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Wasserstandszeiger

[871] Wasserstandszeiger dienen zum bequemen Erkennen des Wasserstandes für Behälter mit undurchsichtiger Wandung.

Für offene Behälter (z.B. Wasserbehälter für Wasserversorgung) benutzt man meistens einfache Schwimmervorrichtungen, die einen über einer Skala gleitenden oder sich drehenden Zeiger betätigen. Auch pneumatische Wasserstandszeiger sind gebräuchlich, die aus einer auf den Boden des Behälters versenkten Tauchglocke in Verbindung mit einem Quecksilber- oder Federmanometer bestehen. Die in der Tauchglocke abgesperrte Luft wird durch den mit dem Wasserstande sich ändernden Wasserdruck mehr oder weniger zusammengepreßt, und diese Druckänderungen werden durch das Manometer angezeigt. Beide Arten von Wasserstandszeigern (Schwimmer bezw. pneumatischer Zeiger) ermöglichen, den Wasserstand auch in einem fernliegenden Raum erkennbar zu machen.

Für geschlossene, unter Druck stehende Behälter (Windkessel von Pumpen, Dampfkessel u.s.w.) benutzt man vorwiegend Wasserstandsgläser, meistens mit runder Glasröhre (Fig. 1–7), seltener mit ebener Glasplatte (Fig. 8 und 9). Die folgenden Angaben beziehen sich auf Wasserstandsgläser für Dampfkessel. Der obere Wasserstandskopf A (Fig. 1) enthält den Absperrhahn I und die zur Befestigung und Abdichtung des Glases erforderliche Stopfbuchse s₁. Die obere mit dem Gewindeputzen k verschlossene Oeffnung ermöglicht die Einführung des Wasserstandsglases a. Da sich die Oeffnung m mit Kesselstein zusetzen kann, wodurch eine falsche Anzeige des Wasserstandes und eine Gefährdung des Kessels entstehen würde, so muß gegenüber von m eine Oeffnung n vorhanden sein, die das Durchstoßen eines dünnen spitzen Gegenstandes zur Beseitigung der Verstopfung ermöglicht. Die Oeffnung n ist gewöhnlich mit einer leicht lösbaren Kapsel verschlossen. Der untere Wasserstandskopf B enthält den Absperrhahn II, die Stopfbuchse s₂ und die Oeffnung n₁; außerdem ist noch ein Entwässerungs- oder Abblasehahn III vorhanden. An Stelle der Hähne I–III können auch Ventile verwendet werden. Zur Dichtung des Glasrohres in den Wasserstandsköpfen verwendet man Gummiringe. Da diese bei der Erwärmung aufquellen, so können sie bei falscher Konstruktion der Glashalter Verstopfungen der Glasröhre oder der Verbindungskanäle herbeiführen. Von Wichtigkeit ist es, daß die Glasröhre die richtige Länge und Dicke besitzt und in der richtigen Höhenlage eingesetzt wird, da eine zu hoch oder zu tief stehende Glasröhre die freie Verbindung mit dem Kesselinnern beeinträchtigt und Verstopfungen begünstigt. Der preußische Minister für Handel und Gewerbe Stellte durch Erlaß vom 20. Februar 1899 im Anschluß an zwei durch verstopfte Wasserstandsgläser herbeigeführte Kesselexplosionen die folgenden Anforderungen auf, denen ein gut angeordneter Wasserstand genügen muß. Das Glas a (Fig. 1) muß sich im unteren Wasserstandskopf auf den vorspringenden Rand b innerhalb einer zentrischen Aussenkung b₁ aufsetzen. Im oberen Wasserstandskopf muß das Glas eine hinreichend lange Führung c finden und etwas in den Hohlräume d hineinreichen. Die erweiterten Hohlräume d und d₁ sind zur Verhütung des leichten Zusetzens der Verbindungen mit dem Kesselinneren zweckmäßig. Das Glas muß möglichst dicht in die Bohrung des Hahnkopfes bei c passen. Die Bohrungen der Hähne I–III müssen schlitzartig verlängert werden, damit sich die Durchgangsöffnungen beim Nachschleifen der Hähne nicht verengen. Beim Einsetzen eines Glases muß dasselbe mit einer Hand fest auf b gestoßen werden, so lange, bis die Ueberwurfmutter des unteren Hahnkopfes fest angezogen ist. Erst dann darf die Ueberwurfmutter oben angezogen werden, wobei das Glas stets nach unten zu drücken ist, damit es unten vom Sitz b nicht abgehoben werden und der Dichtungsgummi unten nicht durchquellen kann. Fig. 2 zeigt eine vom Bergischen Dampfkesselrevisionsverein angegebene Konstruktion; neu ist besonders der mit Bügel und Führungsstift versehene Anschlag o, der eine zu hohe Stellung des Glases verhindern soll. Es ist x + y < H zu machen, damit auch bei ganz hochgezogenem Glase das Dichtungsmittel nicht in die untere Glasöffnung einquellen kann. Die Hähne sind mit Oeffnungen p und p₁ versehen, die während des Betriebes eine Schmierung der Hähne sowie eine Kontrolle daraufhin ermöglichen sollen, ob die Durchbohrungen der Hähne noch hinreichend mit denen im Gehäuse[871] übereinstimmen. Die Bohrungen m und p bezw. m₁ und p₁ (Fig. 1 und 2) müssen natürlich von vornherein richtig, d.h. zwischen denselben Ebenen liegend, ausgeführt werden. Die an den Dichtungsflächen der Hähne angeordneten Nuten werden mit Asbest ausgefüllt und sollen eine sichere Dichtung bei leichter Beweglichkeit der Hähne ermöglichen. Es empfiehlt sich, den Durchmesser des Glases sowie die zu einer bestimmten Mittelentfernung der Wasserstandsköpfe gehörige Länge des Glases auf den Wasserstandsköpfen einzuschlagen. Fig. 3 zeigt noch eine der Firma Wilh. Strube in Magdeburg-Buckau patentierte Konstruktion. Das Glas wird nicht von oben, sondern von der Seite eingeführt und besitzt unten einen Flansch, der die richtige Höhenlage des Glases sichern soll.

Eine sehr beliebte Anordnung eines Doppelwasserstandsglases (jeder Dampfkessel ist nach dem Gesetz mit zwei Wasserstandszeigern zu versehen) ist durch Fig. 4 wiedergegeben. Die Wasserstandsköpfe sind an einem aus Gußeisen oder auch aus Stahlguß gefertigten Gehäuse befestigt. Dieses wird mittels Flanschen an den Kessel angeschraubt. Der Querschnitt der Verbindungskanäle mit dem Kessel darf nach der gesetzlichen Vorschrift nicht kleiner als 60 qcm sein. Vielfach wird mit dem Gehäuse auch das Manometer verbunden, obwohl hierbei nicht seiten das letztere durch Wärmestrahlen zu leiden hat. Werden die Wasserstandszeiger an den gewölbten Stirnböden des Kessels angebracht, so ist es empfehlenswert, ebene Befestigungsflächen einpressen zu lassen; andernfalls muß an den Stirnboden ein Gußstück angenietet werden. Kann der Wasserstandszeiger nicht unmittelbar mit dem Kessel verbunden werden, etwa wegen einer vorgebauten Feuerungsanlage, so muß die Verbindung von Kessel und Wasserstandszeiger durch ausreichend weite Stutzen erfolgen, die möglichst der Einwirkung der Heizgase zu entziehen sind. – Infolge der oft bedeutenden Temperaturänderungen, denen die Wasserstandsgläser ausgesetzt sind, kommen Brüche der Glasröhren verhältnismäßig oft vor. Es sollen deshalb nur Gläser verwendet werden, die möglichst unempfindlich gegenüber plötzlichen Temperaturänderungen sind. Die Röhren werden am besten auf genaues Maß in bezug auf Länge und Durchmesser (20 mm außen) von Spezialfirmen bezogen. Sehr gut bewährt haben sich die Verbundglasröhren von G. Landmann in Zwickau und Schott & Genossen in Jena. Letztere Firma stellt neuerdings Wasserstandsgläser aus sogenanntem Durax-Glase her, die nach angestellten Versuchen beim plötzlichen Bespritzen mit ziemlich kaltem Wasser erst zerspringen sollen, wenn der Dampfdruck im Innern des Glases bis auf etwa 25 Atmosphären (t = 225°) gestiegen ist. Bei den üblichen Spannungen bis 12 Atmosphären (t = 190°) würden diese Gläser selbst das Bespritzen mit kaltem Wasser noch im allgemeinen ertragen, ohne zu platzen. Da nun aber selbst bei den besten Gläsern das Zerspringen derselben nicht unter allen Umständen ausgeschlossen ist, so suchte man durch geeignete Schutzkonstruktionen die mit dem Zerspringen eines Wasserstandsglases verbundene Gefahr nach Möglichkeit zu vermindern. Zu erwähnen sind hier die Wasserstandsapparate mit Selbstschluß und die Apparate mit Schutzmantel. Die ersteren sollen das Herausströmen des heißen Wassers und Dampfes verhindern, indem unmittelbar nach dem Zerspringen des Glases eine selbsttätige Absperrung eintritt, während die letzteren Apparate durch den Schutzmantel das Herumfliegen der Glassplitter verhindern sollen.

Fig. 5 zeigt einen Selbstschlußapparat von Schäffer & Budenberg, bei dem in den unteren Wasserstandskopf eine Kugel in solcher Lage eingebaut ist, daß beim Eintritt eines Glasbruches durch die Energie des ausströmenden Wassers die Kugel gehoben und hierauf durch die Druckdifferenz gegen die Durchbohrung gepreßt wird. Der Abschluß durch die Kugel ist hinreichend vollständig, so daß die Absperrhähne geschlossen werden können, ohne daß eine Gefahr des Verbrühens vorliegt. In den oberen Hahnkopf ist eine Drosselvorrichtung eingebaut, die nur geringen Dampfmengen den Austritt gestattet. Nach demselben Prinzip sind noch verschiedene andre Selbstschlußapparate gebaut worden, z.B. der Selbstschlußapparat von Schumann & Co., Leipzig-Plagwitz, der an Stelle der Absperrhähne Klappen besitzt. Sehr beliebt geworden sind die Drahtglasschutzmäntel (Fig. 6 und 7), wie sie von Richard Schwartzkopff, Berlin, und Schäffer & Budenberg, Magdeburg-Buckau, gefertigt werden. Die Befestigung des Schutzmantels erfolgt in elastischer Weise mit Hilfe von biegsamen Federn am Sechskant der Wasserstandsköpfe. Die elastische Befestigung und das Drahtgewebe verhindern das Zerspringen des Schutzmantels und gegebenenfalls das Fortfliegen der Bruchstücke in wirksamer Weise. Bei dem Glasschutzmantel von Hans Reisert, Cöln a. Rh., ist die Schutzhütte oben pendelartig aufgehängt. Die Glasschutzhülsen dürfen die Erkennbarkeit des Wasserstandes nicht wesentlich herabsetzen; sie wirken[872] auch vorbeugend, indem sie Zugluft von der Wasserstandsglasröhre mehr oder minder fernhalten. Zu verwerfen sind die früher vielfach üblichen Metallschutzhülsen, die das Wasserstandsglas eng umschließen und nur mit zwei gegenüberliegenden offenen Schlitzen zur Beobachtung des Wasserstandes versehen sind. Diese Hülsen beeinträchtigen das deutliche Erkennen des Wasserstandes ganz erheblich. Der Heizer ist genötigt, das Auge ziemlich nahe an den Schlitz der Hülse zu bringen. Platzt in einem solchen Augenblick das Glas, so wird der Heizer beinahe unfehlbar verletzt, denn die Glassplitter und das heiße Wasser müssen ihren Weg durch den Schlitz, also nach dem Gesichte des Heizers, nehmen. Man war auch bemüht, durch geeignete Hilfsmittel – Lichtbrechung, Reflexion u.s.w. – die Erkennbarkeit des Wasserstandes zu erhöhen. Bei der Vorrichtung von s. Rockstroh, Görlitz, wird hinter das Wasserstandsglas ein halbzylindrisches, vorn durch eine starke Glastafel abgeschlossenes, weiß emailliertes Blech gelegt. Auf dem Bleche sind hinter dem Wasserstandsglase schräge schwarze Striche angebracht. Soweit diese Striche durch das Wasser des Wasserstandsglases hindurch angesehen werden, erscheinen sie infolge der Lichtbrechung dicker und weniger schrägliegend. – Bei dem Wasserstandszeiger von Rich. Klinger, Gumpoldskirchen bei Wien, Fig. 8 und 9 (mit asbestverpackten, stopfbuchsenlosen Hahnköpfen), wird ein starkes Metallgehäuse vorn durch ein flaches Glas abgeschlossen, das mit Rillen versehen ist. Die in den Dampfraum einfallenden Lichtstrahlen werden vollständig reflektiert, so daß der entsprechende Teil der Glasplatte silberglänzend erscheint. Die in den Wasserraum einfallenden Lichtstrahlen gehen dagegen infolge der Brechung bis zur hinteren, schwarz gefärbten Wand des Gehäuses, so daß der entsprechende Teil der Glasplatte tiefschwarz erscheint. Der Wasserstand ist deshalb selbst bei schwacher Beleuchtung noch aus größerer Entfernung sichtbar. Das Glas ist hinreichend stark gemacht, um einem Bruche vorzubeugen. Der Ochwadtsche Wasserstandszeiger, gebaut von Richard Schwartzkopff, Berlin, ist dadurch bemerkenswert, daß Wasserraum und Dampfraum nur durch eine Oeffnung mit dem Wasserstandsglase verbunden sind.

Literatur: S. Dampfkessel sowie die Preisverzeichnisse und Drucksachen der angeführten und sonstigen Armaturenfabriken.

O. Herre.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6., Fig. 7.

Fig. 8., Fig. 9.