Explosionsversuche mit einem Schmidt'schen Wasserröhrenkessel. Explosionsversuche mit einem Schmidt'schen Wasserröhrenkessel. S. Huldschinsky und Söhne in Gleiwitz haben im J. 1885 eine Reihe von Versuchen mit einem der von ihnen gebauten Schmidt'schen Wasserröhrenkessel (vgl. 1881 242 * 400) angestellt, welche bezweckten, festzustellen, in wie weit solche Kessel mit Dampfsammler als explosionssicher zu betrachten seien. Die Versuche, welchen auſser dem Direktor B. Meyer der Huldschinsky'schen Röhrenwalzwerke noch im Auftrage des preuſsischen Ministeriums Kreisbauinspector Stenzl, Gewerberath Bernouilli, Bergrath Schubert und Oberingenieur Minssen beiwohnten, sowie noch ferner die Ingenieure Stauß, Geisler, Schloifer und J. Kasalovsky, bezogen sich auf den Einfluſs des Reiſsens von Schrauben, des Platzens von Röhren, Ueberhitzung des Kessels bezieh. Wassermangel, Drucksteigerung, Siedeverzug und plötzliche Entlastung. Ueber diese Versuche haben Direktor Benedix Meyer in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1886 * S. 361 und J. Kasalorsky in der Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1886 * S. 73 berichtet. Der Versuchskessel war ein gewöhnlicher, der laufenden Fabrikation entnommener Kessel und hatte 61qm,6 Heizfläche und 40 Pferd nominell. Derselbe hat im Vorderkessel 5 × 7 = 35, im Hinterkessel 3 × 14 = 42 Rohre von je 2m,5 Länge, 92mm lichter Weite und 4mm,5 Wandstärke. Die Versuchsstation war auf einem auſserhalb der Stadt Gleiwitz frei und hoch gelegenen Gebiete erbaut worden; sie bestand aus einer tief gelegenen bombenfesten Kasematte, einem unmittelbar davor liegenden leicht gebauten Kesselhause mit dem Dampfkessel und einer 10m hohen eisernen Esse. Es war Vorsorge getroffen, daſs sowohl die Feuerungen, als auch die Vorrichtungen am Kessel von dem Inneren der Kasematte aus durch schieſsschartenförmige Oeffnungen beobachtet und, soweit erforderlich, geregelt werden konnten. Desgleichen konnte von der Kasematte aus die Speisung des Kessels geregelt, das Feuer durch Wasser gelöscht, die Sicherheitsventile und Rauchschieber durch besondere Züge geöffnet und geschlossen werden. 4 Manometer zeigten den Druck an. Zur Feststellung der Temperatur waren ebenfalls Meſsvorrichtungen eingeführt, die sich auf das Beste bewährten, so daſs jeder Zweifel an dem Ergebnisse der Versuche ausgeschlossen war. Der Kessel war vor Beginn der Versuche vorschriftsmäſsig auf einen Druck von 15at geprüft worden, wobei sich derselbe in allen Theilen als vollkommen dicht erwies. Diese Wasserdruckprobe wurde nach jeder durch die herbeigeführten Zerstörungen nothwendig gewordenen Ausbesserung wiederholt, bevor ein anderer Versuch eingeleitet wurde. Der erste Versuch, Explosionen durch reißende bezieh. mangelnde Befestigungsschrauben herbeizuführen, lieferte kein Ergebniſs. Obschon bei einem der zweitheiligen Bogen 2, bei einem der dreitheiligen Bogen 3 Verbindungsschrauben losgemacht wurden, zeigte sich an den betreffenden Stellen bei 10at Druck während 15 Minuten nicht die geringste Undichtheit. Auch die ersten Versuche, Röhren, die zuvor angefeilt worden waren, zu sprengen, schlugen fehl. Man hatte die Röhren erst auf etwa 200mm Länge bis zu 0mm,5 Stärke und, als dies keinen Erfolg hatte, bis auf Papierdicke angefeilt; aber selbst eine Steigerung der Spannung auf 16at erzielte keinen Erfolg. Erst als man ein Rohr auf 1250mm Länge und 0mm,25 Stärke abfeilte, gelang es, bei 8at,25 Spannung ein Aufplatzen dieses Rohres zu veranlassen, wobei das Kesselmauerwerk und die Röhrenlagerung unbedeutend beschädigt wurden, während der eigentliche Kessel völlig unversehrt blieb. Kesselhaus und Ausrüstung wurden gar nicht beschädigt. In Zeit von 18 Stunden war der Kessel wieder betriebsfähig. Der Einfluß des Wassermangels wurde zuerst in der Weise geprobt, daſs man kaltes Wasser nachpumpte, nachdem das Röhrenbündel glühend geworden. Für diesen und den nachfolgenden Versuch kam es hauptsächlich darauf an, die Temperatur der Kesselwandungen während des Wassermangels festzustellen. Es waren für diesen Zweck folgende Schmelzproben vorgesehen: Zinn mit einem Schmelzpunkte von   235° Wismuth „ „ „ „   270 Blei „ „ „ „   334 Zink „ „ „ „   433 Aluminium „ „ „ „   600 Legirung von 75 Proc. Silber, 25 Proc. Kupfer von   850 Legirung von 57 Proc. Silber, 43 Proc. Kupfer von   900 Silber, rein, mit einem Schmelzpunkte von 1000 Kupfer  „ „ „ „ „ 1100 Stücke dieser Schmelzproben wurden in kleine Röhrchen von 9mm lichten Durchmesser und 1mm Wandstärke gelegt und diese an beiden Enden verschraubt. Diese Proben wurden dann in das mittlere Rohr der unteren Rohrreihe des Vorderkessels eingelegt, um hier an der voraussichtlich wärmsten Stelle die Temperatur zu bestimmen. Zur Vergleichung dieser Schmelzproben wurde die Ausdehnung der Röhren selbst benutzt, welche ja voraussichtlich der Temperatur entsprechend vor sich gehen muſste. Hierzu diente ein einfacher Fühlhebelapparat, welcher sich gegen das freiliegende Ende einer der Röhren stemmte und die Ausdehnung der Röhren 20fach vergröſsert auf einer sichtbaren Skala angab. Bis zur Temperatur von 186°, entsprechend der Spannung von 10at Ueberdruck, wurden die Angaben des Fühlhebels ferner durch ein Quecksilberpyrometer von Schäffer und Budenberg überwacht. Es zeigte sich, daſs die Angaben des Pyrometers mit der Berechnung nach Angabe des Fühlhebels recht gut übereinstimmten und im Mittel auf 1mm Ausdehnung eine Temperaturerhöhung von 30° ergaben. Dieser Coefficient zeigte sich auch später als übereinstimmend mit den Angaben der Schmelzproben, so daſs diese Bestimmung sich als zuverlässig ergab. Bei dem ersten Versuche wurde, nachdem man den Wasserstand entsprechend hatte sinken lassen und der Fühlhebel 372° angab, mit dem Nachpumpen des 12° warmen Speisewassers begonnen. Da auch das Wasser des Hinterkessels theilweise verdampft war und derselbe sich zunächst durch das nachgepumpte Wasser erst füllte, stieg die Temperatur der Röhren im Vorderkessel noch während der folgenden 4 Minuten und zwar bis auf 482° bei einem Dampfdrucke von 9at,5. Von da ab fiel die Temperatur schnell wieder. Der ganze Erfolg bestand darin, daſs 3 Packungen des Vorderkessels undicht geworden und die untersten Röhren desselben bis zu 28mm durchgebogen waren. Im Uebrigen war der Kessel nach jeder Richtung hin vollständig unversehrt geblieben und hatte sich sonach bei diesem Versuche auch nicht die geringste Gefahr für den Heizer, geschweige denn für das Kesselhaus, herausgestellt, Die krumm gewordenen Röhren wurden auf der Versuchsstation gerade gerichtet und sämmtlich wieder eingebaut. Bei dem nächsten Versuche: durch fortdauernden Wassermangel die Röhren zum Glühen und zum Zerspringen zu bringen, wurden behufs zuverlässiger Bestimmung der Rohrtemperatur 2 Röhren der untersten Lage mit je einem vollen Satze Schmelzproben beschickt und ohne jedes Nachpumpen die Feuerung unterhalten. Als der Fühlhebel 987° angab, hörte man in der Kasematte ein starkes Dampfausströmen ohne jeden Knall und der Druck fiel in wenigen Minuten auf 0. Bei Besichtigung des äuſserlich vollständig unversehrten Kessels wurde ermittelt, daſs ein Rohr in der Schweiſsnaht 125mm lang bis zu 21mm breit aufgerissen war und ein zweites Rohr 40mm lang etwa 1mm,5 breit. Das ganze Röhrenbündel zeigte sich stark ausgeglüht, namentlich 4 Röhren bis zu 85mm durchgebogen. Bis zum Silber einschlieſslich waren sämmtliche Schmelzproben vollständig geschmolzen, so daſs also an deren Lagerstellen die Temperatur von 1000° unbedingt überschritten war. Da die Schmelzproben in den Röhren über den Feuerungen lagen, also da, wo die höchste Temperatur der Röhren stattfand, der Fühlhebel dagegen die Ausdehnung der ganzen Rohrlänge, also die mittlere Temperatur derselben gab, so müssen die beiden Angaben der Proben und des Fühlhebels 987° und über 1000° als vorzüglich stimmend bezeichnet werden. Auch bei diesem Versuche zeigte sich nach dem ganzen Befunde nicht die geringste Gefahr für Kesselwärter und Kesselhaus und konnte der Kessel, nachdem die aufgerissenen Röhren ausgewechselt, die verbogenen gerade gerichtet waren, unmittelbar wieder in Betrieb genommen werden. Für den Hochdruckversuch waren 3 Dampfsammler vorgesehen und zwar auſser dem für solche Kessel üblichen in der Längs- und Quernaht geschweiſsten Dampfsammler von 10mm Wandstärke ein zweiter von 15mm und ein dritter von 20mm Blechstärke, letztere beiden mit doppellaschiger, doppelreihig genieteter Längsnaht. Es sollte bei diesem Versuche ermittelt werden, bei welchem Drucke eine Entlastung des Kessels durch Undichtwerden der Packungen eintreten würde, um auf Grund dieser praktischen Beobachtungen die erforderliche Stärke der Dampfsammler zu bestimmen. Hierbei war für die Dampfsammler eine höchste Spannung von 40, 60 und 80at angenommen. Der erste Versuch wurde mit dem schwächsten Sammler ausgeführt. Nachdem die Sicherheitsventile fest verschraubt, der Kessel bei 10at in jeder Richtung vollständig dicht befunden war, wurde auch das Dampfabsperrventil von der Kasematte aus geschlossen. Der Dampfdruck stieg darauf innerhalb 13 Minuten stetig bis auf 35at. Da trat mit kurzem hellem Klang die Explosion des Dampfsammlers ein. Die Kasematte war bis auf einige zertrümmerte Fensterscheiben vollständig erhalten; dagegen gab der Kessel mit dem Kesselhause das Bild einer furchtbaren Zerstörung. Der Dampfsammler war mit dem ganzen Vorderkessel aufgeflogen und hatte das Kesselhaus vollständig in Trümmer gelegt: derselbe war dabei in kleine Stücke zerrissen und über das umliegende Feld zerstreut; ebenso waren die Sammelröhren des Kessels und die Röhren des Vorderkessels, theils noch zu sechs gekuppelt, weit fortgeschleudert. Nur der Hinterkessel war noch zusammenhängend und gegen den ebenfalls erhaltenen Schornstein gelehnt. Das Zerstreuungsgebiet maſs über 300m Radius. Nach dem Befunde ist anzunehmen, daſs die Explosion durch Aufreiſsen der Schweiſsnath ihren Anfang genommen hat. Der Sammler war aus Kokesblechen von dem Borsigwerke hergestellt, die bei den vorher angestellten Zerreiſsungsversuchen in der Längs- und Querrichtung 32 bis 35,9 k/qmm Festigkeit bei 10,4 bis 21 Proc. Dehnung zeigten. Der eiserne Boden war ebenfalls auf Borsigwerk hergestellt und zwar auf einer hydraulischen Presse gebördelt. Auffallender Weise war die Quernaht der Vernietung des Mantels mit dem schmiedeisernen Boden fast vollständig erhalten und das Blech theils im Mantel und theils im Boden neben der Nietnaht durchgerissen. Der guſseiserne Boden war bis auf einen kleinen Abbruch in der Nietflansche vollständig erhalten. Diese Explosion wies auf das Schlagendste nach, daſs alle unsere heutigen in gutem Glauben als explosionssicher auf den Markt gebrachten Kessel gerade bei der gefährlichsten Nachlässigkeit, bei verkeilten oder aus anderen Gründen nicht wirkenden Sicherheitsventilen und dabei vorkommender Drucksteigerung, die furchtbarsten Zerstörungen anrichten können. Wenn der Dampfsammler nicht den erwarteten Druck von 40at aushielt, so erklärt sich dies wohl zur Genüge dadurch, daſs derselbe namentlich bei dem vorhergehenden Versuche schon zu sehr angestrengt wurde und, durch die Erhitzung einzelner Stellen des Kessels bis auf etwa 1000° und das darauf folgende Uebersteigen des Wassers aus dem Hinterkessel durch den Dampfsammler in den Vorderkessel ungleich abgekühlt, innere schädliche Spannungen erhalten hatte. Dieser Versuch brachte Direktor Meyer zu der Ueberzeugung, daſs es unzulässig sei, die Beseitigung der Explosionsgefahr nur auf dem Wege der Verstärkung der Dampfsammler zu suchen; er kam deshalb auf den Gedanken, in die Kesselelemente schwächere Stellen einzubauen, die bereits S. 363 v. Bd. beschriebenen nachgiebigen Verschlußdeckel. Derselbe Versuch, welcher eine so furchtbare Zerstörung angerichtet hatte, wurde nunmehr 3mal wiederholt, ohne daſs hierbei die geringste Zerstörung vorgekommen wäre. Der Dampfdruck stieg in keinem Falle über 19at,75. Die Entlastung des Kessels fand unter kleinem Knalle, wie beim Zerspringen eines Wasserstandsglases, durch das Ausreiſsen von Packungen dieser neuen Verschlüsse statt. Die auf die Wirksamkeit von Siedeverzug und Wasserstoß bei plötzlicher Entlastung gerichteten Versuche blieben völlig ohne Ergebniſs. Nicht die geringste Formänderung oder Undichtheit des Kessels trat ein. Siedeverzug scheint bei der Construction des Kessels überhaupt nicht gut eintreten zu, können. Als praktisch werthvolle Ergebnisse dieser Versuche, welche nebenbei bemerkt, der Firma Huldschinsky und Söhne einen Kostenaufwand von 30000 M. verursachten, kann als festgestellt erachtet werden: 1) Das plötzliche Abreiſsen von einzelnen Schrauben an den Verbindungsbogen der Röhren bringt keinerlei Gefahr für den Kesselwärter und keinerlei Störung des Betriebes hervor. 2) Die nur bei groſser Nachlässigkeit in der Beaufsichtigung mögliche unbemerkte starke Corrosion eines Rohres kann zwar die Veranlassung zu einem Zerplatzen des betreffenden Rohres werden; indessen ist die Wirkung der dann eintretenden theilweisen, sich lediglich auf das platzende Rohr beschränkenden Explosion eine derartige, daſs das Kesselhaus nicht in Gefahr gebracht wird und der Kessel in kurzer Zeit wieder betriebsfähig hergestellt werden kann. 3) Erglühen der Röhren in Folge von Wassermangel mit nachfolgender plötzlicher Speisung des Kessels vermag keine Explosion hervorzurufen. 4) Erhitzung des Kessels bis zu 1000° und in Folge dessen eingetretenes Ausreiſsen einzelner Röhren hat nur langsames und gefahrloses Ausströmen des Dampfes zu Folge. 5) Die alte Construction des Kessels kann nicht als explosionssicher bei gesteigertem Drucke betrachtet werden; vielmehr sind höchst verheerende Explosionen des Dampfsammlers möglich, gegen welche bloſse Verstärkung desselben keine Gewähr bietet. 6) Die Einführung der nachgiebigen Verschlüsse (vgl. 1886 261 * 363) macht den Kessel thatsächlich unexplodirbar. 7) Plötzliche Entlastung des Kessels vom Drucke auſsert keinerlei nachtheilige Wirkung. Hiernach kommen die Berichterstatter zur Behauptung: Die von S. Huldschinsky und Söhne in Gleiwitz erzeugten Röhrenkessel nach dem Patente J. G. Schmidt (vgl. 1881 242 * 400) sind bei ihrer jetzigen Construction, selbst bei schlechter Behandlung, als sicher gegen gefahrbringende Explosion zu bezeichnen.