LVII. Ueber die Ungluͤksfaͤlle bei Dampf-Kesseln. Von Hrn. Joh. Taylor, Esq., F. R. S. Aus dem Philosophical Magazine., N. S. N. 2. S. 126. Mit Abbildungen auf Tab. V. Taylor, uͤber die Ungluͤksfaͤlle bei Dampf-Kesseln. Mehrere Praktiker, die am meisten Gelegenheit hatten, die Umstaͤnde kennen zu lernen, unter welchen Berstung der Dampf-Kessel Statt hat, sind der Meinung, daß die Ursachen derselben Meilen nicht jenen einfachen Charakter haben, den man ihnen gewoͤhnlich zuschreibt, und daß einige solche Ungluͤksfaͤlle sich ereigneten, wo weder eine außerordentliche Expansivkraft des Dampfes, noch Nachlaͤßigkeit in Anwendung der gewoͤhnlichen Vorsicht, noch Schwaͤche des Materiales oder schlechte Arbeit in solchem Maße vorhanden war, daß diese traurige Wirkung dadurch haͤtte koͤnnen veranlaͤßt werden. Hr. Woolf theilte mir vor einiger Zeit seine Ansicht uͤber diesen Gegenstand in einem Falle mit, wo, wie er meinte, man eine Explosion des Gases in den Zuͤgen, oder wenigstens außen an dem Kessel vermuthen konnte. Jede Untersuchung oder Eroͤrterung der Ursachen der Zufalle, die fortfahren, unserer Methode der Dampf-Benuͤzung zum Vorwurfe zu gereichen, muß, wie es mir scheint, nuͤzlich werden. Meine Hauptabsicht ist vielmehr zu aͤhnlichen Untersuchungen aufzumuntern, und dieselben zu veranlassen, als irgend eine Theorie aus meiner eigenen Fabrik aufzustellen, obschon ich gestehe, daß einige neuere Faͤlle Hrn. Woolf's Idee zu bestaͤtigen scheinenHr. Hare im Franklin Journal ist einer entgegengesezten Meinung. Vergl. Miscelle Bd. XXIV. S. 270. A. d. U.. An den Bergwerken in Cornwall und in North-Wales sind Dampf-Maschinen von hohem Druke bereits allgemein eingefuͤhrt; vorzuͤglich an den ersteren, wo Dampf mit hohem Druke an Verdichtungs-Maschinen angebracht ist, die nicht sehr von jenen des Hrn. Boulton und Watt dem Baue nach abweichen, und unter diesen Maschinen befinden sich viele von ungeheurer Gewalt, und die groͤßten in der Welt. Der Druk des Dampfes ist gewoͤhnlich zwischen 15 und 40 Pfund auf jeden Quadrat-Zoll der Sicherheits-Klappe, und die Maschinisten sind uͤber die Vortheile, den Dampf bei noch hoͤherem oder bei niedrigerem Druke zu gebrauchen, noch nicht einig. Es wird noͤthig seyn, die gebrauchten Kessel zu beschreiben, damit man die Sache gehoͤrig versteht, und jene Kessel anzugeben, die den Ungluͤksfaͤllen unterworfen waren: denn, so viel ich weiß, beschraͤnkten sich die Unfaͤlle bloß auf eine Art von Kesseln; wenigstens jene Unfaͤlle, die mit Tod und Verderben verbunden waren. Diese leztere Art von Kesseln, obschon sie aus diesem Grunde die gefaͤhrlichste ist, ist doch diejenige, die am allgemeinsten gebraucht wird, und da man glaubt, daß sie in anderer Hinsicht und unter gewissen Umstaͤnden Vorzuͤge vor anderen Kesseln voraus haben, wird man wahrscheinlich fortfahren, sie allgemein den uͤbrigen vorzuziehen, wenigstens so lang, bis man irgend einen anderen Bau derselben auffindet, der diese Vorzuͤge zugleich mit einer groͤßeren Sicherheit vereinigt. Dieß wird aber nicht so leicht geschehen, indem man in Cornwall eine Menge Versuche mit den Kesseln angestellt hat, und die Auslagen bei vielen Bergwerken daselbst dadurch so groß geworden sind, daß nur wenige Bergwerks-Besizer geneigt seyn werden, sich in neue Versuche einzulassen, wenn sie den guten Erfolg hiervon nicht vorher klar eingesehen haben. Die Dampf-Kessel, die ich als die gemeinsten beschreiben will, sind jene, die so gebaut sind, daß eine Roͤhre in der anderen stekt: die innere enthaͤlt den Feuerherd, und der Zwischenraum zwischen ihr und der aͤußeren haͤlt das Wasser, und oben auf ist der Dampf. Diese Art von Kesseln ward, wenn ich nicht irre, zuerst von Trevithic bei seiner einfachen Maschine mit hohem Druke eingefuͤhrt. Er verfertigte die aͤußere Roͤhre aus Gußeisen, und die innere, die oͤfters umgebogen war, so daß sie einen doppelten Umlauf bildete, aus geschlagenem Eisen. Gegenwaͤrtig werden beide Roͤhren aus geschlagenem Eisen oder aus gestrekten Platten verfertigt, und die Form ist, ganz einfach, die einer Roͤhre, die durch eine andere Roͤhre laͤuft. Die Enden des Kessels halten die Roͤhren zusammen, so daß die innere Roͤhre an beiden Enden offen ist: an dem einen Ende ist der Rost zum Feuer, an dem anderen tritt Rauch und Flamme heraus, und lezterer wird gewoͤhnlich durch Zuͤge, die unter und laͤngs den Seiten der aͤußeren Roͤhren hinlaufen, in den Schornstein geleitet. Figur 11. u. 12. Tab. VI. zeigen die Querdurchschnitte; sie sind gewoͤhnlich 20 bis 35 Fuß lang; der Durchmesser der inneren Roͤhre ist zwischen 3 und 4 Fuß, der der aͤußeren 6 1/2 oder 7 Fuß. Erstere ist gewoͤhnlich 1/2 Zoll dik, die aͤußere 3/2. Man hielt gewoͤhnlich die aͤußere Roͤhre fuͤr den schwaͤcheren Theil, indem sie fuͤr die Eisendike einen zu großen Durchmesser hat, und dann die Enden des Kessels, welche, da sie flach und auf Angel-Eisen aufgenietet sind, wahrscheinlich eher bersten, als wenn sie rund gemacht worden waren. Man fand indessen nicht, daß dieß die Theile waren, die zuerst barsten. Die Vortheile, die ein Kessel bei diesem Baue gewaͤhrt, sind kuͤrzlich folgende. Man hat durch Vergleichung der Schuldigkeiten, die die Maschinen nach den monatlichen Berichten uͤber dieselbe thaten, und durch Berechnung derselben gefunden, daß das Feuer bei diesen Kesseln besser ausgibt. Umstaͤnde, die beim ersten Anblike unbedeutend scheinen, koͤnnen jedoch dieses Resultat herbeifuͤhren helfen: ich vermuthe, daß die verschiedenen Eigenschaften der Kohlen aus verschiedenen Gegenden mehr auf die Wirkung der Kessel Einfluß haben, als man gewoͤhnlich glaubt. In Cornwall brennt man bloß Kohlen aus South-Wales, die aus der Gegend von Swansea dahin gebracht werden; sie haͤlt weniger Erdharz, als die uͤbrigen Steinkohlen, brennt nicht leicht an, gibt aber ein starkes und anhaltendes Feuer; sie hat den Nachtheil eine große Menge von Schlafen (Klinker) zu erzeugen, die sich an das Mauerwerk anlegen und fest damit vereinigen, wenn sie mit demselben in Beruͤhrung kommen, so daß sie haͤufige Reinigung des Schuͤrherdes fordern. Bei den beschriebenen Kesseln ist kein Mauerwerk in der Naͤhe; die Schlaken haͤngen sich nicht an den Eisenwaͤnden an, und die Reinigung kann leicht und schnell geschehen; die Einwirkung des Feuers geschieht daher regelmaͤßig und ununterbrochen. Die zweite Art von Kesseln ist eine einfache Roͤhre aus geschlagenen Eisenplatten von bedeutender Laͤnge, aber von kleinerem Durchmesser; die Enden sind aus demselben Materials und halbkugelfoͤrmig; diese Kessel liegen horizontal, und das Wasser fuͤllt bei weiten den groͤßten Theil derselben aus. Das Feuer wird an dem unteren Theile angebracht. Der Durchschnitt in Fig. 13. zeigt die Lage dieses Kessels gegen das Feuer. Die gewoͤhnlichen Laͤngen desselben sind zwischen 20 und 40 Fuß, und der Durchmesser betraͤgt 4 bis 5 Fuß. Die Platten, aus welchen diese Kessel verfertigt werden, sind gewoͤhnlich 3/8 Zoll dik. Dieser Bau der Kessel ist in America sehr gemein; in England war er nicht sehr gebraͤuchlich, bis zur Zeit, wo die HHrn. Taylor und Martineau ihn einfuͤhrten, die treffliche Kessel dieser Art verfertigen. Dadurch, daß sie in dem Mittelpuncte des Kessels, wie die Figur zeigt, eine Querstange anbringen, und dieß der ganzen Laͤnge nach in gehoͤrigen Zwischenraͤumen wiederholen, gaben sie dem Kessel die groͤßte Staͤrke und erleichterten auch das Ausbessern derselben. Nie habe ich gehoͤrt, daß ein solcher Kessel geborsten waͤre, oder einen bedeutenden Unfall erzeugte. Ich bediente mich dieser Kessel in unseren Bergwerken in North-Wales mit großem Nuzen, und unsere Bergwerks-Vorstaͤnde und Maschinisten ziehen sie jedem anderen vor, indem sie finden, daß sie schnell und wohlfeil Dampf erzeugen. Da sie aber nicht wie in Cornwall an monatliche Berichte gehalten sind, so laͤßt sich hieruͤber nichts mit voller Bestimmtheit behaupten. Ich erwartete dieselben Vortheile, und zugleich groͤßere Sicherheit, bei Anwendung derselben in Cornwall. Hierin habe ich mich aber getaͤuscht, und dieß scheint von der Beschaffenheit der Steinkohlen herzuruͤhren. In North-Wales hat man eine frei brennende harzige Kohle, die wenig oder keine Schlaken gibt, die wesentlich von jenen in Cornwall, die ich oben beschrieben habe, verschieden sind. Bei diesen lezteren Kohlen geben diese Kessel nicht reichlich genug Dampf, und die Mauerwaͤnde uͤberziehen sich so schnell mit Schlaken, und die Ofenthuͤre muß so oft zur Reinigung geoͤffnet werden, daß sehr viel von der Wirkung des Feuers verloren, geht. Die dritte Classe von Kesseln, die an den Bergwerken gebraucht wurde, ist jene nach Hrn. Wood's Erfindung, mit einer Reihe von Roͤhren, die mit Wasser gefuͤllt und dem Feuer ausgesezt werden. Auf diese Kessel nahm er ein Patent, und es finden sich verschiedene Beschreibungen derselben in den Werken, die daruͤber handeln. Eine Schwierigkeit ausgenommen, waren sie, wenn man dieselbe beseitigen koͤnnte, die besten Kessel, die man bisher kennt; allein man mußte sie um derselbenwillen aufgeben: die Roͤhren verderben naͤmlich durch ihre Ausdehnung und durch ihr Zusammenziehen nicht bloß ihre Zusammenfuͤgungen, die nothwendig sehr haͤufig vorkommen muͤssen, sondern das Wasser wird auch aus einigen derselben durch die ploͤzliche Einwirkung des Feuers gaͤnzlich ausgetrieben, die Roͤhren werden dadurch verdorben, und bersten. Es entstand zwar dadurch kein anderer Nachtheil, als haͤufige Ausbesserung; allein dieß ist Schaden genug. Ueber vier Unfaͤlle durch das Bersten der Dampfkessel, die zu meiner Kenntniß gelangten, weil sie sich an Bergwerken zutrugen, an welchen ich interessirt bin, und zwar in den lezten zwei drei Jahren muß ich bemerken, daß alle an Kesseln der ersten Art Statt hatten. Sie wurden unter der Aufsicht verschiedener Mechaniker errichtet, wurden in verschiedenen von einander entfernten, in verschiedenen Gegenden des Koͤnigreiches gelegenen Fabriken aus Materialien, die aus verschiedenen Gegenden kamen, verfertigt; sie waren meistens beinahe ganz neu, oder wenigstens durch den Gebrauch noch nicht sehr verdorben; waren jede mit Sicherheits-Klappen und Meß-Haͤhnen versehen; obschon ich uͤbrigens gestehen muß, daß man in den Grubenhaͤusern auf die Dampf-Kessel weniger Acht gibt, als man, wuͤnschen moͤchte. Der erste Unfall ereignete sich an einem der sechs Kessel zu Wheal-Fortune, welche dort die große Dampfmaschine mit 90zoͤlligem Cylinder versehen. Ich erinnere mich nicht, daß irgend etwas Merkwuͤrdiges daran zu beobachten war. Die Verlezung beschraͤnkte sich auf den Kessel selbst und veranlaßte keine besondere Eroͤrterung. Der Maschinist war Hr. Woolf. Der zweite ward durch den Umstand ausserordentlich, daß zwei Kessel in demselben Augenblike, oder beinahe in demselben Augenblike, zersprangen. Dieß geschah an dem Zinn-Bergwerke zu Polgooth, wo in demselben Hause drei Kessel zum Betriebe einer Maschine mit 80zoͤlligem Cylinder angebracht waren. Man ließ die Maschine eine kurze Zeit uͤber still stehen, um einige Ausbesserungen an der Pumpe in dem Schachte vorzunehmen; es zeigte sich aber nach dem Unfaͤlle bei der genauesten Untersuchung, die man nur immer anstellen konnte, daß der Dampf durchaus keinen furchtbaren Grad von Druk angenommen hatte, und daß das Wasser auch nicht so niedrig stand, daß die Roͤhre durch unschikliches Heizen hatte in Gefahr gerathen koͤnnen. Der Maschinist war Hr. Sims, und die Kessel sowohl, als die Maschine, waren beinahe noch neu. Ein Mann wurde ungluͤklicher Weise getoͤdtet, und der Schornstein des Maschinen-Hauses, so wie das Gebaͤude sehr zerrissen. Die inneren Roͤhren der Kessel waren sehr zusammengedreht und zerrissen. Capitaͤn Reed, der sich in der Naͤhe befand, hoͤrte eine Explosion etwas vor der anderen; der erste Knall hatte aber noch kaum aufgehoͤrt, als der zweite schon sich hoͤren ließ. Einige Zeit darauf sprang einer der Kessel an dem 64zoͤlligen Cylinder der East Crennis Grube. Auch diese Maschine stand unter Aufsicht des Hrn. Sims, war aber bereits viel laͤnger im Gange, als jene zu Polgooth. Die innere Roͤhre war zusammengedruͤkt, als ob das Feuer den oberen Theil derselben erweicht hatte, obschon kein anderer Grund zu der Vermuthung vorhanden war, daß das Wasser zu niedrig stand. Die Enden waren in Stuͤke gerissen, und die Roͤhre ward nicht bloß aus ihrem Gehaͤuse, sondern aus dem Hause hinaus geworfen, waͤhrend das Gehaͤuse selbst an seiner Stelle und unbeschaͤdigt blieb. Niemand ward bedeutend verlezt. Der lezte Unfall, der vorzuͤglich zu diesen Bemerkungen leitete, ereignete sich an den Mold-Mines in Flintshire an einem Kessel von aͤhnlichem Baue. Einer der drei Kessel, die die Pen-y-fron-Maschine mit 66zoͤlligem Cylinder treiben. Capitaͤn Francis, Hauptagent, hat sie errichtet; spaͤter kam sie unter die Aufsicht des Maschinisten, Hrn. Bawden. Das aͤußere Gehaͤuse blieb, wie an der Maschine zu East Crennis, unbeschaͤdigt, und selbst das Gewicht auf dem Hebel der Sicherheits-Klappe blieb unberuͤhrt; die innere Roͤhre war auch nicht aus ihrer Stelle geruͤkt, obschon sie eine große Streke ihrer Laͤnge nach zusammengedruͤkt und gleichsam flach gedruͤkt war, jedoch in einer anderen Richtung, als jene zu East Crennis. Die Seiten naͤherten sich hier einander, nicht der Boden dem oberen Theile, und waren so sehr aneinander gedruͤkt, daß sie einen Ziegelstein zwischen sich fest hielten, von dem man nicht begreifen konnte, wie er dahin kam. Der Theil, in welchem der Feuerherd angebracht war, und eine Streke in der Naͤhe desselben behielt seine urspruͤngliche Form. Hier, wie zu East Crennis schien es, als ob die Enden das Angel-Eisen mehr durch Zusammenziehung der Roͤhre, als durch Druk nach außen zerrissen haͤtten. Zufaͤlliger Weise konnte man sich hier uͤber den Stand des Dampfes und des Wassers etc. besser unterrichten, als bei anderen aͤhnlichen Unfaͤllen. Es schien gewiß, daß der Druk des ersteren nicht groͤßer war, als 30 Pf. auf den □Zoll, und daß ersteres beinahe auf der gehoͤrigen Hoͤhe war. Es war ein Bleipfropfen uͤber dem Feuer, der gewiß geflossen seyn wuͤrde, wenn dieß nicht der Fall gewesen waͤre. Man ließ die Maschine einige Minuten lang still stehen. Der Mann, der die Maschine zu bedienen hatte, oͤffnete die Ofenthuͤren an den drei Kesseln, und hatte die Dampfer an zwei derselben geschlossen; er war an dem dritten, um den Daͤmpfer herabzulassen, und kaum war dieß geschehen, als ein Feuerstrom aus dem Ofen herausfuhr, und beinahe augenbliklich darauf die Explosion erfolgte, wodurch er von dem Aschenthore weg auf eine bedeutende Hoͤhe uͤber dem Boden der Maschine, die dicht an einem steilen Huͤgel stand, geworfen wurde. Er kroch hinauf und entrann dadurch dem Strome von siedendem Wasser, der augenbliklich darauf herausfuhr. Zwei andere Weiter in dem Kesselhause waren nicht so gluͤklich: sie wurden augenbliklich durch dieses siedende Wasser getoͤdtet: man fand sonst keine andere Beschaͤdigung an ihrem Koͤrper. Stand, in diesem Falle, der aus dem Schuͤrloche ausstroͤmende Feuerstrom in irgend einer Verbindung mit der Explosion? Und wenn man zugibt, daß der Dampf so stark druͤkte, daß er durch bloß regelmaͤßige Expansions-Kraft einen solchen Kessel beschaͤdigen konnte, konnte nicht die Berstung durch einen ploͤzlich gebildeten leeren Raum beguͤnstigt werden? Scheint nicht die Berstung des einen Kessels nach dem anderen, wie zu Polgooth anzudeuten, daß aͤußere Ursachen mitgewirkt haben? Ist es moͤglich zu begreifen, – angenommen, daß der Druk, wie zu Polgooth, in beiden Kesseln gleich war, da sie mit einer und derselben Dampfroͤhre in Verbindung standen – daß die relative Staͤrke der beiden Kessel so genau dieselbe seyn sollte, daß, wenn dieselbe Expansiv-Kraft den einen Kessel sprengt, sie auch den anderen sprengen muß? Wurde nicht alle Beregnung und alles Raͤsonement in Bezug auf die Staͤrke der Kessel bisher bloß auf eine gleichfoͤrmig wirkende Expansiv-Kraft gegruͤndet, und wenn wir die Wirkung einer Erschuͤtterung oder irgend einer Art von Stoß vermuthen oder zulassen, muͤssen wir dann nicht einer anderen Schaͤzung uns bei ihrem Baue bedienen? Meine Absicht ging bloß dahin, die Thatsachen so darzustellen, wie sie sind, nicht eine Erklaͤrung desjenigen zu versuchen, was bisher noch in Dunkelheit begraben liegt. Um aber nichts zu vernachlaͤßigen, was in meinen Kraͤften liegt, um die Aufmerksamkeit auf diesen Gegenstand zu leiten, will ich eine Annahme wagen. Wir sehen an der Maschine zu Pench-y-fron, daß die Ofenthuͤren geoͤffnet, und die Dampfer geschlossen, also der Zug der Luft durch die Zuͤge hinauf unterbrochen wurde. Der Raum zwischen dem Feuer und den Dampfern ist mit atmosphaͤrischer Luft und mit einer gewissen Menge Kohlengas gefuͤllt. Die Menge des lezteren wird durch die zersezende Eigenschaft des Feuers vermehrt, bis jenes Verhaͤltniß entsteht welches die Knallluft bildet. Diese entzuͤndet sich, und bildet den Feuerstrom, den wir herausfahren sahen. Dadurch entsteht aber ploͤzlich ein leerer Raum in der Roͤhre. Die andere Seite, die vom Dampfe gedruͤkt wird, gibt dem ploͤzlich entstehenden Impulse nach, und berstet bei einer Kraft, die um vieles kleiner ist, als noͤthig waͤre, um bei gleichfoͤrmiger Wirkung eine Berstung zu erzeugen. Einige vermuthen, daß Wasserstoffgas durch Zersezung des Wassers bei kleinen Spruͤngen im Kessel gebildet wird. Daß oͤfters ploͤzliche Entzuͤndung von Gas in den Schornsteinen dieser Maschinen Statt hat, ist, wie ich glaube, eine hinlaͤnglich bekannte Sache. Man sieht deutlich bei der Nacht, daß Flammenguͤsse ploͤzlich aus den Schornsteinen solcher Maschinen emporsteigen, die Umgegend beleuchten, und oft in einer bedeutenden Hoͤhe uͤber den Gipfel des Schornsteines hinausfahren; nach einigen Augenbliken aber wieder verschwinden und in den Schornstein zuruͤksinken und Alles im Dunkel lassen. Dieß bemerkte ich nie in Gegenden, wo man Kohlen brennt, die wenig Erdharz enthalten. Diese Thatsache ist vielleicht an sich nicht wichtig; mehrere haben sie aber bemerkt, und auf den besprochenen Unfall bezogen, und sie verdient daher hier allerdings Erwaͤhnung. Obschon ich die Berstungen an Kesseln beschrieb, deren man sich bei Maschinen mit hohem Druke bedient, so denke ich doch durchaus nicht, daß Kessel bei einem geringeren oder niedrigerem Druke des Dampfes sicherer sind. Kessel zu Dampf-Maschinen mit hohem Druke muͤssen sehr stark seyn, und koͤnnen nur bei einer großen Vermehrung der Kraft uͤber den berechneten Punct des Widerstandes, den sie zu leisten vermoͤgen, nachgeben, und dieß wird nur sehr selten geschehen. Kessel mit niedrigem Druke sind aber so zu sagen schon von Natur aus schwach, und die geringste Sorglosigkeit bei ihrer Bedienung erhoͤht den Druk des Dampfes uͤber den Berstpunct: und wenn sie bersten, sind die Folgen nicht minder schreklich. Ich will, mit Umgehung anderer Ungluͤksfaͤlle, nur des Unfalles erwaͤhnen, der ungefaͤhr vor einem Jahre an einem Kessel von der alten kugelfoͤrmigen Bauart, die noch in einigen Gegenden des Koͤnigreiches haͤufig gebraucht wird, auf einer Grube in Flintshire, 7 Meilen ungefaͤhr von Mold Mines Statt hatte. Dieser Kessel barst bei niedrigem Druke, und toͤdtete 16 Menschen. Van brachte zwei kleinere von der zweiten oben beschriebenen Art dafuͤr an mit hohem Druke und mit vollkommener Sicherheit.