r u c k t u r b i n e n , d. h. ihre L e i s t u n g w i r d ü b e r ein b e s o n d e r e s Vorgelege auf die Welle d e r H o c h d r u c k t u r b i n e g e s c h a l t e t . c) A n o r d n u n g b e s o n d e r e r M a r s c h t u r b i n e n , w e l c h e bei M a r s c h f a h r t d e r H o c h d r u c k t u r b i n e v o r g e s c h a l t e t w e r d e n , w ä h r e n d bei H a u p t f a h r t s o w o h l die M a r s c h t u r b i n e als a u c h die H o c h d r u c k t u r b i n e m i t F r i s c h d a m p f b e a u f s c h l a g t w e r d e n . H i e r u n d in allen ä h n l i c h e n Fällen ist die V e r w e n d u n g v o n B e s c h a u f l u n g e n mit T e i l r e a k t i o n , vgl. § 148, a n g e b r a c h t . d) Bei M e h r w e l l e n s c h i f f e n liegt n a t ü r l i c h d e r G e d a n k e n a h e , M a r s c h f a h r t e n n u r m i t e i n e m Teil d e r W e l l e n d u r c h z u f ü h r e n . In d i e s e m Falle ist es e r f o r d e r l i c h , die n i c h t a n g e t r i e b e n e W e l l e d u r c h K l a u e n k u p p l u n g e n v o n der T u r b i n e n a n l a g e a b z u k u p p e l n , d a s e l b s t v e r s t ä n d l i c h ein M i t s c h l e p p e n der n i c h t a r b e i t e n d e n T u r b i n e n einen sehr großen Leistungsverlust durch R e i b u n g und Ventilation b e d e u t e n würde. e) A n o r d n u n g b e s o n d e r e r M a r s c h - D i e s e l m a s c h i n e n , w e l c h e m i t R ä d e r g e t r i e b e , e v t l . a u c h V u l c a n - G e t r i e b e , auf die T u r b i n e n w e l l e g e s c h a l t e t w e r d e n . A u c h f i n d e t m a n A n l a g e n , bei w e l c h e n n u r eine der W e l l e n D i e s e l a n t r i e b e r h ä l t , so d a ß also n u r diese Welle bei M a r s c h f a h r t in B e t r i e b b l e i b t , vgl. A b b . 383. Bei A n l a g e n l e t z t e r e r A r t e n t s t e h t die S c h w i e r i g k e i t , d a ß , w e n n d e r Dieselm o t o r bei F a h r t m i t voller K r a f t m i t a r b e i t e n u n d d a b e i seine h ö c h s t e L e i s t u n g e n t f a l t e n soll, er bei M a r s c h f a h r t eine viel zu n i e d r i g e U m d r e h u n g s z a h l b e s i t z t , u m eine n e n n e n s w e r t e M a r s c h l e i s t u n g zu e n t w i c k e l n . Dies legt den G e d a n k e n n a h e , P r o p e l l e r m i t v e r s t e l l b a r e n F l ü g e l n z u r A n w e n d u n g zu b r i n g e n , ein P r o b l e m , w e l c h e s i n d e s s e n n o c h n i c h t als gelöst b e t r a c h t e t w e r d e n k a n n . f) Der t u r b o - e l e k t r i s c h e A n t r i e b w ü r d e n a t ü r l i c h eine A n z a h l v o n M ö g l i c h k e i t e n b i e t e n , b e s o n d e r e M a r s c h s c h a l t u n g e n zu v e r w i r k l i c h e n . Ein Beispiel h i e r f ü r g i b t die in § 2 4 0 b e s c h r i e b e n e A n l a g e des a m e r i k a n i s c h e n S c h l a c h t s c h i f f e s „ N e w M e x i c o " . B e s o n d e r e r W e r t m u ß auf die b e t r i e b s s i c h e r e A u s g e s t a l t u n g d e r R ü c k w ä r t s t u r b i n e n g e l e g t w e r d e n , i n s b e s o n d e r e m u ß den s t a r k e n W ä r m e d e h n u n g e n d e r Geh ä u s e u n d R o t o r e n R e c h n u n g g e t r a g e n w e r d e n , w e l c h e n a m e n t l i c h bei r ü c k s i c h t s losem M a n ö v r i e r e n in H o c h d r u c k h e i ß d a m p f - A n l a g e n a u f t r e t e n . Bei d e r im V e r h ä l t n i s z u m S c h i f f s g e w i c h t g r o ß e n A n t r i e b s l e i s t u n g d e r K r i e g s s c h i f f e k a n n die R ü c k w ä r t s l e i s t u n g v e r h ä l t n i s m ä ß i g k l e i n e r g e w ä h l t w e r d e n . Es g e n ü g e n f ü r g r o ß e K r i e g s s c h i f f e e t w a 3 0 bis 3 5 % d e r V o r w ä r t s l e i s t u n g , f ü r l e i c h t e K r i e g s s c h i f f e ( Z e r s t ö r e r , T o r p e d o boote) etwa 2 5 % der Vorwärtsleistung. S e l b s t v e r s t ä n d l i c h wird m a n , n a m e n t l i c h bei b e s o n d e r s l e i c h t e n A n l a g e n , m i t d e n U m f a n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n sich bis an die h ö c h s t e zulässige G r e n z e w a g e n ; m a n f i n d e t bei / / D - T u r b i n e n U m f a n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n im m i t t l e r e n S c h a u f e l k r e i s v o n 85 bis 2 0 0 m / s e k , bei M D - T u r b i n e n v o n 100 bis 200 m / s e k , bei N D - T u r b i n e n v o n 130 bis 2 5 0 m / s e k , w o v o n die e r s t e r e n Z a h l e n f ü r R e a k t i o n s t u r b i n e n u n d Bes c h a u f e l u n g e n m i t g e t r e n n t e n F ü l l s t ü c k e n in e i n f a c h s t e r A u s f ü h r u n g , die l e t z t e r e n f ü r A k t i o n s t u r b i n e n m i t a u s d e m Vollen g e f r ä s t e n S c h a u f e l n u n d b e s o n d e r s sorgfältiger Befestigung gelten.

496 F ü r den A u f b a u der Rotoren, die Schaufelbefestigung, die Düsen usw. gilt das über den Bau h o c h w e r t i g e r T u r b i n e n a n l a g e n f ü r Handelsschiffe Gesagte. Das gleiche gilt auch von den R ä d e r g e t r i e b e n mit der Maßgabe, d a ß beim Bau derselben äußerste Gewichtsersparnis a n g e s t r e b t w i r d ; die Gehäuse werden fast stets, m a n c h m a l auch die großen G e t r i e b e r ä d e r in S c h w e i ß k o n s t r u k t i o n a u s g e f ü h r t . Hinsichtlich der Materialien gilt e t w a das gleiche wie f ü r hochwertige Handelsschiffsturbinen, da m a n dort, wie oben gesagt, ja a u c h schon auf möglichste R e d u k tion der Gewichte abzielt. Vgl. hierzu Anh. 18. Auch f ü r die Gehäuse, K o n d e n s a toren usw. wird in w e i t e s t g e h e n d e m Maße S c h w e i ß k o n s t r u k t i o n v e r w e n d e t . § 263. Die Antriebsturbinen eines kanadischen Zerstörers. Wie bei der Beschreibung der G e s a m t a n l a g e dieses Schiffes in § 277 a u s g e f ü h r t , w u r d e bei der Kons t r u k t i o n dieser T u r b i n e n auf größte E i n f a c h h e i t W e r t gelegt, o f f e n b a r im Hinblick auf die Schwierigkeit, in den H e i m a t h ä f e n dieser Schiffe geschultes Personal zu finden. Die B a u a r t der T u r b i n e n von 17250 PS Leistung f ü r jedes der beiden Aggregate e n t s p r i c h t prinzipiell der bei Parsons üblichen; wir finden, mit A u s n a h m e einer Regelstufe a m E i n t r i t t in die WD-Turbine, reine R e a k t i o n s b e s c h a u f e l u n g , gleichbleibenden D u r c h m e s s e r der T u r b i n e n l ä u f e r im Bereich der R e a k t i o n s b e s c h a u f e l u n g , Aufteilung der B e s c h a u f e l u n g in G r u p p e n von gleich langen Schaufeln, A n w e n d u n g der axialen S p i t z e n d i c h t u n g im H o c h d r u c k t e i l , s. in § 131, usw. Hier soll d a h e r n u r auf die Einzelheiten hingewiesen werden, welche den Unterschied der Kriegsschiffsanlagen gegenüber solchen f ü r Handelsschiffe a u s m a c h e n . W i r stellen zu diesem Zweck einen Vergleich mit der sehr ähnlichen, in § 131 beschriebenen Anlage des D a m p f e r s „ N i e u w A m s t e r d a m " an, welche f ü r praktisch genau die gleiche Leistung entworfen ist. Der Unterschied zwischen beiden Anlagen liegt im wesentlichen n u r darin, daß hier e n t s p r e c h e n d der größeren Schiffsgeschwindigkeit die Propellerdrehzahl bei Vollast beinahe dreimal so hoch gewählt ist, n ä m lich 375 a n s t a t t 130 U / m i n . D e m e n t s p r e c h e n d k o n n t e n auch, ohne das Übersetzungsv e r h ä l t n i s zu groß zu wählen, die T u r b i n e n d r e h z a h l e n wesentlich h e r a u f g e s e t z t werden. Sie betragen 3100 U/min f ü r die HD-Turbine und 2100 U/min f ü r die ND-Turbine. H i e r d u r c h w u r d e es möglich, nicht nur die M D - T u r b i n e fortfallen zu lassen, sondern a u c h die S t u f e n z a h l e n der übrigen T u r b i n e n noch wesentlich herabzusetzen. Die N D - T u r b i n e ist im Gegensatz zu „ N i e u w A m s t e r d a m " doppelflutig ausgebildet, um den n o t w e n d i g e n A u s t r i t t s q u e r s c h n i t t zu s c h a f f e n ; hierdurch wird gleichzeitig der längsschiff liegende K o n d e n s a t o r günstig b e a u f s c h l a g t . F ü r die R ü c k w ä r t s f a h r t sind n u r in der N D - T u r b i n e einige A k t i o n s s t u f e n vorgesehen. H i e r d u r c h wird neben der Ersparnis an B a u l ä n g e der HD- und N D - T u r b i n e auch eine solche an Rohrleitungen und Manövriereinrichtungen erzielt u n d der Ventilationsverlust bei H a u p t f a h r t stark herabgesetzt. Dagegen m u ß t e f ü r die s t a r k wechselnden F a h r t s t u f e n , welche der Betrieb eines Zerstörers erfordert, a n den Beginn der / / D - T u r b i n e eine Gleichdruckstufe gesetzt werden, welche teilweise B e a u f s c h l a g u n g erlaubt. F ü r die M a r s c h f a h r t ist eine besondere M a r s c h t u r b i n e vorgesehen, welche über ein zweites Vorgelege auf die Welle der H o c h d r u c k t u r b i n e a r b e i t e t . T r o t z der Ähnlichkeit im G e s a m t a u f b a u dürfen diese M a r s c h t u r b i n e n nicht mit der V o r s c h a l t t u r b i n e der „ N i e u w A m s t e r d a m " verwechselt werden, da die beiden T u r b i n e n ganz verschiedenen Zwecken dienen. Bei der „ N i e u w A m s t e r d a m " h a n d e l t es sich um eine echte V o r s c h a l t t u r b i n e , welche den in diesem Falle recht hoch gewählten D r u c k und T e m p e r a t u r soweit h e r u n t e r a r b e i t e n soll, daß k o n s t r u k t i v e Ä n d e r u n g e n an dem normalen T y p der Parsonsschen / / D - T u r b i n e nicht v o r g e n o m m e n zu werden b r a u c h e n . Im Falle des Zerstörers wurde dagegen bezweckt, f ü r die h o c h ö k o n o m i s c h e Marsch-

497 f a h r t eine ausreichende Anzahl von S t u f e n zur V e r f ü g u n g zu stellen, da die geringe Drehzahl des Aggregates bei der M a r s c h f a h r t eine w i r t s c h a f t l i c h e A u s n u t z u n g des D a m p f e s sonst nicht g e s t a t t e t . Die M a r s c h t u r b i n e n sind f ü r den Betrieb bis zu 4000 P S f ü r jede Welle e n t w o r f e n u n d w e r d e n bei höheren F a h r t s t u f e n a b g e s c h a l t e t ; falls dieses a b e r aus irgendeinem G r u n d e v e r s ä u m t werden sollte, k ö n n e n sie vermöge ihrer k r ä f t i g e n K o n s t r u k t i o n auch bei H ö c h s t f a h r t u n b e d e n k l i c h m i t l a u f e n . J e d e r K o n d e n s a t o r h a t eine K ü h l f l ä c h e von 560 m 2 , was etwa einer Kühlflächenb e l a s t u n g bei V o l l k r a f t f a h r t von s t ü n d l i : h 135 kg D a m p f pro m 2 Kühlfläche entspricht, wenn m a n die wahrscheinliche D a m p f v e r b r a u c h s z i f f e r von 4,38 k g / P S e h , s. § 277, z u g r u n d e legt u n d der H i l f s a b d a m p f restlos f ü r die V o r w ä r m u n g v e r b r a u c h t w i r d ; eine d e r a r t i g hohe K ü h l f l ä c h e n b e l a s t u n g kann n u r bei so hoch forcierten Anlagen zugelassen werden. Die Rohre sind aus Kupfer-Nickel hergestellt und können u n t e r dem F a h r s t a n d herausgezogen werden. Bei der A u s b i l d u n g der K o n d e n s a t o r vorlage ist besonders darauf R ü c k s i c h t g e n o m m e n worden, d a ß das Kühlwasser geringen W i d e r s t a n d f i n d e t , vgl. § 277. § 264. Die Antriebsturbinen des niederländischen Kreuzers „De Ruyter", Abb. 360. Die Leistung b e t r ä g t f ü r jedes T u r b i n e n a g g r e g a t 33000 W P S bei einer Propellerdrehzahl von 320 U/min. Kurzzeitig sollen 15% Überlast bei e n t s p r e c h e n d e r Drehzahl erreicht werden können. Interessant ist, d a ß wegen der in § 278 beschriebenen Ges a m t a n o r d n u n g der Maschinenanlage die e n t s p r e c h e n d e n T u r b i n e n der beiden Schiffsseiten den gleichen Drehsinn h a b e n . Die T u r b i n e n sind n o r m a l e P a r s o n s - T u r b i n e n ; um R a u m und Gewicht zu sparen, sind die Drehzahlen gegenüber denen von Handelsschiffen gleicher K o n s t r u k t i o n stark e r h ö h t ; sie betragen f ü r die /YD-Turbine 2450 u n d f ü r die A/D-Turbine 1775 U min. T r o t z d e m ergeben sich — wegen der hohen S c h r a u b e n d r e h z a h l — n u r mäßige Übersetzungen im Getriebe, und zwar 1 : 7,69 f ü r die HD- u n d 1 : 5,55 f ü r die N D - T u r b i n e . Infolge der E r h ö h u n g der Drehzahlen k o n n t e auch hier auf die A n o r d n u n g einer MD-Turbine verzichtet und a u ß e r d e m die Stufenzahl der HD- und N D - T u r b i n e gegenüber H a n d e l s s c h i f f s a u s f ü h r u n g e n s t a r k eingeschränkt werden. Um bei der e r h ö h t e n Drehzahl mit den S c h a u f e l b e a n s p r u c h u n g e n im normalen R a h m e n zu bleiben, w u r d e die N D - T u r b i n e in D o p p e l s t r o m b a u a r t a u s g e f ü h r t . Zwecks Gewichtsersparnis ist entgegen der Parsonsschen H a n d e l s s c h i f f s a u s f ü h r u n g der Hochdruckläufer nicht aus einem S t ü c k geschmiedet, sondern aus zwei Teilen z u s a m m e n g e s e t z t , was eine sehr weitgehende A u s b o h r u n g ermöglicht. Ebenso ist das große Getrieberad nicht gegossen, sondern b e s t e h t aus einer geschmiedeten, s t a r k a u s g e b o h r t e n Achse und einem ebenfalls geschmiedeten A u ß e n k r a n z , welche d u r c h s t a r k e Blechscheiben m i t e i n a n d e r v e r s c h r a u b t sind. Durch Verzicht auf die w i r t s c h a f t l i c h e Düsenregulierung bei H a u p t f a h r t fallen die D ü s e n k ä s t e n mit den zugehörigen Rohrleitungen u n d Manövrierorganen f o r t ; auch wird an Baulänge der H o c h d r u c k t u r b i n e gespart. F ü r die M a r s c h f a h r t von 17 K n o t e n , e n t s p r e c h e n d einem Zehntel der Leistung bei Vollfahrt, wird eine besondere M a r s c h t u r b i n e zugeschaltet, deren Abdampf sod a n n das H a u p t a g g r e g a t d u r c h s t r ö m t . E u2 Abb. 361 zeigt eine K u r v e der W i r k u n g s g r a d e f ü r verschiedene (vgl. 2. Bd., § 52), in welche folgende P u n k t e eingetragen sind: A T u r b i n e Kr. „ D e R u y t e r " bei M a r s c h f a h r t ohne zugeschaltete M a r s c h t u r b i n e . B ,, ,, ,, ,, ,, ,, mit z u g e s c h a l t e t e r ,, C „ „ „ „ „ Vollast. D ,, D. ,,Nieuw A m s t e r d a m " . B a u e r , Schiffsmaschinenbau I I I .

32

498

499 Die Gesamtleistung bei M a r s c h f a h r t beträgt f ü r jedes Turbinenaggregat maximal 3300 W P S . Die Düsen sind in einem besonderen Düsenkasten aus Stahlguß untergebracht, welcher in zwei G r u p p e n von 6 bzw. 9 Düsen aufgeteilt ist, so d a ß bei Marschf a h r t in gewissem U m f a n g von der Düsenregulierung Gebrauch gemacht werden k a n n . F ü r die Vollastfahrt m u ß die Marschturbine abgekuppelt werden. Es ist daher eine besondere Verblockung zwischen dem Z u d a m p f v e n t i l der Marschturbine und der A u s r ü c k k u p p l u n g vorgesehen, welche es unmöglich macht, d a ß bei ausgerückter K u p p l u n g die Marschturbine Frischdampf erhält. Außerdem besitzt die 100 Marschturbine einen eigenen Schnellschlußregler. Überschüssiger Abdampf der Hilfsc R. 80 \ maschinen kann bei Marschfahrt in die D c Überströmleitung zwischen Marsch- u n d H a u p t t u r b i n e eingeleitet werden, bei / 5 H a u p t f a h r t zwischen die 4. und 5. S t u f e a 60 E* der iVD-Turbine. Falls bei M a r s c h f a h r t PA ? die Nebenanlagen nicht genügend Abdampf f ü r die V e r d a m p f e r und Speise| wasservorwärmer liefern, k a n n die •3 40 £ Marschturbine zwischen der 2. und 60 3. Expansionsstufe zu diesem Zweck a n g e z a p f t werden. 2 20 01 F ü r Ü b e r l a s t f a h r t ist eine Zu«i f ü h r u n g von Frischdampf in die HDT u r b i n e hinter der ersten G r u p p e der Reaktionsstufen vorgesehen.

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1000 3000 i000 2000 Alle verwendeten Materialien entZu* für Parsonsturbinen H.ad sprechen den normalen A u s f ü h r u n g e n hochwertiger Handelsschiffe (vgl. Anh. Abb. 361. 18), um so mehr, als auch die D r ü c k e und T e m p e r a t u r e n sich im R a h m e n des üblichen bewegen. Auch die Umfangsgeschwindigkeiten sind trotz der höheren Drehzahl nicht außergewöhnlich, da die Durchmesser entsprechend bemessen sind.

§ 265. Die Antriebsturbinen eines britischen Kreuzers ähnlich der „Aurora"Klasse, Abb. 362. Die Antriebsleistung jedes der 4 pro Schiff vorgesehenen Aggregate b e t r ä g t 16000 W P S . Der A u f b a u ähnelt weitgehend dem der in § 264 beschriebenen T u r b i n e n des holländischen Kreuzers „De R u y t e r " . Auch hier handelt es sich um eine Anlage mit 2 Ritzeln, auf deren eines E eine / / D - T u r b i n e A mit einer vorgeschalteten Marschturbine B geschaltet ist, während das andere Ritzel F durch eine N D - T u r b i n e C mit eingebauter R ü c k w ä r t s t u r b i n e H angetrieben wird. Als Besonderheit besitzt diese Anlage eine zwischen das Vorgelege G der Marscht u r b i n e und die Welle der / i D - T u r b i n e eingebaute hydraulische K u p p l u n g D, welche g e s t a t t e t , bei H a u p t f a h r t die Marschturbine ganz a b z u s c h a l t e n ; über die Wirkungsweise der hydraulischen K u p p l u n g vgl. § 140 sowie 4. Band, § 369. Die h y d r a u lische K u p p l u n g besitzt hier einen Profildurchmesser von 570 m m und ist aus Bronze gegossen. Bei Marschfahrt ü b e r t r ä g t sie bei einer Drehzahl von 2000 U/min eine Leistung von etwa 1000 PS. Bei dieser F a h r t läuft die Marschturbine mit 3500 U min, entsprechend einer Übersetzung im Vorgelege von 1 : 1,75.

500

501

Die K u p p l u n g wird durch die hohle Radwelle mit Schmieröl gefüllt und besitzt zur E n t l e e r u n g a m A u ß e n u m f a n g eine Reihe kleiner Bohrungen, d u r c h welche während des Betriebes das zur K ü h l u n g erforderliche Lecköl ständig entweicht. Wird bei H a u p t f a h r t die K u p p l u n g entleert, so l ä u f t eine kleine Ölmenge s t ä n d i g durch die K u p p l u n g und f ü h r t die hierin a u f t r e t e n d e Ventilationswärme ab. Bei H a u p t f a h r t b e t r ä g t die Drehzahl der HD-Turbine etwa 3300, die der N O Turbine 2000 und die der Propellerwelle etwa 300 U/min. Bezüglich der K o n s t r u k tionseinzelheiten möge auf die Beschreibung der in § 264 beschriebenen ParsonsTurbinen verwiesen werden. § 266. Die Antriebsturbinen eines deutschen Torpedobootes der „Raubtier"Klasse. Die Leistung jedes der beiden Aggregate b e t r ä g t 11500 W P S bei einer Drehzahl des Propellers von 500, der / / D - T u r b i n e von 3600 und der iVD-Turbine von 2250 U / m i n . Der Kesseldruck beträgt 18,5 atii, Ü b e r h i t z u n g ist nicht vorgesehen.

Die H o c h d r u c k t u r b i n e , s. Abb. 363, ist so ausgestaltet, d a ß sie bei den verschiedenen verlangten F a h r t s t u f e n ausreichende W i r t s c h a f t l i c h k e i t gewährleistet, ohne d a ß eine besondere Marschturbine erforderlich wurde. Zu diesem Zweck besitzt sie ein zweistufiges Curtis-Rad A, welches durch drei auf den U m f a n g gleichmäßig verteilte D ü s e n g r u p p e n D beaufschlagt wird. Da die Turbine mit S a t t d a m p f von mäßigem Druck betrieben wird, k o n n t e n die Düsenkästen direkt ins Gehäuse eingesetzt werden. F ü r die M a r s c h f a h r t s t e h t sodann in der H o c h d r u c k t u r b i n e ein Reaktionsteil B mit 27 S t u f e n zur Verfügung, dem ein zweiter C mit 8 Stufen folgt. HierZ Ii2 durch wird f ü r die M a r s c h f a h r t der immerhin noch recht günstige W e r t f ü r

von

860 erreicht. F ü r die H a u p t f a h r t wird eine zweite D ü s e n g r u p p e D zugeschaltet und das Überströmventil E geöffnet. D a d u r c h wird der ganze Marschteil ü b e r b r ü c k t und n u r der zweite Teil der H o c h d r u c k t u r b i n e C, welcher, um die größere D a m p f m e n g e a u f n e h m e n zu können, einen größeren Durchmesser besitzt, beaufschlagt. Für die Überlast dient die d r i t t e D ü s e n g r u p p e D. Durch diese A n o r d n u n g ergibt sich von selbst die Notwendigkeit, die Marschbeschauflung mit einem eigenen Leitschaufelträger zu versehen. Das S t a h l g u ß g e h ä u s e

502

ist aus Guß- und Bearbeitungsrücksichten aus zwei Teilen hergestellt, welche durch einen Ringflansch mit Stiftschrauben verbunden sind. Die Wandstärken sind teils aus Rücksicht auf die Wärmedehnungen, teils zur Gewichtsersparnis so gering wie möglich bemessen. Auch der Läufer ist aus zwei Teilen zusammengesetzt. Dies hat den Vorteil, daß das große Schmiedestück für den Trommelteil besser durchgeschmiedet werden kann, als wenn auf den großen Durchmesser des Curtis-Rades Rücksicht genommen werden m ü ß t e ; außerdem läßt sich selbstverständlich eine Innenbohrung zur Gewichtsersparnis in dem vorgesehenen Umfang nur bei zweiteiliger Ausführung herstellen. Ein besonderer Schubausgleich ist nicht vorgesehen; der gesamte Schub wird durch das sehr kräftig ausgeführte Drucklager F am vorderen Ende der Turbine aufgenommen. Der Festpunkt des Turbinengehäuses liegt an der Abdampfseite, während die Füße an der Zudampfseite in der Längsrichtung schieben können.

Im Gegensatz zu Parsons-Turbinen, bei welchen alle größeren Rohrleitungen nach Möglichkeit unterhalb der Maschine verlegt sind, um die Demontage des Gehäuseoberteils zu erleichtern, sind dieselben hier oberhalb der Maschine verlegt, um sie besser beobachten zu können und Ansammlungen von größeren Mengen von Kondensat sicher zu vermeiden. Die N i e d e r d r u c k t u r b i n e , s. Abb. 364, besitzt auf der einen Seite der Trommel eine normale Reaktionsbeschaufelung von 11 Stufen; auf dem anderen Ende ist die gesamte Rückwärtsbeschaufelung untergebracht. Sie u m f a ß t 2 Aktions- und 3 Reaktionsstufen, welche einander unmittelbar folgen. Zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbeschaufelung ist ein großer Abstand gelassen, um zu verhindern, daß der abströmende Dampf der Vorwärtsturbine die Ventilationsarbeit der Rückwärtsturbine erhöht und umgekehrt. Auch der ND-Läufer ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, um eine leichte und solide Konstruktion zu ermöglichen. Die relativ geringe Umfangs-

503 geschwindigkeit g e s t a t t e t die B e f e s t i g u n g der längsten N D - S c h a u f e l n in der T r o m m e l m i t t e ohne d u r c h g e h e n d e Stützscheibe. In T a b . 42 sind die H a u p t d a t e n der B e r e c h n u n g sowohl f ü r die M a r s c h f a h r t , als auch f ü r die H a u p t - und R ü c k w ä r t s f a h r t z u s a m m e n g e s t e l l t . T a b e l l e N r . 42. Hauptdaten der Antriebsturbinen eines Torpedobootes der „Raubtier"-Klasse.

Leistung D r e h z a h l der S c h r a u b e . . . Kesseldruck D r u c k v. d. Düsen D a m p f z u s t a n d v. d. Düsen . G e g e n d r u c k im K o n d e n s a t o r Adiabatisches Gesamtgefälle Dampfmenge

PSe U/min atü ata —

ata kcal/kg kg/h

Gesamtes „indiziertes" Wärmegefälle „Indizierte" Leistung . . . Leerlaufarbeit W i r k u n g s g r a d des Getriebes L e i s t u n g an der Welle . . .

Marschfahrt

11500 500 18,5 17,5 X = 0,95 0,1 146,5

2100 270 19,5 17,5 x = 0,95 0,06 189 12200

66000 HD

Turbine

D r e h z a h l der T u r b i n e . . . Stufenart Stufenzahl Schaufelkreisdurchmesser . Schaufellängen Umfangsgeschwindigkeit . . Anfangsdruck Gegendruck Adiabatisches Wärmegefälle einschl. W i e d e r v e r d a m p f g .

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die Heizfläche bzw. der Querschnitt in m 2 , die Kühlziffer (dimensionslos), die Dampfmenge in kg/h, der Dampfdruck in ata ( = kg/cm 2 absolut), die Brennstoffmenge in kg/h, der untere Heizwert in kcal/kg, der Kesselwirkungsgrad in % , ein Normalkubikmeter, d. i. 1 m 3 eines Gases bei 0° C und einem Druck von 760 mm Quecksilbersäule.

. § 2. Allgemeines. Die Aufgabe einer Dampfkesselanlage besteht erstens in der Erzeugung von W ä r m e und zweitens in der Übertragung derselben an Speisewasser, Dampf und Luft zur Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung. Die Wärmeerzeugung erfolgt durch Verbrennung von Brennstoffen in der Feuerung; die Wärmeübertragung geschieht im Feuerraum und in dem eigentlichen Kessel erstens durch S t r a h l u n g und zweitens durch B e r ü h r u n g . Für die Nachrechnung wird diese prinzipielle Aufteilung zweckmäßig etwas geändert. Man berechnet zunächst den Wärmeübergang durch die Strahlung der leuchtenden Flamme, dann den Wärmeübergang durch die Berührung der Rauchgase mit den wasserdampf- oder luftführenden Rohren unter Einbeziehung der Wärmestrahlung der Rauchgase. § 3. Die Verbrennung. Der Vorgang der Wärmeerzeugung bei der Verbrennung von Brennstoffen ist allgemein im 1. Bd. Anh. I, Abschn. III, behandelt. Bezüglich der Verbrennung in Kesselfeuerungen möge hier einiges wiederholt bzw. ergänzt werden. 34*

532 Es ist v o r t e i l h a f t , die zur V e r b r e n n u n g von 1 kg Brennstoff z u z u f ü h r e n d e n L u f t - u n d die dabei e n t s t e h e n d e n R a u c h g a s m e n g e n in N o r m a l k u b i k m e t e r n ( N m 3 ) a n z u g e b e n . Die B e r e c h n u n g erfolgt auf G r u n d d e r b e k a n n t e n chemischen B e z i e h u n g e n und auf G r u n d des Gesetzes v o n A v o g a d r o , w o n a c h 1 Mol eines Gases, d. s. soviel kg wie d a s M o l e k u l a r g e w i c h t a n g i b t , i m m e r ein V o l u m e n v o n 22,4 N m 3 einnimmt. U n t e r der L u f t ü b e r s c h u ß z a h l X v e r s t e h t m a n d a s V e r h ä l t n i s v o n wirklich z u g e f ü h r t e r L u f t m e n g e zur t h e o r e t i s c h e r f o r d e r l i c h e n . D e r K o h l e n s ä u r e g e h a l t ( C 0 2 - G e h a l t ) der R a u c h g a s e in % des t r o c k e n e n R a u c h g a s v o l u m e n s wird m i t k t b e z e i c h n e t . Er k a n n v e r s u c h s m ä ß i g m i t d e m O r s a t a p p a r a t oder bei b e k a n n t e r L u f t ü b e r s c h u ß z a h l u n d B r e n n s t o f f a n a l y s e a u c h rechnerisch e r m i t t e l t w e r d e n . D e r g r ö ß t m ö g l i c h e C 0 2 - G e h a l t (bei v o l l k o m m e n e r V e r b r e n n u n g o h n e L u f t ü b e r s c h u ß ) ergibt sich z u : ^imax=-GCr-100»/o> "oi wobei 22,4 C 44 22,4 C = -44- * 1 W ' 12 = "12" ' l ö ö C =

M N m

/kg

'

K o h l e n s t o f f g e h a l t des B r e n n s t o f f e s in

Gew.-%,

Got = V o l u m e n d e r t r o c k e n e n R a u c h g a s e = G0 — Vh.O bei P.=

i,

G0 = V o l u m e n d e r f e u c h t e n R a u c h g a s e bei Ä = 1, v

h

2

O-

18

100

INm

/Kg'

H = W a s s e r s t o f f g e h a l t u n d W — W a s s e r g e h a l t des B r e n n s t o f f e s in G e w . - % ist. Der C 0 2 - G e h a l t bei v o l l k o m m e n e r V e r b r e n n u n g m i t L u f t ü b e r s c h u ß ist d a n n Ax=

^co ^

100

°/o,

wobei G, = V o l u m e n d e r t r o c k e n e n R a u c h g a s e = G — VH.O u n d G = V o l u m e n d e r f e u c h t e n R a u c h g a s e bei L u f t ü b e r s c h u ß i s t ; a n g e n ä h e r t k a n n m a n setzen . kl

_ ~

^Imax /. '

F ü r d a s t h e o r e t i s c h e R a u c h g a s v o l u m e n u n d . den t h e o r e t i s c h e n L u f t b e d a r f b e s t e h t lineare Abh ä n g i g k e i t 1 ) v o n d e m u n t e r e n H e i z w e r t Hu. In A b b . 1 sind das R a u c h g a s v o l u m e n G f ü r vers c h i e d e n e L u f t ü b e r s c h u ß z a h l e n u n d d a s t h e o r e t i s c h e L u f t v o l u m e n L0 in A b h ä n g i g k e i t v o n dem u n t e r e n H e i z w e r t Hu f ü r flüssige B r e n n s t o f f e a u f g e t r a g e n . Der W ä r m e i n h a l t d e r R a u c h g a s e J bei b e s t i m m t e r R a u c h g a s t e m p e r a t u r k a n n n a c h l . B d . A n h . I, A b s c h n . I I I , a u s der R a u c h g a s z u s a m m e n s e t z u n g u n d den m i t t l e r e n spezifischen W ä r m e n d e r E i n z e l b e s t a n d t e i l e b e r e c h n e t oder schneller a u s d e m d o r t gegebenen S t o d o l a - D i a g r a m m e r m i t t e l t werd e n . Bei V e r b r e n n u n g u n t e r k o n s t a n t e m D r u c k ist j e d o c h die A n w e n d u n g des J , / - D i a g r a m m c s von Rosin u n d F e h l i n g , A b b . 2, noch b e q u e m e r . Es ist der W ä r m e i n h a l t je Nm3 R a u c h g a s u n m i t t e l b a r in A b h ä n g i g k e i t v o n d e r R a u c h g a s t e m p e r a t u r a u f g e t r a g e n u n d zwar f ü r v e r s c h i e d e n e n L u f t g e h a l t in den R a u c h g a s e n . Der L u f t g e h a l t vL wird a u s L u f t ü b e r s c h u ß z a h l )., t h e o r e t i s c h e m L u f t v o l u m e n L0 u n d d e m R a u c h g a s v o l u m e n G b e r e c h n e t zu r, 100 • ü ' " „ In d e m J , f - D i a g r a m m ist a u ß e r d e m f ü h l b a r e n W ä r m e i n h a l t d e r R a u c h g a s e a u c h die Dissoziat i o n s w ä r m e von K o h l e n s ä u r e u n d W a s s e r d a m p f , die bei T e m p e r a t u r e n von e t w a 1500° C frei wird, berücksichtigt. Es m a g d a r a u f hingewiesen w e r d e n , d a ß die U n t e r s c h i e d e , die sich hinsichtlich des W ä r m e i n h a l t s d e r R a u c h g a s e einerseits u n d des L u f t b e d a r f s a n d e r e r s e i t s auf G r u n d a b w e i c h e n d e r Z u s a m m e n s e t z u n g d e r g e b r ä u c h l i c h e n Heizöle e r g e b e n , so gering sind, d a ß die D a r s t e l l u n g in A b b . 1 u n d 2 eine f ü r d e n v o r l i e g e n d e n Zweck a u s r e i c h e n d e G e n a u i g k e i t g e w ä h r l e i s t e t . ]

) Vgl. R o s i n - F e h l i n g , „ D a s J , i - D i a g r a m m d e r V e r b r e n n u n g " ,

VDI-Verlag.

533 § 4. Wärmeübergang durch Strahlung. D u r c h S t r a h l u n g wird ein sehr wesentlicher Teil der G e s a m t w ä r m e ü b e r t r a g e n . N a c h d e m O e s e t z v o n S t e f a n - B o 1 t z m a n n ist Qs —

Cs • Fs

j \ _ y

Tt

100/

100

kcal/h.

In der Gleichung b e d e u t e t : Q, die g e s a m t e d u r c h S t r a h l u n g ü b e r t r a g e n e W ä r m e m e n g e , Cs die S t r a h l u n g s z a h l . F ü r den W ä r m e a u s t a u s c h zwischen l e u c h t e n d e r K o h l e n w a s s e r s t o f f - F l a m m e u n d aus w a s s e r d u r c h f l o s s e n e n S t a h l r o h r e n gebildeter S t r a h l u n g s h e i z f l ä c h e = 4 kcal/m 2 h(°abs.) 4 ,

6

i \ Uj

t

&

6

i

Heizwert

Hu Wi/hg

——

Rauchgastemperatur *C

A b b . 1.

A b b . 2.

F„ die sog. w i r k s a m e projizierte S t r a h l u n g s h e i z f l ä c h e in m 2 . Diese wird e r m i t t e l t a u s w i r k s a m bes t r a h l t e r L ä n g e der der F l a m m e z u n ä c h s t liegenden Rohrreihe m a l Breite der Heizfläche, also so, als ob die erste R o h r r e i h e eine die W ä r m e a u f f a n g e n d e g l a t t e dichte W a n d wäre. Als wirks a m k a n n m a n n u r die Teile der Fläche b e t r a c h t e n , die der eigentlichen F l a m m e direkt gegenü b e r s t e h e n u n d ihrer u n g e h i n d e r t e n E i n w i r k u n g ausgesetzt sind. T1 die m i t t l e r e F e u e r r a u m t e m p e r a t u r u n d T 2 die R o h r w a n d t e m p e r a t u r , beide in 0 abs. Die T e m p e r a t u r T 2 des b e s t r a h l t e n , d. h. w ä r m e a u f n e h m e n d e n Körpers liegt in engen Grenzen f e s t . L e t z t e r e r w i r d bei f a s t allen S y s t e m e n — A u s n a h m e n bilden m a n c h e Z w a n g s d u r c h l a u f k e s s e l — von R o h r w ä n d e n gebildet, die m i t Wasser von S i e d e t e m p e r a t u r gefüllt s i n d . Bei den a n Bord üblichen D r ü c k e n zwischen 18 und 80 a t s c h w a n k t die S i e d e t e m p e r a t u r in den Grenzen von 200—290° C. Da die T e m p e r a t u r e n als ^ ^

j

in die Formel eingehen, v e r s c h w i n d e t p r a k t i s c h der zweite S u m m a n d

gegenüber d e m e r s t e n . Es ist üblich geworden, die pro m 2 S t r a h l u n g s h e i z f l ä c h e d u r c h S t r a h l u n g übert r a g e n e W ä r m e m e n g e S als F u n k t i o n der m i t t l e r e n F e u e r r a u m t e m p e r a t u r a u f z u t r a g e n , wie es in A b b . 3 f ü r Cs = 4 geschehen ist. Die m i t t l e r e F e u e r r a u m t e m p e r a t u r — die Bezeichnung ist eigentlich u n r i c h t i g , a b e r üblich f ü r die m i t t l e r e T e m p e r a t u r der R a u c h g a s e beim E i n t r i t t in das e r s t e R o h r b ü n d e l — steigt mit w a c h sender Menge oder höherem Heizwert des B r e n n s t o f f e s u n d höherer L u f t t e m p e r a t u r . Sie fällt mit der Z u n a h m e der w ä r m e a u f n e h m e n d e n Flächen ( K ü h l z i f f e r y>, s. H a u p t t e x t § 28) u n d mit der Verg r ö ß e r u n g des L u f t ü b e r s c h u s s e s . O r d n e t m a n zu wenig S t r a h l u n g s f l ä c h e an, so n u t z t m a n die u n v e r k e n n b a r e n Vorteile derselben nicht aus, der Kessel wird s c h w e r u n d teuer, die F e u e r r a u m t e m p e r a t u r wird hoch u n d d a m i t werden M a u e r w e r k u n d S t r a h l u n g s h e i z f l ä c h e g e f ä h r d e t . Bei zu viel S t r a h l u n g s f l ä c h e sinkt die F e u e r r a u m -

534 t e m p e r a t u r d e r a r t , d a ß bei F a h r t mit geringer Last die V e r b r e n n u n g nicht m e h r e i n w a n d f r e i bleibt u n d bei plötzlichem W i e d e r h o c h f a h r e n des Kessels, wie dies bei Ö l f e u e r u n g möglich ist, die F l a m m e evtl. sogar ausgeblasen wird. H i e r a u s ersieht m a n , d a ß es ein O p t i m u m f ü r die K ü h l z i f f e r y> geben m u ß . § 5. Wärmeübergang durch Berührung. Zur Ü b e r t r a g u n g der W ä r m e d u r c h B e r ü h r u n g dienen die R o h r b ü n d e l d e r eigentlichen Kesselheizfläche ( V e r d a m p f u n g s h e i z f l ä c h e ) , des Überhitzers, des Speisew a s s e r v o r w ä r m e r s u n d des L u f t v o r w ä r m e r s . Der L u f t v o r w ä r m e r n i m m t u n t e r d e n Heizflächen insof e r n eine b e s o n d e r e Stellung ein, als die in ihm den R a u c h g a s e n entzogene W ä r m e m e n g e der F e u e r u n g

Abb. 3.

A b b . 4.

z u g e f ü h r t wird, sich also in einem Kreislauf befindet u n d n u r m i t t e l b a r n u t z b a r g e m a c h t w i r d . Dies geschieht d a d u r c h , d a ß d u r c h die Z u f u h r der heißen L u f t z u n ä c h s t die F e u e r r a u m t e m p e r a t u r e n t s p r e c h e n d gesteigert wird, w o d u r c h der W ä r m e ü b e r g a n g d u r c h S t r a h l u n g erheblich z u n i m m t ; d a n n steigen aber a u c h alle folgenden T e m p e r a t u r e n , so d a ß in allen Heizflächen die T e m p e r a t u r d i f f e r e n z e n zwischen R a u c h g a s und beheiztem M e d i u m erheblich z u n e h m e n und die Heizflächen d a d u r c h wesentlich kleiner g e h a l t e n werden k ö n n e n . Die W ä r m e m e n g e , die je m 2 Heizfläche s t ü n d l i c h an das W a s s e r oder — im Ü b e r h i t z e r — an den D a m p f ü b e r t r a g e n wird, h ä n g t v o n der m i t t l e r e n l o g a r i t h m i s c h e n T e m p e r a t u r d i f f e r e n z Atm zwischen R a u c h g a s u n d zu beheizendem M e d i u m u n d von der W ä r m e d u r c h g a n g s z a h l k ( k c a l / m 2 h ° C ) ab. Die g e s a m t e d u r c h die Fläche F pro S t u n d e ü b e r t r a g b a r e W ä r m e m e n g e in kcal/h ist s o m i t Q„ =

F-k-Atm.

F ist d a b e i die w i r k s a m e Heizfläche, das ist die g e s a m t e von den R a u c h g a s e n b e r ü h r t e R o h r o b e r f l ä c h e in m 2 in dem Gebiet, in d e m die zur E r m i t t l u n g von k u n d Atm z u g r u n d e gelegten Verhältnisse h e r r s c h e n . Die Größen k u n d Atm sollen im folgenden eingehender e r l ä u t e r t w e r d e n . § 6 . Die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz Atm ist die T e m p e r a t u r d i f f e r e n z , die zwischen R a u c h g a s e n u n d zu b e h e i z e n d e m Medium gleichmäßig überall v o r h a n d e n sein m ü ß t e , d a m i t die gleiche W ä r m e ü b e r t r a g e n wird wie bei den t a t s ä c h l i c h a u f t r e t e n d e n Verhältnissen m i t längs der Heizfläche v e r s c h i e d e n e n T e m p e r a t u r e n und T e m p e r a t u r d i f f e r e n z e n . B e d e u t e t A' die T e m p e r a t u r d i f f e r e n z a m E i n t r i t t u n d 1 " die a m A u s t r i t t aus dem b e t r e f f e n d e n H e i z r o h r b ü n d e l 1 ) , so ist At '

-

In I'

-In 1" '

In A b b . 4 ist ein N o m o g r a m m z u r raschen E r m i t t l u n g von Atm g e g e b e n . Bei d e r E r m i t t l u n g der T e m p e r a t u r d i f f e r e n z e n A' und A" ist d a r a u f zu a c h t e n , ob Gleichstrom, G e g e n s t r o m oder K r e u z s t r o m vorliegt. Gleichstrom liegt vor, w e n n beide Medien im R o h r b ü n d e l gleiche S t r ö m u n g s r i c h t u n g h a b e n , z. B. in Ü b e r h i t z e r n , w e n n zur besseren K ü h l u n g der R o h r e der N a ß d a m p f auf d e r gleichen Seite e i n t r i t t wie die heißen R a u c h g a s e . Wesentlich größeres Atm ergibt sich bei J ) E i n t r i t t u n d A u s t r i t t sind s t e t s v o m w ä r m e a b g e b e n d e n M e d i u m , d. h. v o m aus gesehen.

Rauchgasstrom

535 der Verwendung von Gegenstrom, wie er im allgemeinen für Überhitzer und Speisewasservorwärmer angewandt wird. Kreuzstrom in seiner reinen F o r m k o m m t bei Luftvorwärmern mit einmaligem L u f t d u r c h t r i t t v o r ; kreuzt die Luft mehrfach den R a u c h g a s s t r o m , so ergibt sich j e nachdem, ob die heiße Luft an der Seite der heißen oder der kalten R a u c h g a s e wieder a u s t r i t t , eine Art von Gegen- oder Gleichstrom. Bei der eigentlichen Kesselheizfläche (Verdampfungsheizfläche) ist es gleichgültig, welche S t r o m art man als gegeben b e t r a c h t e t , da sich die T e m p e r a t u r des wärmeaufnehmenden Mediums nicht ä n d e r t . § 7. Die Wärmedurchgangszahl k. Die W ä r m e ü b e r t r a g u n g vom R a u c h g a s auf das zu beheizende Medium erfolgt durch den W ä r m e ü b e r g a n g vom Gas auf die Rohrwand, die Wärmeleitung durch die W a n d und den W ä r m e ü b e r g a n g von der W a n d auf das Medium. B e d e u t e t : rtj die W ä r m e ü t e r g a n g s z a h l von Gas an Wand, \2 die Wärmeübergangszahl von W a n d an Wasser, D a m p f oder Luft, '/. die Wärmeleitzahl des W a n d m a t e r i a l s , ö die W a n d s t ä r k e , so gilt für die W ä r m e d u r c h g a n g s z a h l : k = ~,

+

\

+

,

kcal/m 2 h°C.

D e r W e r t -•- wird bei den im Schiffskesselbau ausschließlich verwendeten Stahlrohren mit relativ geringen W a n d s t ä r k e n s t e t s vernachlässigbar klein. Das Glied 1 /a2 kann ebenfalls, solange es sich um den W ä r m e ü b e r g a n g von Rohrwand an Wasser handelt, unbedenklich vernachlässigt werden. Bei auf einer Seite von W a s s e r berührten Heizflächen ist also k zahlenmäßig gleich « p Bei der B e s t i m mung der T e m p e r a t u r d i f f e r e n z ist dann an Stelle der T e m p e r a t u r des zu beheizenden Mediums die entsprechende R o h r w a n d t e m p e r a t u r einzusetzen, die im allgemeinen geschätzt wird. Dagegen ist bei der B e r e c h n u n g des Überhitzers und des L u f t v o r w ä r m e r s das Glied l/« 2 zu berücksichtigen. Die W ä r m e iibergangszahl « j von Gas an Wand setzt sich wieder zusammen aus den Wärmeübergangszahlen für reine Berührung und für die Gasstrahlung, über die im folgenden gesprochen wird. § 8.

Die Wärmeübergangszahl n io O i ; O

o i i 22 C oí ac o> O

E

S2


o o o o CT) •t

o o o s co

CM oo,

55 — —

co

II II

i>

o o o o ¡o co o CN co

O 11 o " S - l : O)

o o o >o

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CT) CT) IO

« i O C T ) — CO

IO CT) rq

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2 co

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S

m

o o o •

\ A

/

/ B

\

V C

1—

\

§400

/

OQ

200

4 2 Wandstärke mm Abb. 5.

1

At

am

dm

äußeren

2 _s 3

m

Die Spannungen infolge Innendruckes und die W ä r m e s p a n n u n g e n sind in A b b . 5 f ü r ein b e s t i m m t e s Beispiel, bei welchem da = 36 mm, p— 60 k g / c m 2 und Q = 200000 kcal/m 2 h ist, in Abhängigkeit von der W a n d stärke s aufgetragen ( K u r v e n A u n d B); derartige Verhältnisse treten bei den s t a r k b e h e i z t e n Strahlungsrohren auf. Die K u r v e C stellt die S u m m e dieser beiden Spannungen dar. Die geringste resultierende Beanspruchung ergibt sich etwa im S c h n i t t p u n k t der Kurven A und B. Es ist daraus zu erkennen, d a ß eine Vergrößerung der W a n d s t ä r k e über den S c h n i t t p u n k t der Kurven A u n d B bedeutend höhere S p a n n u n g e n ergibt. In den neueren Vorschriften über die W a n d s t ä r k e von Wasserrohren ist dem bereits R e c h n u n g g e t r a g e n ; es ist die T e n d e n z zu erkennen, eher zu dünneren W a n d stärken überzugehen. Aus der Formel f ü r die T e m p e r a t u r d i f f e r e n z ist zu ersehen, d a ß diese mit steigender Wärmeleitzahl geringer wird. Da unlegierte Kohlenstoffstähle eine bessere W ä r m e leitfähigkeit als legierte S t ä h l e haben, verwendet man — solange es die W a r m f e s t i g k e i t zuläßt — möglichst Rohre aus unlegierten S t ä h l e n .

Zu der obigen Berechnung der W ä r m e s p a n n u n g e n ist noch zu bemerken, d a ß bei der Ableitung der angegebenen Formel ein gerades, unendlich langes Rohr, dessen E n d e n frei sind, vorausgesetzt ist. Bei der wirklichen A u s f ü h r u n g überlagern sich den hier betrachteten S p a n n u n g e n die Druck- oder Bieges p a n n u n g e n infolge der E i n s p a n n u n g der Enden in den T r o m m e l n . In dieser Hinsicht liegen die Verhältnisse bei gebogenen Rohren günstiger als bei geraden, da die von der mittleren R o h r w a n d t e m p e r a t u r hervorgerufenen Längenänderungen gegenüber dem kalten Zustand von den Bögen mühelos a u f g e n o m m e n werden. Einseitige Beheizung der Rohre erzeugt Spannungen, welche dem Rohr eine K r ü m m u n g zum Feuer hin zu geben suchen. Inwieweit die nach v o r s t e h e n d e m Verfahren errechneten S p a n n u n g e n tatsächlich im Rohr auftreten oder aber durch lokale innere Deformation ausgeglichen werden, ist schwer zu beurteilen. Die meisten R o h r b r ü c h e , welche a u f t r e t e n , sind entweder auf m a n g e l h a f t e s Material oder aber auf innere Ablagerung infolge mangelnder Speisewasseraufbereitung, vgl. Anh. 7, oder auf U m l a u f s t ö r u n g e n zurückzuführen. ') Vgl. F ö p p l , Technische Mechanik Bd. 5.

Anhang 4.

Kesselregelung. § 1. Allgemeines. Die gesteigerten Ansprüche an die Wirtschaftlichkeit der Schiffskesselanlagen und namentlich die Ansprüche an sorgfältigere Bedienung, welche die neuzeitlichen Wasserrohrkesselanlagen stellen, haben dazu geführt, der a u t o m a t i s c h e n K e s s e l r e g e l u n g immer größere Beachtung zu schenken. Man hat sowohl s t a t t der primitiven Schwimmerregelung des Speisewassers, s. H a u p t t e x t § 113, wesentlich verfeinerte Apparate eingeführt, als auch Einrichtungen geschaffen, welche automatisch die Zufuhr von Brennstoff und Verbrennungsluft regeln. Die Gesamtheit dieser durchweg von der D a m p f e n t n a h m e gesteuerten Regelorgane bildet die sog. v o l l a u t o m a t i s c h e K e s s e l r e g e l u n g . Unentbehrlich ist eine derartige Regelung bei Kesseln mit geringer Speicherfähigkeit 1 ); sie ist aber auch von großer Bedeutung f ü r die Betriebssicherheit, z. B. von Kesseln mit hoher Überhitzung, bei welchen, wenn einmal ein zu hoher Luftüberschuß gefahren wird, leicht gefährliche Temperatursteigerungen auftreten. § 2. Speisewasserregelungen. Bei Anlagen mit Groß-Wasserraumkesseln (Zylinderkesseln) ist es im Schiffsbetrieb üblich, die Speisung durch einen S c h w i m m e r i m W a r m w a s s e r k a s t e n in Abhängigkeit von dem Anfall an Kondensat zu regulieren. Diese Art der Regelung zeigt eine starke Nacheilung gegenüber der Dampfentnahme, was jedoch bei dem großen Wasservorrat dieser Kessel keine Rolle spielt. Bei Wasserrohrkesseln f ü r niedrigen Druck und normale Heizflächenbelastungen mit verhältnismäßig großen Trommeln wird eine einfache Regulierung durch S c h w i m m e r i m O b e r k e s s e l vorgesehen, vgl. § 113. Für die modernen H o c h l e i s t u n g s k e s s e l genügen solche Regelungen nicht mehr. Hierfür bestimmte Regulierungen müssen folgende Anforderungen erfüllen: 1. Um die Regelvorgänge zu beschleunigen, muß die Größe der wirkenden Verstellkräfte möglichst unbeschränkt sein. Außerdem erfordert der höhere Kesseldruck gesteigerte Verstellkräfte (höhere Belastung der Ventilteller, größerer Schließdruck, gesteigerte Stopfbuchsreibung). 2. Wegen der geringen Trommelabmessungen darf die Regelvorrichtung nicht an den Trommelenden untergebracht werden, sondern sie soll räumlich unabhängig im Kesselraum aufgestellt werden können. 3. Wegen des gesteigerten Kesseldruckes müssen Gestängedurchführungen durch die Obertrommel vermieden werden. 4. Wegen des im Verhältnis zum Wasservorrat des Kessels großen Wasserdurchsatzes darf die Regelung n u r eine geringe Trägheit aufweisen. § 3. Der Askania- Speisewasserregler, Abb. 1, erfüllt die oben gestellten Anforderungen. Die wesentlichen Teile dieses Reglers sind das Speisewasserregelventil A, welches den Zustrom des Speisewassers zum Kessel regelt, der Steuerzylinder B mit dem durch Öldruck betätigten Kraftkolben C, welcher das Regelventil einstellt, das Strahlrohr D, dessen Ausschlag die Bewegung des K r a f t kolbens im Steuerzylinder hervorruft, das Fühlwerk Ev durch welches die Impulse auf das Strahlrohr übertragen werden, der künstliche Wasserstand F und das Venturi-Rohr G, welche notwendig sind, um die Impulse für das Fühlwerk zu geben. Das Speisewasserregelventil ist von ganz normaler Bauart. Es wird durch den Handhebel H betätigt. An diesen Handhebel greift auch der Kraftkolben C des Steuerzylinders an. Der Kraftkolben wird durch Öldruck von einigen Atmosphären bewegt. Das Drucköl wird von einer gesonderten Steuerölpümpe gefördert. Seine Einwirkung auf den Kraftkolben wird durch das Strahlrohr, dessen Wirx ) Die Speicherfähigkeit eines Kessels wird definiert als die Zeit in Sekunden, in welcher bei völligem Aussetzen der Beheizung und Dampfentnahme entsprechend der Konstruktionsleistung der Druck Null erreicht sein würde, wenn der Druck linear so weiter fallen würde, wie er im Bereiche der ersten 2 % des Druckabfalls unter diesen Bedingungen-tatsächlich abfällt. Die normale Speicherfähigkeit eines modernen Hochleistungskessels mit natürlichem Wasserumlauf beträgt etwa 200 sek gegen etwa 40 min bei einem normalen Zylinderkessel. 36*

564 kungsweise im § 4 beschrieben ist, in Abhängigkeit von den Impulsen, welche das Fühlwerk überträgt, gesteuert. Hierdurch ist die erste Forderung beliebig großer Verstellkräfte erfüllt. Der zweiten und dritten Forderung: Räumliche Unabhängigkeit der Aufstellung und Vermeidung von Gestängedurchführungen, wird auf folgende Weise Rechnung getragen.

In dem Kondensgefäß F, das über der Mitte der Obertrommel des Kessels angeordnet sein soll, um den Einfluß von Schräglagen des Schiffes auszugleichen, bildet sich durch kondensierenden Dampf ein künstlicher Wasserspiegel in der Höhe seines Überlaufs aus. Durch die Leitung a wirkt der statische Druck dieser Wassersäule auf die Steuermembran J im Fühlwerk und sucht dieselbe anzuheben. Durch die Leitung b wirkt der wahre Wasserstand der Obertrommel auf die Oberseite der Steuermembran. Durch das Gewicht K wird die Druckdifferenz ausgewogen, die sich durch den Höhenunterschied des künstlichen Wasserstandes gegenüber dem gewünschten Wasserstand in der Obertrommel ergibt. Sinkt der Wasserstand unter die gewünschte Höhe, so wird die Steuermembran angehoben, andernfalls zieht das Gewicht die Steuermembran herab. Die Ausschläge der Steuermembran werden durch das Hebelwerk L auf das Strahlrohr übertragen (auf der Zeichnung ist das Strahlrohrgehäuse E.i links neben das Fühlwerk E1 gezeichnet, während es sich in Wahrheit hinter dem Fühlwerksgehäuse befindet, wobei der Hebel Lx im Fühlwerk und der Hebel L.2 im Strahlrohrgehäuse auf einer gemeinsamen durchgehenden Welle W angeordnet sind). Da man in der Führung der Leitungen a und b räumlich völlig unabhängig ist, läßt sich der ganze Block, bestehend aus Fühlwerk, Strahlrohr, Strahlrohrgehäuse, Steuerzylinder und Regelventil an geeigneter Stelle, z. B. am Fuße des Kessels, anbringen. Bei der bisher beschriebenen Wirkungsweise des Reglers, bei welcher die Stellung des Speiselegelventils nur vom Wasserstand abhängig ist, wird den eigentlichen Betriebsbedingungen nicht in ausreichendem Umfange Rechnung getragen. Ist z. B. während der Manöverfahrt durch starke Dampfentnahme der Wasserspiegel gesunken, und es erfolgt nunmehr ein Stoppmanöver, so füllt die Regelung den Kessel wieder bis zum normalen Wasserstand auf, obwohl gar keine Dampfentnahme s t a t t findet und es vielmehr erwünscht wäre, den Wasserstand niedrig zu halten, damit bei der wahrschein-

565 lieh wieder folgenden s t a r k e n E n t n a h m e w ä h r e n d des n ä c h s t e n M a n ö v e r s genügend R a u m f ü r das Aufwallen des Wasserspiegels bleibt. W i r d andererseits, u m dieser Schwierigkeit zu e n t g e h e n , normalerweise ein niedriger Wassers t a n d g e f a h r e n , d a n n ist beim plötzlichen Ü b e r g a n g von n o r m a l e r auf s t a r k e E n t n a h m e ein ü b e r g e b ü h r liches A b s i n k e n des Wasserspiegels wegen der N a c h e i l u n g der S c h w i m m e r r e g u l i e r u n g zu b e f ü r c h t e n . U m diese T r ä g h e i t des Reglers zu beheben und die E i n s p e i s u n g der E n t n a h m e anzugleichen, h a t m a n die E i n r i c h t u n g des sog. D a m p f m e n g e n i m p u l s e s g e s c h a f f e n . Im F ü h l w e r k Elt A b b . 1, b e f i n d e t sich eine D a m p f m e n g e n - I m p u l s m e m b r a n N. Diese s t e h t von u n t e n her d u r c h die L e i t u n g b u n t e r dem in der O b e r t r o m m e l h e r r s c h e n d e n Druck. Der R a u m ü b e r dieser M e m b r a n s t e h t d u r c h die Leitung c mit d e m engsten Q u e r s c h n i t t des V e n t u r i r o h r e s G, welches a m D a m p f s a m m l e r sitzt, in V e r b i n d u n g . Bei d e r E n t n a h m e von D a m p f e n t s t e h t ein wesentlicher D r u c k u n t e r s c h i e d zwischen V e n t u r i r o h r u n d O b e r t r o m m e l , welcher mit dem Q u a d r a t der e n t n o m m e n e n D a m p f m e n g e a n s t e i g t , so d a ß die M e m b r a n den kleinsten S c h w a n k u n g e n der D a m p f e n t n a h m e f o l g t . In A n h . 13 f i n d e t sich ein Zahlenbeispiel f ü r die E r m i t t l u n g der so erzielten Verstellk r ä f t e . Die Bewegungen der D a m p f m e n g e n m e m b r a n w e r d e n d u r c h die A n s t o ß f e d e r M auf d a s gleiche Hebelgestänge, welches a u c h den W a s s e r s t a n d s i m p u l s ü b e r t r ä g t , und von d o r t an das S t r a h l r o h r übert r a g e n . O b e r h a l b d e r D a m p f m e n g e n m e m b r a n ist zur D ä m p f u n g der Bewegungen eine M e h r f a c h b l a t t f e d e r 0 a n g e b r a c h t . Diese ist so bemessen, d a ß sie die Bewegungen der S t e u e r m e m b r a n , welche in q u a d r a t i s c h e r A b h ä n g i g k e i t von den D r u c k s c h w a n k u n g e n im D a m p f e n t n a h m e r o h r erfolgen, auf d a s lineare M a ß z u r ü c k f ü h r t . Dies ist n o t w e n d i g , d a m i t die E i n s p e i s u n g stets der E n t n a h m e e n t spricht. U m zu v e r h i n d e r n , d a ß u n t e r der E i n w i r k u n g des Öldruckes der K r a f t k o l b e n C jeweils g a n z bis in die E n d s t e l l u n g l ä u f t , ist eine mechanische R ü c k f ü h r u n g vorgesehen. Einen Teil derselben bildet die Z u s a t z f e d e r Q, deren S p a n n u n g d u r c h d e n Einstellschieber P v e r ä n d e r t w e r d e n k a n n . D u r c h diese E i n r i c h t u n g k a n n bei der I n b e t r i e b n a h m e die g a n z e R e g e l e i n r i c h t u n g so eingestellt w e r d e n , d a ß bei richtigem W a s s e r s t a n d u n d n o r m a l e r D a m p f e n t n a h m e gerade die richtige W a s s e r m e n g e n a c h gespeist wird. Bei A n o r d n u n g des V e n t u r i r o h r e s hinter d e m H a u p t a b s p e r r v e n t i l m u ß die A s k a n i a - R e g u l i e r u n g a b g e s c h a l t e t w e r d e n , wenn die E n t n a h m e l e i t u n g z. B. beim A n f a h r e n des Kessels nicht u n t e r D r u c k s t e h t , d a sonst die D a m p f m e n g e n - I m p u l s m e m b r a n N d u r c h den einseitigen D r u c k zerstört w ü r d e . Der Z w e i f a c h v e n t i l b l o c k R wird zu diesem Zwecke so g e s c h a l t e t , d a ß die L e i t u n g c abgeschlossen ist u n d auf der Oberseite der S t e u e r m e m b r a n der gleiche D r u c k h e r r s c h t wie auf der U n t e r s e i t e . Der K u r z s c h l u ß h a h n S in den vom S t r a h l r o h r k o m m e n d e n Steuerölleitungen d wird g e ö f f n e t , so d a ß der K r a f t k o l b e n C nicht mehr u n t e r der E i n w i r k u n g des S t e u e r ö l d r u c k e s s t e h t . D a n n k a n n e n t w e d e r mit d e m H a n d h e b e l H d a s Speisewasserregelventil b e t ä t i g t werden oder die Speisewasserzufuhr wird mit d e m Speiseventil T in der Speiseleitung e geregelt. N a c h d e m n u n m e h r die Speisewasserregulierung beschrieben ist, soll im folgenden P a r a g r a p h e n das g e m e i n s a m e H a u p t m e r k m a l aller A s k a n i a - R e g e l u n g e n , n ä m l i c h das S t r a h l r o h r p r i n z i p , beschrieben werden, ehe in dem d a n n folgenden P a r a g r a p h e n auf die volla u t o m a t i s c h e Kesselregelung eingegangen wird. § 4 . Das Strahlrohrprinzip. Den b e m e r k e n s w e r t e s t e n Teil der A s k a n i a - R e g e l u n g bildet das S t r a h l r o h r , dessen Wirkungsweise in A b b . 2 v e r a n s c h a u l i c h t ist. Das S t r a h l r o h r A ist in d e m S t r a h l r o h r g e h ä u s e B d r e h b a r u m eine Achse C gelagert. D u r c h d a s Z u l a u f r o h r D fließt dem S t r a h l r o h r s t ä n dig von der S t e u e r ö l p u m p e Öl (einer speziell geeigneten Qualit ä t ) zu. A m v o r d e r e n E n d e besitzt d a s S t r a h l r o h r einen düsenf ö r m i g v e r e n g t e n Q u e r s c h n i t t , aus welchem das Drucköl mit h o h e r Geschwindigkeit a u s t r i t t . G e g e n ü b e r d e r S t r a h l r o h r m ü n d u n g b e f i n d e t sich in einigen Millimetern E n t f e r n u n g der D r u c k a u f n e h m e r F. In diesem b e f i n d e n sich in der S c h w e n k e b e n e des S t r a h l r o h r e s 2 S t e u e r ö f f n u n g e n und E , von gleichem D u r c h m e s s e r wie die Düse des S t a h l r o h r e s . Diese sind d u r c h die Regelölleitungen a und b m i t den beiden Seiten des Steuer» zylinders G v e r b u n d e n . W i r d d u r c h d a s A n s p r e c h e n des im § 3 beschriebenen F ü h l w e r k e s das S t r a h l r o h r aus seiner Mittellage a u s g e l e n k t , d a n n t r i t t das Steueröl in eine der beiden S t e u e r ö f f n u n g e n des D r u c k a u f n e h m e r s , u n d die Geschwindigkeitsenergie des Ölstrahles wird in D r u c k z u r ü c k v e r w a n d e l t . Dieser D r u c k ver-

566 schiebt den S t e u e r k o I b e n K . Das Öl der drucklosen Seite wird durch die nichtbeaufschlagte Steueröffnung in das Strahlrohrgehäuse zurückbefördert und fließt von hier durch das A b ' a ifrohr c in den R e g e l ö l - S a m m e l t a n k zurück. In der Mittelstellung liegt das S t r a h l r o h r so, d a ß der Ülfluß sich gleichmäßig auf beide Öffnungen und E2 verteilt, so daß der K r a f t k o l b e n in R u h e bleibt. Durch ein in die Regelölleitung b eingebautes Ventil H k a n n die Ölmenge so reguliert werden, d a ß die gewünschte Regelgeschwindigkeit erreicht wird. F ü r die meisten Regelzwecke genügen die mit dieser Ausführung erreichbaren Verstellkräfte. W o besonders hohe Verstellkräfte verlangt werden, bedient man sich eines Relais, des sog. F o l g e k o l b e n s , der in die Regelleitung zwischen Steuerwerk und Steuerzylinder eingebaut wird. Der aus dem S t r a h l r o h r austretende Ölstrahl dient hierbei nicht u n m i t t e l b a r zur Bewegung des Steuerkolbens, sondern b e t ä t i g t einen kleinen Steuerschieber, eben den Folgekolben (so g e n a n n t , weil er die Bewegung des Strahlrohres m i t m a c h t ) , der nun seinerseits den direkten Ölzuund Abfluß aus der Druckölleitung zum eigentlichen Steuerzylinder steuert, s. A b b . 5, Gebläseregler. Der Vorteil der Verwendung des Strahlrohrprinzips liegt in der großen Betriebssicherheit. Diese wird erreicht dadurch, daß keine mechanische Reibung und infolgedessen keine Abnutzung des eigentlichen Steuerorganes e n t s t e h t , ferner dadurch, daß keine engen Drosselspalten, welche verschmutzen k ö n n t e n , vorhanden sind, sondern nur der unabhängig von der Stellung der Regelung gleichbleibende D u r c h s t r ö m q u e r s c h n i t t des Strahlrohres. § 5 . Die vollautomatische Kesselregelung regelt neben der bereits beschriebenen Speisewasserzufuhr: a) d i e B r e n n s t o f f z u f u h r , und zwar bei mechanischer Rostfeuerung durch Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, bei Kohlenstaubfeuerung durch Änderung der Mühlendrehzahl oder des E i n b l a s e l u f t d r u c k s , bei Ölfeuerung durch Verstellen eines Drosselventils oder -schiebers in der Heizölleitung; b) d i e L u f t z u f u h r , und zwar den Luftdruck durch die Drehzahl des Kesselgebläses und die den einzelnen Kesseln zukommende Luftmenge durch Drosselklappen am Kessel s e l b s t ; c) d e n H e i z ö l d r u c k durch Änderung der Pumpendrehzahl oder Öffnen eines Rücklaufventiles. Die Hauptprinzipien einiger vollautomatischer Kesselregelungen, welche vorläufig allerdings erst in einigen Ausführungen im Handelsschiffsmaschinenbau E i n g a n g gefunden haben, sind im folgenden zusammengestellt. Bei der A s k a n i a - R e g e l u n g geht der H a u p t a n s t o ß von einem Belastungsregler aus. Dieser ändert die Brennstoff-(Heizöl-)menge und durch mechanische Ü b e r t r a g u n g gleichzeitig die Verbrennungsluftmenge. E i n selbsttätiger Heizöldruckregler sorgt für k o n s t a n t e n Heizöldruck. Das S y s t e m hat den Vorteil, daß die Regulierung wegen der Gleichzeitigkeit der Regelvorgänge den Kesselbelastungsschwankungen außerordentlich schnell folgt. Der H a g a n - R e g l e r erhält in ähnlicher Weise seinen H a u p t a n s t o ß durch die Belastungsänderung des Kessels, beeinflußt a b e r zunächst einen Kesselgebläseregler. Durch die Änderung der R a u c h gaszusammensetzung und der Zugverluste spricht dann ein Ölmengenregler an. Durch dieses Nacheinander der Regelvorgänge wird die Regelung träger. Der B a i l e y - R e g l e r regelt in Abhängigkeit vom Kesseldruck die Ölmenge und stellt dann durch Öffnen oder Schließen eines Gebläseschiebers ein passendes Ö l - L u f t v e r h ä l t n i s her. S t a t t der Gebläseschieberregelung gibt es auch Ausführungen, bei welchen abhängig vo#m Kesseldruck Ölzufuhr und Gebläsedrehzahl parallel geregelt wird. Die beiden l e t z t g e n a n n t e n Regler sind amerikanischer H e r k u n f t und entsprechend der Vorliebe der A m e r i k a n e r für e x t r e m hohe Überhitzung noch mit einer besonderen E i n r i c h t u n g zur T e m peraturregelung versehen. Da es sich bei beiden Reglern um sog. Stellungsregler handelt, bei welchen die Impulse aus der S t e l l u n g irgendeines B e t ä t i g u n g s o r g a n s abgeleitet werden, erreicht keiner die Präzision der AskaniaRegelung, bei der, wie aus den folgenden Paragraphen zu sehen, durch dauernde Messung der zu regelnden Größen der vom Belastungsregler gegebene Anstoß a u t o m a t i s c h überprüft und den tatsächlichen Erfordernissen angeglichen wird. § 6. Die vollautomatische Askania-Kesselregelung für Schiffskessel mit natürlichem Wasserumlauf b e s t e h t aus folgenden einzelnen Regeleinrichtungen: 1. der Speisewasser-Mengenregelung; 2. der Speisewasser-Druckregelung; 3. der Heizöl-Mengenregulierung, welche die Heizölmenge dem Belastungsstand des Kessels anzugleichen h a t ; 4. dem Heizöl-Druckregler, welcher dafür zu sorgen hat, d a ß bei wechselndem Heizölverbrauch der D r u c k vor dem Mengenregler sich nicht v e r ä n d e r t ; 5. dem Gebläseregler, welcher den zur Überwindung des Zugwiderstandes erforderlichen Luftdruck herstellt;

567 6. dem Luftklappenregler, welcher die gewünschte Luftmengenverteilung auf die einzelnen Kessel bzw. bei Doppelenderkesseln sogar auf die einzelnen Kesselseiten sicherstellt. Nach Möglichkeit werden die Regelorgane in einem Pult vereinigt, welches zentral beim Kesselfahrstand eines jeden Kesselraumes aufgestellt ist. Alle Einzelregler arbeiten nach dem im § 4 bereits beschriebenen Strahlrohrprinzip. Die Art der Übertragung der Impulse durch das Fühlwerk dagegen ist je nach Art der ersteren verschieden. Abb. 3 zeigt ein Schema der vollautomatischen Regelung unter Fortlassung der Speisewasserregulierung. Die G r u p p e I dieses Schemas umfaßt die Regulierung der H e i z ö l m e n g e . Sie ist von besonderer Wichtigkeit, weil sie direkt von den Belastungswechseln des Kessels beeinflußt wird, während

die anderen Regelorgane durch Vermittlung der „Anstoßkurven" (Näheres über diese s. § 8) in zwangsläufiger Abhängigkeit von ihr arbeiten. Um die Wärmezufuhr rechtzeitig der Belastung anzupassen, m u ß die Kesselregulierung von einer Meßgröße aus erfolgen, die den Belastungswechsel schon anzeigt, ehe sich der Kesseldruck zu ändern beginnt. Da nun Brennstoff- und Luftmenge sich proportional der Dampfentnahme ändern müssen, ist es naheliegend, den in gleicher Weise von der Dampfentnahme abhängigen Druckabfall zwischen Obertrommel und einer an geeigneter Stelle in der Dampfleitung hinter dem Überhitzer eingebauten Meßstelle, entsprechend dem Venturirohr beim Speisewasserregler § 3, als solche Größe zu wählen. Sobald also an dieser Meßstelle eine Druckschwankung eintiitt, muß die Steuerung die Organe aller Kessel so verstellen, daß Unstimmigkeiten zwischen Wärmezufuhr und Belastung, welche den Kesseldruck verändern, überhaupt nicht erst entstehen. Wie aus dem Schema zu ersehen, w i r k t j e d e D r u c k s c h w a n k u n g in d e r D a m p f l e i t u n g a u f d i e I m p u l s m e m b r a n e d e s H e i z ö l m e n g e n r e g l e r s und ruft dadurch eine Verstellung desselben hervor. Durch Vermittlung von Anstoßkurven wird dieser Impuls auch auf die Regelorgane f ü r die Luft zwangläufig übertragen. Die anderweitig abgenommenen Impulse dienen f ü r letztere Organe als Rückführung. G r u p p e II des Schemas umfaßt die Regulierung des H e i z ö l d r u c k s , G r u p p e III die des L u f t d r u c k s und G r u p p e IV die Regulierung der L u f t m e n g e . In jeder Gruppe ist bezeichnet: mit A der Impulsgeber, mit B das Strahlrohr, mit C die Anstoßkurve f ü r die gegenseitige Beeinflussung der Regelvorgänge (soweit vorhanden), mit D der Steuer-

568 zylinder; mit E ist das H a n d r a d bezeichnet, welches die Stellung der ganzen Regeleinrichtung nach außen hin kenntlich m a c h t und bei H a n d b e t r i e b zur Betätigung derselben dient. Außerdem läßt sich selbstverständlich im Havariefalle eine direkte H a n d b e t ä t i g u n g jeder einzelnen Hilfsmaschine durchf ü h r e n . Im n a c h s t e h e n d e n sollen die einzelnen Regelvorgänge, soweit hier angängig, e r l ä u t e r t werden. § 7.

Die Heizölregelung.

a) D e r H e i z ö l m e n g e n r e g l e r , Abb. 4, betätigt d u r c h den K r a f t k o l b e n A im Steuerzylinder einen Drosselschieber (F in A b b . 3) in der Heizölzuleitung zum Brenner. Der K r a f t k o l b e n im Steuerzylinder wird in der beim Speisewasserregler schon beschriebenen Weise durch den Ausschlag des Strahlrohres B betätigt, welches seinen Impuls von der B a l g e n m e m b r a n C erhält. Auf diese wirkt von oben der D a m p f d r u c k hinter d e m Überhitzer u n d sucht sie z u s a m m e n z u d r ü c k e n . Dem entgegen wirkt an Stelle des D a m p f d r u c k e s in der Obertrommel die K r a f t der Auswiegefeder D, welche d u r c h den Wagebalken E mit dem D r e h p u n k t K auf den oberen Teller der M e m b r a n e übertragen wird. Der Ersatz des T r o m m e l d r u c k s d u r c h diese Feder ist notwendig, um ü b e r h a u p t einen b e s t i m m t e n Druck einzuhalten u n d hat gleichzeitig den Vorteil, d a ß durch Ändern der V o r s p a n n u n g dieser Auswiegefeder jeder gewünschte D a m p f d r u c k im Kessel eingestellt werden k a n n . W ü r d e m a n auf die Unterseite der Balgenmembran den Druck der Obertrommel wirken lassen, d a n n w ü r d e die Regeleinrichtung soviel Heizöl geben, d a ß der zufällig gerade herrschende, nicht aber ein b e s t i m m t e r Druck in der Obertrommel aufrechterhalten w i r d ; d. h. mit der Zeit würde der Kesseldruck i m m e r mehr von dem gewünschten abweichen. Bei der bisher beschriebenen Einrichtung würde bei jedem Ausschlag des Wagebalkens der Steuerkolben bis zur Endstellung laufen und erst die gegenläufige Bewegung wieder a n t r e t e n , wenn der D a m p f d r u c k sich infolgedessen g e ä n d e r t h a t . Da auf diese Weise keine stabilen Verhältnisse zu erreichen sind, ist eine R ü c k f ü h r u n g des Strahlrohres in die Mittellage notwendig. Diese wird auf mechanischem Wege hergestellt, indem durch jede Bewegung des Steuerkolbens eine F e d e r b a n d k u r v e F verschoben wird, wodurch die R ü c k f ü h r f e d e r G gespannt oder entlastet wird. Zur Vervollkommnung des Reglers ist noch eine weitere Einrichtung, der sog. Verhältnisschieber H, vorgesehen. Dieser dient hier zur Einstellung des Druckabfalles f ü r Vollast, d. h. d u r c h Veränderung seiner Einstellung kann der Druckabfall zwischen Solldruck in der Obertrommel und Druck in der Meßstelle vorgeschrieben werden, bei welchem die Heizölzufuhr voll geöffnet sein soll. Der Verhältnisschieber a r b e i t e t wie f o l g t : Auf das Strahlrohr wirkt von der einen Seite der von der Balgenmembran kommende D a m p f d r u c k i m p u l s . Die R ü c k f ü h r f e d e r dagegen wirkt nicht direkt auf das Strahlrohr, sondern auf den sog. Gegenhebel J , wclcher um einen dem .Drehpunkt des Strahlrohres gegenüberliegenden P u n k t d r e h b a r gelagert ist. Die Bewegung dieses Hebels wird d u r c h die am unteren E n d e des Verhältnisschiebers angebrachten Schneiden auf das Strahlrohr ü b e r t r a g e n . Wird z. B. der Verhältnisschieber zum D r e h p u n k t des Oegenhebels hin verschoben, so m u ß der Gegenhebel einen großen Weg beschreiben, ehe die Stellung des Strahlrohres nennenswert geändert w i r d ; die R ü c k f ü h r u n g m a c h t sich in diesem Falle weniger bemerkbar, d. h. es wird verhältnismäßig mehr Heizöl gegeben. b) D e r H e i z ö l d r u c k r e g l e r (s. Schema Abb. 3, II) öffnet und schließt ein Überlaufventil in der Heizöldruckleitung und hält auf diese Weise den Druck vor den vom Mengenregler betätigten Ventilen k o n s t a n t . Wachsender Druck streckt eine Röhrenfeder und bringt d a d u r c h das S t r a h l r o h r zum Ausschlag. Der gewünschte Heizöldruck wird durch V o r s p a n n u n g einer Gegenfeder eingestellt. § 8.

Die Verbrennungsluftregelung.

a) D e r K e s s e l g e b l ä s e r e g l e r , Abb. 5, hat die Aufgabe, den Druck der V e r b r e n n u n g s l u f t dem Luftbedarf der Kesselfeuerung anzugleichen. Er reguliert d a h e r durch den Steuerkolben A den Zudampf zum Kesselgebläse. Da die Steuerung des Gebläses besonders schnell erfolgen m u ß , wird während der Dauer der Beschleunigung des Gebläses das Z u d a m p f v e n t i l voll geöffnet. Bei Erreichen der gewünschten Drehzahl wird dieses dann entsprechend geschlossen. In der gleichen Weise wird beim Herunterregeln des Gebläses der Zudampf zunächst ganz geschlossen. Um diese Steuerbewegung genügend schnell d u r c h z u f ü h r e n , wird bei diesem Regler die schon beschriebene E i n r i c h t u n g des Folgekolbens J , dessen Wirkungsweise aus der Zeichnung zu ersehen ist, benutzt. Als Impuls, welcher die Auslenkung des Strahlrohres und d a m i t die Bewegung des K r a f t k o l b e n s h e r b e i f ü h r t , dient die Anstoßkurve B, welche durch die Bewegung des Heizölmengenreglers zwangläufig verschoben wird. Diese A n s t o ß k u r v e besteht aus einem biegsamen Stahlband, welches d u r c h einstellbare Federn u n d Schrauben in eine b e s t i m m t e F o r m gezwungen wird. Diese Form läßt sich je nach d e m errechneten oder versuchsweise b e s t i m m t e n Zugwiderstand des Kessels so einstellen, daß zu jeder Ö f f n u n g d e s Heizölmengenreglers der zugehörige Ausschlag des Strahlrohres u n d d a d u r c h eine ausreichende Leistung des Kesselgebläses erzielt wird. Der tatsächlich erreichte L u f t d r u c k wirkt r ü c k f ü h r e n d auf das Strahlrohr d u r c h die E i n r i c h t u n g der L e d e r m e m b r a n C, auf deren einer Seite R a u m d r u c k (-)-), auf der anderen atmosphärischer Druck (—) s t e h t . Diese Membran w i r k t über einen Verhältnisschieber E,

569 s. § 7, auf das S t r a h l r o h r D. Der Verhältnisschieber E dient in diesem Falle zur sog. p r o z e n t u a l e n Änderung der Luftdruckkennlinie1). Beim D u r c h f a h r e n verschiedener B e l a s t u n g s s t u f e n m u ß das Gebläse den dieser K u r v e e n t s p r e c h e n d e n D r u c k liefern. W i r d z . B . der Verhältnisschieber hineingeschoben, so k a n n der v o m Ge-

bläse erzeugte L u f t d r u c k erheblich m e h r ansteigen, ehe er die gleiche r ü c k f ü h r e n d e W i r k u n g auf das S t r a h l r o h r erzielt wie v o r h e r , d . h. die L u f t d r u c k k e n n l i n i e liegt in allen Bereichen u m einen g l e i c h e n P r o z e n t s a t z höher als die u r s p r ü n g l i c h e (erforderlich z. B. bei Ä n d e r u n g der Ölsorte). Der Einstellschieber F dagegen, welcher die Einstellfeder G a n s p a n n t , d i e n t z u r sog. P a r a l l e l v e r s c h i e b u n g der L u f t d r u c k k e n n l i n i e , d. h. die g a n z e Kennlinie wird d u r c h seine B e t ä t i g u n g u m einen g l e i c h e n A b s o l u t b e t r a g höher verlegt. A u c h beim Kesselgebläseregler ist eine E i n r i c h t u n g vorgesehen, welche verh i n d e r t , d a ß auf G r u n d d e r Ausschläge des S t r a h l r o h r e s der S t e u e r k o l b e n jeweils bis zum E n d e seiner B a h n l ä u f t . In diesem Falle ist h i e r f ü r wegen der örtlich e n t f e r n t e n A u f s t e l l u n g eine hydraulische R ü c k f ü h r u n g H vorgesehen, deren I n t e n s i t ä t d u r c h die verstellbare Ü b e r s e t z u n g K eingestellt w e r d e n k a n n . b) D e r L u f t k l a p p e n r e g l e r (s. S c h e m a Abb. 3, IV) d i e n t zur E i n s t e l l u n g der Klappern welche f ü r die Verteilung der L u f t auf die verschiedenen im gleichen K e s s e l r a u m a u f g e s t e l l t e n Kessel e n t s p r e c h e n d ihrer jeweiligen B r e n n s t o f f z u f u h r vorgesehen sind. Der Regler erhält seinen Impuls d u r c h die A n s t o ß k u r v e v o m Heizölmengenregler her. Als R ü c k f ü h r u n g dient eine L e d e r m e m b r a n , deren eine Seite v o m L u f t d r u c k vor d e m B r e n n e r (-)-) und deren a n d e r e Seite v o n dam L u f t d r u c k hinter dem B r e n n e r (—) b e a u f s c h l a g t wird. ] ) H i e r u n t e r v e r s t e h t m a n die K u r v e des Z u g b e d a r f s des Kessels in m m W S , a u f g e t r a g e n ü b e r der Kesselbelastung in k g / h .

Änhang 5.

Die praktischen Grenzen des Hochdruck-Heißdampfes1). Wenn heute von Hochdruck-Heißdampf gesprochen wird, handelt es sich, im Gegensatz zu den seit einigen Jahren im Schiffsbetrieb vielfach verwendeten Dampfspannungen von 28—35 ata und Überhitzungstemperaturen von 360—400° C, um Dampfspannungen von 50—70 ata und Dampftemperaturen von 420—450° C. Diese letzten Ziffern können, wie aus den nachfolgenden Betrachtungen hervorgeht, als die praktisch vernünftige Grenze f ü r die Verwendung von Hochdruck-Heißdampf an Bord von Schiffen angesehen werden.

Wie allgemein bekannt, nehmen die durch die Erhöhung des D a m p f d r u c k e s erzielbaren Ersparnisse im Brennstoffverbrauch, wenn man in das Gebiet des eigentlichen Hochdruckes — über etwa 50 a t a — übergeht, nur noch sehr langsam zu, während mit der Steigerung der D a m p f t e m p e r a t u r die Verringerung des Brennstoffverbrauches annähernd proportional fortschreitet. Sind der Verwertung einer übermäßigen Druckerhöhung schon thermodynamische Grenzen gezogen, so wird die weitere Steigerung der Überhitzungstemperatur durch das Nachlassen der Festigkeit der Baustoffe bei hohen Temperaturen verhindert, vgl. Anh. 18. Dieser Umstand fällt bei hohen Drücken um so mehr ins Gewicht, als die dampfführenden Teile hier an sich größeren Beanspruchungen ausgesetzt werden. Zunächst sollen an Hand einiger Kurvenblätter die thermodynamischen Zusammenhänge betrachtet werden. Abb. 1 gibt f ü r eine D a m p f t e m p e r a t u r von 450° C und einen Gegendruck von 0,05 a t a am Austrittsende der ND-Turbine den Verlauf der Erzeugungswärme J und denjenigen des adiabatischen Gefälles Had, über der Dampfspannung aufgetragen, wieder. Die Temperatur von 450° ist gewählt, weil diese, wie später erläutert, wohl vorläufig als Höchstgrenze für den praktischen Betrieb an Bord angesehen werden muß. In Abb. 1 ist als dritte Kurve ») Vgl. Aufsatz des Verf. in „Werft-Reederei-Hafen", J a h r g a n g 1934, Heft 12.

571 strichpunktiert der Quotient aus dem adiabatischen Gefälle und der Erzeugungswärme, d. h. der thermische Wirkungsgrad rjth des Dampfprozesses, eingetragen. Wie man sieht, steigt dieser Wert zuerst rasch an, um in der Gegend von 35—50 a t a seinen Anstieg zu verlangsamen und sich schließlich einer horizontalen Geraden anzunähern. Den Einfluß der Temperatur auf den thermischen Wirkungsgrad zeigt Abb. 2. Hier ist der Druck mit 50 ata konstant gehalten und die D a m p f t e m p e r a t u r als Abszisse gewählt. Von der Sättigungstemperatur des Dampfes von 50 ata, nämlich 254° C, steigt der Wärmeinhalt und auch das auf den Gegendruck von 0,05 ata bezogene adiabatische Gefälle annähernd proportional mit der Temper a t u r an, und zwar in ungefähr gleichem Verhältnis, so daß der Quotient beider Kurven, der thermische Wirkungsgrad ijth nur wenig ansteigt. Er beträgt bei Sattdampf 31,4%, bei 300° C 31,7%, bei 400" 32,6% und bei 500° 33,6%.

1000 kcal/kg 800

40

600

30 %

400

20

200

10

200

300

400 —°C

500

600

A b b . 2.

Es handelt sich nun darum, zu untersuchen, inwieweit die p r a k t i s c h vorliegenden Verhältnisse eine Abweichung von diesem theoretischen Verlauf des Wirkungsgrades bedingen; diesem Zweck sollen die weiteren Kurvenblätter dienen. Vor allen Dingen müssen wir Klarheit über die Frage gewinnen, welche Korrektur die Kurve des thermischen Wirkungsgrades durch den Gesamtwirkungsgrad der Turbinen t j T = ^ — e r f ä h r t , w o bei wir unter dem effektiven Gefälle H das in der Turbine tatsächlich ausgenutzte Wärmegefälle verstehen wollen, von welchem die mechanischen Verluste in der Turbine, nicht aber die Verluste durch ein evtl. vorhandenes Rädergetriebe, abgezogen sind. Da der Gesamtwirkungsgrad der Turbinenanlage auch von der Größe der Anlage abhängig ist, sind bei den nachfolgenden Darstellungen zwei Fälle unterschieden, und zwar 10000 bzw. 20000 PS pro Welle, wobei hinsichtlich der Ausführung der Aggregate an Triebturbinen üblicher Anordnung, aber sorgfältigster Ausführung gedacht ist. In dem Kurvenblatt Abb. 3 sind f ü r die beiden angezogenen Fälle die Turbinenwirkungsgrade >]T für die kleinere und ?; T für die größere Anlage über den Bereich bis zu 200 a t a Dampfdruck aufgetragen. Die beiden Wirkungsgradkurven laufen annähernd parallel und neigen sich mit steigenden Drücken immer geringeren Werten zu. Dieser Abfall des Wirkungsgrades hat seinen Grund darin, daß einerseits bei höheren Drücken das spezifische Volumen des Dampfes geringer und dementsprechend der Spaltverlust in der Hochdruckturbine — gleiche Betriebssicherheit verausgesetzt — immer größer wird, andererseits bei der angenommenen konstanten Frischdampftemperatur die letzten Stufen der

572 N D - T u r b i n e in i m m e r n a s s e r e n G e b i e t e n d e s D a m p f z u s t a n d e s a r b e i t e n m ü s s e n . D a s K u r v e n b l a t t zeigt in den Linien F1 u n d F2 die D a m p f n ä s s e a m E n d p u n k t d e r E x p a n s i o n , i I m o b e r e n Teil des K u r v e n b l a t t e s A b b . 3 i s t z u n ä c h s t noch e i n m a l der V e r l a u f d e s a d i a b a t i s c h e n W ä r m e g e f ä l l e s H a < \ e i n g e t r a g e n . U n t e r h a l b d i e s e r K u r v e s i n d f ü r die b e i d e n g e w ä h l t e n L e i s t u n g s s t u f e n

*- ata A b b . 3.

d i e e f f e k t i v e n W ä r m e g e f ä l l e H1 u n d H.2, deren Werte sich d u r c h M u l t i p l i k a t i o n d e s a d i a b a t i s c h e n G e f ä l l e s H a c j mit den W i r k u n g s g r a d e n der T u r b i n e i ) T und i j T e r g e b e n , a u f g e t r a g e n . Im G e g e n s a t z zu d e m Verlauf des a d i a b a t i s c h e n G e f ä l l e s zeigt der Verlauf d e r p r a k t i s c h a u s n u t z b a r e n G e f ä l l e eine f r ü h e r a b s t e i g e n d e T e n d e n z , die bei der K u r v e f ü r 1 0 0 0 0 P S v o n e t w a 88 a t a a n , bei d e r f ü r 2 0 0 0 0 P S g e l t e n d e n K u r v e v o n e t w a 9 5 a t a an e r k e n n b a r wird. D e m K u r v e n b l a t t A b b . 3 e n t s p r e c h e n d z e i g t A b b . 4 die sich p r a k t i s c h e r g e b e n d e n V e r h ä l t n i s s e f ü r k o n s t a n t e n D r u c k v o n 50 a t a bei v a r i i e r e n d e r T e m p e r a t u r . D i e o b e r s t e K u r v e H a d g i b t die d e n T u r b i n e n zur V e r f ü g u n g s t e h e n d e n a d i a b a t i s c h e n G e f ä l l e w i e d e r , d i e beiden K u r v e n H1 und Hi die bei d e n L e i s t u n g e n v o n 1 0 0 0 0 bzw. 2 0 0 0 0 W P S in der T u r bine n u t z b r i n g e n d v e r a r b e i t e t e n e f f e k t i v e n G e f ä l l e , u n t e r d e n s e l b e n V o r a u s s e t z u n g e n , w i e A b b . 3 z u g r u n d e g e l e g t . Die zur E r m i t t l u n g d i e s e r N u t z g e f ä l l e e i n g e s e t z t e n T u r b i n e n w i r k u n g s g r a d e bzw. ¡ l T i e r g e b e n sich wieder a l s zwei n a h e z u p a r a l l e l e und n a h e z u g e r a d e K u r v e n , d i e einen mit der T e m p e r a t u r s t e t i g a n s t e i g e n d e n V e r l a u f a u f w e i s e n , so daß a u c h der A n t e i l des a d i a b a t i s c h e n G e f ä l l e s , w e l c h e r v o n d e r T u r b i n e in L e i s t u n g u m g e s e t z t w i r d , mit d e r T e m p e r a t u r s t ä n d i g z u n i m m t . Der G r u n d h i e r f ü r i s t , d a ß , u m g e k e h r t wie bei s t e i g e n d e n D r ü c k e n , die D a m p f f e u c h t i g k e i t a m A u s t r i t t a u s der T u r b i n e mit s t e i g e n d e n T e m p e r a t u r e n g a n z erheblich a b s i n k t , w i e dies d e u t l i c h a u s d e n beiden K u r v e n F1 u n d F2 h e r v o r g e h t . G l e i c h z e i t i g zeigt d i e A b b i l d u n g , d a ß m i t n o c h weiter g e s t e i g e r t e r T e m p e r a t u r d i e V e r h ä l t n i s s e sich s t e t s g ü n s t i g e r g e s t a l t e n . D a letzten Er.das d e r B r e n n s t o f f v e r b r a u c h i n t e r e s s i e r t , u n d d a f ü r d i e B e u r t e i l u n g des E i n f l u s s e s d e r S p e i s e w a s s e t v o r w ä r m u n g B e t r a c h t u n g e n , welche sich auf den D a m p f v e r b r a u c h beziehen,

573 kein klares Bild mehr geben, soll nunmehr auf den Verlauf der Brennstoffverbrauchsziffern pro PS mit steigenden Dampfdrücken übergegangen werden, wobei die Dampftemperatur wieder konstant mit 450° C angenommen sei. Die Ergebnisse dieser Untersuchung lassen sich prinzipiell auf jeden Überhitzungsgrad übertragen.

Das Kurvenblatt Abb. 5 zeigt oben für die beiden Leistungsstufen von 10000 bzw. 20000 P S zunächst den Verlauf des spezifischen Dampfverbrauches D1 bzw. D2 in kg/PSh an, wie er sich aus der Kurve der effektiven Gefälle in Abb. 3 errechnet. Unter Zugrundelegung eines für alle Drücke konstanten Kesselwirkungsgrades von 8 7 % und eines Brennstoffheizwertes von 10000 kcal/kg ergeben sich hieraus die Kurven By und ß 2 der Brennstoffverbräuche f ü r die Pferdekraftstunde. Hierbei ist zunächst angenommen, daß eine Vorwärmung des Speisewassers nicht stattfindet, sondern daß dieses mit der Kondensattemperatur von 30° C in den Kessel gespeist wird. Selbstverständlich wird man heutzutage derartige Anlagen nicht ohne eine weitgetriebene Vorwärmung des Speisewassers zur Ausführung bringen. Außer dem Brennstoffverbrauch ohne Vorwärmung ist daher auch noch der Brennstoffverbrauch für den Fall ausgerechnet, daß eine Vorwärmung bis auf T„°C (Tv gleich 75% der jeweiligen S a t t d a m p f t e m p e r a t u r Ts) vorgenommen wird und zwar durch Anzapfung verschiedener Turbinenstufen, wie in Abb. 5 unten angedeutet. Die hiermit erzielten Brennstoffverbräuche sind durch die Kurven und V2 wiedergegeben. Wie man sieht, ist infolge des thermodynamisch günstigeren Prozesses eine nicht unwesentliche Verminderung des Brennstoffverbrauches zu erzielen, indessen ändert sich der Charakter der Kurven in bezug auf die Dampfdruckskala nur wenig. Die Vorwärmung des Speisewassers durch den Hilfsmaschinenabdampf ist hier noch nicht in Rechnung gestellt, weil die zur Verfügung stehende Abdampfmenge der Hilfsmaschinen je nach Art der Maschinenanlage sehr verschieden sein kann, so daß bei einer so prinzipiellen B3trachtung wie der

574 vorliegenden dieser variable Faktor besser ausgeschaltet wird. — Hervorzuheben ist noch, daß die Anzahl der Anzapfungen und damit der Vorwärmungsstufen, welche hier angenommen ist, über übliches Maß erheblich hinausgeht; da aber festgestellt werden soll, inwieweit die Verwendung der V o r w a r n u n g durch Anzapfung überhaupt in der Lage ist, den Brennstoffverbrauch bei steigendem Dampfdruck

A b b . 5.

zu beeinflussen, schien es richtig, die Betrachtungen f ü r die praktisch noch denkbare Höchstzahl von Vorwärmungsstufen durchzuführen. Unter diesen Voraussetzungen wurde die Zahl der Anzapfungen mit steigender Spannung laufend erhöht, so daß von 50 ata an 4, von 100 a t a an 5 und von 150 a t a an 6 Stufen der Vorwärmung angenommen wurden (vgl. Abb. 5 unten). Der Brennstoffverbrauch der Hilfsmaschinen kann wohl im wesentlichen als für alle Drücke gleichbleibend angenommen werden und kann daher ausscheiden, ohne das Bild zu entstellen. Eine Ausnahme hiervon macht allerdings die Speisepumpe, deren Leistungsbedarf etwa proportional dem Druck zunimmt. In dem Kurvenblatt Abb. 6 ist der spezifische Brennstoffverbrauch der Speisepumpe durch die strichpunktierten Kurven Plt P 2 angegeben; ferner ist durch gestrichelte Kurven Vx und der bereits in Abb. 5 gezeigte Brennstoffverbrauch mit Vorwärmung wiedergegeben und durch dicke Kurven A± und A 2 der resultierende Brennstoffverbrauch von Hauptmaschinen und Speisepumpen, zu welchem, um den Gesamtverbrauch der Anlage zu erhalten, der Verbrauch der anderen Hilfsmaschinen hinzuzurechnen wäre. Man sieht, daß das Minimum des Brennstoffverbrauches bei etwa 90—100 at erreicht ist. Tatsächlich wird der Verbrauch noch etwas mehr zuungunsten der höheren Dampfspannungen deswegen ausfallen, weil bei diesen schneller laufende Turbinen mit doppelten Rädervorgelegen und daher größere Übertragungsverluste in Frage kommen. Um nun ein Bild darüber zu gewinnen, wie die Ersparnisse im Brennstoffverbrauch sich im R e e d e r e i b e t r i e b f i n a n z i e l l auswirken, und um ermessen zu können, welche höheren Anschaffungskosten und größeren Betriebsschwierigkeiten dafür in Kauf genommen werden können, soll im folgenden ein konkretes Beispiel durchgerechnet werden.

575 Wir wählen hierzu einen D o p p e l s c h r a u b e n - P a s s a g i e r d a m p f e r m i t A n t r i e b d u r c h G e t r i e b e t u r b i n e n , der m i t 20 k n m i t t l e r e r Geschwindigkeit d e n Dienst zwischen — s a g e n wir — den K a n a l h ä f e n und S y d n e y versieht u n d f ü r die e t w a 13000 sm lange S t r e c k e d e m n a c h eine F a h r t d a u e r von 650 h benötigt, so d a ß jährlich 10 Einzelreisen g e m a c h t werden k ö n n e n . Die M a s c h i n e n l e i s t u n g möge 10000 W P S pro Welle b e t r a g e n ; als Ü b e r h i t z u n g s t e m p e r a t u r wählen wir wieder 450° C. Aus A b b . 6 ergibt sich f ü r die D a m p f s p a n n u n g e n von 25 bzw. 50 bzw. 75 bzw. 100 a t a ein spezifischer B r e n n s t o f f v e r b r a u c h f ü r H a u p t m a s c h i n e und S p e i s e p u m p e von 0,228 bzw. 0,215 bzw. 0,208

A 1/

P

0,25 kg/PS

Ais

" 0,20

A ^

w

0,15

0,10

0,05 0,02 0,01 0 0

Pi 50

100 150 *- ata

200

Abb. 6.

bzw. 0,205 kg. Hierzu m u ß noch der hier m i t 3 % a n g e n o m m e n e Verlust, d e r d u r c h die Ü b e r t r a g u n g d e r T u r b i n e n l e i s t u n g ü b e r das G e t r i e b e und die Wellenleitung auf den Propeller e n t s t e h t , g e r e c h n e t w e r d e n und f e r n e r der V e r b r a u c h d e r übrigen H i l f s m a s c h i n e n (einschließlich solcher f ü r den S c h i f f s b e t r i e b ) , d e r m i t 2 2 % , bezogen auf die H a u p t m a s c h i n e n l e i s t u n g , eingesetzt w e r d e n soll. H i e r d u r c h e r m i t t e l n sich die spezifischen V e r b r a u c h e f ü r alle Zwecke zu 0,285 bzw. 0,269 bzw. 0,260 bzw. 0,256 kg pro W P S u n d S t u n d e , und der j ä h r l i c h e V e r b r a u c h des Schiffes n a c h den obigen A n g a b e n b e t r ä g t 3 7 0 5 0 bzw. 3 4 9 0 7 bzw. 3 3 8 0 0 bzw. 3 3 2 8 0 t B r e n n s t o f f . R e c h n e n wir mit einem B i e n n s t o f f p r e i s v o n beispielsweise RM. 25,— pro T o n n e , so b e t r a g e n die j ä h r l i c h e n E r s p a r n i s s e b e i m Ü b e r g a n g von 2 5 auf 50 a t a RM. 52000.—, beim Ü b e r g a n g von 50 auf 7 5 a t a RM. 2 9 2 5 0 . — , beim Ü b e r g a n g von 75 auf 100 a t a RM. 13000,—, im letzteren Falle also RM. 1300,— pro Reise. Wie m a n sieht, ist die zweite Zahl u n d n o c h m e h r die l e t z t e Zahl sehr gering. Es d ü r f t e s c h w e r sein, a u s dieser S u m m e Verzinsung und A m o r t i s a t i o n des Mehrpreises, der d u r c h jeweilige E r h ö h u n g des D r u c k e s bedingt ist, zu bestreiten, g a n z abgesehen d a v o n , d a ß bei e r h ö h t e m D r u c k m i t g r ö ß e r e n R e p a r a t u r - u n d I n s t a n d h a l t u n g s k o s t e n , h o c h w e r t i g e r e m Bedienungspersonal usw. gerechnet w e r d e n m u ß . Es liegt also n a h e , a u s z u s p r e c h e n , d a ß d e r Reeder f ü r seinen E n t s c h l u ß , d i e m o d e r n s t e n E r r u n g e n s c h a f t e n der T e c h n i k a u s z u n u t z e n , n i c h t s weiter g e w i n n t als ein erhöhtes Risiko. W e s e n t l i c h günstiger liegen die V e r h ä l t n i s s e hinsichtlich der w i r t s c h a f t l i c h e n A u s w i r k u n g d e r D a m p f d r u c k e r h ö h u n g von 25 auf 50 a t a . A n l a g e n dieses Bereiches e n t s p r e c h e n , selbst an der o b e r e n

576 Grenze, dem jetzigen Stande der Technik, so daß sich die für den Bau und Betrieb aufzuwendenden Reparaturen und sonstigen Nebenkosten in bescheidenen Grenzen halten. Ein Faktor, welcher bei der Beurteilung der Höhe von Reparatur- und Instandhaltungskosten eine beachtliche Rolle spielt, ist die D a m p f n ä s s e beim Austritt aus der Niederdruckturbine. J e höher bei konstanter Dampftemperatur die Spannung getrieben wird, desto tiefer kommt man am Ende der Expansion in das Gebiet der Nässe hinein, und zwar um so mehr, je besser der Wirkungsgrad der Turbine ist. Diese Verhältnisse sind in Abb. 3 durch die Kurven F veranschaulicht. H o h e D r ü c k e b e d i n g e n h o h e Ü b e r h i t z u n g s t e m p e r a t u r e n oder vielmehr, man kann die D a m p f s p a n n u n g nicht beliebig steigern, ohne gleichzeitig auch mit der Überhitzung höher zu gehen. Ausgehend beispielsweise von der angenommenen Dampftemperatur von 450° C findet man aus der Abbildung, d a ß bei der Anlage von 10000 P S pro Welle sich am Austritt aus der Niederdruckturbine s t a t t einer Dampfnässe von 5 , 6 % bei 25 a t a Kesseldruck eine solche von 9 , 1 % bei 50, eine solche von 11,1% bei 75 und eine solche von 12,7% bei 100 ata Kesseldruck einstellt. Nach allen im Turbinenbau vorliegenden Erfahrungen kann man eine Dampfnässe von 10, höchstens 12% zulassen, wenn man nicht unerwünscht rasche Auswaschungen der Schaufelkanten in Kauf nehmen will. Hat man also 450° C Dampftemperatur f ü r normale Fälle als obere Grenze der Überhitzung festgelegt, so darf der Dampfdruck nur auf höchstens 60—90 ata gesteigert werden. Diese Feststellung ist eine weitere Bekräftigung der oben aufgestellten Behauptung. — In welchem Maße die Dampfnässe durch den Überhitzungsgrad beeinflußt wird, ist bereits in Abb. 4 gezeigt worden.

Anhang 6.

Die Wirtschaftlichkeit von Dampfantriebsanlagen. Über die Dampf- und Brennstoffverbrauchsziffern von Schiffsmaschinenanlagen finden sich in der L i t e r a t u r , noch mehr aber in Propagandaschriften, sehr häufig irreführende Angaben, sei es, daß dieselben auf nicht genügend sorgfältigen Messungen an ausgeführten Anlagen beruhen, sei es, daß der Umfang der d a m p f - und brennstoffverbrauchenden Teile der Gesamtanlage nicht korrekt wiedergegeben ist, sei es, daß — wie dies leider häufig geschieht — die tatsächlich erreichten Verbrauchszahlcn mit einer gewissen Absicht beschönigt werden. Alles dieses verzerrt das Bild der Brennstoffverbrauchszahlen häufig derart, daß es selbst dem F a c h m a n n schwer wird, den wahren T a t b e s t a n d zu ergründen. E s sollen daher in den nachstehenden Tabellen 47 bis 4 9 für einige der hauptsächlichsten T y p e n von D a m p f a n t r i e b s a n l a g e n Beispiele für die Errechnung der D a m p f - und Brennstoffverbrauchsziffern wiedergegeben werden. Die Beispiele 1 bis 3 behandeln verschiedene Anlagen mit Kolbendampfmaschinen, die Beispiele 4 bis 6 solche mit Getriebeturbinen. Die Verbrauche für Schiffs zwecke sind hierbei, da sie j e nach Art des Schiffes sehr verschiedene W e r t e ergeben, nicht berücksichtigt worden; aus diesem Grunde sind auch bei den Beispielen mit Anzapfung der H a u p t m a s c h i n e die für Schiffszwecke zusätzlich e n t n o m m e nen Dampfmengen außer B e t r a c h t gelassen worden.

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Schiffsmaschinenbau

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Anhang 7.

Das Wichtigste über Speisewasser-Äufbereitung und -Pflege. § 1. Das Speisewasser der Schiffskessel. An die Reinheit des f ü r die D a m p f e r z e u g u n g an Bord v e r w e n d e t e n Speisewassers sind je nach der A r t des Kesselbetriebes — ob Zylinderkessel o d e r Wasserrohrkessel, N i e d e r d r u c k - oder Hochdruckkessel — m e h r oder weniger scharfe A n f o r d e r u n g e n zu stellen. Die v o r k o m m e n d e n Verunreinigungen bestehen größtenteils aus gelösten Minerals a l z e n ; a u c h k a n n das Wasser Gase und Öl e n t h a l t e n . Da diese B e i m e n g u n g e n , besonders wenn sie in g r ö ß e r e m Maße v o r h a n d e n sind, zu erheblichen B e t r i e b s s t ö r u n g e n f ü h r e n k ö n n e n , ist m a n b e s t r e b t , sie möglichst w e i t g e h e n d aus d e m W a s s e r zu entfernen oder unschädlich zu m a c h e n . Dies geschieht zun ä c h s t d a d u r c h , d a ß m a n die Kessel von vornherein m i t möglichst reinem Wasser füllt u n d a u c h die w ä h r e n d des Betriebes e n t s t e h e n d e n D a m p f - und Wasserverluste d u r c h möglichst reines Wasser ers e t z t , welches d u r c h V e r d a m p f e n von m i t g e n o m m e n e m Leitungswasser oder — wie n e u e r d i n g s f a s t ausschließlich üblich — von Seewasser hergestellt wird, s. H a u p t t e x t § 2 2 6 — 2 3 0 . Des f e r n e r e n w e r d e n d e m Z u s a t z - oder d e m Kesselwasser selbst Chemikalien zugesetzt, welche die schädlichen W i r k u n g e n d e r verbleibenden Unreinigkeiten v e r h i n d e r n sollen. Z u m besseren V e r s t ä n d n i s des n a c h f o l g e n d e n sollen hier noch einige kurze B e m e r k u n g e n über den Gehalt der in der N a t u r v o r k o m m e n d e n Wässer an n a t ü r l i c h e n V e r u n r e i n i g u n g e n (Salzen) P l a t z finden. Vorweg ist ein Begriff zu e r l ä u t e r n , welcher f ü r die E i g n u n g des Wassers zur Kesselspeisung k e n n z e i c h n e n d ist, n ä m l i c h die sog. „ H ä r t e " . W ä h r e n d der „ S a l z g e h a l t " den bei Meerwasser in % u n d bei Süßwasser in mg/1 a u s g e d r ü c k t e n Gewichtsanteil a l l e r im Wasser e n t h a l t e n e n Salze a n g i b t , k e n n z e i c h n e t m a n d u r c h die „ H ä r t e " den Gehalt an kesselsteinbildenderi Salzen. Dies sind die Kalz i u m - und Magnesiumsalze, w ä h r e n d die N a t r i u m - und Kaliumsalze u n s c h ä d l i c h sind, da sie a u c h bei h ö h e r e n T e m p e r a t u r e n in Lösung bleiben. Man unterscheidet eine „ K a r b o n a t h ä r t e " und eine „ N i c h t k a r b o n a t h ä r t e " . Die K a r b o n a t h ä r t e u m f a ß t die K a r b o n a t e u n d B i k a r b o n a t e des Kalziums u n d Magnes i u m s ; diese scheiden sich z u m g r ö ß t e n Teil beim Kochen des Wassers als Niederschlag aus, w e s h a l b dieser-Teil der K a r b o n a t h ä r t e a u c h „ v o r ü b e r g e h e n d e H ä r t e " g e n a n n t w i r d . Die im Wasser z u r ü c k bleibende H ä r t e , d a h e r „ b l e i b e n d e H ä r t e " g e n a n n t , wird gebildet d u r c h den beim Kochen noch in L ö s u n g v e r b l e i b e n d e n Teil der K a r b o n a t h ä r t e (2—1° d), sowie d u r c h S u l f a t e , Chloride, P h o s p h a t e und Silikate des K a l z i u m s und Magnesiums, also die „ N i c h t k a r b o n a t h ä r t e " - B i l d n e r . Die G e s a m t h ä r t e des Wassers ist jeweils die S u m m e der beiden H ä r t e n . Die H ä r t e wird in Graden gemessen, wobei als ein d e u t s c h e r H ä r t e g r a d ( = l ° d ) d e r j e n i g e Gehalt des Wassers an K a l z i u m - und Magnesiumsalzen gilt, welcher in der H ä r t e w i r k u n g (vgl. § 6) einem Gehalt von 10 m g K a l z i u m - O x y d (CaO) bzw. 7,19 m g M a g n e s i u m - O x y d (MgO) in 1 1 Wasser ä q u i v a l e n t ist ( l " d = 1,25° engl. H ä r t e = 1,79" f r a n z . H ä r t e ) . Wässer mit geringer H ä r t e ( u n t e r 8° d) bezeichnet m a n als weich, solche von e t w a 8—16®d als m i t t e l h a r t und solche ü b e r 16" d als h a r t . Über die h a u p t s ä c h l i c h e n f ü r den Schiffsbetrieb in Frage k o m m e n d e n Wässer ist zu b e m e r k e n : F l u ß w a s s e r ist salzarm und d a h e r im Verhältnis zu a n d e r e n Wässern w e i c h ; es erreicht höchs t e n s e t w a 10" d, z u m g r ö ß t e n Teil K a r b o n a t h ä r t e . Dagegen e n t h ä l t das Flußwasser sehr viele wasserunlösliche und zum Teil a u c h wasserlösliche organische Stoffe, von welchen die ersteren leicht d u r c h Filtrieren e n t f e r n t w e r d e n k ö n n e n ; die Beseitigung der letzteren geschieht d u r c h F l o c k u n g mit Alum i n i u m - oder Eisensalzen. L e i t u n g s w a s s e r aus den s t ä d t i s c h e n Wasserleitungen ist meist h ä r t e r als das F l u ß w a s s e r , h a t a b e r so gut wie keine organischen Beimengungen. Die H ä r t e wechselt zwischen 2—20° d u n d bet r ä g t d u r c h s c h n i t t l i c h 10° d, wovon vielfach wiederum der größere Anteil auf K a r b o n a t h ä r t e e n t f ä l l t . Der Salzgehalt von S e e w a s s e r ist verschieden; z. B. hat die Ostsee 0 , 5 — 1 , 5 % , die Nordsee 3 , 3 % (dies ist mit geringen A b w e i c h u n g e n auch der Salzgehalt der Ozeane). Der Salzgehalt der Nordsee setzt sich wie folgt z u s a m m e n :

583 Kalziumkarbonat Kalziumsulfat (Gips) Magnesiumsulfat Magnesiumchlorid Natriumchlorid (Kochsalz) Kaliumchlorid

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D i e s e Z u s a m m e n s e t z u n g e n t s p r i c h t e i n e r G e s a m t h ä r t e v o n 3 5 2 ° d, w o v o n 3 4 6 ° d N i c h t k a r b o n a t h ä r t e s i n d . B e i B o r k u m h a t die N o r d s e e d a g e g e n , u n t e r d e m E i n f l u ß des E m s - W a s s e r s , b e i s p i e l s w e i s e n u r 3 1 1 0 d, w o v o n 3 0 6 " d N i c h t k a r b o n a t h ä r t e . A u ß e r den S a l z e n s i n d n o c h S a u e r s t o f f ( 0 2 ) und S t i c k s t o f f ( N 2 ) a u s d e r L u f t , sowie K o h l e n s ä u r e (CO;,) i m W a s s e r g e l ö s t . § 2 . Die A u s w i r k u n g e n der V e r u n r e i n i g u n g e n i m Kesselbetrieb. B e i d e r E r w ä r m u n g des W a s s e r s i m K e s s e l b z w . V e r d a m p f e r s c h e i d e n s i c h , wie e r w ä h n t , d i e K a r b o n a t h ä r t e b i l d n e r , b e i m S e e w a s s e r a l s o d a s K a l z i u m k a r b o n a t , b a l d a u s . B e i h ö h e r e n W a s s e r t e m p e r a t u r e n v e r m i n d e r t sich a u c h d i e L ö s l i c h k e i t der N i c h t k a r b o n a t e , u n d d a s i c h d e r G e h a l t des K e s s e l i n h a l t e s an s o l c h e n s t e t s a n r e i c h e r t , w i r d a l l m ä h l i c h i m m e r m e h r v o n d i e s e n H ä r t e b i l d n e r n — in e r s t e r L i n i e K a l z i u m s u l f a t = G i p s — a u s g e s c h i e d e n 1 ) . D i e s e r V o r g a n g s p i e l t s i c h s e h r l a n g s a m a b , w o b e i s i c h die A u s s c h e i d u n g e n a n d e n K e s s e l w ä n d e n a b s e t z e n . Z w i s c h e n d e n G i p s k r i s t a l l e n s e t z e n s i c h die K r i s t a l l e der a n d e r e n S a l z e a b , u n d d i e A b l a g e r u n g e n v e r f e s t i g e n s i c h zu sog. K e s s e l s t e i n . Infolge der geringen W ä r m e l e i t f ä h i g k e i t d e s s e l b e n ( d u r c h s c h n i t t l i c h c a . 1 / 2 8 d e r j e n i g e n v o n E i s e n ) w i r d d e r W ä r m e ü b e r g a n g an d a s K e s s e l w a s s e r v e r s c h l e c h t e r t ; es e r g e b e n s i c h h o h e W a n d u n g s t e m p e r a t u r e n d e r b e h e i z t e n F l ä c h e des K e s s e l s , was leicht Störungen zur Folge haben kann. Besonders empfindlich gegen Kesselsteinbelag sind W a s s e r r o h r k e s s e l , h a u p t s ä c h l i c h s o l c h e f ü r h o h e n D r u c k u n d h o h e W ä r m e b e l a s t u n g , bei d e n e n s c h o n v e r h ä l t n i s m ä ß i g geringe Niederschläge zum Reißen der W a s s e r r o h r e f ü h r e n . Zylinderkessel sind weit weniger empfindlich gegen Kesselstein. S t a r k e r S a l z g e h a l t des K e s s e l w a s s e r s , b e i m S e e w a s s e r also h a u p t s ä c h l i c h a n N a t r i u m c h l o r i d , b e w i r k t f e r n e r l e i c h t ein S c h ä u m e n u n d A u f w a l l e n des W a s s e r s , w o d u r c h W a s s e r t e i l c h e n u n d d a m i t S a l z m i t d e m D a m p f f o r t g e r i s s e n w e r d e n k ö n n e n . D a s S a l z s e t z t s i c h d a n n v o r w i e g e n d in den Ü b e r h i t z e r s c h l a n g e n d e r K e s s e l a b u n d v e r u r s a c h t ein R e i ß e n der R o h r e . O f t g e l a n g t d a s Salz a u c h in d i e M a n ö v r i e r o r g a n e u n d s e l b s t bis in die M a s c h i n e n . E s s e t z t s i c h bei K o l b e n m a s c h i n e n a u f den G l e i t f l ä c h e n d e r K o l b e n u n d S c h i e b e r a b , w a s zu v o r z e i t i g e m V e r s c h l e i ß f ü h r t , o d e r bei T u r b i n e n a n d e n S c h a u f e l n , w o d u r c h die S t r ö m u n g s q u e r s c h n i t t e v e r e n g t w e r d e n . E i n e A b h i l f e gegen d a s M i t r e i ß e n v o n W a s s e r u n d d a m i t v o n S a l z k a n n m a n in g e r i n g e m U m f a n g d u r c h g e e i g n e t e in c i e K e s s e l e i n g e b a u t e P r a l l b l e c h e , D a m p f t r o c k n e r , vgl. H a u p t t e x t § 1 2 2 , u s w . e r z i e l e n . D i e S a l z e k ö n n e n d u r c h v e r s c h i e d e n e U r s a c h e n a u s d e m S e e w a s s e r in den S p e i s e w a s s e r k r e i s l a u f g e l a n g e n . S o k a n n d u r c h U n d i c h t i g k e i t e n i m K o n d e n s a t o r in G e s t a l t v o n A n f r e s s u n g e n o d e r R i s s e n d e r K o n d e n s a t o r r o h r e u n d d u r c h U n d i c h t h e i t d e r R o h r s t o p f b u c h s e n K ü h l w a s s e r ( S e e w a s s e r ) in d a s K o n d e n s a t g e l a n g e n u n d in k u r z e r Z e i t zu e i n e r s t a r k e n V e r s a l z u n g f ü h r e n . F e r n e r k a n n d u r c h u n s a c h g e m ä ß e s A r b e i t e n des V e r d a m p f e r s L a u g e n w a s s e r m i t d e m B r ü d e n d a m p f m i t g e r i s s e n w e r d e n , s o d a ß das destillierte Zusatzwasser Salze mit sich führt. A u c h die E r g ä n z u n g der Wasserverluste durch in den Zellen des S c h i f f e s m i t g e f ü h r t e s L e i t u n g s w a s s e r f ü h r t , w e n n m a n d a s s e l b e n i c h t v o r h e r v e r d a m p f t , bald zu e i n e r S a l z a n r e i c h e r u n g i m K e s s e l . Aus m i t Z e m e n t a u s g e k l e i d e t e n W a s s e r z e l l e n n i m m t das W a s s e r auch noch K a l k auf. V o n den i m K e s s e l w a s s e r g e l ö s t e n G a s e n ist in e r s t e r L i n i e d e r S a u e r s t o f f ( 0 2 ) s c h ä d l i c h , d a e r K o r r o s i o n e n z w a r n i c h t so s e h r e i n l e i t e t , w o h l a b e r f ö r d e r t , b e s o n d e r s bei g l e i c h z e i t i g e m V o r h a n d e n s e i n v o n K o h l e n s ä u r e ( C O , ) . D i e L ö s l i c h k e i t d e r G a s e h ä n g t v o n d e r T e m p e r a t u r u n d v o n der A l k a l i t ä t d e s W a s s e r s a b ; sie v e r r i n g e r t s i c h m i t s t e i g e n d e r T e m p e r a t u r (bei S i e d e t e m p e r a t u r ist sie gleich N u l l ) u n d m i t z u n e h m e n d e r A l k a l i t ä t . D u r c h Z u s a t z v o n e n t s p r e c h e n d e n C h e m i k a l i e n (s. s p ä t e r ) k a n n die A l k a l i t ä t k ü n s t l i c h e r h ö h t o d e r eine u r s p r ü n g l i c h n i c h t v o r h a n d e n e e r z e u g t w e r d e n . K o r r o s i o n e n k ö n n e n n i c h t n u r in s a u r e m , s o n d e r n a u c h in n e u t r a l e m u n d a u c h n o c h in l e i c h t a l k a l i s c h e m W a s s e r a u f t r e t e n ; e r s t bei e i n e r g e w i s s e n A l k a l i t ä t des W a s s e r s v e r s c h w i n d e t d i e s e G e f a h r 2 ) . E i n e zu hohe A l k a l i t ä t bei ' ) E s ist h i e r z u a l l e r d i n g s zu b e m e r k e n , d a ß das g l e i c h z e i t i g e V o r h a n d e n s e i n v o n a n d e r e n S a l z e n , w i e z. B . K o c h s a l z , die L ö s l i c h k e i t v o n G i p s w i e d e r v e r b e s s e r t . B e i V e r d a m p f e r n s c h e i d e t s i c h d a h e r b e i s p i e l s w e i s e a u s d e r L a u g e b e d e u t e n d w e n i g e r Gips a u s , als e i g e n t l i c h zu e r w a r t e n ist, w o d u r c h d e r praktische B e t r i e b der Verdampfer erst ermöglicht wird. 3) Die n ä h e r e n Z u s a m m e n h ä n g e g e h e n z . B . h e r v o r a u s : „ E i g n u n g v o n S p e i s e w a s s e r a u f b e r e i tungsanlagen im D a m p f k e s s e l b e t r i e b " , herausgegeben von der Arbeitsgemeinschaft Deutscher K r a f t und W ä r m e - I n g e n i e u r e des V D I . , oder „ K e s s e l b e t r i e b " , herausgegeben von der Vereinigung der G r o ß k e s s e l b e s i t z e r , o d e r „ K e s s e l s p e i s e w a s s e r p f l e g e " , b e a r b e i t e t v o n A. S p l i t t b e r g e r , A k a d e m i s c h e V e r l a g s g e s e l l s c h a f t m . b. H . , L e i p z i g 1 9 3 7 .

584 A n r e i c h e r u n g von Ä t z n a t r o n auf m e h r als 3 5 % , wie sie e t w a in n a c h a u ß e n hin u n d i c h t e n N i e t n ä h t e n v o r k o m m e n k a n n , ergibt im Z u s a m m e n w i r k e n m i t W e r k s t o f f b e a n s p r u c h u n g e n , w e l c h e ü b e r die S t r e c k g r e n z e h i n a u s g e h e n , die sog. L a u g e n b r ü c h i g k e i t , bei welcher der Kesselwerkstoff s p r ö d e wird u n d f e i n e Risse b e k o m m t ; die G e f a h r d e r B r ü c h i g k e i t kann d u r c h G e g e n w a r t gewisser Salze, z. B. T r i n a t r i u m p h o s p h a t , s t a r k a b g e s c h w ä c h t w e r d e n (sog. P u f f e r w i r k u n g ) . W ä h r e n d , wie s o e b e n e r w ä h n t , der im W a s s e r etwa gelöste o d e r im D a m p f m i t g e f ü h r t e S a u e r stoff nie u n m i t t e l b a r eine V e r b i n d u n g m i t d e m Eisen eingeht, k a n n in d e n Ü b e r h i t z e r r o h r e n oder bei m a n g e l h a f t e m W a s s e r u m l a u f a u c h in d e n W a s s e r r o h r e n der Fall e i n t r e t e n , d a ß d e r D a m p f sich in W a s s e r s t o f f u n d S a u e r s t o f f s p a l t e t ; dieser S a u e r s t o f f g e h t ,,in s t a t u n a s c e n d i " eine V e r b i n d u n g m i t d e m E i s e n ein. D a m p f s p a l t u n g k a n n i n d e s s e n n u r a u f t r e t e n , w e n n die b e h e i z t e r R o h r e eine zu h o h e T e m p e r a t u r a n n e h m e n , e t w a bei m a n g e l n d e r K ü h l u n g infolge n i c h t a u s r e i c h e n d e r D a m p f g e s c h w i n digkeit. A u c h die e l e k t r o l y t i s c h e S p a l t u n g des W a s s e r s ( D i s s o z i a t i o n ) in H y d r o x y l - u n d W a s s e r s t o f f Ionen f ü h r t zu K o r r o s i o n s w i r k u n g e n d u r c h die l e t z t e r e n . t e m p e r a t u r v o n 23° C ist z. B. j q q q q q q q ( n i m m t die S p a l t u n g zu, z. B. bei 100° C auf

=

Bei d e r h i e r f ü r allgemein üblichen B e z u g s -

10~~') des W a s s e r s a u f g e s p a l t e n . Bei s t e i g e n d e r T e m p e r a t u r

' und bei 200° C auf * . In a b s o l u t r e i n e m ( n e u i z j y UvU wUui/Uu

t r a l e m ) W a s s e r sind gleich viel O H - u n d H - I o n e n v o r h a n d e n ; in s a u r e m W a s s e r ü b e r w i e g e n die H u n d in a l k a l i s c h e m W a s s e r die O H - I o n e n . U m die K o r r o s i o n s w i r k u n g der H - I o n e n e i n z u s c h r ä n k e n , ist es d a h e r a u c h a u s diesem G r u n d e e r f o r d e r l i c h , d a s Wasser alkalisch zu h a l t e n , vgl. o b e n . Die W a s s e r s t o f f - I o n e n - K o n z e n t r a t i o n w i r d d u r c h d e n als p H - W e r t b e z e i c h n e t e n n e g a t i v e n L o g a r i t h m u s a u s g e d r ü c k t ; f ü r n e u t r a l e s W a s s e r ist z. B. bei 23° C der p H - W e r t = T ^ 1 ) . Ö l k o m m t im Kesselwasser im a l l g e m e i n e n n u r bei K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n l a g e n v o r ; von der S c h m i e r u n g der K o l b e n u n d Schieber h e r r ü h r e n d e winzige Ö l t r ö p f c h e n w e r d e n v o m D a m p f s t r o m in d e n K o n d e n s a t o r m i t g e r i s s e n u n d gelangen so in d e n W a s s e r k r e i s l a u f . Auf ö l g e f e u e r t e n Schiffen k a n n a u c h Heizöl d u r c h U n d i c h t i g k e i t e n der Heizöl Vorwärmer o d e r d e r T a n k h e i z u n g s s c h l a n g e n in d a s Speisew a s s e r g e l a n g e n . Das Öl l a g e r t sich z u m Teil im K o n d e n s a t o r auf d e n K ü h l r o h r e n a b u n d b e e i n t r ä c h t i g t hier d e n W ä r m e a u s t a u s c h . D a s in die Kessel g e l a n g e n d e Öl v e r s c h l e c h t e r t , indem es sich an den W a n d u n g e n a b s e t z t , den W ä r m e ü b e r g a n g (die W ä r m e l e i t f ä h i g k e i t des Öles b e t r ä g t rd. Veoo d e r j e n i g e n des Eisens), w o d u r c h Ü b e r h i t z u n g e n u n d Z e r s t ö r u n g e n des M a t e r i a l s e i n t r e t e n k ö n n e n . Da f ü r K o l b e n d a m p f m a s c h i n e n a n l a g e n im allgemeinen n u r Zylinderkessel v e r w e n d e t w e r d e n , k o m m e n Ö l a b l a g e r u n g e n h a u p t s ä c h l i c h a u c h n u r bei diesen v o r , u n d z w a r meist auf d e m oberen Teil der F l a m m r o h r e ; es t r i t t d a d u r c h eine ü b e r m ä ß i g e E r h i t z u n g d e r W a n d u n g e n a u f , w e l c h e schließlich zu d e m leider s e h r h ä u f i g e n E i n b e u l e n d e r F l a m m r o h r e d u r c h d e n K e s s e l d r u c k f ü h r t . A u ß e r d e m e n t s t e h t bei V o r h a n d e n s e i n von Öl im Kessel leicht eine s t a r k e S c h a u m - u n d S c h m u t z s c h i c h t , w o d u r c h d a s Sieden des W a s s e r s v o r ü b e r g e h e n d verzögert w i r d , u m d a n n in e i n e m plötzlichen A u f w a l l e n des g e s a m t e n K e s s e l i n h a l t e s w i e d e r e i n z u s e t z e n ( S p u c k e n d e s Kessels), w o b e i W a s s e r , S c h a u m u n d Öl in g r o ß e n M e n g e n d u r c h die H a u p t d a m p f l e i t u n g in die M a s c h i n e m i t g e r i s s e n w e r d e n . § 3.

Die hauptsächlichen Verfahren der Speisewasseraufbereitung.

1. V e r s c h i e d e n e ä l t e r e V e r f a h r e n . Solange a n Bord n u r Zylinderkessel o d e r W a s s e r r o h r kessel m i t m ä ß i g e n D a m p f d r ü c k e n v e r w e n d e t w u r d e n , welche gegen V e r u n r e i n i g u n g e n des Speisew a s s e r s v e r h ä l t n i s m ä ß i g u n e m p f i n d l i c h sind, m a ß m a n d e r Speisewasserpflege keine b e s o n d e r e B e d e u t u n g z u . M a n f ü l l t e die Kessel m i t w e i c h e m F l u ß w a s s e r o d e r m i t a n L a n d e i n i g e r m a ß e n e n t h ä r t e t e m W a s s e r u n d e r g ä n z t e a u c h die w ä h r e n d d e r F a h r t a u f t r e t e n d e n W a s s e r v e r l u s t e d u r c h in d e n S c h i f f s zellen m i t g e f ü h r t e s weiches oder e t w a s e n t h ä r t e t e s Wasser. D u r c h die restlichen B e i m e n g u n g e n des Z u s a t z w a s s e r s reicherte sich im L a u f e d e r Zeit der Salzgehalt im Kessel i m m e r m e h r a n . W u r d e ein b e s t i m m t e r Salzgehalt (ca. 9 % ) e r r e i c h t , so m u ß t e das K e s s e l w a s s e r a u s g e b l a s e n u n d — w e n i g s t e n s z u m Teil — e r n e u e r t w e r d e n . S p ä t e r g i n g m a n d a n n dazu ü b e r , d a s Z u s a t z w a s s e r a u s Seewasser o d e r — bei W a s s e r r o h r k e s s e l a n l a g e n — aus m i t g e f ü h r t e m F r i s c h w a s s e r zu v e r d a m p f e n . 2. D a s erste an Bord in g r ö ß e r e m U m f a n g e a n g e w e n d e t e c h e m i s c h e W a s s e r a u f b e r e i t u n g s v e r f a h r e n ist d a s S o d a e n t h ä r t u n g s v e r f a h r e n . D u r c h den sog. S o d a t o p f , in w e l c h e m m a n Soda (Na 2 CO : 1 ) a u f l ö s t , wird den Kesseln n a c h Bedarf S o d a z u g e f ü h r t . H i e r d u r c h wird die N i c h t k a r b o n a t h ä r t e beseit i g t , i n d e m die H ä r t e b i l d n e r , z. B. K a l z i u m s u l f a t , M a g n e s i u m s u l f a t u n d M a g n e s i u m c h l o r i d sich z u m g r ö ß t e n Teil in unlösliche K a r b o n a t e v e r w a n d e l n u n d als S c h l a m m a u s f a l l e n . Bei h ö h e r e n K e s s e l d r ü c k e n u n d T e m p e r a t u r e n t r i t t in s t e i g e n d e m M a ß e gleichzeitig eine A u f s p a l t u n g der s t e t s im Ü b e r s c h u ß zuJ ) N ä h e r e s vgl. „ R i c h t l i n i e n f ü r W a s s e r a u f b e r e i t u n g s a n l a g e n " , h e r a u s g e g e b e n von d e r Vereinigung der Großkesselbesitzer.

585 zugebenden Soda in Ä t z n a t r o n ( N a t r o n l a u g e ) und K o h l e n s ä u r e auf. Das sich hierbei bildende Ä t z n r t r o n bringt die d u r c h die Soda nicht restlos ausgefällten Magnesiumsalze als H y d r o x y d z u r Aussehen un^. Eine völlige E n t h ä r t u n g des Kesselwassers und Beseitigung der G e f a h r der Kesselsteinbildung läßt sich jedoch d u r c h das S o d a e n t h ä r t u n g s v e r f a h r e n nicht erzielen; es bleibt meist eine R e s t h ä r l c von e t w a 1 — y 2 » d bestehen. A u ß e r d e m t r i t t ziemlich bald eine s t a r k e Versalzung des Kesselwassers ein. Wegen d e r bei höheren D r ü c k e n s t a r k z u n e h m e n d e n S o d a s p a l t u n g k o m m t dieses Verfahren n u r bis höchstens 15 a t ü Kesseldruck in F r a g e ; es ist d a h e r auch f a s t n u r f ü r Zylinderkessel in A n w e n d u n g gekommen. 3. In n e u e r e r Zeit w e n d e t m a n f a s t n u r noch die P h o s p h a t e n t h ä r t u n g an, bei welcher dem Wasser T r i n a t r i u m p h o s p h a t ( N a 3 P 0 4 ) zugesetzt wird, welches meist als kristallisiertes Salz im H a n d 1 erhältlich ist. Dieses Verfahren g e s t a t t e t eine n a h e z u restlose E n t h ä r t u n g des Wassers bis auf e t w a 0,1 0 d, w o d u r c h ein e i n w a n d f r e i e r D a u e r b e t r i e b von Wasserrohrkesseln, insbesondere solcher mit höheren D r ü c k e n , erst möglich g e m a c h t wird. Man v e r w e n d e t das T r i n a t r i u m p h o s p h a t meist n u r zur restlichen E n t h ä r t u n g von Wasser, welches d u r c h Soda oder Ä t z n a t r o n oder d u r c h Z u s a t z von alkalischem Kesselwasser, s. § 4, schon v o r e n t h ä r t e t ist. Die W i r k u n g des P h o s p h a t s 1 ) wird d u r c h T e m p e r a t u r e r h ö h u n g s t e t s verbessert. Wie die überschüssige Soda mit höherer T e m p e r a t u r in Ä t z n a t r o n und K o h l e n s ä u r e g e s p a l t e n wird, t r i t t a u c h hier eine h y d r o l y t i s c h e S p a l t u n g p r o p o r t i o n a l der T e m p e r a t u r auf. Es bildet sich neben Ä t z n a t r o n P h o s p h o r s ä u r e , welche aber nicht f l ü c h t i g ist und d a h e r keine Korrosionen im D a m p f r a u m h e r v o r r u f t . Es w e r d e n sowohl die K a r b o n a t - als auch die N i c h t k a r b o n a t h ä r t e b i l d n e r als S c h l a m m ausgeschieden. 4. Die E n t g a s u n g des Speisewassers, vgl. H a u p t t e x t § 180, ist besonders bei Wasserrohrkesseln notwendig, u m die R o h r w a n d u n g e n vor Korrosionen u n t e r dem E i n f l u ß von gelösten Sauerstoff ( 0 2 ) u n d K o h l e n s ä u r e ( C 0 2 ) zu s c h ü t z e n . Die E n t g a s u n g kann chemisch und t h e r m i s c h erfolgen. Die c h e m i s c h e E n t g a s u n g , welche auf der S a u e r s t o f f b i n d u n g d u r c h N a t r i u m s u l f i t u n d andere Chemikalien b e r u h t , f i n d e t im Schiffsbetrieb k a u m A n w e n d u n g ; dagegen wird bei fast allen neueren Anlagen eine t h e r m i s c h e E n t g a s u n g vorgesehen. Diese k a n n auf verschiedene Weise erfolgen. Vielf a c h o r d n e t m a n ü b e r dem W a r m w a s s e r k a s t e n einen E n t g a s e r an, in welchen u n t e r geringem Überd r u c k das an R o h r e n , vgl. H a u p t t e x t Abb. 260, über K a s k a d e n oder Füllkörper herunterrieselnde Wasser d u r c h A b d a m p f auf S i e d e t e m p e r a t u r e r w ä r m t wird, so d a ß die im Wasser gelösten Gase, d u r c h die große O b e r f l ä c h e des Wassers b e g ü n s t i g t , e n t w e i c h e n . Man k a n n eine E n t g a s u n g auch schon im K o n d e n s a t o r erzielen, indem m a n einen Teil des D a m p f e s nicht kondensieren läßt, s o n d e r n denselben z u m A u f w ä r m e n des meist e t w a s u n t e r k ü h l t e n K o n d e n s a t s auf die dem K o n d e n s a t o r d r u c k e n t s p r e c h e n d e S i e d e t e m p e r a t u r b r i n g t (vgl. z. B. W e i r - R e g e n e r a t i v k o n d e n s a t o r , H a u p t t e x t § 1 5 8 , 6 ) ; dieses Verfahren bedingt aber einen absolut geschlossenen Speisewasserkreislauf, d a m i t das K o n d e n s a t auf dem Wege zum Kessel keine Gase m e h r a u f n e h m e n k a n n . Ein weiteres Mittel zur E n t g a s u n g ist der E n t s p a n n u n g s entgaser, bei w e l c h e m der S i e d e z u s t a n d des Wassers z u n ä c h s t d u r c h E i n f ü h r u n g von A b d a m p f u n t e r leichtem Ü b e r d r u c k (etwa 1,5 a t a ) , s o d a n n d u r c h E n t s p a n n u n g des f e i n v e r t e i l t e n Wassers auf einen etwas niedrigeren D r u c k als den zur V o r w ä r m e t e m p e r a t u r gehörigen S a t t d a m p f d r u c k hergestellt wird, wobei d a n n die Gase entweichen, vgl. H a u p t t e x t § 227 V e r d a m p f e r . 5. Die E n t ö l u n g d e s K o n d e n s a t s soll möglichst schon beim D a m p f a u s t r i t t aus der Maschine einsetzen. Bei A b d a m p f t u r b i n e n a n l a g e n b a u t m a n z. B. in die Ü b e r s t r ö m l e i t u n g von der Kolbenm a s c h i n e zur A b d a m p f t u r b i n e meist einen A b d a m p f e n t ö l e r ein, vgl. H a u p t t e x t A b b . 257, f ü r dessen W i r k s a m k e i t allerdings eine gewisse D a m p f f e u c h t i g k e i t (etwa 10°/ 0 ) V o r a u s s e t z u n g ist. Ein weiterer Teil des Öles wird in der Regel in einem vor d e m W a r m w a s s e r k a s t e n e i n g e b a u t e n Kokosfaserfilter, vgl. § 178, a u f g e f a n g e n . Das restliche, meist mit dem Wasser emulgierte Öl läßt sich sehr schwer aus dem Wasser e n t f e r n e n . Die V e r w e n d u n g von A k t i v k o h l e , welche bis zu 2 5 % ihres Eigengewichtes an Öl a u f n e h m e n k a n n , h a t sich an Bord nicht e i n g e f ü h r t , da dieselbe teuer ist und sich nicht regenerieren l ä ß t . F r ü h e r s e t z t e m a n zur R e s t e n t ö l u n g dem Kesselinhalt von Zeit zu Zeit Seewasser mit Soda zu, wobei sich ein flockiger Niederschlag bildet, welcher das Öl a u f s a u g t ; dieses Verfahren h a t jedoch wegen des Einbringens von Seewasser in den Kessel große Nachteile, weshalb es h e u t e k a u m noch a n g e w a n d t wird. Bei A n w e n d u n g der T r i n a t r i u m p h o s p h a t - E n t h ä r t u n g f i n d e t eine R e s t e n t ö l u n g von selbst d u r c h den sich bildenden S c h l a m m s t a t t . § 4. Eine Trinatriumphosphat-Röhrenenthärtungsanlage, wie sie z. B. auf dem D a m p f e r , , E i s e n a c h " , s. Schiffsverz., nach P l ä n e n der Chemischen F a b r i k B u d e n h e i m e i n g e b a u t ist, zeigt die J ) Die W i r k u n g des P h o s p h a t s besteht d a r i n , d a ß der P h o s p h a t r e s t ( P 0 4 ) gegen die Säurereste der H ä r t e b i l d n e r a u s g e t a u s c h t wird. Es bildet sich also z. B. K a l z i u m p h o s p h a t , das unlöslich ist und a u s f ä l l t . A u ß e r d e m entstehen aus den f r e i g e w o r d e n e n Säureresten N a t r i u m s u l f a t , N a t r i u m c h l o r i d usw., die in L ö s u n g bleiben.

586 s c h e m a t i s c h e A b b . 1. W e g e n d e r U n m ö g l i c h k e i t , in w i r t s c h a f t l i c h e r Weise d a s S e e w a s s e r u n m i t t e l b a r zu e n t h ä r t e n , e r f o l g t z u n ä c h s t eine w e i t g e h e n d e E n t h ä r t u n g u n d E n t s a l z u n g d u r c h V e r d a m p f e n in n o r m a l e n e i n s t u f i g e n V e r d a m p f e r n , vgl. H a u p t t e x t § 2 2 7 , w e l c h e d a s W a s s e r m i t n u r n o c h g e r i n g e r H ä r t e ( 2 — 3 ° d ) l i e f e r n . D a s W a s s e r wird d a n n z u n ä c h s t d u r c h die L e i t u n g a in den V o r w ä r m e r u n d K a s k a d e n e n t g a s e r A geleitet, w o es ü b e r die d a r i n a n g e o r d n e t e n K a s k a d e n h e r u n t e r r i e s e l t . D a b e i wird es d u r c h Z u f ü h r u n g v o n D a m p f m i t t e l s d e r L e i t u n g b ( A b d a m p f v o n H i l f s m a s c h i n e n o d . dgl.) auf ca. 50" C e r w ä r m t ; d a s H e i z d a m p f v e n t i l B wird d u r c h d e n T h e r m o s t a t e n C g e s t e u e r t . D i e w e i t e r e E r w ä r m u n g des W a s s e r s auf Siedetemperatur e r f o l g t d u r c h „ r ü c k g e f ü h r t e s " K e s s e l w a s s e r , welches a u s d e r U n t e r t r o m m e l e n t n o m m e n w i r d ; in d e r R ü c k f ü h r l e i t u n g c ist eine B l e n d e O v o n 3 m m L o c h d u r c h m e s s e r u n d ein F e i n r e g e l v e n t i l P v o r g e s e h e n , u m die e r f o r d e r l i c h e M e n g e K e s s e l w a s s e r , welche e t w a 1 5 — 2 0 % des z u g e s e t z t e n R o h Wassers b e t r ä g t , g u t einstellen zu k ö n n e n .

ggSgRw

M

l

! 1

BlllllIII H

Die E r w ä r m u n g des R o h w a s s e r s wird bis auf e t w a 100" C g e t r i e b e n , w o d u r c h e i n e r s e i t s eine restlose E n t g a s u n g u n d a n d e r e r s e i t s s c h o n eine t h e r m i s c h e V o r e n t h ä r t u n g erzielt w i r d , i n d e m ein Teil d e r K a r b o n a t h ä r t e b i l d n e r a u s f ä l l t , welche sich an d e n K a s k a d e n als S t e i n a n s e t z e n . Bei der R ü c k f ü h r u n g v o n K e s s e l w a s s e r w i r d a u ß e r d u r c h die E r w ä r m u n g n o c h d u r c h d i e A l k a l i t ä t u n d den T r i n a t r i u m p h o s p h a t g e h a l t des R ü c k f ü h r w a s s e r s eine w e i t e r e E n t h ä r t u n g erzielt, welche im R e a k t o r D e r f o l g t . Die in d e r e r s t e n — ther» m i s c h e n — E n t h ä r t u n g s s t u f e u n d in d e r zweiten — alkalischen — E n t h ä r t u n g s s t u f e ausgeschied e n e n H ä r t e b i l d n e r (das ist d e r g r ö ß t e Teil) sind d u r c h die V e n t i l e E u n d F e t w a w ö c h e n t l i c h einm a l a b z u l a s s e n . Die im E n t g a s e r im L a u f e d e r Zeit sich a b s e t z e n d e K r u s t e ist n o r m a l e r w e i s e d r e i m a l im J a h r zu e n t f e r n e n .

D a s v o r e n t h ä r t e t e W a s s e r g e l a n g t n u n in d e n R ö h r e n r e a k t o r G ( d r i t t e E n t h ä r t u n g s s t u f e ) , in Abb. 1. w e l c h e m die r e s t l i c h e E n t h ä r t u n g d u r c h Z u f u h r von T r i n a t r i u m p h o s p h a t e r f o l g t . D a s T r i n a t r i u m p h o s p h a t w i r d zu d i e s e m Z w e c k in einem kleinen T a n k H in e n t h ä r t e t e m W a s s e r u n t e r Z u s e t z e n von e t w a s H e i z d a m p f a u s d e r L e i t u n g b a u f g e l ö s t (meist als l O p r o z . L ö s u n g ) u n d v o n d o r t m i t t e l s einer kleinen H a n d p u m p e J in das Z u s a t z g e f ä l J K g e d r ü c k t . Von hier w i r d d a n n die T r i n a t r i u m p h o s p h a t l ö s u n g in einer d e m jeweiligen B e d a r f e n t s p r e c h e n d e n M e n g e d u r c h e i n e n D o s i e r h a h n L d e m R ö h r e n r e a k t o r G an e i n e r g e e i g n e t e n Stelle z u g e f ü h r t . Die R ö h r e n f o r m des z w e i t e n R e a k t o r s ist g e w ä h l t word e n , u m f ü r die r e s t l i c h e E n t h ä r t u n g bei g e r i n g e m P l a t z b e d a r f e i n e n m ö g l i c h s t l a n g e n W e g u n d eine m ö g l i c h s t l a n g e Zeit z u r V e r f ü g u n g zu h a b e n . Der d a b e i sich b i l d e n d e P h o s p h a t s c h l a m m w i r d in einem m i t v o r b e h a n d e l t e r (zwecks V e r h i n d e r u n g des Ü b e r g e h e n s o r g a n i s c h e r S t o f f e in d a s W a s s e r ) Holzwolle g e s t o p f t e n F i l t e r M a u f g e f a n g e n . D a s W a s s e r soll d u r c h dieses F i l t e r v o n u n t e n n a c h o b e n s t r ö m e n , u m die G e f a h r eines u n g l e i c h m ä ß i g e n D u r c h f l u s s e s infolge A u f s c h w i m m e n s u n d Z e r r e i ß e n s der S c h l a m m s c h i c h t bei e n t g e g e n g e s e t z t e r D u r c h f l u ß r i c h t u n g zu v e r m e i d e n . Der P h o s p h a t s c h l a m m ist j e d e W o c h e d u r c h d a s Ventil N a b z u l a s s e n . Sich b i l d e n d e S c h w a d e n w e r d e n d u r c h die L e i t u n g Ii i i den V o r w ä r m e r u n d E n t g a s e r A g e f ü h r t . Der bei d e r P h o s p h a t e n t h ä r t u n g e n t s t e h e n d e S c h l a m m ist s e h r fein u n d b e s i t z t d a h e r d e n g r o ß e n Vorteil, d a ß er Öl a u f s a u g t , so d a ß also gleichzeitig eine E n t Ö l u n g des S p e i s e w a s s e r s erzielt w i r d . D a s W a s s e r ist n u n m e h r bis u n t e r 0,1° d e n t h ä r t e t u n d g e l a n g t ü b e r die L e i t u n g i m i t einer gewissen A l k a l i t ä t , w e l c h e gleichzeitig einen S c h u t z gegen die K o r r o s i o n s w i r k u n g von S a u e r s t o f f b i l d e t , in den Kessel. U m d u r c h i r g e n d w e l c h e U m s t ä n d e in d e n Kessel g e l a n g t e H ä r t e b i l d n e r a u c h d o r t n o c h a u s s c h e i d e n zu k ö n n e n , g i b t m a n d e m S p e i s e w a s s e r v o n v o r n h e r e i n einen gewissen T r i n a t r i u m p h o s p h a t - Ü b e r s c h u ß . D e r im Kessel sich b i l d e n d e P h o s p h a t s c h l a m m m u ß v o n Zeit zu Zeit a b g e l a s s e n w e r d e n , s o w e i t er n i c h t d u r c h d i e R ü c k f ü h r w a s s e r l e i t u n g b e r e i t s a b g e f l o s s e n u n d f ü r die V o r e n t h ä r t u n g n u t z b r i n g e n d v e r w e n d e t w o r d e n i s t ; hier sind Kessel m i t U n t e r t r o m m e l n im Vorteil, weil sich d o r t d e r S c h l a m m a b l a g e r n k a n n . Die bei A n l a g e n ä h n l i c h d e r v o r s t e h e n d g e s c h i l d e r t e n z u z u s e t z e n d e n T r i -

587 n a t r i u m p h o s p h a t m e n g e b e t r ä g t im allgemeinen e t w a 10—15 g T r i n a t r i u m p h o s p h a t pro 1 0 d und 1 m 3 Rohwasser 1 ). § 5. Die im Schiffsbetrieb an die Güte des Kesselwassers zu stellenden Ansprüche. Man m u ß u n t e r s c h e i d e n zwischen dem eigentlichen Kesselwasser und d e m Z u s a t z w a s s e r . Da sich der Salzgehalt im Kesselwasser im L a u f e der Zeit a n r e i c h e r t , fällt dem Z u s a t z w a s s e r a u ß e r der E r g ä n z u n g der W a s s e r verluste des Systems a u c h die A u f g a b e zu, die Q u a l i t ä t des Kesselwassers wieder zu verbessern, so d a ß an das Zusatzwasser höhere A n s p r ü c h e als an das Kesselwasser selbst gestellt werden m ü s s e n . Bei zu s t a r k e r A n r e i c h e r u n g von Salzen usw. im Kesselwasser w e r d e n die Kessel ausgeblasen und g a n z oder z u m großen Teil mit Destillat neu a u f g e f ü l l t . Die allgemein als zulässig bzw. erforderlich a n g e sehenen Beimengungen des Kesselwassers sind in der H a u p t s a c h e die f o l g e n d e n : 1. Das aus Seewasser gewonnene V e r d a m p f e r k o n d e n s a t l ä ß t sich e r f a h r u n g s g e m ä ß im D a u e r b e t r i e b in einstufigen V e r d a m p f e r n mit ca. 2—3° d und ca. 10 mg/1 Chloridgehalt 2 ) h e r s t e l l e n ; zweistufige V e r d a m p f e r liefern d u r c h s c h n i t t l i c h Wasser mit 0 , 5 — 0 , 8 d u n d 3 mg/1 Chloridgehalt. Es ist also, wenigstens bei Wasserrohrkesseln, eine n a c h f o l g e n d e R e s t e n t h ä r t u n g des Wassers erforderlich. 2. D a s Z u s a t z w a s s e r soll möglichst vollkommen e n t g a s t sein u n d darf p r a k t i s c h keine H ä r t e besitzen. Zusätze f ü r das Kesselwasser, wie z. B. Ä t z n a t r o n , Soda oder T r i n a t r i u m p h o s p h a t , m ü s s e n n a t ü r l i c h in e n t s p r e c h e n d größerer Menge beigegeben w e r d e n , da sie sich im Kessel auf seinen g a n z e n Inhalt verteilen sollen. 3. Beim K e s s e l w a s s e r ist zwischen solchem f ü r Zylinderkessel und solchem f ü r W a s s e r r o h r kessel zu u n t e r s c h e i d e n . Der als Maß f ü r den Salzgehalt meistens gebräuchliche Chloridgehalt (vorzugsweise also Natrium-Chlorid) soll f ü r Zylinderkessel bei e t w a 500 mg/l (es k a n n jedoch ohne G e f a h r ein M e h r f a c h e s dieses W e r t e s gefahren w e r d e n ) und f ü r Wasserrohrkessel bei 200 mg/l liegen. Vielfach wird a u ß e r dem a u c h eine W a s s e r p r o b e v e r d a m p f t u n d der R ü c k s t a n d gemessen. Die höchst zulässigen W e r t e h i e r f ü r betragen f ü r Zylinderkessel 2 0 0 0 0 — 2 5 0 0 0 mg/l und f ü r Wasserrohrkessel 2500—3000 m g / l ; eine Ü b e r s c h r e i t u n g dieser W e r t e f ü h r t zum S c h ä u m e n u n d Ü b e r k o c h e n des Kesselwassers, wobei Zylinderkessel weniger e m p f i n d l i c h sind als Wasserrohrkessel. Die als Maß f ü r die A l k a l i t ä t dienende N a t r o n z a h l , vgl. § 6, wird bei Zylinderkesseln meist zwischen 200 u n d 400 mg/l g e f a h r e n , w ä h r e n d dieselbe f ü r Wasserrohrkessel 100—200 mg/l betragen soll; bei Wasserrohrkesseln mit D r ü c k e n über 50 a t ü werden a u c h N a t r o n z a h l e n u n t e r 100 mg/l g e f a h r e n ; zu niedrige N a t r o n z a h l e n erhöhen die K o r r o s i o n s g e f a h r . W e r d e n Wasserrohrkessel mit ölhaltigem W a s s e r g e f a h r e n , so ist die N a t r o n z a h l z w e c k m ä ß i g wesentlich zu e r h ö h e n ; es sind z. B. W e r t e von 400—650 mg/l b e k a n n t geworden. S t a t t n a c h der N a t r o n z a h l richtet m a n sich n e u e r d i n g s bei Wasserrohrkesseln verschiedentlich auch n a c h der sog. A l k a l i t ä t s z a h l , welche die alkalische W i r k u n g des Gehaltes an Ä t z n a t r o n , Soda u n d T r i n a t r i u m p h o s p h a t u m f a ß t . Der p n - W e r t f ü r die W a s s e r s t o f f - I o n e n - K o n z e n t r a t i o n , vgl. § 2 , d a r f , bezogen auf 23°C, 7 , 8 — 8 nicht u n t e r s c h r e i t e n ; der W e r t f ü r die geringste Angriffsfähigkeit des Wassers b e t r ä g t PH = 9,6. Als P h o s p h a t g e h a l t im Kesselwasser, gemessen als P 2 0 5 ( P h o s p h o r s ä u r e a n h y d r i d ) , d ü r f t e n a c h den n e u e s t e n E r f a h r u n g e n 10 mg/l oder a u c h weniger g e n ü g e n . Man b e v o r z u g t geringe T r i n a t r i u m p h o s p h a t ü b e r s c h ü s s e , u m einen möglichst geringen Salzgehalt im Kessel zu e r h a l t e n , um so m e h r , als schon ganz geringe Mengen von überschüssigem T r i n a t r i u m p h o s p h a t im Speisewasser eine p r a k t i s c h restlose E n t h ä r t u n g anzeigen. Der S a u e r s t o f f g e h a l t darf f ü r Zylinderkessel 0,1 mg/1 u n d f ü r Wasserrohrkessel 0,05 mg/l nicht überschreiten. Der zulässige Ölgehalt b e t r ä g t f ü r Zylinderkessel e t w a 5 mg/l, dagegen f ü r Wasserrohrkessel 0,5 m g / l . § 6. Z u m Schluß mögen noch die hauptsächlichsten an Bord gebräuchlichen Untersuchungsmethoden für Speisewasser gestreift werden. Auf die m e n g e n m ä ß i g e A n g a b e der Chemikalien und deren U m s e t z u n g e n m u ß hier v e r z i c h t e t w e r d e n . Diese können der einschlägigen L i t e r a t u r 3 ) e n t n o m m e n werden. Vor der E n t n a h m e von W a s s e r p r o b e n aus dem Kessel, welche meist aus der U n t e r t r o m m e l erfolgt, ist z u n ä c h s t der evtl. d o r t v o r h a n d e n e S c h l a m m a u s z u b l a s e n . Die P r o b e n sollen etwa 1 y 2 — 2 1 b e t r a g e n . D a ein Teil des e n t n o m m e n e n Wassers infolge des Kesseldruckes v e r d a m p f e n würde, werden Vgl. A. S p l i t t b e r g e r , „ P r ü f u n g der R ö h r e n e n t h ä r t u n g s a n l a g e der Chemischen F a b r i k Bud e n h e i m " , J a h r b u c h „ V o m Wasser X I I " , Verlag Chemie G. m . b. H . , Berlin 1937, S. 341—365; a b g e k ü r z t e D a r s t e l l u n g im Arch. W ä r m e w . 1937, Bd. 18, S. 301—304. 2 ) N u r die K a l z i u m - u n d Magnesium-Chloride gehören zu den H ä r t e b i l d n e r n . 3 ) Z. B. „ K e s s e l b e t r i e b " u n d „ R i c h t l i n i e n f ü r W a s s e r a u f b e r e i t u n g s a n l a g e n " , beide herausgegeben von d e r Vereinigung der Großkesselbesitzer e. V.

588 die P r o b e n meist beim A u s t r i t t aus dem Kessel durch eine kleine Kühlschlange geleitet. Vor der U n t e r s u c h u n g müssen die Wasserproben d u r c h sorgfältiges Filtrieren von allen T r ü b s t o f f e n befreit werden. Die gebräuchlichsten U n t e r s u c h u n g s m e t h o d e n sind folgende: 1. Der S a l z g e h a l t k a n n einfach mit dem A r ä o m e t e r als Dichte in Grad B a u m e (°Be) oder als s p e z i f i s c h e s G e w i c h t gemessen w e r d e n . Ein praktisches an Bord übliches Verfahren zur E r k e n n u n g zu hohen Salzgehaltes des Speisewassers ist eine elektrische K o n t r o l l a m p e , deren Stromkreis d u r c h das Wasser der Speisewasserleitung u n t e r b r o c h e n ist; bei s t a r k e m Salzgehalt — evtl. durch eine Kondensatorleckage hervorgerufen — l e u c h t e t die L a m p e infolge der Leitfähigkeit des salzhaltigen Speisewassers auf. F ü r die genauere B e s t i m m u n g geringerer Salzgehalte (in erster Linie f ü r Wasserrohrkessel) m i ß t m a n den C h l o r i d g e h a l t auf chemischem Wege durch T i t r a t i o n m i t einer Silbernitratlösung. Alkalisches Wasser m u ß vorher mit Salpetersäure, P h o s p h o r s ä u r e oder chloridfreier Schwefelsäure neutralisiert werden, saures Wasser mit N a t r o n l a u g e . Als Indikator f ü r die Beendigung der Titration dient eine K a l i u m c h r o m a t l ö s u n g , welche einen F a r b u m s c h l a g nach r o t b r a u n ergibt. Bei modernen Anlagen werden neuerdings e l e k t r i s c h e S a l z m e ß a p p a r a t e eingebaut, welche l a u f e n d den gesamten S a l z g e h a l t anzeigen. 2. Die H ä r t e des Wassers wird d u r c h T i t r a t i o n mittels einer alkoholischen Seifenlösung b e s t i m m t , wobei m a n solange Seifenlösung unter Schütteln zugibt, bis der Seifenschaum nicht mehr verschwind e t 1 ) ; die v e r b r a u c h t e Menge Seifenlösung gibt die H ä r t e an. Saures Wasser m u ß vorher m i t N a t r o n lauge, alkalisches Wasser mit Säure neutralisiert werden. 3. S 0 d

^

Die Alkalität

h a , t

4,0

ausgedrückt.

wurde bisher

meist als sog. N a t r o n z a h l

(vgl. § 5) = Ä t z n a t r o n g e h a l t - j -

Hierin ist jedoch der bei P h o s p h a t e n t h ä r t u n g im Kesselwasser e n t h a l t e n e

T r i n a t r i u m p h o s p h a t ü b e r s c h u ß n u r u n g e n a u berücksichtigt. Diese N a t r o n z a h l , welche von der Sodae n t h ä r t u n g , bei welcher ja kein P h o s p h a t v o r h a n d e n ist, h e r s t a m m t , ist an Bord bisher beibehalten w o r d e n , weil die e n t s p r e c h e n d e Berücksichtigung der alkalischen W i r k u n g des T r i n a t r i u m p h o s p h a t s f ü r den Bordbetrieb zu u m s t ä n d l i c h sein w ü r d e . Die B e s t i m m u n g der Natronzahl erfolgt durch T i t r a t i o n mit Salzsäure, wobei f ü r Ä t z n a t r o n eine Phenolphthalein-Lösung und anschließend f ü r Soda eine M e t h y l o r a n g e - L ö s u n g als Indikator b e n u t z t werden. Die B e s t i m m u n g der A l k a l i t ä t s z a h l an Stelle der Natronzahl, vgl. § 5 , erfolgt einfach d u r c h T i t r a t i o n mit Salzsäure und n u r P h e n o l p h t h a l e i n - L ö s u n g als Indikator. Die Alkalitätszahl hat f ü r den praktischen Kesselbetrieb den Vorteil, d a ß sie sich schneller als die N a t r o n z a h l b e s t i m m e n läßt und einen f ü r alle Fälle gleichen Genauigkeitsgrad besitzt. 4. Die B e s t i m m u n g des p n - W e r t e s f ü r die W a s s e r s t o f f - I o n e n - K o n z e n t r a t i o n erfolgt im Schiffskesselbetrieb ausschließlich nach dem sog. kolorimetrischen Verfahren, bei welchem die nach Z u g a b e einer Indikatorflüssigkeit (Merckscher Universal-Indikator) e i n t r e t e n d e F ä r b u n g mit einer F a r b e n s k a l a verglichen wird, die den p H - W e r t angibt. Es ist darauf zu a c h t e n , d a ß s t a r k f ä r b e n d e und t r ü b e n d e Stoffe vorher durch Filtrieren aus der Kesselwasserprobe e n t f e r n t sind. 5. F ü r die B e s t i m m u n g des P h o s p h a t g e h a l t e s sind hauptsächlich zwei Verfahren üblich. Das eine Verfahren, welches genauer, a b e r d a f ü r auch komplizierter ist, a r b e i t e t mit ein wenig Kochsalz, einer S u l f o m o l y b d ä n - L ö s u n g und einem Streifen Zinnfolie, wobei alkalische Wässer v o r der Beigabe der v o r g e n a n n t e n Reagenzien m i t Salzsäure zu neutralisieren sind. Der P h o s p h a t g e h a l t wird d a n n d u r c h Vergleich der in der W a s s e r p r o b e e n t s t a n d e n e n B l a u f ä r b u n g mit einer geeichten F a r b s k a l a b e s t i m m t . F ü r den P h o s p h a t g e h a l t ist als Maß der Gehalt an P a 0, 5 ( P h o s p h o r s ä u r e a n h y d r i d ) in mg/1 üblich. Das zweite Verfahren arbeitet einfach mit einer von den chemischen F a b r i k e n bezogenen Speziallösung, welche in erhitztem Z u s t a n d zu der Probe zugegossen wird. J e n a c h d e m eine gelbe T r ü b u n g sofort oder erst nach 1 y 2 — 3 min oder g a r nicht eintritt, ist zu hoher bzw. richtiger, bzw. kein P h o s p h a t ü b e r s c h u ß im Wasser v o r h a n d e n . 6. Für die B e s t i m m u n g des S a u e r s t o f f g e h a l t e s ist schon bei der P r o b e e n t n a h m e besonders sorgfältig vorzugehen, d a m i t keine V e r ä n d e r u n g des Sauerstoffgehaltes d u r c h Entweichen bzw. Neua u f n a h m e von Sauerstoff aus der Luft e i n t r i t t . Meist f ü h r t m a n das Probewasser erst durch eine kleine Kühlschlange h i n d u r c h und d a n n mittels eines Glimmischlauches auf den Boden einer Stöpselflasche und läßt das Wasser mehrere Minuten lang aus derselben ü b e r l a u f e n . Die BestinVmung ist möglichst sofort nach der P r o b e e n t n a h m e v o r z u n e h m e n . Sie geht in großen Zügen wie folgt vor sich: ] ) Die H ä r t e b i l d n e r setzen sich m i t der Seife zu unlöslicher Kalk- und Magnesiaseife u m ; erst n a c h B i n d u n g des g e s a m t e n Kalzium- und Magnesiumgehaltes bewirkt ein Ü b e r s c h u ß an Seife das Schäumen.

589 Man gibt der P r o b e etwas Manganchlorür-Lösung und etwas j o d k a l i u m h a l t i g e Natronlauge zu. Bei Abwesenheit von Sauerstoff entsteht eine weiße, bei Gegenwart von Sauerstoff eine gelbbraune F ä l l u n g ; man k ö n n t e durch Vergleich mit einer geeichten F a r b s k a l a den Sauerstoffgehalt schätzen. Im allgemeinen gibt man indessen für genauere q u a n t i t a t i v e Untersuchung zunächst hochkonzentrierte Phosphorsäure zu, welche die Fällung wieder auflöst. Sodann wird etwas J o d k a l i u m l ö s u n g und J o d zinkstärkelösung zugesetzt. Die letztere Lösung dient als Indikator und ruft bei Anwesenheit von Sauerstoff eine B l a u f ä r b u n g des Inhaltes hervor. Die so vorbereitete P r o b e wird sodann mit Natriumthiosulfatlösung bis zum Verschwinden der B l a u f ä r b u n g titriert. Aus dem Verhältnis der verbrauchten Menge an Natriumthiosulfatlösung zu der untersuchten Wassermenge läßt sich der Sauerstoffgehalt c"e3 Wassers b e s t i m m e n . Die B e s t i m m u n g des Kohlensäuregehaltes wird an Bord im allgemeinen nicht vorgenommen.

Anhang 8.

Die Steuerung der Dampfpumpen. § 1. Steuerung der Duplex-Dampfpumpen. Der konstruktive Aufbau der Duplexpumpen ist im H a u p t t e x t § 168 geschildert; über die Arbeitsweise der Pumpen ist dabei bereits erwähnt, daß jeder Zylinder den Schieber des anderen steuert. Um dies deutlicher darzustellen, ist in Abb. 1 die Schnittebene durch Zylinder und Schiebermitte in die Zeichenebene gedreht und die Steuerung sche-

matisch angedeutet, vgl. H a u p t t e x t Abb. 248. An die Kolbenstange D1 des durch den Index 1 gekennzeichneten Zylinders ist der einarmige Hebel M , angelenkt, welcher um den Drehpunkt d2 schwingt und mit der Bewegung des Kolbens F1 diejenige der Schieberstange 02 verbindet. Umgekehrt wird mit der Bewegung der Kolbenstange D 2 über den sich um den Drehpunkt d 1 bewegenden doppelarmigen Hebel M., die Schieberstange O l gesteuert. Des leichteren Verständnisses wegen ist in Abb. 1 eine Zylinderkonstruktion dargestellt, bei welcher die nach jedem Zylinderende führenden Dampfein- bzw. -austrittskanäle übereinander angeordnet sind, während sie bei der in Abb. 248 (Haupttext) dargestellten Konstruktion nebeneinander liegen und daher dort nur die Austrittskanäle sichtbar sind. Die Schieber f1 und f., haben nur ganz geringe Überdeckungen, so daß sie in ihrer Mittelstellung, wie für / 2 dargestellt, alle 4 Kanäle abdecken. In der bei / j gezeigten Stellung gelangt der Dampf aus dem Zudampfraum gj über den oberen Eintrittskanal h1 in den Raum oberhalb des Kolbens Fv Der Raum unterhalb des letzteren ist über den unteren

591 A b d a m p f k a n a l i1 mit dem A b d a m p f r a u m k1 v e r b u n d e n . Der A u s t r i t t s a n s c h l u ß an den Zylinder liegt e t w a s v o r d e m T o t p u n k t des Kolbens, d a m i t die Kolbenbewegung d u r c h die Kompression im letzten Teil des H u b e s gebremst wird. Die S t e u e r u n g wirkt nun f o l g e n d e r m a ß e n : Im letzten Viertel seiner A b w ä r t s b e w e g u n g n i m m t der Kolben F , als „ v o r e i l e n d e r " Kolben n a c h Ü b e r w i n d u n g des auf der Schieberstange 0 2 einstellbaren Spiels diese Schieberstange n a c h u n t e n m i t . Diese Stellung zeigt die A b b i l d u n g . Der Schieber / , h a t sich aus seiner obersten Lage, in welcher er w ä h r e n d drei Viertel des H u b e s des Kolbens F1 v e r h a r r t , in die Mittelstellung bewegt. Im n ä c h s t e n Augenblick öffnet er den Z u t r i t t des D a m p f e s aus R a u m g 2 über den oberen Kanal h2 zu d e m R a u m o b e r h a l b des Kolbens F2 u n d w ä h r e n d der Schieber in die E n d l a g e e n t s p r e c h e n d der u n t e r e n T o t p u n k t s t e l l u n g des Kolbens F1 g e f ü h r t wird, folgt der Kolben F 2 dem Kolben F1 in seiner Bewegung n a c h . H a t F 2 dabei seinerseits drei Viertel seines Hubes d u r c h m e s s e n , so n i m m t er d u r c h den doppelarmigen Hebel M2 die S c h i e b e r s t a n g e 01 in entgegengesetzter R i c h t u n g , also nach oben, mit u n d öffnet den unteren Zudampfkanal zum R a u m u n t e r h a l b des Kolbens F x , w ä h r e n d gleichzeitig der o b e r h a l b des Kolbens befindliche Dampf ü b e r den oberen A b d a m p f k a n a l i1 in den A b d a m p f r a u m kr entweichen k a n n . W ä h r e n d also der Kolben F 2 in seinen u n t e r e n T o t p u n k t gelangt, bewegt sich der Kolben wieder nach oben u n d n i m m t dabei auf drei Viertel seines Hubes d u r c h seinen einarmigen Lenkhebel M1 über die S c h i e b e i s t a n g e 02 den Schieber f., des a n d e r e n Zylinders mit n a c h oben, so d a ß der Kolben F., gezwungen wird, ihm in der Bewegung n a c h z u f o l g e n . Die Bewegung des voreilenden und des nachfolgenden Kolbens, welche d u r c h die A u s f ü h r u n g der Steuerhebel M , und M 2 als ein- bzw. zweiarmige Hebel bedingt ist, gleicht in gewisser Weise derjenigen einer Zwillingsdatnpfmaschine, deren K u r b e l n u n t e r 90" z u e i n a n d e r s t e h e n . § 2. Steuerung der Simplex-Dampfpumpen. Bei der S i m p l e x p u m p e werden die ganzen Umsteuerv o r g ä n g e in einem relativ kleinen Teil des E n d h u b e s des Kolbens d u r c h g e f ü h r t . D a m i t dies betriebssicher ei folgen k a n n , hat m a n d e n S t e u e r v o r g a n g auf einen Hilfs- u n d einen H a u p t s c h i e b e r v e r t e i l t ; der Hilfsschieber, der an die K o l b e n s t a n g e d u r c h einen Hebel a n g e l e n k t ist, vgl. A b b . 246 ( H a u p t text), leitet d a b e i n u r die Bewegung des H a u p t s c h i e b e r s ein. A b b . 2 zeigt den S c h i e b e r k a s t e n einer A t l a s - W e i r - S i m p l e x - P u m p e in verschiedenen S c h n i t t e n . Schnitt I gibt z u n ä c h s t den dem P u m p e n l ä n g s s c h n i t t e n t s p r e c h e n d e n Q u e r s c h n i t t d u r c h den Schieberk a s t e n wieder. Die Schieberstange A des als Flachschieber ausgebildeten Hilfsschiebers B bewegt diesen auf und nieder, hier in u n t e r e r E n d l a g e gezeichnet. Der Hilfsschieber gleitet hierbei auf d e m Rücken des zylindrisch ausgebildeten H a u p t s c h i e b e r s C, der sich s e n k r e c h t zu der Bewegungsrichtung des Hilfsschiebers bewegen k a n n . S c h n i t t II, ein G r u n d r i ß des Schieberkastens, zeigt den H a u p t schieber k u r z vor seiner linken E n d l a g e im V e n t i l k a s t e n . Der Hilfsschieber B gleitet in einem besonders g e s t a l t e t e n Schlitz des H a u p t s c h i e b e r s , d e r seinerseits in 2 von beiden Seiten ü b e r ihn g e s t ü l p t e n zylindrischen K a p p e n E1 u n d E2 r u h t , die von den beiden Deckeln Dl u n d D 2 des Ventilkastens gehalten w e r d e n . S c h n i t t III zeigt noch einen s e n k r e c h t e n Schnitt d u r c h d e n S c h i e b e r k a s t e n ; dabei ist der H a u p t s c h i e b e r C h e r a u s g e n o m m e n , so d a ß m a n auf dessen Spiegel im Schiebergehäuse blickt. Teilbild IV gibt die Ansicht auf den Rücken des Hilfsschiebers, wobei die im Schiebergesicht liegenden Kanäle des Hilfsschiebers p u n k t i e r t dargestellt sind. Teilbild V zeigt den Spiegel f ü r den Hilfsschieber B auf d e m R ü c k e n des H a u p t s c h i e b e r s . Teilbild VI gibt die A n o r d n u n g der K a n a l ö f f n u n g e n im Gesicht des H a u p t s c h i e b e r s wieder, die dem im S c h n i t t I I I dargestellten Schieberspiegel gegenüberliegen. Die Wirkungsweise dieser auf den ersten Blick e t w a s kompliziert aussehenden Steuerung ist im Prinzip die f o l g e n d e : D e r D a m p f t r i t t d u r c h den S t u t z e n N in den Schieberraum 0 ein. Der in diesem auf- und niedergehende Hilfsschieber B leitet in seinen E n d l a g e n bzw. kurz vor E r r e i c h u n g derselben den Dampf über die S t e u e r k a n ä l e G1 bzw. G, abwechselnd auf die linke oder r e c h t e Seite des H a u p t s c h i e b e r s C, so d a ß dieser d u r c h den D a m p f d r u c k in die entgegengesetzte Lage geschoben w i r d ; d a d u r c h wird d e r D a m p f z u t r i t t z u m Deckel bzw. Boden des D a m p f z y l i n d e r s g e s t e u e r t . Im einzelnen ist der S t e u e r v o r g a n g der f o l g e n d e : Befindet sich d e r D a m p f k o l b e n im unteren T o t p u n k t , so ist a u c h der Hilfsschieber von dem Steuerhebel ( M in A b b . 246, H a u p t t e x t ) in seine u n t e r e Endlage g e f ü h r t worden, s. A b b . 2, und h a t in dieser Stellung den S t e u e r k a n a l G 2 f ü r den Frischd a m p f z u t r i t t freigegeben, so d a ß der H a u p t s c h i e b e r auf die linke Seite des Schieberkastens ( I n d e x 1) geschoben ist. In dieser S t e l l u n g ist der z u m Zylinderboden f ü h r e n d e D a m p f k a n a l F 2 freigegeben, w ä h r e n d der K a n a l F1 vom Zylinderdeckel ü b e r die Schlitze Hl und H2 mit d e m A b d a m p f r a u m H u n d von dort mit d e m A b d a m p f s t u t z e n P in V e r b i n d u n g g e b r a c h t ist. Ü b e r den K a n a l M im Hilfsschieber s t e h t j e t z t a u c h der S t e u e r k a n a l G1 mit H in V e r b i n d u n g . Der D a m p f t r i t t also u n t e r den Kolben und f ü h r t ihn aus seiner u n t e r e n Stellung in die obere zurück. Der K a n a l F 2 bleibt voll g e ö f f n e t , bis n a c h E r r e i c h u n g e t w a des halben H u b e s der Hilfsschieber B gleichsinnig mit dem Kolben m i t g e n o m m e n w i r d und dabei auf e t w a % der K o l b e n h u b h ö h e den D a m p f w e g v o m D a m p f e i n t r i t t s s t u t z e n N über den Schlitz F 2 im Spiegel des H a u p t s c h i e b e r s a b s p e r r t ;

592 die Bewegung des Kolbens w ä h r e n d des restlichen H u b e s wird d u r c h die E x p a n s i o n des eingeschlossenen D a m p f e s a u f r e c h t e r h a l t e n . H a t der Kolben seine obere E n d l a g e erreicht, so gibt der Hilfsschieber B den S t e u e r k a n a l G x frei, w ä h r e n d G 2 mit dem A b d a m p f r a u m H v e r b u n d e n wird. Der K a n a l G x f ü h r t auf die linke Seite des H a u p t s c h i e b e r s , welcher n u n d u r c h den e i n t r e t e n d e n F r i s c h d a m p f von links nach rechts g e d r ü c k t w i r d . K u r z bevor der H a u p t s c h i e b e r C seine rechte Endlage erreicht, wird die V e r b i n d u n g zwischen G2 u n d d e m A b d a m p f k a n a l H wieder geschlossen, so d a ß d u r c h ein kleines verbleibendes D a m p f p o l s t e r ein A u f s c h l a g e n des H a u p t s c h i e b e r s auf die K a p p e E2 am E n d e seines

Schnitt

Schnitt

1

Schnitt

JU

H Schnitt

Ansicht

Y

Ansicht

H"

IS

H u b e s vermieden w i r d . In der neuen E n d l a g e des H a u p t s c h i e b e r s ist die D a m p f v e r t e i l u n g entgegeng e s e t z t wie bei der eingangs b e s c h r i e b e n e n Anfangslage, so d a ß der R a u m ü b e r dem Kolben n u n m e h r d u r c h den freigegebenen K a n a l F1 F r i s c h d a m p f erhält u n d der Kolben sich wieder nach u n t e n bewegt. D a die A u s b i l d u n g der K a n ä l e sowohl bezüglich der w a a g e r e c h t e n als a u c h der s e n k r e c h t e n Achse des Schiebers s y m m e t r i s c h ist, w i e d e r h o l t sich s t ä n d i g d a s gleiche Spiel. Zum A n f a h r e n der P u m p e sind noch besondere Hilfskanäle J1 und J.2 f ü r F r i s c h d a m p f z u t r i t t n a c h beiden Seiten des H a u p t s c h i e b e r s vorgesehen, welche d u r c h e n t s p r e c h e n d e A u s s c h n i t t e K i und K 2 in den über den Schieber g r e i f e n d e n K a p p e n El bzw. E 2 gesteuert w e r d e n . Diese S t e u e r u n g erfolgt von H a n d mittels Schlüssel, welche m a n auf die V i e r k a n t e Lt und L„ a u f s e t z t ; die K a p p e n werden d a m i t soweit um ihre Achse g e d r e h t , d a ß die A u s s c h n i t t e K i bzw. K 2 m i t den Kanälen J1 bzw. J 2 zur D e c k u n g k o m m e n . Ist die P u m p e a n g e s p r u n g e n , so d r e h t m a n die K a p p e n wieder in ihre Normallage z u r ü c k , welche an den Zeigern u n d Q 2 zu erkennen ist.

Anhang 9.

Zahnbeanspruchungen von Übersetzungsgetrieben durch Wälzdruck und Zahnbiegung. (vgl. 2. Bd., Anh. X.) § 1. Wälzdruck erläutert.

V o r b e m e r k u n g . V o r w e g s e i e n d i e f ü r die E n t w i c k l u n g d e r B e r e c h n u n g s f o r m e l f ü r d e n

' b i • sDas W i d e r s t a n d s m o m e n t d e s Z a h n f u ß q u e r s c h n i t t e s b e t r ä g t W = —g—•

B i e be e m o m e n t

Hierin

0

ist nach

A b b . 2 die auf Biegung b e a n s p r u c h t e Eingriffslänge i =

^

£'

C •

COS \ •

^ = — ^ [ J f

>

die E r m i t t l u n g von e ist bereits in § 2 a n g e g e b e n . Die B e s t i m m u n g der Z a h n f u ß s t ä r k e s erfolgt a m besten d u r c h Aufzeichnen des Zahnes im Stirns c h n i t t in v e r g r ö ß e r t e m M a ß s t a b ; die dabei g e f u n d e n e Z a h n f u ß s t ä r k e s s ist mit cos ß zu multiplizieren, um die t a t s ä c h l i c h e Z a h n f u ß s t ä r k e s im N o r m a l s c h n i t t zu e r h a l t e n . Es ergibt sich nun die Z a h n b i e g u n g s b e a n s p r u c h u n g : ab

__ Mb__ ~ W

6• p-t-h' e • s1 • cos ß • cos -v,

Da der Angriff der K r a f t P' auf den verschiedenen P u n k t e n der Berührungslinie / eines Zahnes mit verschieden großem H e b e l a r m Ii' erfolgt, m u ß mit einem d u r c h s c h n i t t l i c h e n W e r t f ü r h' gerechnet werden. Es liegt n a h e , h i e r f ü r die Z a h n f u ß h ö h e Ii — k zu n e h m e n ; der Sicherheit halber wird aber p r a k t i s c h meist einfach h' = 2 / 3 • Ii eingesetzt. Eine weitere Sicherheit ergibt die Vernachlässigung der A b r u n d u n g am Z a h n f u ß ; d a f ü r k a n n d a n n a b e r auch die V e r k ü r z u n g der E i n g r i f f i s t r e c k e e und d a m i t der Eingriffslänge V infolge der A b r u n d u n g a m Z a h n k o p f u n b e r ü c k s i c h t i g t bleiben. Berücksichtigt m a n nun noch, d a ß bei der E v o l v e n t e n v e r z a h n u n g die Z a h n h ö h e allgemein /¡=2',/6-m

beträgt1),

und setzt man ferner t=- m-.-t u n d , wie im § 2, e = • • und k=

m a n die folgende p r a k t i s c h e 0

G e b r a u c h s f o r m e l f ü r die 27,2 p- m • x , • cos ß • cos _\s. s2

„

•

m, so erhält

Zahnbiegungsbeanspruchung:

p- m- x s2

, , . kg/cm-. b

Z u r schnelleren A n w e n d u n g sind f ü r die im S c h i f f s m a s c h i n e n b a u am h ä u f i g s t e n v o r k o m m e n d e n Winkel die K o n s t a n t e n C 2 nachfolgend w i e d e r g e g e b e n :

15° 20°

P

c2

30" 40»

32,9 39,3

A u ß e r d e m können f ü r die B e s t i m m u n g von x die im § 2, A b b . 3 bis 6, g e b r a c h t e n K u r v e n nutzt werden.

be-

') Nach D I N ist h = - 2,1 • in bis 2,3 • in a u s z u f ü h r e n je nach H e r s t e l l u n g s v e r f a h r e n und Sonder bedarf.

Anhang 10.

Berechnung von Kompensations-Rohrbogen in Dampfleitungen. § 1 . Einleitung. W ä h r e n d z u r Zeit d e r a u s s c h l i e ß l i c h e n B e n u t z u n g v o n N a ß d a m p f d i e D a m p f r o h r l e i t u n g e n in g e r a d e n S t r ä n g e n v e r l e g t u n d ihre W ä r m e d e h n u n g e n d u r c h S t o p f b u c h s e n v e r s c h i e d e n e r K o n s t r u k t i o n a u f g e n o m m e n w u r d e n , ist m a n , s. H a u p t t e x t § 192, m i t d e r E i n f ü h r u n g des H e i ß d a m p f e s d a z u ü b e r g e g a n g e n , d i e W ä r m e d e h n u n g d u r c h e l a s t i s c h e R o h r b o g e n a u s z u g l e i c h e n . Bei s e h r l a n g e n g e r a d e n R o h r l e i t u n g e n k a n n dieser A u s g l e i c h d u r c h die E i n s c h a l t u n g b e s o n d e r e r s e h r elas t i s c h e r K o m p e n s a t i o n s s t ü c k e e r f o l g e n ; sind a b e r , wie d i e s i n n e r h a l b d e r Kessel- u n d M a s c h i n e n r ä u m e m e i s t e n s d e r Fall i s t , d i e R a u m v e r h ä l t n i s s e b e e n g t , so e r g e b e n sich v o n s e l b s t s t a r k g e k r ü m m t e R o h r f ü h r u n g e n , welche d a n n ohne E i n s c h a l t u n g besonderer Ausgleichstücke dazu geeignet sind, die W ä r m e d e h n u n g e n a u f z u n e h m e n . Die F ü h r u n g d e r L e i t u n g e n ist d a b e i so zu w ä h l e n , d a ß s o w o h l die d u r c h D r u c k , B i e g u n g u n d V e r d r e h u n g h e r v o r g e r u f e n e n B e a n s p r u c h u n g e n d e r L e i t u n g s e l b s t als a u c h d i e B e a n s p r u c h u n g e n d e r F e s t p u n k t e u n d A u f l a g e r die z u l ä s s i g e n G r e n z e n n i c h t ü b e r s c h r e i t e n . W e n n awch bei allen D a m p f l e i t u n g e n auf s o r g f ä l t i g s t e B e r e c h n u n g u n d V e r l e g u n g g e a c h t e t w e r d e n m u ß , so gilt dies in h ö c h s t e m M a ß e f ü r H o c h d r u c k - H e i ß d a m p f l e i t u n g e n ; e i n e r s e i t s sind h i e r die B e t r ä g e der W ä r m e d e h n u n g e n b e s o n d e r s g r o ß u n d die B e a n s p r u c h u n g d u r c h I n n e n d r u c k b e d e u t e n d , a n d e r e r s e i t s a b e r ist die F e s t i g k e i t des M a t e r i a l s bei d e r h o h e n T e m p e r a t u r s t a r k v e r r i n g e r t . Bei d e r Vielzahl a n M ö g l i c h k e i t e n , die sich s e l b s t u n t e r s e h r e i n s c h r ä n k e n d e n r ä u m l i c h e n Bed i n g u n g e n n o c h f ü r die L e i t u n g s f ü h r u n g ergeben,- m u ß m a n sich d a r a u f b e s c h r ä n k e n , e i n e n z u n ä c h s t a n g e n o m m e n e n R o h r l e i t u n g s v e r l a u f d u r c h z u r e c h n e n u n d an H a n d der E r g e b n i s s e Schlüsse auf z w e c k m ä ß i g e Ä n d e r u n g e n zu z i e h e n . D a b e i gilt f o l g e n d e s : Die F e s t p u n k t s - u n d A u f l a g e r r e a k t i o n e n w e r d e n i m a l l g e m e i n e n n a t u r g e m ä ß g e i i n g e r , w e n n d e r H e b e l a r m , m i t d e m sie an d e n e i n z e l n e n R o h r l e i t u n g s e l e m e n t e n a n g r e i f e n , w ä c h s t . Bei zu h o h e n W e r t e n d e r R e a k t i o n e n w i r d m a n d a h e r die A u s l a d u n g d e r R o h r b o g e n v e r g r ö ß e r n ; d a b e i h a t m a n d a r a u f zu a c h t e n , d a ß d a d u r c h d i e B e a n s p r u c h u n g der L e i t u n g selbst n i c h t u n z u l ä s s i g a n s t e i g t . A u c h d i e E i n s c h a l t u n g e i n e s g e r a d e n R o h r s t ü c k e s zwischen d e n a u s l a d e n d e n S c h e n k e l n des B o g e n s w i r k t s i c h g ü n s t i g aus, s . u . Beispiel 2 , b in § 7 . R e a k t i o n s m o m e n t e lassen sich bei u n v e r z w e i g t e n R o h r l e i t u n g e n d u r c h m ö g l i c h s t g l e i c h a r t i g e A u s l a d u n g n a c h b e i d e n Seiten v e r r i n g e r n , j a s o g a r g a n z beseitigen. N a c h M ö g l i c h k e i t s i n d K o n s t r u k t i o n e n zu v e r m e i d e n , bei w e l c h e n d a s g r ö ß t e B i e g u n g s m o m e n t o d e r ü b e r h a u p t s t a r k e B e a n s p r u c h u n g e n in die N ä h e v o n F l a n s c h - o d e r S c h w e i ß v e r b i n d u n g e n f a l l e n , w i e dies bei R o h r b o g e n m i t s e n k r e c h t z u e i n a n d e r s t e h e n d e n E n d f l a n s c h e n v o r k o m m t , v g l . Beispiel 1 in § 6. Die F r a g e , o b , , G l a t t r o h r b o g e n " o d e r „ F a l t e n r o h r b o g e n " , vgl. H a u p t t e x t § 192, d e r V o r z u g zu g e b e n ist, w i r d h e u t e f ü r s t a r k b e a n s p r u c h t e R o h r l e i t u n g e n z i e m l i c h ü b e r e i n s t i m m e n d z u g u n s t e n d e r e r s t e r e n e n t s c h i e d e n , u n d z w a r auf G r u n d s o r g f ä l t i g e r , v o n v e r s c h i e d e n e n Seiten a n g e s t e l l t e r Vers u c h e . Vor allem w i r k t u n g ü n s t i g d a s A u f t r e t e n von e r h ö h t e n B i e g u n g s s p a n n u n g e n in d e r i n n e r s t e n welligen L ä n g s f a s e r d e s F a l t e n r o h r b o g e n s ; d a n e b e n w i r d d i e E l a s t i z i t ä t des F a l t e n r o h r k r ü m m e r s bee i n t r ä c h t i g t d u r c h d i e E r s c h w e r u n g d e r u n t e r d e m E i n f l u ß d e r B i e g u n g s t a t t f i n d e n d e n V e r f o r m u n g des R o h r q u e r s c h n i t t e s , s. a m S c h l u ß d i e s e s P a r a g r a p h e n u n t e r 2. A n d e r e r s e i t s ist die H e r s t e l l u n g von Glattrohrbogen, n a m e n t l i c h solchen großen Durchmessers, schwierig und erfordert besondere Einrichtungen. Zu d e n B e a n s p r u c h u n g e n d e r R o h r l e i t u n g e n d u r c h die infolge d e r W ä r m e d e h n u n g a u f t r e t e n d e n F e s t p u n k t s - u n d A u f l a g e r r e a k t i o n e n , w e l c h e im n a c h s t e h e n d e n b e r e c h n e t w e r d e n sollen, k o m m t noch eine R e i h e w e i t e r e r h i n z u . H i e r z u g e h ö r t z u n ä c h s t die B e a n s p r u c h u n g d e r R o h r l e i t u n g d u r c h i n n e r e n Ü b e r d r u c k . M a n b e r ü c k s i c h t i g t d i e s e n g e w ö h n l i c h d u r c h die A n n a h m e , d a ß sich d e n d u r c h d i e Bieg u n g h e r v o r g e r u f e n e n S p a n n u n g e n n o c h eine a x i a l e Z u g s p a n n u n g d u r c h die B e d i n g u n g I

b = 0 ;

AxA

= b- \0-°(xc-

AxB

10"3(x

= b-

xA)\ c

— xß);

A yA = t • 10~ 3 (yc -

VÄ) \

A yB = b • 1 0 - 3 (yc—

yB) I '

' '

'

b (in % „ ) ist dabei die W ä r m e d e h n u n g des Rohrmaterials zwischen der Einbau- oder R a u m t e m p e r a t u r t„ °C und der B e t r i e b s t e m p e r a t u r tb °C. Ist dagegen etwa der Zweig BD durch ein bei D befindliches Absperrorgan abgesperrt, s. A b b . 13, so daß nur die Leitung ADC auf Betriebstemperatur tb °C liegt, so ist für Axg, Aya entsprechend einzusetzen: A Xß = b ' 10—3 (xq

XQ)\

AyB

(Gl. 5 0 )

= b-\Q-*(yc—yD)

Die übrigen Gleichungen sind dieselben wie in (49). Dieser Betriebszustand sei auch der im folgenden durchgeführten Rechnung zugrunde gelegt, vgl. Abb. 13. Analog ist zu rechnen, wenn ein anderer Betriebszustand nachgerechnet werden soll; man wird natürlich nur die ungünstigsten Betriebszustände durchrechnen. Zur Auflösung der Gleichungen (48) hat man die darin auftretenden

Integrale zu berechnen.

Dazu ermittelt man, da E und J in unserem Beispiel jeweils für einen Strang konstant sind, die Integrale §Kds,

J / C x r f s , J Kyds,

§Kx2ds,

§Kxyds,

für jeden der 3 Stränge AD,

§Ky2ds

BD,

DC.

Das ergibt bei den in Abb. 13 angegebenen Abmessungen die in T a b e l l e 56 angegebenen W e r t e . Tabelle

+ + + + + +

j/Cds. j Kx ds j Ky ds j

Kx'1

j Kxy

ds ds

J Ky2 ds

DC

10,790

+

10,790

+

4,720

25,751

+

84,307

+

24,072

26,407

+

26,407

+

37,477

68,923

+

666,195

+

122,767

77,361

+

191,994

+

191,132

110,918

+

110,918

+

306,329

—

25,751

—

K ( x - 10,2) ds . .

—

j

K ( x - 10,2)xds.

.

—

j / C ( x - 10,2) yds

.

—

--

77,361

— 191,132

J / C ( x - 10,2) 2 ds.

.

—

+

68,923

+

7,404 M;;

2958

=

5974

= — 1 9 , 9 9 0 Ml

+

22,817 AT, +

0

—

0,855 M°

0

=

6,791 M"a 4,362 Af °

—

+ + +

24,072

— 122,767

—

122,767

. . cm 4

845

845

2830

. . . °C . kg/cm 2

440

10 2 , 1 0 - 10 6

440 1,95- 106

.

1,95- 106 Tabelle

2900

BD

f

J • • •. t . . . . E . . .

0

N r . 56.

AD

Abschnitt

22,817 PA, —

Nr. 5 7 .

19,990 P , „ +

122,824 P t, — 81,584 P .„ + 8 1 , 5 8 4 PA r 6,791

PA, -

0,855 Ml + 6,791

Ml +

P„, - f

4,362 P , , (

55,509 P / ; , +

6,791

34,635 P„„

64,074 P ,„ —

4,362 M", —

34,635 P,,„ — 22,246 P /; „

4,362 P , „ +

6,936 M", +

21,673 PJt, +

55,509 PA, — 34,635 P . „ + 21,673 M'l + 3 4 , 6 3 5 P,

Die

— 22,246 P ,„ +

18,874 M", +

18,874 P

%

118,016 P„, -j-- 78,231 P /; „ 78,231 P,„. +

61,087 P ; i / ;

in Abb. 13 eingezeichneten Ventile sind dabei als starr behandelt. Aus diesen Werten lassen sich dann die sonst noch auftretenden Integrale zusammensetzen: Beispiel: J / < ( 1 0 , 2 — x)yds=

10,2 §Kyds

—

§Kxvds.

'

619 So ergeben sich die weiteren W e r t e in Tabelle 56. Diese W e r t e sind d u r c h die f ü r den zugehörigen S t r a n g g e l t e n d e n W e r t e von E u n d J zu dividieren, wobei E e n t s p r e c h e n d der T e m p e r a t u r des S t r a n g s bei d e m B e t r i e b s z u s t a n d einzusetzen ist, welcher der R e c h n u n g z u g r u n d e gelegt ist. Die D u r c h f ü h r u n g aller dieser R e c h n u n g e n f ü h r t d a n n zu den in Tabelle 57 z u s a m m e n g e s t e l l t e n Gleichungen (51), deren A u f l ö s u n g die folgenden W e r t e e r g i b t : 7W^ = 5300 m k g ; P A x = 1195 kg, PAy = 3425 k g ; M°B = — 3385 m k g ; PBx = — 608 k g ; PBy = 2065 kg. Setzt m a n dies in (46) ein, so ergibt sich der Q u e r s c h n i t t bei A als derjenige, den das g r ö ß t e Biegemoment Mb t r i f f t . Die B e a n s p r u c h u n g wird d a n n wie in den f r ü h e r e n Beispielen e r m i t t e l t . § 1 1 . Einsetzen der Rohrleitungen mit Vorspannung. Um die B e a n s p r u c h u n g der Rohrleitungen im B e t r i e b s z u s t a n d möglichst niedrig zu h a l t e n , ist es zweckmäßig, die R o h r l e i t u n g e n mit einer Vors p a n n u n g einzusetzen, welche den zu e r w a r t e n d e n F e s t p u n k t s r e a k t i o n e n entgegengesetzt ist und gewöhnlich zu 50 bis 1 0 0 % derselben gewählt wird. Die d u r c h die W ä r m e d e h n u n g e n a u f t r e t e n d e n S p a n nungen h a b e n d a n n z u n ä c h s t diese V o r s p a n n u n g e n a b z u b a u e n , so d a ß die B e a n s p r u c h u n g e n bei voller E r w ä r m u n g um die B e a n s p r u c h u n g durch die V o r s p a n n u n g geringer sind. E i n e R o h r l e i t u n g , die mit V o r s p a n n u n g eingesetzt werden soll, wird u m den e n t s p r e c h e n d e n Teil Vj,, vu, v2 der zu e r w a r t e n d e n W ä r m e d e h n u n g e n Ax, Ay, Az kürzer g e b a u t u n d beim E i n b a u u n t e r g e w a l t s a m e r S t r e c k u n g an die f e s t e n A n s c h l u ß f l a n s c h e n h e r a n g e z o g e n . Zur N a c h r e c h n u n g der bei voller E r w ä r m u n g verbleibenden F e s t p u n k t s r e a k t i o n e n und S p a n n u n g e n h a t m a n d a n n s t a t t A x, I y, 12 in (37), T a b . 53 bzw. (8) u n d (9) n u r .1 x — v^, A y — vy, A z — vz einzusetzen. Da die E r f a h r u n g gezeigt h a t , d a ß sich die V o r s p a n n u n g bei längerem Betrieb m i t u n t e r s t a r k v e r ä n d e r t , wird m a n s i c h e r h e i t s h a l b e r die B e a n s p r u c h u n g der Leitungen normalerweise ohne B e r ü c k s i c h t i g u n g etwaiger Vorspannungen berechnen. § 12. Schlußbemerkung. Abschließend ist zu der B e r e c h n u n g d e r d u r c h W ä r m e d e h n u n g beans p r u c h t e n R o h r b o g e n das Folgende zu b e m e r k e n : Die B e r e c h n u n g e n , n a m e n t l i c h diejenigen Teile derselben, welche sich auf den E i n f l u ß der Abp l a t t u n g der R o h r q u e r s c h n i t t e beziehen, ergeben an b e s t i m m t e n Stellen des Querschnittes, besonders bei relativ s t a r k g e k r ü m m t e n R o h r e n , sehr hohe B e a n s p r u c h u n g s w e r t e . Diese m ü s s e n s e l b s t v e r s t ä n d lich bei der D i m e n s i o n i e r u n g der R o h r b o g e n s o r g f ä l t i g b e a c h t e t , d ü r f e n a b e r i m m e r h i n n u r als Vergleichswerte a n g e s e h e n werden, d e n n abgesehen d a v o n , d a ß die B e r e c h n u n g e n auf V o r a u s s e t z u n g e n über F o r m u n d B e s c h a f f e n h e i t der R o h r e beruhen, welche in der P r a x i s n u r u n v o l l k o m m e n erfüllt sind, vgl. § 1 Schluß, u n d d a ß f e r n e r alle S t ü t z p u n k t e m e h r oder m i n d e r nachgiebig sind, ist d a m i t zu rechnen, d a ß sich S p a n n u n g s s p i t z e n der R o h r l e i t u n g e n d u r c h lokale plastische D e f o r m a t i o n e n bis zu einem gewissen G r a d e a b b a u e n w e r d e n . Als H i l f s m i t t e l zur H e r a b s e t z u n g der S p a n n u n g ist, wie bereits in § 11 b e m e r k t , das Einsetzen der R o h r l e i t u n g e n u n t e r V o r s p a n n u n g mit h e r a n z u z i e h e n , wobei aber zu berücksichtigen ist, d a ß es erstens n i c h t g a n z leicht ist, das M a ß der V o r s p a n n u n g bei der M o n t a g e genau zu b e s t i m m e n , und d a ß sich a n d e r e r s e i t s dasselbe im L a u f e des Betriebes d u r c h E r h i t z u n g d e r R o h r l e i t u n g nach u n d nach ändern kann. U m t r o t z dieser Einflüsse, welche die R e s u l t a t e der B e r e c h n u n g e n i n n e r h a l b gewisser Grenzen verwischen, bei der B e m e s s u n g wichtiger R o h r l e i t u n g e n sicher zu g e h e n , k a n n d a h e r auf die Heranzieh u n g von s o r g f ä l t i g a u s g e f ü h r t e n Versuchen n i c h t v e r z i c h t e t w e r d e n . Versuchsreihen dieser A r t h a b e n ergeben, d a ß die u n t e r s u c h t e n R o h r l e i t u n g e n n u r d a n n zu B r u c h gingen, wenn sie d a u e r n d so großen D e f o r m a t i o n e n ausgesetzt w u r d e n , d a ß die n a c h den v o r b e s c h r i e b e n e n M e t h o d e n errechneten H ö c h s t s p a n n u n g e n weit über den dem Materials z u m u t b a r e n G r e n z b e a n s p r u c h u n g e n lagen 1 ). W e g e n der in der P r a x i s zulässigen B e a n s p r u c h u n g e n wird m a n sich d e m n a c h a m besten an die Spezialfabriken h a l t e n , bei welchen die m e i s t e n E r f a h r u n g e n auf diesem Gebiet z u s a m m e n l a u f e n . A u s der N a c h r e c h n u n g t a t s ä c h l i c h vorliegender A u s f ü h r u n g e n ergibt sich, d a ß sich noch Rohrleitungen im D a u e r b e t r i e b b e w ä h r t h a b e n , w e n n die S t r e c k g r e n z e bzw. die D a u e r s t a n d f e s t i g k e i t , s. A n h . 18, nicht u n t e r d e m 1,5- bis l , 7 f a c h e n der sog. N e n n s p a n n u n g cr/v, vgl. § 2 (14a), lag, wobei letztere o h n e B e r ü c k s i c h t i g u n g e t w a vorgesehener V o r s p a n n u n g e n e r r e c h n e t w u r d e . ') Eine solche Versuchsreihe w u r d e z. B. von der D e s c h i m a g m i t G l a t t r o h r l e i t u n g e n N W 40 b i s 200 m m d u r c h g e f ü h r t , f ü r deren K r ü m m e r d u r c h w e g "/. = 0,43 b e t r u g . Die Leitungen w u r d e n bei e t w a 500° C u n d 70 a t ü I n n e n d r u c k periodisch ( F r e q u e n z teils 8, teils 500,'min) so s t a r k z u s a m m e n g e d r ü c k t u n d wieder e n t l a s t e t , d a ß sich bei voller B e l a s t u n g die m a x i m a l e N e n n s p a n n u n g , vgl. § 2 (14a), zu 2600 k g / c m 2 , teilweise sogar 3040 k g / c m 2 e r g a b . U n d i c h t i g k e i t e n d u r c h Risse t r a t e n dabei erst n a c h e t w a 8000 bis 7 0 0 0 0 Lastspielen auf. Im n o r m a l e n Betrieb w ä r e n die L e i t u n g e n , da die D a u e r s t a n d s f e s t i g k e i t des Materials bei 500° C e t w a bei 1500 bis 1600 k g / c m 2 liegt, höchstens bis zu einer N e n n s p a n n u n g von etwa 900 k g / c m 2 belastet w o r d e n .

620 § 13. Literaturverzeichnis. E r g ä n z e n d werden hier auch L i t e r a t u r s t e l l e n g e n a n n t , welche im v o r s t e h e n d e n d e r Kürze halber nicht e r ö r t e r t e einschlägige Fragen b e h a n d e l n . [1] [2]

13] [4]

[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

[12]

J ü r g e n s o n n , H . v., E l a s t i z i t ä t und Festigkeit im R o h r l e i t u n g s b a u . Berlin 1940. A u s f ü h r l i c h e Darstellung s ä m t l i c h e r einschlägigen F r a g e n . S c h w e d l e r , F., H a n d b u c h der R o h r l e i t u n g e n . 2. Aufl., n e u b e a r b e i t e t von H . v. J ü r g e n s o n n . Berlin 1939, S. 152 f f . Handliche Formeln f ü r m a x i m a l e B i e g u n g s s p a n n u n g e n und R e a k t i o n s k r ä f t e bei L y r a - und a n d e r e n ebenen Bogenausgleichern. M a r b e c , M., Flexibilité des t u b e s . Bulletin de l'Association T e c h n i q u e Maritime (1911), S. 441. Recht b r a u c h b a r e s B e r e c h n u n g s v e r f a h r e n f ü r ebene R o h r b o g e n . M c C u t c h a n , A. u. S. C r o c k e r , Piping H a n d b o o k . E x p a n s i o n a n d flexibility. 2. Ausg. New York u n d London, McGraw-Hill Book Comp. Inc. 1931. Allgemeine B e r e c h n u n g s v e r f a h r e n f ü r ebene und räumliche R o h r b o g e n . U m s t ä n d l i c h e u n d zeitraubende Rechnungen. J ü r g e n s o n n , H . v., E l a s t i z i t ä t von H e i ß d a m p f l e i t u n g e n . W ä r m e 56 (1933), S. 809. K â r m â n , T h . v., Über die F o r m ä n d e r u n g d ü n n w a n d i g e r R o h r e . Z. V D I . 5 5 (1911), II, S. 1889. F ö p p l , A. und L., D r a n g u n d Z w a n g . Eine höhere Festigkeitslehre f ü r Ingenieure. München und Berlin 1924. Bd. I, 2. Aufl., insbesondere S. 70 f f . L o r e n z , H., Die Biegung k r u m m e r R o h r e . Dinglers p o l y t e c h n . J . 32J (1912), S. 577, sowie: Technische E l a s t i z i t ä t s l e h r e . M ü n c h e n 1913, S. 310 ff. H o v g a a r d , W., T h e elastic d é f o r m a t i o n of pipe bends. J . M a t h . P h y s . M I T . Bd. 6, Nr. 2 (1926), sowie: Bd. 7, Nr. 3 (1928); Bd. 7, Nr. 4, (1928); Bd. 8, Nr. 4 (1929). B e r g , S., H. B e r n h a r d u n d K- T h . S i p p e l , E r m i t t l u n g der A u f l a g e r r e a k t i o n e n w a r m b e t r i e bener R o h r l e i t u n g e n d u r c h Modellversuche. Z. V D I . 83 (1939), S. 281. A b e l , T h . , Beitrag zur s t a t i s c h e n U n t e r s u c h u n g von r ä u m l i c h e n H o c h d r u c k - R o h r l e i t u n g e n bei T e m p e r a t u r ä n d e r u n g e n . D i s s e r t a t i o n Aachen 1933. B e r e c h n u n g räumlicher R o h r l e i t u n g e n mit als steif b e t r a c h t e t e n E c k e n . R u n g e , C. u n d H. K ö n i g , Vorlesungen über numerisches R e c h n e n , Berlin 1924. S a n d e n , H . v., P r a k t i s c h e Analysis. Leipzig 1914, insbesondere S. 1 ff. und S. 129 ff. W i l l e r s , F r . A., M e t h o d e n der p r a k t i s c h e n Analysis. Berlin 1928. Anleitungen zur zweckmäßigen D u r c h f ü h r u n g der B e r e c h n u n g e n .

Anhang 11.

Schaufelschwingungen der Turbinen. § 1. Allgemeines. Im 2. Bd., § 9 0 und 178, ist die F r a g e der Schaufelschwingungen bereits b e r ü h r t w o r d e n . Inzwischen sind viele E r f a h r u n g e n g e s a m m e l t u n d R e c h n u n g s v e r f a h r e n zur E r m i t t lung der E i g e n f r e q u e n z von T u r b i n e n b e s c h a u f l u n g e n a u s g e a r b e i t e t worden, s. Lit.-Verz., § 7. Es soll d a h e r hier dies P r o b l e m wieder a u f g e n o m m e n werden. Die B e s c h a u f l u n g der T u r b i n e n ist der Gefahr von S c h w i n g u n g e n a u s g e s e t z t , die d u r c h sehr v e r s c h i e d e n a r t i g e , oft nicht o h n e weiteres feststellbare Ursachen h e r v o r g e r u f e n werden k ö n n e n ; diese G e f a h r ist besonders d a n n s e h r grcß, wenn die Frequenz einer solchen Ursache n a h e der G r u n d f r e q u e n z der Schaufeleigenschwingung liegt, so d a ß R e s o n a n z eintreten k a n n . Da n u n viele Ursachen a u c h bei sonst e i n w a n d f r e i e r K o n s t r u k t i o n nicht i m m e r vorausgesehen und vermieden werden können, liegt ein besonderes Interesse vor, jedenfalls die E i g e n f r e q u e n z der Schaufel zu k e n n e n . Diese darf nicht mit der F r e q u e n z einer der m i t Sicherheit ü b e r s e h b a r e n S c h w i n g u n g s u r s a c h e n ü b e r e i n s t i m m e n . Zu diesen gehören U n s t e t i g k e i t e n in der D a m p f s t r ö m u n g , die von der D ü s e n - bzw. Leitschaufelteilung, von der A u s d e h n u n g der D ü s e n - bzw. L e i t s c h a u f e l g r u p p e n u n d ihrer Verteilung längs des U m f a n g e s a b h ä n g e n . E b e n s o bilden die an den Teilfugen e t w a s a n d e r s a u s g e f ü h r t e n Düsen oder Leitschaufeln eine S t ö r u n g f ü r die gleichmäßige D a m p f v e r t e i l u n g . A u ß e r diesen Ursachen, die z u m e i s t beim E n t w u r f der T u r b i n e berücksichtigt werden k ö n n e n , k a n n sich a u c h jede a n d e r e im Schiff a u f t r e t e n d e S c h w i n g u n g auf die T u r b i n e ü b e r t r a g e n u n d bei p a s s e n d e n S c h a u f e l f r e q u e n z e n Schwingungen gefährlicher A m p l i t u d e n erregen. Beispiele f ü r solche u n v o r h e r g e s e h e n e n S c h w i n g u n g s u r s a c h e n s i n d : Fehler in der Z a h n t e i l u n g der Getriebe, Schiffsvibralionen, u n r u h i g l a u f e n d e Hilfsmaschinen, f e r n e r Schwingungen von Wellen und Rotoren, die von Unbalancen oder von Propellerimpulsen h e r r ü h r e n , besonders wenn ihre Ü b e r t r a g u n g auf die T u r b i n e d u r c h zufällige K o p p l u n g e n begünstigt w i r d . Da im allgemeinen die Gestalt der Schaufeln d u r c h die g e f o r d e r t e n D u r c h t r i t t s q u e r s c h n i t t e und a n d e r e k o n s t r u k t i v e R ü c k s i c h t e n im wesentlichen festgelegt sein wird, m u ß sich die rechnerische N a c h p r ü f u n g der S c h a u f e l s c h w i n g u n g e n auf die oben a n g e d e u t e t e A u f g a b e b e s c h r ä n k e n , Schaufeln mit solchen Eigenschwingungszahlen von d e r K o n s t r u k t i o n auszuschließen, die mit großer W a h r s c h e i n lichkeit zu Schwingungen d u r c h ü b e r s e h b a r e Ursachen A n l a ß geben. Im S c h i f f s m a s c h i n e n b a u wird es dagegen selten möglich sein, b e s t i m m t e Eigenschwingungszahlen als von vorneherein ungefährlich a n z u s t r e b e n , d a m a n S c h w i n g u n g s u r s a c h e n , die nicht im A u f b a u der T u r b i n e b e g r ü n d e t sind, nie sicher vermeiden k ö n n e n wird. Die auf die Schaufel w i r k e n d e n R e i b u n g s k r ä f t e (innere und ä u ß e r e R e i b u n g ) machen sich dabei als D ä m p f u n g der S c h w i n g u n g s a m p l i t u d e n b e m e r k b a r , w ä h r e n d ihr E i n f l u ß auf die Frequenz, u m den es sich hier im wesentlichen h a n d e l t , n u r v o n 2. O r d n u n g ist u n d nicht berücksichtigt werden soll. Diese R e i b u n g s k r ä f t e w a c h s e n mit der Geschwindigkeit der Schaufelteilchen, sind also f ü r hohe Frequenzen s e h r groß. Dies ist der G r u n d , w a r u m O b e r s c h w i n g u n g e n der Schaufeleigenschwingung im allgemeinen n u r noch u n g e f ä h r l i c h e A m p l i t u d e n h a b e n . Wir befassen uns also im folgenden ausschließlich m i t d e r F r e q u e n z der u n g e d ä m p f t e n G r u n d s c h w i n g u n g . F ü r ihre E r m i t t l u n g h a b e n wir n u n zwei verschiedene A r t e n von Schwingungen, die an Bes c h a u f l u n g e n a u f t r e t e n k ö n n e n , zu b e r ü c k s i c h t i g e n . E i n z e l s c h a u f e l n schwingen wie einseitig e i n g e s p a n n t e , elastische S t ä b e . Diese Möglichkeit t r i t t bei K r ä n z e n o h n e B i n d e d r a h t oder D e c k b a n d a u f , die allerdings nur selten v o r k o m m e n ; a u ß e r d e m bei g e b u n d e n e n S c h a u f e l n , w e n n die B i n d u n g m a n g e l h a f t befestigt ist. S c h a u f e l p a k e t e ( m e h r e r e Schaufeln eines Kranzes, die d u r c h B i n d e d r ä h t e oder D e c k b ä n d e r m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n sind, w e r d e n als „ P a k e t e " oder „ S e g m e n t e " bezeichnet) f ü h r e n Schwingungen aus, die in ihrer F o r m d e n e n von Scheiben bzw. F l ä c h e n s t ü c k e n ähneln. F ü r E i n z u s c h a u f e l n lassen sich die E i g e n f r e q u e n z e n m i t r e c h t g u t e r Sicherheit berechnen, w ä h r e n d bei S e g m e n t s c h w i n g u n g e n m e h r e r e A n n a h m e n recht unsicherer Art nötig sind. Selbst bei der B e r e c h n u n g von Einzelschaufeln t r e t e n noch Schwierigkeiten auf, die auf drei Ursachen z u r ü c k g e h e n :

622 1. Unvermeidliche U n t e r s c h i e d e in der E i n s p a n n u n g des S c h a u f e l f u ß e s im T u r b i n e n l ä u f e r ä n d e r n die freie L ä n g e der Schaufel erheblich. D a diese Länge q u a d r a t i s c h in die Schwingungszahl eingeht, k ö n n e n U n t e r s c h i e d e von weit über 1 0 % a u f t r e t e n . Eine Übersicht über Versuche mit k ü n s t l i c h verä n d e r t e r E i n s p a n n u n g verschiedener S c h a u f e l n zeigt Tabelle 58. T a b e l l e Nr. 58. Wirkung von Einspannungsänderungen auf die Schwingungszahl von Schaufeln.

Schaufelabmessungen

Dimension

Schaufel 1

cm cm 4 cm 2

/ = 16,8 0,152 F0= 1,144

Hz

320

302

11,5

Hz

290

262

10,9

Hz

191

190

10,6

j

S c h w i n g u n g s z a h l bei richtiger E i n s p a n n u n g an der Fußoberkante S c h w i n g u n g s z a h l bei E i n s p a n n u n g a n o b e r s t e r N u t des S c h a u f e l f u ß e s Schwingungszahl bei E i n s p a n n u n g an u n t e r s t e r N u t des S c h a u f e l f u ß e s

Jo =

Schaufel 2

Schaufel 3

l = 14,8 J

0

=

F0=

/ = 60 0,0600 Jo = 0,0947 1,301 F„ = 2,096

2. Bei v e r j ü n g t e n S c h a u f e l n , wie sie h e u t e im S c h i f f s m a s c h i n e n b a u üblich sind, ist es nicht m ö g l i c h , den genauen Verlauf von Q u e r s c h n i t t s f l ä c h e u n d zugehörigem T r ä g h e i t s m o m e n t f ü r die Rechn u n g zu b e r ü c k s i c h t i g e n ; f ü r die D u r c h f ü h r u n g der a u f t r e t e n d e n I n t e g r a t i o n e n m u ß man sich auf eine a n g e n ä h e r t e D a r s t e l l u n g dieses Verlaufes b e s c h r ä n k e n . 3. Bei der H e r s t e l l u n g d e r S c h a u f e l n t r e t e n U n g e n a u i g k e i t e n auf, die eine große S t r e u u n g der E i g e n f r e q u e n z zur Folge h a b e n , vgl. Lit.-Verz. 4, § 7. T r o t z allem ist es nützlich, zu v e r s u c h e n — besonders bei N e u k o n s t r u k t i o n e n , die von e r p r o b t e n T y p e n abweichen — , sich d u r c h R e c h n u n g ein Bild von den zu e r w a r t e n d e n Schwingungen zu m a c h e n . § 2. Schwingungen ungebundener Schaufeln. Eine freie Einzelschaufel wird f ü r die Berechn u n g ihrer E i g e n f r e q u e n z als einseitig e i n g e s p a n n t e r S t a b a u f g e f a ß t ; ihr Profil, dessen Gestalt u n d •Größe von der E n t f e r n u n g x v o m S c h a u f e l f u ß a b h ä n g t , soll in S c h w i n g u n g s r i c h t u n g das axiale T r ä g h e i t s m o m e n t J und den F l ä c h e n i n h a l t F h a b e n . Bei v e r j ü n g t e n S c h a u f e l n n e h m e n J u n d F bei A n n ä h e r u n g an die S c h a u f e l s p i t z e a b ; bei gezogenen Schaufeln, deren Profil u n v e r ä n d e r t bleibt, sind F u n d J k o n s t a n t . In diesem Fall wollen wir die Ü b e r e i n s t i m m u n g von F u n d J mit den W e r t e n a m S c h a u f e l f u ß (x = 0) d u r c h die S c h r e i b u n g F0 und J0 h e r v o r h e b e n . Im folgenden beziehen sich also F u n d J auf Schaufeln m i t v e r ä n d e r l i c h e n , F 0 und J0 auf solche m i t k o n s t a n t e n Profilen. Die S c h w i n g u n g s u r s a c h e stellen wir als stetige, längs der Schaufel v e r ä n d e r l i c h e B e l a s t u n g q (x) d a r ; h i e r d u r c h e n t s t e h t in j e d e m P u n k t x der Schaufel eine Q u e r k r a f t Q (x) u n d ein B i e g e m o m e n t M (x), die mit q (x) d u r c h die b e k a n n t e n Gleichungen

. ,

, Wie schon in der Einleitung e r w ä h n t w u r d e , erhält m a n mit Gl. (6 a) a u c h d a n n noch g u t e N ä h e r u n g e n f ü r die G r u n d s c h w i n g u n g , wenn J u n d F nicht k o n s t a n t s i n d ; V o r a u s s e t z u n g ist dabei v e r h ä l t n i s m ä ß i g große Steifigkeit |

j u n d nicht allzu s t a r k e V e r j ü n g u n g ( j / ' p - ^ " )

Schaufel. In diesem Fall wählt

m a n J = J0 u n d F = F0 ( W e r t e a n der Schaufelwurzel). Als Beispiel zeigt Tabelle 59 Vergleiche zwischen R e c h n u n g u n d Messung bei v e r j ü n g t e n Schaufeln. T a b e l l e N r . 59. Vergleich von Rechnung und Messung der Schwingungszahl einiger Schaufeln. Dim.

Schaufel 1

Schaufel 2

Schaufel 3

4

cm J = 0,2772 /an der Stelle\ J = 0,2985 /an der Stelle\ J = 0,1312 /an d e r Stelle\ cm 2 F= 1,6552 \ x = 0,5 cm ) F= 1,886 \ x = 0,5 cm / F = 2,065 \ x = 0 cm ] cm 4 J = 0,1641 /an der Stelle\ 7 = 0,112 cm 2 F = 1,1412 \ x = 6,6 cm ) F = 0,932 Schaufelabmessungen

cm 4 J = 0,1199 /an der Stelle\ cm 2 F — 0,8572 \ x = 21,2 cm j

J = 0,021 F = 0,848

cm 4 cm 2

J = 0,0069 /an d e r Stelle\ F = 0,47 \ x = 26,0 cm /

cm Schwingungszahl (gerechnet) Schwingungszahl (gemessen)

/an der Stelle\ J = 0,1042 'an der StelleX U = 20,3 c m / F = 1,84 \ x = 3,86 cm / /an der Stelle\ \ x = 15,38 c m /

/ = 21,1

l = 27,0

Hz

259 (nach Formel 6a)

267 (nach Formel 6a)

102 ( n a c h F o r m e l 6a) 143,2 ( n a c h § 4)

Hz

255—270

271

142,3

1=

21,7

Bei s t a r k v e r j ü n g t e n Schaufeln kleiner Steifigkeit, vgl. Schaufel 3 der Tabelle 59, f ü h r t dies Verfahren nicht m e h r z u m Ziel. Andererseits s t ö ß t die e x a k t e Lösung von Gl. ( 3 a ) auf Schwierigkeiten. Wir schlagen d e s h a l b ein N ä h e r u n g s v e r f a h r e n ein, d e m e i n S a t z von Rayleigh z u g r u n d e liegt: „Bei f r e i e r S c h w i n g u n g eines S y s t e m s stellt sich die D u r c h b i e g u n g immer so ein, d a ß F o r m ä n d e r u n g s a r b e i t u n d Schwingungszahl Minima w e r d e n . " W e n n wir also auf eine e x a k t e Lösung von Gl. ( 3 a ) verzichten, so können wir gleich versuchen, / ( x ) d u r c h eine möglichst gut z u t r e f f e n d e A n n a h m e zu b e s t i m m e n . In der T a t ist n a c h Rayleigh a u c h der E i n f l u ß von A b w e i c h u n g e n bei der A n n a h m e von f(x) gering, da sich x in der N ä h e seines Minimums nur wenig mit / ( x ) ändert. D a d a n n also solch a n g e n o m m e n e s / ( x ) nicht m e h r genau der F o r m der freien S c h w i n g u n g zu entsprechen b r a u c h t , k a n n m a n es d u r c h eine K r ä f t e v e r t e i l u n g erhalten, die von der der Mas.-enträgh e i t s k r ä f t e a b w e i c h t , ihr aber d o c h ähnlich ist. Als gute A n n ä h e r u n g h a t sich dabei f ü r f (x) die K u r v e der s t a t i s c h e n D u r c h b i e g u n g erwiesen; zwischen der h i e r f ü r gültigen B e l a s t u n g s f u n k t i o n q (x) = y • F und der D u r c h b i e g u n g s g e s t a l t / (x) b e s t e h t wieder wie in Gl. (1) die Beziehung

o Für die ganze Schaufel erhalten wir d a m i t als Anteil der potentiellen Energie, der von der Schaufel gegen die Fliehkraft gewonnen w u r d e :

2

2

g

iF-ya'-iRr J

1

v

+x)

t

f d x d x

( G L 8 e )

Die kinetische Energie der Schaufel bei Durchschwingen durch die Ruhelage berechnet sich wieder wie in § 2 als:

1 2

5.

i V jF-p(x)dx

(Gl. 9)

Somit modifiziert sich Gl. (10) durch die Berücksichtigung der F l i e h k r a f t unter B e a c h t u n g von Gl. (8), Gl. (8e) und Gl. (9) zu Epi -4- Ev„ = Ek, woraus m a n in üblicher Weise /. berechnen k a n n .

627 Im Falle p r i s m a t i s c h e r Schaufeln erhält m a n mit einer leichten, wegen R Vernachlässigung als W e r t f ü r X u n t e r B e r ü c k s i c h t i g u n g des F l i e h k r a f t e i n f l u s s e s : /.2 = 12,36 • " " y r

0

/ unbedeutenden

- f 1,56 • oß • ~ l

- r

(Gl. 11)

Für die B e r ü c k s i c h t i g u n g des F l i e h k r a f t e i n f l u s s e s ist m a n auf die R e c h n u n g angewiesen, da eine d i r e k t e Messung an der l a u f e n d e n T u r b i n e e i n w a n d f r e i k a u m d u r c h z u f ü h r e n sein w i r d . Auch hier gilt in j e d e m Fall das weiter oben Gesagte, d a ß eine B e r ü c k s i c h t i g u n g des F l i e h k r a f t e i n f l u s s e s n u r d a n n n o t w e n d i g sein wird, w e n n der d a d u r c h b e d i n g t e M e h r a u f w a n d an Mühe der G e n a u i g k e i t d e r R e c h n u n g ' noch e n t s p r i c h t . Das gilt u m so m e h r , als n a c h dem f r ü h e r e n alle V e r e i n f a c h u n g e n , A n n a h m e n usw. Fehler in R i c h t u n g h ö h e r e r Schwingungen ergeben w e r d e n als t a t s ä c h l i c h a u f t r e t e n . W e n n also die R e c h n u n g f ü r den s t e h e n d e n R o t o r einen u m einige P r o z e n t zu hohen W e r t f ü r die Eigenschwingungszahlen ergibt, u n d andererseits die F l i e h k r a f t die wirklich a u f t r e t e n d e n Schwingungszahlen der Schaufel im Betrieb a u c h u m m e h r e r e P r o z e n t e r h ö h t , k a n n m a n sich in den meisten Fällen auf die B e r e c h n u n g der E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l e n bei s t e h e n d e m R o t o r b e s c h r ä n k e n . Wir fassen z u m Schluß die E r g e b n i s s e übersichtlich z u s a m m e n : mit Fliehkraft

ohne F l i e h k r a f t Einzelschaufel prismatisch

/ 2n

/ 12,36 -g-E-Jo |/ 4 -T2 • 7 • F 0 • / 4

2 ji

=

in

j/

12,36

' y '-Tg'^fi

I i Einzelschaufel verjüngt

j /

¿r r

4 -i 2 • ^ F • /2 (x) dx ó

/ /

1

>56 '(y2 ' f

l

/ g . j F . / ( x ) *

g- \ F - f { x ) d x

+

4

Hz

*

/

2

+

x

)S[dxf

°

• ^ F • p (x) dx ò

§ 4. Berechnungsbeispiel. Als Beispiel bringen wir die E r r e c h n u n g d e r Eigenschwingungszahl einer f r e i s t e h e n d e n Schaufel, die in A b b . 2 dargestellt u n d in § 3 als Beispiel 3 in Tabelle 59 g e b r a c h t w o r d e n ist.

S

r1

Bei dieser Schaufel f ü h r t die einfache, in Gl. ( 6 a ) angegebene Formel nicht mehr zum Ziel, wir müssen also die a u s f ü h r l i c h e r e Formel (10) a n w e n d e n . Die d a b e i a u f t r e t e n d e n I n t e g r a t i o n e n f ü h r e n bereits zu recht u m s t ä n d l i c h e n und z e i t r a u b e n d e n R e c h n u n g e n .

In der T a t m ü s s e n F (x) u n d - j ^ - y als Poly-

n o m e von m i n d e s t e n s 3. Grad gewählt werden, wenn die vorgegebenen W e r t e von F und J a n den 40*

Hz

d x d X

628 Stellen x0, x,, x,, bei ü c k s i c h t i g t w e r d e n s o l l e n . Im Verlauf d e r d u i c h Gl. (10) v o r g e s c h r i e b e n e n R e c h n u n g e n t r e t e n i m Z ä h l e r u n d N e n n e r d i e s e r F o r m e l s c h l i e ß l i c h G l i e d e r v o m 24. G r a d e a u f , die n o c h v o n E i n f l u ß auf d a s R e s u l t a t s i n d u n d d e s h a l b nicht v e r n a c h l ä s s i g t w e r d e n k ö n n e n . Viel s c h n e l l e r u n d e i n f a c h e r , u n d bei s o r g f ä l t i g e r D u r c h f ü h r u n g d o c h m i t d e r g l e i c h e n G e n a u i g k e i t , f ü h r t d i e in A b b . 3 d a r g e s t e l l t e g r a p h i s c h e A u s w e r t u n g d e r G l e i c h u n g (10) z u m Ziele. W ; r t r a g e n d a z u ( ü b e r d e r S c h a u f e l l ä n g e als A b s z i s s e ) a n d e n Stellen x 0 , x 1 ( x.,, x 3 die W e r t e F 0 , F , , F , , F., b z w . ./o> Jii Ja Js a ' s O r d i n a t e n a u f . Die so e r h a l t e n e n E n d p u n k t e v e r b i n d e n w i r d u r c h zwei m ö g l i c h s t g l a t t e K u r v e n , d i e u n s N ä h e r u n g e n f ü r die F u n k t i o n e n F (x) b z w . J ( x ) g e b e n . K l e i n e A b w e i c h u n g e n i n f o l g e v e r s c h i e d e n e r A u s f ü h r u n g d i e s e r g r a p h i s c h e n I n t e r p o l a t i o n m a c h e n sich i m R e s u l t a t n u r u n wesentlich bemerkbar. i i D a s V e r f a h r e n b e s t e h t n u n d a r i n , in s e c h s S c h r i t t e n d i e I n t e g r a l e ^ ' / ( x ) • F(x)dx o als F l ä c h e n i n h a l t e d a r z u s t e l l e n , d e r e n G r ö ß e l e i c h t a u s g e m e s s e n w e r d e n k a n n .

u n d i) / 2 ( x ) - F ( x ) dx ö

ist d a n n i h r

Quotient.

E i n i g e A u f m e r k s a m k e i t m u ß m a n d a b e i lediglich d e n v e r w e n d e t e n M a ß s t ä b e n s c h e n k e n . D i e s e w ä h l t m a n in m ö g l i c h s t e i n f a c h e n V e r h ä l t n i s z a h l e n z u n ä c h s t n a c h d e n B e d ü r f n i s s e n d e r Z e i c h n u n g . I h r e B e r ü c k s i c h t i g u n g f ü r d a s E r g e b n i s b r i n g e n w i r in e i n e r t a b e l l a r i s c h e n Ü b e r s i c h t a m S c h l u ß . A l l e s ü b r i g e v o l l z i e h t sich o h n e R e c h n u n g n a c h b e k a n n t e n g r a p h i s c h e n M e t h o d e n : 1. S c h r i t t : Die K u r v e f ü r F (x) s t e l l t m i t d e m s p e z i f i s c h e n G e w i c h t als P r o p o r t i o n a l i t ä t s f a k t o r a u c h die B e l a s t u n g d e r S c h a u f e l d u r c h ihr E i g e n g e w i c h t d a r . M i t d e m b e k a n n t e n V e r f a h r e n z u r B e s t i m m u n g d e r M o m e n t e n l i n i e a u s d e n B e l a s t u n g e n m i t H i l f e d e s S e i l e c k s , s. A b b . 3, e r h a l t e n w i r d a n n g r a p h i s c h a u s F ( x ) d i e K u r v e M (x) d e r B i e g e m o m e n t e . 2. S c h r i t t :

/

d e t e n F u n k t i o n .M -

(x)

^

M K • j

M

ist e r s i c h t l i c h einer m i t z u n ä c h s t

p r o p o r t i o n a l . D i e s e F u n k t i o n Jl

beliebigem, k o n s t a n t e m K

gebil-

b e s t i m m e n wir zeichnerisch aus M

(x)

u n d J (x), i n d e m w i r a n m e h r e r e n S t e l l e n d u r c h A b g r e i f e n d e r z u g e h ö r i g e n O r d i n a t e n d i e s e r b e i d e n Kurven die e n t s p r e c h e n d e n W e r t e von J u n d M feststellen; die hieraus e r r e c h n e t e n Q u o t i e n t e n jl

=- K • j

t r a g e n w i r w i e d e r ü b e r d e n z u g e h ö r i g e n x - W e r t e n auf u n d v e r b i n d e n sie d u r c h e i n e K u r v e ,

s. A b b . 3.

Es e m p f i e h l t s i c h , K — /„ zu w ä h l e n , da d a n n in e i n f a c h e r W e i s e wie b e i m p r i s m a t i s c h e n Jl Stab / " ( x ) r = wird. ^ ' Ja 3. S c h r i t t : Die so e r h a l t e n e z e i c h n e r i s c h e D a r s t e l l u n g v o n / " (x) w i r d g r a p h i s c h i n t e g r i e r t . Ü b e r d a s V e r f a h r e n lese m a n z. B. in d e r „ H ü t t e " , 26. A u f l . , B d . I, S. 183, n a c h . Die A u s f ü h r u n g im v o r l i e g e n d e n F a l l zeigt d i e F i g u r . 4. S c h r i t t : N a c h d e m g l e i c h e n V e r f a h r e n i n t e g r i e r e n w i r die d u r c h S c h r i t t 3 e r h a l t e n e K u r v e f ü r / ' (x) n o c h e i n m a l g r a p h i s c h u n d e r h a l t e n d a m i t d e n V e r l a u f d e r D u r c h b i e g u n g / (x) d u r c h d a s E i g e n g e w i c h t . In d e r s e l b e n F i g u r t r a g e n w i r a u c h noch d e n V e r l a u f v o n / 2 ( x ) a u f ; d i e s e K u r v e e r h a l t e n wir aus / (x) d u r c h Q u a d r i e r e n einer hinreichenden Anzahl von O r d i n a t e n , d u r c h deren E n d p u n k t e wir d a n n wieder eine K u r v e legen. 5. S c h r i t t : Z u m e h r e r e n A b s z i s s e n w e r t e n g r e i f e n w i r — e t w a m i t d e m S t e c h z i r k e l — d a s z u g e h ö r i g e O r d i n a t e n p a a r v o n / (x) u n d F (x) auf d e n b e t r . K u r v e n a b . D i e P r o d u k t e t r a g e n w i r w i e d e r als O r d i n a t e n zu d i e s e n A b s z i s s e n w e r t e n auf u n d e r g ä n z e n sie z u e i n e r K u r v e , die h i n r e i c h e n d g u t d e n Verlauf v o n / ( x ) • F ( x ) d a r s t e l l t . D e r v o n d i e s e r K u r v e u n d d e r x - A c h s e e i n g e s c h l o s s e n e F l ä c h e n i n h a l t , d e r sich d u r c h A u f t e i l u n g in T r a p e z e u n d A u s m e s s u n g i h r e r M i t t e l l i n i e n in g u t e r A n n ä h e r u n g b e s t i m m e n i läßt, gibt den W e r t des 6. S c h r i t t :

c
2. In Abb. 4 ist diese K u r v e a u f g e t r a g e n ; sie ist leicht zu b e s t i m m e n u n d gibt zu j e d e m « das zugehörige 7.2 als O r d i n a t e . Z u m A b s c h l u ß gibt Tabelle 60 eine übersichtliche Darstellung f ü r den E i n f l u ß der unterwegs b e n u t z t e n Z e i c h n u n g s m a ß s t ä b e auf den W e r t des Endergebnisses.

632 H i e r a u s ergibt sich, d a ß m a n n a c h g der F l ä c h e n i n h a l t e m i t ^' s c, m u ß d e r Q u o t i e n t d e r d u r c h S c h r i t t multipliziert werden. In u n s e r e m B e i s p i e l w u r d e E — Quotienten

d — 5,0 cm gewählt. dann

für

A u s f ü h r u n g von S c h r i t t 5 u n d 6 d e n a u s d e r F i g u r b e s t i m m t e n m u l t i p l i z i e r e n m u ß , u m f , zu e r h a l t e n .

Z u r B e s t i m m u n g von u 10 u n d 6 e r m i t t e l t e n F l ä c h e n i n h a l t e e n t s p r e c h e n d m i t s '' 2,2 • 10r> k g / c m 2 , a— 3 c m , b — 0,6 c m - , c ----- 0 , 0 2 3 2 5 k g u n d 4 F e r n e r ist k — 2 u n d j — p — 5 , 1 5 c m . M i t » — u n d s — 2,5 e r g i b t s i c h

8 - der Wert von 5 1 0 0 0 0 sek~2. 0- s

Aus Abb. 3 ergibt

sich

andererseits

i

der Flächeninhalt

von

/

r e n d d e r v o n ^ / 2 (.x) • F ö

(x) dx

gleich 7,8 c m 2

8 1 0 0 0 0 s e k ^ 2 u n d also d i e E i g e n s c h w i n g u n g s z a h l

wird. /

Damit

\ f (x) • F (x) äx ö

z u 12,4 c m - ,

e r g i b t s i c h /.' ( o h n e

wäh-

F l i e h k r a f t ) zu

--

— 143,2 H z .

G e m e s s e n w u r d e a n m e h r e r e n w a h l l o s h e r a u s g e g r i f f e n e n S c h a u f e l n d i e s e s T y p s ein m i t t l e r e r W e r t von

'' = 2 n

142,3 H z .

§ 5. Schwingungen von Schaufelsegmenten. Schaufeln, die d u r c h B i n d e d r ä h t e oder Deckb ä n d e r zu G r u p p e n v e r e i n i g t s i n d , s. A b b . 5, s c h w i n g e n n i c h t m e h r als E i n z e l s c h a u f e l n , s o n d e r n w e r d e n w e i t g e h e n d d u r c h d i e B i n d u n g e n d e s S e g m e n t s b e e i n f l u ß t . E s h a t sich d a b e i g e z e i g t , d a ß i m allg e m e i n e n v o n d e n S c h a u f e l n e i n e s S e g m e n t s r e i n e A x i a l s c h w i n g u n g e n a u s g e f ü h r t w e r d e n , d . h. S c h w i n g u n g e n , d e r e n A u s s c h l ä g e in R i c h t u n g d e r R o t o r a c h s e d e r T u r b i n e e r f o l g e n ; d i e s e R i c h t u n g ist n i c h t u n b e d i n g t die R i c h t u n g kleinster Steifigkeit der Einzelschaufel, sondern fällt eher mit der R i c h t u n g größter Steifigkeit z u s a m m e n . M a n v e r s t e h t diese E r s c h e i n u n g , w e n n m a n b e d e n k t , d a ß t a n g e n t i a l e S c h w i n g u n g e n von S c h a u f e l n in e i n e m S e g m e n t , d . h . S c h w i n g u n g e n in R i c h t u n g d e r B i n d u n g e n , n u r d a n n o h n e s t a r k e D e h n u n g e n o d e r S t a u c h u n g e n in d e n B i n d u n g e n v o r k o m m e n k ö n n e n , w e n n n i r g e n d s zwei S c h a u f e l n p h a s e r . verschieden schwingen1). Mit anderen W o r t e n : T a n g e n t i a l s c h w i n g u n g e n v o n S c h a u f e l p a k e t e n sind n u r o h n e „ K n o t e n " , d. h. S t e i l e n d e s Segm e n t s , a n d e n e n d i e S c h a u f e l n in R u h e b l e i b e n , m ö g l i c h ; in d e r T a t m ü ß t e n S c h a u f e l n , die in d e r N ä h e e i n e s K n o t e n s , a b e r auf v e r s c h i e d e n e n S e i t e n d e s s e l b e n l i e g e n , in G e g e n p h a s e s c h w i n g e n . D a f ü r k n o t e n l o s e S c h w i n g u n g e n ein g l e i c h m ä ß i g e s S c h w a n k e n d e r B e l a s t u n g l ä n g s d e s g a n z e n S e g m e n t s n ö t i g w ä r e , w e r d e n sie s i c h i m a l l g e m e i n e n n i c h t a u s b i l d e n ; w i r b e s c h r ä n k e n u n s also auf den w i c h t i g e r e n Fall, d a ß die einzelnen S c h a u f e l n des S e g m e n t s axial aus der E b e n e des K r a n z e s h e r a u s s c h w i n g e n . Die B i n d e d r ä h t e b z w . d a s D e c k b a n d erleiden d a b e i e i n e V e r f o r m u n g zu r ä u m l i c h e n K u r v e n , d i e u m so w e n i g e r g u t d u r c h S i n u s f u n k t i o n e n d a r g e s t e l l t w e r d e n k ö n n e n , je g r ö ß e r d i e u n v e r m e i d l i c h e n U n g l e i c h i n ä ß i g k e i t e n in d e n g e g e n s e i t i g e n A b s t ä n d e n der S c h a u f e l n , in i h r e r B e f e s t i g u n g a n d e n B i n d u n g e n s i n d , u n d je s t ä r k e r e U n t e r s c h i e d e z w i s c h e n d e r F r e i h e i t d e r e i n z e l n e n S c h a u f e l n a m E n d e u n d im Innern des S e g m e n t s a u f t r e t e n . W e n n wir t r o t z d e m a n n e h m e n , d a ß die Schwingungslinie des B i n d e d r a h t e s eine S i n u s k u r v e ist, s o b e g e h e n w i r d a m i t e i n e V e r n a c h l ä s s i g u n g , d e r e n T r a g w e i t e s c h w e r zu ü b e r s e h e n i s t . E b e n s o l ä ß t sich v o n v o r n e h e r e i n k a u m e i n e v e r n ü n f t i g e A u s s a g e d a r ü b e r m a c h e n , o b u n d in w e l c h e r W e i s e p e r i o d i s c h e B e l a s t u n g s s c h w a n k u n g e n an e i n e m S e g m e n t a u f t r e t e n ; m a n w i r d d a h e r k a u m v o r a u s b e s t i m m e n k ö n n e n , wieviel B ä u c h e u n d K n o t e n die a n g e n o m m e n e S c h w i n g u n g s l i n i e des S e g m e n t s a u f w e i s t . E b e n s o ist n i c h t s i c h e r , o b die A b s e t z u n g d e r S e g m e n t e g e g e n e i n a n d e r so s c h a r f ist, d a ß bei V o r h a n d e n s e i n v o n zwei o d e r m e h r B i n d e d r ä h t e n , d i e ü b e r e i n a n d e r g r e i f e n , s. A b b . 0, ü b e r h a u p t n o c h v o n S e g m e n t e n g e s p r o c h e n w e r d e n k a n n , v g l . L i t . - V e r z . 4, § 7. W i r h a b e n also k e i n e n A n h a l t , u m a u c h n u r n ä h e r u n g s w e i s e d i e r ä u m l i c h e F l ä c h e zu b e s t i m m e n , d i e v o n e i n e m S c h a u f e l p a k e t w ä h r e n d d e r S c h w i n g u n g g e b i l d e t w i r d . I n f o l g e d e s s e n e r s c h e i n t es w e n i g l o h n e n d , u n t e r g r o ß e m M ü h e - u n d Z e i t a u f w a n d m i t so w i l l k ü r l i c h e n u n d v e r e i n f a c h e n d e n A n n a h m e n zu r e c h n e n , d a ß d e r W e r t d e s E r g e b n i s s e s völlig in F r a g e s t e h t . T r o t z d e m l ä ß t sich a b e r s a g e n , d a ß S e g m e n t e ü b l i c h e r A u s f ü h r u n g a u s e b e n all d i e s e n G r ü n d e n o h n e h i n d u r c h S c h w i n g u n g e n n i c h t s e h r g e f ä h r d e t s i n d , d a e i n e w o h l b e s t i m m t e , zu R e s o n a n z e n A n l a ß g e b e n d e E i g e n f r e q u e n z in v i e l e n F ä l l e n g a r n i c h t v o r h a n d e n i s t . M e s s u n g e n m i t d e m T o n f r e q u e n z s p e k t r o m e t e r h a b e n d i e s b e s t ä t i g t , i n d e m F r e q u e n z a n a l y s e n a n g e s c h l a g e n e r S e g m e n t e m e i s t r e c h t u n r e i n e Ge' ) Ü b e r einen Fall t a n g e n t i a l e r S e g m e n t s c h w i n g u n g e n G e s . 1 9 1 4 , S. 121.

s. V e r f a s s e r

Jahrb. der

Schiffbautechn.

633 rausche ergaben, ohne d a ß a u s g e p r ä g t e M a x i m a einzelner Frequenzen sich h ä t t e n feststellen lassen; e i n i g e F ä l l e , bei d e n e n sich a u s g e p r ä g t e E i g e n f r e q u e n z e n f e s s t e l l e n l i e ß e n , f i n d e n sich in T a b . 61. E i n e G e f ä h r d u n g d e s S e g m e n t s t r i t t i m m e r n u r a u f , w e n n e i n z e l n e S c h a u f e l n s c h l e c h t im D e c k b a n d v e r n i e t e t sind u n d sich wie Einzelschaufeln v e r h a l t e n . A u c h d i e in § 1 e r w ä h n t e n H e r s t e l l u n g s g e n a u i g k e i t e n d e r e i n z e l n e n S c h a u f e l n e i n e s K r a n z e s w i r k e n i m S e g m e n t v e r b a n d s c h w i n g u n g s d ä m p f e n d , d a die g e g e n s e i t i g e V e r s t i m m u n g d e r S c h a u f e l n die Bildung a u s g e p r ä g t e r R e s o n a n z e n hindert. Ü b e r W e g e z u r B e r e c h n u n g v o n P a k e t s c h w i n g u n g e n , vgl. L i t . - V e r z . 1, 4, 5, 7, § 7 . Bindedraht

Schloßdraht

§ (3. V o r b e u g u n g s m a ß n a h m e n . D i e V o r b e u g u n g s m a ß n a h m e n g e g e n d a s A u f t r e t e n g e f ä h r l i c h e r S c h a u f e l s c h w i n g u n g e n g l i e d e r n s i c h n a c h V o r s t e h e n d e m in zwei G r u p p e n , v o n w e l c h e n d i e e r s t e die M a ß n a h m e n u m f a ß t , w e l c h e die E n t s t e h u n g s c h w i n g u n g s e r r e g e n d e r I m p u l s e v e r m e i d e n sollen, w ä h r e n d d i e z w e i t e die K o n s t r u k t i o n s r e g e l n e n t h ä l t , w e l c h e b e f o l g t w e r d e n m ü s s e n , u m e i n e gegen S c h w i n g u n g e n m ö g l i c h w i d e r s t a n d s f ä h i g e B e s c h a u f e l u n g zu e r z i e l e n . Z u r e r s t e n G r u p p e z ä h l t b e i s p i e l s w e i s e die r i c h t i g e V e r t e i l u n g d e r D ü s e n g r u p p e n b z w . d i e U n t e r t e i l u n g der L e i t k r ä n z e in S e g m e n t e in d e r a r t i g u n r e g e l m ä ß i g e r F o r m , d a ß p e r i o d i s c h sich w i e d e r h o l e n d e B e l a s t u n g s s t ö ß e auf d i e L a u f s c h a u f e l n a u s b l e i b e n , f e r n e r die A u s f ü h r u n g d e r D ü s e n g r u p p e n in v e r s c h i e d e n e n L ä n g e n , w i e d i e s j a a u c h a u s a n d e r e n G i i i n d e n b e r e i t s zu g e s c h e h e n p f l e g t . S o d a n n ist d a r a u f zu a c h t e n , d a ß bei T u r b i n e n m i t R a d s c h e i b e n die l e t z t e r e n so solide a u s g e f ü h r t w e r d e n , d a ß n i c h t d i e s e s e l b s t i n s S c h w i n g e n g e r a t e n u n d d a d u r c h d i e S c h a u f e l n b e e i n f l u s s e n . Solide L a g e r u n g d e r T u r b i n e n , B l o c k k o n s t r u k t i o n , vgl. § 130 d e s H a u p t t e x t e s , V e r m e i d u n g von u n r u h i g l a u f e n d e n Getrieben, von E r s c h ü t t e r u n g e n des M a s c h i n e n r a u m e s d u r c h s t a r k vibrierende Hilfsmaschinen u s w . ist e r f o r d e r l i c h . W a s die z w e i t e G r u p p e b e t r i f f t , h a n d e l t es s i c h v o r a l l e m d a r u m , d i e S c h a u f e l n selbst so s c h w i n g u n g s f e s t a u s z u f ü h r e n , wie m ö g l i c h . D i e Ü b e r g ä n g e v o m S c h a u f e l f u ß z u m S c h a u f e l b l a t t s i n d also m i t g r o ß e n A u s r u n d u n g e n zu v e r s e h e n u n d d e r u n t e r e Teil d e r S c h a u f e l ist n a c h o b e n zu a u s l a u f e n d g u t zu v e r s t ä r k e n , w i e d i e s z. B. a u s A b b . 7 zu e r s e h e n i s t . Diese M a ß n a h m e n zielen auf eine E r h ö h u n g d e r G r u n d s c h w i n g u n g s z a h l h i n ; g a n z a l l g e m e i n ist e i n e s o l c h e E r h ö h u n g w ü n s c h e n s w e r t , d a d e r g r ö ß e r e E i n f l u ß d e r D ä m p f u n g die A m p l i t u d e n n i e d r i g h ä l t ; O b e r s c h w i n g u n g e n d a z u s i n d m e i s t s c h o n völlig unschädlich. G ü n s t i g w i i k t a u c h d a s B e s t r e b e n , l a n g e S c h a u f e l n zu v e r m e i d e n ; s c h o n i m 2. Bd., § 91, w u r d e d a r a u f h i n g e w i e s e n , d a ß d a s V e r h ä l t n i s v o n S c h a u f e l l ä n g e zu S c h a u f e l b r e i t e n i c h t g r ö ß e r als 1 0 : 1 gew ä h l t w e r d e n s o l l ; im a l l g e m e i n e n p f l e g t m a n h e u t e s c h o n W e r t e v o n 8 : 1 n i c h t zu ü b e r s c h r e i t e n . H i e r f ü r m a ß g e b e n d ist d e r W u n s c h , b e i g ü n s t i g e n D u r c h t r i t t s q u e r s c h n i t t e n a m S c h a u f e l f u ß , w o d u r c h ein M i n d e s t w e r t f ü r die Teilung gegeben wird, a u c h an der Schaufelspitze noch eine g u t e D a m p f f ü h r u n g zu h a b e n . Diese B e d i n g u n g e n f ü r die S c h a u f e l l ä n g e b e d e u t e n e i n e B e g r e n z u n g d e r zu v e r a r b e i t e n d e n D a m p f m e n g e , ein U m s t a n d , d e m m a n d u r c h d e n B a u v o n D o p p e l s t r o m t u r b i n e n b e g e g n e t . A u c h d i e H e r a b s e t z u n g d e r F l i e h k r a f t b e a n s p r u c h u n g auf t r a g b a r e W e r t e v e r b i e t e t zu g r o ß e S c h a u f e l l ä n g e n .

A b b . 7.

634 Man begrenzt das Verhältnis Schaufellänge zu Rotordurchmesser meist auf etwa 1 : 5 . Des ferneren sind Bindungen zu benutzen, welche zwar als Versteifung sehr wirksam sind, andererseits aber möglichst geringe Massen besitzen. A u c h dies dient einer Erhöhung der Schwingungszahl des S e g m e n t s . Vorteilhaft ist es, wenn man bei mehreren Bindedrähten die Unterteilungen der S e g m e n t e nicht auf die gleichen Schaufeln fallen l ä ß t ; hierdurch erreicht man ein Übereinandergreifen der B i n d e d r ä h t e und verwischt dadurch die Grenzen der S e g m e n t e gegeneinander; da(nit werden vor allem P a k e t s c h w i n g u n g e n mit einem K n o t e n in der M i t t e und einem B a u c h an j e d e m E n d e erschwert, bei denen m a n mit besonders großen Amplituden der E n d s c h a u f e l n rechnen m u ß . Hierzu m u ß allerdings b e m e r k t werden, daß, wenn derartige Verbindungen der S c h a u f e l p a k e t e vorgenommen werden, eine sorgfältige K o n s t r u k t i o n erforderlich ist, da sich sonst diese Verbindungen leicht nach und n a c h ausschlagen. Im ganzen ist die Schwingungsgefahr bei modernen, gut bandagierten Beschauflungen nur gering. In Tabelle 61 sind einige Beispiele von modernen Beschauflungen zusammengestellt, die im B e t r i e b in dieser R i c h t u n g keine B e a n s t a n d u n g e n gezeigt haben, sowie die an ihnen gemessenen axialen und tangentialen Schwingungszahlen. Tabelle

N r . 61.

Segmentschwingungen. Dim.

Bindung Schaufelzahl

. . . .

Segmentzahl

. . . .

Schaufellänge . . . . Mittl. Schaufelradius . Frequenz in axialer Richtung Frequenz in tangent. Richtung

Beschauflung 1

cm cm

2 Bindedrähte 206 14 mit 10 Schaufeln 6 m i t 11 Schaufeln 33,5 165

Hz

180

Hz

292

—

Beschauflung 2

Beschauflung 3

Aufgenietetes D e c k b a n d A u f g e n i e t e t e s D e c k b a n d 232 186 20 mit 11 S c h a u f e l n 6 m i t 15 Schaufeln 6 mit 16 Schaufeln 1 mit 12 S c h a u f e l n 13,5 16,8 146,5 55 205 —

400 1830

Treten trotz dieser V o r s i c h t s m a ß n a h m e n infolge unvorhergesehener Schwingungsübertragungen Schaufelschwingungen gefährlichen Ausmaßes auf, so wird es sehr oft genügen, die an der Übertragung der Schwingungen beteiligten S y s t e m e gegeneinander zu verstimmen lind so die Ursachen zu beseitigen. In manchen Fällen kann man sich auch dadurch helfen, daß m a n , wie in A b b . 8 skizziert, die S c h a u f e l p a k e t e besonders versteift. Dies in A b b . 8 angegebene Verfahren wurde vor J a h r e n mit gutem Erfolg bei großen direkt wirkenden T u r b i n e n verwendet und ließe sich sinngemäß auch, wo erforderlich, auf heutige K o n struktionen übertragen. § 7.

4. 5. 6. 7.

Literatur-Verzeichnis.

1. S t o d o l a , A., Die D a m p f t u r b i n e . J . Springer, Berlin 1924. 2. T i m o s h e n k o , S t . , Schwingungsprobleme der T e c h n i k . Abb. 8. J - Springer, Berlin 1932. 3. B i e z e n o - G r a m m e l , Technische D y n a m i k . J . Springer, Berlin 1939. H o r t , W . , Schwingungen der R ä d e r und Schaufeln in D a m p f t u r b i n e n . Z. V D I 1926, Heft 42. S ö r e n s e n , E . , B e r e c h n u n g der Eigenschwingungszahl von T u r b i n e n s c h a u f e l n . W e r f t , Reederei, Hafen 1928, H e f t 4. L o h m a n n , W . , Eigenschwingungen von Dampfturbinenschaufeln unter allgemeinen B e dingungen. Dissertation T . H. H a n n o v e r 1930. S ö r e n s e n , E . , Ü b e r Schwingungen von D a m p f t u r b i n e n - S c h a u f e l n . Ing.-Arch. 1937, Heft 6.

Anhang 12.

Druckverluste in Rohrleitungen. § 1. Gerade Rohrleitungen. Allgemeines. Beim D u r c h s t r ö m e n von L e i t u n g e n u n d A r m a t u r e n e n t s t e h t d u r c h die R e i b u n g im Innern des M e d i u m s und an den B e g r e n z u n g s f l ä c h e n ein W i d e r s t a n d , f ü r dessen Ü b e r w i n d u n g ein b e s t i m m t e s D r u c k g e f ä l l e erforderlich ist. Die E r m i t t l u n g dieses D r u c k verlustes ist n u r durch Versuche u n d E r f a h r u n g e n zu b e s t i m m e n , so d a ß die rechnerische Vorausb e s t i m m u n g n u r mittels E r f a h r u n g s k o e f f i z i e n t e n u n d a u c h n u r in a n g e n ä h e r t e r F o r m möglich ist. F ü r g e r a d e Rohrleitungen b e r e c h n e t m a n den D r u c k v e r l u s t m e i s t n a c h der N ä h e r u n g s f o r m e l kg/m 2

=

(Gl. 1) 2

H i e r n a c h ist der D r u c k v e r l u s t J p also p r o p o r t i o n a l der Geschwindigkeitshöhe

w , der Länge L u n d &

^

u m g e k e h r t p r o p o r t i o n a l d e m D u r c h m e s s e r d d e r Rohrleitung, sowie p r o p o r t i o n a l dem spezifischen Gewicht y oder — w a s f ü r Gase u n d D ä m p f e vielfach gewählt wird — u m g e k e h r t proportional d e m spezifischen Volumen v. Alle diese Größen sind in m , sek und kg zu v e r s t e h e n . ( U m den Druckabfall also beispielsweise in A t m o s p h ä r e n zu e r h a l t e n , m ü ß t e m a n den A u s d r u c k f ü r A p d u r c h 10 J dividieren.) Ist die s t ü n d l i c h e Menge des s t r ö m e n d e n M e d i u m s G in kg/h gegeben, so k a n n m a n , da f ü r den R o h r q lerschnitt F ( m 2 ) 11' = = , , m „ C r = 3600 • F • y

— w 24 - . ^ . , , = 0,000354 7i • a • 3600 • y

az-y

rn/sek

ist, f ü r den D r u c k a b f a l l auch setzen . A p = /.

638 • G2 • L - 1 0 ~ u . . 2 , — kg/m

,„, , . (Gl. 1 a)

Der R e i b u n g s w e r t /. ist ein rein e m p i r i s c h e r W e r t und a b h ä n g i g von vielen einzelnen F a k t o r e n . Man b e t r a c h t e t ihn im allgemeinen als eine F u n k t i o n der Reynoldsschen Zahl Re, welche ihrerseits v o m D u r c h m e s s e r d, der Geschwindigkeit n1 und der k i n e m a t i s c h e n Zähigkeit v a b h ä n g t . n

W d

'

V

Die k i n e m a t i s c h e Zähigkeit in obiger F o r m e l ist der Q u o t i e n t der a b s o l u t e n Zähigkeit J;1) in y k g s e k / m 2 u n d der Dichte o = g ' n k g s e k 2 / m 4 , so d a ß f ü r die Reynoldssche Zahl die Beziehung gilt Re

v g

(Gl. 2)

n-v-g

Ist die Menge des Mediums G in kg/h gegeben, so k a n n man diese Gleichung a u c h schreiben Re = 0,000036 - ß a • rj

(Gl. 2 a )

D a die Reynoldssche Zahl in weiten Grenzen v e r ä n d e r l i c h ist, t r ä g t m a n üblicherweise die Reib u n g s w e r t e 1 ü b e r dem L o g a r i t h m u s der R e y n o l d s s c h e n Zahl a u f , wie dies im K u r v e n b l a t t Abb. I geschehen ist. § 2. Dampfrohrleitungen. In A b b . 1 ist der Verlauf der d u r c h Versuche mit D a m p f e r m i t t e l t e n a b s o l u t e n Z ä h i g k e i t s w e r t e f ü r verschiedene D r ü c k e über der D a m p f t e m p e r a t u r a u f g e t r a g e n 2 ) . F ü r 1

) Die a b s o l u t e Zähigkeit r] ist diejenige K r a f t , die n o t w e n d i g ist, u m eine Flüssigkeitsschicht von 1 m 2 O b e r f l ä c h e ü b e r eine gleich große, 1 m e n t f e r n t e Schicht mit d e r Geschwindigkeit von 1 m/sek zu v e r s c h i e b e n . 2 ) Die K u r v e n sind der A r b e i t von S i g w a r t (Forsch. Ing. Wes., B d . 7, 1936, Nr. 3, S. 125) entnommen.

636 p r a k t i s c h e V e r h ä l t n i s s e b e w e g t s i c h d e r W e r t 1/ also in (Jen G r e n z e n v o n 2 , 0 — 2 , 5 • 10"'". F ü r e i n e n b e s t i m m t e n D a m p f z u s t a n d l ä ß t s i c h d a m i t bei K e n n t n i s d e r D a m p f m e n g e u n d d e s R o h r l e i t u n g s d u r c h i n e s s e r s die R e y n o l d s s c h e Z a h l e r m i t t e l n , u n d a u s d i e s e r w i e d e r u m ist an H a n d d e s K u i v e n b l a t t e s A b b . 1 d e r R e i b u n g s b e i w e r t / zu b e s t i m m e n . Diese l e t z t e r e n K u r v e n s i n d auf G r u n d v o n M e s s u n g e n von E . Z i m m e r m a n n 1 ) an g e r a d e n R o h r l e i t u n g e n verschiedener D u r c h m e s s e r e r m i t t e l t . Nachdem

Abb. 1. m a n d a s s p e z i f i s c h e V o l u m e n d e s D a m p f e s a u s d e n D a m p f t a b e l l e n e n t n o m m e n h a t , s i n d n u n m e h r alle W e r t e g e g e b e n , u m d e n D r u c k a b f a l l \ p n a c h Gl. (1) zu b e r e c h n e n , w a s w e i t e r u n t e n d u r c h B e i s p i e l e e r l ä u t e r t w e r d e n soll. E s ist n a t u r g e m ä ß n o c h zu b e a c h t e n , d a ß d a s s p e z i f i s c h e V o l u m e n s i c h m i t d e m A b f a l l d e s D r u c k e s u n d d e r T e m p e r a t u r in d e n R o h r l e i t u n g e n ä n d e r t . M a n m u ß also f ü r e i n e Ü b e r s c h l a g s r e c h n u n g ein g e s c h ä t z t e s m i t t l e r e s V o l u m e n u n d e i n e m i t t l e r e T e m p e r a t u r a n n e h m e n o d e r bei g e n a u e r e n R e c h n u n g e n die R o h r l e i t u n g in m e h r e r e A b s c h n i t t e u n t e r t e i l e n .

Abb. 2. ') Vgl. A r c h i v f ü r W ä r m e w i r t s c h a f t ,

Abb. 3. B d . 21 (1940), H e f t 6, S. 134.

637 § 3. Wasserrohrleitungen. Der Rechnungsgang ist f ü r Wasser und auch für alle anderen Medien prinzipiell der gleiche, wie oben f ü r Dampf geschildert, d. h. es gilt zunächst, die Reynoldssche Zahl zu ermitteln. Hierzu ist die K e n n t n i s der Zähigkeit notwendig, welche f ü r Wasser in Abb. 3 über der T e m p e r a t u r zusammen mit dem spezifischen Gewicht aufgetragen ist. Das spezifische Gewicht gilt f ü r reines Wasser. Bei Seewasser m ü ß t e man die entsprechende Salzkonzentration berücksichtigen, doch ist, wie wir später sehen werden, der Anteil der glatten Rohrleitungen am Druckverlust n u r bei sehr langen Strängen von solchem Einfluß, daß man derartige Fein1000 heiten berücksichtigen m ü ß t e . Man kann bei Wasser im allgemeinen das spezifische Gewicht y kg m :i einsetzen. Die Widerstandsbeiwerte für Rohrleitungen sind in Abhängigkeit von der Reynoldsschen Zahl die gleichen, wie sie d u r c h die Kurven der A b b . 1 wiedergegeben sind. In § 7 ist ein Beispiel f ü r die E r m i t t l u n g des W i d e r s t a n d e s in einer Kühlwasserleitung gegeben. Außer Wasserleitungen kommen an Bord im allgemeinen nur Ölleitungen noch in Frage, f ü r welche n a t u r g e m ä ß der Gang der Berechnungen der gleiche ist. Die Zähigkeit des Öles ist indessen sehr verschieden und meistens in Engler-Graden E" angegeben. Ist diese Zähigkeit bekannt, so ermittelt sich d a r a u s die absolute Zähigkeit // nach der Formel

W >j = y • |o,746

—

)•

§ 4. Rohrleitungsarmaturen. Der Druckverlust, welcher sich unter Verwendung der G l . ( l ) f ü r g l a t t e Rohrleitungen ergibt, ist im allgemeinen sehr gering, wenn nicht übermäßig hohe Geschwindigkeiten in Frage kommen. Er würde die in der Praxis feststellbaren Druckverluste, welche z. B. in der D a m p f l e i t u n g zwischen Kesselabsperrventil u n d H a u p t m a n ö v r i e r v e n t i l bei gewöhnlichen Kolbenmaschinenanlagen mit Zylinderkesseln etwa 0,4—0,6 at betragen und bei Turbinenanlagen mit langen verzweigten Dampfwegen bis zu etwa 5 at ansteigen, bei weitern nicht erklären. Den überwiegend größten Teil des tatsächlichen Druckverlustes verursachen die in der Leitung befindlichen A r m a t u r e n . Auch hierfür kann man eine Proportionalität des Widerstandes mit der Geschwindigkeitshöhe a n n e h m e n und schreiben: • !/' = :

kg in-

(Gl. 3)

Der Vergleich dieser Gleichung mit Gl. (1) zeigt, daß man erklärlicherweise bei Armaturen das Verhältnis der Rohrleitungslänge zum Durchmesser rechnerisch nicht mehr berücksichtigt, sondern durch entsprechende Wahl des W i d e r s t a n d s b e i w e r t e s C auszugleichen v e r s u c h t . Dieser kann im allgemeinen nur aus bisher noch ziemlich spärlich vorhandenen Versuchen ermittelt werden. N a t u r g e m ä ß h ä n g t er auch von der Reynoldsschen Zahl ab, doch läßt sich dieser Z u s a m m e n h a n g nur bei A r m a t u r e n mit a n n ä h e r n d konstantem Durchmesser ermitteln. Dies ist z. B. der Fall bei Rohrbogen, f ü r welche die d u r c h Messungen ermittelten W i d e r s t a n d s beiwerte in Abb. 4 für einige Fälle aufgetragen sind, und zwar über dem Logarithmus der Reynoldsschen Zahl, wie bereits in A b b . 1 f ü r gerade Leitungen geschehen. Dabei beziehen sich die Kurven A bzw. B auf 9 0 " - K r ü m m e r bei R = 4 • d bzw. tf = d, C auf Faltenrohrbogen 90" bei R = 3,5 • d, D auf Glattrohr-Lyrabogen bei R = 4 • d, E auf Faltenrohr-Lyrabogen bei R = 3,5 • d. Die Werte gelten für alle Gase und Flüssigkeiten.

Abb. 4.

638 D e r E i n f l u ß d e s R o h r d u r c h m e s s e r s auf die Größe der W i d e r s t a n d s b e i w e r t e ist in dieser Z u sammenstellung vernachlässigt worden. Die sonstigen in d e r R o h r l e i t u n g v o r k o m m e n d e n A r m a t u r e n , wie A b s p e r r v e n t i l e , Schieber, Verz w e i g u n g s s t ü c k e u n d ä h n l i c h e u n t e r s c h e i d e n sich in ihrer B a u a r t so s t a r k , d a ß m a n n u r s c h ä t z u n g s weise A n g a b e n ü b e r d a s e n t s p r e c h e n d e m a c h e n k a n n . Die T a b e l l e 62 g i b t eine Z u s a m m e n s t e l l u n g solcher W i d e r s t a n d s b e i w e r t e n o r m a l e r A r m a t u r e n m i t v e r s c h i e d e n e m D u r c h m e s s e r n a c h d e n A n g a b e n b e k a n n t e r R o h r l e i t u n g s f i r m e n . Der E i n f l u ß d e r Z ä h i g k e i t d e r v e r s c h i e d e n e n Medien ist a n g e s i c h t s der T a t s a c h e der g r o ß e n M a n n i g f a l t i g k e i t d e r A r m a t u r e n n u r d u r c h V e r s u c h s s e r i e n zu b e s t i m m e n . Solange diese M e s s u n g e n n o c h f e h l e n , k ö n n e n die a n g e g e b e n e n C-Werte n u r ziemlich r o h e N ä h e r u n g e n darstellen, die f ü r d e n Bereich der üblichen Medien b e g r e n z t e Gültigkeit h a b e n . T a b e l l e N r . 62. Widerstandsbeiwert f von Armaturen. Durchmesser m m

Normales Durchgangsventil Normales Eckventil T-Stück Schieber

. .

50

100

200

300

400

500

5,0 3,3 3,1

5,4

6,2 5,3 3,5 0,5

7,0 6,2 4,4

7,7

4,1 3,0

6,7 5,3

8,3 6,9 6,3 0,7

D e r W i d e r s t a n d s b e i w e r t v o n T - S t ü c k e n k a n n d u r c h eine k r ä f t i g a b g e r u n d e t e E i n f ü h r u n g bis auf e t w a die H ä l f t e d e r obigen W e r t e v e r m i n d e r t w e r d e n . Die h o h e n W i d e r s t a n d s b e i w e r t e s o l c h e r A r m a t u r e n , i n s b e s o n d e r e d e r Ventile, s. A b b . 5 links, h a b e n zu e r f o l g r e i c h e n B e s t r e b u n g e n g e f ü h r t , n e u e r e V e n t i l b a u a r t e n m i t v e r r i n g e r t e m W i d e r s t a n d zu schaffen. M a n k a n n hierbei zwei G r u p p e n v o n V e n t i l k o n s t r u k t i o n e n u n t e r s c h e i d e n : solche, bei d e n e n die V e n t i l s p i n d e l s e n k r e c h t z u r Mittellinie der a n s c h l i e ß e n d e n R o h r l e i t u n g liegt, u n d solche, bei d e n e n die V e n t i l s p i n d e l geneigt ist. Z u d e n e r s t g e n a n n t e n A u s f ü h r u n g e n g e h ö r t die in d e r A b b . 5 M i t t e d a r g e s t e l l t e A u s f ü h r u n g d e s R h e i - V e n t i l s ( S c h ä f f e r ä n d e r t sich d i e D r u c k d i f f e r e n z . I p1 in .1 p.,. F ü r 1 p., e r g i b t sich w i e o b e n :

k w

• Ar I V O

+.%)'

ändert.

\ ) a n n i m m t , so

650 und wenn * klein gegen 1 ist A p2 — A p1 = k • 2 oc • w,2. Ist F die F l ä c h e der der D r u c k d i f f e r e n z A p ausgesetzten M e m b r a n , so ist die V e r s t e l l k r a f t P = F(A p2 — A pj) = F- k • 2h k i ± i " i

2

- i h

z

- k

2

=

K u

2

= K ' - n ,

(Gl. 5)

in ( 4 ) H =

/c' K " - / i 2 ;

(Gl. 6)

die l e t z t e n b e i d e n G l e i c h u n g e n s t e l l e n d i e s o g . Ä h n l i c h k e i t s g e s e t z e d e r P u m p e n t h e o r i e d a r . W i r s c h r e i ben sie in d e r F o r m : Qi Q2

=

»i. ;;2'

«i H2

"i2 . H2'2'

N, N2

=