CXII. Ueber knallende Dampfkessel-Explosionen; von Hrn. Sorel. Aus den Comptes rendus, Mai 1843, Nr. 19. Sorel, über knallende Dampfkessel-Explosionen. Knallende (fulminantes) nennt man jene schreklichen Explosionen, welche eintreten, während die ganze Dampfmaschine im normalen Zustande zu seyn scheint. Sie finden gewöhnlich in dem Augenblik statt, wo man die Maschine von neuem in Gang sezt, oder wenige Augenblike nach dem Oeffnen der Sicherheitsventile, oder auch unmittelbar nach einer Verminderung des Dampfdruks. Nach Hrn. Jacquemet, einem geschikten Fabrikanten zu Bordeaux, rühren diese Explosionen davon her: 1) daß die Ventile oder andere Oeffnungen durch Wasser verstopft werden, wann sie in sehr kurzer Zeit viel Dampf hindurchlassen; 2) von der Zunahme der Elasticität des Dampfes, welche dadurch entsteht, daß die latente Wärme des Kesselwassers in dem Augenblik frei wird, wo durch Entweichen von Dampf die Oberfläche der Flüssigkeit sich senkt; 3) daß das Gemisch von Dampf und Wasser, welches in Folge dieser Depression den Kessel über der Flüssigkeit ausfüllt, weniger Capacität für den Wärmestoff hat, als Wasser allein, wodurch das Gemisch rasch eine hohe Temperatur und folglich einen starken Druk erlangt. Ich werde die sinnreiche Theorie des Hrn. Jacquemet hier nicht näher erörtern und bemerke nur, daß es mir, eben so, wie den HHrn. Arago und Dulong unmöglich war, den Druk im Kessel dadurch zu erhöhen, daß ich dem Dampf einen weiten Ausweg gewährte; ich stellte meine Versuche mit einem Dampfkessel von 12 Pferdekräften mit zwei Siederöhren, wie jener des Hrn. Jacquemet, an. Der Druk betrug 5 Atmosphären. Ich bemerkte, daß der Manometer jederzeit um so schneller fiel, je mehr reiner oder mit Wasser gemischter Dampf austrat. Auf folgende Weise erkläre ich die Entstehung der knallenden Explosionen; ich glaube, daß allen eine Ueberhizung des Bodens des Dampfkessels oder der Siederöhren in Folge mangelnder Flüssigkeit vorausgeht. Troken aber kann der Boden des Kessels durch mehrere Ursachen werden, welche ich schon früher angab und hier wiederhole: 1) wenn der Dampfverbrauch die Erzeugung desselben um vieles übersteigt; 2) durch Ablagerungen zwischen dem Boden des Kessels und der Flüssigkeit; 3) durch CalefactionUnter Calefaction (Caléfaction) wird hier durchaus jener von mehreren Physikern beobachtete Wärmegrad verstanden, bei welchem auf glühendes Eisen gebrachtes Wasser Kugelgestalt annimmt und nur in sehr geringem Grad verdampfe, während die gewöhnlichen Erscheinungen der Verdampfung erst bei niedrigerem Wärmegrade des Gefäßes eintreten. Eine Zusammenstellung der darauf bezüglichen Beobachtungen und der Versuche zur Ermittelung ihrer Geseze von Boutigny findet man im polytechn. Journal Bd. LXXXIII S. 457. M–x.; 4) durch mangelnde Speisung. Ich glaube, wie Hr. Jacquemet, daß die stürmische Bewegung (das Aufsteigen) des Wassers die meisten knallenden Explosionen hervorbringt; allein die Entwikelung der den Kessel sprengenden Kraft schreibe ich Umständen zu, deren Hr. Jacquemet nicht erwähnt. Nach meiner Meinung rühren diese Explosionen von einem durch die Flüssigkeit auf die Kesselwände hervorgebrachten heftigen Stoß her, welcher durch eine rasche und plözliche Erhöhung der Spannung des Dampfes hervorgebracht wird; viele Thatsachen, wovon ich einige anführen will, sprechen für diese Erklärung. 1) Wenn man eine sogenannte Glasthräne in ein mit Wasser gefülltes Glas oder irdenes Gefäß hält und die Spize abbricht, so zerbricht das Gefäß in tausend Stüke durch die Wirkung der Flüssigkeit, deren Molecüle nicht Zeit hatten, sich von Unten nach Oben zu Verdrängen. 2) Aus den in Arago's Abhandlung über Dampfkessel-Explosionen angeführten Versuchen ersieht man, daß eine mit Wasser angefüllte Metallröhre, wenn sie durch einen kleinen kurzen Stoß erschüttert wird, springt, während ein allmählich zunehmender, selbst bedeutender Druk das Brechen der Röhre nicht veranlaßt. 3) Eine sehr kleine Quantität eines Knallpulvers, welches einen abzuschießenden Gegenstand nicht so weit zu treiben vermag, wie gewöhnliches Jagd- oder Schießpulver, zersprengt den Flintenlauf, in welchem es abgebrannt wird. Dieß reicht, wie es mir scheint, hin, um den Einfluß der Stöße auf das Brechen der Körper einleuchtend zu machen; es bleibt mir nun nur noch zu zeigen übrig, wie Stöße im Innern der Dampfkessel erzeugt werden können. Folgendes geht nach meinem Dafürhalten vor, wenn man dem Dampf plözlich einen so weiten Ausweg gibt, daß bei weitem mehr davon verwendet als erzeugt wird; das Wasser verläßt in diesem Falle den Boden des Kessels oder der Siederöhren und steigt in Gestalt von Schaum bis an die obern Theile des Kessels, was man durch die aufsteigende Bewegung des Schwimmers leicht wahrnimmt, so wie auch durch das Austreten von Flüssigkeit durch die Ventile und andern Oeffnungen; ist die Verbrennung im Feuerraum zu dieser Zeit eben lebhaft, so wird der Boden des Kessels und der Siederöhren bald sehr stark erhizt werden, weil sie troken liegend der Wirkung des Feuers ausgesezt sind; thut man unter diesen Umständen dem Austritt des Dampfes Einhalt oder vermindert man denselben so weit, daß der Verbrauch desselben die Erzeugung nicht mehr übersteigt, so wird sich der Dampf vom Wasser abscheiden und im Kessel den von seiner Dichtigkeit ihm angewiesenen Raum einnehmen; die vom Dampf befreite Flüssigkeit fällt auf den Boden des Kessels, auf seine rothglühenden oder doch sehr stark erhizten Wände nieder; befindet sich nun auf dem Boden des Kessels ein Bodensaz, welcher die Flüssigkeit zu absorbiren und ihre Calefaction zu verhindern vermag, so erzeugt sich plözlich eine große Menge Dampfs, was einen das Bersten des Kessels zur Folge habenden Stoß veranlaßt. Eben so entsteht eine Explosion, wenn der Kesselboden mit einer anliegenden Kalttruste überzogen ist, welche sich in Folge der Ueberhizung des Kessels losmacht. Anders verhält es sich, wenn der Kessel keinen Bodensaz enthält. Es tritt die Calefaction der Flüssigkeit ein, und das auf den Boden des Kessels fallende Wasser wird nicht im selben Augenblik in Dampf umgewandelt; die Folge davon ist, daß die Dampferzeugung beinahe Null ist und der Druk des Dampfs abnimmt, was auch wenige Augenblike vor Explosionen öfters beobachtet wurde; hört aber die Calefaction der Flüssigkeit durch irgend eine Ursache auf, z.B. durch auf den Boden des Kessels geleitetes Speisewasser, oder durch die Abkühlung in Folge der Leitungsfähigkeit des Kesselmetalls, welches oben durch die es benezende Flüssigkeit abgekühlt wird, so wird plözlich Dampf erzeugt, der vermittelst des Wassers einen Stoß hervorbringt, welcher (gerade so wie die Glasthränen die Gefäße sprengen) den Kessel sprengt, ehe die Ventile sich öffnen können, oder die Flüssigkeit Zeit hat auszuweichen. Auf ähnliche Weise tritt Explosion ein, wenn durch mangelhafte Speisung das Wasser im Kessel ausgeht. Was in diesem Fäll, wie in den vorigen, die Heftigkeit des Stoßes noch vermehrt, ist, daß der Kessel innerlich luftleer ist, wodurch eine jener des Wasserhammers ähnliche Wirkung hervorgebracht werden muß; falls das Wasser aber ganz ausgegangen ist, erfolgt die Explosion wahrscheinlich nur dann, wenn die Calefaction des Speisewassers stattfinden kann und hiezu sind zwei Bedingungen nothwendig: erstens daß der Boden des Kessels heiß genug, und dann, daß kein Bodensaz vorhanden sey. Findet die Calefaction statt, so entsteht die Explosion, wie im vorhergehenden Fall, durch die Abkühlung des Kessels. Jedermann kann hinsichtlich der Calefaction des Wassers einen sehr einfachen Versuch anstellen, welcher darthut, daß die Dampfbildung augenbliklich erfolgt, sobald die Temperatur tief genug gesunken ist. Man erhizt einen Kaffeelöffel über einer Lampe oder Kerze und sprengt mit dem Finger ein paar Tropfen Wasser hinein; dieses Wasser wird einen großen kugelförmigen Tropfen bilden, welcher nur sehr langsam in Dampfgestalt übergeht; wird der Löffel vom Feuer genommengenommmen und etwas erkalten gelassen, so wird das Wasser bald sich plözlich in Dampf verwandeln und, obgleich nicht eingeschlossen, explodiren. Die wahrscheinlichste Ursache der knallenden Explosionen ist die Calefaction des Wassers, die andern bezeichneten Ursachen führen minder rasche, und daher minder gefährliche Kraft-Entwikelungen herbei. Eine langsame und fortschreitende Zunahme des Druks bewirkt selten Explosion, indem die Ventile Zeit erhalten, sich zu heben und den Kessel zu entladen; überdieß sind die Explosionen in Folge eines progressiven Druks beinahe niemals sehr zu fürchten; es beschränkt sich beinahe Alles auf ein mehr oder minder großes Zerreißen des Kessels, wodurch Wasser und Dampf frei werden; dieß wurde durch Thatsachen und Andraud's zahlreiche Versuche mit comprimirter Luft bewiesen. Bei den knallenden Explosionen ist die Kraftentwikelung vielmehr so rasch, daß die Ventile sich nicht mehr öffnen können und ein bloßes Zerreißen des Dampfkessels der ungeheuren Schnellkraft des Dampfes keinen Einhalt mehr thun kann; bei diesen Explosionen zerspringen die Kessel auch in zwei bis drei Stüke, welche ungeachtet ihres großen Gewichts sehr weit geschleudert werden. Das beste Verfahren, diese Calefaction des Wassers und folglich die knallenden Explosionen zu verhüten, ist: 1) Anwendung schmelzbaren Metalls am Boden des Dampfkessels; die Legirung muß aber derart zusammengesezt seyn, daß sie schon bei einem niedrigem Hizgrad schmilzt, als dem zur Calefaction erforderlichen. 2) Das Einbringen von Thon in den Dampfkessel, oder noch besser von Alaun oder Borax, welche Salze die Eigenschaft, die Calefaction zu verhindern, in hohem Grade besizen. 3) Anwendung guter Speisungsapparate, damit das Wasser in dem Kessel niemals ausgeht. Außerdem ist es noch rathsam, Allarm-Vorrichtungen anzubringen, durch welche man aufmerksam gemacht wird, wenn das Niveau des Wassers im Kessel zu tief sinkt. Ich bin fest überzeugt, daß durch Anwendung dieser Mittel die knallenden Explosionen verhütet werden.