CXIV. Vergleichung der Sicherheit der Dampfkessel mit hohem und mit niedrigem Druke. Von Hrn. A. V. Quinby. Aus dem American Journal of Science and Arts. Vol. IX. in Gill's technical Repository. Decbr. 1825. S. 349. Mit Abbildungen auf Tab. XI. Quinby's, Vergleichung der Sicherheit der Dampfkessel mit hohem und mit niedrigem Druke. Um zu bestimmen, ob eine Dampf-Maschine mit hohem, oder mit niedrigem Druke den Vorzug verdient, scheinen mir folgende zwei Gegenstaͤnde vorzuͤglich in Betrachtung gezogen werden zu muͤssen: 1) die groͤßere oder geringere Moͤglichkeit des Zerspringens bei jeder dieser Dampf-Maschinen; 2) die Gefahr, oder der Nachtheil, den jede Dampf-Maschine erzeugen kann, wenn sie zerspringt. Um zu bestimmen, welche von zwei gegebenen Dampf-Maschinen eher zerspringen kann, muß man auf folgende vier Umstaͤnde Ruͤksicht nehmen: auf die Durchmesser der Kessel der beiden Maschinen; auf die elastische Kraft des Dampfes in jedem Kessel; auf die Zaͤhigkeit des Metalles, aus welchem die Kessel bestehen; auf die Dike eines jeden Kessels. Der Durchmesser des Kessels am Borde des AetnaDieser Aufsaz ist ein Auszug eines groͤßeren Aufsazes, welchen Hr. Quinby auf Verlangen des Dr. Dekay, Chairman of the Literary and philosophical Society of the City of New-York einem Ausschusse dieser Gesellschaft uͤber die Ursachen des Zerspringens des Dampfkessels auf dem Dampfbothe Aetna mittheilte.A. d. O. war 30 Zoll; der Durchmesser eines Kessels fuͤr niedrigen Druk, wenn die Maschine große Kraft aͤußern soll, wuͤrde ungefaͤhr 90 Zoll betragen muͤssen, oder drei Mahl soviel. Die elastische Kraft des Dampfes im Kessel des Aetna war gewoͤhnlich 150 Pfund auf den Quadratzoll; und die elastische Kraft des Dampfes in einem Kessel mit niedrigem Druke ist gewoͤhnlich 10 Pfund auf den Quadratzoll. Die Zaͤhigkeit des Metalles, aus welchem die Kessel verfertigt werden, ist ungefaͤhr 60,000 Pfund, oder sechs Siebentel der Zaͤhigkeit eines guten Hammer-Eisens.Die Zaͤhigkeit eines Metalles wird gewoͤhnlich durch das groͤßte Gewicht in Pfund ausgedruͤkt, welches eine Stange aus diesem Metalle zu ertragen vermag, wenn sie an einem Ende gezogen wird.A. d. O. Da indessen der Cylinder, welcher den Kessel bildet, kein dichtes Metall ist, sondern aus auf einander genieteten Platten besteht, so wird es nothwendig die Zahl zu vermindern, welche diese Zaͤhigkeit ausdruͤkt. Wir wollen daher die Zaͤhigkeit = 30,000 Pfund, statt 60,000 Pfund, sezen. Die Dike des Kessels am Aetna war drei Achtel-Zoll; und die Dike eines Kessels fuͤr niedrigen Druk, fuͤr eine Maschine von gleicher Kraft, ist beilaͤufig ein Viertel-Zoll. Nach diesen DatenIn welchen aber die Zaͤhigkeit uns = √–1 zu seyn scheint: denn es ist unmoͤglich, daß man jede □ Linie einer Eisenplatte, die zum Kessel verwendet wird, pruͤfen kann; und, wenn dieß auch geschehen waͤre: wer kann wissen, was mit jedem Puncte der gepruͤften Platte bei dem Aufnieten etc., bei der Einwirkung des Feuers von außen, des Wassers und seiner Bestandteile von innen geschieht? Dieß ist hier die √–1 bei den Dampfkesseln, und die Quelle allen Unheiles. A. d. O. ist es leicht, die groͤßere Moͤglichkeit des Zerspringens an zwei Kesseln zu berechnen; denn (nach der Mechanik) ist die Kraft des Dampfes, welcher ein Kessel fuͤr hohen Druk bei 30 Zoll Durchmesser und drei Achtel-Zoll Dike zu widerstehen vermag, gleich der Dike multiplicirt mit der Zaͤhigkeit des Metalles, getheilt durch den halben Durchmesser;Die Formel zur Berechnung der elastischen Kraft des Dampfes, welche ein gegebener Kessel auszuhalten vermag, laͤßt sich auf folgende Weise construiren:Es sey der Kreis, ADB, (Fig. 26.) ein End-Aufriß des Kessels, Ein Zoll in der Laͤnge. te = Zaͤhigkeit des Metalles; e = elastische Kraft des angewendeten Dampfes, r = Halbmesser des Kessels; th = Dike desselben.So verhaͤlt sich r : er/3,14159 etc. (zur mittleren Entfernung des Halbkreises, ADB, von der Linie, AC B) : : e : 2e/3,14159 etc. (zur mittleren elastischen Kraft des Dampfes (der auf die Oberflaͤche, ADB, wirkt), in senkrechter Richtung auf die Linie, ACB, zuruͤk.)Folglich erhalten wir fuͤr die ganze Kraft des angewendeten Dampfes, in senkrechter Richtung auf ACB,Textabbildung Bd. 19, S. 518Und fuͤr die Gewalt auf, A, oder, B, 2 re – 2 = re.Nun ist aber (te) : re : : 1: (th). Folglich re = (th) × (te); und e = ((th) × (te))/r, und auch (th) = re/(te). A. d. O. = 3/8 × 30,000/15; = 750; d.h. 600 Pfund mehr, als der gewoͤhnliche arbeitende Druk, oder fuͤnf Mahl so viel, als der gewoͤhnliche arbeitende Druk. Ferner ist die Kraft des Dampfes, welche ein Kessel fuͤr niedrigen Druk bei 90 Zoll im Durchmesser, und 1/4 Zoll Dike zu ertragen vermag, = 1/4 × 30,000/45 = 166 1/2, Pfd.; d.h., 156 Pfund mehr, als der gewoͤhnliche arbeitende Druk; oder 16 1/2 Mahl mehr, als der gewoͤhnliche arbeitende Druk. Hieraus erhellt, daß, wenn man die Ueberschuͤsse allein, mit Beseitigung des Verhaͤltnisses der elastischen Kraft des Dampfes an den beiden Dampfkesseln, betrachtet, die Dampf-Maschine mit hohem Druke sicherer scheint, und zwar um 443 1/2 Pfund auf den Quadratzoll sicherer, als ein Dampfkessel mit niedrigem Druke. Wenn man aber im Gegentheile, das Verhaͤltniß der elastischen Kraft des Dampfes in den beiden Kesseln betrachtet, und die obigen Ueberschuͤsse beseitigt, so scheint, nach obigen Resultaten, daß eine Dampf-Maschine mit niedrigem Druke mehr, als drei Mahl sicherer ist, als eine Dampf-Maschine mit hohem Druke; oder, daß die Sicherheit eines Dampf-Kessels mit niedrigem Druke sich zu jenem eines Dampf-Kessels mit hohem Druke verhaͤlt, wie 16 1/2 zu 5. Es laͤßt sich aber erweisen, daß beide Maschinen vollkommen sicher gemacht werden koͤnnen, und daß, in der That, keine derselben mehr der Gefahr des Zerspringens ausgesezt ist, als die andere. Um dieses zu erweisen, ist (nach der Mechanik) die Dike eines Kessels mit niedrigem Druke von 90 Zoll im Durchmesser die im Stande ist, einem Druke von 10 Pfund auf den Quadrat-Zoll zu widerstehen, = 45 × 10/30,000 = 0,105 Zoll; und die Dike eines Kessels mit hohem Druke, von 30 Zoll im Durchmesser, die im Stande ist, einem Druke von 150 Pfund auf den Quadrat-Zoll zu widerstehen, = 15 × 150/30,000; = 0,075 Zoll. Wenn wir nun das Erste dieser Resultate mit 10 multipliciren, haben wir 0,15 Zoll fuͤr die Dike eines Kessels mit niedrigem Druke, wenn er einer zehn Mahl groͤßeren Kraft, als dem gewoͤhnlichen arbeitenden Druke widerstehen soll; d.i., 90 Pfund uͤber dem gewoͤhnlichen arbeitenden Druke. Nun ist aber die Dike eines Kessels fuͤr hohen Druk, der einem zehn Mahl groͤßeren Druke, als der gewoͤhnlich arbeitende Druk ist, widerstehen soll, = 15 × 150 × 10/30,000 = 0,75 Zoll; ferner ist die Dike eines Kessels mit hohem Druke, die einem Druke von 90 Pfund auf den Quadrat-Zoll uͤber dem gewoͤhnlichen arbeitenden Druke gleich ist, = 15 × 150 × 90/30,000 = 0,12 Zoll. Da es nun leicht moͤglich ist, Kessel von der oben angegebenen Dike zu verfertigen, so ist es auch offenbar, daß die eine dieser Maschinen eben so sicher verfertigt werden kann, als die andere. Ich muß hier nur noch bemerken, daß, da die Zaͤhigkeit der Metalle durch Erhoͤhung der Temperatur vermindert wird, die Zaͤhigkeit fuͤr den Kessel mit hohem Druke etwas geringer haͤtte angenommen werden sollen, als bei dem Kessel mit niedrigem Druke. Da noch keine Versuche zur Bestimmung der Abnahme der Zaͤhigkeit der Metalle bei zunehmender Temperatur angestellt wurden, und dieses doch ein aͤußerst wichtiger Gegenstand ist; so ladet Hr. Quinby den Ausschuß der Gesellschaft ein, solche Versuche anzustellen, um das Gesez zu bestimmen, nach welchem die Zaͤhigkeit des Metalles mit der Zunahme der Hize abnimmt.