Titel: Quinby's, Vergleichung der Sicherheit der Dampfkessel mit hohem und mit niedrigem Druke.
Autor: Quinby, A. V.
Fundstelle: 1826, Band 19, Nr. CXIV. (S. 516–520)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj019/ar019114

CXIV. Vergleichung der Sicherheit der Dampfkessel mit hohem und mit niedrigem Druke. Von Hrn. A. V. Quinby.

Aus dem American Journal of Science and Arts. Vol. IX. in Gill's technical Repository. Decbr. 1825. S. 349.

Mit Abbildungen auf Tab. XI.

Um zu bestimmen, ob eine Dampf-Maschine mit hohem, oder mit niedrigem Druke den Vorzug verdient, scheinen mir folgende zwei Gegenstände vorzüglich in Betrachtung gezogen werden zu müssen: 1) die größere oder geringere Möglichkeit des Zerspringens bei jeder dieser Dampf-Maschinen; 2) die Gefahr, oder der Nachtheil, den jede Dampf-Maschine erzeugen kann, wenn sie zerspringt.

Um zu bestimmen, welche von zwei gegebenen Dampf-Maschinen eher zerspringen kann, muß man auf folgende vier Umstände Rüksicht nehmen: auf die Durchmesser der Kessel der beiden Maschinen; auf die elastische Kraft des Dampfes in jedem Kessel; auf die Zähigkeit des Metalles, aus welchem die Kessel bestehen; auf die Dike eines jeden Kessels.

|517|

Der Durchmesser des Kessels am Borde des Aetna156) war 30 Zoll; der Durchmesser eines Kessels für niedrigen Druk, wenn die Maschine große Kraft äußern soll, würde ungefähr 90 Zoll betragen müssen, oder drei Mahl soviel.

Die elastische Kraft des Dampfes im Kessel des Aetna war gewöhnlich 150 Pfund auf den Quadratzoll; und die elastische Kraft des Dampfes in einem Kessel mit niedrigem Druke ist gewöhnlich 10 Pfund auf den Quadratzoll.

Die Zähigkeit des Metalles, aus welchem die Kessel verfertigt werden, ist ungefähr 60,000 Pfund, oder sechs Siebentel der Zähigkeit eines guten Hammer-Eisens.157)

Da indessen der Cylinder, welcher den Kessel bildet, kein dichtes Metall ist, sondern aus auf einander genieteten Platten besteht, so wird es nothwendig die Zahl zu vermindern, welche diese Zähigkeit ausdrükt.

Wir wollen daher die Zähigkeit = 30,000 Pfund, statt 60,000 Pfund, sezen.

Die Dike des Kessels am Aetna war drei Achtel-Zoll; und die Dike eines Kessels für niedrigen Druk, für eine Maschine von gleicher Kraft, ist beiläufig ein Viertel-Zoll.

Nach diesen Daten158) ist es leicht, die größere Möglichkeit des Zerspringens an zwei Kesseln zu berechnen; denn (nach der Mechanik) ist die Kraft des Dampfes, welcher ein Kessel für hohen Druk |518| bei 30 Zoll Durchmesser und drei Achtel-Zoll Dike zu widerstehen vermag, gleich der Dike multiplicirt mit der Zähigkeit des Metalles, getheilt durch den halben Durchmesser;159) = 3/8 × 30,000/15; = 750; d.h. 600 Pfund mehr, als der gewöhnliche arbeitende Druk, oder fünf Mahl so viel, als der gewöhnliche arbeitende Druk.

Ferner ist die Kraft des Dampfes, welche ein Kessel für niedrigen Druk bei 90 Zoll im Durchmesser, und 1/4 Zoll Dike zu ertragen vermag, = 1/4 × 30,000/45 = 166 1/2, Pfd.; d.h., 156 Pfund mehr, als der gewöhnliche arbeitende Druk; oder 16 1/2 Mahl mehr, als der gewöhnliche arbeitende Druk.

Hieraus erhellt, daß, wenn man die Ueberschüsse allein, mit Beseitigung des Verhältnisses der elastischen Kraft des Dampfes an den beiden Dampfkesseln, betrachtet, die Dampf-Maschine mit hohem Druke sicherer scheint, und zwar um 443 1/2 Pfund auf den Quadratzoll sicherer, als ein Dampfkessel mit niedrigem Druke. Wenn man aber im Gegentheile, das Verhältniß |519| der elastischen Kraft des Dampfes in den beiden Kesseln betrachtet, und die obigen Ueberschüsse beseitigt, so scheint, nach obigen Resultaten, daß eine Dampf-Maschine mit niedrigem Druke mehr, als drei Mahl sicherer ist, als eine Dampf-Maschine mit hohem Druke; oder, daß die Sicherheit eines Dampf-Kessels mit niedrigem Druke sich zu jenem eines Dampf-Kessels mit hohem Druke verhält, wie 16 1/2 zu 5.

Es läßt sich aber erweisen, daß beide Maschinen vollkommen sicher gemacht werden können, und daß, in der That, keine derselben mehr der Gefahr des Zerspringens ausgesezt ist, als die andere.

Um dieses zu erweisen, ist (nach der Mechanik) die Dike eines Kessels mit niedrigem Druke von 90 Zoll im Durchmesser die im Stande ist, einem Druke von 10 Pfund auf den Quadrat-Zoll zu widerstehen, = 45 × 10/30,000 = 0,105 Zoll; und die Dike eines Kessels mit hohem Druke, von 30 Zoll im Durchmesser, die im Stande ist, einem Druke von 150 Pfund auf den Quadrat-Zoll zu widerstehen, = 15 × 150/30,000; = 0,075 Zoll.

Wenn wir nun das Erste dieser Resultate mit 10 multipliciren, haben wir 0,15 Zoll für die Dike eines Kessels mit niedrigem Druke, wenn er einer zehn Mahl größeren Kraft, als dem gewöhnlichen arbeitenden Druke widerstehen soll; d.i., 90 Pfund über dem gewöhnlichen arbeitenden Druke.

Nun ist aber die Dike eines Kessels für hohen Druk, der einem zehn Mahl größeren Druke, als der gewöhnlich arbeitende Druk ist, widerstehen soll, = 15 × 150 × 10/30,000 = 0,75 Zoll; ferner ist die Dike eines Kessels mit hohem Druke, die einem Druke von 90 Pfund auf den Quadrat-Zoll über dem gewöhnlichen arbeitenden Druke gleich ist, = 15 × 150 × 90/30,000 = 0,12 Zoll.

Da es nun leicht möglich ist, Kessel von der oben angegebenen Dike zu verfertigen, so ist es auch offenbar, daß die eine dieser Maschinen eben so sicher verfertigt werden kann, als die andere.

Ich muß hier nur noch bemerken, daß, da die Zähigkeit der Metalle durch Erhöhung der Temperatur vermindert wird, die |520| Zähigkeit für den Kessel mit hohem Druke etwas geringer hätte angenommen werden sollen, als bei dem Kessel mit niedrigem Druke.

Da noch keine Versuche zur Bestimmung der Abnahme der Zähigkeit der Metalle bei zunehmender Temperatur angestellt wurden, und dieses doch ein äußerst wichtiger Gegenstand ist; so ladet Hr. Quinby den Ausschuß der Gesellschaft ein, solche Versuche anzustellen, um das Gesez zu bestimmen, nach welchem die Zähigkeit des Metalles mit der Zunahme der Hize abnimmt.

|517|

Dieser Aufsaz ist ein Auszug eines größeren Aufsazes, welchen Hr. Quinby auf Verlangen des Dr. Dekay, Chairman of the Literary and philosophical Society of the City of New-York einem Ausschusse dieser Gesellschaft über die Ursachen des Zerspringens des Dampfkessels auf dem Dampfbothe Aetna mittheilte.

A. d. O.

|517|

Die Zähigkeit eines Metalles wird gewöhnlich durch das größte Gewicht in Pfund ausgedrükt, welches eine Stange aus diesem Metalle zu ertragen vermag, wenn sie an einem Ende gezogen wird.

A. d. O.

|517|

In welchen aber die Zähigkeit uns = √–1 zu seyn scheint: denn es ist unmöglich, daß man jede □ Linie einer Eisenplatte, die zum Kessel verwendet wird, prüfen kann; und, wenn dieß auch geschehen wäre: wer kann wissen, was mit jedem Puncte der geprüften Platte bei dem Aufnieten etc., bei der Einwirkung des Feuers von außen, des Wassers und seiner Bestandteile von innen geschieht? Dieß ist hier die √–1 bei den Dampfkesseln, und die Quelle allen Unheiles. A. d. O.

|518|

Die Formel zur Berechnung der elastischen Kraft des Dampfes, welche ein gegebener Kessel auszuhalten vermag, läßt sich auf folgende Weise construiren:

Es sey der Kreis, ADB, (Fig. 26.) ein End-Aufriß des Kessels, Ein Zoll in der Länge. te = Zähigkeit des Metalles; e = elastische Kraft des angewendeten Dampfes, r = Halbmesser des Kessels; th = Dike desselben.

So verhält sich r : er/3,14159 etc. (zur mittleren Entfernung des Halbkreises, ADB, von der Linie, AC B) : : e : 2e/3,14159 etc. (zur mittleren elastischen Kraft des Dampfes (der auf die Oberfläche, ADB, wirkt), in senkrechter Richtung auf die Linie, ACB, zurük.)

Folglich erhalten wir für die ganze Kraft des angewendeten Dampfes, in senkrechter Richtung auf ACB,

Textabbildung Bd. 19, S. 518

Und für die Gewalt auf, A, oder, B, 2 re 2 = re.

Nun ist aber (te) : re : : 1: (th). Folglich re = (th) × (te); und e = ((th) × (te))/r, und auch (th) = re/(te). A. d. O.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Tafeln


Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: