LXVIII. Ueber die Explosionen der Dampfkessel. Von Hrn. Jobard. Im Auszuge aus dem Recueil industriel, Novbr. 1837, S. 109. Jobard, uͤber die Explosionen der Dampfkessel. Ich uͤbergehe die durch eine regelmaͤßige Spannung des Dampfes bedingten Explosionen, da diese, seit man den Kesseln eine cylindrische Form gibt, und seit man sie aus Eisenblech verfertigt, ziemlich selten geworden sind. Ich kann dieß um so mehr thun, als die gewoͤhnlichen Ventile, wenn ihr Spiel nicht gestoͤrt ist, ein hinreichendes Schuzmittel dagegen abgeben. Ebenso uͤbergehe ich die durch Eindruͤkung erfolgenden Explosionen, die dann eintreten, wenn im Inneren des Kessels durch Verdichtung des Dampfes ein leerer Raum entsteht. Es gibt aber noch eine dritte Ursache, in Betreff welcher man erst seit einigen Jahren nach langen Versuchen auf die wahre Spur gekommen ist, und zu deren Erklaͤrung einige das Wasserstoffgas zu Huͤlfe nehmen zu muͤssen glaubten, obschon die Ursache in ganz etwas anderem gesucht werden muß. Durch das Sinken des Wasserspiegels im Kessel kann ein Theil der bloßgelegten Waͤnde zum Rothgluͤhen kommen. Nach den meisten Schriftstellern wird, wenn in diesem Falle eine große Wassermenge in den Kessel kommt, ploͤzlich eine so große Menge Dampf erzeugt, daß augenbliklich eine Explosion erfolgen muß. Dieß ist aber eine schlechte Erklaͤrung einer wirklichen Wahrheit; denn um eine solche Explosion zu erzeugen, muͤßte man es eigens darauf anlegen, und 1) die Maschine anhalten; 2) den Kessel leeren; 3) heizen; 4) das Spiel des Schwimmers hemmen; und 5) dem Wasserstrahle freien Lauf lassen: unumgaͤngliche Bedingungen, die selten gleichzeitig vorhanden sind. Immer werden im Augenblike der Explosion einige Zoll hoch Wasser vorhanden gewesen seyn; und wenn dem so ist, so wuͤrden die dem heftigsten Feuer ausgesezten Theile in so hohem Grade gluͤhend werden, daß sie sich erweichen, aufblaͤhen und als die schwaͤchsten Theile zerreißen, bevor der Kessel in die Luft springt. Der Kessel wuͤrde dann aus seinem Size gerissen und durch den Ruͤkstoß ganz in die Luft geschleudert werden, was man noch nie bemerkte. Beinahe immer fand man hingegen in der Linie des Wasserspiegels, mithin an dem heißesten und schwaͤchsten Theile, eine Zerreißung, in Folge deren der obere Theil des Kessels nach Oben und der untere nach Unten geschleudert wurde. Wenn sich nun noch Wasser im Kessel befindet und man laͤßt neues hinzutreten, so wird der Wasserspiegel allmaͤhlich laͤngs der gluͤhenden Kesselwaͤnde steigen, und in diesem Augenblike erfolgt, wie man glaubt, die Explosion durch den uͤbermaͤßig erzeugten Dampf: ein Irrthum, der noch leichter nachzuweisen ist. Jedermann kennt das Verhalten eines Wassertropfens auf einer gluͤhenden Eisenplatte und dessen langsame Verdunstung, weil entweder Dampf oder ausstrahlende Waͤrme zwischen ihn und die Metalloberflaͤche tritt, so daß eine Abstoßung erfolgt. Schlaͤgt man mit einem Hammer auf einen solchen Wassertropfen und zerdruͤkt man ihn auf dem Eisen, so erfolgt, wenn die Wassermenge etwas bedeutend ist, ein Knall, wie von einem Pistolenschusse. Man weiß ja, daß Schmiede auf diese Weise oͤfter die Leute erschreken, indem sie auf weißgluͤhendes Eisen etwas Wasser sprizen und dann darauf schlagen. Perkins wies bis zur Evidenz nach, daß Wasser, welches in einem zum Weißgluͤhen erhizten Cylinder eingeschlossen ist, dessen Waͤnde nicht beruͤhrt, sondern stets durch eine Schichte ausstrahlender Waͤrme davon getrennt bleibt. Er zeigte, daß wenn man den eisernen Pfropf auszieht, womit ein Loch, welches in einem mit Wasser gefuͤllten und bis zum Rothgluͤhen erhizten Cylinder angebracht ist, verschlossen ward, bei diesem Loche auch kein Atom Dampf eher austritt, als bis der Cylinder so weit abgekuͤhlt ist, daß er schwarz erscheint; woraus er denn schloß, daß der Waͤrmestoff ein concentrirter Koͤrper ist, der hier in diesem Falle das Loch versperrte und den Dampfaustritt hinderte. Dasselbe geht in einem Kessel vor, dessen Waͤnde rothgluͤhend geworden sind, und in welchem dann der Wasserspiegel durch das Spiel der Speisungspumpe allmaͤhlich wieder zum Steigen kommt. Die Dampferzeugung kann in diesem Falle keine ploͤzliche blizaͤhnliche seyn, sondern sie ist eine regelmaͤßig zunehmende, wie man sie bei guter Arbeit des Kessels wuͤnscht. Damit eine Explosion erfolgen koͤnnte, muͤßte der Kessel socher Maßen bewegt werden, daß das Wasser mit Gewalt gegen die ganze uͤberhizte Wand geschleudert wird: ein Fall, der auf den Dampfbooten allerdings eintritt. Hier erzeugt das Anschlagen des Wassers gegen die gluͤhende Wand dieselbe Wirkung wie der Schlag mit dem Hammer auf einen Wassertropfen; das Wasser uͤberwaͤltigt die Repulsivkraft des ausstrahlenden Waͤrmestoffes und kommt mit dem Metalle in Beruͤhrung, wo dann kein Ventil, wenn es auch die Groͤße eines Meters, haͤtte, und uͤberhaupt kein Mittel einen Schuz gewaͤhrt; denn die stattfindende Detonation wirkt wie Knallpulver. An den stehenden Dampfmaschinen kann, auch wenn die Kesselwaͤnde zum Gluͤhen kommen, durch das von der Speisungspumpe eingetriebene Wasser, welches bei jedem Kolbenhube gewoͤhnlich nur einen Liter betraͤgt, keine Explosion erzeugt werden, indem hiedurch ein zu unbedeutendes Steigen des Wasserspiegels auf ein Mal bewirkt wird, und indem hiedurch keine uͤbermaͤßige Menge Dampf entwikelt werden kann. Alle auf dieser Basis beruhenden Hypothesen und Erklaͤrungen sind demnach ungegruͤndet; die Explosion kann vielmehr nur dann Statt finden, wenn man bei dem angegebenen Stande der Dinge den Hahn oͤffnet, um die Maschine in Gang zu sezen, oder wenn man absichtlich oder zufaͤllig das Sicherheitsventil oͤffnet. Es hat sich dieß beinahe bei allen uͤber die Explosionen angestellten Untersuchungen, in so fern ja ein Aufschluß zu erhalten war, ergeben. Die Erklaͤrung, warum hier etwas, wodurch man die Gefahr zu beseitigen meint, dieselbe gerade erst erzeugt, ist leicht zu geben. So wie sich das Ventil hebt, entweicht eine Masse Dampfblasen, welche bisher durch den Druk im Wasser zuruͤkgehalten wurden, mit Ungestuͤm aus diesem, um die Oeffnung zu gewinnen, wobei sie nothwendig Wasser mit sich fortreißen. Die ersten an die Muͤndung gelangenden Blasen werden nothwendig jene seyn, welche den geringsten Raum zu durchlaufen haben: mithin jene, die aus der senkrecht unter der Muͤndung befindlichen Wassermenge entweichen. Es muß dieß um so mehr geschehen, als der Druk gerade an dieser Stelle am meisten vermindert wird. Die Folge hievon ist, daß der mit Wasser vermengte Dampf durch sein Ausstroͤmen dem uͤbrigen Dampfe den Weg versperrt, und daß dieser leztere also fortfaͤhrt auf das Wasser an den beiden Enden zu druͤken, und es mithin zwingt, an der Basis des Kegels, der bei der Muͤndung ausgeworfen wird, emporzusteigen, so daß der Kessel am Ende ganz geleert werden wuͤrde, wenn man dieß (was das kluͤgste waͤre und was man immer geschehen lassen sollte) zugaͤbe. Allein man thut gerade das Gegentheil; man laͤßt das versuchsweise aufgehobene Ventil in dem Momente, wo Wasser ausgeworfen wird, d.h. im Momente, wo sich der Wasserkegel gebildet hat, und wo alles im Kessel enthaltene Wasser gleichsam bergartig gegen die geoͤffnete Ventilmuͤndung aufgethuͤrmt ist, schnell wieder niederfallen. Die Folge hievon ist, daß die aufsteigende Bewegung unterbochen wird; daß die Fluͤssigkeit ploͤzlich in sich zusammensinkt, und daß die hiedurch erzeugten Wogen mit Gewalt gegen die uͤberhizten Kesselwaͤnde anschlagen. Hiemit tritt aber erst wahre Gefahr ein; denn die Wasserwogen bedeken ploͤzlich von allen Seiten die gluͤhenden Kesselwaͤnde, und es tritt eine der oben erwaͤhnten aͤhnliche Dampfdetonation ein. Der Widerstand des ausstrahlenden Waͤrmestoffes wird durch die Heftigkeit der zuruͤkkehrenden Wasserwogen uͤberwunden; die Fluͤssigkeit wird aber von dem brennenden Metalle, womit sie nun in Beruͤhrung kommt, und durch das hiebei Statt findende Prasseln quer durch den Dampf geschleudert, der um so trokener und mit Waͤrmestoff uͤberladener ist, je laͤnger er mit dem rothgluͤhenden Eisen in unmittelbarer Beruͤhrung gestanden. Der entstehende Wasserregen verwandelt sich augenbliklich in Dampf, dessen Spannung um so groͤßer ist, je trokener und heißer dieser fruͤher war, und je weniger Spannung er hatte, was man auch aus dem langsameren Gange der Maschine vor Eintritt der Explosion bemerkt. Es ist nicht wahrscheinlich, daß zwei oder drei Ventile mehr dem auf diese Weise ploͤzlich erzeugten Dampfe hinreichenden Austritt gestatten koͤnnen; ja nicht ein Mal 100 Ventile werden die Gefahr heben. Denn es handelt sich nicht mehr um einen einfachen Druk, sondern um eine blizaͤhnliche Zerschmetterung, und der Ruͤkstoß allein wird hinreichen, um selbst den staͤrksten Kessel zu zertruͤmmern; gleichwie dieß durch eine Pulverexplosion in einem geschlossenen Gefaͤße bewirkt wird. Ich habe gesagt, daß mehrere Explosionen im Augenblike, wo man die Maschine in Gang sezt, erfolgen. Die Erklaͤrung hiefuͤr ist dieselbe. So bald man naͤmlich den zum Cylinder fuͤhrenden Hahn oͤffnet, wirft sich gegen diese Oeffnung eine Masse mit Wasser uͤberladenen Dampfes; es erfolgt eine Art von Saugung, welche das Wasser zwingt sich kegelfoͤrmig zu erheben; und beim Zuruͤksinken des Wassers tritt dann derselbe Fall ein, den ich eben beschrieben habe. Diese Saugung bemerkt man aus der Schwingung, in die der Schwimmer kommt, wenn man den Hahn oͤffnet. Ein sorgsamer Heizer wird daher, um allen Unfaͤllen zu begegnen, seinen Hahn nur allmaͤhlich oͤffnen; und hierauf haben auch die Maschinisten der Locomotiven sorgsam zu sehen, nicht als ob fuͤr diese gleichfalls eine Explosion zu befuͤrchten stuͤnde, sondern um das Fortreißen von Wasser in die Cylinder zu verhuͤten, oder vielmehr um der von der Klugheit gegebenen Vorschrift in allen Dingen Erschuͤtterungen zu vermeiden, zu genuͤgen. Es ist ganz irrig, wenn man glaubt, das Wasser eines stehenden Kessels bleibe waͤhrend des Spieles der Maschine ruhig; es bewegt sich vielmehr bei jedem Kolbenhube gegen die Muͤndung der Dampfroͤhre und dann wieder zuruͤk, wie man dieß sowohl an dem Zeiger des Schwimmers, als auch an der den Wasserspiegel andeutenden Roͤhre bemerken kann, wenn eine solche vorhanden ist. Man muß, um sich von gewissen, directer Beobachtunge entzogenen Vorgaͤngen Rechenschaft zu geben, zur Analogie seine Zuflucht nehmen; und da man nicht wohl sehen kann, was im Inneren eines Dampfkessels vorgeht, so schien es mir, daß sich wohl sichtbare, denselben Gesezen unterliegende Erscheinungen erzeugen ließen, wenn man in einem glaͤsernen Gefaͤße mit Gas anstatt mit Dampf arbeiten wurde. In der Ueberzeugung also, daß sich mit kohlensaurem Gase uͤbersaͤttigtes Wasser eben so verhalten wuͤrde wie Wasser, welches mit Dampf gesaͤttigt ist, ließ ich mir einen glaͤsernen cylindrischen Kessel von 15 Zoll Laͤnge auf 4 Zoll im Durchmesser verfertigen, in dessen Mitte sich eine die Ventiloͤffnung vorstellende Tubulirung befand. Diesen Cylinder fuͤllte ich zu einem Drittheile mit Wasser, welches mittelst einer mir zu Gebot stehenden Maschine mit kohlensaurem Gase uͤbersaͤttigt worden, und zwar unter der Anwendung eines Drukes von fuͤnf Atmosphaͤren. Nach Ausziehung des Pfropfes, womit die Tubulirung verschlossen war, entwichen vom Grunde des Kessels aus Gasblasen mit solcher Heftigkeit, daß nicht bloß Gas, sondern ein mit Gas vermengter Wasserstrahl bei der Muͤndung ausstroͤmte. Zugleich sammelte sich in Folge des von dem Gase ausgeuͤbten Drukes das Wasser gegen den Mittelpunkt hin, wo der Druk geringer war, als anderwaͤrts; und es zeigte sich in dem Maaße, als das Wasser durch die Muͤndung entwich, eine Art von Saugung. Ich bemerkte leicht die Bildung eines Kegels, dessen Spize die Muͤndung erreichte, und dessen Curve die Gestalt eines Parabelsegmentes hatte, welches von der Tubulirung beginnend sich bis zu den Enden des kleinen Kessels, die zuerst troken gelegt wurden, erstrekte. Das Wasser ward beinahe alles ausgetrieben, und das Ausstroͤmen hoͤrte nicht eher auf, als bis die Basis des Kegels nicht mehr hinreichend gespeist wurde, wo er dann in sich zusammensank, mit Hinterlassung einer geringen Wassermenge im Kessel. Dieser Versuch bestaͤrkte mich in der Meinung, daß sich die Explosion der Dampfkessel vermeiden laͤßt, wenn man das Ausstroͤmen des Wassers nicht durch das Schließen des Ventiles unterbricht. Bei einem anderen Versuche, bei dem ich die Tubulirung in dem Augenblike, wo das Wasser bei ihr entweichen wollte, mit dem Daumen zudruͤkte, bemerkte ich, daß der Kegel sogleich zusammensank, und daß das Wasser in Wogen und mit Ungestuͤm gegen die Kesselwaͤnde zuruͤkschlug, ganz so, wie ich es oben bei der Erlaͤuterung der Vorgaͤnge im Dampfkessel annahm. Hebt man den Daumen in Zwischenraͤumen, den Kolbenhuben der Maschine aͤhnlich, von der Tubulirung auf, so kann man sehr gut dieselben Bewegungen bemerken, die im Dampfkessel waͤhrend des Spieles der Maschine Statt finden. Man wird hiedurch auch die Ueberzeugung gewinnen, wie noͤthig es ist, daß sich uͤber dem Wasser ein moͤglichst großer Dampfbehaͤlter befinde, damit kein Wasser in die Cylinder gelangen kann, und damit der Schwimmer nicht in eine Bewegung gerathe, durch die der Stein zuweilen von ihm losgemacht wird. Ich ließ es uͤbrigens nicht bei diesen gefahrlosen Versuchen allein, denen auch der Vorgang beim Oeffnen einer Champagner-Flasche analog ist, bewenden. Eines Tages verlegte sich naͤmlich die Auslaßroͤhre des kupfernen, zur Haͤlfte mit Kreidemilch gefuͤllten Recipienten unserer Maschine, womit ich mittelst Schwefelsaure die zur Bereitung des kohlensaͤurehaltigen Wassers noͤthige Kohlensaͤure entwikelte. Da ich den Manometer nicht steigen sah, obschon die Spannung wenigstens 10 Atmosphaͤren betrug, so mußte ich die obere Tubulirung abschrauben. Dabei wurde nun die Schraubenmutter meinen Haͤnden entrissen und gegen die Deke geschleudert, und aus dem Recipienten ergoß sich eine armdike Saͤule fluͤssigen schwefelsauren Kalkes, bis derselbe vollkommen geleert war. Aehnliches geht auch in den Dampfkesseln vor; denn ich wiederhole, daß sich das mit Gas und mit Dampf gesaͤttigte Wasser ganz auf gleiche Weise verhaͤlt. Ich will nun ein Mittel anzugeben suchen, wodurch die Gefahr beseitigt und zugleich auch noch eine sehr bedeutende Ersparniß an Brennmaterial erzielt werden koͤnnte. Es handelt sich hiebei um Herstellung eines Kessels, der gaͤnzlich mit Wasser gefuͤllt und in einen Reverberirofen untergetaucht ist, wobei die Heizoberflaͤche und mithin auch die Dampferzeugung verdoppelt wird. Ueber diesem Kessel muß sich ein kleinerer Kessel befinden, der als Dampfbehaͤlter dient und durch eine große Tubulirung, welche dem zur Reinigung dienenden Einsteigloche gegenuͤber an dem großen Kessel angebracht ist, mit lezterem communicirt. In diesem oberen Kessel soll sich der Dampf und nur ein Viertheil Wasser befinden, und die eben erwaͤhnte Tubulirung soll durch ein großes inneres Ventil geschlossen werden koͤnnen. Aus dieser Einrichtung erhellt nun, daß das Ventil durch den im unteren Kessel entwikelten Dampf bestaͤndig offen erhalten wird, und daß sich dasselbe nur dann schließt, wenn keine Dampferzeugung Statt findet, oder wenn sich eine Explosion ereignet. Die Explosion eines mit Wasser gefuͤllten Kessels ist aber gefahrlos; oder vielmehr es kann nur eine Zerreißung ohne Explosion erfolgen. Auch hievon uͤberzeugte ich mich durch das Verhalten des gashaltigen Wassers. Wenn naͤmlich eine zur Haͤlfte mit solchem Wasser oder auch nur mit Gas gefuͤllte Flasche plazt, so erfolgt eine starke Detonation, bei der die Truͤmmer weit herum geschleudert werden; ist die Flasche hingegen ganz mit gashaltigem Wasser von gleichem Druke gefuͤllt, so zerspringt sie ohne Geraͤusch; es loͤst sich nur ein Scherben ab, und das Wasser mit dem Gase entweicht ohne Detonation. Ohne Zweifel wird sich beim Bersten eines mit Wasser gefuͤllten Kessels ganz dasselbe ereignen; das Wasser wuͤrde naͤmlich langsam und in dem Maaße, als es aus dem Kessel austritt, seinen Dampf in die Luft entweichen lassen; und damit das Wasser nicht durch den Druk des im oberen Kessel befindlichen Dampfes gewaltsam ausgetrieben werden koͤnnte, habe ich das große Ventil zwischen beiden Kesseln angebracht. Es wird naͤmlich hiedurch fuͤr den Fall des Berstens, der uͤbrigens bei der von mir empfohlenen Einrichtung selten eintreten wird, alle Communication zwischen beiden Kesseln aufgehoben. Es versteht sich von selbst, daß alle zur Maschinerie gehoͤrigen Theile, wie der Schwimmer, die Ventile, die Eichhaͤhne etc. an dem oberen Kessel angebracht werden muͤßten. Ich empfehle meinen Apparat demnach den Fabrikanten als den sichersten, einfachsten und vortheilhaftesten.