Titel: | Schafhäutl's und Parkes' Bemerkungen über Dampfkessel-Explosionen. |
Fundstelle: | Band 83, Jahrgang 1842, Nr. II., S. 10 |
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II.
Schafhaͤutl's und Parkes' Bemerkungen
uͤber Dampfkessel-Explosionen.
Aus dem Mechanics' Magazine, Aug. 1841, S.
166.
Schafhäutl's Bemerk. über
Dampfkessel-Explosionen.
I.Bemerkungen von Dr. Karl
Schafhäutl.
Dr. Schafhäutl hat der Royal Institution of Civil Engineers eine Abhandlung
über die Explosionen der Dampfkessel vorgetragen, wovon Folgendes der wesentliche
Inhalt ist.Das koͤnigl. Institut der Civilingenieure in London hat unterm 26.
Okt. v. I. unserm Landsmann Hrn. Dr. Schafhaͤutl, den es schon fruͤher
zu seinem Ehrenmitglied gewaͤhlt, fuͤr seine Abhandlung
„uͤber die wahren Ursachen der
Dampfkessel-Explosionen und die Mittel dieselben sicher zu
verhindern“ — welche er der Gesellschaft mit
erlaͤuternden Experimenten vortrug — (so wie fuͤr eine
andere „uͤber ein neues
Universal-Photometer“) die große silberne
Telford-Medaille als Preis zuerkannt, Hr. Dr. Schafhaͤutl, welcher sich
gegenwaͤrtig mit wissenschaftlichen Arbeiten beschaͤftigt, in
Muͤnchen aufhaͤlt, hatte die Gefaͤlligkeit, die
mangelhaften Mittheilungen des Mechanics'
Magazine fuͤr unsere Zeitschrift zu ergaͤnzen.A. d. R. Kaum 1/10
der
Dampfkessel-Explosionen, deren man sich erinnert, sagt er, kann mit Recht der
Ueberladung des Sicherheitsventils oder der Anhäufung eines allzugroßen Dampfdruks
im Kessel zugeschrieben werden. Er führt den hohen Druk an, welchen gläserne Gefäße
auszuhalten im Stande sind, wenn der Druk allmählich gesteigert wird. So fand er bei
Wiederholung der Versuche von Cagniard de la Tour, daß 1
oder 2 Zoll lange Glasröhren, welche zum vierten Theil mit Wasser gefüllt,
hermetisch verschlossen und in geschmolzenes Zink getaucht wurden, offenbar den
ungeheuren Druk von 400 Atmosphären aushielten, ohne zu bersten. Wenn er dagegen das
Ende einer Eisenstange leicht gegen das äußere Ende der Röhre drükend befestigte und
die Stange longitudinal vibriren machte, indem ihr freies Ende mit einem ledernen,
mit Harz überzogenen Handschuh gerieben wurde, so wurde die Röhre, die den Druk der
Zange, welche sie im Zink untergetaucht hielt, so wie bedeutende Stöße der erwähnten
Eisenstange selbst vertrug, unausbleiblich in Stüke zerschmettert. Gut gemachte
kleine Dampfkessel unter den gewöhnlichen Umständen zu zersprengen, gelang ihm
gewöhnlich nur dann, wenn die Sicherheitsklappe zugeschraubt war, und die
Feuerstätte bis zum Dreifachen vergrößert wurde. Aehnliche Erfahrungen machte auch
das Comité des Franklin Institute in Amerika.
Hieraus zieht er den Schluß, daß nicht das einfache Uebermaaß des Dampfdruks im
Kessel allein nothwendiger Weise eine Explosion veranlasse, sondern vielmehr
verschiedene Arten von vibrirender Bewegung, welche dem Dampfkessel plözlich oder in
Zwischenräumen mitgetheilt werden, eine Explosion zur Folge haben könnten und oft
gehabt haben, z. B. der Schlag eines Hammers gegen die Wasserkammer des Kessels, ja
einmal sogar ein kleiner Stein, den ein Knabe gegen die Wand eines
(Hochdruk-) Dampfkessels schleuderte. Aus dem Umstande, daß die
Sicherheitsventile als solche bei Explosionen in der Regel unwirksam gefunden
wurden, folgert er, daß irgend eine Kraft im Augenblike ihres Entstehens den Boden
oder die Seitenwände des Kessels zerriß, ehe sie auf das Sicherheitsventil wirken
konnte.
Wegen der plözlichen Wirkung dieser Kraft wurden die Explosionen der Gegenwart von
Wasserstoffgas, welches sich in Folge der Zersezung des Wassers bildete,
zugeschrieben. Allein abgesehen von der Schwierigkeit der Erzeugung einer großen Quantität
Wasserstoffgases unter solchen Verhältnissen, konnte es ohne Vorhandenseyn einer
gewissen Quantität freien Sauerstoffs oder atmosphärischer Luft weder brennen, noch
explodiren; auch würde eine solche explosive Mischung, selbst wenn sie mit 0,7 ihres
eigenen Volumens Dampf gemengt wäre, nicht Feuer fangen, wie Dr. Schafhäutl bereits im Mechanics' Magazine Bd. XXX.
S. 144 (polyt. Journal Bd. LXXI. S. 362) durch Experimente dargethan.
Die gewöhnliche Methode, Wasser in Dampf zu verwandeln, besteht darin, daß man
stufenweise kleine Portionen Wärmestoff zu einem verhältnißmäßig großen
Flüssigkeitskörper hinzufügt. Wird dagegen einer gegebenen Wassermenge so viel
Wärmestoff als zu ihrer Vaporisation nothwendig ist, in einem Augenblike
mitgetheilt, so muß sich in demselben Momente der Dampf explodirend entwikeln.
Erhizt man z. B. eine Eisenstange so lange, bis sie sich mit flüssiger Schlake
überzieht, legt dieselbe über ein auf einem Amboß befindliches Wasserkügelchen und
schlägt mit einem Hammer darauf, so theilt die flüssige Schlake ihren Wärmestoff
augenbliklich dem Wasser mit, indem sie erstarrt; in demselben Moment aber wird auch
das Wasser mit einem lauten Knall in Dampf
verwandelt.Siehe Schafhaͤutl's Abhandlung im Mechan. Mag, Bd. XXX, S. 141 (polytechn. Journal Bd.
LXXI. S. 351). Eine
ähnliche Erscheinung kann in einem Dampfkessel vorkommen, wenn eine Quantiät Wasser
mit einer rothglühenden Platte in Berührung gebracht wird, sey es durch eine
Bewegung des Kessels, oder in Folge eines theilweisen plözlichen Ablösens der am
Boden oder an den Seitenwänden gebildeten Incrustation, welche sich nach und nach
während ihres Wachsens immer mehr blasenartig vom Metall ablöst, und Veranlassung
gibt, daß dort die Kesselplatte rothglühend wird. Selbst durch plözliche Verdikung des Sediments auf der Kesselplatte, was bei den
Incrustationen von einer eigenthümlichen chemischen Beschaffenheit immer
stattfindet, entwikeln sich die einzelnen Dampfblasen mit Explosion (vergl. obige
Abhandlung, Mech. Magaz. Bd. XXX. S. 143). Ein plözliches Oeffnen des Sicherheitsventils, oder selbst
eine rasche Steigerung der Hize, welche ein heftiges Aufwallen des Wassers zur Folge
haben könnte, ist gefährlich.
Dr. Schafhäutl geht nun zur
Untersuchung der respectiven Fähigkeiten des Wassers und des Dampfes in Betreff der
Fortpflanzung der undulirenden Bewegung, welche aus der Compressibilität obiger zwei
Flüssigkeiten hergeleitet wird, über. Nach Laplace
beträgt das
Leitungsvermögen des Dampfes bei vier Atmosphären und 145,6° C. 1041,34511
Fuß, dasjenige des Wassers 6036,88 Fuß in der Secunde. Es verhalten sich daher ihre
Geschwindigkeiten wie 1 : 4,5.
Im Falle einer plözlichen explosiven Entwikelung des Dampfes ist die Hauptwirkung
gegen den Boden oder die Wände des Kessels gerichtet; von hier aus verbreitet sie
sich durch das Wasser und wird endlich durch den Dampf nach dem Sicherheitsventil
fortgepflanzt. Eine in Folge einer Explosion an der Oberfläche des Wassers
entstandene Welle würde den Boden oder die Seitenwände des Kessels viermal so bald
erreichen, als sie auf den oberen Theil desselben und also auf das Sicherheitsventil
einwirken könnte; entstände aber die Explosionswelle am Boden, so würde die Zeit, in
welcher dieselbe das Sicherheitsventil erreichen würde, der Summe anstatt der
Differenz beider Geschwindigkeiten proportional seyn. Obgleich diese relativen
Zeitperioden, an sich betrachtet, vielleicht Manchem zu klein erscheinen möchten,
als daß sie auf das Zerspringen des Kessels irgend einen bemerkbaren Einfluß ausüben
könnten: so sind sie doch im Vergleiche mit dem Momente der
Explosion, der unendlich kleinen Zeit, in welcher die Explosion entsteht
und verschwindet — als unendlich groß zu betrachten. Denn da zu aller
Mittheilung der Bewegung Zeit erfordert wird, die ganzen Kesselwände aber während
der momentanen Entstehung der Explosion nicht Zeit genug haben, dem Stoße
auszuweichen und vermöge ihrer eigenen Elasticität nachzugeben — so muß der
Zusammenhang der Platten da, wo sie der Stoß trifft, zerstört werden und der Kessel
also springen. Eine ähnliche Erscheinung wird oft bemerkt, wenn z. B. kleine
Quantitäten Knallpulver aus 3 Theilen Salpeter, 2 Th. kohlensaurem Kali und 1 Th.
Schwefel in einem erhizten eisernen Löffel zur Explosion gebracht werden. Ein über
das Gefäß gelegtes Blech wird nicht abgeschleudert, oft aber der eiserne Löffel
durchlöchert, gerade da, wo die Mischung lag, auch wenn die Masse gar keinen
Widerstand nach Oben zu überwinden hat.
Um die Wirkung der plözlichen Entwikelung einer explosiven Kraft aus die Platten
eines Dampfkessels durch das Experiment zu erläutern, theilt Dr. Schafhäutl das Resultat einer Reihe von ihm
angestellter Versuche mit Eisencylindern mit. Der Zwek dieser Versuche war, die
Verlängerung der Cylinder zu ermitteln, welche stattfand, ehe sie bei plözlicher
Anbringung eines gegebenen Gewichts rissen. Es ergab sich das Resultat, daß ein
Cylinder, welcher eine Spannung von 22 nach und nach angehängten Centnern
ausgehalten hatte, unausbleiblich ohne alle Verlängerung
zerriß, wenn
dieselbe Kraft durch einen fallenden Körper plözlich angebracht wurde.
Aehnliche Versuche mit Eisenbahnschienen erwiesen, daß lokerfaseriges Eisen, welches
eine stufenweise sich steigernde Spannung recht gut aushielt, bei plözlicher
Einwirkung derselben Kraft zerbrach, während engfaseriges Eisen, welches nicht im
Stande war, eine allmähliche Spannung auszuhalten, den plözlichen Impuls vollkommen
ertrug. Diese Thatsachen verdienen bei der Auswahl des Eisens für Kesselpatten,
welche gegen die plözliche Einwirkung einer zerstörenden Kraft zu schüzen sind, wohl
in Erwägung gezogen zu werden.
Dr. Schafhäutl legt darauf die
Details einer Reihe von Versuchen dar, indem er an einem sinnreichen ModellDas Modell bestand aus einem starken verticalen Cylinder, an welchem oben und
unten einander gerade gegenuͤber zwei Ventile so angebracht waren,
daß eine gewisse fuͤr beide genau zu bestimmende und gleiche Kraft zu
ihrer Erhebung oder Senkung erfordert wurde. In diesen etwas mehr als zur
Haͤlfte mit Wasser gefuͤllten Cylinder wurden nun
Schießpulverpatronen gesenkt, mit Wachspapier umhuͤllt bis auf die
untere Flaͤche, welche von einer Kaliumkugel geschlossen und noch mit
so viel Scheiben von weißem Fließpapier bedekt war, daß die
Entzuͤndung nur nach einiger Zeit erfolgte. Manchmal wurden auch
große Kaliumkugeln in Filtrirpapier gewikelt etc. allein angewendet. Der
Erfolg war immer, daß wenn die Explosion im Wasser oder selbst auf der
Oberflaͤche des Wassers geschah, die obere Klappe ruhig blieb,
waͤhrend ein Theil Wasser durch die untere geworfen wurde, die wie
die obere vermittelst eines feingezahnten Sperrrades so eingerichtet war,
daß sie in jeder Entfernung vom Cylinder, wohin sie durch die Explosion
geworfen wurde, feststehen blieb. theils mit Hülfe einer
explosiven Verbindung von Kalium und Schießpulver, theils mit Hülfe von ersterem
allein die Wirkungen von Explosionen in verschiedenen Höhen innerhalb eines
Dampfkessels erläuterte.
Eine sorgfältige Prüfung der Umstände und Resultate dieser Versuche überzeugten ihn,
daß sich eine einfache, auf alle Dampfkessel anwendbare mechanische Anordnung
treffen ließe, welche die aus der momentanen Entwikelung einer Explosivkraft
entstehende Gefahr aufheben würde. Er schlägt vor, mit dem Boden des Dampfkessels
vermittelst einer Röhre ein besonderes Sicherheitsventil von gegebenem Flächeninhalt
in Verbindung zu bringen, welches mit 5/6 der absoluten Cohäsionskraft der
Kesselplatte zu belasten wäre. Sollte nun eine plözliche Dampfentwikelung
stattfinden, so würde der erste Stoß auf das untere eigentliche Sicherheitsventil
wirken und dasselbe öffnen; dadurch würde die erzeugte Welle ihrer zerstörenden
Kraft beraubt und zugleich die Heftigkeit des zweiten von dem oberen Theile des
Kessels kommenden Stoßes gemildert, indem der erste Stoß bereits einem Theile des
Wassers den Ausweg aus dem Kessel gestattet hätte. Dieses eigentliche Sicherheitsventil muß, wenn es horizontal gestellt ist, mit
der Röhre durch den Rost in den Aschenraum herabreichen, oder, wenn die Röhre
horizontal gelegt ist, durch die Zugröhren des Ofens ins Freie hinausreichen, um es so vor
Incrustation zu bewahren.
II.Bemerkungen von Parkes.
Hr. Parkes beschäftigte sich mehrere Jahre mit der
Sammlung von Thatsachen zur Erläuterung der Phänomene der
Dampfkessel-Explosionen. Diese Unglüksfälle konnten nicht durchgängig auf
eine einzige Ursache bezogen werden. Ein Dampfkessel kann wohl zu schwach seyn, um
dem inneren Druk zu widerstehen, so daß ein Bersten die nothwendige Folge davon ist.
Wenn indessen auch die bloße Spannkraft des Dampfes das Bersten eines Dampfkessels
in gewissen Fällen erklärte, so reichte doch diese Ursache nicht hin, manche
wohlbekannte Erscheinungen zu erklären, z. B. das Wegschleudern eines ganzen
Dampfkessels von seinem Lager, die Trennung eines Kessels in zwei Theile, wovon der
eine an seiner Stelle blieb, der andere weit weggeschleudert wurde, u. s. w. Parkes ist der Meinung, daß nur eine ganz augenblikliche
Kraftentwikelung solche Wirkungen veranlaßt haben konnte.
Dr. Schashäutl wies mit vielem
Scharfsinne nach, daß eine unter Wasser erzeugte Explosivkraft auf den Boden des
Dampfkessels wirken und ihn sprengen würde, ehe das Sicherheitsventil den Druk
mildern könnte. Er leitete aus Parkes Theorie
„der percussiven Wirkung des Dampfs“ und aus seinen eigenen
Versuchen die Thatsache her, daß, wenn aus irgend einer Veranlassung, z. B. in Folge
des Aufbrechens eines Theils der am Kesselboden haftenden Kruste, ein Dampfvolum von
großer Elasticität in einem Augenblike sich entwikelte, ein Bersten des Bodens oder
eine Trennung des Kessels in zwei Theile die Folge davon seyn würde. Parkes stimmt mit dieser Ansicht überein und führt zu
ihrer Bekräftigung mehrere Beispiele an.
Es schien ihm, daß eine von dem einfachen Dampfdruk verschiedene und stärkere Kraft
das Hauptagens sey. Die Bemühungen des Comité's des Franklin
Institute und Anderer, Dampfkessel-Explosionen hervorzubringen,
hatten sehr selten einen Erfolg, und die erlangten Resultate weichen von denjenigen,
welche immer in Folge eines Unfalles vorkommen, sehr ab. Man möchte aus dieser
Thatsache mit Gewißheit schließen, daß die Experimentatoren nicht auf den wahren
Grund des Berstens und Wegschleuderns der Dampfkessel gekommen sind, sonst würde die
Hervorbringung ähnlicher Wirkungen keine Schwierigkeit gehabt haben.
Parkes beschreibt nun die Dampfentwikelung durch stark
erhizte Platten, welche so plözlich ist, daß keine praktikable Anzahl von
Sicherheitsventilen im Dampfraume diese Dampfmenge rasch genug entladen könnte, um den Kessel vor der
Zerstörung zu schüzen, und führt als Beispiel die durch Aufbrechen der Kruste in
Salzpfannen hervorgebrachten Wirkungen an. Kohlen- und schwefelsaurer Kalk
trennten sich in Folge der Verdunstung von der Soole und sezten sich sehr fest an
die erhizten Flächen. Häufig bildete sich über diesem Niederschlag eine Salzkruste;
die Folge hievon war, daß das Aufwallen, wenn der Niederschlag über dem Boden sich
sehr Verdikt hatte, aufhörte, und der Boden der Pfanne rothglühend wurde. Die Art,
wie man die Pfannenkruste ablöste, bestand darin, daß man die Schärfe einer schweren
eisernen Brechstange auf sie einwirken ließ, so daß nun das Salzwasser die Pfanne
erreichen konnte; auch wurde die Kruste häufig durch Ausdehnen und Niederdrüken der
Platten zerbrochen, so daß die Kruste wie ein Gewölbe über den lezteren blieb. In
solchen Fällen sah man die Platte einen Augenblik lang roth glühend, aber
unmittelbar darauf wurde eine ungeheure Salzwassersäule aus der Pfanne geschleudert,
wobei der Dampf offenbar eine hohe momentane Elasticität äußern mußte. Parkes sah ein Quadratyard des Pfannensteins auf diese
Weise geborsten und unter demselben die ganze Oberfläche der Platte rothglühend.
Wäre die Pfanne wie ein Dampfkessel geschlossen gewesen, so würde der Dampfstoß
gegen Dekel, Boden oder Seitenwände ohne Zweifel den Behälter zertrümmert haben.
In der Fabrik des Hrn. Parkes wurde durch den Boden einer
dünnen kupfernen Salzpfanne in Folge der plözlichen Einwirkung des auf obige Weise
erzeugten Dampfes ein Loch geschlagen. Die Stelle war ohne Zweifel vorher durch die
Hize schadhaft geworden. Parkes ist der Meinung, daß
ähnliche Erscheinungen häufig bei Dampfkesseln vorkommen könnten.
Mehrere Schriftsteller über Dampfkessel-Explosionen haben die Theorie
aufgestellt, daß rothglühende Eisenplatten weniger Dampf erzeugen, als weniger
erhizte Platten. Diese Annahme gründete sich auf die Versuche von Leidenfrost, Klaproth und Anderen über die Zeit, welche
ein kleines, in einem roth glühenden Löffel liegendes Wasserkügelchen zur
Verdampfung braucht. Allein zwischen einem heißen Löffel, welcher einen
Wassertropfen enthält und einer Wassermasse zwischen den erhizten Platten eines
Dampfkessels war keine Analogie zu finden. Ein dünner, über heiße Platten geleiteter
Wasserstrahl würde augenbliklich Dampf von großer Kraft erzeugen; die
Molecularattraction eines aus geringer Höhe auf eine Platte fallenden Tropfens würde
vernichtet und das Ganze in einem Augenblik in Dampf von hoher momentaner Spannkraft
verwandelt werden. Die gewöhnlich angenommene Theorie des Leidenfrost'schen Experimentes wurde durch Dr. Schafhäutl in einem im Mechanics'
Magazine Bd. XXX. Nr. 799 (polytechn. Journal
Bd. LXXIII. S.
81) erschienenen Aufsaz als unrichtig widerlegt.
Die Explosion mehrerer Dampfkessel wurde, wie Parkes meint
mit Recht, einer über sehr stark erhizte Platten hinwegstreichenden Wasserwelle
zugeschrieben. Auf diese Weise erklärt er sich das Unglük des Dampfbootes
„Union“ bei Hull. Die Schiffsdampfkessel waren dazumal noch
nicht so gut eingerichtet, wie jetzt, um zu verhüten, daß das Wasser nach einer
Seite zufließe und auf der anderen Seite der Einwirkung des Feuers eine trokene
Stelle lasse. Unter solchen Umständen war jenes Unglük, so bald das Schiff ins
Gleichgewicht sich stellte, unvermeidlich. Parkes war
nicht der Meinung, daß es der Bloßstellung einer bedeutenden erhizten Metallfläche
bedürfe, um die Trennung eines Dampfkessels und das Abschleudern der oberen Hälfte
desselben hervorzubringen; im vorliegenden Falle ist der Erfolg der Plözlichkeit der
Wirkung zuzuschreiben, und keine Anzahl Sicherheitsventile würde im Stande gewesen
seyn, den Dampf seiner momentanen Kraft zu berauben und den Dampfkessel zu retten.
Geräumige Dampfkessel wurden ringsherum so glatt abgesprengt, wie wenn sie mit einer
Schere von einander geschnitten worden wären. Diese Erscheinungen waren
handgreifliche Beweise einer äußerst momentan wirkenden Kraft.
Plözliche Wirkungen gegen die Kesselflächen entstehen übrigens auch aus anderen
Ursachen, als wegen Ueberhizung der Platten. Im Laufe seiner Nachforschungen über
den Grund der Unfälle mit Dampfkesseln, fand Parkes, daß
von 23 Explosionen 19 in dem Augenblike stattfanden, wo man die Maschine in Gang
sezte, oder während die Dampfkessel in Ruhe, und nur drei, während die Maschinen in
Gang waren; die meisten Explosionen erfolgten in dem Momente, wo der Dampf auf den
Kolben zugelassen wurde. Er schreibt diese Wirkung der percussiven Kraft des Dampfes
zu, welche der Kessel eben so gut wie der Kolben erfährt; war der Kessel schwach und
durch den Dampf bis nahe an den Punkt des Berstens ausgedehnt, so war der Stoß
hinreichend, sein Zerspringen zu veranlassen. Parkes
führt mehrere dahin gehörige Beispiele an.
Im Jahre 1817 plazte bei Norwich der Kessel eines Dampfschiffes, wobei mehrere
Personen das Leben verloren. Vor dem Unfall rann der Kessel an mehreren Stellen; der
Dampf drang in reichlicher Menge durch das Sicherheitsventil, welches offenbar sehr
schwer belastet war, hervor. Die Maschine hatte kaum eine Umdrehung gemacht, als die
Explosion erfolgte. Dem gegenwärtigen Zustande unserer Kenntnisse in diesen
Thatsachen gemäß ist Parkes
überzeugt, daß der
Impuls des Dampfes gegen den Kolben die unmittelbare Ursache dieses Unglüks gewesen
sey.
Im Jahre 1826 oder 1827 war Parkes Augenzeuge von den
Wirkungen einer Explosion in der Nähe seiner Fabrik bei Paris, und zwar wenige
Minuten nach dem Vorfall. Der Dampfkessel bestand aus Schmiedeisen, war 6 Fuß lang
und hielt ungefähr 2 Fuß 6 Zoll bis 3 Fuß im Durchmesser. Auf seinen Rath hatte der
Eigenthümer vorher ein neues, aus einem Stük Schmiedeisen bestehendes Ende
eingesezt; man hatte ihm ernstlich abgerathen, seine Maschine zu überladen oder
dieselbe für gewöhnlich mit solch enormer Spannung arbeiten zu lassen. Der Cylinder
der Maschine lag horizontal und stand durch eine kurze, mit einem Hahne versehene
Röhre mit dem Dampfkessel in Verbindung. Da die Maschine dem Eigenthümer zu langsam
ging, so begab er sich in das Maschinengebäude und sperrte sie ab. Er drükte darauf
den Hebel des Sicherheitsventils nieder; kaum hatte er aber den Hahn gedreht, um die
Maschine wieder in Gang zu sezen, als die Explosion erfolgte. Das neue, der Maschine
gegenüber liegende Ende des Dampfkessels wurde von dem Hauptkörper getrennt, im
Feuercanal liegend gefunden. Die Nietnägellinie und ein vollständiger Reif des neuen
Endes waren an dem Stük geblieben, und die Kanten an der geborstenen Stelle waren so
scharf und glatt, wie wenn sie abgemeißelt oder mit der Schere abgeschnitten worden
wären. Dampfkessel, Maschine und Mauerwerk wurden in den Hof geschleudert und zwar
nach einer der Wasser- und Dampfentweichung entgegengesezten Richtung.
Aehnliche Wirkungen beobachtete Parkes im verflossenen
Jahre bei einer in Camden-town erfolgten Explosion. Glüklicher Weise befand
er sich gerade an Ort und Stelle, so daß er die Sache untersuchen konnte, ehe in der
Lage viel geändert worden war. Zwei Dampfkessel waren, die Enden einander zukehrend,
eingesezt worden; zwischen ihnen befand sich ein Schornstein. Das Ende des einen
wurde hinausgeschmettert und lag ganz nahe bei seiner ursprünglichen Stelle. Der
Kessel wurde rükwärts in den Schornstein, welcher ihn zum Theil an einem
hervorstehenden Röhrenkranz unterstüzte, hineingetrieben und stieß den anderen
Kessel mit dem ganzen Mauerwerk in horizontaler Richtung volle 2 Fuß vorwärts. Parkes ist der Meinung, daß der Dampf, während er auf der
einen Seite das Bersten des Kessels veranlaßte, vermöge seiner Rükwirkung gegen die
entgegengesezte Seite desselben jenen Rükstoß hervorbrachte. Im vorliegenden Falle
waren die beiden auf den miteinander in Verbindung stehenden Dampfkesseln
befindlichen Sicherheitsventile in gutem Zustande und nicht schwer belastet. Der
Unfall ereignete sich um
die Frühstüksstunde, wo die Maschinen nicht im Gang waren. Eine der beiden Stüzen,
welche das geborstene Kesselende hielten, war, wie sich zeigte, schon vorher
gebrochen, indem der Bruch mit alter Kalkkruste überzogen war; die andere hatte
schon lange gekracht und wurde nur noch durch ein Bruchstük gehalten. Das geborstene
Kesselende war dem Feuer nicht ausgesezt gewesen, auch zeigte der Feuercanal keine
Spuren von Beschädigung durch das Feuer u. s. w. Bei seinem Bestreben zu entweichen,
wirkte der Dampf zunächst gegen das eine Ende, und erhob den Kessel nicht nur aus
seiner horizontalen Lage bis zu einem Winkel von ungefähr 45°, sondern gab
ihm auch noch von seinem Lager aus eine schräge Drehung.
Hr. Parkes konnte nicht die öfters ausgesprochene Ansicht
theilen, daß die sogenannten Hochdrukdampfkessel gefährlicher oder zum Explodiren
geneigter seyen, als andere. Er glaubt im Besize der Berichte von beinahe allen
Explosionen zu seyn, welche seit dem Erlöschen von Watt's
Patent in Cornwallis, von welchem Zeitpunkte man anfing, die Maschinen mit höherem
Druk arbeiten zu lassen, sich ereigneten; es lassen sich nur fünf oder sechs
Beispiele aufweisen, einige Fälle zusammengestürzter Oefen ungerechnet. In einem
kleinen District um Wednesbury ereigneten sich im Laufe des gegenwärtigen Jahres mit
Niederdrukkesseln mehr Explosionen als in Cornwallis innerhalb 40 Jahren, wo man
sich des höchsten Drukes bediente. Parkes ist auch der
Ansicht, daß die Kohlendistricte von Northumberland, Durham und Staffordshire mehr
Unglüksfälle dieser Art von Hoch- und Niederdruckkesseln aufweisen können,
als das ganze übrige England.
Obiger Contrast zwischen den Kohlendistricten und dem Districte von Cornwallis läßt
sich einfach erklären. Wo Kohlen so wohlfeil waren, da hatte die Consumtion an
Brennmaterial keine Gränzen; die Nachlässigkeit nahm überhand; man glaubte sich
verhältnißmäßig kleiner Dampfkessel bedienen zu dürfen, indem sich durch intensives
Feuer genug Dampf entwikeln ließe, wobei die Regel galt, vor Allem die ersten Kosten
des Dampfkessels einzubringen. In Cornwallis dagegen handelte es sich darum, mit der
Brennmaterial-Consumtion ökonomisch zu verfahren. So kommt es denn, daß die
ganze Classe jener in Folge der Beschädigung der Platten durch Feuer oder
Ablagerungen (Incrustation) entstehenden Unglüksfälle ungefähr zu der Intensität der
Feuerung im Verhältniß stehen mag.
Wenn das unglükselige Ergebniß im Allgemeinen in den Kohlendistricten überwiegend
war, so gab es doch einige Ausnahmen. In einem Eisenwerke bei Dudley waren die
Dampfkessel nach beinahe dreißigjährigem Gebrauche noch in gutem Zustande; während
dieser Periode hatten
sie nur geringe Reparaturen erfordert. Bei diesen Dampfkesseln bestanden sämmtliche,
dem Feuer ausgesezte Bodenplatten aus geschmiedetem, nicht aus gewalztem Eisen; die
Kessel waren im Verhältniß zu ihrer Arbeit geräumig, und wurden jede Woche
sorgfältig gereinigt.
Parkes geht nun zu mehreren anderen merkwürdigen
Explosionsfällen über. Es ist eine authentische Thatsache, daß ein den HHrn. Ferey bei Essonne in Frankreich gehöriger Dampfkessel in
dem Augenblik plazte, wo das Sicherheitsventil sich öffnete.
Nach der bei Lyon erfolgten Explosion der zu Steele's
Dampfboot gehörigen Dampfkessel vernahm man hintereinander drei Berichte, welche
alle dahin lauteten, daß die Kessel nicht in einem und demselben Momente
zersprangen. Obgleich Hr. Steele das Sicherheitsventil
niedergeschraubt hatte, um den Dampfdruk zu erhöhen, so sollte doch, den geäußerten
Ansichten zufolge, die Explosion des ersten Kessels für die beiden anderen als
Sicherheitsventil gewirkt und sie gerettet haben, indem durch die Zerstörung des
ersten Kessels die Röhren geborsten wären und dem in dem anderen Kessel befindlichen
Dampf ein freier Ausweg sich eröffnet hätte; nichtsdestoweniger explodirten sie alle
drei der Reihe nach. Mehrere ähnliche Beispiele successiver Explosionen haben sich
in England zugetragen. Parkes ist nicht gesonnen, hier in
eine nähere Erläuterung der Ursache obiger Erscheinung einzugehen, dagegen drükt er
seine Ueberzeugung dahin aus, daß ein plözliches Oeffnen und Schließen der
Sicherheitsventile äußerst gefährlich sey. Sicherheitsventile sollten sich, um ihrem
Zwek in nüzlichem Sinne zu entsprechen, einzig und allein dem Dampfdruk öffnen, und
nicht mehr gehandhabt werden, als absolut nothwendig ist.
Keine der seither aufgestellten Theorien scheint den Grund des Fortschleuderns
schwerer Dampfkessel aus ihren Lagern deutlich zu erklären, zumal wenn sie, wie dieß
öfters der Fall war, Wasser im Ueberfluß enthielten. Parkes führt als Beispiel einen Fall an, wo ein Dampfkessel explodirte und
einen mit ihm in Verbindung stehenden Kessel, worin mehrere Männer arbeiteten, auf
einige Entfernung mit sich fortriß. In der Luft trennten sich beide Kessel, und
derjenige, welcher geborsten war, erreichte eine sehr bedeutende Höhe, obschon er
bei einem Durchmesser von 6 Fuß 28 Fuß lang war.
Im Jahre 1835 wurde in der Wollenmanufactur der HHrn. Henderson in Durham ein ungefähr 2½ Tonnen wiegender Dampfkessel
von seinem Lager geschleudert; er stieg auf eine bedeutende Höhe und fiel in einer
Entfernung von 300 Yards von seiner ursprünglichen Stelle nieder.
Ein cylindrischer Dampfkessel explodirte im Jahre 1812 in der Cornver Grube in
Cornwallis. Er brach durch das Gebäude, und öffnete sich selbst einen Ausweg in den
Hof, wo er platt wie ein Stük Papier niedergefallen seyn soll.
Thatsachen dieser Art gewähren hohes Interesse und sind geeignet, das Nachdenken der
Ingenieurs auf die Ursache derselben so wie auf passende Gegenmittel
hinzulenken.
Parkes führte noch als Beispiele mehrere Fälle an, wo
Dampfkessel rothglühend wurden, ohne zu explodiren. Ein Beispiel bezog sich auf drei
Dampfkessel, deren Böden und Deken in Folge einer im Gebäude, worin sie sich
befanden, ausgebrochenen Feuersbrunst rothglühend waren; dennoch plazten die Kessel
nicht. Uebrigens war in die solchergestalt überhizten Kessel kein Wasser nachgepumpt
worden.
Er war ferner im Besize mehrerer sonderbarer Beispiele, wo Kessel aus Ursachen, die
von den vorhergehenden ganz verschieden waren, explodirten und fortgeschleudert
wurden. Ein solcher Fall ereignete sich im Februar 1837 in dem Etablissement der
HHrn. Samuel Stocks und Sohn
im Stadtgebiete von Heaton Norris bei Manchester. Der Dampfkessel war 20 Fuß lang, 9
Fuß breit und 10 Fuß tief und wog ungefähr 8 Tonnen. In einer Sonnabendnacht wurde
das Wasser mittelst Dampfdruk durch das am Boden befindliche Spundloch ausgetrieben,
wobei man den Dekel des Einfahrtloches nicht abschraubte. Am Sonntag Abend nahm der
Heizer in der Absicht, den Kessel zu reinigen, den Einfahrtsdekel ab; in dem
Augenblike, wo er mit einer brennenden Laterne hineinstieg, fand eine heftige
Explosion statt, der Mann wurde eine Streke weit fortgeschleudert und getödtet. Der
Dampfkessel wurde bei näherer Untersuchung ganz troken gefunden, kein Feuer war
angezündet, keine Spur von Wasser fand sich in seiner Nähe, er war ganz kalt; er war
von seinem Lager bis zum Dach geworfen worden, welches er zerstörte; auch die Mauern
des Gebäudes waren eingestürzt. Das Vorhandenseyn eines brennbaren Gases ließ sich
ohne Schwierigkeit erklären, indem sich in Folge der Zersezung des Dampfes (welcher
nach dem Austreiben des Wassers in dem Dampfkessel zurükgeblieben seyn mochte) durch
die erhizten Seitenwände und den Boden des Kessels Wasserstoffgas entwikelt haben
konnte. Die durch das Spundloch oder das Einfahrtloch nach abgenommenem Dekel
eingedrungene atmosphärische Luft reichte hin, eine explodirende Mischung zu bilden.
Das Fortschleudern des Arbeiters war die einfache Folge der Gasentzündung,
schwieriger jedoch war es zu erklären, warum der ganze Kessel aus seiner Stelle
gehoben wurde. Die Gestalt des Dampfkessels nach der Explosion zeigte zwei
verschiedene Wirkungen; die Enden und Seiten desselben waren durch die Gewalt der in
ihm statt gehabten Explosion bauchartig nach Außen getrieben, der Boden aber durch
die Gewalt, welche ihn aus seinem Lager erhob, aufwärts gequetscht worden.
Die Bildung von Wasserstoffgas in einem Dampfkessel nach Entleerung alles Wassers
wurde durch einen ähnlichen Fall bestätigt, welcher sich in der Zukerraffinerie der
HHrn. Rhodes und Sohn in London zutrug, dessen Details
Hrn. Parkes von dem Verwalter der Fabrik Hrn. Henrickson mitgetheilt wurden. Als ein Arbeiter mit einer
brennenden Laterne in den Kessel zu steigen im Begriff war, um denselben zu
reinigen, wurde er zu einer bedeutenden Höhe emporgeschleudert. Der Kessel war nicht
geborsten, indem die Quantität des Wasserstoffgases verhältnißmäßig gering und auf
den oberen Theil des Kessels beschränkt schien; dagegen erfolgte eine Reihe von
Detonationen gleich successiven Kanonenschlägen.
Diese beiden merkwürdigen Beispiele zeigen, wie wichtig es ist, bei Beaufsichtigung
von Dampfkesseln auch auf die scheinbar unbedeutendsten Umstände Acht zu haben. Die
gänzliche Entleerung der Kessel, während in dem Ofen noch eine intensive Hize
waltet, ist offenbar gefährlich, und sollte nie vorgenommen werden, ohne vorher den
Dekel des Einfahrtloches abzunehmen.
Hr. Seaward war erfreut, die Idee, die
Dampfkesselexplosionen aus der Bildung von Wasserstoffgas herzuleiten, mit so vielem
Erfolge durch Dr. Schafhäutl
und Parkes bestritten zu sehen. Er stimmt mit dem
ersteren in Betreff seiner Ansicht über die Ursache der Mehrzahl der Explosionen
vollkommen überein. Bei allen Explosionen, von deren Wirkung er selbst sich
überzeugt hat, schienen die unteren Theile des Kessels am meisten gelitten zu
haben.
Unmittelbar nach der Explosion in der Polgoothgrube, wobei 17 Personen das Leben
verloren, war er an Ort und Stelle. Man erzählte ihm, die Dampfkessel hätten sich 7
bis 8 Fuß weit von ihren Lagern bewegt, ehe man eine Detonation hörte.
In der Hurlam Grube war eine Dampfmaschine mit 40zölligem Cylinder unmittelbar über
dem Schachte aufgestellt worden. Ihre Kraft reichte für die zu liefernde Arbeit
nicht hin; im Verhältniß der zunehmenden Tiefe steigerte man daher stufenweise den
Dampfdruk. Längs des Kessels, welcher von ungeheurer Länge war, hatte man bei jedem
Hub der Maschine fortwährend eine zitternde oder wellenförmige Bewegung bemerkt; am
Ende explodirte der Kessel.
In London fanden im Verhältniß zu der Anzahl der verwendeten Dampfkessel weniger
Explosionen statt, als in irgend einem anderen District. Der Grund dieser Thatsache dürfte in
der Kostspieligkeit des Brennmaterials liegen; man ging mit demselben ökonomisch um,
achtete auf eine regelmäßige Dampfzuführung und vermied jene intensive Thätigkeit
des Feuers, welche, wenn die Maschine auf einige Zeit still steht, eine Explosion zu
veranlassen geneigt ist.
Parkes schreibt die geringe Anzahl von
Dampfkessel-Explosionen in den Themsebooten dem dort üblichen Verfahren der
Maschinisten zu, den Dampf auf das Sicherheitsventil wirken zu lassen, anstatt das
leztere zu öffnen. Das rasche Oeffnen des Ventils hat schon oft eine Explosion zur
Folge gehabt. Bei dieser Gelegenheit hält er es für nöthig, zu den ihm unrichtig
scheinenden Schlüssen Tredgold's über die Bildung von
Wasserstoffgas in DampfkesselnTredgold on the Steam Engine. Vol. I. p. 251. Edition by Woolhouse. einige Bemerkungen beizufügen. Die
betreffende Stelle lautet, wie folgt: „Wasserstoffgas kann, und häufig
kommt es wirklich vor, in Dampfkesseln durch Wasser gebildet werden, welches mit
einem rothglühenden Theile des Kessels in Berührung ist; regelmäßig scheint es
sich zu entwikeln, während sich Dampf von sehr hoher Temperatur
bildet.“
Dr. Schafhäutl hat gezeigt,
daß der Erfolg des mit einem rothglühenden Theile des Dampfkessels plözlich in
Berührung kommenden Wassers lediglich die augenblikliche Entbindung einer großen
Dampfmenge von sehr hoher Elasticität ist. Parkes
behauptet, daß kein Beispiel der plözlichen Entwikelung von Wasserstoffgas in einem
Dampfkessel unter solchen Umständen bekannt sey, und zweifelt sehr an der
Möglichkeit einer solchen Erscheinung. Zugegeben indessen, sie sey möglich, so müßte
eine explosive Gasmischung bereits sich gebildet haben, ehe der Dampfkessel zerstört
werden könnte, und dieses könnte so lange nicht statt finden, als eine hinreichende
Quantität Wasser vorhanden wäre, woraus sich eine bedeutende Dampfmenge entwikeln
ließe.
Hr. Donkin stimmt hinsichtlich der Nichtbildung von
Wasserstoffgas in Dampfkesseln unter besonderen Umständen mit obiger Ansicht nicht
ganz überein. Er bezieht sich auf die Analogie mit den in Eisengießereien
vorkommenden Detonationen, wenn das flüssige Metall mit feuchtem Sand in Berührung
kommt, und ist der Meinung, daß eine Zersezung wirklich stattfinde, wenn Wasser
plözlich gegen rothglühende Platten anschlägt. Er untersuchte einmal einen
Dampfkessel, welcher geplazt war; die Deke desselben war auf einige Entfernung
fortgeschleudert und der Boden seiner ganzen Länge nach abwärts gepreßt worden. Donkin meint, durch die heftige Feuerung sey beinahe alles Wasser verdampft;
der Boden sey rothglühend geworden und der Dampfdruk habe denselben, nachdem er
durch die Glühhize schwach geworden sey, gewaltsam abwärts gedrükt; das Wasser sey
darauf plözlich zu beiden Seiten über den überhizten Theil geflossen, worauf
augenbliklich die Explosion erfolgt sey.
Hr. Field war geneigt, alle Explosionen, von denen er
nähere Notiz genommen hatte, dem einfachen Druk zuzuschreiben. Wenn Dampf oder eine
geringe Quantität Wasser sehr schnell in ein trokenes erhiztes Gefäß geleitet wird,
so bildet sich leicht Wasserstoffgas. Er richtete zu diesem Zwek mehrere Apparate
vor. Eine starke schmiedeiserne Röhre wurde erhizt; nachdem man sie mit
Eisendrehspänen loker angefüllt hatte, wurde Dampf hineingeleitet, worauf sich das
Gas rasch entwikelte. Er stimmte insofern mit Parkes
überein, als er die oben erwähnte unrichtige Ansicht Tredgold's in Betreff der Wasserstoffgasbildung verwarf. Indessen ist er
der Meinung, daß in einem geräumigen, beinahe trokenen und zum Theil glühenden
Dampfkessel in Folge der Zulassung einer geringen Quantität Wasser, Wasserstoffgas
sich bilden könnte.
Was die Erhebung der Dampfkessel aus ihren Lagern betrifft, so ist der Präsident der
Ansicht, daß diese Erscheinung sich genügend aus der Wirkung des atmosphärischen
Druks erklären lasse.
Wenn in einem Dampfkessel eine Explosion stattfindet, so wird eine bedeutende Menge
einer sehr elastischen Flüssigkeit entwikelt; in Folge hievon bildet sich über dem
Dampfkessel ein theilweises Vacuum, während unter dem Kessel der volle
atmosphärische Druk wirksam ist. Hieraus folgt, daß der Dampfkessel von seinem Lager
in die Höhe geworfen wird, vorausgesezt, daß die atmosphärische Luft nicht
gleichzeitig in denselben einströmt; wäre aber lezteres der Fall, so würde der Boden
abwärts gedrükt, der obere Theil auf die beschriebene Weise auseinander gerissen und
mit dem elastischen Fluidum in die Luft geführt.
Bedenkt man, daß der Flächeninhalt jener Kesselböden ungefähr 60 Quadratfuß, der Druk
der Atmosphäre beinahe 1 Tonne auf den Quadratfuß und das Gewicht der Dampfkessel
aber nur 8 bis 10 Tonnen betrug, so springt in die Augen, daß bei einer bedeutenden
Luftverdünnung, überhaupt bei einer Ungleichheit des atmosphärischen Druks jene
Wirkung hervorgebracht werden konnte.
Der Präsident bezieht sich ferner auf zwei ähnliche Fälle ungewöhnlicher Art, von
denen er vor Kurzem amtlich in Kenntniß gesezt wurde, deren Entstehung er
hauptsächlich aus der Ungleichheit des atmosphärischen Druks herleitet.
Der erste Fall ereignete sich auf dem Hafendamm in Plymouth bei dem großen Sturme im
Februar 1838. Es wurden nämlich mehrere der größten Granitblöke im Gewichte von 3
bis 8 Tonnen, welche das Pflaster des Dammes bilden, aus ihrer Lage herausgerissen
und über den Damm hinweg in den Sund geschleudert, obgleich sie vierekig mit
Einschweifungen gestaltet und ihrer ganzen Länge nach in vortrefflichen Mörtel
gelagert waren. Er schreibt diese Thatsache dem hydrostatischen Druke zu, welcher in
dem Momente von Unten her auf die Steine wirkte, als der atmosphärische Druk
oberhalb derselben durch die mit Rapidität gegen die Fläche des Dammes brandenden
Wassermassen gewaltsam gestört wurde. Auf diese Weise wurden schon oft Steinblöke
auf große Entfernung fortgerissen, nicht sowohl durch den Hub der Wellen, als
vielmehr in Folge des durch die Wasserbewegung über denselben erzeugten luftleeren
Raumes, welcher dem Wasser gestattete, mit seiner vollen Kraft von Unten herauf zu
drüken.
Der zweite Fall trug sich bei einem Sturm im Jahre 1840 zu. Es wurde nämlich durch
den atmosphärischen Druk von Innen das Seethor des Eddystone Leuchtthurms auswärts
getrieben; starke eiserne Riegel und Angeln wurden durch den gewaltigen Luftdruk
gesprengt. Die ungeheuren, den Leuchtthurm ringsumfluthenden Wassermassen hatten
wahrscheinlich ein momentanes, jedoch wirksames Vacuum erzeugt und auf diese Weise
den atmosphärischen Druk in den Stand gesezt, von Innen gegen das Thor zu wirken und
dasselbe zum Weichen zu bringen.