XLI. Ueber die Möglichkeit der Explosion eines zum Rothglühen erhitzten Dampfkessels durch plötzlich eingelassenes Speisewasser; von Lavington E. Fletcher, Ober-Ingenieur des Vereins zur Verhütung von Dampfkessel-Explosionen in Manchester. Aus dem Engineer, März 1867, S. 228. Fletcher, über die Möglichkeit der Explosion eines rothglühenden Dampfkessels. In Folge der strengen Kälte im Januar d. J. explodirten sechs zu häuslichen Zwecken dienende Dampfkessel, wodurch mehrere Personen getödtet und bedeutende Verluste an Eigenthum verursacht wurden. Diese Kessel wurden nach dem „Circulationssystem“ betrieben, ein System, wobei der Kessel meistens von einem über ihm angebrachten Behälter aus mit Wasser gespeist wird, mit welchem er durch zwei Röhren verbunden ist. So lange als diese Röhren unverstopft bleiben, wirken sie als Sicherheitsventile und es kann sich im Kessel kein größerer Dampfdruck anhäufen als derjenige, welcher der Höhe der Wassersäule entspricht; gefriert jedoch das Wasser in den Röhren, so kann kein Dampf mehr aus dem Kessel austreten und beim Heizen desselben ist eine Explosion fast mit Sicherheit zu erwarten. Da noch vielfach die Meinung verbreitet ist, daß derartige Explosionen beim Aufthauen des Eises im Speiserohr durch das plötzliche Abfließen kalten Wassers auf heißes Metall verursacht werden, so entschloß ich mich, den Gegenstand praktisch zu erproben. Die betreffenden Versuche wurden am 2. März d. J. angestellt; die Mittel zur Ausführung derselben verdanke ich der Freundlichkeit der HHrn. Isaac Storey und Sohn in Manchester, welche mir drei Dampfkessel und auch die Beihülfe ihrer Arbeiter, nebst allem nöthigen Zubehör und den erforderlichen Räumen zur Verfügung stellten. Da die gegebene Frage nicht bloß auf die Sicherheit der für häusliche Zwecke dienenden kleinen Kessel Bezug hat, sondern auch auf die so häufig gegebenen Erklärungen der Explosionen großer Dampfkessel, so dürften die Einzelheiten jener Versuche nicht ohne Interesse seyn. Ich experimentirte mit drei verschiedenen Kesseln, welche sämmtlich zu der in Haushaltungen gebräuchlichen Classe (mit Circulationssystem) gehören. Der eine derselben war aus Kupfer angefertigt, wog 62 Pfd. und war 14 1/2 Zoll hoch, 13 3/4 Zoll lang und unten am Boden 13 3/4, an seinem oberen Ende aber ungefähr 8 Zoll breit, so daß er ziemlich genau einen Kubikfuß Inhalt hatte. Dieser Kessel ward in vollständig leerem Zustande auf ein hellbrennendes Feuer so gestellt, daß er von demselben umgeben war und blieb einige Zeit hindurch so stehen, bis sein Boden durch und durch rothglühend geworden war, und Bleistücke, welche lose auf die Decke des Kessels, den kältesten außer dem Bereiche der Flammen befindlichen Theil desselben gelegt wurden, sogleich schmolzen. Alsdann wurde durch ein mit der Wasserleitung in Verbindung gesetztes Speiserohr von ungefähr einem halben Zoll lichtem Durchmesser plötzlich Wasser in den Kessel gelassen. Eine Explosion fand gleichwohl nicht statt; der Kessel ward nicht von seinem Platze gehoben, er schwankte nicht einmal und ließ nicht das geringste Zeichen einer in seinem Inneren stattfindenden Erschütterung wahrnehmen; es war Nichts zu bemerken, als das Entweichen eines Dampfstrahles aus einer in der Decke des Kessels angebrachten Oeffnung von 7/8 Zoll Durchmesser. Diese Oeffnung mußte durchaus vorhanden seyn, denn sonst hätte gar kein Wasser in den Kessel einlaufen können, wie ich experimentell durch gänzliche Verschließung des Kessels nachwies, indem durch den ersten Dampf, welcher erzeugt ward, der weitere Eintritt des Wassers verhindert und dasselbe in das Speiserohr zurückgetrieben wurde. Uebrigens würde diese Oeffnung zur Verhütung des Berstens des Kessels auch nicht von dem geringsten Einflusse gewesen seyn, wenn die Ansichten über die explosive Wirkung des Aufschüttens von kaltem Wasser auf rothglühende Metallplatten richtig wären, denen zufolge diese Wirkung ebenso unwiderstehlich und augenblicklich eintreten müßte, wie die des Schießpulvers. Das Resultat dieses Versuches war so klar, daß es als entscheidend gelten konnte; zu seiner Bekräftigung schien es mir indessen wünschenswerth, das Experiment mit einem anderen Dampfkessel von nur wenig abweichenden Dimensionen zu wiederholen. Dieser zweite, gleichfalls aus Kupfer bestehende Kessel wog 44 Pfd., war 11 3/4 Zoll hoch, 11 1/2 Zoll lang, unten 10 1/2 und am oberen Ende 8 1/2 Zoll breit, und mit einem durch ihn hindurchgehenden Feuerrohre von 6 Zoll Durchmesser versehen, so daß sein Inhalt etwa 5/8 Kubikfuß betrug. Auf gleiche Weise, wie beim vorigen Versuche, wurde der ganz leere Kessel durch ein lebhaftes Feuer, welches nicht allein auf seinen Boden und seine Seitenwände, sondern auch auf das Feuerrohr wirkte, erhitzt, bis auf die Decke gelegte Bleistücke leicht schmolzen und beinahe der halbe Kessel rothglühend geworden war; dann wurde mittelst eines Rohres von einem Zoll lichter Weite, welches an dem einen Ende mit dem Kessel, am anderen mit einem sechs bis acht Fuß höher stehenden Reservoir in Verbindung gesetzt war, plötzlich Wasser hineingeleitet. Diese Vorrichtung zur Speisung des Kessels wurde der beim ersten Versuche angewendeten vorgezogen, um durch die größere Weite des Rohres und den stärkeren Druck des Wassers aus der höher liegenden Cisterne eine plötzlichere Wasserinjection zu vermitteln und dadurch eine augenblickliche Dampferzeugung zu begünstigen. Wir erhielten indeß ein genau gleiches Resultat, wie bei dem ersten Versuche; von einer Explosion war nicht das Mindeste wahrzunehmen; der Kessel blieb vollkommen ruhig an seinem Platze und die einzige Wirkung der Wasserinjection bestand in dem Entweichen eines Dampfstrahles durch eine in der Kesseldecke befindliche einzöllige Oeffnung. Somit bestätigte dieser Versuch das Ergebniß des zuerst abgeführten vollständig; da indessen die beiden zu diesen Proben angewendeten Kessel von Kupfer angefertigt waren, während zahlreiche aus Gußeisen bestehende in Gebrauch sind, so hielt ich es für gerathen, den Versuch auch mit einem gußeisernen Kessel anzustellen, insofern sich erwarten ließ, daß ein solcher eine größere Geneigtheit zum Explodiren zeigen würde, und zwar nicht allein wegen der Sprödigkeit seines Materiales, sondern auch in Folge seiner größeren Metallmasse, welche eine bedeutende Wärmeabsorption, somit eine rasche Dampferzeugung bedingen mußte. Dieser dritte – wie bemerkt aus Gußeisen bestehende – Kessel wog 85 Pfund, war 15 1/4, Zoll lang, 10 Zoll hoch, unten 11 1/2 Zoll, oben aber 8 1/4 Zoll breit, und hatte weniger als 1 Kubikfuß Inhalt, da sein Boden zur Vergrößerung der Heizfläche nach innen gewölbt war. Auch dieser Kessel wurde erhitzt, bis er zum größeren Theile rothglühend geworden war und aufgelegtes Blei zum raschen Schmelzen brachte; er war wirklich zu einer solchen Gluth erhitz, daß es beim Hindurchsehen durch eine kleine, in der Decke befindliche Oeffnung erschien, als wäre der Boden herausgebrannt und als sähe das Auge direct in das Feuer selbst. Dann wurde der Kessel mittelst eines einzölligen Speiserohres mit einem 6 bis 8 Fuß höher gelegenen Reservoir in Verbindung gesetzt. Anstatt einer Oeffnung in der Kesseldecke war ein Sicherheitsventil vorhanden, welches auf einen Druck von 35 Pfund per Quadratzoll belastet wurde. Beim Oeffnen des Hahnes an dem Speiserohr und Einströmen des Wassers war Nichts zu bemerken; das Sicherheitsventil schlug oder klappte nicht; der Kessel krachte weder, noch zitterte er; nur das Speiserohr war bis zum Hahne hinauf heiß geworden, so daß der Dampf gegen dasselbe gewirkt und das weitere Eindringen des Wassers verhindert haben mußte. Nachdem der Kessel in diesem Zustande einige Zeit ruhig auf dem immer fortbrennenden Feuer gestanden hatte, wurde das Sicherheitsventil gehoben, worauf eine geringe Dampfmenge entwich; dieß währte so lange, als das Ventil geöffnet blieb, hörte beim Schließen desselben aber sofort auf. Da es sich gezeigt hatte, daß mit dem am Kessel angebrachten Sicherheitsventil kein Resultat zu erzielen sey, so wurde dasselbe entfernt und anstatt seiner eine Oeffnung von 1 1/4 Zoll Durchmesser in der Kesseldecke vorgerichtet. Als darauf wieder Wasser zugelassen wurde, schoß aus der Oeffnung, wie früher, ein Dampfstrahl hervor, und gleich darauf zerbarst der Kessel an der einen Seite mit einem scharfen Knalle von der Decke bis zum Boden. Dieß rührte bloß von der jähen Zusammenziehung des Metalles her; der Riß dehnte sich nicht weiter aus; ebenso wenig bewegte sich der Kessel von seiner Stelle. Das Wasser strömte zu, bis der Kessel beinahe gefüllt war, allein weitere von den oben angegebenen Resultaten abweichende Erscheinungen zeigten sich nicht. Um durch meine Versuche die Sache möglichst zur Entscheidung zu bringen, hielt ich es für gut, die letzte Probe zu wiederholen. Zu diesem Zwecke ward der Kessel vom Feuer genommen, entleert und wieder an seinen früheren Platz gebracht, worauf die Verbindung mit dem Wasserbehälter wie vorhin hergestellt, das Sicherheitsventil aber weggelassen und die Oeffnung in der Kesseldecke auf 3/8 Zoll Durchmesser verengt wurde. Beim Einströmen des Wassers in den erhitzten Kessel drang wiederum ein Dampfstrahl aus der Oeffnung hervor; derselbe bildete, so lange der Speisehahn geöffnet blieb, einen constanten Strom, welcher dann bei abwechselndem Schließen und Oeffnen des Hahnes intermittirte. Ich bemerke noch, daß bei dem angegebenen Inhalt der Kessel, durch Verdampfung von ungefähr einer Viertelpinte Wasser in den beiden größeren und einer Achtelpinte in dem kleineren ein Dampfdruck von etwa 150 Pfund per Quadratzoll in denselben hätte erzeugt werden müssen; und obgleich sie alle drei vorher erhitzt worden waren, so ist doch klar, daß ein solcher Druck nicht einmal annähernd erreicht werden konnte, indem die leichten, flachwandigen Kupferkessel sich nicht im Geringsten ausbauchten, während die aus der Oeffnung entweichende Dampfmenge nicht größer war, als die, welche durch ein gewöhnliches Sicherheitsventil hätte entweichen können. – Aus den Resultaten der im Vorstehenden beschriebenen Versuche ist ersichtlich, daß es auf keine Weise gelang, die benutzten Kessel zum Explodiren zu bringen. Und doch wurde keine Mühe gespart um einen solchen Erfolg herbeizuführen. Alles, was durch hellrothglühende Metallplatten und kaltes Wasser unter den angegebenen Umständen bewirkt werden konnte, wurde bewirkt, und die Proben, denen die Kessel unterworfen wurden, waren strenger, als sie jemals in der Praxis vorkommen können, sowohl bei den kleinen Kesseln für häusliche Zwecke in Folge der Einwirkung der Kälte, als bei großen Maschinenkesseln in Folge des Ueberheizens der Oefen und des plötzlichen Zulassens von kaltem Speisewasser zu den rothglühenden Kesselwandungen. Bei den kleinen Hausdampfkesseln wirkt die Hitze selten weiter als auf den Boden und auf eine oder zwei von den Seiten, während die zu den Versuchen benutzten Exemplare vom Feuer vollständig umgeben waren, so daß die erhitzte Fläche bei dem Versuche weit größer war, als dieß in der Praxis der Fall seyn kann. Die Injection des Wassers durch die einen Zoll weite Speiseröhre mittelst Oeffnens eines Hahnes war jedenfalls mindestens eine ebenso plötzliche, als sie möglicherweise durch rasches Aufthauen einer Eissäule hervorgebracht werden kann; überdieß bewiesen die Versuche, daß ohne eine freie Auslaß- und eine freie Speiseöffnung das Wasser nicht in den Kessel fließen kann, daß also ohne das gleichzeitige Offenseyn beider Circulationsröhren nur eine geringe Wassermenge in den Kessel gelangen kann. – Betreffs der Maschinenkessel ist zu beachten, daß bei einem solchen der Inhalt im Vergleich zu seiner freien Heizfläche bedeutend größer seyn würde, als bei den zu den Versuchen benutzten, so daß die Kraft des Dampfes verhältnißmäßig reducirt und in der Praxis verschwindend klein würde. Meiner Ueberzeugung nach liefern die im Vorstehenden mitgetheilten Versuche einen vollgültigen Beweis, daß die Ansicht, welcher zufolge Dampfkesselexplosionen durch augenblickliche Erzeugung einer großen Dampfmenge in Folge der Injection von Wasser auf heiße Kesselwandungen hervorgerufen werden, ein Trugschluß ist, und daß das durch Frost veranlaßte Zerplatzen von Circulationskesseln bloß von einer in Folge von Verstopfung der Auslaßröhren durch Eis verursachten Anhäufung des Dampfdruckes herrührt, welche sich durch gute Sicherheitsventile vermindern und somit eine Explosion verhüten läßt.