XXV. Auszug aus einer Abhandlung des Hrn. Roche, ehemaligen Dirigenten der Werke in Indret, über die Ursachen der Explosionen der Dampfkessel.

Aus dem Bulletin de la Société d'encouragement. Nov. 1837, S. 437.

Der Verfasser findet die Explosionen der Dampfkessel, mit Ausnahme jener Fälle, in denen sie durch eine übermäßige Belastung der Sicherheitsventile erzeugt werden, in einem plözlichen oder allmählichen Sinken des Wasserstandes, in Folge dessen ein Theil der Kesselwinde bloßgelegt und zum Rothglühen erhizt wird. Denn, wenn dieser überhizte Theil des Kessels plözlich wieder mit Wasser bedekt wird, so muß sich augenbliklich eine so große Menge Dampf entwikeln, daß der Kessel zerspringt.

An den Hochdrukmaschinen ist das allmähliche Sinken des Wasserstandes während ihres Ganges durch das Spiel der Speisungspumpen bedingt. Die Explosion ereignet sich, sobald das Spiel der Pumpe, nachdem es durch irgend eine Ursache unterbrochen worden ist, wieder beginnt; denn, wenn die zum Rothglühen gekommenen Wände neuerdings wieder mit Wasser bedekt werden, so tritt eine Explosion ein. Anders verhält es sich mit den Kesseln der Dampfboote; denn hier reicht ein starkes Schaukeln des Fahrzeuges hin, um das Wasser auf die erhizte Wand zu schleudern und dadurch die Katastrophe herbeizuführen.

Die gegenwärtig gebräuchliche Form der Hochdrukkessel gibt dem Verf. gemäß mit eine bedingende Ursache zu Explosionen. Sie bestehen nämlich, wenn sie den Feuerherd im Inneren haben, aus zwei cylindrischen, mit einander parallel laufenden Siedröhren, welche durch Tubulirungen mit einem oberhalb befindlichen Kesselkörper communiciren. Das Ganze ist bloß bis zur Mitte dieses Körpers mit Wasser gefüllt, indem man den übrigen Raum als Dampftehälter betrachtet. Da das Innere des Herdes nach allen seinen Tangenten erhizt wird, so bilden sich Dampfkügelchen, welche um so linger bestehen, je minder zahlreich die Communicationen mit dem höher liegenden Körper sind. Das Metall überhizt sich während die Kügelchen auf ihm haften; es wird plözlich abgekühlt, wenn sie ihren Plaz verändern und Wasser an deren Stelle gelangt. Hiedurch entstehen in dem Metalle Sprünge, die zuweilen partielle Explosionen, |82| welche das Leben der Heizer in Gefahr sezen, veranlassen. Da das Ausströmen der in den Siedröhren erzeugten Dampfkügelchen mit der Zahl der zwischen diesen Siedröhren und dem oberhalb befindlichen Behälter bestehenden Tubulirungen im Verhältnisse steht, so wird man sich das Steigen und Sinken des Wasserstandes leicht erklären können. In der That wird der Raum, den die Dampfkügelchen einnehmen, da sie nicht so rasch ausströmen können, als sie sich erzeugen, scheinbar eine Vermehrung des Volumens des Wassers bedingen, so daß man eine übermäßige Speisung mit Wasser vermuthen könnte. Dieser Zustand der Dinge wahrt so lange, als die Maschine in Thätigkeit ist; so wie diese aufhört, oder so wie die Verbrennung langsamer von Statten geht, nehmen die Dampfkügelchen in den unteren Siedrohren nicht mehr denselben Raum ein, und deren Volumen wird durch das von der oberen Siedröhre herabgelangende Wasser ersezt. Hieraus folgt eine solche Entblößung der Wände, daß sie sich in einer bedeutenden Ausdehnung überhizen können; und so wie dann die Maschine wieder zu arbeiten beginnt, so bedingt die Thätigkeit des Feuers die Bildung neuer Kügelchen, die durch ihr Aufblähn den früheren Wasserstand wieder herstellen. Um diesen jedoch zu erreichen muß das Wasser über die früher entblößt gewesenen Wände gehen; und wenn diese Zeit hatten zum Rothglühen zu kommen, so wird eine Explosion eintreten.

Um diesen plözlichen Veränderungen des Wasserstandes zu begegnen, sind die Maschinen der Dampfboote auf der oberen Seine mit einer Aushülfspumpe versehen, welche durch eine kleine einfachwirkende Maschine, die den Dampf von dem Kessel des Hauptmotors her erhält, in Bewegung gesezt wird. Wenn das Boot anhält, die Herde geöffnet sind, und wenn folglich durch das Verschwinden der Dampfkügelchen der Wasserstand gesunken ist, so kann der Heizer mit Hülfe dieser Pumpe den ursprünglichen Wasserstand wieder herstellen; doch bleibt die gehörige Würdigung dieser Umstände ganz seinem Ermessen überlassen.

An den Kesseln mit niederem Druke ist das plözliche Sinken des Wasserstandes durch ganz andere Ursachen bedingt. Diese Kessel haben nämlich die Gestalt eines Parallelopipedums; ihre äußeren Wände sowohl als die inneren sind flach und aus so dikem Bleche gebaut, daß sie sich unter dem geringen Druke, dem sie ausgesezt werden, nicht biegen. Diese Steifheit der Wände wird jedoch durch die plözlichen Veränderungen im Druke, welche abwechselnd von Innen und von Außen erfolgen, in Kürze beeinträchtigt. Da die Wassercanälchen dieser Kessel in ihrer ganzen Ausdehnung mit dem oberen Theile communiciren, so können die Dampfkügelchen, welche |83| sich längs der mit dem Feuer in Berührung stehenden Wände bilden, leicht ausströmen; sie erzeugen daher auch kein so bedeutendes Aufschäumen des Wassers, wie es in den cylindrischen Kesseln Statt findet. Da nun hier die Ursache, welche das Bersten der cylindrischen Kessel bedingt, wegfallt, so fragt sich, wodurch denn an den Kesseln von niederem Druke ein plözliches Sinken des Wasserstandes eintritt. Den Grund hievon glaubt der Verf. in der Schwache der Wände dieser Kessel und in der bei deren Fabrication eingeführten Sparsamkeit suchen zu müssen. Er führt bei dieser Gelegenheit eine Thatsache an, deren Zeuge er selbst war. Er beobachtete nämlich bei den Versuchen, die an einer Maschine von niederem Druke von 160 Pferdekräften angestellt wurden, daß das Beginnen der Heizung immer von einer anderen Erscheinung begleitet war, als an den Hochdrukkesseln. In dem Maaße nämlich als der Druk des Dampfes zunahm, und in dem Augenblike, in welchem die in Menge entstehenden Kügelchen dahin wirken mußten ein Steigen des Niveau des Wassers zu erzeugen, fiel dieses vielmehr, bis sich das Sicherheitsventil hob. Dann blieb der Wasserstand derselbe bis die Maschine in Gang kam, und wenn der Druk im Innern hierauf um 3 bis 4 Centimeter Queksilber gefallen war, so war der Wasserstand ohne Mitwirkung der Speisungspumpe wieder auf seine frühere Höhe gestiegen. Hr. Roche konnte sich diese Erscheinung nicht erklären, bis er endlich durch einen Zufall auf deren Grund kam. Der Druk war nämlich einst, nachdem die Feuerung nachgelassen hatte, niedrig geworden, die Räder machten nur 8, anstatt 22 Umgänge; und der Manometer zeigte bald 2 Centimeter unter, bald eben so viel über Null. Plözlich blieb der Schwimmer des Manometers auf 4 Centimeter unter Null stehen, und da ihn das Queksilber nicht mehr emporhob, so war offenbar, daß sich im Kessel ein luftleerer Raum bildete. Als der Verf. um sich hievon zu überzeugen den sogenannten Sauger öffnete, drang die atmosphärische Luft plözlich mit solcher Gewalt in den Kessel, daß sich dessen Wände ausbauchten und eine Erschütterung erlitten, in deren Folge einige Nieten los wurden. Die Maschine blieb stehen, kam aber nach gehöriger Aufzündung des Feuers wieder in ihren gewöhnlichen Gang. Die Schlüsse, die der Verf. aus dieser Beobachtung zog, sind folgende:

Da ein äußerer Druk von 4 bis 6 Centimeter hingereicht hatte, um die Kesselwände um 5 bis 6 Millimeter einzudrüken, so mußten sie durch einen inneren Druk von 12 Centimetern um 10 bis 16 Millimeter ausgebaucht werden, und da diese Ausbauchung den Rauminhalt vermehrte, so mußte die Höhe des Wasserstandes nothwendig sinken. Bringt man hiemit auch noch die durch irgend eine |84| Ursache veranlaßte Neigung des Fahrzeuges in Anschlag, so müssen nothwendig vom Wasser entblößte Oberflächen entstehen, die zum Rothglühen kommen können. Wenn sich nun unter diesen Umständen das Sicherheitsventil öffnet, so wird der Heizer durch das hiebei entstehende Geräusch aufmerksam gemacht, daß er das Feuer vermindern muß; er öffnet daher das Thürchen des Herdes, und steigert die Speisung, indem er bemerkt, daß der Wasserstand gesunken ist. Hieraus folgt eine Verminderung des Drukes, die Kesselwände werden wieder gerade; kurz Alles sucht den früheren Wasserstand wieder herzustellen; um jedoch auf diesen zu gelangen muß das Wasser über die überhizten Oberflächen strömen, wodurch augenbliklich eine Explosion entsteht. Das plözliche Sinken des Wasserstandes ist daher an den Maschinen von niederem Druke durch eine Formveränderung des Kessels bedingt, und diese Formveränderung wird um so bedeutender, je mehr der Kessel durch das Oxyd und durch die bald nach Innen, bald nach Außen entstehende Convexität Schaden leidet.

Es ergibt sich demnach aus den Beobachtungen des Verf., daß an den beiden Arten von Maschinen dieselben Wirkungen durch verschiedene Ursachen hervorgebracht werden, und daß die Anomalien, welche die Explosionen herbeiführen, sich um so öfter ereignen, je öfter der Gang der Maschine unterbrochen werden muß, um neuerdings wieder zu beginnen, oder je öfter er bei verschiedenem Druke Statt finden muß.

Hr. Roche glaubt, daß die bis auf den heutigen Tag in Vorschlag gebrachten Sicherheitsmittel für beide Arten von Maschinen ungenügend sind. Die Schwimmer mit Ventil lassen sich nur auf die Landmaschinen anwenden; die steinernen Schwimmer mit Glokenwerk sind am dauerhaftesten und auch am bequemsten, die hohlen metallenen Schwimmer haben den Nachtheil, daß sie sich, wenn sie einem starken Druke ausgesezt werden, nach und nach mit Dampf füllen, der sich darin verdichtet, und der die Schwimmer endlich in Taucher umwandelt. Die Schwimmer, deren man sich an den englischen Maschinen mit dem besten Erfolge bediente, sind jene, deren Inneres mit der atmosphärischen Luft communicirt; denn diese deuten alle Arten von Niveau-Veränderungen an. Das einzige Mittel, wodurch dem Vers. gemäß den Explosionen gesteuert werden könnte, bestünde, was die Hochdrukkessel betrifft, darin, ihnen eine Form zu geben, bei der der Dampf Abfluß hätte, ohne daß das Wasser in merklicherem Grade gehoben würde, als an den Kesseln von niederem Druke; und was diese lezteren betrifft, die Ausdehnung ihrer ebenen Flächen zu vermindern und ihnen eine größere Stärke zu |85| geben. An ersterem Kesselsysteme würde dieß bei einer Maschine von 160 Pferdekräften einen Kostenaufwand von 3000, an lezterem hingegen nur einen von 1000 Fr. bedingen. Endlich verlangt Hr. Roche, daß der Heizer und Maschinist in Zukunft einer Prüfung unterworfen werde, die dem Publicum jede moralische Garantie gewährt.