XLIX. Ueber Dampfkessel-Explosionen; ein von Eduard Schwarz uͤber eine Abhandlung Jobard's der Muͤlhauser Industriegesellschaft erstatteter Bericht. Aus dem Bulletin de la Société industrielle de Mulhausen 1842, No. 75. Schwarz, über Dampfkessel-Explosionen. Die Gesellschaft erhielt im November 1841 von Hrn. Jobard, Director des Musée de l'Industrie in Brüssel, ein Schreiben über die Ursachen der Dampfkessel-Explosionen. Die aus dieser Mittheilung hervorgehenden Schlüsse schienen so wichtig, daß man sie einer Commission, welche aus Mitgliedern der Ausschüsse für Chemie und Mechanik gewählt wurde, zur Prüfung übergab. Der Verf. betrachtet zuerst den Fall, wenn ein Dampfkessel kein Wasser mehr hat und seine Wände vom Feuer glühend geworden sind. Unter diesen Umständen, sagt er, zersezt sich das Wasser oder der Dampf bei Berührung des Metalls, welches seinen Sauerstoff absorbirt; der Wasserstoff wird entbunden und wenn er im Kessel freie Luft trifft, verbindet er sich durch Vermittelung der Glühhize des Metalls oder eines elektrischen Funkens mit deren Sauerstoff, was eine Detonation herbeiführt, die das Bersten des Kessels zur Folge hat. Diese Ansicht ist nicht neu, was Hr. Jobard auch nicht behauptet; was er aber entdekt haben will, ist, daß die zur Verbrennung des Wasserstoffs nöthige Luft von der leer gehenden Speisepumpe in den Kessel geführt wird. Um einen Beweis von dem Vorhandenseyn von Wasserstoff unter den angegebenen Umständen zu liefern, führt der Verf. die Versuche des Hrn. Goldsworthey Gurney von Manchester an, welcher, nachdem er das Wasser in einem Kessel hatte ausgehen lassen und ihn bis zum Rothglühen seiner Wände erhizt hatte, fand, daß ein brennbares Gas aus demselben entwich. Er führt sodann zu Gunsten seiner Theorie die Explosion eines Dampfkessels bei offenem Mannsloch an; in diesem Falle hatte sich der Wasserstoff Tags vorher erzeugt, indem der Kessel ausgeleert wurde, während noch Feuer darunter war; die Luft aber trat ein, als der Arbeiter das Mannsloch öffnete, und die Entzündung erfolgte durch das Licht, welches er in der Hand hatte, als er behufs der Reinigung hineinsteigen wollte. Um zu beweisen, daß dieß die ausschließliche Ursache der gewaltigen Explosionen seyn könne, und daß (um mich seines Ausdruks zu bedienen) von einer einfachen Explosion, ohne explosives Gemische, nichts zu befürchten sey, führt der Verf. den Fall an, daß in der Gegend von Brüssel ein Kessel sprang, ohne, obwohl er mit 5 Atmosphären ging, seinen Herd zu erschüttern. Endlich schlägt er als einziges Vorbeugungsmittel gegen alle mit einer gewissen Gefahr verbundenen Explosionen vor, die Speisepumpe unter Wasser zu tauchen in einem damit angefüllten Gefäße, welches unter den Augen des Heizers seyn müßte, in der Absicht, hiedurch zu verhindern, daß Luft in den Kessel komme. Nach dieser kurzen Angabe der von Hrn. Jobard bezeichneten Ursache der Explosionen und des Mittels dagegen wollen wir zuvörderst sehen, unter welchen Umständen diese Ursache eintreten kann. Bekanntlich zersezt das glühende Eisen das Wasser nur, wenn seine Oberfläche rein ist. Die Gegenwart des Wasserstoffs ist daher unmöglich im Innern eines Kessels, dessen Metall mit einer Schicht Oxyd oder einer Kalkkruste überzogen ist; nun kann aber nur ein neuer Dampfkessel, oder ein alter, wenn er mit ganz besonderer Sorgfalt gereinigt wird, von dieser Beschaffenheit seyn. Zweitens zersezt das glühende Kupfer das Wasser gar nicht. Nun fragen wir, ob noch nie Explosionen mit kupfernen Dampfkesseln stattgefunden haben? Einen Beweis, daß die kupfernen Kessel vor solchen Vorfällen nicht sicher sind, liefert eine Abhandlung Arago's über Dampfkessel-Explosionen im Jahrbuch des Bureau des longitudes vom Jahre 1830, wo es heißt, daß im J. 1823 in Paris am Boulevard du Mont-Parnasse ein Dampfkessel von gewalztem Kupfer barst. Drittens können die Wände eines Kessels nur, wenn das Wasser ausgeht, glühend werden; es frägt sich daher, ob noch niemals auf andere Weise als durch Wassermangel Dampfkessel-Explosionen entstanden? Wir werden später einen Fall anführen, der das Gegentheil bezeugt. Endlich haben wir gegen die Erklärung des Hrn. Jobard noch folgende Einwürfe zu erheben: wie kann die geringe Menge von einer Speisepumpe eingeführte Luft in einem in Thätigkeit befindlichen Kessel sich in dem Maaße anhäufen, daß sie eine starke Explosion veranlaßt? Tritt die Luft, wenn sie vor der Erzeugung des Wasserstoffs in den Kessel kommt, nicht in dem Maaße ihres Eintritts auch durch dieselbe Oeffnung wie der Dampf wieder aus? Müßte man, wenn man auch zugibt, daß eine bedeutende Menge davon zurükbleibt, nicht mit Hrn. Arago annehmen, daß der Sauerstoff dieser Luft sich viel eher mit den glühenden Wänden des Kessels verbände, als der Sauerstoff des Wassers? Wenn sich aber der Wasserstoff zuerst erzeugt, würden sich dann die von der Speisepumpe stoßweise herbeigeführten Luftportionen bei ihrem Eintritt in den Kessel nicht sogleich mit dem Wasserstoff verbinden unter Erzeugung kleiner partieller, außen nicht wahrnehmbarer und für den Apparat gefahrloser Explosionen? Die von Hrn. Jobard hierüber entwikelte Theorie befriedigt uns nicht. Wir lassen feine eigenen Worte folgen: „Wenn wieder Luft in den Kessel gepumpt wird, so streicht diese durch das noch darin zurükgebliebene Wasser und nimmt den senkrecht über der Oeffnung der Speiseröhre befindlichen Plaz ein, ohne sich unmittelbar mit dem Gase zu vermischen, welches sich fortwährend an den glühenden Wänden des Kessels erzeugt; sobald aber die Maschine durch Oeffnen des Dampfhahns in Gang gesezt wird, entsteht im Wasser eine stürmische Bewegung und das detonirende Gemisch von Luft und Gas ist gebildet.“ Ist nicht ein Widerspruch in dieser Stelle? Weil Luft in den Kessel gepumpt wird, muß die Maschine doch in Gang seyn; der Dampfhahn ist daher offen; weder die Luft, noch der Wasserstoff kann sich demnach anhäufen, wie Hr. Jobard meint; ferner dürfte es schwer zu beweisen seyn, daß die Luft, ehe sie sich im Kessel verbreitet, sich zuerst senkrecht über der Mündung der Speiseröhre aufhält. Die Absicht dieser Bemerkungen ist nicht, die Unmöglichkeit einer Detonation durch das Vorhandenseyn eines detonirenden Gemisches zu beweisen, sondern nur zu zeigen, daß, damit eine solche stattfinden kann, mehrere erst noch zu erforschende Umstände zusammenwirken müssen. Wir fragen, wäre es nicht unklug, einer Theorie ausschließliche Geltung zu geben, die nichts Geringeres will, als alle bisher gegen Explosionen angewandten Sicherheitsmittel für unnüz erklären? Die Commission nimmt im Gegentheil an, daß die Explosions-Erscheinungen, weil sie bisher in der Intensität ihrer Wirkungen bedeutend von einander abwichen, wohl verschiedene Ursachen haben können. Außer der von Hrn. Jobard angegebenen Ursache der Explosion nehmen wir noch zwei an, die einer plözlichen Dampferzeugung und die einer fortwährenden Anhäufung des Dampfes. Fälle der Explosion durch fortwährende Dampfanhäufung. 1) Im Jahre 1835 bedienten sich die HHrn. Dollfuß-Mieg und Comp. in Dornach zum Heizen ihrer Spinnerei eines alten Dampfkessels von Eisenblech, welcher die von Boulton und Watt eingeführte Form hatte. Im Monat April, wo das Wetter gelinder wurde, feierte der Kessel vierzehn Tage lang; später wurde es aber wieder kälter und der Kessel mußte wieder geheizt werden; er wurde in der gewöhnlichen Höhe mit Wasser angefüllt und ein Nachtwächter beauftragt, das Feuer zu besorgen bis zur Ankunft des Heizers; derselbe wußte nicht, daß der Hahn des Austrittrohrs geschlossen war und heizte, als er bemerkte, daß in den Heizröhren kein Dampf war, immer fort, bis der Kessel barst. Damals war der Kessel weder mit einem Manometer noch einem Sicherheitsventil versehen. Es war der Vordertheil des Kessels, welcher sich gewaltsam von seinen Nieten losreißend, das Mauerwerk des Kessels mit fortriß, ein eichenes Hausthor einschlug und mit einem Strome siedenden Wassers und einem Haufen Schutt, 25 Meter davon entfernt, niederfiel. Die Detonation war eine außerordentliche und die Explosion in ihren Wirkungen eine wahrhaft verheerende. Dieses Beispiel beantwortet am besten die Stelle in Jobard's Schreiben, wo er sagt: „Es ist nicht möglich, einen mit Wasser gefüllten Dampfkessel, er mag kalt oder warm seyn, zum Springen zu bringen, weil er undicht wird und die Nietlöcher, ehe sie zerreißen, schon oval werden, also Wasser und Dampf durch alle Nahten entweichen lassen.“ Wenn das Metall sehr hämmerbar (zähe) ist, kann die vom Verfasser angegebene Wirkung allerdings eintreten; es gibt aber manchmal sehr sprödes Eisenblech und vorzüglich wird es so durch langen Gebrauch. Der Dampfkessel der HHrn. Dollfuß-Mieg war in diesem Fall und die Explosion desselben beweist, daß die ovale Ausdehnung der Nietlöcher nicht immer stattfindet. 2) Die oben erwähnte Abhandlung Arago's enthält noch mehrere Beispiele von Explosionen solcher Dampfkessel aus Eisenblech, welche noch hinlänglich mit Wasser versehen waren und deren Bersten einzig und allein durch die Ueberlastung des Sicherheitsventils veranlaßt wurde. Um übrigens die Möglichkeit einer Explosion durch bloßen Druk noch einleuchtender zu machen, brauchen wir nur an die Versuche des Hrn. Tremery über die Zähigkeit des bis zum dunkeln Rothglühen erhizten Eisens zu erinnern, welche bei dieser Temperatur nur ein Sechstheil von jener des kalten Eisens beträgt, woraus folgt, daß ein Dampfkessel, welcher in der Kälte einem Druk von sechs Atmosphären widerstand, bei einer einzigen Atmosphäre bersten müßte, wenn seine Wände bis zum dunkeln Rothglühen erhizt wären. 3) Ein hiesiger Kupferschmied hatte einen kupfernen, kugelförmigen Schwimmer zu repariren, dessen beide Halbkugeln im Feuer zusammengelöthet waren; er beachtete eine kleine Menge Wasser, welche noch darin war, nicht, und nachdem er ihn, um die Löthung wieder herzustellen, auf das Feuer gesezt hatte, barst derselbe nach einiger Zeit unter außerordentlichem Getöse und weitem Umsichwerfen vieler Bruchstüke. 4) Ehe man bei den Avivirkesseln (der Türkischroth-Färbereien) Sicherheitsventile anbrachte, war das Bersten derselben nichts Seltenes. Der Kessel sprang in solchen Fällen, nachdem er die ihn festhaltenden Bänder losgerissen, ungeheuer hoch auf und nach ihm die im Kessel enthaltenen Stüke, vermengt mit Massen von Seifenwasser. 5) Endlich liefern auch die selbstschließenden Kochtöpfe (marmites autoclaves) in unseren Küchen Beispiele von Explosionen durch allmähliche Anhäufung von Dampf. Fälle von Explosionen durch plözliche Dampferzeugung. 1) Bei den HHrn. Schlumberger, Köchlin und Comp. benuzte man einen kleinen kupfernen Dampfkessel von 7 bis 800 Liter, um Dampf zu verschiedenen Färbeoperationen zu erzeugen; er wurde von einem Wasserreservoir gespeist. Durch ein Mißverständniß kam derselbe einmal ganz aufs Trokene, während ein starkes Feuer darunter war; er glühte so stark, daß alle auf seiner Oberfläche befindlichen Bleischeiben schmolzen; in diesem Augenblik kam der Heizer herbei, öffnete den Speisehahn und augenbliklich hörte man eine Detonation; der Boden des Dampfkessels, welcher concav war, wurde convex und riß an mehreren Stellen. Dieses Ereigniß kann bestimmt auf keine andere Weise, als durch plözliche Dampfentwikelung erklärt werden. 2) Hr. Goldsworthey Gurney zu Manchester, dessen Versuche über diesen Gegenstand uns ein Commissions-Mitglied mittheilte, machte unter andern folgendes Experiment. Er ließ in einem Dampfkessel von Eisenblech das Wasser ganz ausgehen, erhizte ihn bis zum Rothglühen und pumpte plözlich eine große Menge Wasser hinein; es erfolgte alsbald ein heftiger Dampfstoß durch das offene Rohr und die Gewalt der Explosion schleuderte das Sicherheitsventil weit hinweg. Damit nicht zufrieden, wiederholte er den Versuch, indem er eine noch größere Menge Wasser in den Kessel pumpte, worauf derselbe aber barst, obwohl das Dampfleitungsrohr offen geblieben war. 3) Das Experiment mit dem Wassertropfen, welcher bei Berührung eines weißglühenden Eisens nicht verdunstet, aber augenbliklich unter einem kleinen Geräusch verschwindet, wenn die Temperatur auf die Kirschrothglühhize heruntersinkt, ist bekannt. Hr. Boutigny von Rouen zeigte in einer vor Kurzem der Société d'emulation daselbst vorgelegten AbhandlungPolytechn. Journal Bd. LXXXIII. S. 457., daß diese Erscheinung eine Ursache der Explosion der Dampfkessel werden könne; er erhizte zu diesem Behufe einen kleinen Kessel zum Weißglühen und ließ eine gewisse Menge Wassers tropfenweise hineinfallen, welches in Folge der hohen Temperatur des Metalls nicht augenbliklich verdampfte; er verschloß nun den Kessel mit einem Pfropf, entfernte das Feuer und nachdem die Temperatur auf einen gewissen Punkt gesunken war, trat plözlich eine Verdunstung des Wassers ein, welche die Explosion des Kessels zur Folge hatte. 4) Endlich theilt Hr. Parkes in seiner Abhandlung über die Explosionen durch Dampf mehrere Fälle mit, welche in Salinen mit offenen Abdampfkesseln vorkamen. Diese Art Explosionen sind durch eine plözliche Dampferzeugung zu erklären; wenn nämlich die die Wände des Kessels bedekende Kruste sich vom Metall losmacht und die Flüssigkeit durch einen Riß in den, wenn auch noch so kleinen Zwischenraum dringt, so entsteht einerseits eine plözliche Dampfentwikelung, welche auf die flüssige Masse wirkend, einen großen Theil derselben aus dem Kessel werfen kann, während andererseits die plözliche Erkaltung des unter der Kruste glühenden Metalls das Brechen desselben veranlassen kann. Angenommen nun, dieser Proceß gehe im Innern eines Dampfkessels vor, kann dann nicht die durch die plözliche Dampferzeugung verursachte stürmische Bewegung des Wassers auf dem Boden des Kessels eine Explosion herbeiführen? Aus allen diesen Thatsachen schließen wir: 1) daß ein Dampfkessel explodiren kann, wenn er auch hinlänglich mit Wasser versehen ist; 2) daß wenn das Wasser darin ausgegangen ist und seine Wände glühen, er ebenfalls dem Bersten unterworfen ist aus andern Ursachen, als der Erzeugung eines detonirenden Gasgemisches; 3) daß die Theorie des Hrn. Jobard, obgleich möglich, doch nicht auf hinlänglich positive Beobachtungen gegründet ist und erst der Bestätigung durch in dieser Absicht angestellte Versuche bedarf; 4) daß nach Allem anzunehmen ist, daß der Mangel an Wasser in den Dampfkesseln die meisten Unglüksfälle veranlaßt. Es ist demnach allen Fabrikanten anzurathen, wenn sie auch die von Hrn. Jobard angegebenen Vorsichtsmaßregeln befolgen, ihre Sicherheitsventile, ihren Anzeiger der Wasserhöhe und ihren Heber-Manometer immer in gutem Stand zu erhalten; denn wenn die Sicherheitsvorrichtungen auch keine vollkommene Gewähr leisten gegen die Wirkungen einer plözlichen Dampfentwikelung, so sind sie doch nüzlich, indem sie bei einer allmählichen Anhäufung die Aufmerksamkeit rege machen. Die Zwekmäßigkeit der durch unsere Bulletins empfohlenen Heber-Manometer hat sich in mehr als einem Fall bewährt, wo der Arbeiter vergessen hatte, seine Scala zu befragen, aber auf seine Fahrlässigkeit plözlich aufmerksam gemacht wurde durch das stürmische Austreten von Dampf durch die Heberröhre, aus welcher er das Queksilber vor sich heraustrieb. Eben so wenig kann der Nuzen der durch unsere Bulletins bekannt gemachten Anzeiger der Wasserhöhe bestritten werden; um aber, selbst bei normaler Stellung dieses Indicators, zu verhüten, daß die Wände des Dampfkessels ins Glühen kommen, möchten wir anrathen, bei der Erbauung der Oefen darauf Acht zu geben, die Feuercanäle derselben nicht über das Niveau des in dem Kessel enthaltenen Wassers heraufgehen zu lassen und den ganzen, das Dampfreservoir bildenden Theil des Kessels zu ummauern. Uebrigens muß zum großen Lobe unserer Fabrikanten bemerkt werden, daß vielleicht keine industrielle Gegend existirt, in welcher so wenige Explosions-Vorfälle vorkommen, als in der unserigen, indem bei 250 seit 10 Jahren im Oberrhein vorhandenen Dampfkesseln nur ein einziger bedeutender Unfall vorkam, und wer möchte dieß nicht unsern Heber-Manometern und unsern Wasserstands-Anzeigern, deren sich meistens zwei an einem Kessel befinden, hauptsächlich zuschreiben?