XLV. Ueber Dampfkessel-Explosionen und deren Veranlassungen; von Maschinen-DirectorKirchweger in Hannover. Aus den Mittheilungen des hannoverschen Gewerbevereines, 1871 S. 183. Kirchweger, über Dampfkessel-Explosionen und deren Veranlassungen. Ueber die Ursachen der Dampfkessel-Explosionen ist bereits eine große Zahl von Urtheilen laut geworden, die meistens basirend auf unerwiesene Hypothesen, nur den Erfolg haben könnten, das Bestreben zu unterdrücken, dem wirklich veranlassenden Grunde einer Explosion fernerweit nachzuforschen, zumal wenn der Berichterstatter in mysteriösen Erklärungen sich erging. Dem Schreiber dieses sind auch vielfach Kesselexplosionen in ihren Endresultaten zu Gesicht gekommen und blieb es ihm selten zweifelhaft, wo der Keim zur Explosion lag und wie deren Effect seinen Anfang und Verlauf nahm. Nach solchen Beobachtungen und dadurch erlangten Anschauungen, unterstützt durch darauf hinzielende praktische Versuche, darf man sich unter Anderem erdreisten, entschieden in Abrede zu stellen, daß das bekannte Leidenfrost'sche physikalische Phänomen selbst in geringstem Maaße bei Kesselexplosionen sich bethätige. Ein leicht anzustellender Versuch zeigt, daß z.B. das in eine glühend heiße Kelle von Eisenblech eingefüllte Wasser rascher oder langsamer in Dampf verwandelt wird, je nachdem das Eisenblech einen höheren oder geringeren Hitzegrad hat, vorausgesetzt daß die Wassermenge nicht ein einziges Tröpfchen ist. Weißglühhitze des Eisens gibt selbst heißem Wasser auffällig langsam die nöthige Wärme ab, um dieses in Dampf zu verwandeln. Naturgemäß wächst diese Zeit mit der Temperaturabnahme des Eisens, und konnte bei derartigen größeren Versuchen keine Unregelmäßigkeit in dem Verlauf des Verdampfungsvorganges gefunden werden; namentlich nicht die vielbehauptete Sphäroidenbildung und die dieser folgen sollende plötzliche Massenverdampfung. Mit Entschiedenheit ist daher zu behaupten, daß eine plötzliche Verwandlung von Wasser in Dampf namentlich in geschlossenen Räumen nicht stattfindet, hierzu Zeit und zwar verhältnißmäßig viel Zeit erforderlich ist. Die in früherer Zeit verbreitete Meinung, daß das Wasser im Kessel an den glühend gewordenen Wänden zersetzt, durch Mischung mit Luft in Knallgas verwandelt und dann in derselben Art entzündet, d.h. wieder zu Wasser vereinigt werden könne, dürfte einen wissenschaftlichen Widerspruch erfahren; denn derselbe Wärmevermittler, welcher in dem einen Moment das Wasser in seine Elemente, Wasserstoff und Sauerstoff zerlegte, kann unmöglich im nächsten Augenblick die Wiedervereinigung dieser Elemente bewirken. Diese hier erwähnten, lange Zeit in gutem Glauben hingenommenen physikalischen Hypothesen scheinen allmählich außer Cours zu kommen; dagegen bemüht man sich anderweite Erscheinungen aufzutischen, um damit die Kesselexplosionen erklärlich zu machen. So erregte in neuerer Zeit die Behauptung eines Siedeverzuges in kochendem Wasser nicht geringes Aufsehen. Die Erscheinung eines Siedeverzuges soll vorzugsweise eintreten wenn in dem kochenden Wasser vollständige Ruhe herrscht; während bei demnächst wieder eintretender Wassercirculation, die aufgespeicherte Wärme das Wasser plötzlich in Dampf verwandeln soll. Verunreinigung des Wassers durch erdige Bestandtheile, Salze, Oel u. dergl. soll ebenfalls den Siedeverzug herbeiführen. Diese Erscheinung des vermeintlichen Siedeverzuges wird man mindestens in Zweifel stellen dürfen, so lange nicht entsprechende Versuchsresultate mit zugehörigen Zahlenwerthen vorliegen. Solche sind zwar in Aussicht gestellt lassen aber etwas lange auf sich warten und werden vielleicht in das Meer der Vergessenheit hinabsinken. Die Bedingungen welche man der Erscheinung des Siedeverzuges unterschieben will, sind in keinem anderen Falle so vollständig und vielseitig vorhanden, als beim Locomotivenbetriebe und doch hat man von derartigen Erscheinungen in diesem Fache weder etwas gehört noch je gesehen, während die Gründe zu Locomotivkessel-Explosionen stets nachweislich in Constructions- oder Materialfehlern sich fanden. Man wird also wohl daran thun, die Siedeverzugs-Erscheinung bis nach erfolgter Klarstellung vorläufig auf sich beruhen zu lassen. Eine andere, noch viel weniger wahrscheinliche Erklärungs-Annahme durchkreist jetzt die Dampfkesselwelt. Dieser Theorie nach entständen in einem Kessel mächtige Stöße dadurch, daß man den Dampf schnell durch eine große Oeffnung entweichen läßt. Die dadurch naturgemäß eintretende Spannungsverminderung gäbe Anlaß zu plötzlicher Verdampfung einer großen Wassermasse und eben diese wiederum die ungeheuersten Stöße, denen das Kesselmaterial nicht zu widerstehen vermöge. Große Sicherheitsventile seyen daher sehr gefährlich, wie denn auch ein in der Kesselwand entstandener Bruch oder Riß erst dadurch gefahrbringend werde und zu einer Explosion führe, daß nach der Entweichung von Dampf die Spannung im Kessel abnimmt und nun das plötzlich in Dampf sich verwandelnde Wasser die famosen zerstörenden Stöße und Explosionswirkungen hervorbringt. Naiver läßt sich wohl kaum eine Erklärung geben. Man übersieht hierbei die physikalische Thatsache, daß die Dampfspannung stets genau dem obwaltenden Wärmegrade der Wassermasse entspricht, aus welcher letzteren der Dampf sich entwickelte. Wenn nun rasch durch Ablassen von Dampf die Spannung im Dampfraume vermindert wird, so entwickelt sich alsbald, nicht urplötzlich, aus dem relativ überwärmten Wasser wieder Dampf, wozu von der in letzterem aufgespeicherten Wärme ein Quantum entnommen und eben deßhalb die ursprüngliche Dampfspannung nicht erreicht wird, viel weniger noch über diese hinaus eine Pressung im Kessel plötzlich entstehen kann. Wie der Begriff „Stoß“ hierbei aufzufassen ist, hat man zu erläutern unterlassen und dürfte es schwer halten, denselben wissenschaftlich als den gefährlichen Explosionsfactor zu legitimiren. Die Erfahrung lehrt jeden Augenblick, daß durch schnelle Abführung von Dampf aus einem Kessel die Spannung in diesem sofort sinkt, und wenn die Entnahme fortdauert, nimmermehr eine Steigerung, wohl aber ein continuirliches Sinken der Dampfspannung im Kessel entsteht, vorausgesetzt daß von Außen dem letzteren nicht ein entsprechendes Wärmequantum zum Ersatz wieder zugeführt wird. Daß nun ein verminderter Dampfdruck nicht den Effect für eine Kessel-Explosion haben kann wie höhere Spannung, liegt auf der Hand und darf man sich deßhalb über eben erörterte vermeintliche Explosionsursache ganz beruhigt halten, mögen dabei auch noch andere Erscheinungen vorkommen, welche in unrichtiger Erklärung, die geheimnißvollen „Stöße“ zu constatiren, benutzt werden. Nicht in Abrede ist zu stellen, daß durch plötzliches Oeffnen des Dampf-Absperrventiles leicht Wasser aus dem Kessel vom ausströmenden Dampfe mit fortgerissen wird und verderblich für die zugehörige Dampfmaschine werden kann. Dagegen wird diese Erscheinung niemals nachtheilig für den Kessel selbst seyn. Letztere entspringt lediglich aus dem Umstande, daß die eintretende Spannungsverminderung der schnellen Neubildung von Dampf auf Kosten der im Wasser vorhandenen größeren Wärmemenge Vorschub leistet, und ein heftiges Aufkochen eintritt. Nicht in dunklen Hypothesen suche man die Erklärung für Kesselexplosionen, vielmehr und vorzugsweise in ungenügender Stärke des Kesselmateriales, wie andererseits in Constructionsmängeln der Dampferzeuger; nicht minder aber auch in vernachlässigter Bedienung der Kessel. Der erstere und letztere Punkt ist nach erfolgter Explosion leicht zu constatiren, während dagegen die Constructionsmängel oder Fehler sich oft der Kontrolle entziehen. Schreiber dieses besichtigte gelegentlich die Fragmente eines mit Vehemenz explodirten Kessels, an welchem das 3 Fuß im Durchmesser haltende Feuerrohr für Innenfeuerung zusammengedrückt war und bei diesem Vorgange zerriß. Die Bleche zeigten keine Spur von vorhergegangenem Erglühen, wohl aber fand sich, daß die Rohröffnung in der vorderen Stirnwand des Kessels nicht kreisrund, sondern um 1 1/2 Zoll eiförmig oval war. Welcher Umstand diese Unförmlichkeit bei der Herstellung des Kessels veranlaßt haben mochte, mag dahin gestellt seyn; es knüpfte sich daran aber das Factum, daß auch das Rohr selbst diesen ovalen Querschnitt, wenn auch nur theilweise, annehmen mußte und war augenscheinlich das Zusammenpressen des Rohres naturgemäß in der Richtung der kleinen Achse erfolgt. Es konnte allerdings die Frage aufgeworfen werden, woher auf einmal der plötzliche Zusammenbruch gekommen sey, da der fragliche Kessel jahrelang schon im Gebrauche war und eine erhebliche Abnutzung der Bleche an den Bruchstellen nicht bemerkt wurde? Darauf ist zu antworten, daß nur ein vollkommen kreisrundes Rohr durch den allseitigen Druck des Dampfes in seiner Kreisform nicht alterirt, dagegen ein solches von ovalem Querschnitt durch zunehmenden Druck mehr und mehr flach gedrückt wird. Mit der Zu- und Abnahme des Dampfdruckes (wir wollen hier von der unerheblichen Mitwirkung der einseitigen Wasserdruckhöhe absehen) wurde daher jenes Rohr so zu sagen jeden Augenblick im Querschnitt verändert und das Blech in sich hin- und hergebogen bis dessen Molecüle verschoben mehr oder minder den Zusammenhang d.h. das Material seine Festigkeit verlor. Daß durch Hin – und Herbiegen Eisen, Stahl und sonstiges Material seine Festigkeit allmählich verliert d.h. zerbricht, ist eine bekannte Thatsache und hängt es dabei wesentlich von der Intensität der angewendeten Kraft, wie andererseits von der Größe des Biegungswinkels ab, ob der Bruch früher oder später erfolgen wird. Diese Thatsache bildet einen der wichtigsten Factoren bei den Dampfkesselexplosions-Erscheinungen, wird aber bei den Erklärungen solcher Unfälle nicht genügend in Rücksicht gezogen. Sie macht sich geltend bei allen geraden, wie unregelmäßig gekrümmten, nicht genau kreisrunden, röhrenförmigen Kesselflächen und bedingt sorgfältige Verankerungen und Verstärkungen, durch welche jedoch das Biegungsbestreben niemals aufgehoben wird. In ihrer Wirkung finden wir sie häufig wieder bei Explosionen großer Cornwallkessel, in welchen Fällen meistens die Stirnflächen (Endböden) dem Dampfdrucke weichen, da deren Eckverbindungen, im Winkeleisen oder an der Umbördelung der Blechplatten, anscheinend ältere Bruchfehler hatten, welche letztere aber erst durch das continuirliche Hin- und Herbiegen der Stirnplatten entstanden. Im Gebiete meiner Erfahrungen explodirte unter anderen ein Locomotivkessel im Dienste mit großem Effect, obgleich derselbe kurze Zeit zuvor einer officiellen Druckprobe mit ungleich höherer Pressung unterzogen war und für den Moment des Unfalles keinerlei veranlassende Unregelmäßigkeit aufgefunden werden konnte. Lediglich jene Hin- und Herbiegung der Kesselwandung an einer für solche Biegung qualificirten Stelle führte den Bruch resp. Explosion herbei. Eine andere, bei manchen Locomotivkesseln auffällig vorkommende Erscheinung findet durch diese Thatsache ihre Erklärung in folgender Art. Es zeigt sich nämlich in den Langkesseln von Locomotiven, deren Blechplatten in Längsnähten zusammengefügt sind, welche wie üblich nach unten gelegt wurden, entlang der Naht gewöhnlich eine starke Vertiefung im Blech, frei von Kesselsteinansatz, augenscheinlich durch Oxydation des Eisens entstanden. Der Kessel hat in solchem Falle nicht völlige Kreisform im Querschnitt, sondern es bildet die Blechstärke mit den Enden übereinandergelegt, eine Spirale, die durch den inneren Dampfdruck dem Kreise möglichst nahe gebracht wird und wodurch dann die Biegung der Bleche zunächst der unrunden Stelle neben der Naht erfolgen muß. Die weitere Folge ist sodann, daß diese Biegung den Ansatz von Kesselstein an den betreffenden Stellen eben sowohl verhindert als eine schützende Rostkruste, und kann daher die Oxydation des Bleches hier nur gefördert werden. Diese überraschende Erscheinung fand sich besonders auffallend an Vorsig'schen Locomotivkesseln aus den 40er Jahren, wobei man den Langkesseln einen stark elliptischen Querschnitt gegeben hatte. Selbst an anderen Stellen der Locomotivkessel macht sich dieselbe Erscheinung bemerklich und namentlich z.B. da, wo der Langkessel durch von außen angenietete Stützen getragen wird. Man kann hier gewöhnlich innerlich die Stelle der Stützfläche markirt finden und besonders um die Nietköpfe herum jene Oxydationsgruben nach der Richtung hin bemerken, wo die Verbiegung des Bleches am meisten möglich war. Dergleichen Erscheinungen finden sich im Inneren der Locomotivkessel auch noch an verschiedenen anderen Stellen und ist die Entstehung solcher Defecte zweifellos jener continuirlichen Blechverbiegung zuzuschreiben, die am Ende in Bruch und Explosion ausarten kann. Wenn damit manche Zweifel über die Veranlassung von Kesselexplosionen gehoben werden dürften, so ist doch für den Kesselbesitzer daraus wenig Trost zu schöpfen und wird derselbe seine Schuldigkeit thun, wenn er unausgesetzt für gewissenhaft gute Bedienung seines Kessels sorgt. Den Kesselfabrikanten wird es dagegen obliegen, unter Berücksichtigung des Vorstehenden sachgemäße solide Constructionen zu gewissenhaft guter Ausführung zu bringen. Dieß sind die Bedingungen, unter denen die Kesselexplosions-Unfälle bis auf ein Minimum zurückgeführt werden dürften.