Titel: | Explosionsversuche mit einem Schmidt'schen Wasserröhrenkessel. |
Fundstelle: | Band 262, Jahrgang 1886, S. 89 |
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Explosionsversuche mit einem Schmidt'schen
Wasserröhrenkessel.
Explosionsversuche mit einem Schmidt'schen
Wasserröhrenkessel.
S.
Huldschinsky und Söhne in Gleiwitz
haben im J. 1885 eine Reihe von Versuchen mit einem der von ihnen gebauten Schmidt'schen Wasserröhrenkessel (vgl. 1881 242 * 400) angestellt, welche bezweckten, festzustellen,
in wie weit solche Kessel mit Dampfsammler als explosionssicher zu betrachten seien.
Die Versuche, welchen auſser dem Direktor B. Meyer der
Huldschinsky'schen Röhrenwalzwerke noch im Auftrage
des preuſsischen Ministeriums Kreisbauinspector Stenzl,
Gewerberath Bernouilli, Bergrath Schubert und Oberingenieur Minssen beiwohnten, sowie noch ferner die Ingenieure Stauß, Geisler, Schloifer und J. Kasalovsky, bezogen sich auf den Einfluſs des Reiſsens von Schrauben,
des Platzens von Röhren,
Ueberhitzung des Kessels bezieh. Wassermangel, Drucksteigerung, Siedeverzug und
plötzliche Entlastung.
Ueber diese Versuche haben Direktor Benedix Meyer in der
Zeitschrift des Vereins deutscher
Ingenieure, 1886 * S. 361 und J.
Kasalorsky in der Zeitschrift des
österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1886 *
S. 73 berichtet.
Der Versuchskessel war ein gewöhnlicher, der laufenden Fabrikation entnommener Kessel
und hatte 61qm,6 Heizfläche und 40 Pferd nominell.
Derselbe hat im Vorderkessel 5 × 7 = 35, im Hinterkessel 3 × 14 = 42 Rohre von je
2m,5 Länge, 92mm lichter Weite und 4mm,5
Wandstärke.
Die Versuchsstation war auf einem auſserhalb der Stadt Gleiwitz frei und hoch
gelegenen Gebiete erbaut worden; sie bestand aus einer tief gelegenen bombenfesten
Kasematte, einem unmittelbar davor liegenden leicht gebauten Kesselhause mit dem
Dampfkessel und einer 10m hohen eisernen Esse. Es
war Vorsorge getroffen, daſs sowohl die Feuerungen, als auch die Vorrichtungen am
Kessel von dem Inneren der Kasematte aus durch schieſsschartenförmige Oeffnungen
beobachtet und, soweit erforderlich, geregelt werden konnten. Desgleichen konnte von
der Kasematte aus die Speisung des Kessels geregelt, das Feuer durch Wasser
gelöscht, die Sicherheitsventile und Rauchschieber durch besondere Züge geöffnet und
geschlossen werden. 4 Manometer zeigten den Druck an. Zur Feststellung der
Temperatur waren ebenfalls Meſsvorrichtungen eingeführt, die sich auf das Beste
bewährten, so daſs jeder Zweifel an dem Ergebnisse der Versuche ausgeschlossen
war.
Der Kessel war vor Beginn der Versuche vorschriftsmäſsig auf einen Druck von 15at geprüft worden, wobei sich derselbe in allen
Theilen als vollkommen dicht erwies. Diese Wasserdruckprobe wurde nach jeder durch
die herbeigeführten Zerstörungen nothwendig gewordenen Ausbesserung wiederholt,
bevor ein anderer Versuch eingeleitet wurde.
Der erste Versuch, Explosionen durch reißende bezieh.
mangelnde Befestigungsschrauben herbeizuführen,
lieferte kein Ergebniſs. Obschon bei einem der zweitheiligen Bogen 2, bei einem der
dreitheiligen Bogen 3 Verbindungsschrauben losgemacht wurden, zeigte sich an den
betreffenden Stellen bei 10at Druck während 15
Minuten nicht die geringste Undichtheit.
Auch die ersten Versuche, Röhren, die zuvor angefeilt worden waren, zu sprengen, schlugen fehl. Man
hatte die Röhren erst auf etwa 200mm Länge bis zu
0mm,5 Stärke und, als dies keinen Erfolg
hatte, bis auf Papierdicke angefeilt; aber selbst eine Steigerung der Spannung auf
16at erzielte keinen Erfolg. Erst als man ein
Rohr auf 1250mm Länge und 0mm,25 Stärke abfeilte, gelang es, bei 8at,25 Spannung ein Aufplatzen dieses Rohres zu
veranlassen, wobei das Kesselmauerwerk und die Röhrenlagerung unbedeutend beschädigt
wurden, während der eigentliche Kessel völlig unversehrt blieb. Kesselhaus und
Ausrüstung wurden gar nicht beschädigt. In Zeit von 18 Stunden war der Kessel wieder
betriebsfähig.
Der Einfluß des Wassermangels wurde zuerst in der Weise
geprobt, daſs man kaltes Wasser nachpumpte, nachdem das Röhrenbündel glühend
geworden. Für diesen und den nachfolgenden Versuch kam es hauptsächlich darauf an,
die Temperatur der Kesselwandungen während des Wassermangels festzustellen. Es waren
für diesen Zweck folgende Schmelzproben vorgesehen:
Zinn
mit
einem
Schmelzpunkte
von
235°
Wismuth
„
„
„
„
270
Blei
„
„
„
„
334
Zink
„
„
„
„
433
Aluminium
„
„
„
„
600
Legirung von 75 Proc. Silber, 25 Proc. Kupfer
von
850
Legirung von 57 Proc. Silber, 43 Proc. Kupfer
von
900
Silber, rein,
mit
einem
Schmelzpunkte
von
1000
Kupfer „
„
„
„
„
1100
Stücke dieser Schmelzproben wurden in kleine Röhrchen von 9mm lichten Durchmesser und 1mm Wandstärke gelegt und diese an beiden Enden
verschraubt. Diese Proben wurden dann in das mittlere Rohr der unteren Rohrreihe des Vorderkessels
eingelegt, um hier an der voraussichtlich wärmsten Stelle die Temperatur zu
bestimmen.
Zur Vergleichung dieser Schmelzproben wurde die Ausdehnung der Röhren selbst benutzt,
welche ja voraussichtlich der Temperatur entsprechend vor sich gehen muſste. Hierzu
diente ein einfacher Fühlhebelapparat, welcher sich gegen das freiliegende Ende
einer der Röhren stemmte und die Ausdehnung der Röhren 20fach vergröſsert auf einer
sichtbaren Skala angab. Bis zur Temperatur von 186°, entsprechend der Spannung von
10at Ueberdruck, wurden die Angaben des
Fühlhebels ferner durch ein Quecksilberpyrometer von Schäffer und Budenberg überwacht. Es zeigte
sich, daſs die Angaben des Pyrometers mit der Berechnung nach Angabe des Fühlhebels
recht gut übereinstimmten und im Mittel auf 1mm
Ausdehnung eine Temperaturerhöhung von 30° ergaben. Dieser Coefficient zeigte sich
auch später als übereinstimmend mit den Angaben der Schmelzproben, so daſs diese
Bestimmung sich als zuverlässig ergab.
Bei dem ersten Versuche wurde, nachdem man den Wasserstand entsprechend hatte sinken
lassen und der Fühlhebel 372° angab, mit dem Nachpumpen des 12° warmen Speisewassers
begonnen. Da auch das Wasser des Hinterkessels theilweise verdampft war und derselbe
sich zunächst durch das nachgepumpte Wasser erst füllte, stieg die Temperatur der
Röhren im Vorderkessel noch während der folgenden 4 Minuten und zwar bis auf 482°
bei einem Dampfdrucke von 9at,5. Von da ab fiel
die Temperatur schnell wieder. Der ganze Erfolg bestand darin, daſs 3 Packungen des
Vorderkessels undicht geworden und die untersten Röhren desselben bis zu 28mm durchgebogen waren. Im Uebrigen war der Kessel
nach jeder Richtung hin vollständig unversehrt geblieben und hatte sich sonach bei
diesem Versuche auch nicht die geringste Gefahr für den Heizer, geschweige denn für
das Kesselhaus, herausgestellt, Die krumm gewordenen Röhren wurden auf der
Versuchsstation gerade gerichtet und sämmtlich wieder eingebaut.
Bei dem nächsten Versuche: durch fortdauernden Wassermangel
die Röhren zum Glühen und zum Zerspringen zu bringen, wurden behufs
zuverlässiger Bestimmung der Rohrtemperatur 2 Röhren der untersten Lage mit je einem
vollen Satze Schmelzproben beschickt und ohne jedes Nachpumpen die Feuerung
unterhalten. Als der Fühlhebel 987° angab, hörte man in der Kasematte ein starkes
Dampfausströmen ohne jeden Knall und der Druck fiel in wenigen Minuten auf 0. Bei
Besichtigung des äuſserlich vollständig unversehrten Kessels wurde ermittelt, daſs
ein Rohr in der Schweiſsnaht 125mm lang bis zu
21mm breit aufgerissen war und ein zweites
Rohr 40mm lang etwa 1mm,5 breit. Das ganze Röhrenbündel zeigte sich stark ausgeglüht,
namentlich 4 Röhren bis zu 85mm durchgebogen. Bis
zum Silber einschlieſslich waren sämmtliche Schmelzproben vollständig geschmolzen,
so daſs also an deren Lagerstellen die Temperatur von 1000° unbedingt überschritten
war. Da die Schmelzproben in den Röhren über den Feuerungen lagen, also da, wo die
höchste Temperatur der Röhren stattfand, der Fühlhebel dagegen die Ausdehnung der
ganzen Rohrlänge, also die mittlere Temperatur derselben gab, so müssen die beiden
Angaben der Proben und des Fühlhebels 987° und über 1000° als vorzüglich stimmend
bezeichnet werden.
Auch bei diesem Versuche zeigte sich nach dem ganzen Befunde nicht die geringste
Gefahr für Kesselwärter und Kesselhaus und konnte der Kessel, nachdem die
aufgerissenen Röhren ausgewechselt, die verbogenen gerade gerichtet waren,
unmittelbar wieder in Betrieb genommen werden.
Für den Hochdruckversuch waren 3 Dampfsammler vorgesehen
und zwar auſser dem für solche Kessel üblichen in der Längs- und Quernaht
geschweiſsten Dampfsammler von 10mm Wandstärke ein
zweiter von 15mm und ein dritter von 20mm Blechstärke, letztere beiden mit
doppellaschiger, doppelreihig genieteter Längsnaht. Es sollte bei diesem Versuche
ermittelt werden, bei welchem Drucke eine Entlastung des Kessels durch Undichtwerden
der Packungen eintreten würde, um auf Grund dieser praktischen Beobachtungen die
erforderliche Stärke der Dampfsammler zu bestimmen. Hierbei war für die Dampfsammler
eine höchste Spannung von 40, 60 und 80at
angenommen. Der erste Versuch wurde mit dem schwächsten Sammler ausgeführt.
Nachdem die Sicherheitsventile fest verschraubt, der Kessel bei 10at in jeder Richtung vollständig dicht befunden
war, wurde auch das Dampfabsperrventil von der Kasematte aus geschlossen. Der
Dampfdruck stieg darauf innerhalb 13 Minuten stetig bis auf 35at. Da trat mit kurzem hellem Klang die Explosion
des Dampfsammlers ein. Die Kasematte war bis auf einige zertrümmerte Fensterscheiben
vollständig erhalten; dagegen gab der Kessel mit dem Kesselhause das Bild einer
furchtbaren Zerstörung. Der Dampfsammler war mit dem ganzen Vorderkessel aufgeflogen
und hatte das Kesselhaus vollständig in Trümmer gelegt: derselbe war dabei in kleine
Stücke zerrissen und über das umliegende Feld zerstreut; ebenso waren die
Sammelröhren des Kessels und die Röhren des Vorderkessels, theils noch zu sechs
gekuppelt, weit fortgeschleudert. Nur der Hinterkessel war noch zusammenhängend und
gegen den ebenfalls erhaltenen Schornstein gelehnt. Das Zerstreuungsgebiet maſs über
300m Radius.
Nach dem Befunde ist anzunehmen, daſs die Explosion durch Aufreiſsen der Schweiſsnath
ihren Anfang genommen hat. Der Sammler war aus Kokesblechen von dem Borsigwerke
hergestellt, die bei den vorher angestellten Zerreiſsungsversuchen in der Längs- und
Querrichtung 32 bis 35,9 k/qmm Festigkeit bei 10,4 bis 21 Proc. Dehnung
zeigten. Der eiserne Boden war ebenfalls auf Borsigwerk hergestellt und zwar auf
einer hydraulischen Presse gebördelt. Auffallender Weise war die Quernaht der
Vernietung des Mantels mit dem schmiedeisernen Boden fast vollständig erhalten und
das Blech theils im Mantel und theils im Boden neben der Nietnaht durchgerissen. Der
guſseiserne Boden war bis auf einen kleinen Abbruch in der Nietflansche vollständig
erhalten.
Diese Explosion wies auf das Schlagendste nach, daſs alle unsere heutigen in gutem
Glauben als explosionssicher auf den Markt gebrachten
Kessel gerade bei der gefährlichsten Nachlässigkeit, bei verkeilten oder aus anderen
Gründen nicht wirkenden Sicherheitsventilen und dabei vorkommender Drucksteigerung,
die furchtbarsten Zerstörungen anrichten können. Wenn
der Dampfsammler nicht den erwarteten Druck von 40at aushielt, so erklärt sich dies wohl zur Genüge dadurch, daſs derselbe
namentlich bei dem vorhergehenden Versuche schon zu sehr angestrengt wurde und,
durch die Erhitzung einzelner Stellen des Kessels bis auf etwa 1000° und das darauf
folgende Uebersteigen des Wassers aus dem Hinterkessel durch den Dampfsammler in den
Vorderkessel ungleich abgekühlt, innere schädliche Spannungen erhalten hatte.
Dieser Versuch brachte Direktor Meyer zu der
Ueberzeugung, daſs es unzulässig sei, die Beseitigung der Explosionsgefahr nur auf
dem Wege der Verstärkung der Dampfsammler zu suchen; er kam deshalb auf den
Gedanken, in die Kesselelemente schwächere Stellen einzubauen, die bereits S. 363 v.
Bd. beschriebenen nachgiebigen Verschlußdeckel.
Derselbe Versuch, welcher eine so furchtbare Zerstörung angerichtet hatte, wurde
nunmehr 3mal wiederholt, ohne daſs hierbei die geringste Zerstörung vorgekommen
wäre. Der Dampfdruck stieg in keinem Falle über 19at,75. Die Entlastung des Kessels fand unter kleinem Knalle, wie beim
Zerspringen eines Wasserstandsglases, durch das Ausreiſsen von Packungen dieser
neuen Verschlüsse statt.
Die auf die Wirksamkeit von Siedeverzug und Wasserstoß bei
plötzlicher Entlastung gerichteten Versuche blieben völlig ohne Ergebniſs.
Nicht die geringste Formänderung oder Undichtheit des Kessels trat ein. Siedeverzug
scheint bei der Construction des Kessels überhaupt nicht gut eintreten zu,
können.
Als praktisch werthvolle Ergebnisse dieser Versuche, welche nebenbei bemerkt, der
Firma Huldschinsky und Söhne einen Kostenaufwand von
30000 M. verursachten, kann als festgestellt erachtet werden: 1) Das plötzliche
Abreiſsen von einzelnen Schrauben an den Verbindungsbogen der Röhren bringt
keinerlei Gefahr für den Kesselwärter und keinerlei Störung des Betriebes hervor. 2)
Die nur bei groſser Nachlässigkeit in der Beaufsichtigung mögliche unbemerkte starke
Corrosion eines Rohres kann zwar die Veranlassung zu einem Zerplatzen des
betreffenden Rohres werden; indessen ist die Wirkung der dann eintretenden
theilweisen, sich lediglich auf das platzende Rohr beschränkenden Explosion eine
derartige, daſs das Kesselhaus nicht in Gefahr gebracht wird und der Kessel in kurzer Zeit wieder
betriebsfähig hergestellt werden kann. 3) Erglühen der Röhren in Folge von
Wassermangel mit nachfolgender plötzlicher Speisung des Kessels vermag keine
Explosion hervorzurufen. 4) Erhitzung des Kessels bis zu 1000° und in Folge dessen
eingetretenes Ausreiſsen einzelner Röhren hat nur langsames und gefahrloses
Ausströmen des Dampfes zu Folge. 5) Die alte Construction des Kessels kann nicht als
explosionssicher bei gesteigertem Drucke betrachtet werden; vielmehr sind höchst
verheerende Explosionen des Dampfsammlers möglich, gegen welche bloſse Verstärkung
desselben keine Gewähr bietet. 6) Die Einführung der nachgiebigen Verschlüsse (vgl.
1886 261 * 363) macht den Kessel thatsächlich
unexplodirbar. 7) Plötzliche Entlastung des Kessels vom Drucke auſsert keinerlei
nachtheilige Wirkung.
Hiernach kommen die Berichterstatter zur Behauptung: Die von S. Huldschinsky und Söhne in Gleiwitz erzeugten Röhrenkessel nach dem
Patente J. G. Schmidt (vgl. 1881 242 * 400) sind bei ihrer jetzigen
Construction, selbst bei schlechter Behandlung, als sicher gegen gefahrbringende
Explosion zu bezeichnen.