Titel: Unterricht in Bezug auf Dampfmaschinen mit hohem Druke.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1829, Band 32, Nr. LI. (S. 260–268)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj032/ar032051

LI. Dritter Unterricht in Bezug auf die königl. Ordonnanzen dd. 25. Octbr. 1823 und 7. Mai 1828, die Dampfmaschinen mit hohem Druke betreffend.

Aus dem Industriel. März 1829. S. 562. Forts. v. polyt. Journ. Bd. XI. S. 446. und Bd. XV. S. 362.

Nach dem 3. §. der k. Ordonnanz vom 29. October 1823 über Dampfmaschinen mit hohem Druke muß jeder Kessel einer solchen Maschine einen fünf Mal stärkeren Druk, als derjenige ist, welchem er bei seinem gewöhnlichen Dienste ausgesezt wird, auszuhalten vermögen. Dieser Druk wird durch den 1. §. der k. Ordonnanz vom 7. Mai 1828 auf einen bloß drei Mal stärkeren Druk herabgesezt, jedoch nur in Hinsicht auf Kessel aus Kupfer- oder Eisen-Blech, es mag gehämmert oder gewalzt seyn.

Kessel aus Gußeisen müssen also noch immerfort auf fünffachen Druk geprüft werden.

Dieser fünffache Druk kann sich jedoch nur auf die Kraft beziehen, die den Kessel zu zersprengen strebt. Eben dieß gilt auch von dem dreifachen Druke, der bei Kesseln aus Kupfer- oder Eisenblech zu nehmen ist. Diese Kraft ist aber offenbar gleich der Spannung des Dampfes in dem Kessel weniger dem Druke Einer Atmosphäre: indem der Kessel |261| von außen den Druk der ganzen Atmosphäre zu ertragen hat. Aus diesem Grunde heißt es in der k. Ordonnanz vom 7. Mai 1828 §. 4., daß die Drukkraft, von welcher man bei der Prüfung der Kessel ausgehen muß, die Spannkraft ist, welche der Dampf in dem Kessel gewöhnlich haben muß, weniger dem äußeren Druke der Atmosphäre.

Nach §§. 2 und 3. der neuen Ordonnanz müssen die Siederöhren, so wie die Cylinder und ihre Hüllen, auf dieselbe Weise geprüft werden; d.h., man muß bei dem Probedruke von demselben Punkte ausgehen. Der Probe- oder Prüfungsdruk wird also das Fünffache für die Siederöhren aus Gußeisen, und nur das Dreifache für die Siederöhren aus Kupfer- oder Eisenblech betragen.

Die Probezeichen (Stämpel, timbres), die nach der Probe auf die Siederöhren, Cylinder und Hüllen aufgeprägt werden müssen, werden auf dieselbe Weise ertheilt, wie für die Kessel in dem zweiten Unterrichte über die k. Ordonnanz vom 29. October 1823 angegeben wurde.

Es sey z.B. eine Maschine bestimmt unter einem gewöhnlichen Druke von fünf Atmosphären zu arbeiten. Der Kessel wird also, nach der Probe, ein Probezeichen erhalten müssen, das fünf Atmosphären in Ziffern ausdrükt. Der Probedruk wird also von dem Punkte fünf Atmosphären weniger Einer, oder vier Atmosphären ausgehen; und dieser Druk = 4, wird mit Fünf multiplicirt werden müssen, wenn der Kessel aus Gußeisen ist, und mit Drei, wenn er aus Kupfer- oder Eisenblech ist. Für ein Probezeichen von fünf Atmosphären wird also der Probedruk im ersten Falle auf zwanzig Atmosphären, und im zweiten auf zwölf Atmosphären gebracht werden müssen.

Wenn der Kessel aus Gußeisen und die Siederöhren aus Kupfer- oder Eisenblech sind, so werden die Röhren, obschon sie nur dem dreifachen Druke ausgesezt wurden, dasselbe Probezeichen, wie der Kessel, erhalten, der dem fünffachen Druke ausgesezt wurde.

Da gegenwärtig die Kessel aus Kupfer- oder Eisenblech nicht mehr einem so starken Probedruke ausgesezt werden, wie ehevor, so ist es der Mühe werth, die Fabrikanten der Dampfmaschinen zu erinnern, daß sie sich dadurch nicht berechtigt glauben sollen, die Dike der Kessel zu vermindern. Wenn sie dieß wagen würden, wäre der höchste Nachtheil davon zu besorgen: um sie dagegen zu warnen, hat der 1. §. der k. Ordonnaz vom 7. Mai 1828, während er den Druk auf das Dreifache herabsezt, denselben aufgetragen, den Kesseln immer die gehörige Dike zu geben, um diesen Probedruk ertragen zu können, ohne daß das Metall in seiner Stärke dadurch leidet.

|262|

Die Erfahrung hat gezeigt, daß Körper, welche eine gewisse Elasticität besizen, wie z.B. Kupfer und Eisen, Spannungen oder Zerrungen, die denjenigen nahe kommen, unter welchen sie brechen oder reißen müssen, nicht ohne Nachtheil ertragen können. Diese Nachtheile müßten mm auch nothwendig bei Kesseln aus Kupfer- oder Eisenblech Statt haben, wenn sie zu dünn wären. Es ist also durchaus nothwendig, daß die Fabrikanten die Kessel, welche unter der hydraulischen Presse oder unter der Drukpumpe einen dreifachen Druk während der Probe zu ertragen haben, so dik lassen, daß sie einen solchen Druk ohne allen Nachtheil ertragen können. Wenn dieß nicht geschähe, könnten sie unter dem Probedruke, obschon sie unter demselben keine Risse erhielten, so sehr gelitten haben, daß sie, nachdem sie die Probe bestanden, wirklich schwächer und weniger brauchbar als vor der Probe geworden wären.

Die Fabrikanten müssen daher die Kessel ehe zu dik als zu dünn machen, wenn sie sich nicht der Gefahr aussezen wollen, daß man ihnen dieselben zurükschlägt, selbst nachdem sie die Probe unter der hydraulischen Presse bestanden haben.

Man muß hier ferner noch erinnern, daß der 7. Artikel der k. Ordonnanz vom 29. Octbr. 1823 den Mechanikern (Ingenieurs) befiehlt, die Kessel wenigstens ein Mal im Jahre zu untersuchen, sich von ihrem Zustande zu überzeugen, und dijenigen ausbessern oder beseitigen zu lassen, die entweder durch starken Gebrauch oder durch zufällige Beschädigung gefährlich geworden zu seyn scheinen. Nun ist aber das einzige Mittel, sich von dem brauchbaren Zustande eines Kessels zu überzeugen, dieses, daß man denselben einer neuen Probe mit der hydraulischen Presse unterzieht. Es ist also durchaus nothwendig, daß die Fabrikanten solche Kessel liefern, die jeder Zeit einer solchen Probe unterzogen werden können, ohne daß sie wesentlich durch dieselbe litten.

Wenn die Diken, die man bisher den Kesseln aus Kupfer- oder Eisenblech gegeben hat, überhaupt zu schwach befunden wurden, um eine Probe mittelst fünffachen Drukes auszuhalten, so scheinen sie allerdings für eine Probe mit dreifachem Druke zu taugen, und wenn anders die alte Dike beibehalten wurde, so kann man diese Kessel einer solchen Probe unterziehen, ohne daß sie dadurch litten.

Man wird, für jeden Fall, die gehörige Dike finden können, wenn man 1) die Zähigkeit des Kupfer- oder Eisenbleches101) gehörig berechnet, und dabei die Veränderungen in Anschlag bringt, welche dasselbe |263| nothwendig erleiden muß: 2) den Durchmesser des Kessels; 3) den Druk, welchen sie von innen nach außen zu erleiden haben. Hier ein Beispiel, wie man bei einer solchen Berechnung zu verfahren hat.

Man drükt den inneren Durchmesser des Kessels, welcher als Cylinder mit halbkugelförmigen Kappen an seinen beiden Enden betrachtet wird (denn dieß ist die einzige brauchbare Form für jeden Kessel einer Dampfmaschine mit hohem Druke), in Centimeter und Decimalen von Centimetern aus. Diesen erhaltenen Durchmesser multiplicirt man mit 18, und das erhaltene Produkt multiplicirt man neuerdings mit der Zahl des Probezeichens, welches der Kessel erhalten soll, weniger Eins. Zu diesem nun erhaltenen Produkte addirt man 3000, und theilt die erlangte Summe durch 1000: der gefundene Quotient gibt in Millimeter und Decimalen von Millimetern die gehörige Dike des Kessels.

Es sey z.B. der innere Durchmesser eines Kessels = 80 Centimeter, die Zahl des Probezeichens = 5 Atmosphären; so multiplicirt man zuerst 80 mit 18; das Produkt wird = 1440. Die Zahl des Probezeichens weniger Eins ist = 5 – 1 = 4, womit 1440 multiplicirt werden muß. Das Produkt wird = 5760. Zu diesem neuen Produkte zählt man 3000, und man wird die Summe 8760 erhalten, die mit 1000 getheilt werden muß. Diese Theilung ist im Augenblike geschehen, wenn man die drei lezten Ziffern des Dividendus zur Rechten durch einen Beistrich trennt; die drei getrennten Ziffern zur Rechten geben nun die Decimalen eines Millimeters, und die einzelne Ziffer vor dem Beistriche zeigt die Millimeter an. In dem angeführten Beispiele wird also die Dike, die der Kessel haben muß = 8,760 Millimeter, oder 3,88 Linien.

Die Diken, welche in der unten beigefügten Tabelle angegeben sind, wurden nach obiger Weise berechnet. Sie können als Vergleichungspunkte dienen, mittelst welcher man, unter gehöriger Rüksicht auf die Eigenschaften des Bleches, bestimmen kann, ob die Kessel die gehörige Dike haben, um die Probe aushalten zu können. Mit diesen Daten wird man in einer großen Anzahl von Fällen hinreichen. Was die Diken betrifft, die hier nicht vorhinein berechnet sind, so lassen sich dieselben leicht auf obige Weise nach der Formel berechnen, die man am Ende der Tabelle angegeben finden wird.

Kessel für Dampfmaschinen mit hohem Druke dürfen nie weniger als 4,5 Millimeter (2 Linien) dik seyn. Allein, wenn man sich, auf der einen Seite, keiner zu dünnen Kessel bedienen darf, so haben, auf der anderen Seite, auch die zu diken Kessel ihre Nachtheile. Die Erfahrung hat gelehrt, daß die Kessel, in diesem lezteren Falle, durch die Einwirkung des Feuers sehr stark leiden. Praktiker schlagen das |264| Maximum der Dike auf 14 Millimeter (ungefähr 6 Linien) an. Dadurch wird nun die Größe der Durchmesser, die man den Kesseln für Dampfmaschinen mit hohem Druke ohne allen Nachtheil geben kann, sehr beschränkt. Man sieht auch wirklich, aus der unten beigefügten Tafel, daß ein Kessel, der unter einem Druke von 8 Atmosphären arbeitet, nur einen Durchmesser zwischen 85 und 90 Centimeter haben kann.

Nach dem Vorausgegangenen kann also kein Kessel zugelassen werden, der im Verhältnisse seines Durchmessers und der Ziffer des Probedrukes, die mit dem verlangten Kessel korrespondirt, zu dünn wäre, und welchem man indessen doch nicht die gehörige Dike geben könnte, ohne das oben ausgedrükte Maximum zu übersteigen. In diesem Falle müßte man dem Kessel ein Probezeichen von geringerer Höhe geben, oder, wenn der Fabrikant auf dem, dem ursprünglich verlangten Probedruke korrespondirenden, Probezeichen bestünde, müßte derselbe Kessel durch einen anderen von kleinerem Durchmesser ersezt werden.

Es muß hier nothwendig bemerkt werden, daß die so eben entwikelte Berechnungs-Methode sich nicht auf die Siederöhren anwenden läßt. Man gibt diesen Röhren im Verhältnisse zu ihren kleineren Durchmessern immer viel größere Diken, als den Kesseln, indem sie, durch ihre Lage mitten im Feuer, mehr dem Verderben ausgesezt sind.

Im Falle, daß der Kessel aus Kupferblech seyn sollte, könnte man sich gleichfalls der unten angegebenen Formel und Tabelle bedienen. Die Fabrikanten machen gewöhnlich die Kessel aus Kupferblech nicht diker, als die aus Eisenblech, indem, wenn lezteres auf der einen Seite zäher ist, als Kupferblech, dasselbe auf der anderen Seite ganz andere Eigenschaften besizt, und zwar nicht bloß in einer Platte anders ist, als in der anderen, sondern sogar in einer und derselben Platte an verschiedenen Stellen derselben verschieden ist. Dieß ist bei dem Kupferbleche nicht der Fall, wo, in der Regel, eine Kupferplatte so ist, wie die andere. Wenn indessen das Kupfer nicht von anerkannt guter Qualität wäre, so würde es nothwendig seyn, die in der Tafel angezeigte oder durch die Formel gefundene Dike um Ein Zehntel oder um zwei Zehntel zu verstärken.

Einige Angaben über die Weise, wie man bei den Proben mit der hydraulischen Presse oder mit der Drukpumpe zu verfahren hat, können hier nicht ohne Nuzen seyn.

Um die Kessel zu probiren, belastet man ihre Sicherheitsklappen mit den gehörigen Gewichten. Bei der Probe der Siederöhren, der Cylinder und der Hüllen muß man die Klappe der hydraulischen Presse mit dem dem gehörigen Gewichte belasten.

|265|

Das Gewicht, mit welchem eine Klappe für den Probedruk belastet werden muß, wird auf folgende Weise bestimmt.

Man drükt den Durchmesser der Klappe in Centimetern und Decimalen der Centimeter aus. Diesen Durchmesser multiplicirt man mit sich selbst, d.h., man erhebt ihn zum Quadrate. Das erhaltene Produkt oder Quadrat multiplicirt man mit 811, und theilt das erhaltene Produkt mit 1000. Der erhaltene Quotient gibt das Gewicht in Kilogrammen und in Decimalen von Kilogrammen für die Last, welche bei der Probe für den Druk Einer Atmosphäre auf die Klappe aufzulegen ist. Dieser Quotient darf dann nur mit der Zahl der Atmosphäre multiplicirt werden, für welche man die Probe anstellen will.

Es sey z.B. der Durchmesser der Klappe = 3,6 Centimeter. Das Quadrat hiervon wird = 12,96. Dieses multiplicirt mit 811 wird 10510,56 geben. Dieses Produkt mit 1000 getheilt (d.h. den Beistrich um drei Zifferstellen vorgerükt) gibt 10,51056 Kilogramm, als gefundene Belastung für den Druk Einer Atmosphäre.

Wenn man diesen Druk für 12 Atmosphären bestimmen müßte, so müßte man 10,51 Kilogramm mit 12 multipliciren; für 20 Atmosphären mit 20 u.s.f. Im lezten Falle hätte man 210,2 Kilogramm als unmittelbare Belastung für die Klappe.

Wenn die Klappe aber mittelst eines Hebels belastet würde, so müßte dieses Gewicht von 210,2 Kilogramm mit dem kleinen Arme des Hebels multiplicirt, und das Produkt mit dem großen Arme getheilt werden102)

Es sey die Länge des kleinen Armes = 2, die des großen = 15; so multiplicirt man 210,2 Kilogramm mit 2 und theilt das Produkt 420,2 Kilogr. mit 15. Der Quotient wird 28,03 Kilogr., welche man als Gewicht am Ende des Hebels anzubringen hat. Dieses Gewicht wäre 21,02 Kilogr. gewesen, wenn die Arme der Hebel sich wie 1:10 verhalten hätten. Die ersten Mechaniker in Paris haben dieses Verhältniß bei den Hebelarmen angenommen, um die Rechnung zu erleichtern; es wäre zu wünschen, daß dieß in allen Fabriken geschähe, in welchen man hydraulische Pressen und Dampfmaschinen verfertigt.

Die Rechnungen werden in den unten aufgestellten Formeln wiederholt.

Ehe man zur Probe der Maschine schreitet, muß man sich überzeugt haben, daß die Klappen gut sind, und daß sie mit aller möglichen Sorgfalt zugerichtet und eingepaßt wurden.

|266|

Wenn eine Klappe schlecht ist, so sieht man das Wasser an Einer Seite weit früher heraussprizen, als der vorgeschriebene Druk erreicht wurde. Man ist nur dann sicher, daß der vorgeschriebene Druk erhalten wurde, wann die Klappe sich auf Ein Mal hebt, und das Wasser ringsumher in Gestalt eines Tuches herausfährt.

Tabelle über die Diken, welche die Kessel aus Eisenblech bei Dampfmaschinen haben müssen.

Textabbildung Bd. 32, S. 266

Formel und Erklärung der Angaben in obiger Tabelle.

Die Zahlen in dem ersten Spalte der Tabelle drüken die Durchmesser der Kessel in Centimeter und die in der ersten horizontalen Abtheilung die Probezeichen aus, welche die Kessel erhalten. Die übrigen Zahlen sind die Diken der Kessel in Millimeter und Hunderttheilen der Millimeter.

Wenn nun der Durchmesser eines Kessels 75 Centimeter und das Probezeichen 5 Atmosphären ist, so sucht man die Zahl, die auf der Linie des Durchmessers 75 und in dem Spalte 5 Atmosphären steht. Diese Zahl ist 8,40, d.h., 8 Millimeter und 40 Hundertel (oder 4 Zehntel) Millimeter.

Da das Maximum der Dike oben zu 14 Millimeter angegeben wurde, so muß ein Kessel, der das Probezeichen 8 Atmosphären führt, immer einen Durchmesser unter 90 Centimeter haben. Die Rechnung gibt 87,3 Centimeter. Es ist offenbar, daß jeder Kessel von einem größeren Durchmesser als lezterer nur eine niedrigere Probezahl führen kann. Für Probezahlen über 8 Atmosphären ist es eben so offenbar, daß die Durchmesser immer kleiner seyn müssen, im Verhältnisse als diese Zahlen höher steigen.

|267|

Die Tafel gibt die Diken für Kessel, welche die Probezahlen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 führen, und deren Durchmesser 50 bis 100 Centimeter incl. halten. Für Probezahlen und Durchmesser, deren Größe hier nicht angegeben ist, berechnet man die Diken nach folgender Formel:

Textabbildung Bd. 32, S. 267

wo e = der gesuchten Dike, die man in Millimetern finden wird; d = dem inneren Durchmesser des Kessels in Centimetern; n = dem Probezeichen.

Der Coefficient 18 hängt auf der einen Seite von dem neuen Maße ab, das für den Probedruk vorgeschrieben ist, auf der anderen Seite von dem Verhältnisse zwischen dem Werthe des Drukes Einer Atmosphäre und jenem der Zähigkeit des Eisenbleches für eine und dieselbe Fläche, welches man aus praktischen Betrachtungen gefunden hat.

Die Zahl 3000, die dem Zähler zugezählt wird, durch 1000 getheilt, drükt eine beständige Dike von 3 Millimeter aus, abgesehen von aller Spannung des Dampfes. Sie ist unerläßlich sowohl für die Bildung des Körpers des Kessels, wie auch als Ersaz für dasjenige, was der Kessel durch die Krümmung, die man ihm gegeben hat, durch die Erhöhung der Temperatur, und durch den Gebrauch verloren haben kann.

Es sey d = 83, und n = 4 1/2 Atmosphären, so erhält man

Textabbildung Bd. 32, S. 267
|268|

Indem man die Tafel mit dem Probezeichen 2 Atmosphären anfing, hat man dieselbe, so viel möglich, auch ans den niedrigen Druk angewendet. Man hat das Probezeichen, zwei und eine halbe Atmosphäre, nicht in die Tabelle gebracht, indem für diesen niedrigen Druk die Fabrikanten gewöhnlich den Kesseln immer eine verhältnißmäßig stärkere Dike geben, als für einen größeren Druk.

Formeln zur Probe der Kessel, der Siede-Röhren, Cylinder und ihrer Hüllen.

Es sey P, das Gewicht zur unmittelbaren Belastung einer Klappe, und p, das Gewicht zur Belastung eines Hebels: beide in Kilogramm und in Decimalen eines Kilogrammes; d, der Durchmesser der Klappe in Centimeter und in Decimalen von Centimeter; n, das Probezeichen; B, der große Arm des Hebels, b, der kleine Arm desselben. Unter dieser Voraussezung wird

Textabbildung Bd. 32, S. 268

Es sey m = 3 für dreifachen Probedruk; für fünffachen müßte es = 5 seyn, wie bei einem Kessel aus Gußeisen. Es sey d = 4,2; n = 4; B = 23; b = 2.

So wird für unmittelbare Belastung der Klappe:

Textabbildung Bd. 32, S. 268

= 214,5906 Kilogramm; und für die Belastung mit dem Hebel p = 214,59 × 2/23 = 18,66.

Wenn, alles Uebrige gleichgesezt, der Kessel aus Eisenblech wäre, folglich m = 3, so würde P = 128,75436 Kil.; p = 11,196 Kil.

|262|

Da die Zähigkeit des Kupfers und des Eisens nicht dieselbe ist, so wäre es nothwendig, für Kessel aus Kupferblech einen anderen Probedruk anzuwenden, als für Kessel aus Eisenblech, wenn man genau verfahren wollte. A. d. U.

|265|

Der kleine Arm des Hebels ist der Theil desselben zwischen dem Stützpunkte und dem Punkte, mit welchem er auf der Klappe aufliegt. Der große Arm des Hebels ist der Theil desselben zwischen demselben Stüzpunkte und dem Punkte, an welchem das Gewicht auf diesem Hebel angebracht ist. A. d. O.

|267|

Diese Formel unter folgende Form gebracht:

e = 0,018 d (n – 1) + 3, gibt

Textabbildung Bd. 32, S. 267

Die Formel a dient dann zur Bestimmung des größten Durchmessers, den ein Kessel unter einem gewissen Probezeichen haben kann, wenn er das Maximum der Dike nicht übersteigen soll.

Wenn diese Dike = 14 Millimeter, und das Probezeichen 8 Atmosphären ist, so ist e = 14; n = 8, und man hat

Textabbildung Bd. 32, S. 267

wie oben angegeben wurde.

Die Formel b wird das möglich höchste Probezeichen für einen Kessel in Hinsicht auf seine Dike und auf seinen Durchmesser geben.

Es sey e = 11 Millimeter; d = 98 Centimeter, so erhält man

Textabbildung Bd. 32, S. 267

Der hier angenommene Kessel kann also kein höheres Probezeichen, als 5 1/2 Atmosphäre erhalten. A. d. O.

|268|

Oben wurde der Hebel ohne alle Rüksicht auf seine Schwere betrachtet, d.h. als im Gleichgewichte befindlich auf seinem Stüzpunkte mittelst einer Art von Gegengewicht. Dieß ist zwar mit den gewöhnlichen Hebeln nicht der Fall; man thut jedoch so mit ihnen, als ob dieß der Fall wäre.

Wenn indessen, unter gewissen Umständen, es nothwendig wäre auf den Druk Rüksicht zu nehmen, den der Hebel allein auf den Kopf der Klappe äußert, so könnte man dann die Hälfte des Gewichtes des Hebels von der Last p abziehen. Wenn s dieses Gewicht, und p die verbesserte Last wäre, so hätte man, wenn gleich nicht immer mit der gehörigen Strenge, doch hinlänglich genau für die Praxis, p = 1/2 s. A. d. O.

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