Titel: | Kondensations-Einrichtungen auf der Weltausstellung in Brüssel 1910. |
Autor: | Fritz L. Richter |
Fundstelle: | Band 325, Jahrgang 1910, S. 689 |
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Kondensations-Einrichtungen auf der
Weltausstellung in Brüssel 1910.
Von Dipl.-Ing Fritz L. Richter in
Chemnitz.
Kondensations-Einrichtungen auf der Weltausstellung in Brüssel
1910.
Eine Ausstellung bietet den Maschinenfabriken Gelegenheit, ihre Kunden mit neuen
Erzeugnissen bekannt zu machen und wird als solche benutzt werden. Abgesehen hiervon
wird sie die Entwicklung, die an sich bereits bekannte Maschinen und Vorrichtungen
in der Zwischenzeit erfahren haben, und welche von gleichwertigen Vorrichtungen im
Laufe der Zeit bevorzugt werden, erkennen lassen. In letzter Hinsicht ist eine
Weltausstellung doppelt lehrreich, weil sie im geeigneten Moment die verschiedenen
Ansichten, Bedürfnisse und Bestrebungen einzelner Länder hervortreten läßt.
Allerdings kann dieses Bild nicht als unbedingt und zuverlässig gelten, weil die
Zahl der ausstellenden Firmen nur einen zufälligen Bruchteil der Industrie eines
Landes wiedergeben kann.
Allgemeines.
In Verbindung mit den Kolbendampfmaschinen treten Neuerungen auf dem Gebiete der
Dampfkondensation nicht hervor. Da die Bedürfnisse der Dampfturbinen unverkennbar
die Zentralisierung der Kondensation einer Kraftanlage verbieten, hat die
Zentralkondensation als solche ihre Bedeutung verloren. Die Firmen für
Kondensationsanlagen treten mit Zentralkondensationsanlagen, wie wir solche noch
1902 in Düsseldorf gesehen haben, nicht mehr hervor. Die Dampfmaschinen werden
darauf angewiesen, sich ihr Vakuum selbst zu erzeugen. Da für den Betrieb
Frischwasser nicht zur Verfügung steht, muß das Kühlwasser, das an den verschiedenen
Stellen benötigt wird, im Kreislauf benutzt und zurückgekühlt werden. Die
Zentralisierung der Rückkühlung in gemeinsamen Turm unter Anwendung einzelner
Kondensation, wie wir es in Brüssel finden, entspricht den heutigen Bedürfnissen und
stellt die Anordnung dar, die bei neuen Anlagen allgemein angewandt werden
dürfte.
Da die gebräuchlichen Mischkondensationen der Maschinen nicht in der Lage sind, das
Wasser gegen einen Ueberdruck zu fördern, gehört zur Rückkühlanlage eine besondere
Umlaufpumpe, die das Wasser aus einem tiefliegenden Warmwasserbehälter auf die
Wasserverteilung des Kühlturmes fördert. Oberflächenkondensationsanlagen können
hierbei unmittelbar in die Druckleitung dieser Pumpe fördern. Mischkondensationen,
die das Warmwasser unmittelbar auf die Wasserverteilung des Kühlturmes fördern, also
die besondere Kühlturmpumpe nicht benutzen, sind auf der Ausstellung nicht zu
finden.
Kondensationseinrichtungen der Lokomobilen.
Ortsfeste Lokomobilen mit Kondensation sind ausgestellt von den deutschen Firmen: R. Wolf, Magdeburg-Buckau, Heinrich Lanz, Mannheim, Maschinenfabrik
Badenia Weinheim, Baden; von belgischen Firmen:
Société de la Meuse, Lüttich; von französischen
Firmen: Weyer & Richemond Pantin, Seine; von
englischen Firmen: Ruston Proctor & Co. Ltd.; Lincoln, Richard
Garret & Sons Ltd., Leiston.
Bei den Lokomobilen herrscht einheitlich das Bestreben vor, durch vollkommene
Verwertung der Wärme die Ueberlegenheit gegenüber unabhängig aufgestellten
Kolbenmaschinen zu sichern. Dieses Bestreben ist in dem engen Zusammenhang von
Maschine und Kessel begründet und wird auch durch möglichst vollkommene Verwertung
des Wärmeinhaltes des Abdampfes berücksichtigt. Da die gewöhnliche Mischkondensation
eine Erwärmung des Kühlwassers bis auf die Sättigungstemperatur der Abdampfspannung
nicht zuläßt, kann selbst das aus dem Warmwasser der Mischkondensation entnommene
Speisewasser durch den Abdampf noch um einige Grade erwärmt werden. Wenn die
einfache Mischkondensation zur Erzeugung des Unterdruckes nicht übermäßig viel
Kühlwasser erfordert, d.h., wenn das erzielte Vakuum gegenüber dem Wasserverbrauch
nicht gar zu gering ist, können auf diese Weise nur etwa 3 v. H. der dem Kessel
zuzuführenden Wärme gespart werden. Gleichwohl verzichten von zehn ausgestellten
Lokomobilen mit Kondensation nur zwei auf diese Ersparnis, nämlich die französische
Lokomobile von Weyer & Richemond und die englische Lokomobile von Richard
Garrett & Sons.
Der benötigte Röhrenvorwärmer wird stets so angeordnet, daß das Wechselventil hinter
ihm gelegen ist, und daß das Speisewasser durch die Pumpe durch die Heizrohre, die
vom Abdampf umspült werden, hindurchgedrückt wird. Dadurch gestattet er die
Erwärmung des Speisewassers auf nahezu 100°, wenn die Lokomobile auf Auspuff
umgeschaltet ist. Die Maßnahme erfordert eine Ausführung des Röhrensystems, die den
eintretenden erheblichen Temperaturschwankungen und auch dem Gegendruck des Kessels
gewachsen ist. Zur Erzielung eines einheitlichen Aussehens wird mit Vorteil das
Wechselventil in den Vorwärmer selbst hineingebaut, so daß sich die Auspuffleitung
unmittelbar vom Vorwärmer abzweigt. Solche Ausführungen zeigen beispielsweise
Lokomobilen von Lanz, Mannheim.
Die Kondensation erfolgt ausnahmslos in einfacher Weise durch Wassereinspritzung in
das Abdampfrohr hinter dem Vorwärmer. Die Kondensationsprodukte werden, ebenfalls
ausnahmslos durch eine stehende Naßluftpumpe auf die atmosphärische Spannung
gefördert. Diese Luftpumpe ist stets einfachwirkend mit den bekannten
Gummiklappenventilen ausgebildet. Ihr Antrieb erfolgt bei den Lokomobilen von der
Maschinenfabrik Badenia, Weyer & Richemond, Soc. de
la Meuse, und Ruston
Proctor & Co. durch
Außenkurbel, bei derjenigen von Richard Garett &
Sons durch besonderes Exzenter, während bei den Lokomobilen von Wolf und Lanz zum Antrieb der Kondensationspumpe und
der Niederdrucksteuerung ein gemeinsames Exzenter benutzt wird. Bei der großen
Lokomobile für 1000 PS benutzt Lanz für die Luftpumpe
unabhängigen elektrischen Antrieb unter Vermittlung eines Kettentriebes. Hierzu ist
zu sagen, daß diese Lokomobile in jeder Hinsicht gesondert dasteht, da es sich um
eine für eine Lokomobile ganz gewaltige Leistungseinheit handelt, die vielseitig an
den Konstrukteur ganz besondere Aufgaben stellte. Die an sich zweifellos schwierigen
Bedingungen für die Lagerung der Kurbelwelle und die hohe Drehzahl von 215 i. d.
Min. dürften zu dem besonderen Antrieb Veranlassung gegeben haben.
Bei den meisten Ausführungen ist mit der Kondensationsluftpumpe eine
Kesselspeisepumpe durch Querhaupt verbunden, so daß ein neuer Antrieb von der Welle
her vermieden wird. Ruston Proctor erreicht gleiches,
indem er diese Pumpe an das Exzenter für den Niederdruckschieber kuppelt. Soc. de la Meuse sieht indessen für den Antrieb der
Speisepumpe eine zweite Außenkurbel vor.
Kondensationseinrichtungen der Dampfmaschinen.
Selbständig aufgestellte Dampfmaschinen sind hauptsächlich von belgischen und
holländischen Firmen und vereinzelt von englischen Firmen ausgestellt. Deutschland
ist nur durch eine Schiffsmaschine mit Ventilsteuerung der Firma Lanz in Mannheim vertreten, die für die hier
vorliegende Betrachtung keine Bedeutung hat.
Im grundsätzlichen Unterschied gegenüber den Lokomobilen findet sich bei keiner
selbständigen Kolbendampfmaschine, die mit Kondensation arbeitet, zwischen dem
Niederdruckzylinder und dem Mischkondensator ein Speisewasservorwärmer. Bei der
weiten Entfernung, die sich zwischen Kessel und Maschine ergibt und bei der
selbstständigen Zentralisierung der Dampferzeugung würde von dem erzielten
Wärmegewinn zu wenig übrig bleiben, als daß man die Komplikation der Maschine dafür
aufnimmt. Der Umstand, daß auf der Ausstellung im Betrieb die Vorwärmer jeder
Berechtigung entbehren würden, da die Kesselanlage mit Ekonomiser ausgerüstet ist,
dürfte indessen für die Maschinenfabriken keine Veranlassung sein, den Vorwärmer
fortzulassen, wenn sie denselben im allgemeinen als empfehlenswert hinstellen
wollten.
Bei sämtlichen belgischen Maschinen ist die unmittelbar mit der Maschine gekuppelte
Kondensationsluftpumpe unter Flur aufgestellt und durch die Kurbel der Maschine, bei
Verbundmaschinen durch die Niederdruckkurbel angetrieben; in drei Fällen wird die
liegende doppeltwirkende Pumpe, in drei Fällen die stehende einfachwirkende Pumpe
angewandt, so daß sich beide altbekannte Ausführungen gleichmäßig behauptet haben.
Raston Proctor & Co. treiben die zweistiefelige stehende einfachwirkende Luftpumpe, die
ebenfalls unter Flur aufgestellt ist, durch die nach hinten durchgeführte
Kolbenstange und Winkelhebel an, während die unmittelbar mit der Kolbenstange
gekuppelte und damit über Flur aufgestellte doppeltwirkende liegende Luftpumpe bei
der Tandemmaschine der englischen Firma Marschall Sons
& Co., Gainsborough, zu finden ist. Somit sind alle
vier der bekannten Antriebsarten für die Naßluftpumpe zu finden. Bei Maschinen, die
unbedingt eine Kondensation erhalten müssen und auch sollen, ist dieselbe bisweilen
in der Ausstellung fortgelassen. So ist die Gleichstromdampfmaschine der
holländischen Firma Gebr. Stork in Hengelo, welche an
der Stromabgabe nicht beteiligt ist, aber leer läuft, nur an die
Oberflächenkondensation der von derselben Firma aufgestellten Dampfturbine
angeschlossen, während Louis Smulders & Co., Utrecht, Holland, bei der ausgestellten
Gleichstromdampfmaschine die Frage der Kondensation ungelöst lassen. Die
Maschine läuft gleichfalls leer. Bei einer kleinen stehenden
Schnelläuferdampfmaschine der Firma Gebr. Stork in
Hengelo findet sich die übliche Anordnung bei stehenden Maschinen, eine durch
Doppelhebel vom Kreuzkopf angetriebene, an dem Rahmen angebaute Naßluftpumpe. Bei
einer von der holländischen Maschinenfabrik Breda
aufgestellten etwa 300 PS-Tandemmaschine mit Proellscher Ventilsteuerung fehlt die Kondensation, weil am Aufstellungsort
der Maschine der Abdampf zu Heizzwecken verwandt werden soll. Die Firma Soc. Anon. H. Bollinckx Brüssel vermeidet die Kupplung
der Kondensationspumpe mit der Maschine, indem sie eine liegende Verbundmaschine von
350 PS, die mit Hahnsteuerung versehen ist, mit Auspuff laufen läßt und für eine
1000 PS-Tandemmaschine mit Lentz-Steuerung eine
elektrisch angetriebene Mischkondensation Westinghouse
Leblanc vorgesehen hat. Diese ist von der Firma Balcke & Co., Filiale Paris, ausgeführt
und soll weiter unten im Zusammenhang erwähnt werden. Zusammen mit den hier
erwähnten Maschinen der Firmen Gebr. Stork in Hengelo
und Louis Smulders & Co. in Utrecht ist als
Gleichstrommaschine die Lokomobile der Maschinenfabrik
Badenia Weinheim, Baden, zu berücksichtigen. Man erkennt, daß in Verbindung
mit den Gleichstrom-Maschinen die Frage der Kondensation teils offen gelassen ist
und bei der Maschinenfabrik Badenia in normaler Weise
gelöst ist. Dies ist insofern bemerkenswert, als diese Maschinen ebenso wie die
Turbinen erhöhte Anforderungen an das Vakuum stellen. Da auch die Maschinen, welche
an der Stromversorgung beteiligt sind, stets nur verhältnismäßig gering belastet
sind, hat eine Betrachtung des von den Kondensationen erreichten Vakuums keinen
Wert.
Kondensationseinrichtungen der Dampfturbinen.
Die Dampfturbinen haben an die Kondensation vielseitig neue Anforderungen gestellt.
Die Oelfreiheit des Abdampfes gestattet die Gewinnung eines vorzüglichen
Speisewassers für den Kessel, das man im Interesse einer erheblichen Einschränkung
der Kesselreinigung und zum Besten der Instandhaltung der Kessel niemals preisgeben
sollte. Deshalb ist bei den ersten Dampfturbinenfirmen Deutschlands die Anwendung
einer Oberflächenkondensation auch die Regel geworden. Auf der Ausstellung ist die
2500 PS-Turbine der Bergmann Elektrizitätswerke
Akt.-Ges. dementsprechend mit Oberflächenkondensation ausgerüstet. Die
bekannte Turbinenfirma Brown Boveri & Cie., Baden, hat bei ihrer 1200 PS-Turbine, die
italienische Firma Franco Tosi, Legnano, bei ihrer 5000
PS-Turbine und Gebr. Stork, Hengelo, bei ihrer 1800
PS-Turbine, übereinstimmend Oberflächenkondensation angewandt. In Frankreich
hingegen scheint man diesem Vorteil, der aus dem Turbinenbetrieb für die
Kesselanlage gewinnbar ist, nicht die gleiche Beachtung zu schenken. Es ist
auffallend, daß beide von französischen Firmen ausgestellte Turbinen, nämlich die
Turbine der Firma Dujardin & Co. in Lille für 2500
PS und die Elektra-Turbine der Comp. Générale
Électrique in Nancy für 300 PS mit Mischkondensation ausgerüstet sind. Die
benannten Turbinen sind an der Stromlieferung beteiligt und somit als von den Firmen
betriebsfertig ausgerüstete Aggregate anzusehen.
Bei einer von der belgischen Firma Soc. anon. John
Cockerill, Searing, ausgestellten Dampfturbine, System Brown Boveri und bei einer von der belgischen Firma Bollinckx, Brüssel, ausgestellten Turbine, System Barbezat, sowie weiteren Aggregaten der benannten
Firmen ist die Frage der Kondensation offengelassen, da die Turbinen nicht im
Betrieb sind.
Die Turbine stellt an die Kondensation ferner neue Anforderungen, indem
unbedingt ein höheres Vakuum verlangt werden muß. Sie kommt aber ihrerseits dieser
Forderung wieder in hohem Maße dadurch entgegen, daß die Luft wesentlich
vollkommener als bei Dampfmaschinen von den Vakuumräumen ferngehalten wird.
Grundsätzlich werden bei Turbinen die unter Vakuum stehenden Stopfbüchsen gegenüber
dem Zutritt der Luft gesperrt. Im allgemeinen wird hierzu Sperrung durch Frischdampf
benutzt, wobei die Dampfzufuhr durch ein Ventil einstellbar ist. Bei der Bergmann-Turbine, wird der von der Hochdruckstopfbüchse
entweichende Dampf zum Sperren der Niederdruckstopfbüchse verwendet. Hierbei könnte,
vor allem bei geringen Belastungen, der Dampf zum Sperren der Niederdruckstopfbüchse
nicht genügen. Dann kann der Niederdruckstopfbüchse Frischdampf durch eine durch ein
Ventil einstellbare Leitung zugeführt werden. Solche Maßnahme ist unter allen
Umständen erforderlich, wenn die Niederdruckstopfbüchse an die Hochdruckstopfbüchse
gekuppelt wird, um eine Verminderung an Sperrdampfverlust herbeizuführen.
Da die Stopfbüchsen stets mit Labyrinthdichtung versehen sind, ist absolutes
Dichthalten unmöglich. Um den Eintritt von Luft in die Vakuumräume zu vermeiden, muß
deshalb die Zufuhr von Sperrdampf so eingestellt Werden, daß etwas Dampf nach außen
entweicht. Die Turbinen sind deshalb an den Stopfbüchsen mit regelrechten Abzugsschloten versehen, die bis über die
Turbinenoberkante hinaufgeführt werden, so daß der Dampf in Unschädlicher Höhe
entweicht. Diese Schlote läßt man dann ziemlich stark dampfen, wie es bei den in
Betrieb befindlichen Turbinen zu erkennen ist. Ein erheblicher Dampfverlust kann
hierbei nicht eintreten, weil sich ein solcher durch Geräusch des entweichenden
Dampfes verbieten und bemerkbar machen würde.
Dujardin & Co. in Lille
haben als einzige Firma die Sperrung mit Wasser vorgenommen. Im allgemeinen wird die
Sperrung mit Dampf bevorzugt, weil bei der Wassersperrung eine chemische
Beeinflussung der Welle und Dichtungsringe befürchtet wird.
Die Bestrebungen sind alt, den Turbinen auch kreisende Kondensationsmaschinen an die
Seite zu stellen, um eine einheitliche Maschinenanlage nach kreisendem System zu
erhalten. Es war zu erwarten, daß die Brüsseler Ausstellung auf diesem Gebiete einen
Fortgang der Entwicklung zeitigen würde, wenn schon bereits in der Zwischenzeit die
Westinghouse-Leblanc-Kondensation in der Ausführung
der Firma Balcke allgemein bekannt geworden ist.
Beachtenswert ist deshalb, daß die rotierende Kondensation noch nicht allgemeinen
Eingang gefunden hat, daß vielmehr die Kolbenpumpe sich bis heute noch bei ersten
Dampfturbinenfirmen gehalten hat.
Die 1200 PS-Dampfturbine der Firma Brown Boveri &
Cie. in Baden, die mit 2400–3000 Umdrehungen i. d. Min. läuft und mit einem
Drehstromgenerator der Firma gekuppelt ist, ist mit einer normalen
Oberflächenkondensation ausgerüstet. Für den Wasserumlauf dient eine Kreiselpumpe
mit wagerechter Welle, die mit einem Elektromotor direkt gekuppelt ist, der durch
Morse-Kette eine stehende Edward-Pumpe antreibt, die zur Förderung von Luft und Kondenswasser dient.
Uebereinstimmende Kondensation ist bei der 1800 PS-Zoelly-Turbine der Firma Gebr. Stork in
Hengelo, die mit 3000 Umdrehungen i. d. Min. läuft und mit einem Siemens-Schuckert-Drehstromgenerator gekuppelt ist,
angewandt. Die stehende Kolbenluftpumpe, System Edward,
hat hier einen selbstständigen elektrischen Antrieb durch einen langsam laufenden
Elektromotor erhalten. Schließlich ist auch die 5000 PS-Dampfturbine von Franco Tosi, die mit 1260 Umdrehungen i. d. Min. läuft
und mit einem Drehstromgenerator der Firma Brown Boveri
& Cie. in Baden gekuppelt ist, mit normaler
Oberflächenkondensation ausgerüstet. Die Kreiselpumpe in unmittelbarer Kuppelung mit
einem Elektromotor ist hier mit senkrechter Welle ausgeführt, wahrscheinlich in der
Absicht, die Pumpe so tief aufstellen zu können, daß sie jederzeit ohne Auffüllung
anlaufen kann. Die stehende Kondensationsluftpumpe ist scheinbar zweistufig
ausgeführt und wird selbständig durch einen Elektromotor angetrieben. Die
Kreiselpumpe und der eigentliche Pumpenkörper der Luftpumpe sind in die Kellersohle
versenkt. Durch diese Maßnahme wird ein sauberer und von allen Rohrleitungen
freigehaltener Kellerflur geschaffen, der genau wie der Maschinenflur mit Fliesen
belegt ist. Diese Maßnahme ist ansprechend im Gegensatz zu dem unzugänglichen
Einbau, den die Kondensationsmaschinen oft erfahren.
Textabbildung Bd. 325, S. 691
Fig. 1.
Textabbildung Bd. 325, S. 691
Fig. 2.
Im allgemeinen wird zwischen der Turbine und dem Oberflächenkondensator gemäß Fig. 1 ein Stopfbüchsenrohr eingeschaltet, und die
Stopfbüchse wird durch Wasser gesperrt. Hierdurch wird die Aufstellung des
Kondensators von derjenigen der Turbine unabhängig. Ferner ist dafür gesorgt, daß
der große Vakuumflansch, der zwischen Turbine und Kondensator notwendig ist und der
durch Temperaturdehnungen leicht undicht werden kann und dann erhebliche Luftmengen
in den Kondensator eintreten ließe, beseitigt wird. Franco
Tosi löst diese Aufgabe auf eine andere Weise. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ruht der ganze
Oberflächenkondensator auf sechs Schraubenfedern, deren Stützpunkte in der Höhe
verstellbar sind. Die Stützpunkte der Schraubenfedern werden nun so weit gehoben,
daß der Kondensator mit einer für die Abdichtung nötigen Pressung von unten gegen
den Auspuff-Flansch der Turbine gedrückt wird. Die Pressung kann dabei im Grenzfall
so weit getrieben werden, bis von den Federn außer dem Gewicht des Kondensators noch
das gesamte Gewicht der Turbine aufgenommen wird. Sind die Schraubenfedern
hinreichend elastisch, so ist dadurch dem Monteur genügender Spielraum für die
Einstellung gegeben. Treten nunmehr Wärmedehnungen auf, so werden dieselben durch
die Formveränderung in den Schraubenfedern, die den Kondensator tragen,
aufgenommen. Allerdings wird dadurch eine Veränderung in der Pressung in der
Flanschabdichtung hervorgerufen. Durch Anwendung genügend elastischer Federn kann
diese Veränderung aber auf ein so geringes Maß eingeschränkt werden, daß die
Aufrechterhaltung der Flanschdichtung gewährleistet bleibt. Da die Pressung in der
Dichtung von unten her durch die Kraft der Federn zustande kommt, könnte die
Verschraubung an der Flanschverbindung eigentlich fortfallen.
(Fortsetzung folgt.)