Vertikaler Kessel

Ein Vertikalkessel ist eine Art Flammrohr- oder Wasserrohrkessel, bei dem der Kesselmantel vertikal statt wie üblich horizontal ausgerichtet ist. Vertikalkessel wurden für verschiedene dampfbetriebene Fahrzeuge und andere mobile Maschinen, darunter auch frühe Dampflokomotiven , verwendet .

Es wurden viele verschiedene Röhrenanordnungen verwendet. Beispiele hierfür sind:

Feuerrohre

• Vertikaler Flammrohrkessel
• Vertikaler Kessel mit horizontalen Feuerrohren

Wasserleitungen

• Vertikaler Kreuzrohrkessel
• Feldrohrkessel
• Kauschenrohrkessel
• Spiralwasserrohrkessel

Die Hauptvorteile eines Vertikalkessels sind:

• Geringer Platzbedarf – wo Breiten- und Längenbeschränkungen entscheidend sind, ermöglicht der Einsatz eines vertikalen Kessels die Konstruktion einer kleineren Maschine.
• Toleranz des Wasserstands – Der Wasserstand in einem liegenden Kessel muss stets über dem Feuerraumdeckel liegen, da dieser sonst überhitzen und sich verformen und eine Kesselexplosion verursachen kann . Bei Fahrzeugen, die Steigungen bewältigen müssen, wie beispielsweise Lokomotiven oder Dampfwagen , ist die Aufrechterhaltung des korrekten Wasserstands, wenn das Fahrzeug selbst nicht waagerecht steht, eine anspruchsvolle Aufgabe, die viel Zeit des Heizers in Anspruch nimmt. In einem stehenden Kessel befindet sich das gesamte Wasser auf dem Feuerraumdeckel. Der Wasserstand im Kessel müsste extrem niedrig sein, bevor ein Gefälle durch das Freilegen des Feuerraumdeckels eine Gefahr darstellen könnte.
• Einfachere (umfangreiche) Wartung – Ein vertikaler Kessel ist üblicherweise an einem Rahmen am Fahrzeug montiert und lässt sich daher leicht austauschen. Horizontale Kessel, wie sie beispielsweise in Eisenbahnlokomotiven und Dampfmaschinen verbaut sind, bilden einen integralen Bestandteil des Fahrzeugs – das Fahrzeug ist buchstäblich um den Kessel herum konstruiert – und daher erfordert ein Austausch die Demontage des gesamten Fahrzeugs.

Die Hauptnachteile eines stehenden Kessels sind:

• Größe – Die Vorteile einer geringen Stellfläche werden durch die deutlich größere erforderliche Höhe beeinträchtigt. ^{[ 1 ]} Das Vorhandensein von Überführungen begrenzt die Höhe von Dampffahrzeugen, was wiederum die Größe (und damit die Dampfproduktion) des Kessels einschränkt. ^{[ 2 ]}
• Rostfläche – Diese ist auf die Grundfläche des Kessels begrenzt, wodurch die erzeugbare Dampfmenge eingeschränkt wird. ^{[ 2 ]}
• Kurze Rohre – Die Kesselrohre müssen kurz gehalten werden, um die Bauhöhe zu minimieren. Dadurch geht ein Großteil der verfügbaren Wärme über den Schornstein verloren, da dieser zu wenig Zeit hat, die Rohre zu erhitzen. ^{[ 2 ]}
• Ablagerungen – Ablagerungen können sich auf dem unteren Rohrboden (der Platte über dem Feuerraum) absetzen, das Wasser von der Hitze isolieren und dazu führen, dass der Boden durchbrennt. ^{[ 2 ]}

Mehrere Hersteller produzierten eine beträchtliche Anzahl von Lokomotiven mit stehenden Kesseln. Zu den bemerkenswertesten gehörten:

• Die Firma Alexander Chaplin & Co. aus Glasgow produzierte eine Reihe dampfbetriebener Industrieprodukte, darunter Dampfkräne, Hebezeuge, Lokomotiven, Pumpen und Fördermaschinen, Schiffsdeckmaschinen und Meerwasserentsalzungsanlagen. Zwischen 1860 und 1899 lieferte sie 135 Lokomotiven mit stehenden Kesseln, ähnlich der East London Harbour 0-4-0VB, an Kunden in aller Welt. ^{[ 3 ]}
• De Winton aus Caernarfon , der mindestens 34 Schmalspurlokomotiven herstellte , hauptsächlich für den Einsatz in den Schieferbrüchen von Wales . ^{[ 4 ]}
• Die Sentinel Waggon Works aus Shrewsbury produzierten eine große Anzahl von Rangierlokomotiven mit ihren Hochdruck-Vertikalkesseln . Diese wurden hauptsächlich auf Industriebahnen in Großbritannien eingesetzt.
• Die Société anonyme John Cockerill produzierte zwischen 1867 und 1942 891 Rangierlokomotiven in Normalspur nach einem Standarddesign mit fünf Größen. ^{[ 5 ]}

Die Sentinel Waggon Works produzierten auch eine Reihe von Straßenlastwagen ( Dampfwagen ) auf Basis ihrer Hochdruck-Vertikalkessel.

Die Best Manufacturing Company aus San Leandro in Kalifornien produzierte eine Reihe von Dampftraktoren , die mit vertikalen Kesseln ausgestattet waren.

Bestimmte Dampfwalzenkonstruktionen wichen von der herkömmlichen Bauweise mit liegendem Kessel und darüber montiertem Motor ab. Walzen mit stehenden Kesseln wurden um ein stabiles Trägerrahmenchassis herum konstruiert, wobei der Kessel tief zwischen den vorderen und hinteren Walzen angebracht war. Solche Konstruktionen waren in Großbritannien nicht weit verbreitet.

Die traditionelle Bauart der Dampfwinde (eine mobile Winde, die in der Holzindustrie eingesetzt wurde) kombinierte einen stehenden Kessel mit einer Dampfmaschine auf einem festen Fahrgestell mit Kufen für den Transport. Da der zu befahrende Untergrund uneben und selten eben war, bot sich die wasserstandsunempfindliche Konstruktion des stehenden Kessels als optimale Lösung an.

Baumaschinen wie Dampfkräne und Dampfbagger nutzten Vertikalkessel mit großem Erfolg. Auf einem Drehteller trug das Gewicht des Kessels dazu bei, die Last der Baggerschaufel oder des Kranauslegers, die auf der dem Drehpunkt gegenüberliegenden Seite des Kessels montiert waren, auszugleichen. Die kompakte Bauweise des Kessels ermöglichte kleinere Konstruktionen als bei einem Horizontalkessel und somit den Einsatz auf kleineren Baustellen; die zusätzliche Höhe eines Vertikalkessels war bei einer so hohen Maschine weniger problematisch.

Einige Dampfboote , insbesondere kleinere Typen wie Flussboote, wurden mit einem stehenden Kessel konstruiert. Die geringe Stellfläche des Kessels ermöglichte kleinere, platzsparende Bauweisen, bei denen weniger Nutzfläche des Schiffes für den Antrieb und weniger für die Ladung benötigt wurde.

Vertikale Kesseltypen wie der Cochran-Kessel boten nützliche, platzsparende Kompaktlösungen für viele stationäre Anwendungen, darunter Prozess- und Raumheizung.

• Rowland A. S. Abbott (1989). Vertical Boiler Locomotives. Oakwood Press. ISBN 0-85361-385-0.
• Ian Allan ABC of British Railways Locomotives. Ian Allan. 1948.