LII. Versuche über die Ursachen der Dampfkessel-Explosionen, von Boutigny. Boutigny's Versuche über die Ursachen der Dampfkessel-Explosionen. Nachdem Hr. Boutigny in seinem Werke Nouvelle branche de physique ou études sur les corps à l'état sphéroïdal die traurigen Folgen der Explosion von Dampfkesseln an Bord amerikanischer, englischer und französischer Schiffe erwähnt hat, erklärt er, daß die Mittel, welche bisher angewandt wurden, um diese Explosionen zu verhindern, ganz unzureichend sind. Seit einigen Jahren wurden drei Theorien über die Ursachen dieser fürchterlichen Explosionen aufgestellt: einige schrieben sie der Elektricität zu; andere der Zersetzung und Wiederzusammensetzung des Wassers; andere endlich einer Veränderung im Zustand des Wassers durch seinen plötzlichen Uebergang von dem sphäroidischen Zustand in den dampfförmigen. Hr. Boutigny theilt letztere Ansicht, nachdem er zur Prüfung derselben folgende Versuche angestellt hatte. 1) Man erhitzte über der Weingeistlampe eine halbkugelförmige silberne Schale, in welche man ein wenig Wasser goß. Die Schale übertrug ihre Wärme an das Wasser, welches bei 80° R. ins Kochen kam; hierauf erhitzt sich die Schale nicht weiter und alle Wärme wird im Dampf latent. Wenn das Sieden ungestüm ist und wenig Wasser zurückbleibt, werden Tropfen von Flüssigkeit in die Luft geschleudert und fallen im sphäroidischen Zustand in die Schale zurück; gießt man dann Wasser, selbst kochendes, hinein, so siedet es nicht mehr und seine Temperatur erhöht sich nicht über 77 3/10° R. (96 1/2° C.), während diejenige der Schale sich unbeschränkt erhöhen kann. Wenn man unter diesen Umständen plötzlich eine große Masse Wasser in die Schale gießt, so breitet es sich in derselben aus und verdampft fast augenblicklich; löscht man aber die Lampe aus, so daß die Schale erkaltet und ihre Abstoßungskraft verliert, so geht das Wasser wieder in den gewöhnlichen flüssigen Zustand über und verdampft mit Explosion. 2) Bei einem andern Versuch brachte der Verf. eine Schale von 5 Decimeter Durchmesser und einer gewissen Dicke zum Rothglühen und goß nach und nach 2 und sogar 3 Liter Wasser hinein. Eine ungestüme Bewegung, dem Sieden ähnlich, zeigte sich nun in der flüssigen Masse, deren Temperatur nur 77 bis 78° R. betrug. Die Verdampfung war sehr langsam und das Wasser wurde allenthalben in mehr oder weniger voluminösen Tropfen herausgeschleudert. Als man eine größere Menge Wasser auf die Art hineingoß, daß man es immer auf dieselbe Stelle fallen ließ, befeuchtete es die Schale, was durch Dampfströme angezeigt wurde, die sich aus der Masse entwickelten. 3) Nachdem man 15 bis 20 Gramme destillirtes Wasser in eine silberne Schale gegossen hatte, welche fast ganz flach und rothglühend war, leitete man einen Strahl kaltes Wasser hinein und zwar an einem Punkt am Umfang der Schale; das Sphäroid breitete sich gegen die Seite aus, wo das Wasser anlangte, befeuchtete die Schale und kochte lebhaft, während die andere Portion des Sphäroids ihre Form beibehielt, die Schale nicht befeuchtete und nicht kochte. Wenn man in diesem Falle die Schale stark erhitzt, so geht die ganze Wassermasse in den sphäroidischen Zustand zurück; das Gegentheil findet statt, wenn man die Schale erkaltet, d.h. das Wasser breitet sich aus, befeuchtet die Schale und kocht stark. Alle diese Versuche wurden in Gefäßen angestellt, welche zuvor erhitzt worden waren; man mußte sich daher überzeugen, ob diese Erscheinungen auch in Kesseln stattfinden, welche Wasser enthalten, ehe man sie der Einwirkung der Hitze aussetzt. Zu diesem Zweck wurde folgender Versuch angestellt. 4) Man goß 2 Gramme destillirtes Wasser in einen sphärischen Kessel, welchen man mit einem gut einpassenden Pfropf verschloß und dann auf eine Weingeistlampe stellte; der Pfropf wurde bald mit Gewalt durch die Spannung des Dampfs herausgeschleudert; man drückte ihn neuerdings in die Mündung des Kessels, aus welcher er durch dieselbe Kraft wieder herausgetrieben wurde. Diese Detonationen können mehr oder weniger oft stattfinden, nach der verschiedenen Capacität des Kessels, dem Durchmesser seiner Mündung, dem mehr oder weniger genauen Einpassen des Pfropfs etc. 5) Erhitzt man den Kessel zum Dunkelrothglühen, läßt dasselbe Quantum destillirtes Wasser hineinfallen und verschließt ihn dann mit einem dicht einpassenden Pfropf, so springt letzterer zwölf-, dreizehn- bis bis vierzehnmal heraus. Der Zeitraum zwischen jeder Detonation wechselt von 8 bis 12 Secunden. Die zwei vorhergehenden Versuche beweisen nach dem Verf., daß der Dampf von im sphäroidischen Zustand befindlichen Körpern die Temperatur des Gefäßes annimmt, welches ihn einschließt; daß das Wasser in diesem Zustande beständig auf der Temperatur von 77° R. ist und daß es dabei zwar nur sehr dünne Dämpfe gibt, die aber dessenungeachtet den dreifachen dynamischen Effect derjenigen Dämpfe besitzen, welche das Wasser im flüssigen Zustande liefert, wenn es in beiden Fällen der Einwirkung einer gleichen Hitze ausgesetzt ist. Der Verf. schließt daraus, daß der Mangel an Dampf hier durch die große Erhöhung seiner Temperatur compensirt wird. Ein letzter Versuch bestätigt diesen Schluß. 6) Sobald man das Wasser in den dunkelroth glühenden Kessel gegossen hat, stellt man den Docht der Lampe tiefer, so daß die Temperatur des Kessels erniedrigt wird; man verschließt ihn dann mit dem dicht passenden Pfropf und notirt die Zeit, welche zwischen jeder Detonation verstreicht: selten erhält man mehr als drei oder vier Detonationen. Bei diesem Versuch kommt das Wasser nicht aus dem sphäroidischen Zustand, und es kann so in den Dampfkesseln enthalten seyn, ohne daß es die Heizer wissen; denn die Maschinen können functioniren wie mit Wasser im gewöhnlichen flüssigen Zustande, ohne daß irgend etwas diesen anormalen Zustand andeuten kann, ausgenommen der Wasserstand und zwei Thermometer, wovon der eine in das Wasser und der andere in den Dampf taucht; ein großer Unterschied zwischen den zwei Temperaturen würde eine drohende Gefahr anzeigen. Der Verf. untersucht hierauf, in welchen Fällen das Wasser der Dampfkessel in den sphäroidischen Zustand übergehen und wie es deren Explosion verursachen kann. Wenn die Oeffnungen für den Austritt des Dampfs geschlossen sind, so steigt dessenungeachtet die Temperatur fortwährend und das in dem Kessel enthaltene Wasser ist der Wirkung zweier Kräfte ausgesetzt, welche sich gegenseitig neutralisiren: dem Druck, welchen der Dampf auf die Oberfläche des Wassers ausübt und der Abstoßungskraft des Kessels, welche von unten wirkt. Oeffnet man einen Hahn, so strömt der Dampf durch dessen Mündung rasch aus; es entsteht ein Vacuum und das vom Boden des Kessels abgestoßene Wasser wird durch das fast augenblicklich gebildete Vacuum gewissermaßen angezogen und an den oberen Theil des Kessels geschleudert; es fällt aber bald auf den Boden zurück und geht in den sphäroidischen Zustand über; alsdann liefert es wenig Dampf, das Gleichgewicht der Wärme ist nicht mehr vorhanden, die Explosion ist drohend: sie kann stattfinden, entweder durch Zulassen einer gewissen Menge kalten Wassers, oder durch Auslöschen des Feuers. Ferner kann das Wasser der Dampfkessel in den sphäroidischen Zustand übergehen, wenn durch Nachlässigkeit des Heizers ein Wassermangel eintritt oder durch einen Fehler, welcher die Speisepumpe in Unordnung brachte etc.; alsdann geht das Wasser, welches in den Kessel gelangt, in den sphäroidischen Zustand über und die Explosion findet statt. Folgendermaßen erklärt der Verf. diese Explosionen. Angenommen ein Kessel habe einen Hohlraum von 100 Liter und es befinden sich darin nur 10 Liter Wasser im sphäroidischen Zustand; angenommen ferner die Temperatur des Kessels betrage 480 oder 560° R. und diejenige des Wassers 77° R. Wenn man nun in diesen Kessel eine so beträchtliche Wassermasse gelangen läßt, daß der sphäroidische Zustand des darin befindlichen Wassers aufgehoben werden muß, so wird sich unverzüglich eine große Masse Dampf bilden, dessen Temperatur sich mit derjenigen des Kessels ins Gleichgewicht setzt, was seine Spannung auf einen solchen Grad bringen wird, daß eine knallende Explosion erfolgen muß. Das Zerreißen des Kessels fände auch statt, wenn das Wasser in Folge einer geringen Abkühlung seinen sphäroidischen Zustand verlöre. Da der sphäroidische Zustand des Wassers eine von den Ursachen der Dampfkessel-Explosionen ist, so untersucht der Verf. wie man seine Entstehung verhindern könnte. Er kann in dieser Hinsicht aber nur Vermuthungen aufstellen. So hatte er schon beim Beginn seiner Untersuchungen über den sphäroidischen Zustand der Körper beobachtet, daß die Politur der Körper einen großen Einfluß auf diese Erscheinung hat und kam dadurch auf den Gedanken, den Boden der Kessel mit einer Menge Spitzen zu versehen. Er hatte ferner bemerkt, daß Wasser, worin Salze aufgelöst sind, weniger leicht in den sphäroidischen Zustand übergeht als reines Wasser und ließ daher ein zerfließliches Salz im Wasser auflösen; die Salze können jedoch so wenig wie die Spitzen das Wasser absolut verhindern in den sphäroidischen Zustand überzugehen: letztere erschweren überdieß das Reinigen des Kessels. Er kam alsdann auf den Gedanken, in den Kessel bewegliche Spiralen aus Eisen zu bringen oder vierseitige Prismen, welche so angeordnet sind, daß die Spitze der Winkel immer senkrecht zur Oberfläche ist, auf welcher sie sich befinden; auch dachte er daran die Kessel von der Seite statt von unten zu heizen. Wenn der sphäroidische Zustand des Wassers auf der See eintritt, während man gegen die Winde und Strömungen zu kämpfen hat, so empfiehlt Hr. Boutigny fortwährend ein starkes Feuer zu unterhalten und in den Kessel nur eine kleine Menge Wasser auf einmal einzulassen. Wenn hingegen diese Erscheinung sich zu Land oder auf einem Fluß zeigt, so muß man die Maschine abstellen, fortwährend ein starkes Feuer unterhalten und sich beeilen den Kessel durch alle verfügbaren Mittel zu entleeren; hierauf ihn erkalten lassen und einen Luftstrom hineintreiben, um das Wasserstoffgas daraus zu verjagen, welches er fast immer enthält. Die zu lösende Aufgabe ist also folgende: daß man das Wasser verhindert in den sphäroidischen Zustand überzugehen, indem man im Kessel beständig zwei Fünftel des Wassers, welches er fassen kann, unterhält; ferner daß man dieses Wasser verhindert die Temperatur von + 200° R. zu überschreiten. Folgende Vorsichtsmaaßregeln sind nach dem Verf. zu ergreifen, um die Dampfkessel-Explosionen zu verhüten: 1) Man muß zwei Clement'sche Metallthermometer anwenden, wovon der eine im Wasser und der andere im Dampf angebracht ist; man muß ferner pfeifende Ventile anwenden; 2) salzsauren Kalk in die Kessel geben, welche mit süßem Wasser gespeist werden; 3) die gegenwärtige Form der Siederöhren in der Art abändern, daß eine gewisse Menge des in denselben enthaltenen Wassers immer unter dem Ofenrost seyn muß; 4) die Siederöhren innerhalb mit Spitzen versehen, welche die Wärme im Wasser vertheilen; 5) einen oder mehrere Lärmschwimmer und einen Chaussenot'schen anzeigenden Schwimmer, sowie einen Collardeau'schen Manometer anbringen; 6) endlich Speisepumpen herstellen, welche sich selbst reguliren und sowohl mit als ohne Beihülfe des Heizers ihren Dienst verrichten.