Titel: Ueber die Ursachen der Explosionen der Dampfkessel.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1836, Band 61, Nr. LXIX. (S. 324–376)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj061/ar061069

LXIX. Bericht über die Versuche, welche aus Auftrag des Finanzdepartements der Vereinigten Staaten von einer Commission des Franklin-Institutes in Pennsylvania über die Explosionen der Dampfkessel angestellt wurden.

Aus dem Journal of the Franklin Institute im Mechanics' Magazine, No. 666 u. f.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Die Commission beehrt sich hiemit den Bericht, mit dessen Abfassung sie beauftragt war, vorzulegen. Die an sie gestellten Fragen bildeten hiebei die Basis, von der die Commission ausging; doch hat sie von der ihr gegebenen Erlaubniß auch einige andere Versuche, die sich während ihrer Arbeiten als wünschenswerth ergeben würden, und die von besonderem Interesse seyn könnten, anstellen zu dürfen, einen wie sie glaubt entsprechenden Gebrauch gemacht.

Die Aufgabe war zu ermitteln, in wiefern die den Explosionen der Dampfkessel zugeschriebenen Ursachen richtig oder falsch sind, mit gehöriger Berüksichtigung der gegen diese Explosionen in Vorschlag gebrachten Schuzmittel, so wie auch jener Mittel, die sich vielleicht aus der Untersuchung ergeben dürften. Denn sind ein Mal die Ursachen genau bekannt, so werden die falschen Voraussezungen, die, wenn sie als Basis der Sicherheitsplane genommen werden, nur zu Verlust an Zeit und vergeblichem Talentaufwand führen, verschwinden; während dagegen die Hoffnung der Auffindung wirksamer Mittel |325| wächst, und während die Anwendung indirect oder positiv schädlicher Mittel verbannt werden wird. Sollten diese Ursachen auch wirklich als solche befunden werden, die für gegenwärtig unseren Scharfsinn zu Schanden machen, so wird die Aufmerksamkeit doch wenigstens direct und auf eine mehr bestimmte Weise dahin gerichtet, von woher wirksamer Schuz zu erwarten ist. Die Commission hofft demnach, daß die Resultate ihrer Arbeiten nicht fruchtlos bleiben dürften.

Die Commission bedurfte zu ihren Versuchen eines Apparates von solchen Dimensionen, daß er Resultate gab, welche auf die Praxis anwendbar waren, ohne dabei so groß zu seyn, daß dessen Handhabung erschwert, oder die mit derlei Untersuchungen verbundenen Gefahren unnöthig vergrößert wurden. Sie versicherte sich zu dessen Herstellung der Hülfe des gewandten und erfahrenen Mechanikers, Hrn. David H. Mason, der auch den Versuchen beiwohnte.

Die Commission hält es für passend, zuerst eine allgemeine Beschreibung des Apparates vorauszuschiken; dieser einige Details über die complicirteren Details anzuhangen, und hierauf die Resultate ihrer Versuche in Hinsicht auf die einzelnen Fragpunkte folgen zu lassen.

Von dem Apparate im Allgemeinen.

Der Kessel, dessen sich die Commission bediente, und den man in Fig. 1, 2 und 3 abgebildet sieht, hatte 12 Zoll Durchmesser im Lichten, 2 Fuß 10 1/4 Zoll innere Länge und 1/4 Zoll Dike. Er bestand aus ausgewalztem Eisen, und die beiden Enden oder Häupter (heads) waren auf die gewöhnliche Weise aufgenietet. Fig. 1 gibt eine seitliche Ansicht des Kessels mit den damit verbundenen Apparaten, während man in Fig. 2 und 3 die beiden Enden desselben ersieht. Er befand sich horizontal und so in einen Ofen eingesezt, daß beiläufig die Hälfte davon dem Feuer ausgesezt war. Dieses Feuer war ein Holzkohlenfeuer, und lief beinahe nach der ganzen Kessellänge, da sich auch die Roststangen nach der ganzen Länge des Kessels erstrekten. Der Luftzug trat bei einer auf die gewöhnliche Weise zu verschließenden Oeffnung ein, und durch einen seitwärts an dem einen Ende angebrachten Feuerzug aus dem Ofen aus. Wir wollen uns des Ausdrukes Feuer- oder vorderes Ende des Kessels zur Bezeichnung jenes Endes, an welchem sich das Ofenthürchen befand, bedienen, das entgegengesezte Ende hingegen das Hintere nennen.

A ist das Thürchen zum Aschenloche, B jenes zum Ofenloche und C der Rauchfang. Um das im Inneren des Kessels während der Versuche Vorgehende beobachten zu können, wurde jedes der beiden Enden oder Häupter mit einem gläsernen Fenster D, dessen Glas 3/8 Zoll Dike hatte, und welches 2 1/2, Zoll Länge auf 1 3/4 Zoll |326| Breite hatte, versehen. Anfangs wurde das Glas, welches etwas größer war, als der Fensterausschnitt in den Kesselenden, durch vier Messingstreifen, an denen sich ein rechtekiger Rahmen befand, dessen dem Glas zugekehrte Oberfläche genau abgerieben war, festgehalten; so daß der Druk des Dampfes das Glas gegen diesen Rahmen andrükte, und mithin den Kessel schloß. Da jedoch das Glas wegen des häufig wechselnden und oft sehr großen Drukes. der innerhalb des Kessels Statt fand, oft brach, und da, wie sich aus der Untersuchung der Bruchstüke ergab, beim Bruche immer der mittlere Theil des Glases nach Außen gedrükt wurde, so nahm man später Rahmen mit Querstangen, wie man sie in Fig. 2 und 3 ersieht. Diese Art von Fenster, bei der es nur einige Schwierigkeiten hatte die Oberflächen des Rahmens genau der Glasoberfläche anzupassen, gestattete der Querstangen ungeachtet, hinlängliche Einsicht in das Innere des Kessels.

An dem vorderen Kesselende wurden drei Eichhähne angebracht, deren Stellung weiter unten näher angegeben werden wird, die man aber in Fig. 1 und 2 mit a, b, c bezeichnet sieht. An demselben Ende und seitlich von diesen Hahnen befand sich das gläserne Eichmaaß w, x, von welchem gleichfalls später eine ausführliche Beschreibung gegeben werden soll.

Zur Speisung des Kessels mit Wasser ward in der Nähe des Hinteren Kesselendes eine Drukpumpe E, E', F, G, Fig. 1 und 3 von gewöhnlicher Art mit einem soliden Kolben und kegelförmigen Ventilen, deren Stiefel einen Zoll im Durchmesser hatte, während der Spielraum des Kolbens 1 3/4 Zoll betrug, aufgestellt. Die Röhre F, G, die das Wasser aus der Pumpe in den Kessel führte, hatte 3/8 Zoll im Durchmesser, und konnte durch eine Verbindungsschraube mit jedem der beiden Sperrhähne d, e, Fig. 3 in Verbindung gebracht werden. Die Oeffnung dieser Hähne hatte 2/100 Zoll im Durchmesser.

Zur Ermittelung der Elasticität des Dampfes im Kessel bediente man sich eines geschlossenen Dampfmanometers H, Fig. 1 und 3, welcher später ausführlich beschrieben werden wird. Dieses Instrument befand sich auf demselben Gestelle I, auf dem die Pumpe ruhte, damit einer und derselbe Beobachter den Manometer beobachten und zugleich auch die Pumpe in Bewegung sezen konnte. Das Gefäß desselben stand durch eine biegsame Röhre f, g mit dem oberen Theile des Kessels in Verbindung.

Das Sicherheitsventil befand sich oben an dem Kessel in der Mitte zwischen den beiden Enden. Seine Graduirung machte viel Mühe und wird später beschrieben werden. In seiner Nahe war der Apparat der schmelzbaren Platten, der in Fig. 1 und 3 durch |327| L angedeutet ist, und der aus einem eisernen, durch einen Hebel bewegbaren Schieber bestand, angebracht. Dagegen waren an der anderen Seite des Sicherheitsventiles die Thermometer M, N, welche die Temperatur des Dampfes und des Wassers innerhalb des Kessels anzugeben hatten, in eiserne Röhren eingesenkt. Ueber diesen Röhren befand sich der Behälter O, der das Wasser enthielt, womit die Thermometerscalen beständig auf einer gewissen Temperatur erhalten wurden. Alle diese Theile sollen ausführlicher beschrieben werden.

Von den Details des Apparates.

1) Von dem Manometer. Dieser bestand aus einer oben geschlossenen, unten offenen Röhre, die dampfdicht in einen Queksilberbehälter eingesezt war. War lezterer mit dem Kessel in Verbindung gebracht, so hob der Druk des Dampfes auf das Queksilber dieses in der Röhre empor, wodurch die in lezterer enthaltene Luft comprimirt wurde. Der erste derlei Manometer ward durch den plözlichen Zutritt von überspanntem Dampfe während der Versuche, die wir in dieser Hinsicht anstellten, zertrümmert, er wurde durch einen zweiten ersezt. Da die Details an beiden nur sehr wenig von einander abwichen, so wird eine Beschreibung der Graduirung und der Einrichtung des zweiten genügen.

Die gläserne Manometerröhre war 26,43 Zoll lang, und an dem unteren Ende mit einer eisernen Zwinge verbunden, die sich nach Oben in einen vorspringenden Ring endigte. Dieser Ring wurde mittelst einer Verbindungsschraube so auf das obere Ende der Röhre h, Fig. 1, gesezt, daß hiedurch eine dampfdicht schließende Verbindung des Manometers mit dem Queksilberbehälter entstand. Dieser Behälter i war ein cylindrisches Gefäß aus Gußeisen, aus welchem die beiden mit Schraubengewinden versehenen Röhren h, k hervorragten; von lezteren diente die eine, wie bereits gesagt, zum Einsezen der gläsernen Röhre, während die andere durch die Röhre f, g, Fig. 1 und 3 mit dem Kessel in Verbindung gesezt wurde. Die Manometerröhre war nicht durchaus von gleichem Durchmesser, und es schien daher zu größerer Genauigkeit besser, kleine Theile desselben in gleiche Volumen zu graduiren. Dieß geschah durch Einführung gleicher Quantitäten Luft mittelst der Spize des Hare'schen Gasmaaßes mit Schiebstange. Diese Operation wurde mehrere Male wiederholt, bis die Zeichen, welche an einer papiernen, an der Röhre befestigten Scala zur Bezeichnung gleicher Volumen gemacht wurden, mit einander übereinstimmten. Die Längen, welche gleiche Volumen einnahmen, wurden dann sorgfältig auf die messingene Scala, die der Manometer bekommen sollte, aufgetragen. Der geringe Unterschied |328| zwischen den Längen, welchen die anliegenden Theile der Röhre zeigten, beurkundete, daß die Röhre als in eben so viele kleine Theile von gleichem Durchmesser betrachtet werden konnte. Wenn das Queksilber durch einen auf dessen Oberfläche in dem Behälter ausgeübten Druk in der Manometerröhre emporstieg, so ward das Niveau im Behälter nothwendig herabgedrükt. Der Betrag der Correction hiefür hing von dem Verhältnisse des Flächenraumes des Behälters zu jenem der Röhre: beide als gleichmäßig angenommen, ab. Die Flächenräume des Behälters zeigten sich, innerhalb der Glänzen, in welchen man seiner bedurfte, so ziemlich gleich; jene der Röhre konnten zu diesem Behufe ebenfalls als gleich angenommen werden: das Verhältniß war daher gefunden, wenn man die Manometerröhre mit Queksilber füllte, lezteres hierauf in den Behälter goß, und das hiedurch bewirkte Steigen notirte. Aus einer Vergleichung dieses Steigens mit der mittleren Länge der Röhre ergab sich das Verhältniß des Sinkens in dem Behälter zu dem Steigen in der Röhre wie 0,01 zu 1. Hierauf wurde die in der Röhre enthaltene Luft sorgfältig getroknet, indem man ein Gefäß mit Calcium-Chlorid (geschmolzenem salzsaurem Kalk), welches eben so lang als die Röhre war, hineinbrachte.61) Nachdem die Luft eine hinlängliche Zeit über mit dieser Substanz in Berührung gewesen war, wurde das Gefäß durch das Queksilber, über welchem das Troknen vorgenommen worden, zurükgezogen, und die Röhre dann über einer mit Queksilber gefüllten Schale unter den Recipienten einer Luftpumpe gebracht, worauf die Luft so lange ausgepumpt wurde, bis das Queksilber beim Wiedereintritte der Luft in den Recipienten in der Röhre bis über die eiserne Zwinge emporstieg. Nunmehr ward die Manometerröhre in den Behälter gebracht, und dieses lezteren Niveau so gestellt., daß es mit dem Null der messingenen Scala correspondirte; dann wurde, nach Beobachtung des Barometer- und Thermometerstandes, jener Punkt der Scala, auf welchem das Queksilber stand, ermittelt.

Man wollte die von dem Manometer an den Kessel führende Röhre kühl halten, um auf diese Weise nicht nur einen beinahe gleichbleibenden Druk auf das in dem Behälter befindliche Queksilber zu erzielen, sondern um zugleich auch den Apparat gegen die Einwirkung der Hize zu schüzen.62) Die Höhe der Wassersäule über dem Niveau |329| des Behälters wurde demnach bestimmt, nachdem der Manometer durch Aufschrauben des Behälters i auf die Unterlage an Ort und Stelle gebracht worden war.

Es waren hienach, die Temperatur des Apparates als constant angenommen, sämmtliche Elemente zur Berechnung der Elasticität des Dampfes im Kessel aus der Höhe des Queksilberstandes im Manometer bekannt. Die Spannkraft des Dampfes im Kessel mit der Wassersäule in der Dampfröhre hielt der Elasticität der in dem Manometer comprimirten Luft zugleich mit der über dem Niveau des Queksilbers im Behälter stehenden Queksilbersäule das Gleichgewicht. Dieses Niveau ist nicht das ursprüngliche Null, sondern wegen des durch das Steigen des Queksilbers in der Manometerröhre veranlaßten Sinkens niedriger. Das Sinken des Queksilbers verändert das Niveau, über welchem der Druk der Wassersäule in der Dampfröhre gemessen wird; allein, die Veränderung in dem durch die Wassersäule veranlaßten Druke ist ganz unbedeutend. Bei der Bestimmung der Elasticität der Luft in dem Manometer bedienten wir uns des Gesezes der Spannkraft der trokenen Luft, welches nach Dulong und Arago bei einem von 1 bis 50 Atmosphären gehenden Druk bestimmt ist; diese Elasticität verhält sich nämlich umgekehrt wie der Raum, den die Luft einnimmt. Nach den bereits ermittelten Daten und nach den oben angedeuteten Principien berechneten wir eine Tabelle, wonach die beobachteten Manometerhöhen in den entsprechenden Druk des Queksilbers in Zollen oder in Atmosphären umgewandelt wurden. Diese Berechnungen waren, wegen des ungleichen Durchmessers des Lichtes der Röhre, in Folge deren gleiche Längen nicht immer mit gleichen Volumen correspondirten, sehr langweilig; wir nahmen unsere Zuflucht zu der gewöhnlichen Methode diese Berechnungen anzustellen: d.h. wir bestimmten durch strenge Berechnung den Druk für zwei hinlänglich nahe gelegene Punkte, und interpolirten für die dazwischen befindlichen Höhen.

Bei den hier vorausgeschikten Bemerkungen ist angenommen, daß die Temperatur der Luft im Manometer, so wie jene des Queksilbers immer constant bleibt; um sich einer solchen zu versichern, bedienten wir uns eines Apparates, der jenem, dessen sich die HH. Dulong und Arago zu gleichem Zweke bedienten, vollkommen ähnlich war. Wir umgaben nämlich den Manometer und die Scala mit einer gläsernen Röhre l, die unten in eine Büchse m gekittet worden ist, in deren Seite eine mit der Ablaufröhre n communicirende Oeffnung angebracht war. Oben war diese Röhre durch ein luftdichtes Gefüge mit einem blechenen Gefäße P in Verbindung gebracht, welches im Vergleiche mit der Röhre einen sehr großen Durchmesser hatte. |330| War dieser Behälter mit Wasser gefüllt, so war auch die den Manometer umgebende Glasröhre damit gefüllt; die Strömung des Wassers durch diese Röhre wurde mittelst des Sperrhahnes o, der sich am Ende der Ablaufröhre n befand, regulirt. Zur Bestimmung der Temperatur der den Manometer umgebenden Wassersäule diente der Thermometer p, Fig. 3., welcher eine sehr kleine Kugel hatte, und der in der Mitte der Scala angebracht wurde. Mittelst dieser Vorrichtung ward die Strömung des Wassers durch das den Manometer umgebende Gehäuse so regulirt, daß die Temperatur fortwährend beinahe gleich blieb; auch wurden alle Abweichungen von der Normaltemperatur notirt, damit hienach die gehörigen Correctionen vorgenommen werden konnten. Die Correction für die Ausdehnung der Luft im Manometer, welche in Folge des Steigens der Temperatur während der Versuche Statt fand, geschah nach den Regeln, die sich aus dem von Gay-Lussac bestimmten, und durch Davy auf die comprimirte Luft ausgedehnten Ausdehnungsverhältnisse der Gase ergeben.63) Die Correction für die Veränderungen in der Höhe der |331| Queksilbersäule war innerhalb der Gränzen des Steigens der Temperatur, welches man hier gestattete, so unbedeutend, daß sie nicht in Anschlag kam; sie konnte um so mehr übergangen werden, als die Wirkung dieser Veränderungen zum Theil durch die Ausdehnung des Glases ausgeglichen wurde. Aus derselben Ursache wurde auch die Wirkung der Wärme auf das in dem Behälter i befindliche Queksilber, auf den Behälter selbst, und auf das Wasser, welches sich in der mit dem Kessel communicirenden Röhre befand, nicht in Anschlag gebracht.

2. Von den Thermometern. Bei den meisten der von der Commission anzustellenden Versuchen wären Abänderungen in der Art und Weise sich des gewöhnlichen Thermometers zu bedienen, nicht am rechten Orte gewesen. Resultate, die man mit geringer Mühe erhalten konnte, und welche sowohl in praktischer als wissenschaftlicher Beziehung von Interesse zu seyn schienen, wurden jedoch nicht vernachlässigt; bei einigen derselben war selbst große Genauigkeit erforderlich. Bei den Fragen erster Classe wurden die Thermometer mit hölzernen Scalen versehen, und durch Eintauchen bis zu jenem Punkte hinauf graduirt, an welchem die Scala begann, wobei die Scala und der obere Theil der Röhre der Luft ausgesezt war. Dieß schien deßhalb gut, weil die Instrumente beinahe bis zur Scala empor in Queksilber untergetaucht werden sollten. Die Instrumente wurden so wie sie vom Instrumentenmacher kamen, untersucht, und deren Fehler ermittelt. Die Röhren, in welche die Thermometer gestekt wurden, und welche Queksilber enthielten, wurden anfangs horizontal in einem der Kesselenden angebracht. Dieß gewährte den Vortheil, daß jene Röhre, welche die Temperatur des Wassers anzudeuten hatte, von dem Dampfe ganz unabhängig wurde, und daß folglich der Unterschied zwischen den Temperaturen beider sicherer ermittelt werden konnte, als wenn die Röhre, die die Temperatur des Wassers anzudeuten hatte, durch den Dampf lief. Diese Stellung der Instrumente beeinträchtigte jedoch mehrere andere Theile des Apparates so sehr, und die Unterbrechung der Queksilbersäule im Thermometer war so lästig und drohte so häufige Irrthümer, daß wir schon nach den ersten Wochen diese Röhren aufgaben, und statt ihrer die beiden angedeuteten senkrechten Röhren dafür anwendeten.

|332|

Die Scalen M und N, Fig. 1 64), bestanden aus Metall und waren mit Glasröhren umgeben, die in einen Napf a' einpaßten, durch dessen Boden die Thermometerröhre wasserdicht hindurch lief. Die von der Seite eines jeden dieser Napfe auslaufende Röhre b' c', die mit dem Sperrhahne d' versehen war, diente zur Regulirung der Wasserströmung durch diese gläsernen Gehäuse; und der wasserdicht verbundene Behälter O diente, gleichwie dieß an dem Manometer der Fall war, zur Speisung der Röhren mit Wasser. Kleine, an dem Rüken der Scala der größeren angebrachte Thermometer deuteten die Temperatur des sie umgebenden Wassers an. Nachdem die äußeren Röhren mit Wasser von 60° gefüllt worden waren, bediente man sich des Siedepunktes des Wassers und des Schmelzpunktes des Zinnes, um die Genauigkeit der Graduirung zu ermitteln. Lezterer hoch an der Thermometerscala stehender Punkt dient, wenn er mit Genauigkeit bestimmt worden, was leicht möglich ist, als ein vortrefflicher Anhaltspunkt für die Graduirung. Der größte Fehler, den wir innerhalb dieser Gränzen fanden, betrug an dem einen Instrumente 3/4 und an dem anderen einen ganzen Grad F. Die Scalen wurden von 2 zu 2° eingetheilt, da hiebei ein Viertheil eines Grades noch leicht zu bemessen war. Die erforderlichen Correctionen wurden mittelst einer zu diesem Behufe angefertigten Tabelle vorgenommen. Um die Aufmerksamkeit auf die Temperatur des die Scalen umgebenden Wassers zu lenken, wurde dieselbe von Zeit zu Zeit, wenn die Höhe der Thermometer beobachtet ward, notirt. Zu keiner Zeit war die durch das Wasser gestattete Erhöhung der Temperatur so groß, daß hienach für die Ausdehnung der Scala eine Correction nöthig gewesen wäre.65) Eben so wenig war eine solche wegen der abkühlenden Wirkung des Wassers auf das Queksilber erforderlich.

Was die übrigen Theile des Apparates betrifft, die nicht so allgemein in Anwendung kamen, wie z.B. das Wassereichmaaß, das Sicherheitsventil, den Apparat mit den schmelzbaren Platten etc., so werden diese füglicher in Verbindung mit den Versuchen, zu denen sie bestimmt waren, beschrieben werden.

|333|

Von den zu lösenden Aufgaben.

Wir wollen die Fragen, um welche es sich bei unseren Versuchen handelte, in folgender Ordnung erwägen.

I. Entsteht, wenn man Wasser, welches bis zum Siedepunkte oder darüber erhizt worden ist, von dem Druke befreit, irgend eine Erschütterung (commotion) in demselben? Hierunter ist auch begriffen die Untersuchung der Wirksamkeit der gewöhnlichen Eichhähne, des gläsernen Eichmaaßes, der von Ewbank vorgeschlagenen Eichhähne; so wie die Erörterung der Frage, ob die Elasticität des Dampfes im Kessel dadurch, daß Schaum auf die erhizten Seitenwände gesprizt wird, um mehr erhöht wird, als sie durch die gemachte Oeffnung vermindert wird.

II. Wiederholung der Versuche Klaproth's über die Umwandlung des Wassers in Dampf durch stark erhiztes Metall, und Anstellung anderer Versuche, um zu zeigen, ob unter irgend welchen Umständen stark erhiztes Metall plözlich große Quantitäten eitles Dampfes von großer Elasticität erzeugen kann. Directer Versuch in Hinsicht auf die Erzeugung eines Dampfes von hoher Spannkraft in einem auf hohen Grad erhizten Kessel. (Um den allgemeinen Gang, der der bekannten Theorie der Explosionen der Dampfkessel folgt, nicht zu unterbrechen, sind die Resultate der Versuche über den ersteren Theil dieser Frage an einem anderen Orte untergebracht.)

III. Kann stark erhizter, ungesättigter Dampf durch Einsprizen von Wasser in denselben Dampf von hoher Elasticität oder Spanne traft erzeugen?

IV. Wenn in einem Kessel überhizter Dampf erzeugt wird, bleibt dieser Dampf überhizt, oder verändert er seine Dichtheit und seine Temperatur, wenn er mit Wasser in Berührung kommt?

V. Erprobung der Wirksamkeit der schmelzbaren Metallplatten u. dergl. zur Verhütung der Ueberhizung des Kessels oder seines Inhaltes.

VI. Wiederholung der Versuche Klaproth's etc. (wie oben); und zwar: 1) Temperatur des Maximums der Verdampfung für Kupfer und Eisen unter verschiedenen Umständen. 2) Anwendung auf die Praxis durch Eintragung verschiedener Quantitäten Wasser unter verschiedenen Umständen der Metalle.

VII. Ermittelung durch wirkliche Versuche, ob in einem Kessel permanent elastische Flüssigkeiten erzeugt werden, wenn das Metall bis auf einen intensiven Grad erhizt wird.

VIII. Genaue Beobachtung jener Art von Berstung, die durch allmähliche Zunahme des Drukes in eisernen und kupfernen Cylindern erfolgt.

|334|

IX. Wiederholung der Perkins'schen Versuche, und Ermittelung, ob die von Perkins angedeutete Abstoßung oder Repussion zwischen den Theilchen stark erhizten Eisens und Dampfes allgemein besteht; und wenn es möglich ist, Bemessung des Grades dieser Abstoßung, um den Einfluß derselben auf die Sicherheitsventile zu bestimmen.

X. Gibt es wirklich Falle, in denen das mit einem bestimmten Gewichte belastete Sicherheitsventil selbst dann unbewegt bleibt, wenn der eingeschlossene Dampf eine höhere Spannkraft erlangt hat, als der Berechnung nach zur Ueberwindung des auf dem Ventile ruhenden Gewichtes nothwendig wäre?

XI. Bestimmung der Wirkung der Niederschlage in den Kesseln durch directe Versuche.

XII. Erforschung des Verhältnisses, welches bei den gewöhnlichen Graden von Druk zwischen der Temperatur und dem Druke des Dampfes besteht. Tabelle von 1 bis zu 10 Atmosphären.

I. Ermittelung durch directe Versuche, ob in Wasser, welches bis zum Siedepunkte oder darüber erhizt worden ist, irgend eine Erschütterung entsteht, wenn der Druk auf dasselbe aufgehoben wird.

Die ersten Versuche über die Wirkung, welche eintritt, wenn man Wasser, welches sich im Sude befindet, vom Druke befreit, wurden in einem gläsernen Kessel angestellt, der aus einem Cylinder von 14 1/4 Zoll in der Länge und 7 1/2 Zoll im Durchmesser bestand, und unter welchem der ganzen Länge nach ein Feuer brannte. Der Dampf im Kessel hatte einen Druk von weniger als zwei Atmosphären; auf Oeffnung des Hahnes an dem einen Ende des Kessels oder des Sicherheitsventiles trat überall in dem Kessel eine Entwikelung großer Blasen ein.

Derselbe Versuch wurde in dem bereits beschriebenen eisernen Kessel wiederholt, wobei man durch das Glasfenster hinreichende Einsicht in das Innere hatte. Das stärkste Feuer war vorne in der Mitte des Kessels; diesem Theile zunächst stand in Hinsicht auf Hize der dem Feuerzuge zunächst gelegene Theil. Es ergab sich, daß wenn man eine Oeffnung in dem Kessel anbrachte, selbst bei einem Druke, der nicht über zwei Atmosphären betrug, an der Stelle, an der der Dampf entwich, zuerst ein örtliches Aufschäumen eintrat, dem schnell durch den ganzen Kessel ein gleiches Aufschäumen folgte, welches um so heftiger war, je mehr die Oeffnung erweitert wurde. Unser kleiner Kessel wurde durch Oeffnen des Sicherheitsventiles, welches beinahe 2/10 Zoll Flächenraum hatte, und in der Mitte des |335| Scheitels des Kessels angebracht war, vollkommen mit Schaum erfüllt: so zwar, daß das Wasser mit Heftigkeit bei der Oeffnung des Ventiles hinausgeschleudert wurde.

Der Flächenraum des Ventiles verhielt sich zu dem horizontalen Durchschnitte des Kessels an der Wasserlinie wie 1 zu 2055. Der Kessel war bei diesen Versuchen zur Hälfte mit Wasser gefüllt, und der Manometer fiel jedes Mal, so oft die Oeffnung gemacht wurde. Das Aufschäumen, welches wiederholt beobachtet wurde, muß jedes Mal in größerem oder geringerem Grade Statt finden, so oft der Dampf zur Speisung der Maschine aus dem Kessel austritt, so oft der Eichhahn geöffnet oder das Sicherheitsventil gehoben wird. Es ist in doppelter Hinsicht interessant; nämlich 1) wegen seiner Wirkungen auf die Apparate, die den Wasserstand im Kessel anzudeuten haben; und 2) weil dadurch Wasser gegen die erhizten Wände des Kessels geschleudert wird.

Von den Eichhähnen (gauge cocks) und dem gläsernen Wassereichmaaße (glass Water-gauge).

Der Apparat, dessen man sich in den Vereinigten Staaten gewöhnlich zur Bestimmung des Wasserstandes im Kessel bedient, besteht aus drei, an dem vorderen Kesselende angebrachten Eichhähnen, von denen sich einer an dem Wasserniveau, die beiden übrigen aber gleichweit über und unter dem Niveau befinden. An dem zum Versuche dienenden Kessel waren diese Hähne a, b, c, 1,95 und 1,8 Zoll von einander entfernt, von dem Mittelpunkte der Oeffnung des mittleren Hahnes bis zu jenem des oberen und des unteren gerechnet.

Es wurden unter einem Druke des Dampfes, der nicht über zwei Atmosphären betrug, folgende Versuche angestellt. Das Niveau des Wassers wurde so weit erniedrigt, daß es hart unter dem unteren Eichhahne stand. Beim Oeffnen des Hahnes strömte zuerst Dampf und dann Wasser und Dampf aus; wurde auch noch der zweite Hahn dazu geöffnet, so strömte bei dem unteren, der sich über dem Niveau des Wassers befand, reichlich Wasser aus. Das Aufschäumen, welches durch die Beseitigung des Drukes im Kessel entstand, war durch das Glasfenster deutlich zu sehen. Beim Oeffnen des dritten Hahnes trat beim zweiten, der sich zwei Zoll hoch über der Wasserfläche befand. Dampf und Wasser aus; ein reichliches Ausströmen von Wasser aus demselben fand Statt, wenn auch noch das Sicherheitsventil zum Theil geöffnet wurde. Beim weiteren Oeffnen dieses lezteren wurde der Kessel mit Schaum erfüllt, und das Wasser floß bei dem dritten Hahne, der doch 3 1/4 Zoll über der Wasserfläche stand, reichlich und endlich sogar durch die Oeffnung des |336| Ventiles selbst aus. Bei diesen Versuchen bedingte demnach eine Oeffnung von 0,03 Quadratzoll, welche der untere Hahn hatte, und welche sich zu dem Flächenraume des Wassers im Kessel wie 1 zu 13,700 verhielt, den Austritt von Wasser und Dampf bei einem Hahne, unter welchem das Wasser bekanntlich stand; durch ein weiteres Oeffnen um 0,03 Quadratzoll, wodurch das Verhältnis wie 1 zu 6850 ward, wurde Wasser aus dem untersten Hahne getrieben; und als endlich durch den dritten Hahn die Oeffnung auf 0,09 Quadratzoll gebracht, und ein Verhältniß wie 1 zu 4567 hergestellt worden war, trat Wasser und Dampf bei dem mittleren Hahne aus, zum Beweise, daß das Wasser im Kessel beinahe um zwei Zoll höher stand, als sein wirklicher Wasserstand betrug.

Wenn an einem Apparate, der zur Anwendung schmelzbarer Scheiben eingerichtet worden ist, plözlich eine Oeffnung von 0,95 Zoll im Durchmesser gemacht wurde, so wurde der siedende Inhalt des Kessels selbst bei niederem Druke mit größter Heftigkeit bis an die Deke des Gebäudes, worin der Versuch vorgenommen wurde, emporgeschleudert.

Wir wollen nunmehr von der gläsernen Eichröhre als von einem Mittel, wodurch die Höhe des Wasserstandes im Kessel angedeutet werden kann, sprechen, und zugleich auch eines Versuches über die Vorrichtungen der Eichhähne erwähnen.

Die Form des Wassereichmaaßes (water-gauge) war bei den ersten Versuchen jene, welche Hr. Hartshorne von Cincinnati der Commission angab. Es bestand nämlich aus einem prismatischen messingenen Gehäuse von gehörigen Dimensionen, welches an der einen Seite mit einer Glasplatte ausgestattet war. Dieses wurde mittelst zweier Röhren, von denen die eine in den Dampf, die andere in das Wasser führte, mit dem Kessel in Verbindung gebracht, wo man dann die Höhe des Wasserstandes durch die Glasplatte beobachten konnte. Dieser Apparat nun ward an dem Kessel angebracht, und seine Angaben mit jenen verglichen, welche die Eichhähne bei den bereits erwähnten Versuchen gaben. Bei der Befreiung des Wassers vom Druke kam das Wasser im Eichmaaße in Bewegung; während des weiteren Aufschäumens betrugen die Schwingungen keinen halben Zoll, so daß die Vorrichtung den Wasserstand richtig angab. Beim Verschließen der Oeffnungen kam das Wasser im Eichmaaße auf dem mittleren Niveau seiner Schwingungen in Stillstand; zum Beweis, daß der Wasserstand durch das Entweichen des Dampfes gefallen war. Ein lehrreicher Versuch wurde bei Gelegenheit eines Bruches des einen der an den beiden Kesselenden angebrachten |337| Glasfensters angestellt; er befindet sich in unserem Vormerkbuche folgender Maßen beschrieben.

Bei einer Temperatur von 292° F. und bei einem Druke, den der Manometer zu 4 Atmosphären angab, zersprang das nördliche Fenster des Kessels, welches einen Fehler hatte, in beinahe horizontaler Richtung und durch die Mitte. Der Dampf drang langsam durch den Sprung, und man bemerkte, wenn man in den Kessel blikte, an jenem Ende, an welchem sich der Sprung befand, ein Aufschäumen. Der Sprung erweiterte sich rasch und der Dampf drang in Menge hindurch; das Wasser gerieth durch den ganzen Kessel in Aufruhr, und lief bei dem Sprunge aus, obschon sein Niveau sich beiläufig 1 1/4 Zoll unterhalb befand; durch das gegenüberliegende Fenster war deutlich ein Aufschäumen in der Nähe des oberen Theiles des Glases zu bemerken. Das Eichmaaß fing hiebei an zu fallen, und oscillirte bei seinem Fallen nicht um einen halben Zoll. Als hierauf das Sicherheitsventil mit der Hand geöffnet wurde, um einen größeren Verlust an Wasser zu bewirken, trat das Wasser fortwährend bei dem Sprunge aus, wobei das Eichmaaß fiel. Nach dem Schließen des Ventiles ward das Wasser verhältnißmäßig ruhig, und das Eichmaaß blieb auf derselben Höhe stehen: es hatte demnach fortwährend das wahre Niveau angedeutet, und das Aufschäumen brachte nur leichte Schwingungen in ihm hervor.

Dieses Eichmaaß zeigt auch wirklich die Hohe des Wasserstandes im Kessel so lange richtig an, bis der Schaum so hoch gestiegen, daß er durch die obere Verbindungsrohre übertritt. Es ergab sich demnach die Idee, daß, wenn man die Eichhähne an einem Prisma anbrächte, welches oben mit dem Dampfe und unten mit dem Wasser des Kessels in Verbindung stunde, aus diese Weise der wahre Wasserstand angedeutet werden würde. Es wurde demnach an dem Gehäuse des Wassereichmaaßes ein solcher Hahn angebracht. Durch das Oeffnen dieses Hahnes entstand ein örtliches Aufschäumen in dem Eichmaaße, in Folge dessen Wasser aus dem Hahne trat, obschon das wahre Niveau des Wassers weit unser dem Hahne stand. Der Flächenraum dieses Hahnes war beinahe eben so groß, wie der Flächenraum der Oeffnung, die in die Dampfkammer des Kessels führte.

Was die Form des beschriebenen Wassereichmaaßes betrifft, so scheint uns diese nicht so viele Vortheile zu gewähren, wie die Röhre, die man an den Kesseln einiger englischer Locomotivmaschinen anbrachte.66) Die Glasplatte erheischt nämlich eine Unterstüzung durch |338| einige horizontale Stangen, gegen die sich Einwendungen machen lassen; oder man muß ihre Breite um so Vieles vermindern, daß man den Wasserstand nur mehr schwer durch sie beobachten kann. Da die auf die Glasplatte wirkende Gewalt ungleich ist, so entstehen häufig Brüche, wie sich denn auch bei den von der Commission angestellten Versuchen mehrere Male solche in der Mitte der Platten ereigneten.

Gegen die Anwendung des gläsernen Eichmaaßes an den Maschinen mit hohem Druke läßt sich die Wirkung des Dampfes von hohem Druke auf das Glas oder auf dessen Alkali einwenden, indem durch diese die Durchsichtigkeit des Glases nach und nach aufgehoben wird. Eine ähnliche Wirkung beobachtete Cagniard de Latour bei den Versuchen, die er anstellte, indem er Flüssigkeiten in gläsernen Röhren hohen Temperaturen aussezte.67) So weit die Versuche der Commission reichen, scheint es, daß grünes Glas nicht so leicht angegriffen wird, und da man sich leicht Röhren aus solchem verschaffen kann, so ist dieß ein Grund mehr der Röhre den Vorzug vor der Platte einzuräumen.

Da man versucht hatte, Glimmerplatten anstatt des Glases an dem Eichmaaße anzuwenden, oder das Glas wenigstens durch Glimmerplatten zu schüzen, so wurde auch probirt, solche Platten an den Fenstern des Kessels anzubringen. Allein der Glimmer blätterte sich bald ab, indem der Dampf in die vorher unsichtbaren Sprünge desselben eindrang, oder selbst solche Sprünge erzeugte, so daß der Dampf in Kürze einen mehr oder minder freien Durchgang durch die Platte fand.

Das Röhreneichmaaß, welches wir an die Stelle des Prisma's sezten, ersieht man aus Fig. 1 und 2. w, x ist die Röhre aus grünem Glase, welche in die Stopfbüchsen w', x' eintrat; die Liederung war hiebei so veranstaltet, daß für die ungleiche Ausdehnung des Metalles und des Glases bei der Hize Sorge getragen, und das Zerbrechen bei dem darauffolgenden Abkühlen verhütet war. y und z, Fig. 1, sind die Canäle, durch welche die Röhre mit dem Kessel in Verbindung stand, und welche sich kegelförmig endigten, damit die Röhre leicht eingesezt und abgenommen werden konnte; sie waren auch |339| mit Sperrhähnen ausgestattet. In der Praxis dürften statt dieser kegelförmigen Enden Verbindungsschrauben angewendet werden. Um die Röhre w, x gegen Luftströmungen zu schüzen, ward sie mit einer anderen, lose angebrachten Röhre umgeben. Eine an der Röhre befindliche Scala deutete den Wasserstand innerhalb des Kessels an. Da die Röhre durchsichtig war, so konnte man den Wasserstand in ihr weit leichter beobachten, als an dem oben erwähnten Prisma, welches an drei Seiten undurchsichtig war.

Das Eichmaaß, dessen wir uns bedienten, maaß 9 3/4 Zoll in der Länge; sein oberes Ende befand sich so nahe an dem Scheitel des Kessels, daß das Schäumen nur im höchsten Grade darauf wirken konnte; dagegen befand sich sein unteres Ende so nahe am Boden des Kessels, daß der Wasserstand selbst dann noch angedeutet wurde, wenn er sehr niedrig war.

Die Stellung der unteren Communication des Eichmaaßes mit dem Kessel zeigte sich jedoch bald als fehlerhaft; denn sie war der Verlegung oder Verstopfung durch den sich bildenden Bodensaz ausgesezt. Um diesem Fehler zu steuern, ward an dem unteren Theile des Eichmaaßes bei x', Fig. 1, ein Sperrhahn angebracht, durch den in Folge des Drukes des Dampfes im Kessel Wasser getrieben werden konnte, um auf diese Weise jede Ansammlung von Saz zu beseitigen. Diese Methode verdient vor jener, bei welcher die obere Communication mit dem Kessel geschlossen wird, während die untere geöffnet bleibt, den Vorzug; denn bei dieser wird der Bodensaz in die Glasröhre getrieben, so daß er sich in dieser anhäuft, sie beschmuzt und mithin nur temporäre Hülfe geschafft wird. Sollte die in der Röhre angesammelte Substanz nicht durch Oeffnen des Hahnes beseitigt werden, so könnte man mittelst eines eingeführten Drahtes die gehörige Reinigung bewirken.

Die Commission stellte auch einige Versuche über die Methode an, welche Hr. Thomas Ewbank von New-York Vorschlag brachte, um das bereits erwähnte Aufschäumen zu vermindern oder zu verhüten. Hr. Ewbank machte in dieser Hinsicht folgende Bemerkungen: „Wenn die Dampfentwikelung in einem Kessel von Statten geht, und die Maschine nicht arbeitet, so befindet sich das Wasser Im Kessel, wenn die Feuerzüge hinreichend bedekt sind, beinahe in Ruhe und wahrscheinlich in ebener Fläche; sobald man hingegen den Dampf in den Cylinder treten läßt, entsteht ein Aufsieden des Wassers, in Folge dessen das Wasser bis an die Mündung der Dampfröhre emporsteigt. Die Ursache hievon liegt darin, daß bei jedem Kolbendruke ein Theil des auf das Wasser wirkenden Drukes plözlich verschwindet. Dem ließe sich, wie mir scheint, dadurch abhelfen, |340| daß man die Dampfröhre einen oder zwei Zoll in den Kessel hineinreichen, und dann gegen beide Enden hin in Arme auslaufen ließe, welche sowohl an den Seiten, als an den Enden mit kleinen Oeffnungen versehen wären, wie dieß aus Fig. 5 ersichtlich ist. Auf diese Weist würde der Dampf aus jedem Theile des Kessels gleichmäßig entzogen werden, und die heftige, durch das Hinströmen nach einer einzigen Stelle bedingte Bewegung wäre verhütet. Eben so vortheilhaft wäre es, wenn man eine derlei Röhre an der Oeffnung des Sicherheitsventiles anbrächte; oder wenn man das Ventil an dem einen Ende der an den Cylinder führenden Röhre anbrächte.“

„Die Ungenauigkeit, womit das gewöhnliche Eichmaaß die wahre Höhe des Wassers in einem Kessel andeutet, beruht hauptsächlich auf zwei Ursachen: nämlich 1) auf der Bewegung des Wassers, während der Dampf zum Behufe der Speisung der Maschine dem Kessel entzogen wird, oder während er bei dem Sicherheitsventile entweicht, und 2) auf der Dampfströmung, die beim Oeffnen des Eichhahnes gegen diesen hin entsteht, und in Folge deren das Wasser, selbst wenn es früher ruhig war, in Bewegung und Unruhe geräth.“

„Dem lezteren Uebelstande ließe sich dadurch steuern, daß man an dem innerhalb des Kessels befindlichen Hahnende eine durchlöcherte Röhre anbrächte, wie man sie in Fig. 6 ersieht. Diese Röhre würde nämlich die Concentrirung der Dampfströmung gegen die Oeffnung des Hahnes verhindern, indem der Dampf in verschiedenen Richtungen durch die kleinen Oeffnungen dringen würde.“

Fig. 7 zeigt eine Methode, nach welcher ich die oben berührten Gebrechen des Eichhahnes beseitigen zu können glaube. Der Hahn führt nämlich auf die gewöhnliche Weise durch das Kesselende und ist, daselbst angelangt, mit einer senkrechten, an beiden Enden offenen Röhre von 2–3 Zoll im Durchmesser verbunden. Das untere Ende dieser Röhre könnte 4–5 Zoll unter die Wasserfläche reichen; das obere hingegen wird so weit über diese emporgeführt, als man es für geeignet hält. Wird dieser Hahn geöffnet, so kann in der Richtung seiner Oeffnung keine Strömung entstehen, und das in der Röhre befindliche Wasser, welches mit jenem im Kessel auf gleicher Höhe stehen wird, wird nicht in Unruhe gerathen.“ 68)

Um zu erforschen, ob der bei dem Eichhahne ausströmende Schaum, wie Hr. Ewbank sagt, durch eine Strömung des Dampfes gegen die Oeffnung des Hahnes hin erzeugt werde, und ob die von ihm empfohlene Methode auch Abhülfe dagegen schafft, wurden |341| an dem mittleren und unteren Eichhahne b, c, Fig. 1, blechene Röhren von 10 3/8 Zoll Länge und 3/8 Zoll im Durchmesser, in deren jeder sich 79 Löcher von 2/100 Zoll im Durchmesser befanden, angebracht. Wenn man nun bei einem Wasserstande, bei welchem die Wasserfläche beiläufig 5/8 Zoll unter dem Hahne c und beinahe 2 4/10 Zoll unter dem Hahne b stand, den untersten Hahn öffnete, so trat bei einem Druke des Dampfes von 2 2/10 Atmosphären nur sehr wenig Wasser mit Dampf vermengt durch die Oeffnung des Hahnes aus; öffnete man den Hahn b, so trat bei c Wasser und Dampf aus; schloß man diesen und öffnete man dafür den obersten Hahn a, so strömte weniger Wasser bei c aus; waren die beiden Hähne a und b geöffnet, so war der Wasserausfluß bei c reichlich. Am Schlusse dieses Versuches zeigte das gläserne Eichmaaß, daß das Wasser im Kessel einen Zoll hoch unter dem untersten Hahne stand.

Bei einem zweiten Versuche, bei welchem das Wasser 1 1/2 Zoll unter dem unterstell Hahne stand, trat, wenn c geöffnet ward, kein Wasser aus; wurden c und d geöffnet, so trat nur eine sehr geringe Menge Wasser bei c aus; und wurden a, b und c geöffnet, so vermengte sich etwas weniges Wasser mir dem Dampfe.

Diese Thatsachen mit dem überein, was die Commission über das Aufschäumen beobachtete, welches Statt findet, sobald man an irgend einem Theile des Kessele eine Oeffnung anbringt. Die große Achtung, welche die Commission für Hrn. Ewbank hegt, die schäzbare Mithülfe, die er ihr bei ihren Arbeiten leistete, bewog sie dessen Idee ausführlichen Proben zu unterwerfen.

Bei der dritten Form des Apparates wäre allerdings das allgemeine Aufschäumen des Wassers so lange vermieden, bis dasselbe aus das Niveau der untersten Oeffnungen gekommen; allein es würde dagegen ein örtliches Aufschäumen entstehen, welches der Andeutung des wahren hydrostatischen Niveaus eben so hinderlich seyn würde. Diese Form ist daher in ihrer Leistung dem bereits beschriebenen, an dem Wassereichmaaße angebrachten Eichhahne gleichzustellen.

Von den Lärm erzeugenden Schwimmern.

Die verschiedenen Schwimmer, womit man die Höhe des Wasserstandes in den Kesseln anzudeuten suchte, sind hinreichend bekannt. In Amerika kamen diese Vorrichtungen jedoch nie in Gunst; besonders eignen sie sich nicht für die Hochdrukdampfkessel: und zwar wegen der in diesen Statt findenden Bewegung. Gegen die Stopfbüchse, deren man sich gewöhnlich bedient, um die Zeigerstange des Schwimmers oben durch den Kessel zu führen, lassen sich mehrere Einwendungen machen, und um diesen abzuhelfen, wurden bereits |342| auch schon mehrere Vorschläge gemacht. Der von Hrn. Thomas Ewbank in dieser Hinsicht empfohlene Apparat69) ist sehr sinnreich, und erprobte sich auch, wie der Erfinder versichert, an einem kleinen Dampfkessel, in welchem Dampf erzeugt wird, dessen Druk gegen 5 Atmosphären beträgt. Der der Commission zu Gebot stehende Kessel ließ jedoch nicht leicht eine geeignete Probe mit diesem Schwimmer zu.

Ein Schwimmer, der durch Entweichen von Dampf Lärm verursacht, war der Gegenstand einiger weniger Versuche, und entsprach, so weit diese Versuche reichten, gut; durch längeren Gebrauch allein läßt sich jedoch bestimmen, in wie weit dieser Apparat geneigt ist, in Unordnung zu gerathen oder nicht. Man sieht diesen Schwimmer aus Fig. 4. Der aus solidem Metalle bestehenden Pyramide a ist durch das Gegengewicht b, welches sich um den Stüzpunkt c bewegt, Schwimmkraft gegeben. Der ganze Apparat ist am Scheitel des Kessels mittelst der Schraube d und der Schraubenmutter e so angebracht, daß sich die arbeitenden Theile gänzlich innerhalb des Kessels befinden. Wenn das Wasser auf der geeigneten Höhe f, g steht, so befinden sich die Schultern h, i in derselben horizontalen Linie, und die beiden Scheiben k, l, die von zwei aus der Zeichnung ersichtlichen Federn gegen die Schultern gedrükt werden, verschließen die Oeffnungen k, m und l, n, welche, wenn sie offen sind. Dampf aus dem Kessel entweichen lassen. Sollte das Wasser unter das geeignete Niveau sinken, und dadurch das Gleichgewicht der Pyramide a gestört werden, so würde die Schulter i gegen die Scheibe l drüken, sie von der Oeffnung, an die sie schloß, entfernen, und Dampf durch l, n austreten lassen. Sollte das Wasser hingegen zu hoch steigen, so würde der Dampf durch k, m austreten. Die Kraft der Federn, wodurch diese Oeffnungen verschlossen werden, muß demnach in gehörigem Verhältnisse stehen, indem hievon die Empfindlichkeit des Apparates abhängt. Die übrigen Details des Apparates erhellen deutlich genug aus der Abbildung.70)

Die Quantität Dampf, welche bei der kleinen Oeffnung l, n entweicht, würde hinreichen, um Lärm zu machen, ohne daß dabei die Speisung des Kessels mit Wasser materiell vermindert würde. Der Schwimmer, dessen sich die Commission bediente, war für eine Veränderung von weniger als 3/10 Zoll im Wasserstande empfindlich; |343| man hätte ihm eine noch größere Empfindlichkeit geben können, wenn man die zwischen den beiden Schultern befindliche Breite so vermehrt hätte, daß sie mit den Scheiben in Berührung gekommen wäre.

Von der Wirkung des Aufschäumens auf die Elasticität des im Kessel befindlichen Dampfes.

Wenn eine Oeffnung in dem Kessel gemacht wird, wird hiedurch die Elasticität oder Spannkraft des innerhalb befindlichen Dampfes dadurch, daß dieser Dampf entweichen kann, vermindert werden; oder wird das Wasser, welches durch das hiedurch bedingte Aufschäumen gegen die erhizten Kesselwände geschleudert wird, so rasch in Dampf verwandelt werden, daß hiedurch die Elasticität des Dampfes noch erhöht wird? Die Beantwortung dieser von so vielen Umständen abhängigen Frage ist offenbar sehr schwierig. Es war jedoch zu erwarten, daß ein kleiner Kessel hinreichende Mittel zur Ergründung derselben abgeben dürfte, indem man die Oeffnungen leicht so abändern konnte, daß sie verhältnißmäßig klein oder sehr groß wurden. Der Kessel, welcher der Commission zu Gebot stand, war überdieß so angebracht, daß seine Wände sehr schnell erhizt werden konnten; es waren mithin alle Bedingungen vorhanden, die der Erhöhung der Elasticität des Dampfes durch Bewirkung eines Aufschäumens im Kessel günstig waren.

Arago sagt in seinen Abhandlungen über die Explosionen der Dampfkessel, daß die HH. Tabareau und Rey in Lyon gefunden hätten, daß das Sicherheitsventil beim Oeffnen eines großen Sperrhahnes, welcher mit einem kleinen Hochdrukdampfkessel in Verbindung stand, emporgehoben wurde, was eine Zunahme des Drukes im Kessel andeutete. Der Kessel befand sich hiebei ganz nakt über einem Holzkohlenfeuer, und jener Theil, der kein Wasser enthielt, war mit der Flamme umgeben. Die von den HH. Arago und Dulong in Paris angestellten Versuche, die jedoch nicht unter denselben Umständen vorgenommen wurden, wie der Versuch in Lyon, führten immer zu einem entgegengesezten Resultate; denn das Oeffnen des Ventiles war immer mit einer Verminderung der Elasticität des Dampfes im Kessel verbunden.

Um diesen Versuch zu wiederholen, ward unter dem Kessel ein starkes Feuer aufgezündet, und nachdem das Wasser so gefallen war, daß es nur mehr drei Zoll über der untersten Wasserlinie stand, wurde zum Versuche geschritten. Der Druk im Kessel betrug gegen 3 1/3 Atmosphären. Es wurde zuerst ein Sperrhahn von 0,03 Quadratzoll Flächenraum oder von 1/10960 des Flächenraumes der Wasseroberfläche geöffnet, und dieser gab per Secunde bei einem Druke von |344| 3 1/2 Atmosphären beiläufig 409 Kubikzoll Wasserdampf. Hierauf wurde das Sicherheitsventil entweder ganz oder zum Theil geöffnet; im ersten Falle hatte die Oeffnung 0,208 Quadratzoll oder 1/1050 der Oberfläche des Wassers, so daß bei einem Druke von 3 1/2, Atmosphären in einer Secunde ein beinahe 9 Mal größeres Volumen Dampf, als in der Dampfkammer enthalten ist, ausströmen konnte. Da der Wasserstand bei dem durch die Versuche erzeugten Verluste fiel, so wurde der Dampf bald überhizt; auch nahm die Hize des Eisens des Kessels von der Wasserlinie bis über den dritten Theil der Entfernung von der untersten Linie bis zur Mitte der convexen Oberfläche hinaus zu beiden Seiten der Wasserlinie zu, bis das Eisen zum Rothglühen kam, und also die Temperatur des Maximums der Verdampfung für das durch Aufschäumen gegen das Eisen geschleuderte Wasser überschritten hatte. Die Versuche wurden in Zwischenräumen so lange fortgesezt, bis alles Wasser verdampft war; endlich wurden, nachdem der Boden des Kessels größten Theils zum Rothglühen gekommen, kleine Quantitäten Wasser in denselben eingesprizt.

Die hier angehängte Tabelle über diese Versuche zeigt, daß die Elasticität des Dampfes hiebei jedes Mal abnahm und durch ein Fallen des Queksilbers im Manometer angedeutet wurde. Der Duck wechselte bei dem ersteren Theile der Versuche von 3 1/2 bis zu 8 Atmosphären. Die erste Columne der Tabelle enthält Bemerkungen über das Niveau des Wassers im Kessel; die zweite gibt an, welche Oeffnung am Kessel gemacht wurde; die dritte enthält die Temperaturen, so wie sie von dem Thermometer M, Fig. 1, welcher beinahe bis auf den Boden des Kessels hinabreichte, abgegeben wurden; die vierte gibt die Höhe des Manometers unmittelbar vor dem Oeffnen; die fünfte zeigt den Stand derselben Instrumente unmittelbar nach dem Oeffnen, ausgenommen in der sechsten Columne (in welcher Bemerkungen über die Wirkung auf den Manometer enthalten sind), ist das Gegentheil bemerkt; die siebente Columne endlich ist verschiedenen Bemerkungen gewidmet. Der Thermometer zeigte zuerst die Temperatur des Wassers dann jene des überhizten Dampfes an, und ward endlich von der dem Boden des Kessels entströmenden Hize abhängig.

|345|
Textabbildung Bd. 61, S. 345

II. Wiederholung der Versuche Klaproth's über die Umwandlung des Wassers in Dampf durch stark erhiztes Metall; und Anstellung anderer Versuche, um zu zeigen, ob unter irgend welchen Umständen stark erhiztes Metall plözlich große Quantitäten Dampfes von großer Elasticität erzeugen kann.

Der erste Theil dieser Frage bezieht sich auf Wiederholung und Ausdehnung der Versuche Klaproth's; der zweite Theil bezieht sich zwar gleichfalls auf dieselben, konnte jedoch auch direct und abgesehen von den zur Beantwortung des ersten Theiles erforderlichen Methoden erörtert werden. Man hat behauptet, daß, da das Metall des Kessels über jene Temperatur erhizt worden ist, bei welcher die rascheste Dampfentwikelung Statt findet, eine Erzeugung von |346| höchst elastischem Dampfe unter diesen Umständen unmöglich zu erklären sey. Die Commission macht daher die Erzeugung von Hochdrukdampf (high steam) durch stark erhiztes Metall zum Gegenstande eines directen Versuches, und zwar unter Umständen, die jenen eines Kessels, an welchem einige Theile, wie z.B. die Wände oder die inneren Feuerzüge, dadurch, daß sie nicht mit Wasser in Berührung standen, übermäßig erhizt wurden, so nahe als möglich kamen.

Es wurde in den auf die beschriebene Weise zum Versuche hergerichteten Kessel eine kleine Quantität Wasser gebracht und durch Sieden verdampft; da hierauf die Hize noch länger einwirkte, so stieg die Temperatur des Kesselbodens allmählich. Bei verschiedenen Temperaturen des Kesselbodens ward dann Wasser mittelst der Drukpumpe eingetrieben, und die Wirkung, welche eine bestimmte Quantität davon auf den Manometer hervorbrachte, notirt. Die Temperatur des erzeugten Dampfes ward mittelst eines Thermometers gemessen, der in einer Höhe von 2/3 des Kesseldurchmessers über dem Kesselboden horizontal durch das Hintere Kesselende g, Fig. 1, eingesezt war; ein zweiter horizontaler Thermometer, der so nahe am Boden des Kessels angebracht worden ist, als es der Reifen des Kessels gestattete, deutete an, ob die Hize im Steigen oder im Fallen war, und wurde deßhalb zu diesem Behufe notirt. In beiden Fenstern befanden sich Glaser von 3/8 Zoll Dike und ohne Querstalls gen. Das eingesprizte Wasser hatte 70° F. Der Lauf desselben konnte, nachdem der Boden des Kessels zum Rothglühen gekommen war, deutlich durch das Glasfenster d beobachtet werden. Es ward durch die Gewalt der Pumpe beinahe bis zu dem Heiz-Ende getrieben; und da der Kessel gegen das Hintere Ende etwas geneigt war, so floß das Wasser in einer oder mehreren dunklen Massen, die öfter ihre Gestalt veränderten und stark bewegt wurden, in der mittleren Linie oder gegen die Seitenwände hinauf gedrängt, hinab; es verschwand gewöhnlich an dem Hinteren Ende, obschon einzelne Theile davon von Bodensazstükchen zufällig zurükgehalten wurden und an diesen verschwanden.

Folgende Tabelle enthält die Resultate der am zweiten Tage in dieser Hinsicht angestellten Versuche, welche sich mit einem heftigen Hinaussprengen des Glases an dem vorderen Kesselende endigten. Die erste Columne gibt die Höhen des unteren Thermometers, so wie sie von einem an dem Hinteren Kesselende aufgestellten Beobachter notirt wurden; die zweite deutet den Zustand an, in welchem sich der Kesselboden vor dem Einsprizen des Wassers zeigte. Den Manometer ließ man bis auf eine den Druk einer Atmosphäre andeutende Höhe fallen, bevor man der Pumpe jene Hube machen ließ, |347| welche die in der dritten Columne enthaltenen Wassermengen lieferten. Die in der vierten Columne aufgezeichneten Angaben wurden nach dem Manometer von demselben Beobachter, der das Wasser eintrieb, notirt. Die erste Wirkung ward durch das Hintere Fenster D, Fig. 3, beobachtet, und die Temperatur des erzeugten Dampfes, welche man in der fünften Columne findet, notirt, bevor noch der Manometer zu fallen begann. Da bei allen diesen Versuchen die Dampfentwikelung rasch von Statten ging, und nur der Totaleffect in Anschlag kam, so wurde die Zeit nur in so fern berüksichtigt, als es nöthig war, um zu beweisen, daß die zur Verdampfung erforderliche Zeit wegen verschiedener, von der Temperatur unabhängiger Umstände sehr wandelbar, und das Maximum der Wirkung stets in 4 bis 5 Minuten vollbracht war.

Temperatur
in der Nähe
des Bodens.
Aussehen des
Kesselbodens.
Eingespriztes
Wasser in Unzen.
(Flüssigkeitsmaaß)
Durch die Einsprizung
erzeugter Druk in
Atmosphären.
Temperatur des
durch die Einsprizung
erzeugten Dampfes.
306 F. Schwarz 2 3,3 336 F.
3,4 340
330 3,3 356
Theilweise roth. 3,7 362
348 Rothglühend. 3,7 376
3 4,2
5 1/2 8,2
384 5 1/2 8,2 388
418 7 1/2 8,7 424
428 10 9,8 448
448 12,0? 516

Bei dem lezten Versuche ward das Glasfenster mit einem plözlichen lauten Knalle, von der Heftigkeit eines Schusses aus einer Muskete, zertrümmert; die Glasstüke, die von dem in der Mitte der Platte entstandenen Loche herrührten, wurden durch ein beiläufig drei Fuß weit vom Kessel entferntes Glasfenster geschleudert, und konnten nicht aufgefunden werden. Der für diesen Versuch angenommene Druk von 12 Atmosphären ist nur ein approximativer, da das Glas in dem Augenblike brach, in welchem der Manometer beobachtet werden sollte; die Berechnung geschah nach dem unmittelbar nach dem Bruche beobachteten Queksilberstande, der jedoch früher wahrscheinlich etwas höher gewesen seyn dürfte, da das Fallen plözlich erfolgte. Hier wurde also durch das Einsprizen von Wasser auf rothglühendes Eisen explodirender Dampf erzeugt, und zwar innerhalb einer Zeit, die nicht über eine oder höchstens zwei Minuten betrug, da die zwischen dem lezten Pumpenhube und der Explosion verstrichene |348| Zeit nicht genügte, um die Höhe des Manometers zu nehmen.

Vergleicht man die Temperatur des bei diesen Versuchen erzeugten Dampfes mit dem beobachteten Druke, so wird man finden, daß bei keinem derselben so viel Wasser eingetrieben wurde als nöthig gewesen wäre, um dem Dampfe auch nur entfernt eine seiner Temperatur entsprechende Dichtheit zu geben. 336° F. z.B. sollten einen Druk von beinahe 7 3/4 Atmosphären geben, während nur ein solcher von 3, 3 Atmosphären beobachtet wurde; bei 388° hätte ein Druk von mehr als 14 anstatt der beobachteten 8,2, und bei 448° ein Druk von 27 1/2 anstatt der beobachteten 10 Atmosphären Statt finden sollen. Die Heftigkeit der Wirkung ward demnach nicht so weil getrieben, als es hätte seyn können, wenn das Metall so weit abgekühlt worden wäre, als es zur Erzielung der größten Wirkung nöthig ist; dessen ungeachtet wurde aber der Druk innerhalb zwei Minuten von einer bis auf 12 Atmosphären gesteigert.

Das Steigen der Temperatur in der erstell Columne beweist, daß das Metall durch das aufeinander folgende Einsprizen von Wasser nicht bis zu jenem Punkte, bei welchem das Maximum der Verdampfung von Starten geht, abgekühlt wurde; sondern daß die angegebenen Resultate mit einem bis zum Rothglühen erhizten Metalle erzielt wurden. Perkins stellte einige den unseliger, ähnliche Versuche an; da jedoch in dem Gefäße, in welches hiebei erhiztes Wasser eingetrieben wurde, überhizter Dampf enthalten war, so wurde damals diesem das erlangte Resultat zugeschrieben. Diese Ansicht soll später geprüft werden; hier nur die Bemerkung, daß bei dem Beginnen eines jeden unserer Versuche diese angebliche Ursache und in höchst geringem Grade vorhanden war.

Von den Resultaten der Wiederholung und Erweiterung der Klaproth'schen Versuche, womit sich die Commission besondere Mühe gab, soll in einem späteren Abschnitte dieses Berichtes die Sprache seyn.

III. Kann stark erhizter, aber ungesättigter Dampf durch Einsprizung von Wasser in denselben Dampf von hoher Elasticität erzeugen?

Die Voraussezung, daß Wasser, welches in heißen ungesättigten Dampf eingetrieben wird, plözlich in Dampf von hohem Elasticitätsgrade verwandelt wild, bildet die Basis der von Perkins über die Explosionen der Dampfkessel angestellten Theorie: einer Theorie, die viele Anhänger fand, und welche, obschon mit den aus festbegründeten Gesezen der Wärme gezogenen Folgerungen im Widerspruche |349| stehend, doch noch fortwährend ihre Vertheidiger hat. Die Commission hielt es demnach für geeignet in dieser Hinsicht einen directen Versuch anzustellen, um dadurch zu ermitteln: ob es irgend welche Umstände gebe, die in dieser Theorie nicht umfaßt sind; ob sämmtliche Umstände gehörig erwogen wurden, und ob die aus der Anwendung der Geseze über die Wärme gezogenen Schlüsse bestätiget werden können. Da die Commission auf diesen Theil ihrer Untersuchung keine großen Kosten wenden wollte, so waren ihre Versuche hier mühseliger, als bei irgend einem anderen Theile ihrer Aufgabe. Um sich ungesättigten Dampf zu verschaffen, brachte sie folgende Mittel in Anwendung. Es wurde an dem oberen Theile des Kessels eine Lage Baksteine entfernt, so daß beinahe die Hälfte der Convexität des Kessels bis zu 5 Zoll vom Scheitel frei lag; dann wurde auf den Seiten des Kessels mit losen Baksteinen ein Heizraum erbaut, der den Scheitel des Kessels zum Boden hatte, während seine Seitenwände aus diesen Baksteinen bestanden. Ein Dekel aus Eisenblech, der oben auf angebracht wurde, diente zur Beförderung des Zuges und zur Ableitung eines großen Theiles der aus den Holzkohlen (deren wir uns hier als Brennmaterial bedienten) entwikelten schädlichen Gase. Der Apparat mit den schmelzbaren Platten ward vom Kessel abgenommen und das Sicherheitsventil mit einem Bleche umgeben, damit die Kohle nicht mit dem Ventile in Berührung kam. Der Kessel wurde zur Hälfte mit Wasser gefüllt und von Unten geheizt, so daß das Wasser eine beliebige Temperatur bekam, und daß die obere Hälfte mit Dampf von einer dieser Temperatur entsprechenden und von dem Manometer angedeuteten Elasticität erfüllt wurde. Wenn hierauf auch über dem Kessel Feuer angezündet wurde, so wurde hiedurch das Metall der oberen Kesselhälfte erhizt, und die Hize von diesem auf den Dampf übertragen, wodurch lezterer überhizt wurde. Um die Temperatur, welche der Dampf auf diese Weise erlangte, so wie auch die Temperatur des unterhalb befindlichen Wassers zu messen, wurden Thermometer in die bereits beschriebenen Röhren eingesezt, und das Queksilber aus lezteren so weit entfernt, daß nur die Thermometerkugeln damit umgeben waren. Dieß geschah deßhalb, damit die Thermometer so genau als möglich die Temperatur des Dampfes, der die kürzere Röhre umgab, und jene des Wassers, in welches die längere Röhre untertauchte, angaben. Die Scalen wurden eben deßwegen auch gegen die Einwirkung des Feuers geschüzt, indem man sie in einiger Entfernung mit Weißblech umgab; sie bestanden aus gut ausgetroknetem Buchsholze. Correctionen wurden hiebei nicht für nöthig erachtet, indem selbst Irrthümer von ein Paar Temperaturgraden nicht wesentlich auf die Resultate |350| einwirken konnten. Bei den lezten Versuchen bediente man sich jedoch der Thermometer mit metallenen Scalen, welche mit Wasser umgeben waren. Der zum Einsprizen des Wassers bestimmte Apparat bestand aus einer Röhre, welche an dem am Hinteren Kesselende befindlichen Sperrhahne v Fig. 1 befestigt wurde, und mit der Drukpumpe communicirte; sie endigte sich in ein Kugelsegment, in welchem 14 Löcher von der Größe einer Steknadel, durch die das Wasser getrieben ward, angebracht waren. Bei einer vorläufigen Untersuchung ergab sich, daß der aus dem obersten Loche getriebene kleine Wasserstrahl in der Nahe des Sicherheitsventiles auf den Scheitel des Kessels traf; daß zwei oder drei Strahle auf das vordere und eben so viele auf das Hintere Kesselende trafen, und daß die übrigen in einer schiefen und sehr wirksamen Richtung durch die Dampfkammer führten. Die Wirkung der zuerst besprochenen Oeffnungen, aus denen das Wasser gegen den Scheitel und die Kesselenden sprizte, würde, wenn das Wasser nicht von dem Dampfe aufgenommen wurde, die Versuche eher einiger Maßen beeinträchtigt haben. Mit diesen Oeffnungen wurden an den ersten Tagen die Versuche angestellt; die Hize des Dampfes konnte jedoch bei den getroffenen Einrichtungen nicht höher als bis auf 484° getrieben werden. Da die beim Experimentiren befolgte Methode dieselbe war, wie die später in Anwendung gebrachte, so kann sie gleich hier angedeutet werden. Nachdem nämlich das Feuer unter dem Kessel aufgezündet worden ist, ward das Wasser bis auf eine Temperatur erhizt, welche einem Druse von 1 1/2 bis 2 1/2 Atmosphären entsprach; dann wurde ein Theil der Kohlen oben auf den Kessel geschafft und dafür unterhalb frisch geheizt, wobei die Wirkung der von Oben angebrachten Hize bald an dem im Dampfe befindlichen Thermometer und am Manometer bemerkbar wurde. Wenn die Temperatur des Dampfes jene des Wassers in hinreichendem Maße überstieg, so ward dann die Einsprizung von Wasser begonnen, und dabei die Einsprizungsröhre mit nassen Schwammen und derlei Tüchern sorgfältig kühl erhalten. Der Stand der Thermometer im Wasser und im Dampf wurde sowohl vor als nach der Einsprizung notirt; ein zweiter Beobachter, der die zur Einsprizung nöthigen Pumpenhube bewirkte, notirte die Angaben des Manometers, und am Schlusse des Versuches auch die Quantität des verbrauchten Wassers. Die Temperatur der Luft im Manometer ward von Zeit zu Zeit notirt. Die Oeffnungen in den beiden Kesselenden waren mit Metallplatten verschlossen, damit nichts hindurchsikern konnte.

Am zweiten Tage wurden sechs von den kleinen Einsprizlöchern verstopft, um dadurch der oben angedeuteten Quelle von Irrthümern |351| zu begegnen. Der Dampf erreichte eine Temperatur von 440°, und bei und unter dieser wurden die Versuche vorgenommen. Die am ersten und zweiten Tage erzielten Resultate stimmten, die Verschiedenheit der Umstände, unter denen sie Statt fanden, in Anschlag gebracht, so vollkommen mit dem am Ende angestellten Versuche, bei welchem eine entsprechende Temperatur in dem überhizten Dampfe erlangt wurde, überein, daß es nicht nöthig ist, in ein Detail derselben einzugehen.

Da die Quantität des bei allen diesen Versuchen eingesprizten Wassers gering war, so ward es für passend erachtet, sie zur Erzielung mehr ausgesprochener Wirkungen zu erhöhen; dieß geschah, indem das durchlöcherte Ende der Röhre abgenommen wurde, so daß bei jedem Hube der ganze Inhalt der Pumpe eingetrieben ward, welcher ungefähr eine halbe Unze Flüssigkeitsmaaß betragen mochte. Ein Erwärmen des Injectionswassers war nicht nöthig, indem die Hize, welche erforderlich war, um das Wasser von der Temperatur der Versuche bis zum Siedpunkte zu bringen, nur einen kleinen Theil jener Hize ausmachte, die zur Verwandlung desselben in Dampf erforderlich war.

Bei den am lezten Tage angestellten Versuchen wurde der Scheitel des Kessels so stark und so lange erhizt, daß der Thermometer im Wasser im Laufe der Versuche aus Gründen, welche angegeben werden sollen, in Hinsicht auf Angabe der Temperatur des Wassers beinahe unnüz wurde. Folgende Tabelle enthält die Resultate dieser Versuche. Ihre erste Columne gibt die Temperaturen des überhizten Dampfes vor der Einsprizung; die zweite gibt dieselbe nach geschehener Einsprizung: dieser Vergleich ward angestellt, um zu ermitteln, ob die Hize groß genug war, um jene, die beim Verdampfen des eingesprizten Wassers verbraucht worden ist, zu ersezen. Die dritte Columne deutet die Quantität des eingesprizten Wassers an; aus der vierten erhellt die Höhe des Manometers, und aus der fünften jene nach dem Versuche; die sechste gibt die Temperatur des Manometers an; die siebente und achte endlich den Druk in Atmosphären nach dem Stande des Manometers und der Temperatur in demselben vor und nach jedem Versuche berechnet. Die Temperatur der Thermometerscalen blieb unberüksichtigt, da der größte Wechsel in derselben nur von 86 bis 96° betrug. Der erste Versuch soll nur die Temperatur andeuten, welche das Wasser im Kessel erlangte, ehe die lange fortgesezte Hize einen merklichen Einfluß auf die Angaben des Thermometers übte.

|352|
Textabbildung Bd. 61, S. 352
|353|

Am Schlusse dieser Versuche befand sich das Metall an mehreren Stellen in einer Temperatur, welche von einer am Tage sichtbaren Rothglühhize nicht sehr fern war.

Bei diesen Versuchen war die Lage der Dinge gerade so wie an einem Kessel, welcher theilweise übermäßig erhizt worden ist; denn der überhizte Dampf und das erhizte Metall waren bereit ihre Hize abzugeben und auf diese Weise das zu ersezen, was bei der Umwandlung des eingesprizten Wassers in Dampf absorbirt wurde. Dieser leztere Umstand bedingt eine Verschiedenheit zwischen diesem Falle und jenem, der den theoretischen Folgerungen, auf welche sich die Frage bezieht, zum Grunde lag. Die größere oder geringere Intensität der von dem Scheitel und den Seitenwänden des Kessels abgegebenen Wärme mußte nothwendig die Wirkungen, welche auf die Einsprizung irgend einer bestimmten Quantität Wasser beobachtet wurden, modificiren; man ersieht dieß aus den in der Tabelle angegebenen Zahlen; denn, obschon sich bei zwei auf einander folgenden Versuchen auf die Einsprizung einer größeren Quantität Wasser ein größeres Fallen des Manometers zeigte, so ist dieß doch bei anderen weiteren Versuchen nicht der Fall gewesen. Man ersieht aus diesen Versuchen, daß in keinem Falle durch das Einsprizen von Wasser in heißen ungesättigten Dampf eine Zunahme der Elasticität, wohl aber das Gegentheil Statt fand, und daß im Allgemeinen die Verminderung der Elasticität um so größer war, je größer die Quantität des eingesprizten Wassers war. Die Quantität des eingesprizten Wassers betrug von 3,5 bis zu 24,3 Kubikzoll. Das unmittelbare Steigen des Manometers nach jedem Versuche zeigt, wie rasch die Kesselwände an den im Kessel befindlichen Dampf Wärme abgaben.

Daß der Dampf mit Wärmestoff überladen war, ergibt sich aus einer Vergleichung des den Temperaturen entsprechenden Drukes mit jenem Druke, den Dulong und Arago für den gesättigten Dampf angeben. So zeigte der Manometer z.B. bei einer Temperatur des Dampfes von 506° F. einen Druk von 6,15 Atmosphären, während die Tabelle dieser beiden Beobachter für dieselbe Temperatur einen Druk von 48 Atmosphären angibt; bei einer Temperatur von 533° F. deutete der Manometer aus einen Druk von 6,82 Atmosphären, während gesättigter Dampf von dieser Temperatur einen Druk von mehr dann 60 Atmosphären hat.

Um zu ermitteln ob der Thermometer, welcher die Temperatur des Dampfes anzugeben hatte, unter dem Einflusse der Leitungskraft des Metalles stand, wurde die Temperatur des Kessels dicht unter den Röhren so genau als möglich mittelst des Thermometers R genommen, der in einen thönernen Behälter am Scheitel des Kessels |354| eingesezt wurde. Dieser Thermometer stieg nicht über 405° F., seine Entfernung von dieser Quelle der Hize betrug 10 Zoll, und jene der eisernen, den Thermometer umgebenden Röhre 6 1/2 Zoll. Die Temperatur am Scheitel als stationär angenommen, wäre die Temperatur des Metalles am Kesselscheitel in der Nähe der Thermometerröhre 479° gewesen,71) woraus denn folgt, daß eine Neigung dem Thermometer Wärmestoff zu entziehen Statt fand, so daß der Thermometer, wenn das über ihm befindliche Metall ja einen Einfluß auf ihn übte, für den Dampf, womit er in Berührung stand, eine zu niedrige Temperatur andeutete. Die Temperatur der Quelle, von welcher die Hize ausgeht, wäre also nach diesen Daten an dem äußersten Ende des mit Brennmaterial bedekten Theiles 582° und folglich niedriger gewesen, als die Temperatur des mittleren Theiles. Bei Untersuchung des Apparates nach dem Schlusse dieser Versuche |355| fand sich, daß etwas von dem Loche, welches zur Befestigung des unteren Gefüges des Thermometers gedient hatte, durch die Hize erweicht worden und in die Röhre geflossen war, so daß demnach eine directe Communication zwischen dem Dampfe und der Thermometerkugel Statt gefunden hatte. Hieraus erklärt sich der Einfluß, der sich an diesem und nicht an den früheren Tagen auf den Thermometer beurkundete.

IV. Wenn in einem Kessel dadurch, daß der Dampf mit heißem Metalle in Berührung kommt, überhizter Dampf erzeugt wird, bleibt dieser Dampf überhizt, oder nimmt er etwas von dem Wasser auf, womit er in Berührung steht, und wird er dadurch zu gesättigtem Dampfe? Und wenn die leztere Voraussezung richtig ist, unter welchem Druke und bei welcher Temperatur geschieht dieß in Beziehung auf die Temperatur des überhizten Dampfes und des Wassers, über welchem sich ersterer befindet?

Die Antwort auf diese Frage fließt aus den oben erörterten Versuchen, und da sich dieselbe in Bezug auf die Verwandlung des überhizten Dampfes in gesättigten Dampf als verneinend herauswarf, so war es nicht nöthig die Versuche zum Behufe der genauen Ermittelung der Temperatur des Wassers im Kessel zu wiederholen. Als das Feuer auf den Scheitel des Kessels gebracht wurde, hatte das innerhalb befindliche Wasser eine Temperatur von 318° F.; das Feuer unter dem Kessel war mäßig und wurde so gleichförmig unterhalten, daß nicht wohl große Abweichungen von dieser Temperatur Statt finden konnten, wie denn auch die Resultate zeigen, daß keine solchen eintraten. Nimmt man an, daß die Temperatur während der Versuche auf 308 1/2° F. stand, so wird man ein merkwürdiges Zusammentreffen der beobachteten und jener Druke finden, die in der Voraussezung berechnet wurden, daß dieser Dampf durch die Wärme eben so ausgedehnt wird, wie Gas ohne Zusaz von Wasser ausgedehnt zu werden pflegt. Die nunmehr folgende Tabelle zeigt die Temperaturen des überhizten Dampfes, so wie sie während des Laufes der Versuche zu verschiedenen Zeiten beobachtet wurden; den Druk, den der Manometer bei diesen Temperaturen andeutete; den Druk, der lediglich durch die Wirkung der Ausdehnung entstanden wäre, wenn man den Dampf auf die in der ersten Columne angegebenen Temperaturen erhizt hätte; und den Druk des gesättigten Dampfes bei diesen verschiedenen Temperaturen.

|356|
Temperaturen
des überhizten
Dampfes
Entsprechender Druk
nach den angestellten
Versuchen
Druk berechnet aus
der Ausdehnung des
Dampfes durch die
Hize, von 308 1/2°.
Druk des gesättigten
Dampfes bei
verschiedenen
Temperaturen
308 1/2 5,2
376 5,7 5,6 10,472)
462 5,8 6,2 31,6
506 6,1 6,5 48,0
526 6,6 6,7 57,5
533 6,8 6,75 61,1

Vergleicht man die zweite mit der dritten Columne dieser Tabelle, so erhellt, daß bei diesen Ursachen, die mehr dann zwei Stunden lang dauerten, der überhizte Dampf fortwährend mit Wasser in Berührung blieb, ohne daß er hiebei so viel von lezterem aufnahm, daß er in gesättigten Dampf verwandelt worden wäre, sondern daß er in überhiztem Zustande verblieb. Ja nichts verbürgt die Ansicht, daß irgend ein Antheil des überhizten Dampfes von dem Wasser verdichtet wurde.

V. Untersuchungen in Betreff der schmelzbaren Metallplatten.

Bekanntlich besteht eine jener Nationen Europas, die sich durch wissenschaftliche Bildung auszeichnen, darauf, daß die schmelzbaren Metallscheiben ein sehr wirksames Mittel zur Sicherstellung gegen die Explosionen der Dampfkessel gewähren. Die Scheiben bestehen aus Legirungen von Zinn und Blei oder von beiden und Wismuth, wobei die Verhältnisse, in welchen die Legirung geschah, den Grad der Schmelzbarkeit bestimmen. In Frankreich werden diese Legirungen auf der königl. Münze erzeugt und dann in Scheiben oder Metallklumpen verkauft. Die Versuche, welche angestellt worden seyn mußten, um die Verhältnisse zu bestimmen, unter welchen die Legirungen zu geschehen haben, um ein bei einer bestimmten Temperatur schmelzbares Metallgemisch zu erzeugen, sind, so viel die Commission weiß, nicht bekannt gemacht worden. Parke gab dagegen in seinen chemischen Abhandlungen Bd. II. S. 615 eine nach Versuchen entworfene Tabelle der Schmelzpunkte verschiedener aus Zinn, Blei, Wismuth und anderen Metallen bestehenden Legirungen, welche die |357| Commission anfangs ihren Versuchen zu Grunde legte, von der sie aber bald mehr oder weniger oder ganz abzugehen geeignet fand.73)

Die Methode, deren sich Parke bediente, um den Schmelzpunkt oder vielmehr jenen Punkt zu bestimmen, bei welchem ein geschmolzenes Metall zu erstarren beginnt, war sinnreich. Wenn man nämlich ein Metall schmilzt, es langsam bis zum Erstarren abkühlen läßt, und einen in dasselbe untergetauchten Thermometer beobachtet, so wird man zuerst ein Steigen und dann einen stationären Punkt bemerken; auf lezterem Punkte geht eine Veränderung vor, und die bei dieser Veränderung abgegebene Wärme wird jener gleich kommen, welche dem Metalle von dem dasselbe umgebenden Mittel entzogen wird. Dieser Punkt nun fällt gewöhnlich mit jenem zusammen, bei welchem das Metall aus dem flüssigen oder halbflüssigen, dem sandartigen ähnlichen in den festen Zustand übergeht; manchmal jedoch ist die Legirung durch und durch erstarrt, bevor noch der stationäre Punkt eingetreten ist, und manchmal gibt es mehr dann einen solcher Punkte.

Nicht dieser stationäre Punkt ist es jedoch, bei welchem die Legirung, wenn man sich ihrer als schmelzbarer Platte bedient, nachgibt; denn da die Platte mit einer messingenen durchlöcherten Scheibe bedekt ist, damit sie nicht früher hinausgedrükt werden kann, als bis das Metall geschmolzen und in seiner Nike so vermindert wurde, daß es zerspringt, so wird das Metall nicht eher durch die Löcher getrieben werden, als bis es vollkommen flüssig geworden ist. Wenn ein Theil des Metalles früher flüssig wird, als der übrige Theil und nachgibt, während sich der Ueberrest in dem erwähnten sandartigen Zustande befindet, so scheinen die Theilchen so zu wirken, wie die Sandtheilchen unter ähnlichen Umständen wirken, und dem Druke des Dampfes einen kräftigen Widerstand entgegen zu sezen, wie dieß bei der Prüfung der Anwendung dieser Platten ausführlicher entwikelt werden wird.

Die stationären Punkte geben, wenn sie mit gehöriger Rüksicht auf den Zustand des Metalles nährend derselben genommen werden, eben so viele approximative Merkzeichen, wonach sich die Schmelzbarkeit der verschiedenen Platten mit einander vergleichen und ermitteln läßt, ob die Metalle in gehörigem Verhältnisse zu einander stehen, wenn sie auf dem Kessel schmelzen. Eben so lassen sich hieraus die Legirungen selbst studiren. Bei der Zusammensezung der erwähnten Metalllegirungen ward das Zinn zuerst bei der möglich |358| niedrigsten Temperatur geschmolzen und dann das Wismuth und das Blei unter Beibehaltung des Hizgrades beigesezt. Diese Metalle wurden von dem flüssigen Zinn schnell aufgenommen, und waren mithin der Oxydation nur wenig ausgesezt, und zwar um so weniger als die Oberfläche der Legirung stets mit einer Oehlschichte bedekt war. Zur gleichförmigen Vermengung der Metalle wurde die flüssige Masse beständig umgerührt.

In die flüssige Legirung ward ein Thermometer, dessen Abweichungen vorher genau bestimmt worden waren, eingesenkt, und dessen Fallen so lange beobachtet, bis es den tiefsten Punkt erreicht hatte; hierauf folgte das Steigen bis zum stationären Punkte, auf welchem der Thermometer gewöhnlich so lange, öfter einige Minuten lang, stehen blieb, daß nicht leicht ein Irrthum in der Beobachtung vorkommen konnte. Einige Legirungen haben keinen eigentlich so genannten stationären Punkt, und bei diesen wurden die Schläge eines Secundenpendels zur Bestimmung der Geschwindigkeit, womit sie ihre Wärme verloren, benuzt. Waren die Quantitäten des angewendeten Metalles unbeträchtlich, so ward ihnen die Wärme so rasch entzogen, daß der stationäre Punkt dadurch herabgedrükt oder auch ganz aufgehoben wurde. Um diesem Uebelstande abzuhelfen, brachte man den Tiegel, worin sich die Legirung befand, in einen zweiten Tiegel, so daß die Ränder des ersteren in der Mitte der Wände des zweiten aufruhten. Die Quantität des Metalles betrug nie weniger als 5 bis 6 Unzen Apothekergewicht.

Da der stationäre Punkt auf dem Uebergange des flüssigen in den festen Zustand oder auch bei einer Veränderung im Inneren der soliden Masse eintrat, so wurde der Thermometer in das Metall eingebaken, und brachte man lezteres wieder in Fluß, so ward das Instrument häufig beschädigt.74) Dieß wurde durch die Anwendung eines kleinen Cylinders aus sehr dünnem Eisenbleche, in welchem Queksilber enthalten war, verhütet. Dieser Cylinder wurde nämlich in die Legirung eingesenkt, und bis zur Oberfläche des Metalles mit Queksilber gefüllt, wo dann der Thermometer leicht untergetaucht und wieder herausgenommen werden konnte. Mit Sorgfalt wurde hiebei ausgemittelt, ob der in dem Cylinder angedeutete stationäre Punkt mit dem von dem nakten Thermometer angedeuteten zusammenfiel. Da sich einige der Legirungen beim Erstarren bedeutend ausdehnten, so stand zu erwarten, daß der Cylinder den allenfalls durch Compression der Thermometerkugel eintretenden Irrthümern |359| vorbauen dürfte; allein es zeigte sich bei keinem der vielen vorgenommenen Versuche eine solche Compression.

Da die Legirungen zu gewöhnlichem Gebrauche bestimmt waren, so ward es für zwekmäßig erachtet, zu ermitteln, in wiefern die in den käuflichen Metallen gewöhnlich vorkommenden Unreinigkeiten eine Veränderung im Schmelzpunkte erzeugen könnten. Das käufliche Zinn hat gewöhnlich eine gleichmäßige Reinheit, da man immer Kornzinn haben kann. Das Wismuth dürfte wahrscheinlich auch leinen großen Schwanlungen ausgesezt seyn, da es hauptsächlich aus Gediegen Wismuth gewonnen wird.75) Das Blei enthält verschiedene Quantitäten Silber, Kupfer und Eisen.

Die ersten Versuche wurden mit verschiedenen Stüken gewöhnlichen Zinnes, welches eine Spur Eisen und Kupfer zeigte, über den Schmelzpunkt dieses Metalles angestellt. Der Schmelzpunkt des Kornzinnes ist 442° F.

Textabbildung Bd. 61, S. 359

Die Schmelzpunkte der einzelnen Stüke wichen einiger Maßen von einander ab; allein die Unterschiede sind so unbedeutend, daß sie in der Praxis gar nicht in Betracht kommen.

|360|

Bei dem Zinne fallen die Schmelzpunkte beinahe mit den stationären Punkten zusammen, indem das Metall schnell vom flüssigen in festen Zustand übergeht. Wird die Veränderung des Aggregationszustandes durch Umrühren beschleunige, so steigt der stationäre Punkt um etwas weniges, indem die bei der Veränderung des Zustandes entbundene Wärme nicht Zeit genug zur Beseitigung findet, wie dieß der Fall ist, wenn diese Veränderung langsam und allmählich geschieht.

Unsere nächsten Versuche waren der Vergleichung des Bleies, welches man an der Pariser Münze zu Cupellationen verwendet, und welches nur mit einer sehr geringen Menge Silber verunreinigt ist, mit dem gewöhnlichen käuflichen Bleie gewidmet. Die Resultate waren folgende.

Reines Blei. Stationärer Punkt. Gemeines Blei. Stationärer Punkt.
Erster Versuch 601° Erster Versuch 604°
Zweiter 601 Zweiter 604°
Dritter 602
Vierter 602
––––– –––––
Mittel 601,5 Mittel 604°

Zunächst wurde untersucht, welchen Einfluß die Unreinigkeiten des Bleies auf den Schmelzpunkt der Legirungen, zu denen solches genommen worden ist, haben dürften. Wir wählten hiezu Legirungen, welche in Atomen-Verhältnissen zusammengesezt worden waren, indem wir hiebei den langsamen Uebergang vom flüssigen in festen Zustand, der sich als die Eigenschaft gewisser Metallgemische zeigte, zu umgehen hofften. Wir bereiteten demnach Legirungen von Blei und Zinn in Atomen-Verhältnissen, und zwar zuerst von Kornzinn und dem erwähnten Bleie der Pariser Münze, und dann von Blokzinn und gewöhnlichem Bleie. Das Zinn wurde in Multiplis genommen, indem es als das leichter schmelzbare wahrscheinlicher in größerer Menge zu den schmelzbaren Platten für die Dampfkessel genommen wird. Das Aequivalent von Blei ist 104, jenes von Zinn 58; die erste Legirung geschah durch Verbindung der beiden Metalle in diesem Verhältnisse und die ganze Masse wog gegen 10 Unzen Apotheken gewicht; hierauf wurde nach und nach immer um ein Aequivalent mehr Zinn zugesezt, wie dieß die Tabelle zeigt.

Man wird an dieser Tabelle bemerken: 1) daß das Metall an allen stationären Punkten, mit Ausnahme der Legirung von 1 Aequivalent Blei mit 2 Aeq. Zinn, fest geworden ist; 2) daß obschon das Verhältniß des Zinnes bis zu 6 und selbst bis zu 7 wechselte, der stationäre Punkt in der ersten Reihe doch nur um 3 1/2 und in der zweiten nur um 5 1/4° wechselte; 3) daß sich bei der Legirung von 1 Blei mit 4 Zinn auf jenem Punkte, bei welchem das Metall seine |361| Flüssigkeit ganz zu verlieren anfing, ein zweiter stationärer Punkt zeigte, der mit der Zunahme des Verhältnisses des mehr flüssigen Metalles stieg, zuweilen nur schwer zu entdeken war, und durch Umrühren der Legirung ganz verschwand; 4) endlich, daß das käufliche Zinn und Blei in denselben Legirungen für die unteren stationären Punkte beinahe dieselben Quantitäten gibt.

Textabbildung Bd. 61, S. 361
|362|
Textabbildung Bd. 61, S. 362
|363|

Hieraus ergibt sich folgende Vergleichung der oberen stationären Punkte.

Aequivalente Oberer stationärer Punkt
für reine Metalle
Oberer stationärer Punkt
für gewöhnliche Metalle.
Blei Zinn
1 4 369° 367°
1 5 369 376 1/2
1 6 378 382 3/8

Das Schwankende in diesen Resultaten scheint mehr von der Schwierigkeit, womit der obere stationäre Punkt zu entdeken ist, und von einigen zufälligen Umständen, als von der Unreinheit der käuflichen Metalle herzurühren. Dieser Punkt steigt mit der Zunahme des Verhältnisses des leichtflüssigeren Metalles. Die Zahl der Grade zwischen ihm und dem dem festen Zustande entsprechenden Punkte deutet auf eine der Schwierigkeiten, welche bei der Anwendung der schmelzbaren Metallplatten zu beseitigen sind. In der eben gegebenen Tabelle z.B. beträgt der Unterschied zwischen dem Punkte, auf welchem das Metall seinen flüssigen Zustand zu verlieren anfing, und jenem Punkte, bei welchem es fest geworden war, ein Mal 10 1/4°, dann 11 1/4° und endlich 29 3/4°: ein Unterschied, den man bei Legirungen. welche in bestimmten Verhältnissen gemacht wurden, kaum erwarten sollte. Es geht hieraus hervor, daß die in bestimmten Verhältnissen Statt findenden Verbindungen nicht sehr mannigfach sind, wenn es ja mehr dann eine solche gibt, und daß, wenn die Metalle in bestimmten Verhältnissen vermengt werden, die Legirungen in der That Verbindungen oder Gemenge von einer oder mehreren chemischen Verbindungen mit den Metallen selbst sind. Wenn dieß mit Legirungen der Fall ist, die nach den Aequivalenten oder in Multiplis zusammengesezt wurden, so dürfte sich dieß bei solchen Legirungen, die nicht in bestimmten Verhältnissen erzeugt worden sind, noch mehr so verhalten, und daß dem auch wirklich so ist, und daß hieraus Wirkungen, die für die Praxis von Wichtigkeit sind, hervorgehen, wird später gezeigt werden.

Der zweite Theil dieser Untersuchungen betraf die Wirkungen der schmelzbaren Platten an den Kesseln; es wurden hiebei Legirungen, welche bei den erforderlichen Temperaturen schmelzen, angenommen, und hierauf die Ursachen erwogen, warum deren Wirkung, wenn sie in dem Kessel angebracht worden sind, verschieden war. Bei dem ersten Apparate, an welchem diese Platten angewendet werden sollten, wurde versucht sie an dem Kessel selbst anzubringen; allein dieß mußte wegen der Schwierigleiten, die sich ergaben, wenn eine geschmolzene Platte durch eine neue ersezt werden sollte, bald aufgegeben werden. Die Oeffnung, welche in dem Kessel gemacht werden |364| mußte, um die Platte herauszunehmen, war so groß, daß der Inhalt des Kessels mit Heftigkeit hinausgeschleudert wurde, bevor noch die neue Platte an Ort und Stelle gebracht werden konnte. Diese Bemerkung bezieht sich auf die Vorschlage, an großen Kesseln zur Verhütung von Explosionen große Oeffnungen anzubringen.

Der Apparat, dessen wir uns zulezt bedienten, bestand aus einer Schieberplatte, die sich an der oberen Seile des Kessels in einem Falzen bewegte, wie man dieß aus Fig. 1 und 3 ersieht. s ist nämlich der Schieber, der mittelst des Hebels r bewegt werden konnte, und in dessen Mitte sich eine etwas kegelförmig zulaufende, zur Aufnahme der schmelzbaren Platte dienende Oeffnung von 8/10 Zoll im Durchmesser befand. Mit Hülfe des Hebels konnte entweder die schmelzbare Platte oder der solide Theil des Schiebers auf die im Scheitel des Kessels befindliche Oeffnung gebracht werden. Die schmelzbare Platte war mit einer Scheibe Messing bedekt, deren Ränder über die Platte hinausragten und auf dem Schieber ausruhten, und durch welche 6 Löcher, jedes zu beiläufig 19/100 Zoll im Durchmesser gebohrt waren. Um den Schieber an Ort und Stelle zu erhalten, wenn von Unten ein Druk gegen ihn wirkte, und um unter gleichen Umständen auch die schmelzbare Platte zurükzuhalten, drükte die Gabel L in ersterem Falle mit dem einen Schenkel auf den Schieber s, und im zweiten Falle mit dem anderen Schenkel auf die Scheibe, womit die schmelzbare Platte bedekt war. Das obere Ende des Stieles dieser Gabel war in eine Stellschraube t, welche durch den Galgen u lief, eingesenkt, so daß auf diese Weise für die Ausdehnung Vorsorge getroffen war. Der zur Bewegung des Schiebers dienende Hebel ruhte, wenn die zur Aufnahme der schmelzbaren Platte bestimmte Oeffnung mit der in dem Kessel angebrachten Oeffnung zusammenfiel, auf einem vom Scheitel des Kessels emporragenden Pfosten, der gleichsam als Aufhalter diente. Mit Hülfe dieses Apparates ließen sich die Platten sehr schnell anbringen, nach geschehener Schmelzung leicht entfernen, und die hiedurch entstandene Oeffnung konnte so schnell verschlossen werden, daß das Aufschäumen im Kessel verhütet wurde. Die Scheibe, womit die schmelzbare Platte bedekt war, verhinderte zum Theil den durch Ausstrahlung bedingten Verlust an Wärmestoff an der oberen Fläche der Platte.

Die zuerst gegossenen Platten waren für niederen Druk, als am meisten zu Versuchen geeignet, bestimmt, und halten 15/100 Zoll in der Dike. Die über die Wirkungsweise derselben angestellten Beobachtungen führten zu der Frage, welchen Einfluß Verschiedenheiten der Dike auf deren Dünste haben könnten. Wenn eine Platte, deren |365| Dike so bedeutend ist, daß sie dem Druke nicht nachgibt, sich ihrem Schmelzpunkte nähert, so kommt ihr oberer mit der Metallscheibe in Berührung stehender Theil in Fluß, so daß er durch die Löcher dieser Scheibe dringt; manchmal sammelt er sich jedoch auch an, bis die Flüssigkeit über die Platte abrollt. Wenn die Temperatur noch steigt, so wird von den am dünnflüssigsten gewordenen Stellen ein kleines Kügelchen durch den Dampf hinausgeschlendert, welche Wirkung jedoch sogleich wieder aufhört. Dieß dauert mit Unterbrechung gen so lauge fort, bis ein koch durch die Platte zu Stande gebracht ist, und ein ununterbrochenes Ausströmen des Dampfes durch dieses Statt findet. Nimmt man die Platte sogleich ab, so bemerkt man an ihr ein kleines Loch, welches wahrscheinlich noch vor der gänzlichen Schmelzung der Platte durch den fortwährend ausströmenden Dampf erweitert worden wäre; die untere Fläche der Platte zeigt sich oxydirt, während man an der oberen Spuren der eingetretenen Schmelzung entdekt; die Dimensionen der Platte nahmen ab, und der Umfang der oberen Fläche bat die kreisrunde Gestalt, die an der unteren so ziemlich unverändert blieb, verloren. Damit man sich einen Begriff von diesen Veränderungen machen könne, bemerken wir, daß von zwei Platten, die vor der Schmelzung an der oberen Fläche einen Durchmesser von 84/100 und an der unteren einen solchen von 82/100 hatten, während sie 15/100 Zoll in der Dike maaßen, nach dem Schmelzen die eine, deren obere Fläche eine beinahe sechsekige Form angenommen hatte, an dieser nur mehr 79/100, an der unteren beinahe kreisrund gebliebenen Fläche nur 76/100 und in der Dike nur mehr 12/100 Zoll maaß; während die zweite an der oberen Fläche nur einen Durchmesser von 24/100 an der unteren einen solchen von 69/100, und in der Dike, die nicht überall gleichmäßig war, nur 1/10, Zoll Dike zeigte. Die erste Platte hatte also beinahe 3/10 und die zweite beinahe die Hälfte ihrer Substanz verloren, ohne daß sie Dampf hindurch treten ließ.

Die an der unteren Fläche der Platte beobachtete Oxydation ließ vermuthen, daß diese allenfalls die Schmelzung verspäten dürfte; allein dieß fand keine Bestätigung, wenn man mir Platten von gleicher Dike, deren untere Flächen vollkommen blank oder stark oxydirt waren, vergleichsweise Versuche anstellte. Im Laufe der Versuche über die Oxydation wurden die Platten durch das Abfeilen der unteren oxydirten Oberfläche um Vieles dünner, und diese dünneren Platten schmolzen bei Temperaturen, die um so Vieles unter dem Schmelzpunkte dikerer Platten derselben Legirung standen, daß die Ursache hievon einer Prüfung unterworfen werden mußte.

Bevor wir jedoch in weitere Details eingehen, wüssen wir Einiges |366| über die Methode erwähnen, wonach wir im Allgemeinen bei unseren Versuchen mit den Platten verfuhren. Nachdem der stationäre Punkt einer Legirung bestimmt und Bemerkungen über deren Schmelzpunkt gemacht worden waren, goß man aus dieser Legirung Platten, von denen hierauf eine in die Oeffnung des bereits beschriebenen Schieberapparates eingesezt und mit der durchlöcherten Platte bedekt wurde. Hierauf wurde der Schieber so bewegt, daß die Platte unmittelbar auf die Oeffnung des Kessels kam, wo dann mit der Dampfentwikelung begonnen, und die Temperatur von Zeit zu Zeit notirt wurde, bis die Platte endlich nachgab. Wenn dieß geschehen, wurde Dampf ausgelassen, um ein Steigen der Temperatur zu verhindern, die geschmolzene Platte entfernt, und an deren Stelle eine aus einer anderen strengflüssigeren Legirung eingesezt, womit neuerdings dasselbe Verfahren eingeschlagen ward. Auf diese Weise wurde so lange fortgefahren, bis auch die strengflüssigste der bereiteten Legirungen dem Versuche unterworfen; oder bis der höchste Grad der Elasticität des Dampfes, die mit unserem Kessel und unserer Feuerung zu erzielen ist, erreicht war. Endlich ließ man den Dampf austreten und Wasser in den Kessel treiben, um eine neue Reihe von Versuchen zu beginnen. Die Tabellen, die wir geben werden, kosteten uns mehrere Tage und große Achtsamkeit.

Um den Einfluß der Dike auf die Schmelzbarkeit der Platten zu prüfen, gossen wir aus jeder Legirung Platten von dreierlei Dike, von denen die diksten 15/100, die mittleren 8/100, und die dünnsten 4/100, Zoll in der Dike hatten. Wir hatten fünf verschiedene Legirungen aus Zinn, Blei und Wismuth, deren stationäre Punkte zugleich mit jenen Punkten, bei welchen sie am Kessel nachgaben, aus folgender Tabelle erhellen.

|367|
Textabbildung Bd. 61, S. 367
|368|

Die Platten der Versuche 1, 2 und 3 waren Drukgraden ausgesezt, welche dahin zielten, den Druk unter eine Atmosphäre herab zu bringen. 1 und 3, die beiden Extreme in der Dike, zeigen in Hinsicht auf den Punkt, bei welchem sie nachgaben, eine große Gleichmäßigkeit, und machen es wahrscheinlich, daß beim Gießen der Platte 2 ein Fehler in derselben entstand, in Folge dessen sie dann bei einer niedrigeren Temperatur in Fluß kam, als die beiden übrigen. Man sieht auch, daß bei diesen niederen Graden von Druk der Schmelzpunkt am Kessel ziemlich genau mit jenem Punkte zusammentrifft, bei welchem die Legirung im Tiegel eine weichfeste Masse bildete. In diesem Falle war die dünne Platte, wenn sie gehörig gegossen worden ist, wahrscheinlich dik genug, um dem geringen Druke, den sie ausgehalten hat, widerstehen zu können; sie gab daher bei keiner niedrigeren Temperatur nach als die dikste, indem beide jene Temperatur, bei der sie weichfest wurden, erreichten.

Aus der zweiten, mit einer minder leichtflüssigen Legirung angestellten Reihe Nr. 4, 5 und 6 ergibt sich: 1) daß die dünnste Platte zu schwach war, als daß sie dem Druke des Dampfes zu widerstehen vermocht hätte, weßhalb sie denn auch nachgab, bevor noch das Metall seine Festigkeit verloren hatte; und 2) daß die Platte Nr. 5 wahrscheinlich einen Fehler hatte, indem sie bei einer niedrigeren Temperatur nachgab, als die Platte Nr. 4. Nr. 6 bietet eine sonderbare Erscheinung dar. Der Punkt, bei welchem sie nachgab, steht nämlich, so wie er sich aus vier Versuchen ergab, wirklich über jenem Punkte, bei welchem die fragliche Legirung flüssig wird: was einem Jeden, der die Art und Weise, auf welche die Schmelzung bei den diken Platten von Statten geht, nicht aufmerksam beobachtete, unerklärlich dünken und zu der Vermuthung bringen könnte, daß hier ein Irrthum zum Grunde liege. Die Erklärung hiefür ergibt sich aus der bereits angedeuteten Art zu schmelzen; die dünnflüssigeren Theile der Legirung werden nämlich ausgetrieben; die strengflüssigeren dagegen bleiben zurük, und sind sie stark genug, um dem Druke zu widerstehen, so dauert der Proceß fort. Diese Erscheinung tritt bei verschiedenen Legirungen verschieden ein, und ist offenbar von Wichtigkeit.

Bei der nächstfolgenden Reihe scheint die Platte von geringster Dike entschieden zu schwach gewesen zu seyn; die zweite Platte war kaum stark genug, und die dritte zeigte eine Schmelzung, als sich das Metall in erweichtem Zustande befand. Bei den weiteren Versuchen waren beide Diken zu gering, als daß sie den Druk auszuhalten vermocht hatten, wie dieß aus einer Vergleichung der Punkte, bei welchen die Platten nachgaben, mit den stationären Punkten erhellt. |369| Etwas dieser Art scheint man in Frankreich auch aus der praktischen Anwendung der schmelzbaren Metallplatten abgenommen zu haben; denn die lezte königl. Ordonnanz schreibt in Bezug auf dieselben vor, ihnen eine Dike von nicht weniger als 9/16 Zoll zu geben, wonach sie also eher als schmelzbare Pfröpfe, denn als schmelzbare Platten zu betrachten sind.

Wir schritten hierauf zu Versuchen mit dikeren Platten, deren Anwendung zu einer interessanten Beendigung dieser Reihe von Versuchen führte. Bevor wir jedoch in die solcher Maßen erzielten Resultate eingehen wollen, wollen wir noch einige andere mit den eben beschriebenen Platten angestellte Versuche in Betrachtung ziehen. Die Aufgabe, die wir uns hiebei sezten, ging dahin zu erforschen, welche Wirkung es hätte, wenn die Platten bei höheren Temperaturen, als bei ihrem Schmelzpunkte gegossen würden; indem es nicht unwahrscheinlich schien, daß durch schnelles Abkühlen die physischen Eigenschaften der Legirung eine solche Veränderung erleiden dürften, daß hieraus ein anderer Schmelzpunkt für sie erwachsen könnte, als es ihr sonst nach langsamem Erstarren eigen ist.

Da dieser Punkt bei niederem Druke am leichtesten zu bestimmen war, so gössen wir aus den Legirungen Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 Platten, welche wir an den Kesseln erprobten. Einige derselben wurden mit sehr stark erhiztem Metalle und in Model gegossen, die so kalt waren, als es sich mit der Vollkommenheit des Gusses vertrug, andere hingegen wurden mit derselben Legirung in erwärmte Model gegossen, in denen man sie langsam abkühlen ließ; und wieder andere wurden gegossen, indem man die Legirung so wenig als möglich über den Schmelzpunkt erhizte. Bei dem Gießen der Platten mit heißerer Masse wurde Sorge getragen, daß die Temperatur nicht so weit gesteigert ward, daß hiedurch einer der Bestandtheile der Legirung hätte rasch oxydirt werden können. Aus einer Vergleichung der mit diesen Platten erzielten Resultate war kein größerer Unterschied zu finden, als er auch bei Platten, die mit einer und derselben Legirung auf gleiche Weise gegossen worden, vorkam. Es ergab sich also hieraus der Schluß, daß die Art und Weise des Gießens keine solche Wirkung auf den Schmelzpunkt der Platte, die sich bei der fraglichen Benuzung derselben abnehmen ließe, hervorbringt. Die französische Instruction empfiehlt ausdrüklich statt des Metalles in Knöpfen oder Kuchen (ingots) sich lieber die Platten zu verschaffen, indem es schwierig seyn dürfte sich aus den Kuchen Platten von gleichem Grade der Schmelzbarkeit zu verschaffen. Diese Bemerkung veranlaßte zu den erwähnten Versuchen, aus denen sich jedoch, wie gesagt, ergab, daß die beim Gießen befolgte Methode keine Unterschiede |370| bedingt, welche in der Praxis der Berüksichtigung werth seyn dürften.

Wir gossen aus einer Legirung, zu der 8 Theile Wismuth, 8 Theile Zinn und 7 Theile Blei genommen wurden, und welche bei einer Temperatur nachgeben sollte, die einer Atmosphäre von zersprengendem Druke entsprach, Platten von 1/4 Zoll Dike. Die Legirung war bei 275° F. vollkommen flüssig und im Tiegel untersucht bei 254° F. fest.80) Die Hize wurde so langsam als möglich gesteigert, um der von dem Thermometer angedeuteten Temperatur zu gestatten ihre volle Wirkung auszuüben. Die hiebei angestellten Beobachtungen sind in folgender Tabelle enthalten.

Textabbildung Bd. 61, S. 370

Der Thermometer am Scheitel des Kessels tauchte in einen kleinen Queksilberbehälter, der dadurch erzeugt worden ist, daß man einen kleinen Raum am Scheitel des Kessels mit Thon einschloß, unter.

|371|

Die erste Platte, welche nicht eher nachgab, als bis die Temperatur im Kessel um 24° über jener stand, bei der die Legirung ursprünglich in Fluß kam, wurde sorgfältig untersucht. Sie hatte, wie sich hiebei ergab, offenbar dem Druke und nicht durch Schmelzung nachgegeben; sie hatte an jener Seite, an der sie zerrissen war, ihren Metallglanz verloren, und gab dem Fingernagel, womit kleine Theilchen abgekrazt werden konnten, leicht nach. Ein von ihr abgeschnittenes und auf den Scheitel des Kessels gelegtes Stük blieb fest, obschon jener Theil, der früher ausgesikert war, in der Nahe derselben Stelle vollkommen flüssig war. Ebendieß konnte im Allgemeinen auch an der zweiten Platte beobachtet werden. Diese Beobachtungen führten zur Lösung der verwirrenden Umstände, die während dieser Versuche vorkamen, und die so viele auf Erforschung ihrer Ursache abzielende Versuche veranlaßten.

Die Schmelzpunkte jener Theile des Metalles, die aus beiden Theilen ausgesikert waren, wurden dadurch bestimmt, daß man deren Temperatur gradweise in einem Oehlbade erhöhte, während das Metall auf einem kleinen kupfernen Schälchen gänzlich in Oehl untergetaucht blieb. Die aus beiden Platten zuerst ausgesikerten Metalltheilchen schmolzen auf diese Weise zwischen 221 und 223° F., indem sie bei der niedrigeren dieser beiden Temperaturen fest, bei der höheren hingegen vollkommen flüssig waren. Der zweite aus der ersten Platte ausgesikerte Theil schmolz zwischen 230 und 233°; und ein Theil des aus der zweiten Platte ausgesikerten Theiles war beiläufig bei 235 1/2° F. flüssig geworden. Die rükständigen Theile der ersten Platte waren bei 299 1/4° weichfest; bei 312° an dem einen Rande flüssig und bei 345° ganz flüssig. Die rükständigen Theile der zweiten Platte verloren bei 300 1/4° F. ihren Zusammenhang, so daß sie in Körner zermalmt werden konnten; bei 356° F. war das Ganze flüssig geworden. Eine Vergleichung dieser Resultate ergibt sich aus folgender Zusammenstellung.

Erste Aussikerung. Zweite Aussikerung. Rükstand. Ganze Platte
Flüssig bei Flüssig bei Flüssig bei vor dem Versuche
1ste Platte 223° 233° 312 bis 345° flüssig bei
2te Platte 223 235 1/2 bis 241 1/2 356 254 bis 275°.

Um diesen Gegenstand weiter zu verfolgen und die verschiedenen Aussikerungen von allen zufälligen Beimischungen zu befreien, verschafften wir uns einen kleinen eisernen Cylinder, der an dem einen geschlossenen Ende mit mehreren kleinen Löchern von der Weite eines Steknadelstiches versehen war, und in welchen beinahe luftdicht ein Kolben mit einem Stiele eingepaßt wurde, damit auf diese Weise ein Druk hervorgebracht werden konnte. Nachdem in diesen Cylinder eine bestimmte Legirung gebracht worden war, konnte man den ganzen |372| Apparat in einem Oehlbade auf eine beliebige Temperatur erhizen, und durch Eintreiben des Kolbens einen Druk erzeugen, durch welchen die flüssigen Theile bei den kleinen Löchern am Ende des Cylinders ausgetrieben wurden. Die erste Legirung, die in diese Vorrichtung gebracht wurde, bestand wie die zulezt erwähnte aus 8 Gewichtstheilen Wismuth, eben so viel Zinn und 7 Theilen Blei, und wurde bei 254 1/4° F. flüssig. Bei einer Temperatur von 229° wurden einige Tropfen flüssigen Metalles durch den Druk ausgetrieben, und eben so auch bei 239 1/2° Beide ausgetriebenen Portionen schmolzen bei 227° F.; der Rükstand war bei 276 3/4° F. eine weichfeste Masse, welche bei 290 1/2° F. flüssig wurde. Die Legirung aus einem Atome Blei, einem Atome Zinn und einem Atome Wismuth ist bei 273 1/2° F.; jene aus einem Atome Blei, einem Atome Zinn und zwei Atomen Wismuth bei 219° F. flüssig.

Diese Versuche schienen der Commission, was die gewöhnliche Anwendung der schmelzbaren Platten betrifft, schlagend; auch erhellt, daß dadurch, daß man in Frankreich der neuen Ordonanz zu Folge schmelzbare Pfröpfe, z.B. von 1/2, Zoll Dike, an die Stelle der Platten sezte, dem Uebel nicht abgeholfen wird. Das einzige Mittel dagegen wäre dann zu suchen, daß man das schmelzbare Metall in ein Gehäuse bringt, in welchem es nicht dem Druke des Dampfes, sondern lediglich dem Einflüsse seiner Wärme ausgesezt ist. Die dünnflüssigeren Theile des Metalles werden dann nicht mehr aus der Masse ausgetrieben werden, sondern das Ganze wird auf dieselbe Weise schmelzen, auf die es in einem Tiegel zu schmelzen pflegt. In dieser Beziehung wurden auch einige Versuche mit jenem Apparate angestellt, den Hr. Professor A. D. Bache im Oktober 1832 unter dem Namen eines in den inneren Feuerzügen der Dampfkessel anzubringenden Wekere bekannt machte. Dieser Apparat ist offenbar auf einen gewöhnlichen Dampfkessel eben so anwendbar, wie auf einen mit inneren Feuerzügen. Wir entlehnen aus der angeführten Zeitschrift folgende Beschreibung desselben.

„Eine kupferne oder eiserne, an ihrem unteren Ende geschlossene Röhre läuft durch den Scheitel des Kessels, so daß ihr geschlossenes Ende bis an den Feuerzug reicht, an welchem es festgemacht wird. Diese Röhre gewahrt demnach leicht Zutritt zu dem Feuerzuge, so daß man dessen Temperatur bestimmen kann, ohne eine Liederung anwenden zu müssen. Irgend ein auf den Grund dieser Röhre gebrachtes schmelzbares Metall wird nämlich flüssig werden, sobald der Feuerzug die Temperatur des Schmelzpunktes des Metalles erlangt hat. Um anzudeuten, wenn das Metall am Grunde der Röhre flüssig geworden, ist ein Stab mit einer Schnur und einem Gegengewichte |373| angebracht, oder auch ein Hebel mit einem Gewichte. Sinkt das Gewicht und der längere Hebelarm herab, so kann man hiedurch eine. Gloke läuten machen, oder durch geeignete Vorrichtungen auch einen Hahn umdrehen, bei welchem dann gerade so viel Dampf austritt, als nöthig ist, um Lärm zu verursachen. Eine an dem unteren Ende des Stabes angebrachte Ausbreitung verhindert das Ausziehen desselben, bevor das Metall geschmolzen ist; so wie dadurch, daß man den unteren Theil der Röhre etwas weiter und dann zulaufend macht, das Ausziehen des Metalles durch die Stange verhütet wird.“

„In der in Fig. 8 gegebenen Abbildung ist A, B ein Durchschnitt durch den Scheitel des Kessels; C, D ein entsprechender Durchschnitt durch dessen Feuerzug. E, H zeigt eine Röhre, die mit ihrem unteren geschlossenen Ende auf der oberen Fläche des Feuerzuges festgemacht ist. Die Befestigung geschieht, wie die Zeichnung angibt, durch einen Vorsprung an der Röhre und einen an den Feuerzug geschraubten Ring, R, S, ist die Stopfbüchse, durch die das obere Ende der Röhre führt. Der untere Theil der Röhre H, I läuft etwas dünner zu, damit das schmelzbare Metall zurükgehalten wird, K, L ist der Stab, dessen unteres Ende in das schmelzbare Metall eingeschlossen ist, während der obere Theil durch eine Kette mit dem Hebel K, P in Verbindung steht. Das Gewicht M zieht den Stab K, L nach Aufwärts, und daher gelangt der Hebel beim Schmelzen der Legirung unter bis Gloke N, wodurch Lärm entsteht.“

Der Apparat, den die Commission der Probe unterwarf, war Im Wesentlichen dem eben beschriebenen gleich. Eine der Röhren, in welche sonst gewöhnlich die Thermometer eingesenkt wurden, wurde zur Aufnahme des schmelzbaren Metalles bestimmt; um die Probe strenger zu machen, ward hiezu die kürzere Röhre, d.h. jene, die bloß in den Dampf untertauchte, bestimmt. Um das Metall leichter entfernen zu können, gab man es in ein metallenes Schalchen, welches lose in die eiserne Röhre paßte, und welches mittelst eines daran befestigten Drahtes herausgenommen werden konnte. Diese Vorrichtung verminderte zwar allerdings die Empfindlichkeit des Apparates, besonders da das Schalchen beinahe eben so dik war als die dasselbe umgebende Röhre, und da zwischen der convexen Oberfläche des Schalchens und jener des Bodens der Röhre ein kleiner Raum blieb; allein die Versuche erheischten dieß.

Die Resultate der hiemit vorgenommenen Versuche sind in folgender Tabelle enthalten. Die Temperatur ward dabei durch den in das Wasser des Kessels untertauchenden Thermometer registrirt, und bei allen Versuchen, mit Ausnahme des ersteren, so schnell als möglich gesteigert. Die vier ersten Versuche wurden eigens zu dem |374| fraglichen Zweke, die beiden lezteren hingegen nebenbei bei anderen Versuchen angestellt.

Textabbildung Bd. 61, S. 374

Bei diesen Versuchen bewahrte sich eine Thatsache, die während der mit den schmelzbaren Legirungen angestellten Beobachtungen bemerkt worden ist. Die Metallgemische brauchten nämlich bedeutend lange Zeit, um ihren Zustand der Festigkeit oder, der Flüssigkeit zu verändern, so daß sie in elfterem Falle über die Temperatur, bei der sie flüssig sind, erhizt, und in lezterem weit unter diese Temperatur abgekühlt werden können, ohne fest zu werden. Die bei den Versuchen angewendete Legirung scheint den Apparat in dieser Beziehung auf eine sehr harte Probe gesezt zu haben; auch wurden die Versuche so rasch vorgenommen, daß die Probe hiedurch noch strenger wurde. Da wo der Dampf nicht mit größter Geschwindigkeit auf eine höhere Temperatur gesteigert wurde, ward der Stab bei 268° ausgezogen; bei größerer Geschwindigkeit geschah dieß bei 270° und bei einem Feuer von höchster Intensität, wo die Temperatur des Wassers in drei Minuten um 24° stieg, bei 274°. Bei anderen Versuchen gab die Legirung bei 256° nach. Das Schwanken betrug daher unter so harten Vergleichsumständen 18°, was nicht ganz zwei Atmosphären entspricht. Es ist daher kein Zweifel, daß dieser Apparat unter den gewöhnlichen, in der Praxis vorkommenden Umständen nicht nur sehr gut als ein Weker zur Verhütung der Ueberhizung der Kesseltheile angewendet, sondern auch als ein leicht zu handhabender und vorteilhafter Zusaz zu dem Sicherheitsventile benuzt werden könnte.

|375|

Die Schlüsse, die sich aus obigen Versuchen über die schmelzbaren Legirungen ziehen lassen, sind folgende.

1) Die in dem käuflichen Blei, Zinn und Wismuth enthaltenen Unreinigkeiten sind gewöhnlich nicht von der Art, daß sie die Schmelzpunkte der damit erzeugten Legirungen wesentlich verändern.

2) Wenn man Zinn und Blei in Aequivalenten vermengt, so ergeben sich Legirungen, die nicht den Charakter chemischer, in bestimmten Verhältnissen eingegangener Verbindungen an sich tragen. Die Legirungen zwischen einem Aequivalent Zinn mit einem Aequiv. Blei und einem Aequiv. Zinn mit 6 Aequiv. Blei wechselten bedeutend in Hinsicht auf den Abstand der Temperatur, bei der sie den flüssigen Zustand zu verlieren begannen, von jener Temperatur, bei der ein in das erstarrende Metall eingetauchter Thermometer stationär wurde. Alle diese Legirungen zeigten beinahe einen und denselben stationären Punkt, wenn man einen Thermometer in das erstarrende Metall einsenkte.

3) Die auf einen Dampfkessel gebrachten und mit einer durchlöcherten Metallscheibe bedekten, schmelzbaren Metallplatten zeigen an dieser Scheibe flüssiges Metall, bevor noch der Dampf die zur Schmelzung der Legirung, woraus die Platte besteht, erforderliche Temperatur erlangt hat; und dieses flüssige Metall sikert durch die Löcher in der Scheibe, so daß die Platte einen bedeutenden Substanzverlust erleidet, bevor sie endlich dem Dampfe nachgibt.

4) Die unteren Theile der Platte werden durch einen Ueberzug von Metalloxyd nicht vor der Schmelzung geschüzt.

5) Die Dike der Platte ist nicht von Belang, vorausgesezt, daß dieselbe stark genug ist, um bei Temperaturen, die unter ihrem Schmelzpunkte stehen, dem Druke des Dampfes zu widerstehen.

6) Die Temperatur, bei der der Guß vorgenommen worden ist, und die Geschwindigkeit der Abkühlung üben keinen Einfluß auf die Temperatur, bei der die Platten dem Dampfe nachgeben.

7) Die am Schlusse des dritten Resultates angedeutete Wirkung erklärt sich aus der Natur der angewendeten Legirungen, die aus Theilen verschiedener Flüssigkeiten bestehen: die leichtflüssigeren Theile werden durch den Druk des Dampfes ausgetrieben, während die strengflüssigeren zurükbleiben; leztere werden gewöhnlich zersprengt, nicht geschmolzen.

8) In einem mit kleinen Oeffnungen versehenen Behälter läßt sich die Abscheidung der leichtflüssigeren Theile durch Druk gleichfalls nachahmen.

9) Die schmelzbaren Legirungen, deren man sich zur Andeutung der Temperatur irgend eines Theiles des Dampfkessels bedient, sollen |376| nicht dem Druke des Dampfes ausgesezt werden; wenigstens nicht auf solche Weise, daß sich die einen verschiedenen Grad von Schmelzbarkeit besizenden Theile von einander abscheiden können.

(Fortsezung folgt.)

|328|

Es kam demnach auf jedes Volumen der in der Röhre enthaltenen Luft beinahe ein Zwölftel Volumen Calcium-Chlorid. A. d. O.

|328|

Diese und mehrere andere zur Versicherung der größten Genauigkeit befolgten Maßregeln entlehnten wir aus der trefflichen Abhandlung der HH. Dulong und Arago über die Spannkraft des Dampfes bei verschiedenen Temperaturgraden. A. d. O.

|330|

Es sey e die Spannkraft der in der Manomereterröhre enthaltenen Luft in Queksilberzollen ausgedrükt; h die Höhe der Queksilbersäule über dem ursprünglichen Nullpunkte; h' die Höhe der Wassersäule über dem neuen Niveau; a die Höhe der Wassersäule in der Dampfröhre über Null; s die specifische Schwere des Queksilbers; t die Spannung des Dampfes innerhalb des Kessels in Queksilberzollen angedeutet; so ist h'h das Sinken, welches in dem Behälter durch das Steigen des Queksilbers im Manometer veranlaßt wird; und a + h'h die Höhe der Wassersäule in der Dampfröhre über dem neuen Niveau im Behälter. Man erhält also:

e + h + h' – h – (a + h' – h)/s = t

Da für den fraglichen Manometer h'h = 0,01 h: a = 17, 5 Zoll; und s = 13,6, so folgt hieraus: e + 1,01 h – 17,5/13,6 – (0,01 h)/13,6 = t, oder e + 1,01 h – 1,29 – 0,0007 h = t.

Da aber das Glied 0,0007 h als unbedeutend weggelassen werden kann, indem es, weil h = 24 Zoll, nur 0,0163 beträgt, so ergibt sich die Gleichung: e + 1,01 h – 1,29 = t.

Bei einer Temperatur von 48° und einem mittleren Druke war der beobachtete Werth von h = 3,23; mithin war e = 26,77. Das Volumen der Luft in dem Manometer war 8,63.

Um die Elasticität oder Spannkraft für irgend eine andere Höhe h' zu finden, suche man aus den auf das Volumen der Luft in dem Manometer bezüglichen Daten das neue Volumen. Nennt man dieses v' und die ihm entsprechende Elasticität e', so ergibt sich:

v' : 8,63 = 26,77 i e', wo dann e' + 1,01 h' – 1,29 = t.

Um die Correction für die Temperatur anzubringen, kommt in Betracht, daß die durch eine Zunahme der Temperatur bedingte Elasticität mit der hiedurch erzeugten Ausdehnung correspondirt, und daß die Ausdehnung der verdichteten Luft nach demselben Geseze wie jene der Luft von gewöhnlicher Dichtheit Statt findet, indem sie sich bei 32° für jeden weiteren Fahrenheitschen Grad um 1/480 ihres Volumens, oder bei 48° um 1/496 ihres Volumens ausdehnt. Nennt man demnach die |331| Spannkraft der erhizten Luft e'', jene derselben Luft bei 48° e', und die Zahl der Grade über 48° n, so ist e'' = e' + ne''/496 = e' (1 + 0,002 n); woraus denn, da e' = (8,63 × 26,77,)/v' folgt, daß 231,02/v' · (1 + 0,002 n) + 1,01 h' – 1,29 = t. A. d. O.

|332|

In Fig. 2 ist der Thermometer N, um ihn anschaulicher zu machen, so dargestellt, als wäre die Scala gegen die Fronte des Kessels gerichtet.

A. d. O.

|332|

An der Scala des einen dieser Instrumente befanden sich in 6 Zoll 314°. Messing dehnt sich von 32° bis zu 212° um 1/532 seiner Länge aus; die 6 Zoll zu 32 werden also bei 212° zu 6,0113 Zoll. Zehn Grade an der Scala würden durch eine Veränderung der Temperatur von 32° auf 212° zu 9,99 werden, so daß also bei einer Veränderung der Temperatur der Scala um 180° nur eine Verminderung um 0,01° entsteht. In der Praxis betrug die Temperaturveränderung jedoch nie über 30°. A. d. O.

|337|

Die Anwendung eines derlei Eichmaaßes an einer Locomotivmaschine gibt nur einen schwachen Begriff von ihrem Nuzen an den stationären Maschinen. Die |338| in ersterem Falle Statt findenden beständigen Erschütterungen veranlassen nämlich häufig Brüche und können sogar dessen Benuzung ganz verhindern. So viel die Commission weiß, brachten die HH. Stevens jedoch das gläserne Eichmaaß an einem zwischen New-York und Amboy fahrenden Dampfboote und auch an ihren Locomotivmaschinen an. A. d. O.

|338|

Man sehe hierüber auch die neuen, von Prof. Turner an der Universität in London angestellten Versuche in den Abhandlungen der Royal Society für das Jahr 1834. A. d. O.

|340|

Man sehe über die Vorschläge des Hrn. Ewbank das Franklin Journal Bd. IX., S. 366, und Bd. X. S. 80. A. d. O.

|342|

Man findet diesen Apparat im Franklin Journal Bd. XVI. beschrieben. A. d. O.

|342|

In der Zeichnung treten die beiden Schultern h, i nicht weit genug hervor; sie sollten weiter über die Scheiben zu liegen kommen, damit sie weder durch ein Herabsinken, noch durch ein Steigen des Wassers von den Scheiben befreit werden können. A. d. O.

|354|

Nimmt man an, daß die Hize eines kleinen aus dem Scheitel des Kessels geschnittenen Metallstabes von der Wärmeleitungskraft des Metalles allein herrühre (die Heizkraft des Dampfes im Kessel nicht in Anschlag gebracht); und nimmt man ferner an, daß die Temperaturen des Stabes konstant wurden, so ist das Verhältniß des Ueberschusses der Temperatur y irgend eines Punktes, welcher sich in einer Distanz x über der Temperatur der Luft befindet, zu der Temperatur y' irgend eines in der Distanz x' gegebenen Punktes durch das Verhältniß y : y' = log. x : log. x' ausgedrükt. In unserem Falle ist y = 405 – 80 = 325°, x = 10,0 Zoll, und x' = 6,5 Zoll; mithin ist y' = 399°, und die Temperatur an diesem Punkte y' + 80 = 479°.

Um die Temperatur der Quelle der Hize aufzufinden, haben wir die Gleichungen

x' √(2h/kl)x √(2h/kl)
y' = A und y = Ae

worin y' und y der Mehrbetrag der Temperatur an den Distanzen x' und x im Vergleiche mit der Temperatur der Luft ist. A. ist die Temperatur der Quelle der Hize; e die Basis der Naper'schen Logarithmen, 2 l die Dike des Stabes und h/k das Verhältniß seiner Wärmeausstrahlung zu seiner Wärmeleitung. Um √(2h/kl') welches für die beiden Punkte x und x' gleich ist, zu finden, erhält man:

Textabbildung Bd. 61, S. 354

so ist in dem vorliegenden Falle √(2h/kl) = 0,058 und log. A = log. y' + x'√(2h/kl') log. e = 2,765, und mithin A = 582°.

Der Kessel muß an dem fernsten Punkte heißer gewesen seyn, als er gewesen wäre, wenn er nicht mit dem überhizten Dampfe in Berührung gestanden hätte.

A. d. O.

|356|

Diese Zahlen wurden aus der von Arago und Dulong gegebenen Tabelle durch Interpolirung gezogen; sie entsprechen, wenn sie auch nicht vollkommen genau sind, dem fraglichen Zweke doch zur Genüge. Die beiden lezten Zahlen ergaben sich durch Substitution aus der von denselben Beobachtern gegebenen Formel. A. d. O.

|357|

Zur Zeit, wo die Versuche angestellt wurden, war die Abhandlung Rudberg's in den Annales de Chimie et de Physique, Vol. 48 noch nicht bekannt. A. d. O.

|358|

Obschon das Instrument häufig zur Bestimmung der stationären Punkte benuzt wurde, so entstanden dadurch doch keine derlei bleibende Veränderungen in dessen Angaben, wie Rudberg ihrer erwähnt. A. d. O.

|359|

Einige Stüke, die wir erhielten, waren mit Schwefel-Spießglanz verunreinigt, aus welchem sie offenbar gewonnen wurden; diese wurden bei Seite gelegt. A. d. O.

|370|

Diese Legirung zeigte beim Uebergange vom flüssigen in den festen Zustand keinen stationären Punkt; allein eine innere Veränderung, welche bei 206° in festem Zustande in ihr vorging, erzeugte ein Steigen und einen stationären Punkt bei 208°. A. d. O.

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


Orte
Feedback

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