XVIII. Bericht eines Comité's des Franklin-Instituts über die Ursache der Explosion der amerikanischen Locomotive „Neversink“; erstattet von Hamilton. Aus dem Mechanics' Magazine, 1847 Nr. 1250. Mit Abbildung. Hamilton, über din Ursache der Explosion der amerikanischen Locomotive Neversink. Das Comité zur Untersuchung der Ursachen der Explosion der Locomotive „Neversink“, welche auf der Reading-Bahn am 14. Jan. 1847 Abends erfolgte, machte alle möglichen Erhebungen und begab sich nach Reading, um die Ueberreste der Maschine in Augenschein zu nehmen. Die Maschine „Neversink“ wurde ursprünglich von Baldwin erbaut und im April 1836 der Bahn zugesandt. Sie wog damals 10 1/2 Tonnen und hatte 6 Räder, wovon 2 Treibräder waren. Die Maschine wurde von der Reading-Eisenbahncompagnie in ihrem Magazin zu Reading im April 1846 sorgfältig renovirt und in eine 19tonnige Maschine umgewandelt mit 6 Rädern, lauter in Verbindung stehenden Treibrädern. Beim Wiederaufbauen derselben wurden 4 Längenplatten am Feuerkasten-Ende des cylindrischen Theils des Kessels zurückbehalten und dafür 1 1/2 Längenplatten am vordern Ende des Kessels zugesetzt. Das neue Eisen war 5/16 Zoll dick, das alte 1/4 Zoll. Der verticale Theil des Kessels hatte 51 Zoll im Durchmesser; der Feuerkasten war 39 Zoll lang, 37 Zoll breit und 44 Zoll hoch; die Krone war mit Bandeisen befestigt und so stark, daß die Explosion ihr keinen Schaden zufügte. Der horizontale Theil des Kessels hatte 41 1/2 Zoll im Durchmesser und zwischen den Röhrenplatten 11 Fuß 6 Zoll in der Länge. Der Rauchkasten hatte 2 Fuß 3 Zoll Tiefe, was eine Gesammtlänge des Kessels von 18 Fuß ausmacht. Es waren 128 Röhren von Stabeisen von 2 Zoll innerm Durchmesser und 1/8 Zoll dicken Wänden vorhanden; an den Feuerkasten-Röhrenplatten hatten sie kupferne Enden. Nur ein Sicherheitsventil von 2 1/4 Zoll Durchmesser war vorhanden und auf der Kuppel angebracht; deßgleichen 4 Wasserstandshähne, deren unterster sich 8 Zoll über der Kronenplatte und der oberste 14 Zoll über dem untern befand. Die oberste Röhre war 1 1/2 Zoll unter der Krone des Feuerkastens und 11 1/2 Zoll unter der Decke des cylindrischen Theils des Dampfkessels. Die Heizfläche betrug 309 Quadratfuß. Die Cylinder maßen 13 1/2 Zoll auf 20. Die Treibräder hatten 46 Zoll im Durchmesser. Es war dieß eine auf der Bahn beliebte Maschine und sie warvor ihrer Abänderung im April 1846 gelaufen 71,010 Meilen Nach derselben 18,041    „ –––––––––––– Im Ganzen 89,051 Meilen. Bei der Besichtigung derselben wurde der horizontale Theil des Kessels beinahe völlig zerstört gefunden. In diesem Theil desselben hatte die Explosion offenbar ihren Ursprung, indem sie bei dem ältern Eisen, welches im hintern Theil des Kessels noch zurückgeblieben war, ihren Anfang nahm. Die Röhren stacken zum größten Theil noch in den Blechscheiben, waren jedoch in der Mitte auswärts gebogen, wie die Dauben eines Fasses. Die Dampfröhre, wie sie durch den Kessel ging, war eingefallen, doch nicht gebrochen. Die äußere Hülle des Kessels war in Stücke zerrissen und die Risse erstreckten sich bis zu dem verticalen Theil, dessen oberes Stück ganz weggerissen war, so daß der Feuerkasten sich bloßgelegt fand, der übrigens wohlerhalten und nur an den Seiten etwas eingedrückt war. Die Cylinder waren bei der Explosion unverletzt geblieben, seitdem aber entfernt worden. Die Qualität des Eisens erschien dem Comité durchaus gut. An der Maschine war also nichts zu finden, wonach der Unglücksfall einer Fehlerhaftigkeit der Arbeit oder des Materials zuzuschreiben gewesen wäre. Das Comité hatte Gelegenheit, den gewöhnlich die „Neversink“ begleitenden Maschinenführer Patrick Fagan zu vernehmen, welcher im wesentlichen Folgendes aussagte: Die „Neversink“ sey in den Händen eines damit vertrauten Führers die beste Maschine gewesen, die ihm je vorgekommen; niemand aber, der sie nicht kannte, habe aus den Probirhähnen erkennen können, wie viel Wasser im Kessel sey; sie habe oft Wasser aus dem Sicherheitsventil geworfen, wenn das Niveau des Wassers in der That unter dem zweiten Hahn stund; die Pumpen seyen gut gewesen und hätten nie eine Störung verursacht, wenn das Wasser die geeignete Höhe hatte; sie konnten jederzeit durch Oeffnen der Ofenthüren und Mäßigung des Feuers in Thätigkeit gesetzt werden; wenn das Wasser aber niedrig stehe und die Maschine heiß sey, komme überhaupt keine Pumpe in Thätigkeit; „er habe die Maschine dirigirt, wo mit beiden Pumpen das Wasser nicht eine Stunde lang in gehöriger Höhe erhalten werden konnte, sondern nur durch langsames Fahren und Abkühlen der Maschine.“ Er habe 150 Pfd. Dampf auf die Maschine geführt (wo dann der Dampf feucht war), halte aber bei diesem Drucke jede Maschine für gefährlich, „indem bei dieser Hitze das Wasser in einer Secunde herausgeschleudert werden könne.“ Die Maschine war zu dieser Zeit in vollkommenster Ordnung, am vorausgehenden Dienstag vom Zeugen hergeführt worden und hatte bis Donnerstag Nacht gestanden, wo Zeuge nach dem Depot kam, um sie wieder zur Fahrt zu verwenden, aber durch eine Botschaft von seiner kranken Frau abgerufen wurde, wo dann die Maschine dem Jakob Salleburger anvertraut wurde, unter dessen Leitung sie stand als sie explodirte. Hinsichtlich der Handhabung der besprochenen Locomotive bemerkt Hr. Kirk, der Magazinvorsteher der Reading-Compagnie, daß ihm keine besondere Schwierigkeit derselben bekannt sey, daß aber „alle vorhandenen Maschinen der größern Classe hinsichtlich der Speisung mit Wasser etwas kritisch seyen.“ Die Ursache hievon werden wir im Folgenden auseinandersetzen. Der Unfall hatte 30 Yards über der Mill-Creek-Brücke stattgefunden und der Bahnwärter auf der Brücke berichtete Folgendes über das was er sah und hörte. Er stand vor seiner Thüre als er die Maschine kommen hörte und als sie sich annäherte, bemerkte er das eigenthümliche Geräusch und die Stärke ihres Schnaubens; die Maschine lief dabei sehr schnell und gab keinen Dampf von sich. Während sie über die Brücke fuhr, bückte sich eine der Personen auf der Plattform und schien zu den Ofenthüren hineinzusehen, und als sie sich wieder erhob, legte sie ihre Hand, wie es ihm schien, auf das Sicherheitsventil; beinahe unmittelbar darauf hörte Zeuge ein sehr lautes, donnerartiges Getöse, welches, wie er überzeugt ist, nicht die Entweichung von Dampf aus dem Sicherheitsventil war; dieß dauerte etwa 30 Secunden fort, bis die Explosion eintrat, durch welche er niedergeschlagen wurde, so daß er nichts mehr sah; nachdem er wieder aufgestanden war, lief er sogleich der Maschine zu, war aber dann so sehr mit den Leidenden beschäftigt, daß er dem Aussehen der Maschine keine Aufmerksamkeit widmete. Die HHrn. Nicolls, Kirk und Fagan sagen alle aus, daß, als sie die Maschine am nächsten Morgen sahen, die abgebrochenen Enden der Siederöhren bis zur vierten Reihe von oben herab von der Ueberhitzung blau waren; ein Mitglied des Comité's jedoch, welches sich zu derselben Zeit an Ort und Stelle befand, erklärt, daß es, obwohl es sich besonders darnach umgesehen, dieß nicht habe finden können; als das Comité die Maschine zu Reading besichtigte, war davon nichts zu sehen, was schon deßhalb nicht mehr möglich war, weil in der Nacht des Unfalls Schnee gefallen war. Auch der Feuerkasten hatte keine merklichen Anzeichen, daß er einer ungewöhnlichen Hitze ausgesetzt gewesen sey. Das Comité ist auch vollkommen überzeugt, daß der Mangel an gehörigem Wasserzufluß die nächste Ursache des Unfalls gewesen sey. Die Verdampfungskraft dieser schweren Maschinen ist nothwendig sehr groß. Hr. Nicolls versicherte, daß die „Neversink“ einen Train von 88 Wagen zu ziehen vermochte, deren jeder beladen 7 1/2 Tonnen wog (zusammen 637 Tonnen) und dieß mit einer Geschwindigkeit von 12 (engl.) Meilen per Stunde (1056 Fuß per Minute). Angenommen die Zugkraft betrage 7 1/2 Pfd. per Tonne (wie Versuche auf dieser Bahn sie nachweisen), so ist dieß gleich 153 Pferdekräften – die eine Verdampfung von 2,55 Kubikfuß Wasser per Minute erfordern. Nun ist bei der eigenthümlichen Construction dieser Maschinen, welche der beengte Raum, der dem Dampfkessel eingeräumt werden kann, bedingt, wenn das Wasser 2 Zoll hoch über dem untern Hahn steht, der Dampf ausschließlich auf die halbkugelförmige Kuppel über dem Feuerkasten beschränkt, deren Inhalt nicht ganz 24 Kubikfuß beträgt (23,8565 Kubikfuß). Der Inhalt jedes Cylinders (13,5 × 20) ist 1,657 (1 5/8) Kubikfuß und da zwei Cylinder auf einmal gezogen werden, so verhält sich der Inhalt der Cylinder zum Kuppelraum wie 3,314 zu 24, oder ist beiläufig ein Achtel desselben. Befindet sich das Niveau des Wassers am obern Probirhahn, so beträgt der Dampfraum 9 Kubikfuß. Nun erklärt die neueste (und wie es scheint beste) Autorität über die Hochdruckmaschine, nach nahezu 30jähriger praktischer Erfahrung, daß „der Dampfraum wenigstens 20mal so groß seyn müsse, als der im Cylinder mit Dampf zu füllende Raum. Kann derselbe, unbeschadet der übrigen Erfordernisse des Kessels, größer gemacht werden, um so besser. Dr. Alban, über die Hochdruck-Dampfmaschine. Natürlich ist dieß bei Locomotiv-Maschinen nicht ausführbar. Der Grund, warum diese Maschinen Wasser aus dem Sicherheitsventil und den Probirhähnen werfen, wenn der augenblickliche Wasserstand gefährlich niedrig ist und daß sie, nach Kirk's Worten „hinsichtlich der Wasserspeisung kritisch sind“ – ist einleuchtend. Das Schäumen in solchen Maschinen muß unaufhörlich stattfinden und die Gefahr der Explosion sehr groß seyn. Die Probir- oder Wasserstandshähne, welche unter den günstigsten Umständen indifferente Indicatoren des Wasserniveau's sind, werden in diesem Fall unnütz und der Maschinenführer muß sich auf seine Kenntniß der Maschine allein verlassen und kann nur durch unausgesetzte Wachsamkeit einen Unfall verhüten. Eine sehr merkwürdige Thatsache bei dieser Explosion ist es, daß die durch den obern Theil des Kessels, vom Drosselventil zu den Cylindern gehende Dampfröhre eingefallen und zerbrochen war, wie die Abbildung der Maschine zeigt, welche zu Reading nach der Explosion mittelst des Daguerreotyps aufgenommen wurde. In der That ist es möglich, daß dieß während der Explosion durch das plötzliche Aufwärtsbiegen der Röhre geschah; außerdem würde es anzuzeigen scheinen, daß zur Zeit der Explosion der Dampf abgesperrt war; ein Hülfsmittel, zu dem man gegriffen hätte, um die Nässe des Dampfes zu vermeiden oder die Geschwindigkeit der Maschine zu mäßigen, dessen fürchterliche Gefahr aber man begreift, wenn man bedenkt, daß wenn der Dampf nur zu einem Viertheil abgesperrt war (während sich das Wasser über dem untern Probirhahn befand), der Druck im Kessel sich in einer Minute verdoppeln mußte. Textabbildung Bd. 106, S. 88 Es scheint unnütz, sich über die unmittelbare Ursache dieses fürchterlichen Unglücksfalls in Speculationen einzulassen, da der Tod aller Personen, welche sich auf der Locomotive befanden, keinen Zeugen übrig ließ, mit Ausnahme des erwähnten Bahnwärters. Aus dessen Aussage aber scheint hervorzugehen, daß die Maschine sich unter einem sehr ungewöhnlichen Dampfdruck befand und daß das Sicherheitsventil (zufällig oder auf andere Weise) fest aufgedrückt war.Nachdem derselbe wiederholt auf die Wichtigkeit dieses Theils seiner Zeugenaussage aufmerksam gemacht worden war, behauptete er noch immer mit aller Zuversicht, daß im Augenblick wo die Locomotive an ihm vorüberfuhr, kein Dampf aus dem Ventil entwich.. Die HHrn. Nicolls und Kirk bezeugen beide die Befähigung des dienstthuenden Locomotivführers und jedermann bezeugt seinen nüchternen Lebenswandel. Daß er sich hinsichtlich des Wasserstandes im Kessel geirrt habe, ist möglich wegen der eigenthümlichen Construction der Maschine, obschon andererseits schwer einzusehen ist, wie ein erfahrener Mann die durch den erhöhten Druck hervorgerufenen Anzeichen, nämlich den raschen Lauf des Zugs und das starke Schnauben der Locomotive übersehen konnte. Dr. Alban erwähnt in seinem Werk über die Hochdruck-Dampfmaschine eines rumpelnden Geräusches, welches den Explosionen oft vorausgeht und schreibt dasselbe der plötzlichen Ablösung der Kruste vom Kessel und dem dadurch vermehrten Zutritt von Wasser an das überhitzte Metall zu. Allein die Kruste in den Siederöhren der „Neversink“ war nicht dick genug, um eine solche Wirkung hervorzurufen; auch scheint dieselbe in keinem erheblichen Grade sich abgelöst zu haben. Gs ist daher dem Comité wahrscheinlicher, daß das brausende Getöse, von welchem der Bahnwärter als der Explosion vorausgehend berichtete, durch das Aufspringen einer oder mehrerer Siederöhren am vordem Ende und daraus folgende Entweichen des Dampfes in den Rauchkasten veranlaßt worden sey, weil die Verminderung des Drucks in Folge davon das Aufsteigen des Wassers als Schaum über die erhitzten Röhren und dadurch fast augenblicklich einen Druck erzeugen mußte, dem kein Locomotiv-Dampfkessel hätte widerstehen können.Der Dampfkessel der „Neversink“, aus wenigstens 1/4 Zoll dickem Stabeisen und von 41 1/2 Zoll Durchmesser, würde nach Oliver Evans' Regel (Young steam engineers' guide, p. 23) einen Druck von 51,4 Atmosphären aushalten. Die Formel ist: p = 2 st/d; worin p = dem Drucke beim Bersten, s = einer Constante, welche von der Zähigkeit des Eisens abhängt, nach Evans = 6400; t = der Dicke des Eisens in Zehntelszollen; d = dem Durchmesser in Zollen; 12800 × 2,5/41,5 = 771 Pfd. = 51,4 Atmosphären. Im Ganzen ist es sonach dem Comité wahrscheinlich, daß die Explosion der „Neversink“ auf folgende Weise stattfand. Daß die Maschine unter starkem Dampfdruck lief und wegen der mangelhaften Anzeigen der Probirhähne das Wasser in den Kesseln unter die obern Siederöhren herunterkommen konnte, welche dadurch übermäßig erhitzt wurden; daß der schnell zunehmende Druck (welcher vielleicht durch ein theilweises Verschließen des Drosselventils noch verstärkt wurde) das Abspringen einer oder mehrerer Röhren von der Röhrenplatte veranlaßte und dieses plötzliche Nachlassen des Druckes das Schäumen im Kessel verursachte, durch welches das Wasser über die erhitzten Röhren geworfen und, auf diese Weise rasch verdampft, eine augenblickliche Zunahme der Spannung bewirkte, welche die noch vorhandenen Oeffnungen nicht zu mildern vermochten, wodurch das Bersten der äußern Hülle des Dampfkessels erfolgte. Doch ist dieß alles nur als eine wahrscheinliche Vermuthung, durchaus aber nicht als eine zuversichtliche Behauptung über die Ursache der Explosion anzusehen. Welche Hypothese jedoch zur Erklärung dieses Unglücksfalls angenommen werden mag, so hat die Untersuchung desselben die Aufmerksamkeit des Comités auf einige Gegenstände gelegt, welchen viele praktische Wichtigkeit beizulegen ist, und zwar auf: 1) Die Nothwendigkeit, alle Locomotiven mit einem zweiten Sicherheitsventil von großen Dimensionen zu versehen, welches nach dem Maximum des Drucks regulirt ist, den sie auszuhalten haben und unter die Controle des Maschinenführers gesetzt wird. Allerdings hat dieß für den Dienst die Unannehmlichkeit, daß ein oftmaliges Untersuchen nothwendig wird, um von der Wirksamkeit eines solchen Ventils überzeugt seyn zu können; allein diese Unannehmlichkeit wird durch die erzielte größere Sicherheit mehr als ausgeglichen. 2) Die Unsicherheit der gewöhnlichen Probirhähne als Indicatoren des Wasserstands, auch unter den günstigsten Umständen, und der trügerische Charakter ihrer Angaben bei den neuern Locomotiven, wo der erforderliche Kraftaufwand und der beschränkte Raum, welcher dem Dampfkessel gegeben werden kann, den Wasser- und Dampfraum nothwendig beengen und die Dampfbildung also stürmischer ist als bei den größern Kesseln der stehenden Maschinen. Die Unzulänglichkeit der Probirhähne, um die wirkliche Wasserhöhe, namentlich bei Hochdruck, zu erfahren, wird von den meisten Schriftstellern über die Dampfmaschine hervorgehoben und ist auch in einem Bericht des Franklin-Instituts über Dampfkessel-Explosionen erwähnt, wo der Glasröhren-Wasserstandszeiger empfohlen wird, welcher Empfehlung wir vollkommen beistimmen, überzeugt, daß gegen seine Anwendbarkeit keine erheblichen Einwendungen gemacht werden können. 3) Das Comité möchte die Untersuchung veranlassen, ob es nicht möglich ist, die Locomotiven so zu construiren, daß Explosionen, wenn sie überhaupt stattfinden, nur auf solche Art erfolgen können, daß dabei Menschenleben weniger in Gefahr sind als bisher.