Kesselsteinabscheider

Kesselsteinabscheider. Einrichtungen zur Abscheidung des Kesselsteins aus dem Kesselspeisewasser, bevor sich letzterer im Kessel verteilen und an dessen Wandungen anhängen kann.

Die K. sind entweder im Dampfraume oder im Wasserraume oder auch außerhalb des Kessels, dann aber in unmittelbarer Verbindung mit diesem angebracht.

Sie kommen während des Betriebes, u.zw.: durch Vorwärmen des Speisewassers infolge Wärmemitteilung aus dem Dampfe im Dampfraum, aus dem Kesselwasser im Wasserraume und aus in besondere Gefäße zugeleitetem Dampf in Wirksamkeit.

In allen drei Fällen bewirkt die Erwärmung des Speisewassers eine Austreibung der Luft und der Kohlensäure aus diesem und vorwiegend ein Ausfällen der Bicarbonate des Kalkes, der Magnesia, des Eisens und der einfach kohlensauren Magnesia.

Von seinem Gehalte an Gips verliert bei dieser Erwärmung das Wasser nur nach Maßgabe des Druckes und der Temperatur jenen Teil, der beispielsweise bei

166° und 6 Atm.	über 16∙5 Härtegrade
180° und 9 Atm.	über 10∙3 Härtegrade
190° und 11 Atm.	über 8∙3 Härtegrade

hinausgeht.

Es ist also ein ziemlich geringer Teil, da gewöhnliches Grundwasser selten mehr als 8∙3 Härtegrade Gips enthält.

Diese Abscheider wirken auch als Schutz gegen Korrosionsbildung. Die Kohlensäure der einfachkohlensauren Magnesia trennt sich nämlich nicht erst im Kessel selbst, sondern schon im Abscheider von der Magnesia ab. Sie tritt daher nicht in dem chemisch besonders wirksamen Entstehungszustande zum Eisen.

Zu den K., die innerhalb des Kessels, u.zw. im Dampfraum angebracht werden, gehört der sog. Kesselsparschoner »Vapor« (Abb. 186). Er besteht aus drei terrassenförmig übereinanderliegenden (des Einbringens in den Kessel halber zweiteiligen) flachen Pfannen, die ein viereckiges Speisewassersteigrohr umschließen. In dessen unteres Ende tritt das Speisewasser ein, steigt darin auf und fällt über zwei Überfälle zu der obersten kleinsten Pfanne herab.

Von dieser gelangt es im Zickzackwege durch höher liegende Abflußlöcher auf die zweite und auf die dritte Pfanne und endlich auf den Spiegel des Kesselwassers.

Bei diesem langsamen Ablauf entweichen die Luft und die Kohlensäure aus dem Speisewasser in den Dampfraum.

Ein großer Teil des Schlammes und des Kesselsteines bleibt aber auf den Pfannen zurück und wird von Zeit zu Zeit entfernt.

Je höher die Dampftemperatur ist, je ununterbrochener das Speisen erfolgt, desto höher wird der Prozentsatz der am »Vapor« ausgeschiedenen Stoffe und desto weniger gelangt von ihnen zu den Feuerplatten und übrigen Kesselwandungen.

Ähnliche im Dämpfraum angebrachte Einrichtungen, bei denen das Speisewasser über Blechplatten oder Blechrinnen läuft, die im Dampfraume angebracht sind, wurden schon mehrfach mit wechselndem Erfolge angewendet.

Eine Einrichtung, die außerhalb des Kessels angebracht ist, aber unmittelbar vom Kesseldampf umspült wird, ist die der ungarischen Staatsbahnen (s. Abb. 187).

Diese Einrichtung besteht aus einem am Rücken der Lokomotivkessel angebrachten kleinen, liegenden Dom, dessen rückwärtiger Boden B abnehmbar ist.

An diesem Deckel sind innen vier miteinander durch Stutzen in Verbindung stehende Zellen (Z) befestigt, die unten mit einem gemeinsamen, nach den Zellen zu offenen Kommunikationsrohr (r) (Schlammfänger) versehen sind.

In den äußersten dieser im Dome liegenden Kasten fließt oben bei (o) das Speisewasser ein, geht im Zickzackwege durch alle 4 Zellen und die Zwischenstutzen hindurch und läßt einen Teil seiner Verunreinigungen an Schlamm und Kesselstein bildenden Stoffen in den Schlammfänger herabsinken, aus dem sie von Zeit zu Zeit abgeblasen werden.

Das gereinigte Speisewasser fließt über den Rand der hintersten Zelle und durch den Verbindungsstutzen des »Speisewasserreinigers« zum Kessel ab.

Von Zeit zu Zeit wird der Deckel abgenommen und das Zellensystem sowie der Schlammfänger gründlich gereinigt.

Eine außen am Deckel befestigte Rolle, die auf einer Schiene läuft, erleichtert das Herausziehen.

Die mit dieser Einrichtung erzielten Ergebnisse sind günstige zu nennen, denn es wird durch diese Anwendung der Zeitraum des erforderlichen Kesselauswaschens bedeutend verlängert, der im Kessel sich anlegende Schlamm und Kesselstein ist bedeutend verringert; auch das Rohrinnen tritt viel seltener auf.

Zu den K., die innerhalb des Kessels – aber in dessen Wasserraum – angebracht sind, gehören alle jene Einrichtungen, die das Speisewasser im Kessel selbst einige Zeit – räumlich abgetrennt vom Kesselwässer – fortleiten, dadurch erwärmen und zum Ausscheiden der Kesselsteinbildner bringen.

Die einfachste Art dieser Einrichtungen ist ausgeführt worden durch die Wiener-Neustädter Lokomotivfabrik in Form von oben und seitwärts geschlossenen Blechtaschen, die über den Speiskopfmündungen angebracht wurden. Die bei der Vorwärmung ausfallenden Niederschläge werden in ihnen zum Kesselbauch herabgeleitet. Ähnliche Taschen (T) sind in Abb. 188 dargestellt.

Eine weitere Ausbildung hat diese Einrichtung von der Hannoverschen Maschinenbauaktiengesellschaft, bei der auf der Ausstellung in Buenos-Ayres 1910 ausgestellten 1 – D – 1-Lokomotive erfahren, indem der vorderste Teil des Kessels durch eine zweite, nicht ganz nach oben reichende Rohrwand und ein knapp unter dem Dampfzuleitungsrohr liegendes Querblech in eine Vorwärmkammer ausgestaltet wurde, aus der das unter den Taschen T hervorkommende Speisewasser sich weiter vorwärmt und erst dann durch ein Loch in der oberen Querwand in den Langkesselraum abströmt.

Die in dieser Vorwärmkammer sich absetzenden Niederschläge sammeln sich in einem Schlammsack und werden von hier möglichst oft abgelassen.

Bedeutend billiger und auch entsprechend wirksam ist der K. von Gölsdorf.

Abb. 189 stellt einen K. dieser Bauart dar.

Der Körper (K) des K. ist aus Gußeisen, der Deckel (D) aus Blech.

Bei Lokomotiven ist je ein solcher K. rechts und links im Anschlusse an die Speiskopfleitung (S) eingebaut und mit einer Austrittsöffnung für den Schlammhahn (H) versehen, der möglichst oft betätigt werden muß.

Das in diese K., Bauart Gölsdorf, eintretende Speisewasser verliert unter der Wärmemitteilung des Kesselwassers seine Luft und Kohlensäure, die durch eine Anzahl von Schlitzen in dem Deckel nach oben abfließen kann und einen Teil seiner kesselsteinbildenden Verunreinigungen. Eine Beschleunigung der Ausscheidung letzterer findet an den Austrittsschlitzen des Deckels statt, da an diesen Stellen eine Zusammendrängung der in den Kesselraum übertretenden Flüssigkeit erfolgt.

Außer dem Vorteile der wesentlichen Verminderung des Kesselsteinansatzes an die Kesselwände bewirkt diese Einrichtung die möglichste Vermeidung korrosiver Einwirkungen des Wassers auf das Kesselblech, da die Umsetzungen der Stoffe in den Taschen selbst, nicht aber erst im Kessel erfolgen, während bei der unmittelbar vorstehend beschriebenen Einrichtung das Kesselblech besonders unter der Blechtasche gefährdet ist.

Ein außerhalb des Kessels angebrachter K., der aber nicht ununterbrochen, sondern nur zeitweise wirkt, ist der nach Bauart Brazda (Abb. 190).

Dieser K. besteht aus einem kleinen, über dem Rücken des Hauptkessels angebrachten Vorkessel, der durch einen Ejektor zeitweise mit Wasser gefüllt wird. Nach Einlassen von Dampf aus dem Hauptkessel und heftigem Verrühren des Wassers mit dem Dampf wird ersteres in den Hauptkessel abgelassen und wird von hier zeitweise abgeblasen. Ein Sodazusatz wird hier nicht gegeben.

Durch die Durchwirbelung des Wassers mit dem Dampf, die durch tellerförmige Ausbreitung des Dampfes geschieht, wird bei dem hohen Dampfdruck und der entsprechenden Erwärmung des Wassers eine möglichst vollständige Befreiung des Wassers von Luft und Kohlensäure, eine vollständige Umsetzung der in Betracht kommenden Stoffe und, da diese Umsetzungen sehr rasch geschehen, eine lockere Ausfällung der Kesselsteinbildner bewirkt. Das in den Hauptkessel abgelassene Wasser enthält daher nur mehr so viel gelösten Gips und zersetzliche schädliche Beimengungen, als dem Dampfdrucke und seiner Temperatur entspricht, aber keine Karbonate, da die halbgebundene und freie Kohlensäure vollständig weggekocht wird.

An den Heizflächen kann sich daher nur in geringem Ausmaße Gipsbelag ansetzen und sind keine korrosiven Einwirkungen zu befürchten, da auch die Luft nahezu vollständig entfernt ist. Es ist daher diese Einrichtung in manchen Fällen der chemischen Reinigung des Speisewassers (s.d.) vorzuziehen.

In Abb. 190 stellt V den Vorkessel, S das Speisewasserventil, S₁ das Dampfzulaßventil (Kochventil) zu dem Abwärmerohr (R) und den Abwärmetellern (t), S₂ den Ablaßschieber, welcher das erhitzte Wasser und den Schlamm in den Hauptkessel führt, dar.

Der Dampf wird dem Dome entnommen und durch ein im Kessel liegendes Rohr zum Kochventil geführt.

Dieses ist mit dem Ausblaseventil zwangläufig gekuppelt, der gemeinsame Antriebshebel wird von dem Führerstande bedient.

In der Mittelstellung sind beide Ventile geschlossen, in jeder der beiden Endstellungen eines der Ventile geöffnet, das andere geschlossen.

Unter dem Ablaßschieber ist ein sattelförmiges, mit Rändern versehenes Blech (B) angebracht, das den ablaufenden Schlamm nach beiden Seiten des Rohrbündels führt und daher dieses vom Kesselschlamm freihält.

Die Größe des Vorkessels wird durch den Rauminhalt bestimmt, den das Kesselwasser zwischen seinem Maximal- und Minimalwasserstand einnimmt.

Nicht eigentliche K., sondern nur als Schlammfänger wirksame Einrichtungen stellen die Abb. 191 und 192 dar.

Diese Schlammfänger haben die Aufgabe, den im Hauptkessel gebildeten, aus Schlamm und Kesselstein bildenden Stoffen bestehenden Niederschlag von dem Bauche des Kessels, bzw. den an der Wasseroberfläche schwimmenden flockigen und schaumigen Schlamm abzusaugen und in eigene Sammelgefäße zu bringen, aus denen er zeitweise abgelassen werden kann.

Bei Verwendung dieser Schlammabscheider wird immer dem Kesselwasser Soda zugesetzt, um die Fällung und Ausscheidung der kesselstein- und schlammbildenden Stoffe zu beschleunigen und wird beabsichtigt, das Kesselwasser durch den Schlammfänger durchlaufen zu lassen.

Bei diesen Schlammfängern, die außerhalb des Kessels angebracht sind und die ununterbrochen wirken, kann von einer günstigen Einwirkung auf die Vermeidung der Korrosionen nur insofern gesprochen werden, als die schädlichen Wirkungen des Schlammes durch die Verminderung seiner Menge etwas geringer werden. Die chemischen Einflüsse auf die Kesselbleche bleiben die gleichen wie bei Kesseln ohne solche Schlammfänger, weil die Ausfällung in den Kesseln selbst vor sich geht.

Abb. 191 zeigt den K. von Dervaux. Dieser besteht aus einem über dem Kessel angebrachten Standgefäß (G), das mit dem Wasserraum des Kessels durch zwei Rohre R₁, R₂ in Verbindung ist.

Das Rohr R₁ bildet eine Verbindung des mittleren Teiles des Kesselwasserraumes mit dem Wasserraum des Standgefäßes, u.zw. durch die Durchbrechung des Deckels und die an ihm angehängten Trichter, deren Hälse ineinandergesteckt und mit Durchgangsöffnungen versehen sind; das Rohr R₂ aber bildet eine Verbindung des untersten Teiles des Wasserraumes im Kessel mit einem ober dem Deckel des Standgefäßes angebrachten Rippenkörper und durch diesen mit dem Wasserraum des Standgefäßes.

Beide Rohre treten durch einen Stutzen in den Kessel ein, durch den unter Umständen auch die Soda zugeleitet werden kann.

Das Rohr R₂ ist zwischen dem Stutzen M und dem oberen Flantsch F durch ein Umhüllungsrohr geführt, in dem fortwährend Dampf ansteht.

Hierdurch bleibt das Rohr R₂ vor Abkühlung mehr geschützt als das Rohr R₁. Die darin etwa aufsteigenden Dampfblasen werden dadurch größer und die Wassersäule wird leichter sein als im Rohr R_1.

Beim Betriebe füllt sich – nach Ablassen der Luft aus dem Hähnchen X – das Gefäß selbsttätig mit Dampf und Wasser und es tritt infolge der Abkühlung und Kondensation des Dampfes im Rippenheizkörper und der leichteren Wassersäule im Rohr R₂ ein Wasserumlauf vom Kesselboden zum Schlammfänger und von da zum Kessel ein, so daß nach und nach das ganze Kesselwasser durch den Schlammfänger hindurchzieht und darin einen Teil seiner am Kesselbauch abgelagerten Niederschläge zurückläßt.

Diese Niederschläge werden von Zeit zu Zeit abgelassen, bzw. ausgeblasen.

Oft wird auch in dem Rohre R₂ in der Wasserspiegelhöhe ein vertikaler Schlitz angebracht, um den Schaum, der auf dem Kesselwasser schwimmt, sich zusammenballt und dann zu Boden sinkt, jedenfalls aber zum Wasserreißen Anlaß gibt, in den Schlammfänger zu bringen.

Die Anbringung dieses Schlitzes beeinträchtigt aber die Absaugung des Bodenschlammes, wenn derselbe zu weit ist.

In Abb. 192 ist der K. von Louis Schröter (Reppen) dargestellt. Bei dieser ebenfalls als Schlammsammler wirkenden Einrichtung findet kein ununterbrochenes Hindurchfließen des Kesselwassers statt, sondern es wird periodenweise Kesselwasser angesaugt, entschlämmt und wieder in den Kessel zurückgegeben.

Der Arbeitsgang ist dabei folgender:

In dem mit dem Dampfdom in Verbindung befindlichen oberen Kreutzstutzen (S) des Schlammfängers (G) befindet sich ein Ventil, das durch ein Hebelwerk und zwei Schwimmer im Schlammfänger geöffnet oder geschlossen wird.

Steht das Wasser im Schlammfänger hoch, so wird das Ventil geöffnet, der Dampf tritt ein, drückt das über der Mündung des Rohres R anstehende Wasser in den Kessel hinab, wo es bei (O) austritt.

Hierdurch sinken die Schwimmer, das Ventil wird geschlossen, der Dampf im oberen Teil des Schlammfängers kann kondensieren und es wird nun Kesselwasser angesaugt. Nun steigen die Schwimmer und das Spiel des Öffnens und Schließens des Ventiles sowie das Ansaugen und Abgeben von Kesselwasser wiederholt sich.

Bei dem oben erwähnten Ansaugen des Wassers nach dem Handgefäß hebt sich die untere Kugel des im Kesselwasser befindlichen Doppelkugelventils (O) und läßt das Wasser aufsteigen, die obere Kugel schließt dagegen ab. Beim Zurückdrücken des Wassers wird die untere Kugel geschlossen, die obere aber gehoben und das geklärte Wasser tritt durch den siebartigen Deckel des Ventilgehäuses in den Kessel. Für die Reinhaltung der Ventile muß gesorgt werden.

Die Soda wird dem Speisewasser in dem Speisekasten beigegeben.

Literatur: Mitteilungen über Forschungsarbeiten. Heft 94. Berlin 1910. Verlag Springer. – Über den Einfluß des Kesselsteins und ähnlicher wärmehemmender Ablagerungen auf Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit von Heizvorrichtungen, von Dr.-Ing. Ernst Reutlinger. – Die Reinigung des Kesselspeisewassers von Heidepriem. Bracht & Hausdorff. Polytechnische Buchhandlung von Seydel. 1909. – Wehrenfennig, Die Reinigung des Kesselspeisewassers. 1905. C. W. Kreidels Verlag, Wiesbaden. – Wehrenfennig, Über Rostbildung im Innern der Lokomotivkessel. Organ 1891. – Frischer, Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb 1906. Nr. 21. Korrosive Einwirkung der Kohlensäure aus der einfach kohlensauren Magnesia auf das Kesselblech. – Die Lokomotive. Juli 1907. Schlammabscheider (Patent Gölsdorf). – Die Lokomotive. Oktober 1912. Speisewasserreiniger (Bauart Brazda). – Die Lokomotive. 1912, Heft 3. Speisewasserreiniger (Bauart der kgl. ung. Staatsbahnen). – Ergänzungsheft des Organs für die Fortschritte des Eisenbahnwesens. 1905, 1906, S. 54 (Bauart Brazda). – Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure. 1913, Band 57, S. 902 (Bauart d. kgl. ung. Staatsbahnen).

Wehrenfennig.

Abb. 186.

Abb. 187.

Abb. 188.

Abb. 189.

Abb. 190.

Abb. 191.

Abb. 192.