Titel: Ueber die Anwendung des Gußstahlblechs zur Construction der Dampfkessel.
Autor: Combes,
Lorieux,
Couche,
Fundstelle: 1862, Band 164, Nr. II. (S. 3–18)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj164/ar164002

II. Ueber die Anwendung des Gußstahlblechs zur Construction der Dampfkessel. – Auszug aus einem an den kais. französischen Minister für Ackerbau, Handel und öffentliche Arbeiten erstatteten Bericht der HHrn. Combes, Lorieux und Couche.1)

Aus den Verhandlungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbfleißes in Preußen, 1861, 6te Lieferung, S. 266.

Die HHrn. Jackson, Pétin und Gaudet hatten, für die Pariser Industrie-Ausstellung im Jahre 1855, einen cylindrischen Dampfkessel aus Gußstahlblech, den ersten dieser Art in Frankreich construirten, angefertigt, und denselben der französischen Regierung zu beliebigen, geeignet erscheinenden Versuchen zur Verfügung gestellt. Von dem Hrn. Minister für Ackerbau, Handel und öffentliche Arbeiten ward jenes Anerbieten angenommen und einer, auf Empfehlung der Commission centrale des machines à vapeur, aus den HHrn. Combes, Lorieux und Couche gebildeten Special-Commission der Auftrag ertheilt, die Beschaffenheit des neuen Blechs zu untersuchen und ein, auf Versuche sich stützendes, motivirtes Gutachten über den Betrag der etwa zulässigen Reduction der vorschriftsmäßigen Dicke, bei Benutzung einer solchen Blechgattung zu dem cylindrischen Mantel der Dampfkessel, abzugeben.

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Die am 15. März 1856 ernannte Commission begann ihre Arbeiten mit der Prüfung des Kessels auf seine Festigkeit und Dichtheit unter hohem inneren Druck.

Der Kessel hatte einen lichten inneren Durchmesser = 1 Meter. Die Dicke seiner Bleche betrug 6 Millimeter.

Nach der französischen Vorschrift für die Blechstärke2)

e = 1,8 (n – 1) d + 3 Millim.

(d Durchmesser in Metern, n Dampfdruck in Atmosphären), welche ohne den willkürlichen Summand = 3 Millim. einer zulässigen Spannung von 2,87 Kil. per Quadr.-Millim. entspricht, würde der in Rede stehende Kessel einer Dampfspannung von 2,67 Atmosphären genügt haben, und es hätte seine Prüfung vorschriftsmäßig unter einem Druck von 3 . 1,67 + 1 = 6 Atmosphären geschehen müssen.3) Da aber die Verfertiger die Druckprobe bis zu einer Höhe von 17 Atm. gesteigert wissen wollten, so wurde der Kessel am 27. Juli 1856, in Gegenwart der Commission, einer solchen ausgesetzt. Man bemerkte hierbei nur an zwei oder drei Stellen eine geringfügige Undichtheit. Bei dieser Probe betrug die transversale Spannung der Bieche: im vollen Querschnitt des Kessels 13,78 Kil. per Quadr.-Millim., und in seinem, durch die Niete (16 Millim. Durchm. bei 32 Millim. Abstand der Nietlöcher von Rand zu Rand), auf 2/3 reducirten Querschnitt, 20,67 Kil. per Quadr.-Millim.

Zur Prüfung der Festigkeit und Dehnbarkeit der zu diesem Kessel verwendeten Gußstahlbleche requirirte die Commission von den Verfertigern einige mit den gedachten Blechen identische Proben, aus welchen Versuchsstücke in analoger Form hergestellt, im Querschnitt möglichst genau auf 10 Millim. Breite bei 6 Millim. Dicke befeilt, und auf der Seitenfläche mit gleich weit entfernten Querlinien, als Marken zur Messung der Verlängerungen, versehen wurden. Die geringe Länge der Stücke (180 Millim. zwischen den äußersten Marken), die Localitäten und die vorhandenen Hülfsmittel (die Versuche wurden mit Hülfe eines Krahns in einem Hüttenwerk ausgeführt) gestatteten nur die Messung der, nach Ueberschreitung der Elasticitätsgrenze eintretenden größeren Verlängerungen.

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Bei den, in der 2ten und 4ten Columne der nachstehenden Tabelle mitgetheilten, auf den Quadrat-Millimeter des ursprünglichen Querdurchschnitts der Versuchsstücke reducirten, Belastungen: per Kil., ergaben sich die in der 3ten und 5ten Columne beziehungsweise notirten, auf die ursprüngliche Länge jener Versuchsstücke als Einheit reducirten Verlängerungen. Bei den mit * bezeichneten Belastungen erfolgte der Bruch.

Länge
des Stücks in der
Walzrichtung
Länge des Stücks
senkrecht gegen die
Walzrichtung
Nr. p λ Nr. p λ
1. 57,98* 0,178 5. 29,81 0,017
39,57 0,046
2. 40,53 0,055 47,91* 0,133
44,15 0,078
47,35* 0,155 6. 30,51 0,020
39,45 0,040
3. 40,10 0,050 40,40 0,067
46,87* 0,178 44,40 0,094
deßgl. nach 5 Min. 0,108
4. 38,00 0,041 45,23 0,125
45,57* 0,123 46,20* 0,178

Hiernach erfolgte der Bruch

im Mittel von Nr. 1–4 bei p = 49,44 Kil.; λ = 0,158
Nr. 5 u. 6 bei p = 47,05 Kil.; λ = 0,155
Nr. 1–6 bei p = 48,65 Kil.; λ = 0,157.

Von den Fabrikanten war die Festigkeit des zu dem Kessel verwendeten Blechs auf 80 Kil. per Quadr.-Millim. angegeben worden.

Die entsprechenden Werthe für die Versuchsstücke liegen, wie die mit * bezeichneten Zahlen der Tabelle ergeben, zwischen den Grenzen: 45,57 und 57,98 Kil. Es ist hiernach die Festigkeit der untersuchten Blechproben eine erheblich geringere als die der zu dem Kessel verwendeten Bleche.

Die Verfertiger glaubten diesen wesentlichen Unterschied durch die Verschiedenheit erklären zu müssen, welche bezüglich der Qualität und Beschaffenheit der Bleche des Kessels und der eingelieferten Proben besteht. Auch fanden sich dieselben zu der weiteren Bemerkung veranlaßt, daß sie im Stande seyen, die sich entgegenstehenden Eigenschaften des Gußstahlblechs: Festigkeit und Dehnbarkeit, die eine auf Kosten der anderen, durch sichere Fabrications-Methoden beliebig zu erhöhen. Diese |6| Erklärung ist übrigens durch die gewonnenen Versuchsresultate bestätigt worden, denn es zeigten die Proben, bei ihrer mittelmäßigen Festigkeit, eine sehr bemerkenswerthe Dehnbarkeit. In der Nähe der Bruchstelle mußte die Dehnung noch viel größer gewesen seyn, als vorstehend im Mittel für die Entfernung der beiden äußersten Marken angegeben ist; es wurde nämlich bei den Versuchen 1, 2 und 4 auch noch der Bruchquerschnitt ausgemessen, und es ergab sich derselbe beziehungsweise

= 0,444; 0,355; 0,367; im Mittel = 0,388

des ursprünglichen Querschnitts bei einer mittleren Dehnung = 0,152 zwischen den äußersten Marken.

Eine andere Versuchsreihe, welche am 28. April 1857 angestellt wurde, betraf die Festigkeit der Vernietung. Dieselbe äußert sich, wenn man von der, in der Regel zutreffenden, Annahme ausgeht, daß die Niete nicht ganz genau in die Nietlöcher passen, in zweifacher Weise. In diesem Falle ist nämlich, bevor bei allmählich gesteigerter Spannung der vernieteten Bleche die Abscherung der Niete eintritt, zunächst ein dem Spielraum entsprechendes Gleiten der Bleche längs einander zu erwarten, welchem sich die Reibung, entsprechend der nicht unbeträchtlichen Längenspannung in den rothwarm angetriebenen und nachher erkalteten Nietbolzen, mit solcher Kraft widersetzt, daß die (gewöhnlich allein in Betracht gezogene) Abscherungsfestigkeit möglicherweise gar nicht zur Entwickelung kommt.

Um den Widerstand gegen dieses Gleiten zu messen, wurden drei Streifen des 6 Millim. dicken Gußstahlblechs von je 50 Millim. Breite durch ein rothwarm angetriebenes, 16 Millim. im Durchmesser (201 Quadr.-Millim. Querschnitt) starkes Niet von Gußstahl in solcher Weise auf einander liegend verbunden, daß das ovale Nietloch des mittleren Blechstreifens ein Gleiten desselben gegen die beiden äußeren gestattete. Demnächst wurde die Belastung beobachtet, bei welcher ein solches Gleiten eintrat. Diese Belastung, dividirt durch den Querschnitt des Nietbolzens, ergab sich

bei einem Versuch = 11,98 Kil.,
bei einem andern = 14,23 „
im Mittel also = 13,10 „ per Quadr.-Millim. Querschnitt.

Bis zur Ueberwindung der Abscherungsfestigkeit konnte, wegen unzureichender Festigkeit der Aufhängungsvorrichtung, die Belastung nicht gesteigert werden.

Durch zwei weitere Versuche, bei welchen nur zwei Blechstreifen, der eine mit ovalem Nietloch, durch ein rothwarm angetriebenes Gußstahlniet |7| verbunden waren, wurde das wirkliche Verhalten der Nietung eines Dampfkessels richtiger dargestellt, wenn auch die Erscheinung des Gleitens weniger rein hervortreten mochte, wegen der etwas excentrischen Richtung des Zuges und der dadurch verursachten einseitigen Pressung der Nietköpfe gegen die Bleche.

Der Widerstand gegen das Gleiten wurde = 17,09 resp. 17,47, im Mittel also = 17,28 Kil. per Quadr.-Millim. Querschnitt des Nietbolzens gefunden.

Erwägt man, daß in beiden Fällen die Reibung in zwei Gleitflächen stattfindet, und daß der Reibungscoefficient. auf höchstens 1/3 geschätzt werden kann, so mußte in den Nietbolzen eine beständige Längenspannung von wenigstens

13,10/2 . 3 = 19,65 resp. 17,28/2 . 3 = 25,92 Kil.

per Quadr.-Millim. Querschnitt vorhanden seyn, d.h. eine ungefähr eben so große Spannung, als im Blech selbst an der schwächsten Stelle erst bei der Probe unter einem inneren Druck von 17 Atm. erreicht wurde.

Die Berichterstatter weisen aus Veranlassung dieses einigermaßen überraschenden Resultats darauf hin, daß, wenn auch bei Dampfkesseln ein solcher Spannungszustand der Niete durch die Rücksicht auf möglichste Dichtheit der Fugen sich motiviren lasse, derselbe doch bei der gewöhnlich auf ganz gleiche Weise – bei Rothglühhitze der Niete – gebildeten Vernietung von Blech- und Gitterbrücken kaum ein normaler genannt werden könne. Es werden hierdurch zwar die, in Folge unregelrechter Bohrung der Nietlöcher, eintretenden schädlichen Wirkungen einigermaßen aufgehoben, es geschieht eine solche Ausgleichung aber stets auf Kosten einer beständigen und oft sehr großen Längenspannung der Niete, welche verursacht, daß die von der Belastung abhängige transversale Spannung, auf Grund welcher ihre Dimensionen berechnet werden, vielleicht gar nicht zur Entwickelung gelangt. Zugleich wird erwähnt, daß bei mehreren in Deutschland ausgeführten Brücken dieser abnorme Zustand – freilich mit größeren Unkosten – durch eine sehr sorgfältige Herstellung der Nietlöcher in Verbindung entweder mit kalter Nietung oder Ersetzung der Niete durch Schraubenbolzen – Pauli'sche Brückenträger – umgangen worden sey.

Auf Grund der in dem Vorstehenden näher erörterten günstigen Versuchsresultate und in besonderer Berücksichtigung des einstimmigen Gutachtens der Commission centrale des machines à vapeur, fand sich die Regierung bestimmt, den aus Gußstahlblech verfertigten Dampfkesseln eine Toleranz von 1/3 der gesetzlichen Blechstärke zu gewähren. Auf Locomotivkessel |8| sollte eine solche Ausnahme jedoch vorläufig noch keine Anwendung finden. Durch Verfügung des Hrn. Ministers vom 18. Mai 1859 wurde die Commission zur Ausführung weiterer Versuche, insbesondere zur Untersuchung des während eines Zeitraumes von beinahe drei Jahren in ununterbrochenem Betrieb gewesenen Dampfkessels veranlaßt.

Nach Entfernung der Ummauerung des Dampfkessels ergab die sorgfältige Prüfung seiner äußeren Beschaffenheit, daß sich dieselbe in tadellosem Zustand befand. Die der directen Wirkung des Feuers ausgesetzt gewesenen Bestandtheile des Kessels hatten keine sichtbare Aenderung erfahren; die Wandungen waren durchweg wohlerhalten, die Blechkanten scharf und fest anschließend, und es waren die Nietköpfe unversehrt.

Der Kessel wurde nunmehr einer dreimal wiederholten, bis zu 21 Atmosphären gesteigerten, Druckprobe unterworfen. Es zeigten sich auch hierbei nur wenige undichte Stellen. Der ausgeübte Druck entsprach einer Umfangsspannung von circa 17 Kil. per Quadr.-Millim. im vollen Querschnitt, also einer Spannung von circa 25,5 Kil. in dem durch die Nietreihen auf 2/3 verminderten Querschnitt, eine Ziffer, welche als sehr beträchtlich zu erachten ist bei einem Versuch, welcher nicht sowohl zur Messung der normalen Festigkeit des Bleches selbst, als vielmehr zur Erkennung schadhafter Stellen im Blech und in der Nietung dienen sollte.

Der Kessel wurde jetzt zerstört, nachdem die Bleche mit Zeichen zur Erkennung ihrer früheren Lage im Kessel versehen worden waren. Zur Prüfung der absoluten Festigkeit und Dehnbarkeit seiner, der Wirkung des Feuers ausgesetzt gewesenen Bestandtheile wurden Versuchsstücke in derselben Weise wie die früher gelieferten Blechproben gebildet, und es wurden jetzt, mit einer Belastung von 36–40 Kil. per Quadr.-Millim. Querschnitt beginnend, für allmählich bis zum Bruch gesteigerte Belastungen, nicht nur die unter der Last eingetretenen Dehnungen, sondern auch die bleibenden Dehnungen nach Aufhebung der Last gemessen; für kleinere Belastungen war bei der Beschränktheit der disponiblen Mittel eine sichere Messung nicht möglich. Die Versuchsresultate sind nachstehend verzeichnet, wobei wieder p die Belastung in Kil. per Quadr.-Millim. Querschnitt, λ die verhältnißmäßige Dehnung während der Belastung, λ' aber die nach der Entlastung bleibende Dehnung bezeichnet.

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P λ λ'
Probe von der directen
Heizfläche, senkrecht gegen
die Walzrichtung
36,36
40,90
45,45
46,93
51,18
54,00
57,48
0,0073
0,0098
0,0196
0,0232
0,0367
0,0490
0,0980

0,0073
0,0171
0,0208
0,0367
0,0490






Bruch.
Probe von der directen
Heizfläche, im Sinne der
Walzrichtung
40,18
49,76
51,69
55,92
60,66
0,0074
0,0222
0,0297
0,0396
0,0990
0,0049
0,0173
0,0272
0,0396




Bruch.
Probe vom oberen Theil
des Kessels senkrecht gegen
die Walzrichtung
39,32
48,68
50,57
54,71
57,82
59,93
0,0172
0,0370
0,0444
0,0740
0,0913
0,1164
0,0148
0,0370
0,0444
0,0740
0,0913





Bruch.

Aus der Vergleichung der vorstehenden Resultate mit den betreffenden Zahlen der früheren Versuchsreihe (vergl. S. 5) ergibt sich zunächst die bemerkenswerthe und den bereits erwähnten gegensätzlichen Zusammenhang zwischen Festigkeit und Dehnbarkeit bestätigende Thatsache, daß erstere (59,36 im Mittel) größer als früher (48,65 i. M.), letztere dagegen (0,104 i. M.) kleiner als früher (0,157 i. M.) gefunden wurde.

Nachdem die verhältnißmäßige Dehnung bei nach und nach gesteigerter Belastung eine Größe von 0,038 im Mittel erreicht hatte, ließ sich mit den vorhandenen Beobachtungsvorrichtungen eine Verminderung derselben bei der Entlastung nicht mehr mit Sicherheit wahrnehmen. Diese Dehnung entspricht einer Belastung von im Mittel 51,93 Kil. per Quadr.-Millim. Querschnitt. Letztere Zahl dürfte in dem vorliegenden Falle als das wahre Maaß der Festigkeit zu betrachten seyn, indem sich erwarten läßt, daß jene Belastung, wenn nur längere Zeit hindurch wirkend, den Bruch herbeigeführt haben würde. (Die Berichterstatter verwahren sich dabei ausdrücklich gegen den Anspruch auf wissenschaftliche Genauigkeit dieser Resultate, welche vielmehr dem vorliegenden Zweck entsprechend, einen bloß praktischen Werth haben, und mit Hülfsmitteln erreicht wurden, wie eine mechanische Werkstatt sie darbietet.)

Von praktischer Wichtigkeit ist aber die Thatsache, daß weder die Walzrichtung, noch die Einwirkung des Feuers während eines dreijährigen Dienstes einen wesentlichen Einfluß auf die Festigkeit und Dehnbarkeit des Stahlblechs ausüben.

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Schließlich wurde versucht, wenigstens eine untere Grenze für die Festigkeit der Gußstahl-Niete zu erhalten, indem aus dem Kesselblech zwei durch ein Niet verbundene Streifen geschnitten, und diese nach und nach einer Belastung von 8000 bis 11000 Kil. unterworfen wurden. Bei 10500 Kil. Belastung entstand ein Riß in dem (äußeren) conischen Nietkopf, der sich bei 11000 Kil. erweiterte, und zu einem leichten gegenseitigen Gleiten der beiden Blechstreifen führte. Weiter als bis 11000 Kil., d. i. 54,7 Kil. per Quadr.-Millim. des Nietquerschnitts konnte wegen begrenzter Festigkeit des Krahns und der Suspensionskette die Belastung nicht gesteigert werden.

In dem ferneren Verlauf ihres Gutachtens erörtern die Berichterstatter die Gründe, welche sie zur Ausführung selbstständiger Versuche über die absolute Festigkeit und Dehnbarkeit der Gußstahl- und Eisenbleche veranlaßt haben. Sie heben die bessere Vergleichbarkeit der unter ähnlichen Bedingungen gewonnenen Versuchsresultate besonders hervor, und legen auch noch darauf ein Hauptgewicht, daß, weil man bei den früher stattgehabten Ermittelungen der absoluten Festigkeit von Blechen auf die Dehnbarkeit des Metalls keine Rücksicht genommen habe, gerade diesem Umstande in dem vorliegenden Falle besondere Aufmerksamkeit zu widmen sey. Sie weisen darauf hin, daß es unter den zahlreichen Anwendungen des Eisens nur zwei gebe, bei welchen man dieser letzteren Eigenschaft wegen sich Sorgen zu machen pflege, nämlich: bei der Verfertigung von Ketten und Hängestangen für Kettenbrücken, so wie von Ankerketten für die Marine. Wenn nun aber auch bei Dampfkesseln das Metall nicht wie bei jenen Anwendungen der Einwirkung von Stößen ausgesetzt sey, denen es durch seine elastische Deformation müsse Widerstand leisten können, so sey doch namentlich mit Rücksicht auf die Bearbeitung, welcher das Blech bei der Fabrication der Kessel unterworfen wird, genügende Dehnbarkeit nicht weniger nöthig: das Lochen und Verstemmen verbietet ein sprödes Blech, und wenn auch selbst diese Arbeiten nicht unmittelbar zu Rissen führen, so erhöhen sie doch die Sprödigkeit eines an sich schon spröden Blechs und vermindern also die Widerstandsfähigkeit eines Kessels gerade an den Stellen, in den Nietreihen, wo er derselben des verminderten Querschnitts wegen am meisten bedarf.

Die Explosion des Kessels der Locomotive la Turquie (Station Dormans, Linie Paris-Straßburg) am 20. August 1857 wird als Beispiel angeführt, wobei der erwähnte Umstand augenscheinlich die Explosion verursacht habe. Die Versuche mit den, dem explodirten Kessel entnommenen 6 Probestücken ergaben eine Festigkeit = 28,4 bis 37,6 Kil., im Mittel = 33,85 Kil. per Quadr. Millim., Zahlen welche für Blech aus Puddeleisen |11| genügend erscheinen. Die ungenügende Festigkeit der Bleche konnte daher nicht die Ursache der stattgehabten Explosion gewesen seyn; auch deuteten alle Umstände darauf hin, daß ein zu niedriger Wasserstand nicht vorhanden und die Dampfspannung bei weitem nicht so hoch gewesen seyn konnte, daß dadurch eine Ueberwindung der normalen Festigkeit der Bleche, selbst in dem durch die Niete um 0,44 verminderten Querschnitt, hätte eintreten können. Es wurde aber auch die verhältnißmäßige Dehnung jener 6 Proben bei der Bruchbelastung gemessen und als zwischen den weiten Grenzen 0,013 und 0,069 liegend gefunden, woraus hervorgeht, daß wenigstens einige der Bleche große Sprödigkeit besaßen. Diese Eigenschaft des Metalls offenbarte sich bei den Versuchen schon dadurch, daß der Bruch plötzlich, ohne vorhergehende Anzeichen, erfolgte, und daß der Bruchquerschnitt keine meßbare Reduction erfuhr. Schließlich wird hervorgehoben, daß die Sprödigkeit der Bleche nicht nur die Explosion eines Kessels veranlassen, sondern auch die Gefahr derselben erhöhen könne, indem sie, wie auch im angeführten Falle geschah, ein Zerspringen in viele Stücke zur Folge hat, die auf weite Entfernungen weggeschleudert werden.

Die Versuche der Commission mit Blech aus englischem Puddeleisen und aus weichem Holzkohleneisen (von Audincourt) lieferten folgende Resultate für die Dehnungen λ bei den Belastungen p in Kil. per Quadr.-Millim. des anfänglichen Querschnitts, welche Dehnungen sämmtlich innerhalb der Genauigkeitsgrenzen der Beobachtung als bleibend bei der Entlastung erkannt wurden.

Blech von englischem Puddeleisen. Blech von Holzkohleneisen von
Audincourt
.
p λ p λ
Zug in der
Walzrichtung
23
32


Bruch.
Zug in der
Walzrichtung
35
37,9
0,050

Bruch

Zug senkrecht gegen
die Walzrichtung
22,6
28
32
34
35

0,005
0,010
0,015




Bruch

Zug senkrecht gegen
die Walzrichtung
32,8
33,5
34,5
35,4
0,035
0,045
0,060



Bruch

Aus einer Vergleichung der vorstehenden Versuchsreihen läßt sich folgern, daß die Sprödigkeit des Puddeleisens ein Hauptmangel desselben ist, und daß die Vorzüge des Holzkohleneisens weniger in seiner größeren |12| Festigkeit, als vielmehr in seiner großen Dehnbarkeit beruhen, hinsichtlich welcher dieses Blech in der Mitte steht zwischen dem Blech aus Puddeleisen und aus Gußstahl, wobei jedoch zu erwägen, daß es einen in der Unvollkommenheit der Schweißung begründeten wesentlichen Fehler hat, der es unter der Einwirkung des Feuers geneigt macht, sich zu spalten. –

Nach den mitgetheilten, für die Einführung des Gußstahlblechs zur Verfertigung der Dampfkessel höchst günstigen eigenen Erfahrungen glaubte die Commission auch die Urtheile renommirter Ingenieure und Fabrikanten einholen zu sollen, und zwar nicht nur Solcher, welche bereits von diesem Metall zu dem in Rede stehenden Zweck Gebrauch gemacht hatten (die HHrn. Pétin und Gaudet lieferten von Juli 1857 bis December 1860 an Gußstahlblechen zu Dampfkesseln 109,000 Kilogr.), als auch Solcher, welche etwa principieller Bedenken wegen von der Verwendung desselben bisher Abstand genommen haben möchten.

Der Bericht resumirt die von den betreffenden Fachmännern der Commission zugegangenen gutachtlichen Aeußerungen, welchen hier nur einige Notizen entnommen werden mögen:

1. Herr Delacour, ingénieur des constructions navales et des ateliers de la Ciotat, welcher das Gußstahlblech zu zwei kleinen Kesseln an Bord des Packetboots la Néva benutzt hat, constatirt seine leichte Bearbeitung, seine Biegsamkeit, welche die Anwendung von Winkeleisen zur Verbindung unter rechtem Winkel entbehrlich macht, seine vollständige Homogenität und die schätzbare Eigenschaft, unter der Einwirkung des Feuers sich nicht zu spalten und abzublättern wie Eisenblech. Für den cylindrischen Theil des Kessels hält er die Reduction der Dicke auf die Hälfte, im Vergleich mit Eisenblech, mit Sicherheit für zulässig; bei ebenen Kesselwänden hält er aber eine im Verhältniß der geringeren Dicke stehende Vervielfältigung der Bolzen für nöthig, wodurch die Abmeißelung des Kesselsteins sehr erschwert werden wird.

2. Herr Mazeline von Havre hat n. A. bei 6 in der Raffinerie der Herren Clerc zu Ingouville aufgestellten Kesseln alle dem Feuer ausgesetzten Theile aus Gußstahlblech verfertigt; sie sind seit zwei Jahren in Betrieb, und verspricht sich Herr Mazeline von ihnen die vierfache Dauer eiserner Kessel. Mit dem Marine-Ministerium steht derselbe in Unterhandlung wegen Verwendung des Gußstahlblechs, wenn nicht zur Construction der ganzen Kessel, so doch wenigstens der dem directen Feuer ausgesetzten Theile. Auch er führt an, daß sich das Gußstahlblech niemals im Feuer spalte, ferner, daß es bei Hellrothglühhitze sich vortrefflich verarbeiten lasse, und eine nur mit derjenigen des reinen Roth-Kupfers vergleichbare Hämmerbarkeit besitze; für die cylindrischen Kesselwände |13| hält er die Reduction der Dicke um 1/2, für die ebenen Wände um 1/3 für zulässig.

3. Herr Houel, ingénieur des établissements de la société Cail, stimmt in Betreff der vorzüglichen Eigenschaften des Metalls mit den zuvor genannten Fachmännern überein, glaubt aber, daß die Reduction der Blechstärke auf die Hälfte an die Bedingung einer doppelten Nietreihe geknüpft und außerdem der Umstand in Betracht gezogen werden müsse, ob die Bleche dem directen Feuer oder der Einwirkung des Meerwassers ausgesetzt sind oder nicht. Für die dem Feuer oder der Einwirkung des Meerwassers ausgesetzten Flächen schlägt er die Formeln vor:

e = 0,90 (n – 1) d + 2 Millim. bei doppelter Nietreihe,
e = 1,4 (n – 1) d + 3 „ „ einfacher Nietreihe;

anderenfalls die Formeln:

e = 0,65 (n – 1) d + 2 Millim. bei doppelter Nietreihe,
e = 0,80 (n – 1) d + 2 „ „ einfacher Nietreihe;

endlich für die einem äußeren Druck ausgesetzten cylindrischen Flächen:

e = 1,8 (n – 1) d + 3 Millim.

4. Die Ingenieure der Oftbahn machten mit einem 1858 gebauten, mit Herd und Feuerbüchse von Gußstahl versehenen Locomotivkessel anfänglich nicht ganz günstige Erfahrungen; es zeigten sich Risse im unteren Theil des Herdes, und es stellte sich die Meinung fest, daß es dem Stahl etwas an Weichheit fehle. Nach einigen Reparaturen hielt sich übrigens der Kessel gut; derselbe hatte bei ihrer Berichterstattung bereits 400 Kilometer durchlaufen.

5. Herr Boutmy, ingénieur du matériel de la section sud du réseau de Paris à la Méditerranée, theilt Beobachtungen mit, welche mit denjenigen der Ingenieure der Ostbahn übereinstimmen. Bei zwei Locomotiven mit einem Feuerherd von Gußstahl (Bleche von 10 bis 11 Millim. Dicke, außer der vorderen durchlochten Platte, welche 18 Millim. stark ist) hat man Anfangs große Schwierigkeiten gehabt, die 0,09 bis 0,10 Meter entfernt liegenden Bolzen dicht zu halten; sie waren von Eisen, und mußten durch solche von Rothkupfer ersetzt werden. Bei der letzten Besichtigung zeigten sich einige von den Bolzlöchern als dem Anschein nach in der Walzrichtung verlaufene leichte Risse. Uebrigens wurden weder blasige noch abgeblätterte Bleche beobachtet; bei der Herstellung ließen die Blechränder sich sehr gut biegen, und es haben die Vernietungen sich gut gehalten.

6. Das Comité für Mechanik der gleichfalls um ihre Meinung befragten Société industrielle de Mulhouse benutzte die Gelegenheit, über die Bestimmungen des in Kraft stehenden französischen Regulativs überhaupt |14| seine Erfahrungen und Wünsche auszusprechen, welche auf die Annahme des in England herrschenden und kürzlich auch in Preußen angenommenen Princips, d.h. auf das Weglassen jeder Vorschrift über die Blechstärke hinauslaufen.

7. Im Gegensatz zu der Ansicht seiner Collegen befürwortet Herr Hirn von Logelbach die Aufrechthaltung und strengste Ueberwachung der Ausführung des Reglements in fraglicher Beziehung, und scheint selbst eine Rücksichtnahme auf die Qualität des Metalls nicht befürworten zu wollen.

8. Herr Farcot geht nicht so weit wie Herr Hirn, indem ihm wenigstens eine beträchtliche Toleranz zu Gunsten des Gußstahlblechs unbedenklich erscheint. –

Die weitere Verfolgung dieser Sammlung von Erfahrungen und gutachtlichen Aeußerungen glaubte die Commission unterbrechen zu dürfen, da inzwischen die Commission centrale des machines à vapeur mit der Bearbeitung einer durchgreifenden Revision der reglementarischen Bestimmungen von 1843 beauftragt worden war.

Nur die außerhalb Frankreich gemachten Erfahrungen glaubte die Commission noch in Erwägung ziehen zu müssen.

In Betreff Deutschlands wird bemerkt, daß, so vielfältig dort, insbesondere in Preußen, die Verwendung des Gußstahls im Maschinenbau auch sey, dieß doch von demselben in Form von Blech viel weniger gesagt werden könne; es wird ferner des die Anwendung des Gußstahlblechs zu Dampfkesseln betreffenden provisorischen preußischen Ministerial-Rescripts vom 11. October 1859 Erwähnung gethan, welches übrigens durch das neue Regulativ, betreffend die Anlage von Dampfkesseln, vom 31. August 1861, bereits anderweite Erledigung gefunden hat.4)

In Betreff Englands wird Hr. D. K. Clark, Verfasser der Schrift: Recent prctice in the locomotive engine. London, 1860“ als Autorität angeführt, welcher die günstigste Meinung über die Verwendung des neuen Materials zu Dampfkesseln ausspricht. Nach seinen Angaben werden in Sheffield Gußstahlbleche zu Dampfkesseln fabricirt, deren absolute Festigkeit im Durchschnitt 67 Kil. per Quadr. Millim. beträgt, während die vorzüglichen Eisenbleche von Yorkshire durch eine Belastung von 39,4 Kil., diejenigen von Staffordshire durch eine Belastung von 31,5 Kil. per Quadr. Millim. zerrissen werden. Die Berichterstatter bedauern, daß bei der Ermittelung der Festigkeit der gedachten |15| Blechgattungen nicht auch gleichzeitig ihre Dehnbarkeit gemessen worden sey. – Es wird ferner auf die im Jahre 1858 durch das Mining Journal veröffentlichten Mittheilungen hingewiesen, denen zufolge Blech von Puddelstahl bereits mit Erfolg angewendet worden sey, so namentlich bei einem zur Auskundschaftung des Niger bestimmten Dampfboot. Bei diesem Schiff wurden, um das Gewicht desselben auf ein Minimum zu beschränken, die ganze Bekleidung und die Kessel aus diesem Material angefertigt, und zwar in der halben Stärke, in welcher man Eisenblech zu dem gedachten Zwecke würde angewendet haben. Uebrigens spricht der Bericht die Meinung aus, daß dem Gußstahl, wegen seiner gerade so besonders schätzbaren Garantie der Homogenität, unbedingt der Vorzug vor dem Puddelstahl zu fraglichem Zweck gegeben werden müsse.

Alles zusammengenommen, halten die Berichterstatter es für hinlänglich erwiesen, daß Gußstahlblech bei einem angemessenen Grade der Kohlung eine doppelt so große Festigkeit sowie eine wesentlich größere Dehnbarkeit besitzt, als das zu Dampfkesseln gewöhnlich verwendete Eisenblech. Weitere Versuche halten sie aber für nöthig, um den zwischen jenen beiden Eigenschaften der Festigkeit und Dehnbarkeit bestehenden Zusammenhang genauer festzustellen, damit die Fabrication des Gußstahlblechs in den Stand gesetzt werde, auf rationelle und sichere Weise dasjenige Fabricat willkürlich zu erzielen, welches für den jedesmaligen Zweck das geeignetste ist. Die Herren Pétin und Gaudet fabriciren zwar zweierlei Sorten Gußstahlblech unter den Namen: tôle douce und tôle vive, ersteres zu Feuerherden und solchen Theilen, welche getrieben und stark gebogen werden müssen, letzteres zu den cylindrischen und äußeren Theilen der Kessel bestimmt; ob aber unter diesen Bezeichnungen in der That ganz constante Fabricate erzielt und geliefert werden, glauben die Berichterstatter gegenwärtig noch bezweifeln zu müssen.

Vorschläge der Commission.

In der Voraussetzung, daß es sich im Hinblick auf die in Aussicht stehende durchgreifende Revision der Ordonnanz vom 22. Mai 18435) bei ihren Vorschlägen nur um eine provisorisch ergänzende Bestimmung handeln könne, nahm die Commission auf Grund der von ihr angestellten Ermittelungen keinen Anstand, für Kesselbleche aus Gußstahl eine Reduction der vorschriftsmäßigen Dicke auf die Hälfte zu |16| befürworten. Sie gieng jedoch dabei von der Voraussetzung aus, daß es den die Befolgung des Reglements überwachenden Beamten zur Pflicht gemacht werden müsse, die zur Fabrication der Kessel bestimmten Gußstahlbleche vor ihrer Verwendung in den betreffenden Fabriken zu besichtigen, einzelne Proben zu prüfen und sodann sämmtliche Bleche, auf welche die reglementarische Toleranz Anwendung findet, durch Stempelung als solche kenntlich zu machen.

Von dem Comité für Mechanik der Société industrielle de Mulhouse war hervorgehoben worden, daß eine solche Vorprüfung, bei welcher die Blechstärke, sowie die Beschaffenheit des Materials zugleich in Betracht gezogen werden solle, praktisch unausführbar sey, und es hatte das gedachte Comité insbesondere auf diesen Umstand das Verlangen basirt, daß für die Folge von einer gesetzlichen Vorschrift über die Blechstärken gänzlich Abstand genommen werden möge, denn es könne die Production guter Bleche nur dadurch gehoben und gefördert werden, daß man dem fabricirten Material eine freie, seiner Beschaffenheit entsprechende, Verwendung zu Theil werden lasse.

Die Commission vermag diesen Ausführungen nicht in allen Punkten beizutreten. Sie erkennt zwar an, daß alle gesetzlichen Vorschriften in Sachen der Industrie einen progressiven Charakter haben, daß sie mit der Zeit veralten und periodisch dem Zustand und den Bedürfnissen der Industrie auf Neue angepaßt werden müssen, und daß daher in Betreff der Dampfkessel das Bedürfniß einer Revision und Aenderung der bestehenden gesetzlichen Vorschriften vorhanden sey. Durch das vollständige Freigeben der Blechstärken aber würde man aus dem einen Extrem in das andere geführt werden. Die in Kraft stehenden Bestimmungen hätten bisher große Dienste geleistet, die Sicherheit begründet und zu dem guten Ruf der französischen Kesselfabriken wesentlich beigetragen; Garantien bei einem neuen Material, wie Gußstahlblech, seyen wenigstens in der ersten Zeit nöthig, und es sey endlich die Zahl der Etablissements, welche sich mit der Fabrication von Gußstahlblech befassen, nicht eine so große, daß die befürchteten praktischen Schwierigkeiten in's Gewicht fallen dürften.

Was den Umstand betrifft, ob die Blechs der directen Einwirkung des Feuers ausgesetzt sind oder nicht, so ist die Kommission nicht der Meinung, daß die Reduction der vorschriftsmäßigen Stärke auf die Hälfte nur auf die letzteren sich beziehen, für die ersteren aber ein geringeres Maaß der Reduction genommen werden solle. Eine solche Unterscheidung, wenn auch nicht ganz und gar ohne Grund, werde gleichwohl auch durch das in Kraft befindliche Reglement nicht gemacht, denn je |17| dicker das Blech, desto mehr sey es, unter übrigens gleichen Umständen, der Gefahr des Verbrennens und Abblätterns ausgesetzt.

Die für Locomotivkessel in Frankreich bereits gewährte Toleranz von 1/3 der Blechstärke empfiehlt die Commission, neben der Toleranz von 1/2 zu Gunsten des Gußstahlbleches, für die Bleche jener Kessel aufrecht zu erhalten, so daß danach die Gußstahlbleche für Locomotivkessel nur 1/3 so dick zu seyn brauchten wie Eisenbleche für stationäre Kessel bei gleichem Durchmesser und gleicher Dampfspannung.

In allen Fällen aber glaubt die Commission ein Hauptgewicht auf die Art der Vernietung der in der Richtung der Länge des Kessels laufenden Fugen legen zu müssen. Sie empfiehlt daher an die Toleranz von 1/2 der Blechstärke ausdrücklich die Bedingung zu knüpfen, daß jene Vernietung stets mit doppelter Nietreihe ausgeführt seyn müsse, und zwar in solcher Weise, daß die Niete der einen Reihe mit den Mitten der Zwischenräume der anderen Reihe correspondiren. Nach Versuchen von Fairbairn, vom Jahre 1858, wird nämlich durch eine in üblicher Weise proportionirte einfache Nietreihe die Zerreißungsfestigkeit des Blechs in der Richtung senkrecht gegen die Nietreihe auf 0,56 reducirt nahe übereinstimmend mit dem theoretischen Werth = 0,61, welcher sich streng genommen nur für sehr dünne Bleche ergibt, wenn der Querschnitt eines Niets gleich demjenigen eines Intervalls und der Durchmesser eines Niets gleich der zweifachen Blechstärke gesetzt wird), wohingegen bei zweifacher Nietreihe nur eine Reduction = 0,70 eintritt. Die Berichterstatter würden es daher für unverzeihlich halten, wenn man auf eine so wesentliche und zu den größeren Kosten ganz außer Verhältniß stehende Vermehrung der Widerstandsfähigkeit Verzicht leisten wollte.

Es wird außerdem hervorgehoben, daß jene Reduction der Zerreißungsfestigkeit durch die Vernietung auf 0,56, resp. 0,70 keine absolute Größe, sondern eine Function der Blechstärke seyn müsse (wenn auch immer der Durchmesser der Niete dasselbe Verhältniß zur Blechstärke behält); in der That ist bei stärkeren Blechen eine größere Abweichung ihrer Mittelebenen von der mittleren Zugrichtung, also eine größere Neigung zur Biegung um die Nietreihe, mithin eine größere Schwächung unter sonst gleichen Umständen zu erwarten. Diese Erscheinung ist übrigens auch durch directe in England angestellte Versuche, worüber Hr. D. K. Clark berichtet, bestätigt worden: ein Argument mehr zu Gunsten der Anwendung eines Materials, welches bei gleicher Widerstandsfähigkeit eine wesentliche Reduction der Blechstärke ermöglicht.

Die Commission benutzt diese Gelegenheit, um die Constructeure auf ein die Vernietung betreffendes Detail aufmerksam zu machen. Bekanntlich |18| entstehen die meisten Undichtheiten an Dampfkesseln in der Gegend der directen Heizflächen. Hier sind die äußeren Nietköpfe der Wirkung der Stichflammen ausgesetzt. Ihre Verbrennung hat zur Folge, daß die Bleche sich von einander trennen und Undichtheiten entstehen. Zur Abhülfe dieses Uebelstandes schlägt die Commission vor, der äußeren Hälfte des Nietbolzens eine nach außen sich erweiternde conische Form zu geben, das Loch im äußern Blech also entsprechend conisch auszuarbeiten, so daß das Niet auch nach dem gänzlichen Abbrennen des eigentlichen Kopfes noch wie ein Niet mit versenktem Kopfe wirksam bleibt.

(Anmerkungsweise wird hier in Betreff der Nietung noch auf die Versuche hingewiesen, welche in Woolwich von Herrn Bertram mit der von ihm erfundenen Schweißungsmethode angestellt wurden, wodurch unter Beseitigung aller Niete dem Blech seine volle Widerstandsfähigkeit erhalten zu werden scheine. Herr D. K. Clark zweifelt nicht, daß über Kurz oder Lang durch solche Schweißung die Nietung verdrängt werden würde.)

Mit Untersuchungen über die zu ebenen Wänden erforderliche Stärke der Gußstahlbleche, bedingt durch die Vertheilung der Verankerungen, hatte die Commission sich nicht zu beschäftigen, da diese Frage auch bei Anwendung von Eisenblech dem Ermessen der Constructeure überlassen ist; nur wird darauf aufmerksam gemacht, daß bei gleicher Vertheilung jener Anker oder Bolzen die Reduction der Dicke des, hier in anderer Art als bei einfachem Zuge in Anspruch genommenen Bleche selbst eine andere (geringere) seyn müsse.

(Obige Vorschläge der Commission sind von der Commission centrale des machines à vapeur gebilligt, von der Regierung genehmigt und demnächst durch Verfügung vom 26. Juli 1861, in Gemäßheit des §. 67 der Ordonnanz vom 22. Mai 1843, in Kraft gesetzt worden.)

Die in Paris, bei Dunod 49, Quai des Augustins, erschienene Druckschrift, welcher der in Rede stehende Bericht entnommen ist, führt den Titel: Rapport A. S. Exc. le Ministre de l' agriculture, du commerce et des travaux publics, sur l'application de la töle d'acier fondu à la construction des chaudières à vapeur, par une commission composée de M. M. Combes et Lorieux, Inspecteurs généraux des mines, et Couche, Ingénieur en chef, professeur de construction et de chemins de fer à l'Ecole des mines, repporteur.

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conf.: Recueil méthodique et chronologique des lois, décrets, ordonnances; arrêtés, circulaires, etc. concernant le service des ingénieurs mines, et publié par ordre de S. Exc. le Ministre de l'agriculture, du commerce et des travaux publics. Extrait relatif aux appareils à vapeur. Paris. Imprimerie Impériale. 1856, pag. 37

|4|

conf.: Recueil etc. pag. 11.

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Polytechn. Journal Bd. CLXIII S. 71.

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Fleury pag. 7. Bulletin des Lois No. 1032.

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