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Kesselspeisevorrichtung für Dampfschiffe.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kessclspei sevorrichtuni: für
Dampfschiffe, bei der das wasser aus dem hauptkondensator durch eine NVassersaugpmnpe
abgesaugt und durch die Speiseleitung weitergedrückt wird, während cine Dampfstrahlluftsaugvorrichtung
Dampf und Luft aus dem Hauptkondensator ab saugt und die Wärme des abgesaugtem Dampf-
und Luftgemisches zum Vorwärmen des Speisewassers benutzt wird.
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Das Neue der Erfindung gegenüber Einrichtullgen ähnlicher Art besteht
darin, daß das im Vorwärmer aus der Strahlpumpe niedergeschlagene Kondensat in den
Kondensator geführt wird, so daß das Kondensat, das zunächst im Vorwärmer durch
ein bekanntes Entlüftungsrohr entlüftet wird, im Hauptkondensator weiter Luft abgibt.
Es findet also eine doppelte Entlüftung des niedergeschlagenen Kondensats des Strahlsaugers
statt.
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Ferner sind noch eine Reihe weiterer Ausführungen angegeben, die
den Betrieb der ganzen Anlage verhessern sollen.
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Die Erfindung zeitigt noch außer der vollkommenden Entlüftung des
Speisewassers weitere Vorteile. Dadurch. daß das Wasser aus dem Kondensator durch
eine besondere Saugpumpe ah- und weiter durch den Vorwärmer geführt wird, wird es
möglich, das Speisewasser auf eine höhere Temperatur, wie sonst üblich, vorzuwärmen,
ohne die Leistung der Kesselspeisepumpe zu beeinträchtigen, und schließlich wird
es möglich, den Speisewasserbehälter möglichst tief in dem Schiff anzuordnen, weil
das Wasser aus diesem Behälter entrreder durch die den Kondensator entleerende oder
eine besondere Pumpe al>-gesaugt und der Speiseleitung zugeführt wird.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen
erläutert werden, in denen die Abb. I, 2, 3 und 4 verschiedenke Ausf,2hrungsformen
der Erfindung wiedergeben, während die Abb. 5 und 6 Einzelheiten veranschaulichen.
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Bei der Ausführungsform der Abb. I ist a der Hauptkondensator, von
dessen unterem Ende ein Rohr b zu der Saugseite der Pumpe c führt, die im folgenden
als Wassersaugpumpe bezeichnet werden soll und zweckmäßig als Kreiselpumpe ausgeführt
ist. Diese Pumpe liefert das Wasser durch ein Rückschlagventil d in das Hauptspeiserohr
f, und zwar mit einem Druck, der im allgemeinen ungefähr zwischen 1,33 und 2,67
Atmosphären gehalten wird.
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Von dem Rohr b oder von dem unteren Ende des Kondensators geht ein
Rohr c zweckmäßig mit einer Aufwärtskrümmung zu einer Dampfstrahlluftsaugvorrichtung
g, die Luft und Dampf aus dem Kondensator saugt und beides in einen Oberflächenspeisewasservorwärmer
h abgibt, der an das I Iauptspeiserohr f angeschlossen ist. Der Dampf dieser Saugvorrichtung
wird zusammen mit dem aus dem Kondensator abgesaugten Dampf und der-Luft in diesen
Oberflächenspeisewasservorwärmer kondensiert. Die Wärme des Dampfes wird dabei benutzt,
um das Speisewasser vorzuwärmen.
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Der Dampf und die Luft mischen sich hierbei natürlich nicht mit dem
von der Pumpe c geförderten Speisewasser, da sie sich auf entgegengesetzten Seiten
der Heizflächen befinden. Das Kondensat läuft in einen Behälter k am unteren Ende
des Vorworners.
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Ein Rohr lit verbindet diesen Behälter mit der Saugseite der Wassersaugpumpe
c oder, falls dies vorgezogen wird, mit dem Hauptkondensator. Ein Hahn oder Ventil
im ist vorgesehen, um den Ablauf durch dieses Rohr zu regeln; dieser Hahn ist seinerseits
von einem Schwimmer o in dem Behälter beeinflußt, so daß er geöffnet wird, wenn
das Wasser in diesem Behälter eine vorher bestimmte Höhe erreicht.
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Die Luftsaugvorrichtung fördert die Luft und den Dampf in den Vorwärmer
ungefähr unter atmosphärischem Druck oder etwas darüber. Ein Luftabblasrohr p geht
von einer geeigneten Stelle des Dampfraumes des Oberflächenvorwärmcrs aus oder auch
von dem oberen Teil des darunter befindlichen Behälters (natürlich über dem WETasserspiegel
)
und gestattet so das Abblasen der von der Luftsaugvorrichtung mitgenommenen Luft.
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Der Oberflächenvorwärmer kann irgendeine beliebige Bauart aufweisen,
d. h. es kann also jeder Vorwärmer benutzt werden, bei dem der Dampf und das Wasser
voneinander getrennt gehalten sind und der Wärmeaustausch durch Metallwände erfolgt.
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En zwieter Oberflächenspeisewasservorwarmer q ist hinter dem Vorwärmer
h in die unter dem Druck der Wassersaugpumpe c stehende Speiseleitung eingeschaltet.
In diesem zweiten Vorwärmer q erhält das Wasser eine weitere Temperatursteigerung.
wobei als Heizmittel im allgemeinen der Abdampf der Hilfsmaschinen benutzt wird.
Hierbei kann irgendeine beliebige oder geeignete Anordnung von Ventilen und Umlaufvorrichtungen
vorgesehen werden, durch welche das Speisewasser, falls gewünscht, um diesen zweiten
Vorwärmer herumgeführt werden kann, anstatt durch ihn geführt zu werden.
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Der Vorwärmer q liegt auf der Saugseite der Speisepumpe oder Speisepumper
r, worauf noch besonders hinzuwisen ist.
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Das Speisewasser eines einzelnen Rondenstors kann durch einen einzelnen
hauptvorwärmer h zu den Kesseln in den verschiedellen Kesselräumen geführt werden,
wobei dann für jeden Kesselraum eine besondere Speisepumpe vorgesehen ist. In diesem
Falle kann das gesamte Wasser durch einen eineinen zweiten Vorwärmer q hindurchgeführt
und dann verteilt werden, um die verschiedenen Kesselräume zu speisen; es kann aber
auch für jeden Kesselraum ein besonderer zweiter Vorwärmer angeordnet werden, so
claß das Wasser, nachdem es aus dem ersten oder Hauptvorwärmer kommt, geteilt wird
und durch die verschiedenen zweiten Vorwärmer den verschiedenen Speisepumpen zugeführt
wird.
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Wenn die Speisepumpe oder die Speisepumpen nicht Wasser in die Kessel
zu drücken haben und infolgedessen nicht laufen, oder wenn sie nur eine Wassermenge
absaugen-, die geringer ist als die Menge, welche der Kondensator liefert, so ist
gemäß der Erfindung dafür Fürsorge getroffen, daß das Wasser, das von der Wassersaugpumpe
durch den Hauptvorwärmer gedrückt oder der Überschuß dieses Assers, der von den
Speisepumpen nicht benötigt wird, in eine Speisewasserbehälter t geleitet wird,
und zwar, wie gewöhnlich, unter atmosphärischem Druck. Zu diesem Zweck ist ein Zweigrohr
j vorgesehen, das von dem Hauptspeiserohr auf der Austrittsseite des Hauptvorwärmers
zu dem Speisewasserbhälter führt, wobei in diesem Zweigrohr ein federbelastetes
Ventil s angeordnet ist, das scieh bet einem genügenden Druckunterschied öffnet
und so das Wasser nach dem Speisewasserbehälter zu, doch nicht in entgegengesetzter
Richtung, hindurchfließen läßt.
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Wenn also infloge Stoppens oder verminderter Arbeitsleistung der
Speisepumpe der Druck in dem Speiserohr steigt, so öffnet sich dieses federbelastete
Ventil und läßt das nasser oder den Überschuß von Wasser je nach dem in diesem Behälter
übertreten.
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Ein Rohr lt verbindet den Speisewasserbehälter mit dem Hauptkondensator
oder mit der Saugseite der Wassersaugpumpe. An diesem Rohr sind zwei Ventile vorgesehen,
und zwar ein von Hand zu bewegendes z und ein selbsttätiges Ventil w, welches in
vergrößertem Maßstabe im Schnitt in Abb. 5 dargestellt ist. Die Spindel x dieses
letzteren Ventils ist mit einer Feder y und mit einem Koben z verbunden, welch letzterer
in einem Zylinder 2 arbeitet, der durch Rohr 3 mit dem Hauptspeiserobr zwischen
der Pumpe c und dem Vorwärmer h verbunden ist, wie Abb. I zeigt.
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Durch diese Anor dnung wird erreicht, daß, wenn die Wassersaugpumpe
nicht genügen Kondenswasser von dem Hauptkondensator erhält, um den Anforderungen
der Kessel zu entsprechen, der Druckabfall in dem Rohre f auf den Kolben derart
einwirkt, daß er das Ventil öffnet und infolgedessen die Wassersaugpumpe mit genügend
Wasser aus dem Speisebehälter versieth, um so die ungenügende Lieferung aus dem
Hauptkondensator auszugleichen. Falls gewünscht, kann der Kol->en r durch eine
Äleinbran ersetzt werden.
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Die Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 2. unterscheidet sic
von der Abb. 1 lediglich in bezug auf die Vorrichtungen zum Weiterleiten des Speisewassers
aus dem Speisewasserbehälter in das Speisewasserumlaufsystem. Das Rohr u ist hierbei
forgefallen, und an seiner Stelle ist ein rohr 4 vorgesehen, das von dem Speisewasserbehälter
zu dem Hauptspeiserohr führt und, in dieses zwischen dem Zweigrohr j und dem zweiten
Oberflächenvorwärmer q einmündet.
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Eine Pumpe 5, am besten eine Kreiselpumpe, ist in diesem Rohr 4 angeordnet,
um das Wasser. durch dieses Rohr aus dem Speisewasserbehälter zu dem Hauptspeiserohr
zu drücken ; ein belastetes Rückschlagventil 6 liegt in diesem Rohr, und zwar auf
der Austrittsseite der Pumpe. Bei dieser Anordnung öffnet sich das Ventil 6, wenn
der Druck in dem Hauptspeiserohr unter ein vorher bestimmtes ÄIaß fällt, und ermöglicht
so die Abgabe von Wasser aus dem Speisewasserbehälter in das Hauptspeiserohr. Wenn
jedoch genügend Wasser von dem Hauptkondensator
geliefert wird
und der Druck in dem Hauptspeiserohr normal ist, so ist der austrittsdruck der Pumpe
56 nicht genügend, um das RVasser durch das Ventil 6 in das Hauptspeiserohr zu drücloen.
In dem Hauptspeiserohr ist ein von Hand bewegtes Absperrventil 7 zwischen den Rohranschlüssen
j und 4 vorgesehen.
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Unter den gewöhnlichen Betriebsverhältnissen wird das von der Wassersaugpumpe
gelieferte Wasser genügen, um den Dampf der Luftsaugvorrichtung zu kondensieren;
aber bei gewissen Arbeitsverhältnissen, nìmlich z. B. beim WIanövrieren, wenn der
Hauptkondensator nur eine verringerte Wiege von Abdampf erhält, während der der
Luftsaugvorrichtung zugeführte Dampf unvermindert oder jedenfalls nicht im gleichen
Verhältnis vermindert wird, kann es notwendig sein, das von dem Hauptkondensator
abgesaugte und durch den ersten Speisewasservorwärmer gepumpte Kondensat zu ergänzen.
Zu diesem Zweck ist ein Rohr 8 mit einem von Hand bewegten Ventil 9 vorgesellell,
welches den Speisewasserbehälter unmittelbar mit dem Hauptkondensator verbindet.
Diese Rohrverbindung ist auch bei allen anderen Ausführungsformen dieser Erfindung
notwendig und deswegen in allen Abb. I bis 4 dargestellt.
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Älit Hilfe dieser Rohrverbindung wird zusätzliches, umlaufendes Speisewasser
durch Öffnen des Ventils g geliefert, wodurch ein Zustrom von Wasser aus dem Speisewasser
behälter in den Hauptkondensator stattfindet.
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Die Wassersaugpumpe ist dann in der Lage, genügend Wasser aus dem
Kondensator zu ziehen, um den Dampf in dem ersten Oberflächenwasservorwärmer zu
kondensieren, Ferner wird mit Hilfe dieses Rohres 8 ein ausreichender Wasserumlauf
durch den ersten Oberflächenspeisewasservorwärmer erzielt, selbst dann, wenn kein
Dampf in dem Hauptkondensator kondensiert wird, andererseits aber die Dampfstrahlluftsaugvorrichtung
in voller Wirkung ist.
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Ist dann die Speisepumpe nicht in ÄVirkung, so wird das Wasser in
einen dauernden Umlauf durch den ersten Vorwärmer, den Speisewasserbehälter, den
Hauptkondensator und die Wassersaugpumpe gehalten; dadurch, daß das Wasser durch
den Hauptkondensator hindurchgeht, wird verhindert, daß sich seine Temperatur auf
eine schädliche Höhe steigert.
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Die Anlage kann, ohne auf die wesentlichen N'Ierkmale der Erfindung
zu verzichten, dahin geändert werden, daß das Speisewasser einer einmaligen anstatt
einer zweimaligen Vorwärmung unterworfen wird.
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Abb. 3 zeigt eine derartige Anlage, bei der nur ein einziger Oberflächenvorwärmer
h benutzt wird der die von der Luftsaugvorrichtung 2, geförderte Luft und Dampf
aufnimmt, wobei das Kondensat in den Speisewasserbehälter durch das Rohr 10 entleert
wird, während die Luft durch ein Entlüftungsrohr 1 1 entweicht.
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Im übrigen ist die Anlage genau die gleiche, wie itl Abb. I dargestellt.
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Abb. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
sie besitzt noch weitere Vorteile in bezug auf die Entlüftung des Speisewassers.
Bei dieser Anordnung drückt die Wassersaugpumpe c, wie dies bereits vorher beschrieben,
tlas Speisewasser durch ein Rückschlagventil d in einen Oberflächenvorwärmer 11.
Das Speisewasser wird nach Durchlaufen dieses Vorwärmers in einen zweiten und Hauptoberflächenvorwärmer
q oder mehrere derartige Vorwärmer geleitet, welch letztere parallel miteinander
angeordnet sind, und geht dann weiter zu der Saugseite der Kesselspeisepumpe r oder
den Pumpen.
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Die Luftsaugvorrichtung die die Luft und den Dampf aus dem Hauptkondensator
absaugt, entleert sich in den Vorwärmer h, dessen Dampfraum, wie veranschaulicht,
mit einem Kondensator Ig verbunden ist, so daß diese beiden Elemente lt und 19 einen
gemeinsamen Oberflächenvorwärmer und Kondensator bilden. Das Umlaufwasser für den
Kondensatorteil 19 dieser Kombination wird von der Hauptkühlwasserleitung oder aus
irgendeiner anderen Quelle entnommen. Der Dampf der Luftsaugvorrichtung zusammen
mit dem Wasserdampf aus dem Kondensator und der Luft wird dann in diesem kom binierten
Oberflächenvorwärmer und Kondensator kondensiert, der durch das Rohr 20 in den Hauptspeisebehälter
t entwässert.
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Der zweite und Hauptoberflächenvorwärmer q (deren noch mehrere vorhanden
sein können) kann von irgendeiner bekannten Bauart sein, bei welcher der Dampf und
das Wasser voneinander getrennt gehalten werden, und der Wärmeaustausch durch Metallwände
stattfindet; der Vorwärmer kann mit den üblichen Umlaufventilen und Verbindungen
ausgestattet sein. Der zum Vorwärmen dienende Dampf kann von dem Abdampf der Hilfsmaschinen
und auch von der Hauptturbine entnommen werden.
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Das durch die Kondensation des Heizdampfes sich ergebende Wasser
wird durch ein Rohr 24, durch ein Filter 25 und von dort durch ein Rohr 26 und ein
Abschlußventil 27 nach dem Hauptwasserbehälter t abgeleitet. Das Kondenswasser eines
einzelnen Hauptkondensators kann durch einen einzigen Oberflächenspeisewasservorwärmer
h den Kesseln in verschiedenen Kesselräumen zugeführt werden, wobei dann jeder Kesselraum
mit einer besonderen Speisepumpe oder
mehreren Speisepumpen ausgestattet
ist. In diesem Falle geht dann das gesamte Wasser durch einen einzigen Hilfs- oder
zweiten Oberflächenspeisewasservorwärmer, wie z. B. q, und wird dann geteilt, um
die verschiedenen Kesselräume zu speisen. Es kann aber auch ein besonderer zweiter
Vorwärmer, wie z.B. q, in jedem Kesselraum angeordnet werden, und das Wasser kann,
nachdem es den ersten Oberflächenspei sewasservor -ärmer durchlaufen hat, geteilt
und auf die verschiedenen Hilfs- oder zweiten Vorwärmer und ihrer dazugehörigen
Speisepumpen verteilt werden.
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Die Luftsaugvorrichtung für die Luft und den Dampf in den Kombinationsoberflächenvorwärmer
und Kondensator steht ungefähr unter atmosphärischem oder etwas höherem Druck, so
daß die Luft durch ein Abblasrohr p in die Atmosphäre entweichen kann, das an einer
geeigneten Stelle dieser kombinierten Einrichtung angeordnet sein kann.
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Der Hauptspeisewasserbebälter t, der das Kondenswasser aus diesem
kombinierten Oberflächenvorwärmer und Kondensator empfängt, hat ein Überlaufrohr
1 1 nach einem Vorrat- oder Reservebehälter 12, der tiefer angeordnet ist. Eine
Rohrverbindung t mit Ventilen lt' und Hahn 13 führt von dem unteren Teile des Hauptspeisewasserbehälters
zu dem unteren Teile des Hauptkondensators.
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Das Ventil w hat die in Abb. 5 dargestellte Bauart und ist bereits
bei der Darstellung der Einrichtung nach Abb. I beschrieben. Es ist deshalb klar,
daß die Saugwirkung des Kondensators, durch welche das Wasser aus dem Hauptspeisebehälter
durch das Rohr it angesaugt wird, durch die Feder geregelt wird und durch den Druck
in dem Hauptspeiserohr, der auf dem Kolben z oder eine diesen ersetzende Membran
einwirkt.
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Der Hahn I3 ist in Abb. 6 im Ouerschnitt dargestellt. Er wirkt in
der Weise, daß er das Abziehen des Speisewassers aus dem Hauptspeisewasserbehälter
unterhalb eines vorher bestimmten niedrigen Wasserstandes verhindert. In dem Behälter
oder in einem mit diesem verbundenen Gefäß ist ein Schwimmer vorgesehen, der auf
den Hahn 13 durch tlas Hebelgestänge 14 einwirkt, derart, <laß für gewöhnlich,
wie dies aus Al>b. 6 sich ergibt, ein freier Durchgang von dem Hauptspeisebehälter
durch das Kücken 15 des hahnes gewährleistet ist. Fällt jedoch das Wasser in dem
Behälter unter einen vorher bestimmten Stand, so wird das Kücken des Hahnes teilweise
gedreht, so daß die Verbindung nach dem Hauptspeisebehälter abgeschlossen und dagegen
nach dem Rohr 16 geöffnet wird das tiach dem N-orrats- oder lZeservel>ehälter
12 durch ein Abschlußventil I7 führt. Wenn dieses Abschlußventil offen ist, dann
liefert der Reservebehälter Wasser durch das Rohr I6, den Hahn I3, das Ventil w
und das Rohr lt in den Kondensator.
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Unter normalen Arbeitsbedingungen saugt die Wassersaugpumpe das Sondensationswasser
aus dem Hauptkondensator und drückt es durch das Hauptspeiserohr durch die Rohre
des ersten oder Hauptoberflächenspeisewasservorwärmers k, darauf durch den zweiten
Oberflächenspeisewasservorwärmer q (oder deren mehrere) nach der Saugseite der Speisepumpe
oder der Speisepumpen, die das Wasser dem Kessel zuführen.
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Wenn die Wasserzufuhr den Bedarf der Kessel übersteigt, so steigt
der Druck in dem Hauptspeiserohr und öffnet das federbelastete Ventil s in dem Zweigrohr
j, wie in den Abb. I, 2 und 3 dargestellt ist. Das Speisewasser geht dann durch
dieses Zweigrohr und das Ventil in den Hauptspeisebehälter.
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Liefert dagegen die ÄVassersaugpumpe nicht genügend Speisewasser,
so fällt der Druck in dem Hauptspeiserohr; dieses ist durch das Rohr 3 mit der unteren
Seite des Kolbens z (oder einer Membran) verbunden, so daß sich das Ventil w öffnet
und dadurch es ermöglicht, daß das Speisewasser von dem Hauptspeisewasserbehälter
ergänzt wird.
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Wie bei der Anordnung der Abb. I ist hier eine Rohrverbindung8 mit
Abschlußventil 9 vorgesehen, und zwar für denselben Zweck, wie vorhin beschrieben.
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Wenn der zweite Oberflächenvorwärmer q groß genug ist, um die Gesamtmenge
des verfügbaren Abdampfes der Hilfsmaschinen auszunutzen und diese Abdampfmenge
nicht etwa zu der Niederdruckturbine geführt wird, dana ist der einzige Teil des
Speisewassers, der einer Filterung bedarf, derjenige, der von dem in dem zweiten
Oberflächenspeisewasservorwärmer kondensierten Abdampf stammt, da dies der einzige
Teil des Dampfes ist, der Öl oder Fett enthält. Das vorhin erwähnte Filter 25 bewirkt
die Filterung dieses Speisewassers, bevor es in den Speisewasserbehälter gelangt.
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Es sei besonders hervorgehoben, und zwar in bezug auf alle hier dargestellten
Ausführungsformen der Erfindung, daß bei normalem Betriebe das Speisewaser in einem
vollständig geschlossenen System umläuft und daß es an keiner Stelle und zu keiner
Zeit Berührung mit der Außenluft gewinnt. Die Luft vird son dem Kondensationswasser
getrennt, entweder bevor es den Kondensator verläßt oder uiiinittelbar nachher,
und das Wasser hat dann unter gewöhnlichen Arbeitsbedingungen keinerlei Gelegenheit,
Luft noch aufzunehmen.
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Bei den Ausführungsformen der Abb. I, 2
und + geht
alles Speisewasser das aus dem Hauptspeisebehälter entnommen wird, durch den Hauptkondensator
und wird infolgedessen der entlüftenden Ävirkung desselben unterworfen, bevor es
in das Hauptspeiserohr gelangt.
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Ferner ist bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform diese Arbeitsweise
auch für das Speisewasser angewendet, das aus dem Reservebehälter entnommen wird.
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Dank den vorhin heschriebenen Einrichtungen ist es nicht nötig, wie
dies oft der Fall ist, den Speisewasserbehälter oder die Be-Filter hoch anzuordnen,
um so ein genügen des Gefälle für die Speisepumpen zu erzeugen.
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Der Speisewasserbehälter oder die Behälter können infolgedessen sehr
tief in dem Schiff eingebaut wereden, einPunkt von außerordentlicher Bedeutung für
Kriegsschiffe, Es ist ferner hervorzuheben, daß der zweite oder Hilfsoberflächenspeisewasservorwärmer
(oder mehrere, sofern sie notwendig sind) nur unter einem verhältnismäßig geringem
Druck steht. Es ist bei der Benutzung von Oberflächenspeisewasservorwärmern an Bord
von Schiffen üblich, diesen Vorwärmer auch an die Austrittsseite der Speisepumpe
zu legen. da andernfalls die holme Temperatur, welche <las wasser erreicht, die
Saugwirkung <1er Pumpe beeinträchtigt. Wenn der Speisewasservorwärmer auf der
Austrittsseite der Speisepumpe angeordnet ist, so muß er natürlich entsprechend
widerstandsfähig gemacht werden, um dem hohen Druck zu widerstehen, dem er ausgesetzt
ist und der stets größer ist als der Arbeitsdruck des Kessels. Bei dieser Anlage
gibt die Benutzung der Wassersaugpumpe aber der Speisepumpe die Möglichkeit, auch
dann befriedigend zu arbeiten, wenn das von ihr angesaugte Wasser eine hohe Temperatur
hat.
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Der zweite Oberflächenspeiservasservorwärmer ist deshelb auf der
Saugseite der Speisepumpe angeordnet und steht infolgedessen nicht unter dem Resseldruck.
Diese Anordnung ermögliellt also eine wesentliche Verringerung des Gewichts dieses
Vorwärmers, ein Umstand von erheblicher Bedeutung, besonders für Kriegsshiffe.