Ueber Zentral- und Oberflächenkondensatoren. Von Georg W. Koehler, Regierungsbaumeister in Ludwigshafen a/Rh. Ueber Zentral- und Oberflächenkondensatoren. Kondensatormaschinen nutzen die Wärme des Dampfes wesentlich besser aus, als Auspuffmaschinen. So beträgt beispielsweise der Dampfverbrauch einer Maschine von ungefähr 250 PS Nutzleistung etwa 8 kg, wenn dieselbe mitKondensator arbeitet. Dieser Wert steigt aber auf fast 10 kg beim Uebergang zum Auspuff betrieb. Die theoretischen und praktischen Gründe für diese Tatsache sind zu bekannt, als dass sie an dieser Stelle besonders erklärt werden müssten; nur zwei Punkte sollen hier kurze Erwähnung finden. Textabbildung Bd. 318, S. 451 Fig. 1. Oelabscheider der Maschinen- und Armaturfabrik vorm. Klein. Schanzlin u. Becker. Den Masstab für die Leistung einer Dampfmaschine bildet der Flächeninhalt ihres Dampfdiagramms, d. i. derjenigen geschlossenen Kurve, welche die Spannungen im Zylinder als Funktion der Kolbenwege wiedergibt. Zur Erzielung einer Fläche bestimmter Grösse ist bei Kondensatormaschinen ein geringerer Füllungsgrad erforderlich als bei Auspuffmaschinen; dies allein bildet die Ursache wesentlicher Dampfersparnisse. Hinzu kommt noch, dass man in vielen Fällen das warme Abwasser des Kondensators, welches die Verdampfung- und einen Teil der Flüssigkeitswärme des Dampfes enthält, zur Kesselspeisung verwenden und daher erhebliche Kohlenersparnisse erreichen kann. Textabbildung Bd. 318, S. 451 Fig. 2. Luftpumpe Bauart Weiss. Ganz allgemein geschieht die Niederschlagung des Dampfes durch Kühlwasser. Je nachdem man dieses imKondensator mit dem Abdampfe unmittelbar in Berührung bringt oder von diesem durch möglichst dünne Zwischenwände trennt, unterscheidet man Einspritzkondensatoren und Oberflächenkondensatoren (Ericsson 1829). Welche dieser beiden Bauarten die meisten Vorzüge in sich schliesst, lässt sich ohne genaue Berücksichtigung der jeweiligen örtlichen Wasserverhältnisse nicht entscheiden. Die nachfolgenden Ausführungen werden zur Beurteilung dieser Frage einige Anhaltspunkte liefern. Diejenigen Fälle, in denen für den Kondensatorbetrieb Wasser von genügender Menge und Reinheit vorrätig ist, sind leider nicht allzu häufig. Flüsse oder Seen, aus welchen man weiches Wasser pumpen könnte, befinden sich oft erst in solchen Entfernungen von der Verwendungsstelle, dass man aus wirtschaftlichen Gründen auf diese Wasserentnahme verzichten muss. Die Gruben- und Brunnenwässer jedoch besitzen namentlich in Industriegegenden oft Verunreinigungen, welche sie zur Kesselspeisung untauglich machen. Wenn das verfügbare Wasser sich als säurehaltig erweist, so darf man es erst nach gründlichster chemischer Reinigung zur Speisung des Kessels benutzen; anderenfalls werden dessen Bleche durch die Bildung von meist schwefelsauren Salzen stark angegriffen, es entstehen in Höhe des Wasserspiegels hässliche Anfressungen, welche die Gefahr einer Explosion naherücken. Bei salzehaltigem Speisewasser sättigt sich allmählich der Inhalt des Kessels so stark mit Alkalien, dass diese in immer dickeren Schichten an den heissesten Stellen ausgeschieden werden, dort den Wasserumlauf behindern und derart bedenkliche Ueberhitzungen der Feuerbleche verursachen. Wünscht man also dennoch, beim Vorhandensein von Säuren und Salzen im Wasser, durch Speisung des Kessels mit Kondensatorwarmwasser Ersparnisse zu erzielen, dann bleibt nur die Möglichkeit eines Oberflächenkondensators bestehen, welcher den stetigen Kreislauf einer verhältnismässig geringen, oft teuer bezahlten Wassermenge gestattet; im Interesse der Schonung des Kessels ist unter solchen Umständen die Anwendung eines Einspritzkondensators ausgeschlossen, trotzdem dieser meist in der Herstellung billiger, in der Bedienung bequemer, in der Wirkung gründlicher ist und etwa nur halb so viel Kühlwasser als jener bedarf b25-30 kg gegenüber 40-50 (kg). Gleich hier möge hervorgehoben werden, dass bei Kondensatoren aller Art das tiefste, technisch mögliche Vakuum keineswegs auch das wirtschaftlich günstigste ist; vielmehr gelangt man gerade aus einer sorgfältigen Berücksichtigung der Temperatur und Menge des Kühlwassers und seiner Beschaffungskosten zu der Ansicht, dass durchschnittlich eine Luftleere von 80-90 v. H. die besten Ergebnisse liefert. Bei schlechten Wasser Verhältnissen ist also die Anschaffung eines Oberflächenkondensators allein deshalb empfehlenswert, weil dieser in seinem Kondensat ein vorzüglich steinfreies Kesselspeisewasser liefert, dem nur geringe Mengen Frischwasser zugesetzt zu werden brauchen. Letztere aber können zuvor leicht in irgend einem Wasserreinigungsapparat von schädlichen Beimengungen befreit werden. Textabbildung Bd. 318, S. 452 Fig. 3. Schieber zur Luftpumpe von Weiss. Der Wasserdampf, welcher beim Verlassen des Kessels frei von jeder Verunreinigung war, nimmt auf seinem Wege durch die Dampfzylinder viel Oel In die Auspuff- oder Vakuumleitung mit; dieses beschmutzt entweder die der Austrittsstelle benachbarten Gebäude und Dächer oder das Innere des Kondensators. In letzterem Falle wird das Niederschlagwasser durch die Oelbeimengung zur Kesselspeisung unbrauchbar, weil es einen zähen Schlammüberzug an der Heizfläche hervorruft, welcher den Wirkungsgrad der Anlage schwer beeinträchtigen würde. Deshalb soll man in die Abdampfleitungen stets Oelabscheider einbauen, welche die geschilderten Misstände beseitigen. Ihre Wirkung beruht meist darauf, dass der Dampf durch Scheidewände, Einbausiebe u. dergl. zu plötzlichen Richtungsänderungen gezwungen wird, überdies in dem grossen Raume des Abscheiders seine Geschwindigkeit verlangsamt, wobei die mitgerissenen Oelteilchen (und etwaiges Wasser) Zeit gewinnen, vermöge ihrer eigenen Schwere niederzusinken. Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines von der Maschinen- und Armaturfabrik vorm. Klein, Schanzlin u. Becker in Frankenthal-Pfalz ausgeführten, sehr wirksamen Oelabscheiders für Dampfleitungen jeder Art. Textabbildung Bd. 318, S. 452 Fig. 4. Kondensator mit Riemenantrieb. Alle Kondensatoren saugen im Betriebe aus der Atmosphäre Luft an. Die mit dem Speisewasser und Einspritzwasser in den Kondensator geführte Luft ist so unwesentlich, dass man sie kaum zu berücksichtigen braucht. Hingegen dringt durch die Stopfbüchsen der Niederdruckzylinder und die Verbindungsstellen der Vakuumleitung stets Luft ein, deren Menge man nach der Weissschen Formel U=\frac{\mu\,D}{1000} berechnen kann. (Darin bezeichnet U die während einer Minute angesaugte Luftmenge in cbm; D die dem Kondensator in einer Minute zugeführte Dampfmenge in kg; μ = 1,80 –+- 0,01 Z ist eine Vorzahl, welche von der Gesamtlänge Z in m der Dampfleitung abhängt.) Diese Luft muss nun als der schlimmste Feind eines wirksamen Vakuums gründlich entfernt werden. Hierzu dienen Luftpumpen verschiedenster Konstruktion. Während man in den meisten Gewerbezweigen, welche mit einer Absaugung grösserer oder geringerer Luftmengen arbeiten, Pumpen mit selbsttätigen Ventilen bevorzugt, wendet man bei Kondensatorluftpumpen in der Regel eine Steuerung des Lufteintritts und –auslasses durch Flachschieber (Weiss) oder Kolbenschieber (Köster) an. Diese Schieberluftpumpen gestatten, da alle ihre Bewegungen zwangläufig geregelt werden, durchschnittlich höhere Umlaufzahlen als Ventilluftpumpen und zeichnen sich durch einen trotz ihrer grösseren schädlichen Räume recht gunstigen Wirkungsgrad aus. Das Kennzeichen einer Weissschen Luftpumpe (vergl. Fig. 2) bildet der Schieber mit Ueberströmung zwischen beiden Zylinderhälften: Fig. 3 zeigt über dem Schieberspiegel den Querschnitt eines solchen Luft Schiebers in der Mittelstellung, welche einer der Totlagen des Pumpenkolbens entspricht. Hierbei werden auf kurze Zeit Vorder- und Rückseite des Kolbens miteinander verbunden; dadurch ist der noch im schädlichen Raume einer Zylinderseite aufgespeicherten Druckluft die Vereinigung mit der Saugluft der anderen Zylinderseite ermöglicht, die Spannungen gleichen sich aus, die Druckkurve des Luftdiagramms verläuft deshalb höher und der Lieferungsgrad der Pumpe wird gesteigert. Es ist hier nicht der Ort, die sonstigen Eigenschaften Weissscher Luftpumpen klarzulegen, bezüglich dieses Gegenstandes braucht nur auf andere Quellen hingewiesen zu werden (Z. V. D. I. 1888 und 1891). Beinahe immer fasst man an Einspritzkondensatoren für einzelne Dampfmaschinen, welche meist nach dem Gleichstromprinzip arbeiten, Luft- und Mischwasserpumpe zusammen und betätigt ihren gemeinsamen Kolben mittels irgend eines Gestänges von der Kurbel oder vom Kreuzkopf aus. Nur selten verlässt man aus triftigen Gründen diese Anordnung; so können u.a. ungünstige Raumverhältnisse oder der spätere Anbau eines Kondensators den Ersatz des unmittelbaren Antriebes durch ein Riemen- oder Zahnrädervorgelege, auch einen besonderen Dampfzylinder notwendig machen. Textabbildung Bd. 318, S. 453 Fig. 5. Kondensator mit Simplexdampfzylinder. Zwei Beispiele derartiger unabhängiger Kondensatoren zeigen Fig. 4 und 5; erstere stellt einen Riemenkondensator dar, im zweiten Bilde ist ein Simplexdampfzylinder dem Pumpenzylinder gegenüber an das Zwischenstück geschraubt. Diese beiden Bauarten bieten den Vorteil, dass man bei häufigen Betriebspausen (Förder- und Walzenzugmaschinen) gerade während der Anlaufdauer den Gegendruck bis auf die Luftleere des Kondensators vermindert und so die Zugkraft der Maschine im gleichen Masse vergrössert. Ausserdem kann man, was ebenfalls in vielen Fällen von Wert ist, einem unabhängigen Kondensator selbst während des Stillstandes der Hauptmaschine den Abdampf von Hilfsmaschinen (Pumpen und Ventilatoren, Eis- und Lichtmaschinen u.s.w.) zuführen. So entsteht gewissermassen ein Zentralkondensator, welcher einerseits die Wartung der ganzen Anlage vereinfacht und andererseits infolge seiner Grösse einen besseren Wirkungsgrad ergibt wie mehrere einzelne Kondensatoren für geringere Leistung. Auf grossen Hüttenwerken ist die Errichtung einer Zentralkondensation mindestens ebenso wichtig wie der Bau einer Dampfkessel- oder Elektrizitätszentrale. Hier findet man, und das beweist die Wichtigkeit solcher Anlagen, fast jedes Kondensatorsystem – Einspritz- und Oberflächenkondensator mit den verschiedensten Abänderungen – vertreten. Je nachdem ein Kondensator vom Kühlwasser und dem Abdampfe in gleich- oder gegen gerichtetem Sinne durchflössen wird, unterscheidet man Gleichstromkondensatoren und Gegenstromkondensatoren. Die erste Hauptart wird namentlich durch die an Dampfmaschinen üblichen Einspritzkondensatoren mit nasser Luftpumpe vertreten; hier bewegen sich Kühlwasser und Abdampf in gleicher Richtung von oben nach unten, und die tatsächliche Kondensatorspannung pk setzt sich nach dem Daltonschen Gesetze aus der Dampfspannung pd und der Luftspannung pl zusammen, so dass pk= pd + pl Anders indess beim Gegenstromkondensator. Dieser trennt die Luft sehr energisch vom Wasserdampf und führt sie an die höchste und kühlste Stelle des Niederschlagraumes, dorther saugt die Luftpumpe und die Kondensatorspannung pk sinkt mit Leichtigkeit bis fast genau auf die der Kühlwassertemperatur gemässe Dampfspannung pd. Die meisten und bekanntesten Ausführungen solcher Gegenstromeinspritzkondensatoren rühren von F. J. Weiss (Basel) her; ihre Bauart und Wirkungsweise ist bereits so oft in Zeitschriften und Lehrbüchern geschildert worden, dass es sich erübrigt, ihnen nochmals eine ausführliche Beschreibung zuteil werden zu lassen. Ihre Hauptvorzüge beruhen darin, dass sie mit verhältnismässig wenig Einspritzwasser, selbst bei langen Rohrleitungen von mangelhafter Dichtheit eine kräftige Luftleere erzeugen und für die Kesselspeisung ein Mischwasser liefern, dessen Wärmegrad ziemlich dem des Abdampfes im Kondensator entspricht. Neuerdings ist, wie hier erwähnt werden soll, der Weisskondensator durch J. Klein-Frankenthal (Maschinen- und Armaturfabrik vorm. Klein, Schanzlin & Becker) vereinfacht und verbessert worden. Nähere Mitteilungen über diese äusserst zweckmässige Kondensatorart würden zu weit gehen; Heft 3 des Jahrganges 1903 der Zeitschrift „Glückauf“ (Essen) enthält einen längeren Bericht über eine solche Zentralkondensation, welche auf Geisheckschacht der Königlichen Grube Heinitz bei Saarbrücken im Betriebe ist. Dort lagen die Wasserverhältnisse einigermassen günstig: daraus erwuchs die Möglichkeit, einen Einspritzkondensator anzuwenden. Textabbildung Bd. 318, S. 454 Fig. 6. Liegender Röhrenkondensator der Rombacher Hüttenwerke. Die eigentümliche Form der Maschinenräume an Bord der Seeschiffe macht es erklärlich, dass man hier nur Kondensatoren mit wagerechter Achse unterzubringen imstande ist; dabei ergibt sich meist eine recht bequeme Führung des Zirkulationswassers, welches die aussen vom Dampf bespülten Kondensatorrohre durchfliesst. Auch in einer grossen Zahl ortsfester Betriebe, namentlich im Bergbau und Hüttenwesen, gibt es Röhrenkondensatoren liegender Bauart; Fig. 6 zeigt eine solche Anlage auf den Rombacher Hüttenwerken in Rombach (Lothringen). Der im Bilde leicht kenntliche Kondensator schlägt stündlich bis zu 30000 kgDampf nieder, dieser steigt durch das rechts unten ersieht liehe dicke Rohr zum Oelabscheider, durchströmt denselben und gelangt mittels einer kurzen Zwischenleitung in den Kondensatorraum. Das Kühlwasser wird von dem am linken Rande teilweise dargestellten Gradierwerk durch die Zirkulationspumpe abgezogen und in den Kondensator gedrückt. Die Kühlfläche des letzteren ist aus einer Menge Messingröhren von etwa 2 mm Wandstärke hergestellt, deren Oberflächen dem Dampfe die Wärme entziehen. Sowohl der Wasserinhalt, als auch das Gewicht der einzelnen Teile des Kondensators speichern in sich einen Kühlvorrat auf, welcher bei plötzlicher Zufuhr bedeutender Dampfmengen die unvermeidlichen Schwankungen der Luftleere verringert. (Schluss folgt.)