Kondensatoren

Kondensatoren, Apparate zur Kondensation von Dämpfen. Speziell versteht man unter Kondensator den Apparat zur Verdichtung des Betriebsdampfes von Dampfmaschinen durch Abkühlung mit Wasser. Je nach der Methode unterscheidet man Einspritz- oder Mischkondensatoren, bei welchen der aus dem Dampfzylinder kommende Abdampf im Kondensator durch entgegengespritztes Wasser kondensiert wird, und Oberflächenkondensatoren, bei welchen der Dampf sich innerhalb bezw. außerhalb gekühlter Rohre niederschlägt, um welche bezw. durch welche Kühlwasser fließt, wobei also eine direkte Berührung oder Mischung des Dampfes mit dem Kühlwasser ausgeschlossen ist. Die erstere Art findet meistens bei stationären, die letztere bei Schiffsmaschinen Anwendung.

Bei den Mischkondensatoren sind zwei Hauptarten zu unterscheiden: solche mit Parallelstrom oder gemeinsamer Luft- und Wasserabführung und solche mit Gegenstrom oder getrennter Luft- und Wasserabführung. Zur ersten Klasse gehören weitaus die meisten Kondensatoren von stationären Maschinen, zur letzteren vor allem der Weißsche Kondensator [1], bei dem das Gegenstromprinzip am vollkommensten durchgeführt und infolgedessen der Kraft- und Wasserbedarf gegenüber den gewöhnlichen Mischkondensatoren gering ist; ferner die Kondensatoren mit getrennter Luft- und Wasserabführung von Becker, Horn, Riedler, Oerlikon, Riedinger u.a. [2].

Zur Bewegung des Luft- und Dampfgemisches und des im Kondensator enthaltenen Wassers dienen die von den Dampfmaschinen meistens direkt angetriebenen Luft- oder Kondensatorpumpen in liegender und stehender Ausführung, mit Gummi- oder Lederklappen oder Gummi- und Metallventilen versehen.

Die Ausführung einer stehenden Luftpumpe der Maschinenfabrik G. Kuhn in Stuttgart ist aus Fig. 1 zu ersehen. Das Wasser-, Luft- und Dampfgemisch tritt bei A in den doppelwandigen Zylinder C ein, in dessen Innerm der hohle Kolben B sich auf und nieder bewegt. Eine ringförmige Oeffnung D dient zum Eintritt der Luft und des Wassers, sobald der obere Rand des Kolbens den Ringkanal geöffnet hat. Das über dem Wasserspiegel befindliche Dampf- und Luftgemisch tritt zuerst über den Kolben. Durch den Niedergang des letzteren wird das unterhalb desselben befindliche Wasser aus dem Zylinder C durch den Ringkanal D in den Hohlraum des Kolbens gedrückt. Wenn nun auch beim Aufgang des Kolbens ein Teil des Wassers durch den Ringkanal D wieder abfließt, so ist bei dieser Konstruktion der gänzliche Fortfall von Saugventilen und die hierdurch bewirkte einfachere und billigere Herstellung und größere Betriebssicherheit beachtenswert und vorteilhaft gegenüber andern Konstruktionen mit Saugventilen.

Die Konstruktion einer stehenden Kondensatorpumpe mit Gummiventilen (Ausführung von R. Trenk in Erfurt) [3] ist aus Fig. 2 ohne weitere Erklärung verständlich. Diese Luftpumpe gehört zu einer stehenden Verbundmaschine mit im hinteren Framen oder Ständer angebrachter Oberflächenkondensation. Die Anordnung einer liegenden Luftpumpe ist aus den Fig. 3 und 4 (Ausführung der Maschinenbauanstalt »Humboldt« in Kalk bei Cöln) zu ersehen. Die Saugklappen liegen unten, die Druckklappen oben, und die Pumpe ist doppelt wirkend. Um bei Mischkondensatoren, die entweder im Parallel- oder im Gegenstrom arbeiten können, eine völlig sichere Wasserabführung zu erzielen, ist bei dem Balckeschen Kondensator (Fig. 5, D.R.P. Nr. 119345) die Wasserpumpe mit dem Kondensator derart verbunden, daß das Wasser aus dem Kondensator[592] mit natürlichem Gefälle in den Pumpenstiefel einläuft. Der das abzuführende Kondensat und das abzuführende Kühlwasser aufnehmende Raum A des Kondensatorkörpers B liegt außerhalb des horizontalen Pumpenzylinders C. Letzterer besitzt an den Enden die Druckventile D und nahe an seiner Mitte zwei Reihen von Oeffnungen E, die abwechselnd durch den Kolben F freigelegt werden. Der Raum A füllt sich von B aus beständig mit Wasser, das den Pumpenzylinder umgibt und daher bei der Oeffnung der einen oder der andern Reihe der Löcher E frei in den Raum des Zylinders E einläuft, worauf der zurückkehrende Kolben nach gänzlicher Ueberdeckung der Oeffnungen E das Wasser durch das betreffende Druckventil hinausdrückt; am Ende des Kolbenhubes erfolgt sodann die Freilegung der andern Reihe von Oeffnungen. Der Dampf tritt bei G ein, bei H das Kühlwasser. Das letztere fließt in bekannter Weise über eine Reihe von durchlöcherten Ueberfallblechen nach unten. Am oberen Ende des Kondensators ist eine an die trockene Luftpumpe K anschließende Rohrleitung I angebracht, durch die etwa nicht kondensierter Dampf und die bei der Kondensation frei werdende Luft abgesaugt wird. Die etwa in den Pumpenzylinder hineingelangende Luft wird durch zwei besondere an der höchsten Stelle des Zylinders angebrachte Luftrohre L nach dem oberen Räume des Kondensators abgeführt und von der Luftpumpe abgesaugt. Durch diese Rohre L wird der Pumpenzylinder während des Einkaufes des Wassers stets unter den Druck der Luftpumpe gesetzt, so daß der Einlauf in den Zylinder ohne wesentlichen Druckverlust erfolgt und hierdurch auch vermieden wird, daß an irgendeiner Stelle des Kondensators, namentlich im Pumpenzylinder selbst, sich Luftsäcke bilden können.

Eine besondere Eigenart zeigt der Kondensator mit barometrischer Saugwassersäule und trockener Luftpumpe von Weiß in Basel. Das Kühlwasser tritt durch das Rohr D oben seitlich (Fig. 6) in den als stehenden Zylinder ausgeführten Kondensator C ein und fließt über eine Reihe halbkreisförmiger Querwände nach unten dem aufsteigenden Dampf entgegen. Der letztere tritt am unteren Ende des Kondensators seitlich bei B ein. Die im Kühlwasser enthaltene Luft, die mit Wasserdampf gesättigt ist, wird zugleich mit dem nichtkondensierten Dampf an der höchsten Stelle durch eine trockene Schieberluftpumpe abgesaugt, während das Kühl- und Kondensationswasser von der tiefsten Stelle des Kondensators durch ein je nach dem gewünschten Vakuum[593] kürzeres oder längeres (im Maximum 10–12 m) Abflußrohr abfließt. Die Luft wird, da sie an der kühlsten Stelle des Kondensators abgesaugt wird, von relativ größter Dichtigkeit, also relativ kleinstem Volumen sein. Eine neuere Anordnung des Weißschen Gegenstromkondensators ist in den Katalogen der Firma Gustav Brinkmann & Co. in Witten a. d. Ruhr nachzusehen. Für die Kühlwasserpumpe soll man nie eine Zentrifugalpumpe, sondern nur Kapselräder- oder Kolbenpumpen nehmen, damit sie imstande sind, ohne Veränderung der Tourenzahl das Wasser, entsprechend den verschiedenen Vakuumgraden, auf verschiedene Förderhöhe zu heben. Vorteile der Weißschen Konstruktion sind: 1. Die Luft hat eine über 2¹/₂ mal größere Dichtigkeit als bei den unter sonst gleichen Umständen arbeitenden nassen Luftpumpen, weshalb das Hubvolumen der Luftpumpe bedeutend kleiner sein kann als bei ersteren. 2. Hierdurch ist, weil eine kleinere Pumpe ausreicht, eine billigere Herstellung sowie ein geringerer Kraftverbrauch der Anlage bewirkt. 3. Der Kühlwasserverbrauch ist beträchtlich kleiner als bei gewöhnlichen Einspritz- oder Mischkondensatoren, weil die Kühlwirkung des Wassers bedeutend besser durch das Gegenstromprinzip ausgenutzt wird, da dasselbe mit der Temperatur des zuströmenden Dampfes abfließt. 4. Der Raumbedarf und das Gewicht des Kondensators sind beträchtlich kleiner als bei andern Systemen, wodurch die Aufteilung auch bei geringem verfügbarem Räume ermöglicht ist.

Außer den erwähnten Arten von Kondensatoren finden in neuerer Zeit die Körtingschen Strahlkondensatoren mannigfache Anwendung, bei welchen der aus der Maschine abgehende Dampf in einem Strahlapparat mit dem Kühlwasser gemischt wird. Der Abdampf saugt hierbei das Kühlwasser an und erzeugt ein Vakuum von 0,8–0,86 Atmosphären (60–65 cm Quecksilber), wobei die erforderliche Wassermenge im Minimum gleich dem 25fachen Dampfgewicht ist [4]. Ueber Oberflächenkondensatoren s. [5] und Kondensator für Schiffsmaschinen.

Bei größeren Anlagen, namentlich Hüttenwerken, wo eine größere Anzahl zerstreut liegender Maschinen an dem Nutzen der Kondensation teilnehmen sollen, wendet man neuerdings an Stelle einzelner durch jede Maschine betriebener Kondensatoren sogenannte Zentralkondensationen an. Dieselben sind mit einer besonderen Dampfmaschine, Zentrifugalpumpen, Kolbenpumpen, Ventilatoren und Luftpumpen versehen und fast immer mit einer größeren Rückkühlanlage verbunden [6]. Auch bei diesen im übrigen kostspieligen Anlagen läßt sich eine Kohlenersparnis von 15–20, ja selbst 25% erreichen. Hierher gehören die Zentralkondensationsanlagen von Theissen, von Klein, Schanzlin & Becker in Frankenthal, die Körtingschen Zentralkondensationsanlagen mit Streudüsen oder Zerstäubern und Sammelbassins u.a.m. Wir verweisen auf die Kataloge dieser Firmen.

Literatur: [1] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1888, S. 9; 1891, S. 293. – [2] v. Ihering, Gebläse, Berlin 1893, S. 242: Luftpumpen mit getrennter Luft- und Wasserabführung. – [3] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1891, Tafel 7. – [4] Ueber Wasserstrahlkondensatoren, ebend. 1892, S. 570, 1009, 1124, 1527; 1896, S. 269. – [5] Oberflächenkondensatoren, ebend. 1893, S. 258, 940, 1149, 1216; 1895, S. 53; 1896, S. 469, 1315; 1903, S. 713. – [6] Ueber Zentralkondensation für Walzwerke, ebend. 1887, S. 234; 1889, S. 768; 1893, S. 1275; 1895, S. 230; 1902, S. 1825; 1905, S. 246.

v. Ihering.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.