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Dampfkessel

[226] Dampfkessel (steam-boilers; chaudières à vapeur; caldaie a vapore) sind Gefäße zur Erzeugung von Dampf, dessen Spannung größer ist als jene der Atmosphäre.

I. Allgemeines; II. Arten von D.; a) Lokomotivkessel; b) D. für Werkstättenbetriebe, Beleuchtungs- und Dampfheizungsanlagen; c) D. für Stationsbetrieb; III. Berechnung und Material der D.; IV. Betrieb und Wartung der D.; V. Gesetzliche Bestimmungen.

I. Allgemeines.

Der im D. erzeugte Dampf wird hauptsächlich für den Antrieb von Kraftmaschinen (Dampfmotoren), für Heizungszwecke (Dampfheizungen) zur Betätigung von Dampfstrahlapparaten, Pumpen und Pulsometern sowie für Kochzwecke verwendet.

Aus dem D. wird der Dampf seiner Verwendung durch Leitungsrohre (Dampfrohre) zugeführt, die mit Absperrorganen (Ventile, Schieber) versehen sind. Ein Teil des Raumes (der Wasserraum) eines im Betriebe befindlichen Kessels ist mit Wasser (Kesselwasser), der übrige Raum (der Dampfraum) mit Dampf (Kesseldampf) gefüllt.

Für einen stetigen Betrieb des D. ist dem Wasser fortwährend neue Wärme in entsprechender Menge zuzuführen. Es geschieht dies durch Übertragung der in der Feuerungsanlage des Kessels erzeugten Verbrennungswärme der Brennstoffe auf die Heizflächen des Kessels und durch diese auf das Kesselwasser.

Die Feuerungsanlage besteht aus dem Feuerraum (mit der Feuertüre, dem Rost und dem Aschenfall), den Verbrennungskammern, den Feuerzügen, bzw. den Heizkanälen oder der Rauchkammer und endlich dem Schornstein.

Der Größe nach werden die Dampfkessel in Großkessel, Kleinkessel und Zwergkessel eingeteilt.

Nach den gesetzlichen Bestimmungen für Österreich unterscheidet man:

Großkessel, deren Durchmesser oder Rauminhalt bei Vollfüllung bis zur gesetzlichen Wasserstandsmarke oder deren Dampfdruck die für Kleinkessel angegebenen höchsten Ausmaße überschreitet.

Kleinkessel, deren Durchmesser 1∙2 m, deren Wasserraum bei Vollfüllung bis zur gesetzlichen Wasserstandsmarke 1∙0 m³ und deren Dampfdruck 6 At. nicht übersteigt.

Zwergkessel, deren Durchmesser 0∙8 m, deren Wasserinhalt bei Vollfüllung bis zur gesetzlichen Wasserstandsmarke 0∙5 m³ und deren Dampfdruck 4 At. nicht überschreitet.

II. Arten von D.

a) Lokomotivkessel.

Im Eisenbahndienste spielen die Lokomotivkessel die Hauptrolle u. zw. nicht nur an Zahl, sondern auch nach ihrer Leistung (s. Lokomotivkessel).

b) D. für Werkstättenbetrieb, Beleuchtungs- und Dampfheizungsanlagen sind entweder Großwasserraumkessel (Zylinder-, Flammenrohr-, Feuerrohrkessel) oder Kleinwasserraumkessel (Wasserröhrenkessel).

Die Zylinder- oder Walzenkessel sind unempfindlich gegen starke Schwankungen der Dampfentnahme und gegen schlechtes Speisewasser, billig herzustellen und bequem zu bedienen, geben aber nur kleine Heizflächen, so daß sie oft mit mehreren solcher Kessel zu Batteriekesseln oder mit Flamm- und Heizrohrkesseln kombiniert werden.

Abb. 159 stellt einen Dupuiskessel dar, der durch die Verbindung eines gewöhnlichen Zylinderkessels mit einem vertikalen Röhrenkessel gebildet wird.

Abb. 160 zeigt einen Zylinderkessel mit Unterkessel und Zwischenfeuerung, auch Gegenstromdoppelkessel genannt.

Die Rauch- und Flammrohrkessel (als Einflammrohrkessel Cornwallkessel, als Zweiflammrohrkessel Lancashirekessel genannt) sind ebenfalls gegen Dampfschwankungen und kalkhaltiges Speisewasser ziemlich unempfindlich, bieten aber ebenfalls wenig Heizfläche. Die Flammrohrkessel erlauben überdies nur eine beschränkte Rostfläche. Alle obgenannten drei Kesselarten erfordern viel Bodenfläche, wenn sie liegend ausgeführt werden.

In Abb. 161 ist ein Lancashirekessel dargestellt. Die Roste befinden sich in den beiden Flammrohren; die Heizgase bestreichen nach dem Verlassen der Flammrohre den äußeren Zylinderkessel in einem zweiten und dritten Zug.

Aus Abb. 162 ist die Anordnung eines sogenannten Seitrohrkessels zu entnehmen. Der Mittelpunkt des einen Flammrohres liegt hier nicht in der lotrechten Mittelebene des Kessels. Diese Anordnung erleichtert sehr das Befahren des Kessels, bzw. dessen innere Reinigung.

In neuerer Zeit werden die Flammrohre häufig aus gewelltem Blech geschweißt, was bei geringem Gewicht große Festigkeit der Flammrohre und eine Vergrößerung der Heizfläche bewirkt.

Auch die sogenannten Gollowayrohre, Abb. 163, finden sich in Flammrohren angebracht; Abb. 164 zeigt den Querschnitt eines Lancashirekessels mit Gollowayrohren.

Durch diese Quersieder wird nicht nur die Heizfläche vergrößert, sondern auch durch Mischung der Heizgase und Ermöglichung eines regen Wasserumlaufs[226] auf die Wärmeausnutzung günstig eingewirkt; überdies werden durch die Quersieder die Flammrohre gut versteift.

Abb. 165 stellt den Querschnitt eines Flammrohrkessels dar, der eine mit Gallowayrohren versehene Feuerbüchse besitzt.

Die Feuerrohrkessel lassen verhältnismäßig große Rost- und Heizflächen zu, sind aber empfindlich gegen schlechtes Speisewasser und erfordern großen Dampfraum und gutes Reinhalten der Feuerrohre.

Obige Kesselarten sind zuweilen auch mit untenliegenden Siederkesseln von kleinerem Durchmesser (Siedern) ausgeführt.

Bei knappen Platzverhältnissen werden oft zwei Feuerrohrkessel gleicher oder verschiedener Gattung übereinander aufgestellt; sie heißen dann Doppelkessel.

Die ortsfesten Lokomotivkessel ermöglichen rasche Dampferzeugung, bequeme Unterbringung der Überhitzer, billige Aufstellung und da ihre Instandhaltung wenig abweichend ist von der, den Werkstätten genau bekannten Lokomotivkessel, billige Reparatur. Sie erfordern aber gutes Speisewasser und gute Reinhaltung der Feuerrohre.

Die zu den Kleinwasserraumkesseln gehörenden Wasserrohrkessel kommen gegenwärtig immer mehr und mehr zur Verwendung, da sie wenig Raum erfordern, geringes Gewicht haben, leicht befördert und rasch aufgestellt werden können, einen guten Wasserumlauf und daher eine gute Ausnützung des Brennstoffes ermöglichen, sowie in kurzer Zeit betriebsbereit sind. Ein Vorteil derselben ist, daß in die Kessel ohne besonderes Raumerfordernis Überhitzer eingebaut werden können, die in Verbindung mit einem großen Dampfraum, wechselnde Dampfentnahme zulassen, und daß sie der geringen Wassermenge halber, die sie enthalten, als ungefährliche Kessel anzusehen sind.

Als Beispiel dieser Kessel sei jener von Steinmüller, Abb. 166, angeführt.

Die nach hinten geneigt aufgestellten schmiedeisernen Rohre sind reihenweise in geschweißten Wasserkammern (K) vereinigt. Der Oberkessel enthält zur Hälfte Wasser und steht mit dem Rohrsystem vorn und hinten in Verbindung. Durch diese Anordnung wird während des Betriebs ein sehr reger Kreislauf des Wasserinhaltes bewirkt, und zwar steigt das Gemenge von Dampf und Wasser durch die vordere Wasserkammer nach aufwärts in den Oberkessel, wo durch eine eingebaute Vorrichtung W der Dampf vom Wasser getrennt wird, welch letzteres durch die hintere Wasserkammer wieder den Röhren zufließt.

Ein Nachteil der Wasserrohrkessel besteht darin, daß sie, wenn keine Überhitzer angebracht sind, nassen Dampf geben, da sie einen kleinen Wasserraum besitzen; ein weiterer Nachteil haftet den engen Wasserrohren an, weil diese schwer von Kesselstein zu reinigen sind.

Mit Ausnahme der Lokomotivkessel, die gegen die Wärmeausstrahlung nur durch Blechverschalung oder auch durch Asbestmatratzen geschützt sind, werden alle genannten Kessel eingemauert.[227]

Bei Vorfeuerungen liegt das Feuer (in einem aus Schamotte-Mauerwerk ausgeführten Räume) vor dem Kessel, der die Wärme aufspeichert und dann wieder abgibt, so daß die Temperaturschwankungen und die Rauchbildung geringe sind.

Bei Außenfeuerungen liegt der Feuerherd unter oder direkt vor dem Kessel, bei Innenfeuerungen im Flammrohre oder in der Feuerbüchse selbst; bei letzteren entfällt zwar die Wärmeausstrahlung, die bei den vorgenannten Feuerungen unvermeidlich ist, doch nicht die Neigung zur Rauchbildung.

Die Überhitzer bestehen aus Rohren, die an passender Stelle in die Heizkammern oder Heizkanäle gelegt werden und durch die der feuchte Dampf hindurchgeht und bis auf 350° C überhitzt werden kann.

Sie werden auch oft in besondere Überhitzerkammern mit eigener Feuerung gelegt, was sich bei Verwendung mehrerer Kessel als wirtschaftlich erwiesen hat.

Die Größe der Überhitzerfläche wird nach jener der Kesselheizfläche bestimmt und beträgt etwa 12–20% derselben.

Vorwärmer. Von hohem wirtschaftlichen Werte sind namentlich jetzt, wo mit der Dampfspannung immer höher gegangen wird und dementsprechend die Abgase ohne Ausnützung der höheren Wärmestufe in den Schornstein abgehen würden, das Vorwärmen des Kesselspeisewassers durch die Abgase.

Es geschieht dies in den sog. Economisern, die in die Rauchkanäle eingebaut sind.

Sie bestehen aus einem System von Rohren, durch die das Speisewasser hindurchfließt und die von außen von den Heizgasen umspült werden.

Durch Schaber, die die Rohre umgeben und mittels mechanischer Kraft entlang derselben auf und abwärts geführt werden, ist es möglich, die Vorwärmflächen immer rein und wärmeaufnehmend zu erhalten.

Mit Vorteil werden die als Vorwärmer und Speisewasserreiniger wirksamen, sowie zur Verhütung von inneren Kesselkorrosionen dienenden Einrichtungen von Brazda und Gölsdorf angewendet.

c) D. für Stationsbetrieb.

Zu den D. für Stationsbetrieb gehören die Wasserstations-, Desinfektions-, Drehscheiben-, Schiebebühnen-, Kran- und Kleinwerkstättenkessel ferner die Kessel für wandernden Betrieb.

Die meisten gehören zu den Kleinkesseln. Nur wenige sind eingemauert.

Die D. für Stationsbetrieb sind meist freistehend oder liegend und leicht übertragbar. Jede Gruppe ist bezüglich des Aufstellungssockels und des Rauchabzuges von möglichst gleicher Bauart und tunlichst gleichen Abmessungen, damit der Umtausch der Kessel gegen Reservekessel leicht bewerkstelligt werden kann, damit ferner die Zahl der Reservekessel und der fahrbaren Reservelokomobile, die für Bauzwecke, provisorische Antriebe u. dgl. vorhanden sein müssen, auf das geringste Maß beschränkt sein könne.

Beim Schadhaftwerden des Betriebskessels wird dieser nach Aufstellung eines Reservekessels abgezogen, ausgebessert und dann selbst in Vorrat gehalten.

Diese Art von Kessel für Stationsbetrieb wird bei neuerrichteten Bahnlinien zumeist nicht mehr beschafft, da aus wirtschaftlichen Gründen das Bestreben vorliegt, elektrische, Gas-, Petroleum- oder Benzinmotoren zu verwenden.

In Abb. 167 ist eine der gebräuchlichsten Kesselbauarten mit Rauchkammer dargestellt. Zuweilen werden diese Kessel mit ausziehbaren Feuerbüchsen versehen und betragen ihre Heizflächen meist 8–16m².

Abb. 168 stellt einen Kessel mit Gallowaysiedern dar, der vorzugsweise bei Kranen, Schiebebühnen u. dgl. im Betriebe steht.

Abb. 169 zeigt einen liegenden Wasserstations-Flammrohrkessel mit etwa 30 m² Heizfläche, wie solche zuweilen für größere Stationen ausgeführt werden.

Für wandernden Betrieb (wie beispielsweise für mobile elektrische Beleuchtung) finden entweder Lokomobilen Verwendung oder es dienen hierzu eigene Beleuchtungswagen (s.d.), in die die Dampfkessel eingebaut sind.

Rauchverbrennungseinrichtungen sind bei diesen Kesseln meist nur insoferne vorhanden, als zuweilen in die Feuerbüchse Dampfstrahlen eingeblasen werden oder wenn Vorfeuerungen vorhanden sind.

Als Überhitzer, bzw. Dampftrockner sind die durch den Dampfraum tretenden Heizrohre, bzw. die Rauchkammer, die in den Kessel hineinragt, zu betrachten.

Vorwärmer findet man meist nur in größeren Wasserstationsanlagen als sog. Druckvorwärmer.[228]

III. Berechnung und Material der D.

(Auszug aus den Hamburger Normen 1905).

Bezeichnet

s die Blechdicke in mm;

D den Maximaldurchmesser des Mantels in mm;

p den Maximal-Betriebsüberdruck in Atm.;

K die Zugsfestigkeit des Bleches 33–36 kg/cm²;

z = , bei Walzung aus vollem Bleche = 1, sofern keine Schwächung des Bleches vorhanden ist.

x = 4∙75 für überlappte, einseitig gelaschte, handgenietete,

x = 4∙5 für überlappte, einseitig gelascht, maschinengenietete,

x = 4∙25 für doppeltgelascht, handgenietete

x = 4∙ – für doppeltgelascht, maschinengenietete Naht,

dann gilt:

oder

Die Blechdicke darf 7 mm nur bei kleinen Kesseln ausnahmsweise unterschreiten.

Die Zugbeanspruchung des Bleches darf in keiner Nietreihe die Grenze K/x überschreiten. Es darf die Belastung eines Nietes auf 1 mm² Nietquerschnitt, sofern keine höhere Zugfestigkeit des Nietmaterials nachgewiesen ist, höchstens 7 kg/mm² betragen.

Nietlöcher von Blechen über 27 mm müssen gebohrt werden.

Werden Nietlöcher schwächerer Bleche gelocht, so ist zu vorstehenden Werten von x ein Zuschlag von 0∙15 erforderlich, bei gelochten und mindestens um ein Viertel des Durchmessers der Nietlöcher aufgebohrten Löchern kann dieser Zuschlag auf 0∙1 ermäßigt werden.

Die übliche Befestigungsweise der Röhren durch Aufwalzen oder Auftreiben erfordert eine Mindeststärke s der Rohrplatte innerhalb des Rohrfeldes

a) bei Flußeisenplatten

von s = 5 + d/8 für d = 38 bis rund 100 mm

b) bei Kupferplatten

von s = 10 + d/5 für d = 38 bis rund 75 mm

worin d den äußeren Rohrdurchmesser an der Befestigungsstelle in mm bedeutet und einen Mindestquerschnitt des Steges zwischen 2 Rohrlöchern

a) bei Flußeisenplatten

von 180 mm² für d = 38 mm

zunehmend auf etwa das 2∙5 fache für d = rund 100 mm

b) bei Kupferplatten

von 340 mm² für d = 38 mm

zunehmend auf etwa das 2∙5 fache für d = rund 75 mm.

Ist bei Feuerbüchsen die Decke nicht durch Anker oder sonstwie mit dem Kesselmantel verbunden, sondern durch Bügel oder Deckenträger, die auf den Rändern der Rohrplatten stehen, unterstützt, dann darf die Dicke der Rohrwand nicht geringer sein als

worin w = Weite der Feuerbüchse

in mm

b = Entfernung der Rohrmitten

d = innerer Durchmesser der Röhren in mm.

In zylindrischen Löchern aufgewalzte und nicht umgebörtelte oder kegelförmig aufgeweitete glatte Rohrenden gelten nicht als Verankerung.

Näheres in den Hamburger Normen 1905, S. 23 und 24.

Ist es gegebenenfalls nicht möglich, auf dem Wege der Rechnung die Widerstandsfähigkeit eines Kessels oder einzelner seiner Teile festzustellen, so ist der Weg des Versuches zu beschreiten (s. hierüber Protokoll der Deleg. f. Ing.-Versammlung des intern. Verbandes der Dampfkessel – Überwachungsvereine zu Amsterdam 1905, S. 133–135).

Die Druckprobe wird in solchen Fällen zur Festigkeitsprobe und ist dann auszuführen:

bei Dampfspannungen

p bis 5 Atm. mit 2 p

p über 5–10 Atm. mit p + 5

p über 10 Atm. mit 1∙5. p.

Als Material für Lokomobilkesselmäntel wird wie bei den Lokomotivkesseln Flußeisen, für die Feuerbüchsen jedoch meistens anstatt des teuren Kupfers weiches Flußeisen verwendet. Die Stehbolzen sind gewöhnlich, die Röhren fast immer aus Flußeisen. Der Vorgang beim Bau der Lokomobilkessel ist in seinen Hauptformen von dem der Lokomotivkessel nicht wesentlich unterschieden. Die Anforderungen an die Güte der Kesselbleche entsprechen sowohl bei den Lokomobil- als auch bei den Stabilkesseln meist den Würzburger Normen.

IV. Betrieb und Wartung der D.

Der wirtschaftliche Betrieb einer Dampfkesselanlage erfordert richtige Wahl des Brennmaterials, Verwendung möglichst reinen Speisewassers sowie gute Wartung, Reinigung und Erhaltung der D.

Bei der Wahl des Brennmaterials ist die chemische Beschaffenheit, der Heizwert und der Preis desselben sowie seine Eignung für die betreffende Feuerungsanlage in Betracht zu ziehen.

Zur Wahrung der Wirtschaftlichkeit des Betriebes der D. und Dampfmaschinen sind Leistungsversuche anzustellen, über deren Durchführung vom Verein Deutscher Ingenieure Normen aufgestellt wurden, die bei Boysen und Maasch in Hamburg 1901 im Druck erschienen sind.

Besonders hervorzuheben ist, daß namentlich die Dampfkesselüberwachungs- und Untersuchungsvereine sich große Verdienste sowohl in Beziehung auf die Erhöhung der Sicherheit des Dampfkesselbetriebs, als auch auf die Hebung der Sparsamkeit im Betrieb der Dampfkesselanlagen erworben haben.

Die chemische Beschaffenheit des Brennstoffs kann die Haltbarkeit der Kesselwandung wesentlich beeinflussen. Schwefelhaltige Kohle kann nicht allein die Eisen- und Stahlbleche der Stabilkessel und Lokomobilen, sondern auch die kupfernen Feuerbüchswände und die Stehbolzenköpfe der Lokomotiven bedeutend abzehren.

Auch können auf mechanischem Weg allmähliche Verschwächungen der Wandflächen herbeigeführt werden, indem die mineralischen Bestandteile der Kohle beim Zerfallen der verbrennenden Kohle an die Wände geschleudert, oder mit großer Geschwindigkeit durch die Feuerröhren hindurchgerissen werden und diese, ähnlich wie bei einem Sandstrahlgebläse, ausscheuern.

In ganz hervorragendem Maß nimmt die Wartung des Kessels auf seine Erhaltung und auf die Kostspieligkeit der an ihm im Lauf der Zeit durchzuführenden Ausbesserungen Einfluß. So kommen bei Vernachlässigung oder Nichtentdeckung von undichten Stellen, namentlich bei Stabilkesseln, wenn das Mauerwerk unmittelbar an dem Kesselblech anliegt, oft sehr gefährliche Anrostungen außen an den Kesselblechen vor, ebenso bei Lokomotiv- oder[229] Lokomobilkesseln, wenn sich unter nicht ganz dicht anliegenden Armatur-Frameteilen u. dgl. Staub ansammeln kann, der durch Tropfwasser benetzt wird und sich feucht erhält, oder wenn die den Feuergasen nicht ausgesetzten Kesselbleche nicht oder schlecht angestrichen sind, ferner wenn die Kessel längere Zeit in feuchten Räumen stehen u. dgl. Ähnliche äußere Abzehrungen kommen auch in den Rauchkammern von Lokomotiven durch Abbrennen der Bodenbleche vor, wenn diese infolge von nach vorne gerissener Kohle glühend werden und rechtzeitige Wassereinspritzung unterbleibt. Bei undicht belassenen Auswaschschrauben, Auswaschdeckeln und anderen undichten Stellen kann auch, durch die bei der Abkühlung der Kessel entstehende Luftleere begünstigt, auf dem Weg des Leckwassers Luft in den Kessel treten und die Umgebung der Leckstelle anfressen. Wenn Kessel, die nicht vollständig ausgetrocknet sind, längere Zeit außer Betrieb stehen, führen die in denselben enthaltenen Feuchtigkeitsreste zu ganz bedeutenden Rostbildungen. In dieser Hinsicht kann die Vollfüllung oder das zeitweise Ausspritzen des Kessels mit Kalkwasser günstigen Erfolg haben.

Aber auch jähe Dampfdruckschwankungen und rasche Abkühlungen schaden den Kesseln sehr und sollen, wenn es die Verhältnisse gestatten, möglichst vermieden werden. Die gewöhnlichsten Fehler oder Nachlässigkeiten werden bei Lokomotivkesseln z.B. in der Weise begangen, daß aus Bequemlichkeit des Personals unnötigerweise mit der größeren Dampfstrahlpumpe (Injektor) gespeist wird, so daß der Dampfdruck rasch sinkt und dann stark gefeuert wird, um den Druck wieder auf die entsprechende Höhe zu bringen; ferner wenn beim Feuern die Heiztür und der Rauchschieber unnötig lange offen gelassen wird, während gleichzeitig das Blasrohr mehr geschlossen ist, oder bei Betriebseinstellung der Rost sofort blank gemacht, beim Auswaschen der Kessel das Wasser einfach abgelassen und in den noch heißen Kessel frisches Wasser eingefüllt wird u. dgl. Die Folgen sind dann Risse und Formänderungen, die zuletzt zu kostspieligen Ausbesserungen führen können. Besondere Vorsicht ist auch gegen das Einfrieren des Wassers im Kessel und in dessen Rohren anzuwenden, da hierdurch unausweichlich Lockerungen und sogar Zerstörungen eintreten können.

Der inneren Untersuchung geht die Durchsicht der Revisionspapiere und die Besichtigung des Kessels in mit Wasser gefülltem Zustand voraus. Nach geschehener Bezeichnung und Aufnahme der undichten Stellen und bei den Lokomotivkesseln nach Entfernung der Rohre wird der Kessel innerlich befahren, bevor noch der Kesselstein entfernt ist, da z.B. Stehbolzenbrüche durch die Rostspuren und scharfen Trennungslinien des Kesselsteins leichter erkannt werden, solang noch der Zustand des Kessels unverändert ist. Hierauf erfolgt die sorgfältige Reinigung des Kessels an allen zugänglichen Stellen und sodann die genaue Untersuchung und Aufnahme des Kesselinneren vor und nach der Reinigung und die Feststellung der Art der Ausbesserungsarbeiten.

Zum Abnehmen allgemeiner und örtlicher Formänderungen ebener Kesselwände benützt man entweder ein Lineal oder eine gespannte Schnur. Diese legt man an die Kesselplatten an und mißt die Abstände.

Die Profilaufnahme von durchgebogenen Blechstellen oder von Korrosionsgruben kann auch mit Zuhilfenahme eines kleinen Pantographen geschehen. Die Tiefe der Korrosionen wird durch den in Abb. 170 dargestellten Schiebwinkel (A) gemessen.

Dieser besitzt einen kürzeren Arm für den Anschlag an die eine Kesselwand und einen längeren Arm mit einer fußartigen Verbreiterung für die Aufstellung des Winkels auf der zweiten Wandung. Der längere Arm bildet die Geradführung eines kurzen Lineals, auf dem ein Fühlhebel drehbar befestigt ist. Dieses Lineal wird derart verschoben, daß die Fühlspitze des Hebels die Wandung in der zu untersuchenden, schadhaften Stelle berührt. Die Tiefe der Ausfressung läßt sich dann mit Hilfe der Zeigerspitze auf einer kleinen Maßabteilung ablesen, die auf dem Lineal angebracht ist; die Entfernung der schadhaften Stelle von der anderen Wandung wird mit Hilfe von Maßstäben ermittelt, mit denen die Geradführleisten versehen sind.

Zur Untersuchung der Blechdicke an Anbohrlöchern dient die in Abb. 170 dargestellte Sonde (B).

Um die Rißtiefen in Feuerbüchsdecken zu messen, hat man eine am Ende mit einer geißfußartigen Vertiefung versehene Stecksonde in Benützung (C).

Damit hierbei das Rißende klar und deutlich erkannt werde, wird das nach der Rißrichtung gebohrte Loch vorerst mittels einer Rundfeile geglättet (D).

Zum Messen der Blechdicken der Feuerbüchswände (durch Stehbolzenlöcher) verwendet man die Zange (E), bzw. Schublehre (F). Erstere dient zu Messungen des Blechs zwischen vier benachbarten Stehbolzen, letztere für Messungen am Lochumfange.

Zur Besichtigung wasserseitiger Plattenteile nahe an Rohr und Stehbolzenlöchern dienen die Spiegel (G u. H).

Risse werden mit Flachmeißeln (J) und Rundmeißeln (K) untersucht.

Um Ausfressungen abzuklatschen, legt man 0∙2 mm starkes Messingblech auf das Kesselblech und darüber Kautschukleinwand (Abb. 171).[230]

Hierauf wird mit einem Rundhammer die ganze bedeckte Fläche abgeklopft. Es prägt sich hierdurch die Gestaltung der Ausfressungen deutlich aus. Statt des Messingblechs kann auch feuchtes Papier verwendet werden.

Die Einteilung des Kesselbauchs in Quadrate zur leichteren Übertragung des Orts der Ausfressungen in die Kesselprotokolle wird mittels eines biegsamen Lineals und Kreide durchgeführt.

Die Auffindung gänzlich abgerissener Stehbolzen geschieht (s. Abb. 172) durch Beklopfen der Stehbolzenköpfe auf einer Seite und Gegenhalten eines leicht am Stiel nach abwärts gehaltenen kleinen Hammers auf der anderen Seite. Bei gänzlich abgebrochenen Stehbolzen und klaffenden Bruchflächen springt der schwebend gehaltene Hammer vom Stehbolzenkopfe nicht ab. Auch durch Gehör und Gefühl lassen sich beim Beklopfen der Stehbolzenköpfe abgerissene Stehbolzen erkennen. Immerhin bleibt das Auge das sicherste Mittel, ab- und angerissene Stehbolzen zu erkennen. Durch Beklopfen der Niete springen oft harte Nietköpfe und hart gewordene Stiftschrauben ab, und sollen daher erstere mit eisernen Hämmern mäßig stark, letztere mit hölzernen Hämmern leicht beklopft werden.

Reparaturen sollen immer so umfassend vorgenommen werden, daß während des nächsten Betriebsabschnittes eine neuerliche größere Ausbesserungsarbeit nicht nötig wird.

In neuerer Zeit geht man immer mehr und mehr von der Flickarbeit ab und wechselt lieber ganze Platten, ja ganze Kesselseiten gänzlich aus.

Schadhafte Stellen in Feuerplatten müssen stets ausgehauen und dann erst überfleckt werden. Längsnahtrillen erfordern Auswechslungen der Kesselplatten. Quernahtrillen lassen jedoch Überfleckungen zu.

Innenflecke haben sich nicht bewährt, da sich rings um den Blechrand derselben neue Korrosionen bilden.

Dagegen werden zur Verhütung der inneren Ausfressungen der Kesselbauchplatten, Eisenblechplatten aufgenietet (s. Lokomotiven der Gegenwart 1903, Abb. 184) und zwischen Flußring und Stehkesselblech, Blechzwischenlagen mit Versteifungsleisten angebracht.

Das Weiterfressen bereits entstandener geringerer Korrosionsschäden kann durch Verzinnen, Verlöten oder Verschweißen der Gruben, durch Ausgießen mit Zement oder durch Oberdecken von gut ausgedichteten Blechen beschränkt, bzw. verhindert werden.

In jüngster Zeit findet bei den Reparaturen an D. die autogene Schweißung weitgehende Anwendung (s. Autogenes Schweißen und Schneiden der Metalle).

Nach beendeter Ausbesserung gibt eine ungefähr auf die Hälfte der Betriebsspannung durchgeführte Wasserdruckprobe Aufschluß über etwaige noch zu behebende Undichtheiten.

Näheres siehe Schäden an Lokomotiv- und Lokomobilkesseln, herausgegeben vom Österr. Ing.- und Arch.-Verein, Wien, 1891.

V. Gesetzliche Bestimmungen.

In Deutschland gelten die »Allgemeinen polizeilichen Bestimmungen über die Anlegung von Land- und Schiffsdampfkesseln« vom 17. Dezember 1908 (Verlag von Boysen und Maasch, Hamburg, 1909). Die Anlagen stabiler Kessel sind nach § 24, Abs. 2 der G.-O. den vorgenannten Vorschriften unterstellt; für Lokomotivkessel gelten die auf Grund der Artikel 42 und 43 der Reichsverfassung erlassenen Bestimmungen.

Die Allgemeinen polizeilichen Bestimmungen haben 7 Hauptteile, u. zw.:

I. Geltungsbereich und Definition der D.; Land- und Schiffskessel;

II. Bau (Baustoffausführung). Dieser Teil enthält die Bestimmungen betreff Baustoffe, Ausführung und Ausrüstung, sowie die Beschränkungen für die Verwendung von Gußeisen, Temperguß, Messingblech u.s.w.

III. Ausrüstung (Armaturen, Speisevorrichtungen, Absperr- und Entleerungseinrichtungen u.s.w.);

IV. Prüfung der D.;

V. Aufstellung;

VI. Bewegliche D.;

VII. Allgemeine Vorschriften (Kesseldokumente u.s.w.).

Was Punkt IV anlangt, so wird in diesem festgesetzt, daß jeder neue oder erneut zu genehmigende D. vor der Inbetriebnahme von einem zuständigen Sachverständigen vorerst einer »Bauprüfung« (die durch Wasserdruck erfolgt) unterzogen werden muß. Als Probedruck p hat bei D. bis zu 10 Atm. Betriebsdruck 1∙5 p, bei Betriebsdruck über 10 Atm. p + 5 Atm., zu gelten; der geringste Probedruck darf 1 Atm. nicht unterschreiten.

Nach dieser Prüfung ist noch vor der Inbetriebnahme des D. nach § 24 der Gewerbeordnung die »Abnahmeprüfung« (unter Dampfdruck) vorzunehmen.

Nach jeder Hauptausbesserung oder einem Brandschaden u. dgl. muß eine neue Wasserdruckprobe erfolgen.

Österreich. Die gesetzlichen Vorschriften über die D. sind hauptsächlich in der Ministerialverordnung vom 1. Oktober 1875 (R.-G.-Bl. Nr. 130), betreffend die Sicherheitsvorkehrungen gegen Dampfkesselexplosionen nebst Vollzugsvorschrift enthalten.

Nach dieser Vorschrift werden alle Gefäße, die dazu dienen, um Flüssigkeiten in Dämpfe von höherer Spannung als jene des atmosphärischen Luftdruckes zu verwandeln, als D. bezeichnet.

Die Prüfung und Überwachung der Lokomotivkessel fällt in den Bereich der Generalinspektion der österreichischen Eisenbahnen.

Die Vorschrift betrifft die Wahl des Materiales, die Dimensionierung sowie die Art der Konstruktion und Ausführung unbedingt notwendiger Armaturen und deren Beschaffenheit; ferner regelt sie das Dampfprobe- und Untersuchungswesen. Für die Erprobung der Lokomotivkessel, die der Generalinspektion obliegt, wurde mit Verordnung des Eisenbahnministeriums vom 20. Februar 1909 als Probedruck der höchste zulässige Dampfüberdruck vermehrt um den Druck von 5 Atm. festgesetzt.

Als Druckatm. ist 1 kg auf 1 cm² zu rechnen.

§ 7 regelt die Wiedererprobung eines D. infolge von Konstruktionsänderungen, bei Auswechslung von mehr als ¹/₂₀ der Kesseloberfläche anläßlich von Ausbesserungen, und bei Ortswechsel von D.

§ 8 schreibt die jährliche Revision (die bei Lokomotiven von den hierzu bestimmten Beamten der Heizhausleitungen gemacht wird) und eine genaue alle 5 Jahre (vom Zeitpunkt der ersten Erprobung an gerechnet) vorzunehmende Revision (die bei Lokomotiven zum weitaus größten Teil in den Werkstätten durchgeführt wird, da hierbei eine völlige Bloßlegung des Kessels und Entfernung der Rohre erfolgt). Die verschärfte Revision ersetzt die Jahresrevision.

§ 10 bezieht sich auf das Kesselwärterpersonal.[231]

§§ 11, 12 und 13 regeln die Anzeigepflicht bei Fahrlässigkeit im Betriebe, bei Explosionen und enthalten auch die Strafbestimmungen.

Ungarn. Die auf die D. bezüglichen Vorschriften sind Gegenstand des Regierungserlasses für Kesselangelegenheiten, Z. 2279 ex 1886, ferner gelten verschiedene, diese Verordnungen erläuternde und ergänzende Ministerialerlasse, sowie die vom königl. ung. Handelsministerium unter Zahl 17001 ex 1901 erlassene Dienstvorschrift für die Gewerbeinspektoren. Die Vorschriften decken sich im allgemeinen mit den österreichischen.

Die Druckproben der Lokomotivkessel werden von Organen der ungarischen Generalinspektion für Eisenbahn und Schiffahrt vorgenommen. Die ung. Staatsbahnen sind befugt, die Erprobung der in ihrem Betrieb sich befindenden Kessel (Lokomotiv-, Dampf-heizungs-, Motoren-, Wasserstations- und Stabilkessel) im eigenen Wirkungskreis (der Generalinspektion, bzw. der Gewerbeinspektion) durch ihre eigenen Organe vorzunehmen. (Vgl. Vorschrift für die ung. Generalinspektion Z. 2662 ex 1906 und Verordnung des ung. Handelsministers vom 10. Mai 1908. Z. 85077/VI A.)

In Belgien werden die D. in zwei Kategorien eingeteilt, u. zw. in Stabilkessel und mobile Apparate, die entweder selbstbeweglich sind oder bei denen eine öftere und leicht durchzuführende Ortsveränderung anzunehmen ist, die ihrer Bestimmung entspricht. (Lokomotiven, Lokomobile, Schiffe, Automobile u.s.w.). Die erste Kategorie bedarf einer behördlichen Genehmigung, die letzteren unterliegen bloß der Anmeldepflicht.

Für Lokomotiven gelten die gleichen Vorschriften wie für Stabilkessel, u.zw. im vollen Umfang, nur daß Lokomotivkessel alle 5 Jahre zur genauen Untersuchung zu gelangen haben, im Gegensatz zu den Stabilkesseln, für die alle 10 Jahre die genaue Revision vorgeschrieben ist. Wechseln die Lokomotiven den Besitzer, so ist eine Wiedererprobung vorgeschrieben.

In Frankreich haben gegenwärtig folgende Gesetze Geltung:

1. Gesetz vom 21. Juli 1856, betreffend Übertretungen der Vorschriften in Bezug auf Dampfapparate und Dampfschiffe;

2. die Verordnungen vom 30. April 1880 und vom 29. Juni 1886, betreffend Landdampfkessel;

3. Gesetz vom 18. Juni 1900, das einzelne Artikel des Gesetzes vom 21. April 1856 ändert;

4. Verordnung vom 9. Oktober 1907, die die Kesselprobevorschriften genau regelt. Die Probedrucke sind aus nachstehender Tabelle (in der p den Betriebsdruck und p' den entsprechenden Probedruck in Atm. bezeichnet) zu entnehmen:

In Italien ist das D.wesen durch das Gesetz vom 31. Dezember 1888 geregelt und findet dieses auf alle im Eisenbahnbetriebsdienst (einschl. der auf Dampfstraßenbahnen verwendeten D.) Anwendung.

In Rußland sind die auf die D. bezüglichen Bestimmungen in den »Regeln für D.« vom 30. Juli 1890, bzw. in den Vorschriften des Finanzministeriums vom 28. August 1890 enthalten. (Riga, Verlag v. N. Kymnel 1899).

Schweden hat kein eigentliches Dampfkesselgesetz. Ein i. J. 1906 von der Regierung im schwedischen Reichstage vorgelegter Gesetzentwurf wurde mit der Begründung abgelehnt, daß eine erhöhte Sicherheit im Dampfkesselbetrieb, die durch den Gesetzentwurf erzielt werden sollte, leicht durch Erweiterung der Befugnisse der staatlichen Gewerbeinspektoren erreicht werden könne. Eine Ministerialverordnung vom Jahre 1864 enthält jedoch Bestimmungen betreffs der Ausrüstung der Kessel mit Sicherheitsventilen, Manometern u. dgl., auch hinsichtlich des Probewesens. Die Dimensionierung der Landkessel erfolgt in Schweden auf Grund der bereits erwähnten Hamburger Normen, die der Schiffskessel entsprechend den Vorschriften des englischen Board of Trade, oder des englischen Lloyd.

Die Eisenbahnen unterstehen hinsichtlich der Lokomotivkessel nicht der Staatsaufsicht, sondern haben ihre eigenen Vorschriften.

Schweiz. In der Schweiz bestehen lediglich einzelne Bundesvorschriften für Stabilkessel. Schiffs- und Lokomobil- sowie Lokomotivkessel sind in bezug auf Ausrüstung, Prüfung, Wartung u.s.w. an Kantonalverordnungen gebunden, deren Detailbestimmungen in den einzelnen Kantonen vielfach übereinstimmen.

In der Türkei gibt es für D. keinerlei Vorschriften oder Gesetze, weder für Bahnen, noch für Private.

Die Orientbahngesellschaft hält sich an die TV. des VDEV., obwohl sie nicht Vereinsmitglied ist.

England. Es besteht kein Gesetz und keine Bestimmung über Landdampfkessel, nur Kessel für Personendampfer unterliegen der staatlichen Aufsicht; erst im Jahre 1882 wurde das Gesetz über die »Dampfkesselexplosionen« veröffentlicht, das sich darauf beschränkt, zu bestimmen, daß nach jedem, einem D. zugestoßenen Unfall, durch staatliche Organe eine Untersuchung wegen Erforschung der Ursachen und Folgen des Unfalles zu erfolgen habe. Der Bericht wird dem Board of Trade vorgelegt und muß veröffentlicht werden. Die Untersuchungsorgane (1 Techniker und 1 Jurist) bilden einen summarischen Gerichtshof, der weitgehende Vollmachten hat und sogar Geldstrafen auferlegen kann.

Vereinigte Staaten von Nordamerika. Allgemein gültige Vorschriften bestehen dort nur betreffs der Schiffskessel. Die Eisenbahnen der meisten Staaten besitzen hinsichtlich ihrer Kessel, mit Ausnahme von schwimmenden Kesseln, ihre eigenen Vorschriften und unterstehen in diesem Falle die Kessel nur der Kontrolle der eigenen Organe. Doch kommt auch eine staatliche Einflußnahme auf das Kesselwesen der Eisenbahnen vor. So besteht in New York ein mit 1. September 1907 in Kraft getretenes Gesetz, das die Verwaltungsräte, Direktoren und Superintendenten jeder mit Dampf betriebenen Eisenbahn verpflichtet, gründliche Untersuchungen der Kessel durch geeignete Personen vornehmen zu lassen.

Weiters enthält dieses Gesetz Bestimmungen über das Material und die Maße der Kessel, Lage der Armaturen u.s.w. Wenn der staatliche Inspektor Kessel und Armaturen zum Dienste für geeignet erklärt, hat er ein Zertifikat auszustellen und dieses der Railroad-Commission zu übermitteln, wogegen eine Abschrift der Bahngesellschaft verbleibt und eine zweite Abschrift im Führerhaus der Lokomotive angebracht wird. Wenn ein Lokomotivkessel als dienstuntauglich erklärt wird, darf er nicht früher in Verwendung genommen werden, als bis er vollkommen tauglich hergestellt ist.[232]

Jede Eisenbahngesellschaft, jeder Verwaltungsrat, Direktor oder Superintendent, der diese Bestimmungen verletzt, wird für jeden einzelnen Fall mit 100 $ und für jeden Tag der Nichtbeachtung des Gesetzes mit weiteren 100 $ bestraft. Der Inspektor, der wissentlich ein falsches Zertifikat ausstellt und an Eidesstatt zeichnet, macht sich einer Übertretung schuldig.

Die Public Service-Commission stellte ebenfalls Vorschriften für die Erprobung und Untersuchung der D. fest.

Literatur: Hütte, II. Bd., 1908, IV, S. 40. – Die Dampfkessel, von F. Tetzner, 3. Aufl., Berlin 1907. – Die Dampfkessel von O. Herre, Stuttgart 1906. – Die Dampfkessel, von Schmidt, Wiesbaden. – Die Dampfkessel, von Prof. Meyer und Czap. – Häder, Die Dampfkessel. Wiesbaden. – M. Dittrich, Der moderne Dampfkessel. – Dampfkesselkonstruktionen und -feuerungen mit Rücksicht auf Rauchverbrennung. Herausgegeben vom Verband deutscher Dampfkessel-Überwachungsvereine. – Zeitschrift für Dampfkessel- und Maschinenbetrieb. Berlin. – Thoxen, Dampfkessel- und Apparatebau. Charlottenburg 1909. – Zeitschrift der Dampfkesseluntersuchungs- und Versicherungsgesellschaft, A. G. Wien. – Grundsätze für die Berechnung der Materialdicken neuer Dampfkessel (Hamburger Normen 1905). – Allgemeine polizeiliche Bestimmungen über die Anlegung von Landdampfkesseln u.s.w. vom 17. Dezember 1908, Hamburg 1909, Boysen & Maasch. – Prof. Bach, Versuche über die Widerstandsfähigkeit von Kesselwandungen, I. – IV. Heft. – Prof. Bach, Versuche über die Widerstandsfähigkeit ebener Platten, Springer, Berlin. – Schäden an Lokomotiven, Lokomobilen, Heft 1, Wien 1891; Schäden an Stabilkesseln, Heft 2, Wien 1896, beide Hefte herausgegeben vom Österr. Ing.- u. Arch.-Verein, Selbstverlag des Vereines, (Neuauflage in Arbeit). – Dr. R. v. Thaa, Das Dampfkesselwesen in Österreich. Wien 1908. – Felix Kagerer, Das autogene Schweißen. Erschienen bei der Verlagsaktiengesellschaft Jos. Eberle &Co., Wien 1909. – Glasers Annalen 1909, Bd. 64, Heft 2, S. 64. – Henri Mathieu, Manuel du chauffeurmecanicien et du propriétaire d'appareils à vapeur Paris 1902. – Disposizioni di legge e Regolamento per l'esercizio e per la sorveglianza delle caldaie e dei recipiente di vapore – Rom 1907.

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