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Kessel 

 

Kessel an Dampfmaschinen erzeugen den Dampf, den das Aggregat in mechanische Energie umsetzt. In Kesseln wird dem enthaltenen Medium, meist Wasser, Wärme zugeführt bis es verdampft. Das bedeutet bis es seinen Aggregatzustand von flüssig in gasförmig ändert. Gase lassen sich im Gegensatz zu Flüssigkeiten komprimieren. Gase brauchen einfach ausgedrückt mehr Platz als die selbe Menge (Molekülanzahl) Flüssigkeit. Aus einem Liter Wasser werden 1.300 Liter Dampf. Da nach dem Verdampfen im Kessel dieser Platz nicht vorhanden ist steigt der Druck. Bei höherem Druck steigt aber auch die Temperatur, die erforderlich ist damit Wasser verdampft.

Der im Kessel erzeugte Dampf ist heißer als 100°C und hat einen Druck, der höher liegt als der der Atmosphäre. Gelangt der Dampf in einen Dampfzylinder, so ist er bestrebt sich auszudehnen und schiebt den Kolben weg. Dabei verliert der Dampf natürlich Druck und damit einen Teil der Energie, die ihm zugeführt wurde. Sinken Druck und Temperatur des Dampfes auf Atmosphärendruck und unter 100°C, kondensiert der Dampf und wird wieder zu Wasser. Das erklärt den schlechten Wirkungsgrad von Dampfmaschinen. Die Energie, die erforderlich war das Wasser auf 100°C zu bringen ist verloren. Nutzbar ist nur die Energie, die danach in den Dampf gepackt wurde.

Dampf ist nicht gleich Dampf. Wir nehmen für unsere Zwecke einmal an dass es nur zwei Arten Dampf gibt. 

 

 

Sattdampf (Naßdampf) 


Dampf der gerade so viel Wärme aufgenommen hat, dass Wasser in Dampf übergeht. Ein Teil der Moleküle wechselt dabei immer noch zwischen flüssig und gasförmig. Jede Form von Abkühlung führt zu Kondensation (Wasserniederschlag an Oberflächen. Je höher der Druck ist, unter dem der Kessel steht, desto höher wird die Temperatur bei der der Dampf kondensiert. Gebräuchlich bei Hobbydampfkesseln. Überhitzerschlangen bei manchen Hobbymaschinen sind daher eher Schein als Sein.



Überhitzter Dampf (Heißdampf)



Dampf, dem nach der Sättigung unter erhöhtem Druck weiter Wärme zugeführt wird. Abkühlung und, oder Druckverluste führen nicht zu sofortiger Kondensation. Der Heißdampf enthält pro Volumeneinheit wesentlich mehr Energie als Sattdampf. In Ansätzen bei vielen Modelldampfkesseln, allerdings selten in voller Ausprägung.

 

 

Kesseltypen

Es gibt sehr viele Typen von Kesseln mit endlos vielen Untertypen und Varianten. Im Hobbybereich ist die Vielfalt zum Glück recht beschränkt. Ideal wäre ein kugelförmiger Kessel, da er maximalen Rauminhalt mit der großen Widerstandskraft einer Kugel verbindet. Solche Kessel sind jedoch schwierig herzustellen und zwingen dem Benutzer Maße auf, die in der Praxis nicht erwünscht sind. Deswegen finden sich bis auf wenige Ausnahmen (Erikson, Karsten Gintschel) im Hobbybereich keine Kugelkessel.

 

Walzenkessel

Walzenkessel sind ganz einfache Kessel. Praktisch ein Rohr mit Endkappen. Sie werden von unten beheizt (Feuerbüchse) und können stehen, oder liegen. Die liegende Variante ist wesentlich häufiger anzutreffen. Der einfache Walzenkessel kann Verbesserungen an-, oder eingebaut haben:

  • Flammrohrkessel

Flammrohrkesser haben Rohre, die den Kessel durchlaufen. In diesen Rohren ist die Wärmequelle, die das Wasser im Kessel erhitzt untergebracht. In der Regel handelt es sich dabei um Befeuerung mit Gasbrennern. Bei Hobbymaschinen findet man das nicht, bei Modellmaschinen ist das häufig der Fall. Hier ein Beispiel für einen zweiflammigen Flammrohrkessel der Firma Macsteam 

 

 

 

 

 

 

  • Rauchrohrkessel

Bei Rauchrohrkesseln werden die heißen Abgase des Brenners durch ein, oder mehrere Rohre durch den Kessel geführt, um das Wasser zu erhitzen. Im Hobbybereich gibt es keine Kessel, die reine Rauchrohrkessel sind. Man findet allerdings Kessel, die Rauchrohre haben, um die Abwäre nebenbei noch zu nutzen. Hier ein Beispiel der Firma Macsteam 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Flammrohr-Rauchrohrkessel

Eine Kombination aus beiden oben genannten Kesseltypen. Meist in liegender Form. Das, oder die Rauchrohre liegen oberhalb des, oder der Flammrohre und führen die erhitzten Abgase der Flammrohre noch ein-, oder mehrmals durch den Kessel. Im Hobbybereich kenne ich keine Beispiele dafür.

 

Lokomotivkessel 

Lokomotivkessel sind eine eigene Kesselgattung. Die Konstruktion besteht eigentlich aus zwei Kesseln, dem Stehkessel und dem Langkessel. Der Stehkessel ist eine Art Walzenkessel mit Feuerbüchse. Um die Feuerbüchse herum ist mit Abstandshaltern (Stehbolzen) eine äußere Wand angebracht in der sich Wasser befindet, eine Art Wassermantel. Dieser Wassermantel ist nicht sehr "dick", damit er sich schnell erhitzt und Dampf erzeugt. An den Stehkessel schließt sich der Langkessel an. Der Langkessel ist ein Rauchrohrkessel. Lokomotivkessel findet man bei Hobbydampfmaschinen nicht, wohl aber im Modellbereich, insbesondere bei Echtdampflokomotiven in großem Maßstab. Lokomotivkessel sind empfindlich und nicht einfach zu bedienen. Ein Beispiel der Firma Macsteam  

 

 

 

 

 

 

Wasserrohrkessel

In Wasserrohrkessln fließt das zu erhitzende Wasser in einer Unzahl von gebogenen Rohren und wirdan der Wärmequelle vorbeigeführt. Das Wasser muß unter sehr hohem Druck stehen damit keine Dampfbildung innerhalb der Rohre stattfindet. Das geschieht dann in einem, oder mehreren kleinen Kesseln, hier Trommeln genannt. Auf die unterschiedlichen Typen und Bauarten gehe ich nicht weiter ein. Mit Wasserrohrkesseln kann man sehr hohe Dampfdrücke und Betriebstemperaturen (300+ bar und über 300°C Dampftemperatur) erreichen. Wasserrohrkessel sind sehr schwer zu bedienen und bei Unfällen (z.B. Rohrreißer) sehr gefährlich. Im Hobbybereich gibt es sie nicht, aber ganz vereinzelt finden sie sich im Modellbereich.  

 

 

Quelle Wikipedia

 

 

 


 

 

Klaus Lutz | Roler0301@aol.com