Titel: Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen.
Autor: F. Mbg.
Fundstelle: Band 318, Jahrgang 1903, S. 225
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Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen. Zugmesser für Dampfkesselfeuerungen. Es ist allgemein bekannt, welchen Wert die richtige Bemessung der in Dampfkesselfeuerungen eintretenden Luftmenge für die ökonomische Arbeit der Feuerung selbst hat. Ihre Grösse richtet sich in jedem einzelnen Falle nach den besonderen Verhältnissen, ist also allgemein garnicht anzugeben. Dabei schadet sowohl ein Zuviel wie ein Zuwenig. Die beste Kontrolle, ob eine Feuerung wirklich richtig arbeitet, wird ja nun, wie noch kürzlich in dieser Zeitschrift genau auseinander gesetzt, durch eine chemische Analyse der Abgase geliefert. Aber die gewöhnlichen hierzu benutzten Apparate erfordern eine mühsame und durchaus sachverständige Bedienung und geben zum grössten Teil nur ein Urteil über den Zustand in der Feuerung zur Zeit der Entnahme der Gasprobe. Diejenigen Messvorrichtungen dieser Art jedoch, welche eine dauernde Kontrolle ermöglichen, sind, so vorzüglich und sinnreich ihre Konstruktion zweifellos ist, und obgleich es erwiesen ist, dass ihre Anschaffungskosten selbst bei kleinen Feuerungsanlagen sich rasch bezahlt machen, doch vielen Besitzern von Dampfkesseln noch zu schwierig zu behandeln, ihre gute Wirkung hängt zu sehr von der Sorgfalt des sie bedienenden Aufsichtsbeamten ab, als dass auf eine rasche allgemeine Einführung dieser Apparate zu rechnen wäre. In sehr vielen Fällen wird man sich auch noch in Zukunft auf die Geschicklichkeit und Gewissenhaftigkeit des Heizers verlassen und mit Freuden jedes Instrument begrüssen, das diesem ein Urteil darüber erleichtert, ob er wirklich die ihm anvertraute Anlage richtig bedient, Als ein solches ist der Zugmesser anzusehen. Denn von der im Feuerungsraum vorhandenen Depression hängt ja die Menge der frischen eintretenden Luft ab oder, wie man sich auch ausdrücken kann, durch Zufuhr von mehr oder weniger Luft wird die Höhe der Luftleere verändert. Kennt man also denjenigen Zustand, bei welchem die im vorliegenden Falle gerade richtige Luftmenge die Feuerung durchstreicht, und misst das Vacuum für diesen Fall, so hat man später nur nötig, durch die Bedienung des Rostes dieselbe Luftverdünnung wieder herzustellen und man wird wiederum die gleichen günstigen Verbrennungsverhältnisse erzielen. Kann dieses Vorgehen auch niemals zu wirklich einwandfreien Ergebnissen führen und stets nur ein ganz rohes Annäherungsverfahren bleiben, so wird doch zweifellos der erreichte Nutzen gegenüber den geringen aufgewandten Mühen und Kosten ein beträchtlicher sein. Es kann also in solchen Fällen, wo die oben erwähnten Analysierungsapparate aus irgend einem Grunde nicht angeschafft werden sollen, nur dringend empfohlen werden, wenigstens eine oberflächliche Beurteilung der Wirkungsweise der Anlage durch Aufstellung eines Zug-Messers zu ermöglichen. Voraussetzung dabei ist aber natürlich, dass nun auchein Instrument gewählt wird, das die zu messende Grösse wirklich richtig anzeigt und das sich unter den an seinem Aufstellungsorte herrschenden, ungünstigen Bedingungen nicht verändert, also dauernd richtig misst, In beiden Beziehungen zeigen recht viele der auf den Markt gebrachten Instrumente bedenkliche Schwächen. Die einfachsten Zugmesser bestehen aus einem -förmig gebogenen Glasrohr, das in ein in den Feuerungsraum hineinragendes Eisenrohr luftdicht eingekittet und mit Wasser gefüllt ist (Fig. 1). Der Unterschied in den Wasserspiegeln in beiden Glasrohrschenkeln, durch eine dahinter angebrachte Millimeterskala gemessen, giebt die Höhe der Luftleere in Millimeter Wassersäule. Nun bedürfen aber die meisten Feuerungen nur einer Zugstärke von wenigen Millimetern, etwa 6 bis höchstens 10 mm; und dabei ist eine nur geringe Abweichung der vorhandenen Zugstärke von der günstigsten bereits recht schädlich. Es erscheint daher unbedingt geboten, die gesetzlich festgelegte Einheit der Zugstärke von 1 mm Wassersäule auf irgend eine Weise im Messinstrument durch eine grössere Strecke darzustellen, da sonst das Ablesen, zumal, wenn die Glasröhre durch den Kohlenstaub verschmutzt ist, gar zu schwierig werden würde. Ferner haftet der erwähnten einfachen Vorrichtung noch der zweite erhebliche Uebelstand an, dass man nur durch das Ablesen zweier Zahlen und Subtraktion der einen von der anderen eine Angabe über die wirkliche Zugstärke zu erhalten vermag. Da nämlich beide Wasserspiegel sich verlegen, ist die Anbringung einer festen Skala, an der man von einem Nullpunkt aus ablesen könnte, unmöglich. Macht man aber durch Erweiterung des Gefässes an der Stelle, wo der eine Wasserspiegel sich befindet, dessen Senkung so gering, dass sie praktisch nicht ins Gewicht fällt, und nimmt dann diese Höhe als Nullpunkt an, so erhält man ein Instrument, das nur für kurze Zeit richtig zeigt: in der warmen Atmosphäre des Kesselhauses, zumal der Zugmesser am liebsten unmittelbar an der Kessel wand angebracht wird, damit der Heizer ihn ebenso, wie das Manometer stets bequem vor Augen hat, verdunstet rasch ein nicht unbeträchtlicher Teil des Wassers. Es bedarf also einer häufigen Kontrolle, ob beim Ausschalten des Apparates die Messflüssigkeit noch auf den Nullpunkt einspielt oder der verloren gegangene Teil ersetzt werden muss. Textabbildung Bd. 318, S. 225 Fig. 1. Zugmesser. Auf Grund der obigen Ueberlegungen kommen wir dazu, die folgenden Forderungen an einen guten Zugmesser zu stellen: 1. Er muss die Einheit der Zugstärke, 1 mm Wassersäule, in stark vergrössertem Masstabe zeigen. 2. Die Angaben des Instrumentes müssen selbst nach längerer Zeit in dem von Kohlenstaub erfüllten Kesselraume noch deutlich erkennbar sein. 3. An einer fest angebrachten Skala muss die jeweilige Zugstärke ohne jede noch so geringe Zwischenrechnung abgelesen werden können. 4. Wird eine Messflüssigkeit benutzt, so ist der durch ihre Verdunstung eintretende Fehler auf irgend eine Weise aufzuheben oder doch zu vermindern. Hierzu treten alsdann als selbstverständliche Forderungen noch: 5. Eine Verschmutzung der inneren, insbesondere der anzeigenden Teile durch die unvermeidlich mit Kohlenstaub geschwängerte Luft des Kesselhauses ist zu vermeiden. 6. Der Wechsel in Feuchtigkeit oder Temperatur der Umgebung darf keinen Einfluss auf die Angaben des Zugmessers haben. 7. Bei den sehr geringen Kräften, die hier auftreten, sind möglichst alle Mechanismen, die in sich eine gewisse Reibung besitzen, in dem Instrument zu vermeiden. Wir wollen nun sehen, in wie weit die einzelnen Konstruktionen diese Forderungen erfüllen oder ihnen doch wenigstens nachzukommen versuchen. Wir beschreiben nur vier verschiedene Apparate, da es uns weniger darauf ankommt, eine Uebersicht über alle in den Handel gebrachten Konstruktionen zu geben, als die Vorteile und Nachteile der einzelnen Typen gegeneinander abzuwägen. Die vier Konstruktionen können aber gewissermassen als Kennzeichnung der verschiedenen Grundsätze dienen, nach denen man heute diese Instrumente baut. Textabbildung Bd. 318, S. 226 Fig. 2. Zugmesser von C. Louis Strube A.-G Als Vertreter der Apparate mit Messflüssigkeit führen wir den von der Firma C. Louis Strube A.-G., Magdeburg-Buckau, ausgeführten und in Fig. 2 dargestellten Zugmesser auf. An einem Kasten ist auf der einen Seite ein schrägliegendes Glasrohr angebracht, dessen Inneres mit dem Innern des im übrigen geschlossenen Kastens in Verbindung steht. In dem Deckel ist ein Winkelstück mit Hahn zur Verbindung mit dem Feuerungsraume und ein Lufthahn eingeschraubt. Mit Hilfe von drei Stellschrauben, die die Füsse des Kastens bilden, und einer auf dem Deckel befindlichen kleinen Wasserwage kann der Kasten so aufgestellt werden, dass bei teilweiser Füllung mit Wasser dessen Oberfläche genau wagerecht liegt. Eine oberhalb der Glasröhre befindliche Skala ist so eingeteilt, dass die Entfernung zwischen zwei Teilstrichen der Grösse von 1 mm Wassersäule entspricht, und durch einen verschiebbaren Zeiger kann diejenige Zugstärke gekennzeichnet werden, die sich bei Versuchen als günstigste herausgestellt hat. Wie der Apparat aufzustellen ist und wie er arbeitet, bedarf keiner näheren Erläuterung. Ohne irgend eine verwickelte Konstruktion verwirklicht er den in Fig. 1 dargestellten einfachen Grundgedanken eines Zugmessers und erfüllt doch eine Reihe der oben genannten Forderungen. Aber es bleiben auch eine Anzahl Bedenken bestehen. Das schwerwiegenste davon ist jedenfalls, dass eine sehr sorgfältige Aufstellung an einem gegen Erschütterungen geschützten Orte erfolgen muss, und dass eine Ersetzung des verdunsteten Wassers von Zeit zu Zeit nötig ist. Allerdings ist die Kontrolle, wann das geschehen muss, durch die Konstruktion des Apparates sehrerleichtert. Man schliesst hierzu den Hahn an dem Winkelstück, öffnet den Lufthahn, und dann muss sich das Wasser auf Null einstellen. Geschieht das nicht, so ist durch Nachfüllen dafür zu sorgen, dass der Wasserspiegel auf Null einspielt. Textabbildung Bd. 318, S. 226 Fig. 3 u. 4. Zugmesser der Luxschen Industriewerke A-G. Den Fehler, der durch Verdunsten der Flüssigkeit notwendig entstehen muss, hat man bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Konstruktion, wie sie von den Luxschen Industriewerken A.-G. Ludwigshafen a. Rh. hergestellt wirdD.R.-P. 138357., dadurch zu vermeiden gesucht, dass man die veränderungsfähige Messflüssigkeit durch einen unveränderlichen festen Messkörper c ersetzte. Dieser befindet sich in einer Glasröhre a, hinter der eine in Zugeinheiten eingeteilte Skala e angebracht ist. Die Glasröhre ist in die Metallfassung d, welche die Verbindung mit dem Feuerungsraum ermöglicht, unter Einschaltung der Feder i eingesetzt; wenn man das Glasröhrchen nach unten schiebt und dadurch die Feder zusammendrückt, kann das erstere mit dem Messkörper ausgespannt und dann eine Reinigung des Ganzen vorgenommen werden. Indem nun die Luft in der durch Pfeile angedeuteten Richtung infolge des Unterdrucks in der Feuerungsanlage durch das Instrument strömt, wird der Messkörper emporgehoben und zeigt durch seine Lage die Stärke des in der Röhre herrschenden Luftzuges und damit die Höhe der Luftleere an. Aber hier hat man nun gegenüber dem ersten Apparat den nicht zu unterschätzenden Nachteil, dass die Luft aus dem Kesselraume, wenn auch mit geringer Geschwindigkeit, durch das Innere des Instrumentes hindurchstreicht, sodass eine Verschmutzung durch Kohlenstaub auf die Dauer garnicht zu umgehen ist. Wenn auch die Reinigung durch die geschilderte Konstruktion sehr erleichtert wird, so wird doch nicht jede Ablagerung von Staub auf dem Messkörper zu vermeiden sein. Sowohl hierdurch, wie auch durch irgend welche Beschädigung bei der Reinigung selbst kann dessen Gewicht verändert werden, und es liegt auf der Hand, dass bei den geringen hier wirkenden Kräften jede derartige Veränderung, und mag sie noch so klein sein, einen erheblichen Fehler verursachen wird. Ein zweiter Uebelstand liegt darin, dass das Glasrohr durchaus senkrecht stehen muss, damit kein Reiben des Messkörpers an ihm stattfindet. Dass auch dieser Apparat gegen erhöhte Temperatur empfindlich ist, beweist die von der ausführenden Firma aufgestellte Forderung, dass er einer höheren Luftwärme als 50° C. nicht ausgesetzt und vor offenem Feuer geschützt werden solle. Weniger empfindlich gegen eine Ungenauigkeit bei der Aufstellung und weniger leicht Beschädigungen ausgesetzt, wie die bisher geschilderten, mit zerbrechlichen Glasröhren ausgerüsteten Apparate, sind die folgender Konstruktion. In einem auf beiden Seiten mit Glasscheiben versehenen Gehäuse ist eine dicht abschliessende, leicht bewegliche Zunge aus Aluminium aufgehängt. Durch das mit der Feuerungsanlage verbundene Rohr wird nun die auf der einen Seite dieser Zunge befindliche Luft abgesaugt, sodass die auf die andere Seite durch ein Loch in der Gehäuse wand einströmende Luft auf die Zunge drückt und einen Ausschlag hervorruft, dessen Grösse von der Höhe des Unterdruckes herrührt. Der grosse Nachteil dieses Apparates gegen die zuerst beschriebenen springt aber sofort in die Augen: auch hier strömt die mit Kohlenstäubchen geschwängerte Luft in das Innere des Apparates, eine Reinigung ist aber ausgeschlossen. Wie lange wird die Aluminiumzunge dann gegen die Glasscheiben dicht abschliessen, ohne dass durch die an letzteren haftenden Schmutzteilchen die Reibung so vergrössert ist, dass die Angaben des Instrumentes vollständig falsch sind? Ist die Anordnung des Gelenkes schon an sich ein Nachteil, da die in ihm notwendigerweise entstehende Reibung sich der Bewegung der Zunge widersetzt, so erscheint es vollends verkehrt, dieses Gelenk so frei in den das Instrument durchstreichenden Luftstrom zu legen; durch ein Absetzen der in ihm schwebenden Staubteilchen muss sich ja diese Reibung verändern, also ein Fehler in den Angaben des Apparates sich einstellen. Schliesslich kommen wir zu derjenigen Gruppe von Zugmessern, die auf dem allgemein bekannten Prinzip der Federmanometer aufgebaut sind: ein aus biegsamem Material hergestellter Kasten irgend welcher Gestalt wird mit dem Raum, dessen Druck gemessen werden soll, so in Verbindung gebracht, dass sich dieser Druck auf das Innere des Kastens überträgt. Infolgedessen treten Aenderungen seiner Form ein, deren Grösse durch die Höhe des Unterschiedes der in dem Kasten herrschenden Pressung gegen die diesen von aussen umgebende Atmosphäre bedingt ist. Diese Formveränderung wird auf irgend eine Weise auf einen sich vor einer Skala bewegenden Zeiger übertragen, und diese Skala durch Versuche geaicht, sodass der zu messende Druck auf ihr unmittelbar abgelesen werden kann. Als Beispiel für derartige Apparate führen wir den Zugmesser der Firma J. C. Eckardt, Cannstadt-Stuttgart an, der in unseren Fig. 5 und 6 dargestellt ist.D. R.-P. a. D. R.-G.-M. a. In einem Gehäuse d sind zwei nach Art der Manometerplattenfedern gestaltete, metallene Membranen a und b untergebracht, die mit ihren Rändern so aneinander gelötet sind, dass sie eine geschlossene Kapsel bilden. Durch den im Gehäuse fest verschraubten Stutzen c und die Bohrung e kann der Innenraum der Kapsel mit dem Feuerungsraume in Verbindung gesetzt werden. Mit der Membrane a ist durch das Hebelgestänge fg der Zeiger h verbunden, sodass sich jede Bewegung der Membranen auf diesen letzteren überträgt. Sollte einmal auf irgend eine Weise ein Ueberdruck in das Rohr e gelangen, der stark genug wäre, eine Beschädigung der natürlich so leicht als möglich gehaltenen Membrankapsel herbeizuführen, so Öffnet sich das durch eine ganz schwache Spiralfeder k geschlossen gehaltene Ventilchen i und der Ueberdruck kann sich gefahrlos ausgleichen. Einen besonderen Vorzug vor anderen Apparaten, die auf dem gleichen Prinzip beruhen, bildet die Anwendungzweier Membranen, die beide durch den Unterdruck eine Gestaltsänderung erfahren. Infolgedessen braucht jede nur den halben Hub zu machen, als bei Benutzung einer einzigen Membrane nötig wäre. Die Folge davon ist, dass sie stärker gehalten werden können, und dass die Lebensdauer des Instrumentes eine grössere wird. Dieser Apparat erfüllt eigentlich alle unsere oben aufgestellten Forderungen mit Ausnahme der letzten, dass die Bewegung nicht durch einen in sich Reibung besitzenden Mechanismus auf den Zeiger übertragen werden solle. Vor allem ist eine Verschmutzung der inneren Teile durch Kohlenstaub so gut wie ausgeschlossen, da ja kein Durchströmen der Luft durch den Apparat stattfindet. Der Einfluss der Temperaturveränderung kann wenigstens zum Teil dadurch ausgeglichen werden, dass man den Apparat in einem Raume aicht, der die in Kesselhäusern etwa im Mittel herrschende Lufttemperatur hat. Schliesslich kann aber auch die Reibung im Uebertragungsmechanismus durch möglichste Genauigkeit in der Werkstattsarbeit auf ein Minimum verringert und der dann noch zurückbleibende Fehler durch eine genaue Aichung zum grössten Teile ausgeglichen werden. Textabbildung Bd. 318, S. 227 Fig. 5 u. 6. Zugmesser von Eckardt. Unsere obigen Betrachtungen zeigen, dass es zur Zeit nocht nicht gelungen ist, einen wirklich vollkommenen Zugmesser zu konstruieren, dass vielmehr jede der geschilderten Konstruktionen ihre Mängel besitzt, dass aber doch Instrumente vorhanden sind, die für die Praxis genügen dürften. F. Mbg.