Titel: | Bericht über die Versuche, welche aus Auftrag des Finanzdepartements der Vereinigten Staaten von einer Commission des Franklin-Institutes in Pennsylvania über die Explosionen der Dampfkessel angestellt wurden. |
Fundstelle: | Band 61, Jahrgang 1836, Nr. LXIX., S. 325 |
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LXIX.
Bericht uͤber die Versuche, welche aus
Auftrag des Finanzdepartements der Vereinigten Staaten von einer Commission des
Franklin-Institutes in Pennsylvania
uͤber die Explosionen der Dampfkessel angestellt wurden.
Aus dem Journal of the Franklin Institute im Mechanics' Magazine, No. 666 u.
f.
Mit Abbildungen auf Tab.
V.
Ueber die Ursachen der Explosionen der Dampfkessel.
Die Commission beehrt sich hiemit den Bericht, mit dessen Abfassung sie beauftragt
war, vorzulegen. Die an sie gestellten Fragen bildeten hiebei die Basis, von der die
Commission ausging; doch hat sie von der ihr gegebenen Erlaubniß auch einige andere
Versuche, die sich waͤhrend ihrer Arbeiten als wuͤnschenswerth ergeben
wuͤrden, und die von besonderem Interesse seyn koͤnnten, anstellen zu
duͤrfen, einen wie sie glaubt entsprechenden Gebrauch gemacht.
Die Aufgabe war zu ermitteln, in wiefern die den Explosionen der Dampfkessel
zugeschriebenen Ursachen richtig oder falsch sind, mit gehoͤriger
Beruͤksichtigung der gegen diese Explosionen in Vorschlag gebrachten
Schuzmittel, so wie auch jener Mittel, die sich vielleicht aus der Untersuchung
ergeben duͤrften. Denn sind ein Mal die Ursachen genau bekannt, so werden die
falschen Voraussezungen, die, wenn sie als Basis der Sicherheitsplane genommen
werden, nur zu Verlust an Zeit und vergeblichem Talentaufwand fuͤhren,
verschwinden; waͤhrend dagegen die Hoffnung der Auffindung wirksamer Mittel
waͤchst, und
waͤhrend die Anwendung indirect oder positiv schaͤdlicher Mittel
verbannt werden wird. Sollten diese Ursachen auch wirklich als solche befunden
werden, die fuͤr gegenwaͤrtig unseren Scharfsinn zu Schanden machen,
so wird die Aufmerksamkeit doch wenigstens direct und auf eine mehr bestimmte Weise
dahin gerichtet, von woher wirksamer Schuz zu erwarten ist. Die Commission hofft
demnach, daß die Resultate ihrer Arbeiten nicht fruchtlos bleiben
duͤrften.
Die Commission bedurfte zu ihren Versuchen eines Apparates von solchen Dimensionen,
daß er Resultate gab, welche auf die Praxis anwendbar waren, ohne dabei so groß zu
seyn, daß dessen Handhabung erschwert, oder die mit derlei Untersuchungen
verbundenen Gefahren unnoͤthig vergroͤßert wurden. Sie versicherte
sich zu dessen Herstellung der Huͤlfe des gewandten und erfahrenen
Mechanikers, Hrn. David H. Mason, der auch den Versuchen
beiwohnte.
Die Commission haͤlt es fuͤr passend, zuerst eine allgemeine
Beschreibung des Apparates vorauszuschiken; dieser einige Details uͤber die
complicirteren Details anzuhangen, und hierauf die Resultate ihrer Versuche in
Hinsicht auf die einzelnen Fragpunkte folgen zu lassen.
Von dem Apparate im Allgemeinen.
Der Kessel, dessen sich die Commission bediente, und den man in Fig. 1, 2 und 3 abgebildet sieht, hatte
12 Zoll Durchmesser im Lichten, 2 Fuß 10 1/4 Zoll innere Laͤnge und 1/4 Zoll
Dike. Er bestand aus ausgewalztem Eisen, und die beiden Enden oder Haͤupter
(heads) waren auf die gewoͤhnliche Weise
aufgenietet. Fig.
1 gibt eine seitliche Ansicht des Kessels mit den damit verbundenen
Apparaten, waͤhrend man in Fig. 2 und 3 die beiden Enden
desselben ersieht. Er befand sich horizontal und so in einen Ofen eingesezt, daß
beilaͤufig die Haͤlfte davon dem Feuer ausgesezt war. Dieses Feuer war
ein Holzkohlenfeuer, und lief beinahe nach der ganzen Kessellaͤnge, da sich
auch die Roststangen nach der ganzen Laͤnge des Kessels erstrekten. Der
Luftzug trat bei einer auf die gewoͤhnliche Weise zu verschließenden Oeffnung
ein, und durch einen seitwaͤrts an dem einen Ende angebrachten Feuerzug aus
dem Ofen aus. Wir wollen uns des Ausdrukes Feuer- oder vorderes Ende des
Kessels zur Bezeichnung jenes Endes, an welchem sich das Ofenthuͤrchen
befand, bedienen, das entgegengesezte Ende hingegen das Hintere nennen.
A ist das Thuͤrchen zum Aschenloche, B jenes zum Ofenloche und C
der Rauchfang. Um das im Inneren des Kessels waͤhrend der Versuche Vorgehende
beobachten zu koͤnnen, wurde jedes der beiden Enden oder Haͤupter mit
einem glaͤsernen Fenster D, dessen Glas 3/8 Zoll
Dike hatte, und welches 2 1/2, Zoll Laͤnge auf 1 3/4 Zoll Breite hatte, versehen. Anfangs
wurde das Glas, welches etwas groͤßer war, als der Fensterausschnitt in den
Kesselenden, durch vier Messingstreifen, an denen sich ein rechtekiger Rahmen
befand, dessen dem Glas zugekehrte Oberflaͤche genau abgerieben war,
festgehalten; so daß der Druk des Dampfes das Glas gegen diesen Rahmen
andruͤkte, und mithin den Kessel schloß. Da jedoch das Glas wegen des
haͤufig wechselnden und oft sehr großen Drukes. der innerhalb des Kessels
Statt fand, oft brach, und da, wie sich aus der Untersuchung der Bruchstuͤke
ergab, beim Bruche immer der mittlere Theil des Glases nach Außen gedruͤkt
wurde, so nahm man spaͤter Rahmen mit Querstangen, wie man sie in Fig. 2 und 3 ersieht.
Diese Art von Fenster, bei der es nur einige Schwierigkeiten hatte die
Oberflaͤchen des Rahmens genau der Glasoberflaͤche anzupassen,
gestattete der Querstangen ungeachtet, hinlaͤngliche Einsicht in das Innere
des Kessels.
An dem vorderen Kesselende wurden drei Eichhaͤhne angebracht, deren Stellung
weiter unten naͤher angegeben werden wird, die man aber in Fig. 1 und 2 mit a, b, c bezeichnet sieht. An demselben Ende und seitlich
von diesen Hahnen befand sich das glaͤserne Eichmaaß w, x, von welchem gleichfalls spaͤter eine ausfuͤhrliche
Beschreibung gegeben werden soll.
Zur Speisung des Kessels mit Wasser ward in der Naͤhe des Hinteren Kesselendes
eine Drukpumpe E, E', F, G,
Fig. 1 und
3 von
gewoͤhnlicher Art mit einem soliden Kolben und kegelfoͤrmigen
Ventilen, deren Stiefel einen Zoll im Durchmesser hatte, waͤhrend der
Spielraum des Kolbens 1 3/4 Zoll betrug, aufgestellt. Die Roͤhre F, G, die das Wasser aus der Pumpe in den Kessel
fuͤhrte, hatte 3/8 Zoll im Durchmesser, und konnte durch eine
Verbindungsschraube mit jedem der beiden Sperrhaͤhne d, e, Fig.
3 in Verbindung gebracht werden. Die Oeffnung dieser Haͤhne hatte
2/100 Zoll im Durchmesser.
Zur Ermittelung der Elasticitaͤt des Dampfes im Kessel bediente man sich eines
geschlossenen Dampfmanometers H, Fig. 1 und 3, welcher spaͤter
ausfuͤhrlich beschrieben werden wird. Dieses Instrument befand sich auf
demselben Gestelle I, auf dem die Pumpe ruhte, damit
einer und derselbe Beobachter den Manometer beobachten und zugleich auch die Pumpe
in Bewegung sezen konnte. Das Gefaͤß desselben stand durch eine biegsame
Roͤhre f, g mit dem oberen Theile des Kessels in
Verbindung.
Das Sicherheitsventil befand sich oben an dem Kessel in der Mitte zwischen den beiden
Enden. Seine Graduirung machte viel Muͤhe und wird spaͤter beschrieben
werden. In seiner Nahe war der Apparat der schmelzbaren Platten, der in Fig. 1 und 3 durch
L angedeutet ist, und der aus einem eisernen, durch
einen Hebel bewegbaren Schieber bestand, angebracht. Dagegen waren an der anderen
Seite des Sicherheitsventiles die Thermometer M, N,
welche die Temperatur des Dampfes und des Wassers innerhalb des Kessels anzugeben
hatten, in eiserne Roͤhren eingesenkt. Ueber diesen Roͤhren befand
sich der Behaͤlter O, der das Wasser enthielt,
womit die Thermometerscalen bestaͤndig auf einer gewissen Temperatur erhalten
wurden. Alle diese Theile sollen ausfuͤhrlicher beschrieben werden.
Von den Details des Apparates.
1) Von dem Manometer. Dieser bestand aus einer oben
geschlossenen, unten offenen Roͤhre, die dampfdicht in einen
Queksilberbehaͤlter eingesezt war. War lezterer mit dem Kessel in Verbindung
gebracht, so hob der Druk des Dampfes auf das Queksilber dieses in der Roͤhre
empor, wodurch die in lezterer enthaltene Luft comprimirt wurde. Der erste derlei
Manometer ward durch den ploͤzlichen Zutritt von uͤberspanntem Dampfe
waͤhrend der Versuche, die wir in dieser Hinsicht anstellten,
zertruͤmmert, er wurde durch einen zweiten ersezt. Da die Details an beiden
nur sehr wenig von einander abwichen, so wird eine Beschreibung der Graduirung und
der Einrichtung des zweiten genuͤgen.
Die glaͤserne Manometerroͤhre war 26,43 Zoll lang, und an dem unteren
Ende mit einer eisernen Zwinge verbunden, die sich nach Oben in einen vorspringenden
Ring endigte. Dieser Ring wurde mittelst einer Verbindungsschraube so auf das obere
Ende der Roͤhre h, Fig. 1, gesezt, daß
hiedurch eine dampfdicht schließende Verbindung des Manometers mit dem
Queksilberbehaͤlter entstand. Dieser Behaͤlter i war ein cylindrisches Gefaͤß aus Gußeisen, aus welchem die beiden
mit Schraubengewinden versehenen Roͤhren h, k
hervorragten; von lezteren diente die eine, wie bereits gesagt, zum Einsezen der
glaͤsernen Roͤhre, waͤhrend die andere durch die Roͤhre
f, g,
Fig. 1 und
3 mit dem
Kessel in Verbindung gesezt wurde. Die Manometerroͤhre war nicht durchaus von
gleichem Durchmesser, und es schien daher zu groͤßerer Genauigkeit besser,
kleine Theile desselben in gleiche Volumen zu graduiren. Dieß geschah durch
Einfuͤhrung gleicher Quantitaͤten Luft mittelst der Spize des Hare'schen Gasmaaßes mit Schiebstange. Diese Operation
wurde mehrere Male wiederholt, bis die Zeichen, welche an einer papiernen, an der
Roͤhre befestigten Scala zur Bezeichnung gleicher Volumen gemacht wurden, mit
einander uͤbereinstimmten. Die Laͤngen, welche gleiche Volumen
einnahmen, wurden dann sorgfaͤltig auf die messingene Scala, die der
Manometer bekommen sollte, aufgetragen. Der geringe Unterschied zwischen den Laͤngen,
welchen die anliegenden Theile der Roͤhre zeigten, beurkundete, daß die
Roͤhre als in eben so viele kleine Theile von gleichem Durchmesser betrachtet
werden konnte. Wenn das Queksilber durch einen auf dessen Oberflaͤche in dem
Behaͤlter ausgeuͤbten Druk in der Manometerroͤhre emporstieg,
so ward das Niveau im Behaͤlter nothwendig herabgedruͤkt. Der Betrag
der Correction hiefuͤr hing von dem Verhaͤltnisse des
Flaͤchenraumes des Behaͤlters zu jenem der Roͤhre: beide als
gleichmaͤßig angenommen, ab. Die Flaͤchenraͤume des
Behaͤlters zeigten sich, innerhalb der Glaͤnzen, in welchen man seiner
bedurfte, so ziemlich gleich; jene der Roͤhre konnten zu diesem Behufe
ebenfalls als gleich angenommen werden: das Verhaͤltniß war daher gefunden,
wenn man die Manometerroͤhre mit Queksilber fuͤllte, lezteres hierauf
in den Behaͤlter goß, und das hiedurch bewirkte Steigen notirte. Aus einer
Vergleichung dieses Steigens mit der mittleren Laͤnge der Roͤhre ergab
sich das Verhaͤltniß des Sinkens in dem Behaͤlter zu dem Steigen in
der Roͤhre wie 0,01 zu 1. Hierauf wurde die in der Roͤhre enthaltene
Luft sorgfaͤltig getroknet, indem man ein Gefaͤß mit
Calcium-Chlorid (geschmolzenem salzsaurem Kalk), welches eben so lang als die
Roͤhre war, hineinbrachte.Es kam demnach auf jedes Volumen der in der Roͤhre enthaltenen Luft
beinahe ein Zwoͤlftel Volumen Calcium-Chlorid. A. d. O. Nachdem die Luft eine hinlaͤngliche Zeit uͤber mit dieser
Substanz in Beruͤhrung gewesen war, wurde das Gefaͤß durch das
Queksilber, uͤber welchem das Troknen vorgenommen worden,
zuruͤkgezogen, und die Roͤhre dann uͤber einer mit Queksilber
gefuͤllten Schale unter den Recipienten einer Luftpumpe gebracht, worauf die
Luft so lange ausgepumpt wurde, bis das Queksilber beim Wiedereintritte der Luft in
den Recipienten in der Roͤhre bis uͤber die eiserne Zwinge emporstieg.
Nunmehr ward die Manometerroͤhre in den Behaͤlter gebracht, und dieses
lezteren Niveau so gestellt., daß es mit dem Null der messingenen Scala
correspondirte; dann wurde, nach Beobachtung des Barometer- und
Thermometerstandes, jener Punkt der Scala, auf welchem das Queksilber stand,
ermittelt.
Man wollte die von dem Manometer an den Kessel fuͤhrende Roͤhre
kuͤhl halten, um auf diese Weise nicht nur einen beinahe gleichbleibenden
Druk auf das in dem Behaͤlter befindliche Queksilber zu erzielen, sondern um
zugleich auch den Apparat gegen die Einwirkung der Hize zu schuͤzen.Diese und mehrere andere zur Versicherung der groͤßten Genauigkeit
befolgten Maßregeln entlehnten wir aus der trefflichen Abhandlung der HH.
Dulong und Arago
uͤber die Spannkraft des Dampfes bei verschiedenen Temperaturgraden.
A. d. O. Die Hoͤhe der Wassersaͤule uͤber dem Niveau des Behaͤlters wurde
demnach bestimmt, nachdem der Manometer durch Aufschrauben des Behaͤlters i auf die Unterlage an Ort und Stelle gebracht worden
war.
Es waren hienach, die Temperatur des Apparates als constant angenommen,
saͤmmtliche Elemente zur Berechnung der Elasticitaͤt des Dampfes im
Kessel aus der Hoͤhe des Queksilberstandes im Manometer bekannt. Die
Spannkraft des Dampfes im Kessel mit der Wassersaͤule in der
Dampfroͤhre hielt der Elasticitaͤt der in dem Manometer comprimirten
Luft zugleich mit der uͤber dem Niveau des Queksilbers im Behaͤlter
stehenden Queksilbersaͤule das Gleichgewicht. Dieses Niveau ist nicht das
urspruͤngliche Null, sondern wegen des durch das Steigen des Queksilbers in
der Manometerroͤhre veranlaßten Sinkens niedriger. Das Sinken des Queksilbers
veraͤndert das Niveau, uͤber welchem der Druk der Wassersaͤule
in der Dampfroͤhre gemessen wird; allein, die Veraͤnderung in dem
durch die Wassersaͤule veranlaßten Druke ist ganz unbedeutend. Bei der
Bestimmung der Elasticitaͤt der Luft in dem Manometer bedienten wir uns des
Gesezes der Spannkraft der trokenen Luft, welches nach Dulong und Arago bei einem von 1 bis 50
Atmosphaͤren gehenden Druk bestimmt ist; diese Elasticitaͤt
verhaͤlt sich naͤmlich umgekehrt wie der Raum, den die Luft einnimmt.
Nach den bereits ermittelten Daten und nach den oben angedeuteten Principien
berechneten wir eine Tabelle, wonach die beobachteten Manometerhoͤhen in den
entsprechenden Druk des Queksilbers in Zollen oder in Atmosphaͤren
umgewandelt wurden. Diese Berechnungen waren, wegen des ungleichen Durchmessers des
Lichtes der Roͤhre, in Folge deren gleiche Laͤngen nicht immer mit
gleichen Volumen correspondirten, sehr langweilig; wir nahmen unsere Zuflucht zu der
gewoͤhnlichen Methode diese Berechnungen anzustellen: d.h. wir bestimmten
durch strenge Berechnung den Druk fuͤr zwei hinlaͤnglich nahe gelegene
Punkte, und interpolirten fuͤr die dazwischen befindlichen Hoͤhen.
Bei den hier vorausgeschikten Bemerkungen ist angenommen, daß die Temperatur der Luft
im Manometer, so wie jene des Queksilbers immer constant bleibt; um sich einer
solchen zu versichern, bedienten wir uns eines Apparates, der jenem, dessen sich die
HH. Dulong und Arago zu
gleichem Zweke bedienten, vollkommen aͤhnlich war. Wir umgaben
naͤmlich den Manometer und die Scala mit einer glaͤsernen
Roͤhre l, die unten in eine Buͤchse m gekittet worden ist, in deren Seite eine mit der
Ablaufroͤhre n communicirende Oeffnung angebracht
war. Oben war diese Roͤhre durch ein luftdichtes Gefuͤge mit einem
blechenen Gefaͤße P in Verbindung gebracht,
welches im Vergleiche mit der Roͤhre einen sehr großen Durchmesser hatte. War dieser
Behaͤlter mit Wasser gefuͤllt, so war auch die den Manometer umgebende
Glasroͤhre damit gefuͤllt; die Stroͤmung des Wassers durch
diese Roͤhre wurde mittelst des Sperrhahnes o,
der sich am Ende der Ablaufroͤhre n befand,
regulirt. Zur Bestimmung der Temperatur der den Manometer umgebenden
Wassersaͤule diente der Thermometer p, Fig. 3.,
welcher eine sehr kleine Kugel hatte, und der in der Mitte der Scala angebracht
wurde. Mittelst dieser Vorrichtung ward die Stroͤmung des Wassers durch das
den Manometer umgebende Gehaͤuse so regulirt, daß die Temperatur
fortwaͤhrend beinahe gleich blieb; auch wurden alle Abweichungen von der
Normaltemperatur notirt, damit hienach die gehoͤrigen Correctionen
vorgenommen werden konnten. Die Correction fuͤr die Ausdehnung der Luft im
Manometer, welche in Folge des Steigens der Temperatur waͤhrend der Versuche
Statt fand, geschah nach den Regeln, die sich aus dem von Gay-Lussac bestimmten, und durch Davy
auf die comprimirte Luft ausgedehnten Ausdehnungsverhaͤltnisse der Gase
ergeben.Es sey e die Spannkraft der in der
Manomereterroͤhre enthaltenen Luft in Queksilberzollen
ausgedruͤkt; h die Hoͤhe der
Queksilbersaͤule uͤber dem urspruͤnglichen Nullpunkte;
h' die Hoͤhe der Wassersaͤule
uͤber dem neuen Niveau; a die
Hoͤhe der Wassersaͤule in der Dampfroͤhre uͤber
Null; s die specifische Schwere des Queksilbers;
t die Spannung des Dampfes innerhalb des
Kessels in Queksilberzollen angedeutet; so ist h' – h das Sinken, welches in
dem Behaͤlter durch das Steigen des Queksilbers im Manometer
veranlaßt wird; und a + h' – h die Hoͤhe der Wassersaͤule in
der Dampfroͤhre uͤber dem neuen Niveau im Behaͤlter.
Man erhaͤlt also:e + h + h' – h – (a + h' – h)/s =
t
Da fuͤr den fraglichen Manometer h'
– h = 0,01 h:
a = 17, 5 Zoll; und s = 13,6, so folgt
hieraus: e + 1,01 h
– 17,5/13,6 – (0,01 h)/13,6 = t, oder e + 1,01 h – 1,29 – 0,0007 h = t.Da aber das Glied 0,0007 h als unbedeutend
weggelassen werden kann, indem es, weil h = 24
Zoll, nur 0,0163 betraͤgt, so ergibt sich die Gleichung: e + 1,01 h –
1,29 = t.
Bei einer Temperatur von 48° und einem mittleren Druke war der
beobachtete Werth von h = 3,23; mithin war e = 26,77. Das Volumen der Luft in dem Manometer
war 8,63.Um die Elasticitaͤt oder Spannkraft fuͤr irgend eine andere
Hoͤhe h' zu finden, suche man aus den auf
das Volumen der Luft in dem Manometer bezuͤglichen Daten das neue
Volumen. Nennt man dieses v' und die ihm
entsprechende Elasticitaͤt e', so ergibt
sich:v' : 8,63 = 26,77 i
e', wo dann e' + 1,01 h' – 1,29 = t.Um die Correction fuͤr die Temperatur anzubringen, kommt in Betracht,
daß die durch eine Zunahme der Temperatur bedingte Elasticitaͤt mit
der hiedurch erzeugten Ausdehnung correspondirt, und daß die Ausdehnung der
verdichteten Luft nach demselben Geseze wie jene der Luft von
gewoͤhnlicher Dichtheit Statt findet, indem sie sich bei 32°
fuͤr jeden weiteren Fahrenheitschen Grad um 1/480 ihres Volumens,
oder bei 48° um 1/496 ihres Volumens ausdehnt. Nennt man demnach
die
Spannkraft der erhizten Luft e'', jene derselben
Luft bei 48° e', und die Zahl der Grade
uͤber 48° n, so ist e'' = e' + ne''/496 = e' (1 +
0,002 n); woraus denn, da e' = (8,63 × 26,77,)/v' folgt,
daß 231,02/v' · (1 + 0,002 n) + 1,01 h'
– 1,29 = t. A. d. O. Die Correction fuͤr die Veraͤnderungen in der Hoͤhe der
Queksilbersaͤule war innerhalb der Graͤnzen des Steigens der
Temperatur, welches man hier gestattete, so unbedeutend, daß sie nicht in Anschlag
kam; sie konnte um so mehr uͤbergangen werden, als die Wirkung dieser
Veraͤnderungen zum Theil durch die Ausdehnung des Glases ausgeglichen wurde.
Aus derselben Ursache wurde auch die Wirkung der Waͤrme auf das in dem
Behaͤlter i befindliche Queksilber, auf den
Behaͤlter selbst, und auf das Wasser, welches sich in der mit dem Kessel
communicirenden Roͤhre befand, nicht in Anschlag gebracht.
2. Von den Thermometern. Bei den meisten der von der
Commission anzustellenden Versuchen waͤren Abaͤnderungen in der Art
und Weise sich des gewoͤhnlichen Thermometers zu bedienen, nicht am rechten
Orte gewesen. Resultate, die man mit geringer Muͤhe erhalten konnte, und
welche sowohl in praktischer als wissenschaftlicher Beziehung von Interesse zu seyn
schienen, wurden jedoch nicht vernachlaͤssigt; bei einigen derselben war
selbst große Genauigkeit erforderlich. Bei den Fragen erster Classe wurden die
Thermometer mit hoͤlzernen Scalen versehen, und durch Eintauchen bis zu jenem
Punkte hinauf graduirt, an welchem die Scala begann, wobei die Scala und der obere
Theil der Roͤhre der Luft ausgesezt war. Dieß schien deßhalb gut, weil die
Instrumente beinahe bis zur Scala empor in Queksilber untergetaucht werden sollten.
Die Instrumente wurden so wie sie vom Instrumentenmacher kamen, untersucht, und
deren Fehler ermittelt. Die Roͤhren, in welche die Thermometer gestekt
wurden, und welche Queksilber enthielten, wurden anfangs horizontal in einem der
Kesselenden angebracht. Dieß gewaͤhrte den Vortheil, daß jene Roͤhre,
welche die Temperatur des Wassers anzudeuten hatte, von dem Dampfe ganz
unabhaͤngig wurde, und daß folglich der Unterschied zwischen den Temperaturen
beider sicherer ermittelt werden konnte, als wenn die Roͤhre, die die
Temperatur des Wassers anzudeuten hatte, durch den Dampf lief. Diese Stellung der
Instrumente beeintraͤchtigte jedoch mehrere andere Theile des Apparates so
sehr, und die Unterbrechung der Queksilbersaͤule im Thermometer war so
laͤstig und drohte so haͤufige Irrthuͤmer, daß wir schon nach
den ersten Wochen diese Roͤhren aufgaben, und statt ihrer die beiden
angedeuteten senkrechten Roͤhren dafuͤr anwendeten.
Die Scalen M und N, Fig. 1
In Fig.
2 ist der Thermometer N, um ihn
anschaulicher zu machen, so dargestellt, als waͤre die Scala gegen
die Fronte des Kessels gerichtet.A. d. O., bestanden aus Metall und waren mit Glasroͤhren umgeben, die in einen
Napf a' einpaßten, durch dessen Boden die
Thermometerroͤhre wasserdicht hindurch lief. Die von der Seite eines jeden
dieser Napfe auslaufende Roͤhre b' c', die mit
dem Sperrhahne d' versehen war, diente zur Regulirung
der Wasserstroͤmung durch diese glaͤsernen Gehaͤuse; und der
wasserdicht verbundene Behaͤlter O diente,
gleichwie dieß an dem Manometer der Fall war, zur Speisung der Roͤhren mit
Wasser. Kleine, an dem Ruͤken der Scala der groͤßeren angebrachte
Thermometer deuteten die Temperatur des sie umgebenden Wassers an. Nachdem die
aͤußeren Roͤhren mit Wasser von 60° gefuͤllt worden
waren, bediente man sich des Siedepunktes des Wassers und des Schmelzpunktes des
Zinnes, um die Genauigkeit der Graduirung zu ermitteln. Lezterer hoch an der
Thermometerscala stehender Punkt dient, wenn er mit Genauigkeit bestimmt worden, was
leicht moͤglich ist, als ein vortrefflicher Anhaltspunkt fuͤr die
Graduirung. Der groͤßte Fehler, den wir innerhalb dieser Graͤnzen
fanden, betrug an dem einen Instrumente 3/4 und an dem anderen einen ganzen Grad F.
Die Scalen wurden von 2 zu 2° eingetheilt, da hiebei ein Viertheil eines
Grades noch leicht zu bemessen war. Die erforderlichen Correctionen wurden mittelst
einer zu diesem Behufe angefertigten Tabelle vorgenommen. Um die Aufmerksamkeit auf
die Temperatur des die Scalen umgebenden Wassers zu lenken, wurde dieselbe von Zeit
zu Zeit, wenn die Hoͤhe der Thermometer beobachtet ward, notirt. Zu keiner
Zeit war die durch das Wasser gestattete Erhoͤhung der Temperatur so groß,
daß hienach fuͤr die Ausdehnung der Scala eine Correction noͤthig
gewesen waͤre.An der Scala des einen dieser Instrumente befanden sich in 6 Zoll
314°. Messing dehnt sich von 32° bis zu 212° um 1/532
seiner Laͤnge aus; die 6 Zoll zu 32 werden also bei 212° zu
6,0113 Zoll. Zehn Grade an der Scala wuͤrden durch eine
Veraͤnderung der Temperatur von 32° auf 212° zu 9,99
werden, so daß also bei einer Veraͤnderung der Temperatur der Scala
um 180° nur eine Verminderung um 0,01° entsteht. In der Praxis
betrug die Temperaturveraͤnderung jedoch nie uͤber 30°.
A. d. O. Eben so wenig war eine solche wegen der abkuͤhlenden Wirkung des
Wassers auf das Queksilber erforderlich.
Was die uͤbrigen Theile des Apparates betrifft, die nicht so allgemein in
Anwendung kamen, wie z.B. das Wassereichmaaß, das Sicherheitsventil, den Apparat mit
den schmelzbaren Platten etc., so werden diese fuͤglicher in Verbindung mit
den Versuchen, zu denen sie bestimmt waren, beschrieben werden.
Von den zu loͤsenden Aufgaben.
Wir wollen die Fragen, um welche es sich bei unseren Versuchen handelte, in folgender
Ordnung erwaͤgen.
I. Entsteht, wenn man Wasser, welches bis zum Siedepunkte oder daruͤber erhizt
worden ist, von dem Druke befreit, irgend eine Erschuͤtterung (commotion) in demselben? Hierunter ist auch begriffen
die Untersuchung der Wirksamkeit der gewoͤhnlichen Eichhaͤhne, des
glaͤsernen Eichmaaßes, der von Ewbank
vorgeschlagenen Eichhaͤhne; so wie die Eroͤrterung der Frage, ob die
Elasticitaͤt des Dampfes im Kessel dadurch, daß Schaum auf die erhizten
Seitenwaͤnde gesprizt wird, um mehr erhoͤht wird, als sie durch die
gemachte Oeffnung vermindert wird.
II. Wiederholung der Versuche Klaproth's uͤber die
Umwandlung des Wassers in Dampf durch stark erhiztes Metall, und Anstellung anderer
Versuche, um zu zeigen, ob unter irgend welchen Umstaͤnden stark erhiztes
Metall ploͤzlich große Quantitaͤten eitles Dampfes von großer
Elasticitaͤt erzeugen kann. Directer Versuch in Hinsicht auf die Erzeugung
eines Dampfes von hoher Spannkraft in einem auf hohen Grad erhizten Kessel. (Um den
allgemeinen Gang, der der bekannten Theorie der Explosionen der Dampfkessel folgt,
nicht zu unterbrechen, sind die Resultate der Versuche uͤber den ersteren
Theil dieser Frage an einem anderen Orte untergebracht.)
III. Kann stark erhizter, ungesaͤttigter Dampf durch Einsprizen von Wasser in
denselben Dampf von hoher Elasticitaͤt oder Spanne traft erzeugen?
IV. Wenn in einem Kessel uͤberhizter Dampf erzeugt wird, bleibt dieser Dampf
uͤberhizt, oder veraͤndert er seine Dichtheit und seine Temperatur,
wenn er mit Wasser in Beruͤhrung kommt?
V. Erprobung der Wirksamkeit der schmelzbaren Metallplatten u. dergl. zur
Verhuͤtung der Ueberhizung des Kessels oder seines Inhaltes.
VI. Wiederholung der Versuche Klaproth's etc. (wie oben);
und zwar: 1) Temperatur des Maximums der Verdampfung fuͤr Kupfer und Eisen
unter verschiedenen Umstaͤnden. 2) Anwendung auf die Praxis durch Eintragung
verschiedener Quantitaͤten Wasser unter verschiedenen Umstaͤnden der
Metalle.
VII. Ermittelung durch wirkliche Versuche, ob in einem Kessel permanent elastische
Fluͤssigkeiten erzeugt werden, wenn das Metall bis auf einen intensiven Grad
erhizt wird.
VIII. Genaue Beobachtung jener Art von Berstung, die durch allmaͤhliche
Zunahme des Drukes in eisernen und kupfernen Cylindern erfolgt.
IX. Wiederholung der Perkins'schen Versuche, und
Ermittelung, ob die von Perkins angedeutete Abstoßung
oder Repussion zwischen den Theilchen stark erhizten Eisens und Dampfes allgemein
besteht; und wenn es moͤglich ist, Bemessung des Grades dieser Abstoßung, um
den Einfluß derselben auf die Sicherheitsventile zu bestimmen.
X. Gibt es wirklich Falle, in denen das mit einem bestimmten Gewichte belastete
Sicherheitsventil selbst dann unbewegt bleibt, wenn der eingeschlossene Dampf eine
hoͤhere Spannkraft erlangt hat, als der Berechnung nach zur Ueberwindung des
auf dem Ventile ruhenden Gewichtes nothwendig waͤre?
XI. Bestimmung der Wirkung der Niederschlage in den Kesseln durch directe
Versuche.
XII. Erforschung des Verhaͤltnisses, welches bei den gewoͤhnlichen
Graden von Druk zwischen der Temperatur und dem Druke des Dampfes besteht. Tabelle
von 1 bis zu 10 Atmosphaͤren.
I. Ermittelung durch directe Versuche,
ob in Wasser, welches bis zum Siedepunkte oder daruͤber erhizt worden
ist, irgend eine Erschuͤtterung entsteht, wenn der Druk auf dasselbe
aufgehoben wird.
Die ersten Versuche uͤber die Wirkung, welche eintritt, wenn man Wasser,
welches sich im Sude befindet, vom Druke befreit, wurden in einem glaͤsernen
Kessel angestellt, der aus einem Cylinder von 14 1/4 Zoll in der Laͤnge und 7
1/2 Zoll im Durchmesser bestand, und unter welchem der ganzen Laͤnge nach ein
Feuer brannte. Der Dampf im Kessel hatte einen Druk von weniger als zwei
Atmosphaͤren; auf Oeffnung des Hahnes an dem einen Ende des Kessels oder des
Sicherheitsventiles trat uͤberall in dem Kessel eine Entwikelung großer
Blasen ein.
Derselbe Versuch wurde in dem bereits beschriebenen eisernen Kessel wiederholt, wobei
man durch das Glasfenster hinreichende Einsicht in das Innere hatte. Das
staͤrkste Feuer war vorne in der Mitte des Kessels; diesem Theile
zunaͤchst stand in Hinsicht auf Hize der dem Feuerzuge zunaͤchst
gelegene Theil. Es ergab sich, daß wenn man eine Oeffnung in dem Kessel anbrachte,
selbst bei einem Druke, der nicht uͤber zwei Atmosphaͤren betrug, an
der Stelle, an der der Dampf entwich, zuerst ein oͤrtliches
Aufschaͤumen eintrat, dem schnell durch den ganzen Kessel ein gleiches
Aufschaͤumen folgte, welches um so heftiger war, je mehr die Oeffnung
erweitert wurde. Unser kleiner Kessel wurde durch Oeffnen des Sicherheitsventiles,
welches beinahe 2/10 Zoll Flaͤchenraum hatte, und in der Mitte des Scheitels des Kessels
angebracht war, vollkommen mit Schaum erfuͤllt: so zwar, daß das Wasser mit
Heftigkeit bei der Oeffnung des Ventiles hinausgeschleudert wurde.
Der Flaͤchenraum des Ventiles verhielt sich zu dem horizontalen Durchschnitte
des Kessels an der Wasserlinie wie 1 zu 2055. Der Kessel war bei diesen Versuchen
zur Haͤlfte mit Wasser gefuͤllt, und der Manometer fiel jedes Mal, so
oft die Oeffnung gemacht wurde. Das Aufschaͤumen, welches wiederholt
beobachtet wurde, muß jedes Mal in groͤßerem oder geringerem Grade Statt
finden, so oft der Dampf zur Speisung der Maschine aus dem Kessel austritt, so oft
der Eichhahn geoͤffnet oder das Sicherheitsventil gehoben wird. Es ist in
doppelter Hinsicht interessant; naͤmlich 1) wegen seiner Wirkungen auf die
Apparate, die den Wasserstand im Kessel anzudeuten haben; und 2) weil dadurch Wasser
gegen die erhizten Waͤnde des Kessels geschleudert wird.
Von den Eichhaͤhnen (gauge
cocks) und dem glaͤsernen Wassereichmaaße (glass Water-gauge).
Der Apparat, dessen man sich in den Vereinigten Staaten gewoͤhnlich zur
Bestimmung des Wasserstandes im Kessel bedient, besteht aus drei, an dem
vorderen Kesselende angebrachten Eichhaͤhnen, von denen sich einer an dem
Wasserniveau, die beiden uͤbrigen aber gleichweit uͤber und unter
dem Niveau befinden. An dem zum Versuche dienenden Kessel waren diese
Haͤhne a, b, c, 1,95 und 1,8 Zoll von
einander entfernt, von dem Mittelpunkte der Oeffnung des mittleren Hahnes bis zu
jenem des oberen und des unteren gerechnet.
Es wurden unter einem Druke des Dampfes, der nicht uͤber zwei
Atmosphaͤren betrug, folgende Versuche angestellt. Das Niveau des Wassers
wurde so weit erniedrigt, daß es hart unter dem unteren Eichhahne stand. Beim
Oeffnen des Hahnes stroͤmte zuerst Dampf und dann Wasser und Dampf aus;
wurde auch noch der zweite Hahn dazu geoͤffnet, so stroͤmte bei
dem unteren, der sich uͤber dem Niveau des Wassers befand, reichlich
Wasser aus. Das Aufschaͤumen, welches durch die Beseitigung des Drukes im
Kessel entstand, war durch das Glasfenster deutlich zu sehen. Beim Oeffnen des
dritten Hahnes trat beim zweiten, der sich zwei Zoll hoch uͤber der
Wasserflaͤche befand. Dampf und Wasser aus; ein reichliches
Ausstroͤmen von Wasser aus demselben fand Statt, wenn auch noch das
Sicherheitsventil zum Theil geoͤffnet wurde. Beim weiteren Oeffnen dieses
lezteren wurde der Kessel mit Schaum erfuͤllt, und das Wasser floß bei
dem dritten Hahne, der doch 3 1/4 Zoll uͤber der Wasserflaͤche
stand, reichlich und endlich sogar durch die Oeffnung des Ventiles selbst aus. Bei
diesen Versuchen bedingte demnach eine Oeffnung von 0,03 Quadratzoll, welche der
untere Hahn hatte, und welche sich zu dem Flaͤchenraume des Wassers im
Kessel wie 1 zu 13,700 verhielt, den Austritt von Wasser und Dampf bei einem
Hahne, unter welchem das Wasser bekanntlich stand; durch ein weiteres Oeffnen um
0,03 Quadratzoll, wodurch das Verhaͤltnis wie 1 zu 6850 ward, wurde
Wasser aus dem untersten Hahne getrieben; und als endlich durch den dritten Hahn
die Oeffnung auf 0,09 Quadratzoll gebracht, und ein Verhaͤltniß wie 1 zu
4567 hergestellt worden war, trat Wasser und Dampf bei dem mittleren Hahne aus,
zum Beweise, daß das Wasser im Kessel beinahe um zwei Zoll hoͤher stand,
als sein wirklicher Wasserstand betrug.
Wenn an einem Apparate, der zur Anwendung schmelzbarer Scheiben eingerichtet
worden ist, ploͤzlich eine Oeffnung von 0,95 Zoll im Durchmesser gemacht
wurde, so wurde der siedende Inhalt des Kessels selbst bei niederem Druke mit
groͤßter Heftigkeit bis an die Deke des Gebaͤudes, worin der
Versuch vorgenommen wurde, emporgeschleudert.
Wir wollen nunmehr von der glaͤsernen Eichroͤhre als von einem
Mittel, wodurch die Hoͤhe des Wasserstandes im Kessel angedeutet werden
kann, sprechen, und zugleich auch eines Versuches uͤber die Vorrichtungen
der Eichhaͤhne erwaͤhnen.
Die Form des Wassereichmaaßes (water-gauge)
war bei den ersten Versuchen jene, welche Hr. Hartshorne von Cincinnati der Commission angab. Es bestand
naͤmlich aus einem prismatischen messingenen Gehaͤuse von
gehoͤrigen Dimensionen, welches an der einen Seite mit einer Glasplatte
ausgestattet war. Dieses wurde mittelst zweier Roͤhren, von denen die
eine in den Dampf, die andere in das Wasser fuͤhrte, mit dem Kessel in
Verbindung gebracht, wo man dann die Hoͤhe des Wasserstandes durch die
Glasplatte beobachten konnte. Dieser Apparat nun ward an dem Kessel angebracht,
und seine Angaben mit jenen verglichen, welche die Eichhaͤhne bei den
bereits erwaͤhnten Versuchen gaben. Bei der Befreiung des Wassers vom
Druke kam das Wasser im Eichmaaße in Bewegung; waͤhrend des weiteren
Aufschaͤumens betrugen die Schwingungen keinen halben Zoll, so daß die
Vorrichtung den Wasserstand richtig angab. Beim Verschließen der Oeffnungen kam
das Wasser im Eichmaaße auf dem mittleren Niveau seiner Schwingungen in
Stillstand; zum Beweis, daß der Wasserstand durch das Entweichen des Dampfes
gefallen war. Ein lehrreicher Versuch wurde bei Gelegenheit eines Bruches des
einen der an den beiden Kesselenden angebrachten Glasfensters angestellt; er
befindet sich in unserem Vormerkbuche folgender Maßen beschrieben.
Bei einer Temperatur von 292° F. und bei einem Druke, den der Manometer zu
4 Atmosphaͤren angab, zersprang das noͤrdliche Fenster des
Kessels, welches einen Fehler hatte, in beinahe horizontaler Richtung und durch
die Mitte. Der Dampf drang langsam durch den Sprung, und man bemerkte, wenn man
in den Kessel blikte, an jenem Ende, an welchem sich der Sprung befand, ein
Aufschaͤumen. Der Sprung erweiterte sich rasch und der Dampf drang in
Menge hindurch; das Wasser gerieth durch den ganzen Kessel in Aufruhr, und lief
bei dem Sprunge aus, obschon sein Niveau sich beilaͤufig 1 1/4 Zoll
unterhalb befand; durch das gegenuͤberliegende Fenster war deutlich ein
Aufschaͤumen in der Naͤhe des oberen Theiles des Glases zu
bemerken. Das Eichmaaß fing hiebei an zu fallen, und oscillirte bei seinem
Fallen nicht um einen halben Zoll. Als hierauf das Sicherheitsventil mit der
Hand geoͤffnet wurde, um einen groͤßeren Verlust an Wasser zu
bewirken, trat das Wasser fortwaͤhrend bei dem Sprunge aus, wobei das
Eichmaaß fiel. Nach dem Schließen des Ventiles ward das Wasser
verhaͤltnißmaͤßig ruhig, und das Eichmaaß blieb auf derselben
Hoͤhe stehen: es hatte demnach fortwaͤhrend das wahre Niveau
angedeutet, und das Aufschaͤumen brachte nur leichte Schwingungen in ihm
hervor.
Dieses Eichmaaß zeigt auch wirklich die Hohe des Wasserstandes im Kessel so lange
richtig an, bis der Schaum so hoch gestiegen, daß er durch die obere
Verbindungsrohre uͤbertritt. Es ergab sich demnach die Idee, daß, wenn
man die Eichhaͤhne an einem Prisma anbraͤchte, welches oben mit
dem Dampfe und unten mit dem Wasser des Kessels in Verbindung stunde, aus diese
Weise der wahre Wasserstand angedeutet werden wuͤrde. Es wurde demnach an
dem Gehaͤuse des Wassereichmaaßes ein solcher Hahn angebracht. Durch das
Oeffnen dieses Hahnes entstand ein oͤrtliches Aufschaͤumen in dem
Eichmaaße, in Folge dessen Wasser aus dem Hahne trat, obschon das wahre Niveau
des Wassers weit unser dem Hahne stand. Der Flaͤchenraum dieses Hahnes
war beinahe eben so groß, wie der Flaͤchenraum der Oeffnung, die in die
Dampfkammer des Kessels fuͤhrte.
Was die Form des beschriebenen Wassereichmaaßes betrifft, so scheint uns diese
nicht so viele Vortheile zu gewaͤhren, wie die Roͤhre, die man an
den Kesseln einiger englischer Locomotivmaschinen anbrachte.Die Anwendung eines derlei Eichmaaßes an einer Locomotivmaschine gibt nur
einen schwachen Begriff von ihrem Nuzen an den stationaͤren
Maschinen. Die in ersterem Falle Statt findenden
bestaͤndigen Erschuͤtterungen veranlassen naͤmlich
haͤufig Bruͤche und koͤnnen sogar dessen Benuzung
ganz verhindern. So viel die Commission weiß, brachten die HH. Stevens jedoch das glaͤserne Eichmaaß
an einem zwischen New-York und Amboy fahrenden Dampfboote und
auch an ihren Locomotivmaschinen an. A. d. O. Die Glasplatte erheischt naͤmlich eine Unterstuͤzung durch
einige
horizontale Stangen, gegen die sich Einwendungen machen lassen; oder man muß
ihre Breite um so Vieles vermindern, daß man den Wasserstand nur mehr schwer
durch sie beobachten kann. Da die auf die Glasplatte wirkende Gewalt ungleich
ist, so entstehen haͤufig Bruͤche, wie sich denn auch bei den von
der Commission angestellten Versuchen mehrere Male solche in der Mitte der
Platten ereigneten.
Gegen die Anwendung des glaͤsernen Eichmaaßes an den Maschinen mit hohem
Druke laͤßt sich die Wirkung des Dampfes von hohem Druke auf das Glas
oder auf dessen Alkali einwenden, indem durch diese die Durchsichtigkeit des
Glases nach und nach aufgehoben wird. Eine aͤhnliche Wirkung beobachtete
Cagniard de Latour bei den Versuchen, die er
anstellte, indem er Fluͤssigkeiten in glaͤsernen Roͤhren
hohen Temperaturen aussezte.Man sehe hieruͤber auch die neuen, von Prof. Turner an der Universitaͤt in London angestellten
Versuche in den Abhandlungen der Royal
Society fuͤr das Jahr 1834. A. d. O. So weit die Versuche der Commission reichen, scheint es, daß
gruͤnes Glas nicht so leicht angegriffen wird, und da man sich leicht
Roͤhren aus solchem verschaffen kann, so ist dieß ein Grund mehr der
Roͤhre den Vorzug vor der Platte einzuraͤumen.
Da man versucht hatte, Glimmerplatten anstatt des Glases an dem Eichmaaße
anzuwenden, oder das Glas wenigstens durch Glimmerplatten zu schuͤzen, so
wurde auch probirt, solche Platten an den Fenstern des Kessels anzubringen.
Allein der Glimmer blaͤtterte sich bald ab, indem der Dampf in die vorher
unsichtbaren Spruͤnge desselben eindrang, oder selbst solche
Spruͤnge erzeugte, so daß der Dampf in Kuͤrze einen mehr oder
minder freien Durchgang durch die Platte fand.
Das Roͤhreneichmaaß, welches wir an die Stelle des Prisma's sezten,
ersieht man aus Fig. 1 und 2. w, x ist die Roͤhre aus gruͤnem Glase,
welche in die Stopfbuͤchsen w', x' eintrat;
die Liederung war hiebei so veranstaltet, daß fuͤr die ungleiche
Ausdehnung des Metalles und des Glases bei der Hize Sorge getragen, und das
Zerbrechen bei dem darauffolgenden Abkuͤhlen verhuͤtet war. y und z, Fig. 1, sind die
Canaͤle, durch welche die Roͤhre mit dem Kessel in Verbindung
stand, und welche sich kegelfoͤrmig endigten, damit die Roͤhre
leicht eingesezt und abgenommen werden konnte; sie waren auch mit Sperrhaͤhnen
ausgestattet. In der Praxis duͤrften statt dieser kegelfoͤrmigen
Enden Verbindungsschrauben angewendet werden. Um die Roͤhre w, x gegen Luftstroͤmungen zu
schuͤzen, ward sie mit einer anderen, lose angebrachten Roͤhre
umgeben. Eine an der Roͤhre befindliche Scala deutete den Wasserstand
innerhalb des Kessels an. Da die Roͤhre durchsichtig war, so konnte man
den Wasserstand in ihr weit leichter beobachten, als an dem oben
erwaͤhnten Prisma, welches an drei Seiten undurchsichtig war.
Das Eichmaaß, dessen wir uns bedienten, maaß 9 3/4 Zoll in der Laͤnge;
sein oberes Ende befand sich so nahe an dem Scheitel des Kessels, daß das
Schaͤumen nur im hoͤchsten Grade darauf wirken konnte; dagegen
befand sich sein unteres Ende so nahe am Boden des Kessels, daß der Wasserstand
selbst dann noch angedeutet wurde, wenn er sehr niedrig war.
Die Stellung der unteren Communication des Eichmaaßes mit dem Kessel zeigte sich
jedoch bald als fehlerhaft; denn sie war der Verlegung oder Verstopfung durch
den sich bildenden Bodensaz ausgesezt. Um diesem Fehler zu steuern, ward an dem
unteren Theile des Eichmaaßes bei x', Fig. 1, ein
Sperrhahn angebracht, durch den in Folge des Drukes des Dampfes im Kessel Wasser
getrieben werden konnte, um auf diese Weise jede Ansammlung von Saz zu
beseitigen. Diese Methode verdient vor jener, bei welcher die obere
Communication mit dem Kessel geschlossen wird, waͤhrend die untere
geoͤffnet bleibt, den Vorzug; denn bei dieser wird der Bodensaz in die
Glasroͤhre getrieben, so daß er sich in dieser anhaͤuft, sie
beschmuzt und mithin nur temporaͤre Huͤlfe geschafft wird. Sollte
die in der Roͤhre angesammelte Substanz nicht durch Oeffnen des Hahnes
beseitigt werden, so koͤnnte man mittelst eines eingefuͤhrten
Drahtes die gehoͤrige Reinigung bewirken.
Die Commission stellte auch einige Versuche uͤber die Methode an, welche
Hr. Thomas Ewbank von New-York Vorschlag
brachte, um das bereits erwaͤhnte Aufschaͤumen zu vermindern oder
zu verhuͤten. Hr. Ewbank machte in dieser
Hinsicht folgende Bemerkungen: „Wenn die Dampfentwikelung in einem
Kessel von Statten geht, und die Maschine nicht arbeitet, so befindet sich
das Wasser Im Kessel, wenn die Feuerzuͤge hinreichend bedekt sind,
beinahe in Ruhe und wahrscheinlich in ebener Flaͤche; sobald man
hingegen den Dampf in den Cylinder treten laͤßt, entsteht ein
Aufsieden des Wassers, in Folge dessen das Wasser bis an die Muͤndung
der Dampfroͤhre emporsteigt. Die Ursache hievon liegt darin, daß bei
jedem Kolbendruke ein Theil des auf das Wasser wirkenden Drukes
ploͤzlich verschwindet. Dem ließe sich, wie mir scheint, dadurch
abhelfen, daß
man die Dampfroͤhre einen oder zwei Zoll in den Kessel hineinreichen,
und dann gegen beide Enden hin in Arme auslaufen ließe, welche sowohl an den
Seiten, als an den Enden mit kleinen Oeffnungen versehen waͤren, wie
dieß aus Fig. 5 ersichtlich ist. Auf diese Weist wuͤrde der Dampf
aus jedem Theile des Kessels gleichmaͤßig entzogen werden, und die
heftige, durch das Hinstroͤmen nach einer einzigen Stelle bedingte
Bewegung waͤre verhuͤtet. Eben so vortheilhaft waͤre
es, wenn man eine derlei Roͤhre an der Oeffnung des
Sicherheitsventiles anbraͤchte; oder wenn man das Ventil an dem einen
Ende der an den Cylinder fuͤhrenden Roͤhre
anbraͤchte.“
„Die Ungenauigkeit, womit das gewoͤhnliche Eichmaaß die wahre
Hoͤhe des Wassers in einem Kessel andeutet, beruht
hauptsaͤchlich auf zwei Ursachen: naͤmlich 1) auf der Bewegung
des Wassers, waͤhrend der Dampf zum Behufe der Speisung der Maschine
dem Kessel entzogen wird, oder waͤhrend er bei dem Sicherheitsventile
entweicht, und 2) auf der Dampfstroͤmung, die beim Oeffnen des
Eichhahnes gegen diesen hin entsteht, und in Folge deren das Wasser, selbst
wenn es fruͤher ruhig war, in Bewegung und Unruhe
geraͤth.“
„Dem lezteren Uebelstande ließe sich dadurch steuern, daß man an dem
innerhalb des Kessels befindlichen Hahnende eine durchloͤcherte
Roͤhre anbraͤchte, wie man sie in Fig. 6 ersieht.
Diese Roͤhre wuͤrde naͤmlich die Concentrirung der
Dampfstroͤmung gegen die Oeffnung des Hahnes verhindern, indem der
Dampf in verschiedenen Richtungen durch die kleinen Oeffnungen dringen
wuͤrde.“
„Fig.
7 zeigt eine Methode, nach welcher ich die oben beruͤhrten
Gebrechen des Eichhahnes beseitigen zu koͤnnen glaube. Der Hahn
fuͤhrt naͤmlich auf die gewoͤhnliche Weise durch das
Kesselende und ist, daselbst angelangt, mit einer senkrechten, an beiden
Enden offenen Roͤhre von 2–3 Zoll im Durchmesser verbunden.
Das untere Ende dieser Roͤhre koͤnnte 4–5 Zoll unter
die Wasserflaͤche reichen; das obere hingegen wird so weit
uͤber diese emporgefuͤhrt, als man es fuͤr geeignet
haͤlt. Wird dieser Hahn geoͤffnet, so kann in der Richtung
seiner Oeffnung keine Stroͤmung entstehen, und das in der
Roͤhre befindliche Wasser, welches mit jenem im Kessel auf gleicher
Hoͤhe stehen wird, wird nicht in Unruhe gerathen.“
Man sehe uͤber die Vorschlaͤge des Hrn. Ewbank das Franklin
Journal
Bd. IX., S. 366, und Bd. X. S. 80. A. d. O.
Um zu erforschen, ob der bei dem Eichhahne ausstroͤmende Schaum, wie Hr.
Ewbank sagt, durch eine Stroͤmung des
Dampfes gegen die Oeffnung des Hahnes hin erzeugt werde, und ob die von ihm
empfohlene Methode auch Abhuͤlfe dagegen schafft, wurden an dem mittleren und unteren
Eichhahne b, c,
Fig. 1,
blechene Roͤhren von 10 3/8 Zoll Laͤnge und 3/8 Zoll im
Durchmesser, in deren jeder sich 79 Loͤcher von 2/100 Zoll im Durchmesser
befanden, angebracht. Wenn man nun bei einem Wasserstande, bei welchem die
Wasserflaͤche beilaͤufig 5/8 Zoll unter dem Hahne c und beinahe 2 4/10 Zoll unter dem Hahne b stand, den untersten Hahn oͤffnete, so trat
bei einem Druke des Dampfes von 2 2/10 Atmosphaͤren nur sehr wenig Wasser
mit Dampf vermengt durch die Oeffnung des Hahnes aus; oͤffnete man den
Hahn b, so trat bei c
Wasser und Dampf aus; schloß man diesen und oͤffnete man dafuͤr
den obersten Hahn a, so stroͤmte weniger
Wasser bei c aus; waren die beiden Haͤhne a und b
geoͤffnet, so war der Wasserausfluß bei c
reichlich. Am Schlusse dieses Versuches zeigte das glaͤserne Eichmaaß,
daß das Wasser im Kessel einen Zoll hoch unter dem untersten Hahne stand.
Bei einem zweiten Versuche, bei welchem das Wasser 1 1/2 Zoll unter dem
unterstell Hahne stand, trat, wenn c
geoͤffnet ward, kein Wasser aus; wurden c und
d geoͤffnet, so trat nur eine sehr
geringe Menge Wasser bei c aus; und wurden a, b und c
geoͤffnet, so vermengte sich etwas weniges Wasser mir dem Dampfe.
Diese Thatsachen mit dem uͤberein, was die Commission uͤber das
Aufschaͤumen beobachtete, welches Statt findet, sobald man an irgend
einem Theile des Kessele eine Oeffnung anbringt. Die große Achtung, welche die
Commission fuͤr Hrn. Ewbank hegt, die
schaͤzbare Mithuͤlfe, die er ihr bei ihren Arbeiten leistete,
bewog sie dessen Idee ausfuͤhrlichen Proben zu unterwerfen.
Bei der dritten Form des Apparates waͤre allerdings das allgemeine
Aufschaͤumen des Wassers so lange vermieden, bis dasselbe aus das Niveau
der untersten Oeffnungen gekommen; allein es wuͤrde dagegen ein
oͤrtliches Aufschaͤumen entstehen, welches der Andeutung des
wahren hydrostatischen Niveaus eben so hinderlich seyn wuͤrde. Diese Form
ist daher in ihrer Leistung dem bereits beschriebenen, an dem Wassereichmaaße
angebrachten Eichhahne gleichzustellen.
Von den Laͤrm erzeugenden Schwimmern.
Die verschiedenen Schwimmer, womit man die Hoͤhe des Wasserstandes in den
Kesseln anzudeuten suchte, sind hinreichend bekannt. In Amerika kamen diese
Vorrichtungen jedoch nie in Gunst; besonders eignen sie sich nicht fuͤr
die Hochdrukdampfkessel: und zwar wegen der in diesen Statt findenden Bewegung.
Gegen die Stopfbuͤchse, deren man sich gewoͤhnlich bedient, um die
Zeigerstange des Schwimmers oben durch den Kessel zu fuͤhren, lassen sich
mehrere Einwendungen machen, und um diesen abzuhelfen, wurden bereits auch schon mehrere
Vorschlaͤge gemacht. Der von Hrn. Thomas Ewbank in dieser Hinsicht empfohlene ApparatMan findet diesen Apparat im Franklin Journal
Bd. XVI. beschrieben. A. d. O. ist sehr sinnreich, und erprobte sich auch, wie der Erfinder versichert,
an einem kleinen Dampfkessel, in welchem Dampf erzeugt wird, dessen Druk gegen 5
Atmosphaͤren betraͤgt. Der der Commission zu Gebot stehende Kessel
ließ jedoch nicht leicht eine geeignete Probe mit diesem Schwimmer zu.
Ein Schwimmer, der durch Entweichen von Dampf Laͤrm verursacht, war der
Gegenstand einiger weniger Versuche, und entsprach, so weit diese Versuche
reichten, gut; durch laͤngeren Gebrauch allein laͤßt sich jedoch
bestimmen, in wie weit dieser Apparat geneigt ist, in Unordnung zu gerathen oder
nicht. Man sieht diesen Schwimmer aus Fig. 4. Der aus
solidem Metalle bestehenden Pyramide a ist durch das
Gegengewicht b, welches sich um den
Stuͤzpunkt c bewegt, Schwimmkraft gegeben.
Der ganze Apparat ist am Scheitel des Kessels mittelst der Schraube d und der Schraubenmutter e so angebracht, daß sich die arbeitenden Theile gaͤnzlich
innerhalb des Kessels befinden. Wenn das Wasser auf der geeigneten Hoͤhe
f, g steht, so befinden sich die Schultern h, i in derselben horizontalen Linie, und die beiden
Scheiben k, l, die von zwei aus der Zeichnung
ersichtlichen Federn gegen die Schultern gedruͤkt werden, verschließen
die Oeffnungen k, m und l,
n, welche, wenn sie offen sind. Dampf aus dem Kessel entweichen lassen.
Sollte das Wasser unter das geeignete Niveau sinken, und dadurch das
Gleichgewicht der Pyramide a gestoͤrt werden,
so wuͤrde die Schulter i gegen die Scheibe
l druͤken, sie von der Oeffnung, an die
sie schloß, entfernen, und Dampf durch l, n
austreten lassen. Sollte das Wasser hingegen zu hoch steigen, so wuͤrde
der Dampf durch k, m austreten. Die Kraft der
Federn, wodurch diese Oeffnungen verschlossen werden, muß demnach in
gehoͤrigem Verhaͤltnisse stehen, indem hievon die Empfindlichkeit
des Apparates abhaͤngt. Die uͤbrigen Details des Apparates
erhellen deutlich genug aus der Abbildung.In der Zeichnung treten die beiden Schultern h,
i nicht weit genug hervor; sie sollten weiter uͤber die
Scheiben zu liegen kommen, damit sie weder durch ein Herabsinken, noch
durch ein Steigen des Wassers von den Scheiben befreit werden
koͤnnen. A. d. O.
Die Quantitaͤt Dampf, welche bei der kleinen Oeffnung l, n entweicht, wuͤrde hinreichen, um
Laͤrm zu machen, ohne daß dabei die Speisung des Kessels mit Wasser
materiell vermindert wuͤrde. Der Schwimmer, dessen sich die Commission
bediente, war fuͤr eine Veraͤnderung von weniger als 3/10 Zoll im
Wasserstande empfindlich; man haͤtte ihm eine noch groͤßere
Empfindlichkeit geben koͤnnen, wenn man die zwischen den beiden Schultern
befindliche Breite so vermehrt haͤtte, daß sie mit den Scheiben in
Beruͤhrung gekommen waͤre.
Von der Wirkung des Aufschaͤumens auf die
Elasticitaͤt des im Kessel befindlichen Dampfes.
Wenn eine Oeffnung in dem Kessel gemacht wird, wird hiedurch die
Elasticitaͤt oder Spannkraft des innerhalb befindlichen Dampfes dadurch,
daß dieser Dampf entweichen kann, vermindert werden; oder wird das Wasser,
welches durch das hiedurch bedingte Aufschaͤumen gegen die erhizten
Kesselwaͤnde geschleudert wird, so rasch in Dampf verwandelt werden, daß
hiedurch die Elasticitaͤt des Dampfes noch erhoͤht wird? Die
Beantwortung dieser von so vielen Umstaͤnden abhaͤngigen Frage ist
offenbar sehr schwierig. Es war jedoch zu erwarten, daß ein kleiner Kessel
hinreichende Mittel zur Ergruͤndung derselben abgeben duͤrfte,
indem man die Oeffnungen leicht so abaͤndern konnte, daß sie
verhaͤltnißmaͤßig klein oder sehr groß wurden. Der Kessel, welcher
der Commission zu Gebot stand, war uͤberdieß so angebracht, daß seine
Waͤnde sehr schnell erhizt werden konnten; es waren mithin alle
Bedingungen vorhanden, die der Erhoͤhung der Elasticitaͤt des
Dampfes durch Bewirkung eines Aufschaͤumens im Kessel guͤnstig
waren.
Arago sagt in seinen Abhandlungen uͤber die
Explosionen der Dampfkessel, daß die HH. Tabareau und
Rey in Lyon gefunden haͤtten, daß das
Sicherheitsventil beim Oeffnen eines großen Sperrhahnes, welcher mit einem
kleinen Hochdrukdampfkessel in Verbindung stand, emporgehoben wurde, was eine
Zunahme des Drukes im Kessel andeutete. Der Kessel befand sich hiebei ganz nakt
uͤber einem Holzkohlenfeuer, und jener Theil, der kein Wasser enthielt,
war mit der Flamme umgeben. Die von den HH. Arago und
Dulong in Paris angestellten Versuche, die jedoch
nicht unter denselben Umstaͤnden vorgenommen wurden, wie der Versuch in
Lyon, fuͤhrten immer zu einem entgegengesezten Resultate; denn das
Oeffnen des Ventiles war immer mit einer Verminderung der Elasticitaͤt
des Dampfes im Kessel verbunden.
Um diesen Versuch zu wiederholen, ward unter dem Kessel ein starkes Feuer
aufgezuͤndet, und nachdem das Wasser so gefallen war, daß es nur mehr
drei Zoll uͤber der untersten Wasserlinie stand, wurde zum Versuche
geschritten. Der Druk im Kessel betrug gegen 3 1/3 Atmosphaͤren. Es wurde
zuerst ein Sperrhahn von 0,03 Quadratzoll Flaͤchenraum oder von 1/10960
des Flaͤchenraumes der Wasseroberflaͤche geoͤffnet, und
dieser gab per Secunde bei einem Druke von 3 1/2
Atmosphaͤren beilaͤufig 409 Kubikzoll Wasserdampf. Hierauf wurde
das Sicherheitsventil entweder ganz oder zum Theil geoͤffnet; im ersten
Falle hatte die Oeffnung 0,208 Quadratzoll oder 1/1050 der Oberflaͤche
des Wassers, so daß bei einem Druke von 3 1/2, Atmosphaͤren in einer
Secunde ein beinahe 9 Mal groͤßeres Volumen Dampf, als in der Dampfkammer
enthalten ist, ausstroͤmen konnte. Da der Wasserstand bei dem durch die
Versuche erzeugten Verluste fiel, so wurde der Dampf bald uͤberhizt; auch
nahm die Hize des Eisens des Kessels von der Wasserlinie bis uͤber den
dritten Theil der Entfernung von der untersten Linie bis zur Mitte der convexen
Oberflaͤche hinaus zu beiden Seiten der Wasserlinie zu, bis das Eisen zum
Rothgluͤhen kam, und also die Temperatur des Maximums der Verdampfung
fuͤr das durch Aufschaͤumen gegen das Eisen geschleuderte Wasser
uͤberschritten hatte. Die Versuche wurden in Zwischenraͤumen so
lange fortgesezt, bis alles Wasser verdampft war; endlich wurden, nachdem der
Boden des Kessels groͤßten Theils zum Rothgluͤhen gekommen, kleine
Quantitaͤten Wasser in denselben eingesprizt.
Die hier angehaͤngte Tabelle uͤber diese Versuche zeigt, daß die
Elasticitaͤt des Dampfes hiebei jedes Mal abnahm und durch ein Fallen des
Queksilbers im Manometer angedeutet wurde. Der Duck wechselte bei dem ersteren
Theile der Versuche von 3 1/2 bis zu 8 Atmosphaͤren. Die erste Columne
der Tabelle enthaͤlt Bemerkungen uͤber das Niveau des Wassers im
Kessel; die zweite gibt an, welche Oeffnung am Kessel gemacht wurde; die dritte
enthaͤlt die Temperaturen, so wie sie von dem Thermometer M, Fig. 1, welcher
beinahe bis auf den Boden des Kessels hinabreichte, abgegeben wurden; die vierte
gibt die Hoͤhe des Manometers unmittelbar vor dem Oeffnen; die
fuͤnfte zeigt den Stand derselben Instrumente unmittelbar nach dem
Oeffnen, ausgenommen in der sechsten Columne (in welcher Bemerkungen
uͤber die Wirkung auf den Manometer enthalten sind), ist das Gegentheil
bemerkt; die siebente Columne endlich ist verschiedenen Bemerkungen gewidmet.
Der Thermometer zeigte zuerst die Temperatur des Wassers dann jene des
uͤberhizten Dampfes an, und ward endlich von der dem Boden des Kessels
entstroͤmenden Hize abhaͤngig.
Textabbildung Bd. 61, S. 345
Hohe des Manometers;
Bemerkungen uͤber die Tiefe des Wassers; Beschaffenheit der Oeffnung;
Temperatur nach Fahrenheit; Vorher In Zollen; Nachher In Zollen; Bemerkungen
uͤber das Sinken des Manometers; Zoll; Zoll beinahe; Eichhahn;
Sicherheitsventil; Sperrhahn; Sicherheitsventil Eichhahn; Sehr rasches
Fallen Unmittelbares Fallen; Fallen in 1/2 Sec. Fallen in 2 Secund.; Fallen;
Ploͤtzliches Fallen; Temperatur der Luft im Eichmaaße 80°; Ein
Druk, welcher 18,6 Zollen oder 3 1/2 Atmosphaͤren entsprach; Ein Druk
entsprechend 21,3 Zollen oder 5 1/2 Atmosphaͤren; Von 8 1/8 bis zu 5
Atmosphaͤren; Der Dampf uͤberhizt; die Temperatur des Bodens
rasch steigend; Das Wasser war erschoͤpft, und es wurde davon
nachgetragen; Der Thermometer stieg bis auf 600°
II. Wiederholung der Versuche Klaproth's
uͤber die Umwandlung des Wassers in Dampf durch stark erhiztes Metall;
und Anstellung anderer Versuche, um zu zeigen, ob unter irgend welchen
Umstaͤnden stark erhiztes Metall ploͤzlich große
Quantitaͤten Dampfes von großer Elasticitaͤt erzeugen
kann.
Der erste Theil dieser Frage bezieht sich auf Wiederholung und Ausdehnung der
Versuche Klaproth's; der zweite Theil bezieht sich zwar
gleichfalls auf dieselben, konnte jedoch auch direct und abgesehen von den zur
Beantwortung des ersten Theiles erforderlichen Methoden eroͤrtert werden. Man
hat behauptet, daß, da das Metall des Kessels uͤber jene Temperatur erhizt
worden ist, bei welcher die rascheste Dampfentwikelung Statt findet, eine Erzeugung
von hoͤchst
elastischem Dampfe unter diesen Umstaͤnden unmoͤglich zu
erklaͤren sey. Die Commission macht daher die Erzeugung von Hochdrukdampf
(high steam) durch stark erhiztes Metall zum
Gegenstande eines directen Versuches, und zwar unter Umstaͤnden, die jenen
eines Kessels, an welchem einige Theile, wie z.B. die Waͤnde oder die inneren
Feuerzuͤge, dadurch, daß sie nicht mit Wasser in Beruͤhrung standen,
uͤbermaͤßig erhizt wurden, so nahe als moͤglich kamen.
Es wurde in den auf die beschriebene Weise zum Versuche hergerichteten Kessel eine
kleine Quantitaͤt Wasser gebracht und durch Sieden verdampft; da hierauf die
Hize noch laͤnger einwirkte, so stieg die Temperatur des Kesselbodens
allmaͤhlich. Bei verschiedenen Temperaturen des Kesselbodens ward dann Wasser
mittelst der Drukpumpe eingetrieben, und die Wirkung, welche eine bestimmte
Quantitaͤt davon auf den Manometer hervorbrachte, notirt. Die Temperatur des
erzeugten Dampfes ward mittelst eines Thermometers gemessen, der in einer
Hoͤhe von 2/3 des Kesseldurchmessers uͤber dem Kesselboden horizontal
durch das Hintere Kesselende g, Fig. 1, eingesezt war; ein
zweiter horizontaler Thermometer, der so nahe am Boden des Kessels angebracht worden
ist, als es der Reifen des Kessels gestattete, deutete an, ob die Hize im Steigen
oder im Fallen war, und wurde deßhalb zu diesem Behufe notirt. In beiden Fenstern
befanden sich Glaser von 3/8 Zoll Dike und ohne Querstalls gen. Das eingesprizte
Wasser hatte 70° F. Der Lauf desselben konnte, nachdem der Boden des Kessels
zum Rothgluͤhen gekommen war, deutlich durch das Glasfenster d beobachtet werden. Es ward durch die Gewalt der Pumpe
beinahe bis zu dem Heiz-Ende getrieben; und da der Kessel gegen das Hintere
Ende etwas geneigt war, so floß das Wasser in einer oder mehreren dunklen Massen,
die oͤfter ihre Gestalt veraͤnderten und stark bewegt wurden, in der
mittleren Linie oder gegen die Seitenwaͤnde hinauf gedraͤngt, hinab;
es verschwand gewoͤhnlich an dem Hinteren Ende, obschon einzelne Theile davon
von Bodensazstuͤkchen zufaͤllig zuruͤkgehalten wurden und an
diesen verschwanden.
Folgende Tabelle enthaͤlt die Resultate der am zweiten Tage in dieser Hinsicht
angestellten Versuche, welche sich mit einem heftigen Hinaussprengen des Glases an
dem vorderen Kesselende endigten. Die erste Columne gibt die Hoͤhen des
unteren Thermometers, so wie sie von einem an dem Hinteren Kesselende aufgestellten
Beobachter notirt wurden; die zweite deutet den Zustand an, in welchem sich der
Kesselboden vor dem Einsprizen des Wassers zeigte. Den Manometer ließ man bis auf
eine den Druk einer Atmosphaͤre andeutende Hoͤhe fallen, bevor man der
Pumpe jene Hube machen ließ, welche die in der dritten Columne enthaltenen Wassermengen
lieferten. Die in der vierten Columne aufgezeichneten Angaben wurden nach dem
Manometer von demselben Beobachter, der das Wasser eintrieb, notirt. Die erste
Wirkung ward durch das Hintere Fenster D, Fig. 3,
beobachtet, und die Temperatur des erzeugten Dampfes, welche man in der
fuͤnften Columne findet, notirt, bevor noch der Manometer zu fallen begann.
Da bei allen diesen Versuchen die Dampfentwikelung rasch von Statten ging, und nur
der Totaleffect in Anschlag kam, so wurde die Zeit nur in so fern
beruͤksichtigt, als es noͤthig war, um zu beweisen, daß die zur
Verdampfung erforderliche Zeit wegen verschiedener, von der Temperatur
unabhaͤngiger Umstaͤnde sehr wandelbar, und das Maximum der Wirkung
stets in 4 bis 5 Minuten vollbracht war.
Temperaturin der Naͤhedes
Bodens.
Aussehen desKesselbodens.
Eingespriztes Wasser in
Unzen.(Fluͤssigkeitsmaaß)
Durch die Einsprizung erzeugter
Druk in
Atmosphaͤren.
Temperatur desdurch die
Einsprizung erzeugten Dampfes.
306 F.
Schwarz
2
3,3
336
F.
–
–
3,4
340
330
–
–
3,3
356
Theilweise roth.
–
3,7
362
348
Rothgluͤhend.
–
3,7
376
–
3
4,2
–
5
1/2
8,2
384
–
5
1/2
8,2
388
418
–
7
1/2
8,7
424
428
–
10
9,8
448
448
–
–
12,0?
516
Bei dem lezten Versuche ward das Glasfenster mit einem ploͤzlichen lauten
Knalle, von der Heftigkeit eines Schusses aus einer Muskete, zertruͤmmert;
die Glasstuͤke, die von dem in der Mitte der Platte entstandenen Loche
herruͤhrten, wurden durch ein beilaͤufig drei Fuß weit vom Kessel
entferntes Glasfenster geschleudert, und konnten nicht aufgefunden werden. Der
fuͤr diesen Versuch angenommene Druk von 12 Atmosphaͤren ist nur ein
approximativer, da das Glas in dem Augenblike brach, in welchem der Manometer
beobachtet werden sollte; die Berechnung geschah nach dem unmittelbar nach dem
Bruche beobachteten Queksilberstande, der jedoch fruͤher wahrscheinlich etwas
hoͤher gewesen seyn duͤrfte, da das Fallen ploͤzlich erfolgte.
Hier wurde also durch das Einsprizen von Wasser auf rothgluͤhendes Eisen
explodirender Dampf erzeugt, und zwar innerhalb einer Zeit, die nicht uͤber
eine oder hoͤchstens zwei Minuten betrug, da die zwischen dem lezten
Pumpenhube und der Explosion verstrichene Zeit nicht genuͤgte, um die Hoͤhe des
Manometers zu nehmen.
Vergleicht man die Temperatur des bei diesen Versuchen erzeugten Dampfes mit dem
beobachteten Druke, so wird man finden, daß bei keinem derselben so viel Wasser
eingetrieben wurde als noͤthig gewesen waͤre, um dem Dampfe auch nur
entfernt eine seiner Temperatur entsprechende Dichtheit zu geben. 336° F.
z.B. sollten einen Druk von beinahe 7 3/4 Atmosphaͤren geben, waͤhrend
nur ein solcher von 3, 3 Atmosphaͤren beobachtet wurde; bei 388°
haͤtte ein Druk von mehr als 14 anstatt der beobachteten 8,2, und bei
448° ein Druk von 27 1/2 anstatt der beobachteten 10 Atmosphaͤren
Statt finden sollen. Die Heftigkeit der Wirkung ward demnach nicht so weil
getrieben, als es haͤtte seyn koͤnnen, wenn das Metall so weit
abgekuͤhlt worden waͤre, als es zur Erzielung der groͤßten
Wirkung noͤthig ist; dessen ungeachtet wurde aber der Druk innerhalb zwei
Minuten von einer bis auf 12 Atmosphaͤren gesteigert.
Das Steigen der Temperatur in der erstell Columne beweist, daß das Metall durch das
aufeinander folgende Einsprizen von Wasser nicht bis zu jenem Punkte, bei welchem
das Maximum der Verdampfung von Starten geht, abgekuͤhlt wurde; sondern daß
die angegebenen Resultate mit einem bis zum Rothgluͤhen erhizten Metalle
erzielt wurden. Perkins stellte einige den unseliger,
aͤhnliche Versuche an; da jedoch in dem Gefaͤße, in welches hiebei
erhiztes Wasser eingetrieben wurde, uͤberhizter Dampf enthalten war, so wurde
damals diesem das erlangte Resultat zugeschrieben. Diese Ansicht soll spaͤter
gepruͤft werden; hier nur die Bemerkung, daß bei dem Beginnen eines jeden
unserer Versuche diese angebliche Ursache und in hoͤchst geringem Grade
vorhanden war.
Von den Resultaten der Wiederholung und Erweiterung der Klaproth'schen Versuche, womit sich die Commission besondere Muͤhe
gab, soll in einem spaͤteren Abschnitte dieses Berichtes die Sprache
seyn.
III. Kann stark erhizter, aber
ungesaͤttigter Dampf durch Einsprizung von Wasser in denselben Dampf von
hoher Elasticitaͤt erzeugen?
Die Voraussezung, daß Wasser, welches in heißen ungesaͤttigten Dampf
eingetrieben wird, ploͤzlich in Dampf von hohem Elasticitaͤtsgrade
verwandelt wild, bildet die Basis der von Perkins
uͤber die Explosionen der Dampfkessel angestellten Theorie: einer Theorie,
die viele Anhaͤnger fand, und welche, obschon mit den aus
festbegruͤndeten Gesezen der Waͤrme gezogenen Folgerungen im
Widerspruche stehend,
doch noch fortwaͤhrend ihre Vertheidiger hat. Die Commission hielt es demnach
fuͤr geeignet in dieser Hinsicht einen directen Versuch anzustellen, um
dadurch zu ermitteln: ob es irgend welche Umstaͤnde gebe, die in dieser
Theorie nicht umfaßt sind; ob saͤmmtliche Umstaͤnde gehoͤrig
erwogen wurden, und ob die aus der Anwendung der Geseze uͤber die
Waͤrme gezogenen Schluͤsse bestaͤtiget werden koͤnnen.
Da die Commission auf diesen Theil ihrer Untersuchung keine großen Kosten wenden
wollte, so waren ihre Versuche hier muͤhseliger, als bei irgend einem anderen
Theile ihrer Aufgabe. Um sich ungesaͤttigten Dampf zu verschaffen, brachte
sie folgende Mittel in Anwendung. Es wurde an dem oberen Theile des Kessels eine
Lage Baksteine entfernt, so daß beinahe die Haͤlfte der Convexitaͤt
des Kessels bis zu 5 Zoll vom Scheitel frei lag; dann wurde auf den Seiten des
Kessels mit losen Baksteinen ein Heizraum erbaut, der den Scheitel des Kessels zum
Boden hatte, waͤhrend seine Seitenwaͤnde aus diesen Baksteinen
bestanden. Ein Dekel aus Eisenblech, der oben auf angebracht wurde, diente zur
Befoͤrderung des Zuges und zur Ableitung eines großen Theiles der aus den
Holzkohlen (deren wir uns hier als Brennmaterial bedienten) entwikelten
schaͤdlichen Gase. Der Apparat mit den schmelzbaren Platten ward vom Kessel
abgenommen und das Sicherheitsventil mit einem Bleche umgeben, damit die Kohle nicht
mit dem Ventile in Beruͤhrung kam. Der Kessel wurde zur Haͤlfte mit
Wasser gefuͤllt und von Unten geheizt, so daß das Wasser eine beliebige
Temperatur bekam, und daß die obere Haͤlfte mit Dampf von einer dieser
Temperatur entsprechenden und von dem Manometer angedeuteten Elasticitaͤt
erfuͤllt wurde. Wenn hierauf auch uͤber dem Kessel Feuer
angezuͤndet wurde, so wurde hiedurch das Metall der oberen
Kesselhaͤlfte erhizt, und die Hize von diesem auf den Dampf
uͤbertragen, wodurch lezterer uͤberhizt wurde. Um die Temperatur,
welche der Dampf auf diese Weise erlangte, so wie auch die Temperatur des unterhalb
befindlichen Wassers zu messen, wurden Thermometer in die bereits beschriebenen
Roͤhren eingesezt, und das Queksilber aus lezteren so weit entfernt, daß nur
die Thermometerkugeln damit umgeben waren. Dieß geschah deßhalb, damit die
Thermometer so genau als moͤglich die Temperatur des Dampfes, der die
kuͤrzere Roͤhre umgab, und jene des Wassers, in welches die
laͤngere Roͤhre untertauchte, angaben. Die Scalen wurden eben deßwegen
auch gegen die Einwirkung des Feuers geschuͤzt, indem man sie in einiger
Entfernung mit Weißblech umgab; sie bestanden aus gut ausgetroknetem Buchsholze.
Correctionen wurden hiebei nicht fuͤr noͤthig erachtet, indem selbst
Irrthuͤmer von ein Paar Temperaturgraden nicht wesentlich auf die Resultate
einwirken konnten.
Bei den lezten Versuchen bediente man sich jedoch der Thermometer mit metallenen
Scalen, welche mit Wasser umgeben waren. Der zum Einsprizen des Wassers bestimmte
Apparat bestand aus einer Roͤhre, welche an dem am Hinteren Kesselende
befindlichen Sperrhahne v
Fig. 1
befestigt wurde, und mit der Drukpumpe communicirte; sie endigte sich in ein
Kugelsegment, in welchem 14 Loͤcher von der Groͤße einer Steknadel,
durch die das Wasser getrieben ward, angebracht waren. Bei einer vorlaͤufigen
Untersuchung ergab sich, daß der aus dem obersten Loche getriebene kleine
Wasserstrahl in der Nahe des Sicherheitsventiles auf den Scheitel des Kessels traf;
daß zwei oder drei Strahle auf das vordere und eben so viele auf das Hintere
Kesselende trafen, und daß die uͤbrigen in einer schiefen und sehr wirksamen
Richtung durch die Dampfkammer fuͤhrten. Die Wirkung der zuerst besprochenen
Oeffnungen, aus denen das Wasser gegen den Scheitel und die Kesselenden sprizte,
wuͤrde, wenn das Wasser nicht von dem Dampfe aufgenommen wurde, die Versuche
eher einiger Maßen beeintraͤchtigt haben. Mit diesen Oeffnungen wurden an den
ersten Tagen die Versuche angestellt; die Hize des Dampfes konnte jedoch bei den
getroffenen Einrichtungen nicht hoͤher als bis auf 484° getrieben
werden. Da die beim Experimentiren befolgte Methode dieselbe war, wie die
spaͤter in Anwendung gebrachte, so kann sie gleich hier angedeutet werden.
Nachdem naͤmlich das Feuer unter dem Kessel aufgezuͤndet worden ist,
ward das Wasser bis auf eine Temperatur erhizt, welche einem Druse von 1 1/2 bis 2
1/2 Atmosphaͤren entsprach; dann wurde ein Theil der Kohlen oben auf den
Kessel geschafft und dafuͤr unterhalb frisch geheizt, wobei die Wirkung der
von Oben angebrachten Hize bald an dem im Dampfe befindlichen Thermometer und am
Manometer bemerkbar wurde. Wenn die Temperatur des Dampfes jene des Wassers in
hinreichendem Maße uͤberstieg, so ward dann die Einsprizung von Wasser
begonnen, und dabei die Einsprizungsroͤhre mit nassen Schwammen und derlei
Tuͤchern sorgfaͤltig kuͤhl erhalten. Der Stand der Thermometer
im Wasser und im Dampf wurde sowohl vor als nach der Einsprizung notirt; ein zweiter
Beobachter, der die zur Einsprizung noͤthigen Pumpenhube bewirkte, notirte
die Angaben des Manometers, und am Schlusse des Versuches auch die Quantitaͤt
des verbrauchten Wassers. Die Temperatur der Luft im Manometer ward von Zeit zu Zeit
notirt. Die Oeffnungen in den beiden Kesselenden waren mit Metallplatten
verschlossen, damit nichts hindurchsikern konnte.
Am zweiten Tage wurden sechs von den kleinen Einsprizloͤchern verstopft, um
dadurch der oben angedeuteten Quelle von Irrthuͤmern zu begegnen. Der Dampf erreichte
eine Temperatur von 440°, und bei und unter dieser wurden die Versuche
vorgenommen. Die am ersten und zweiten Tage erzielten Resultate stimmten, die
Verschiedenheit der Umstaͤnde, unter denen sie Statt fanden, in Anschlag
gebracht, so vollkommen mit dem am Ende angestellten Versuche, bei welchem eine
entsprechende Temperatur in dem uͤberhizten Dampfe erlangt wurde,
uͤberein, daß es nicht noͤthig ist, in ein Detail derselben
einzugehen.
Da die Quantitaͤt des bei allen diesen Versuchen eingesprizten Wassers gering
war, so ward es fuͤr passend erachtet, sie zur Erzielung mehr ausgesprochener
Wirkungen zu erhoͤhen; dieß geschah, indem das durchloͤcherte Ende der
Roͤhre abgenommen wurde, so daß bei jedem Hube der ganze Inhalt der Pumpe
eingetrieben ward, welcher ungefaͤhr eine halbe Unze Fluͤssigkeitsmaaß
betragen mochte. Ein Erwaͤrmen des Injectionswassers war nicht
noͤthig, indem die Hize, welche erforderlich war, um das Wasser von der
Temperatur der Versuche bis zum Siedpunkte zu bringen, nur einen kleinen Theil jener
Hize ausmachte, die zur Verwandlung desselben in Dampf erforderlich war.
Bei den am lezten Tage angestellten Versuchen wurde der Scheitel des Kessels so stark
und so lange erhizt, daß der Thermometer im Wasser im Laufe der Versuche aus
Gruͤnden, welche angegeben werden sollen, in Hinsicht auf Angabe der
Temperatur des Wassers beinahe unnuͤz wurde. Folgende Tabelle enthaͤlt
die Resultate dieser Versuche. Ihre erste Columne gibt die Temperaturen des
uͤberhizten Dampfes vor der Einsprizung; die zweite gibt dieselbe nach
geschehener Einsprizung: dieser Vergleich ward angestellt, um zu ermitteln, ob die
Hize groß genug war, um jene, die beim Verdampfen des eingesprizten Wassers
verbraucht worden ist, zu ersezen. Die dritte Columne deutet die Quantitaͤt
des eingesprizten Wassers an; aus der vierten erhellt die Hoͤhe des
Manometers, und aus der fuͤnften jene nach dem Versuche; die sechste gibt die
Temperatur des Manometers an; die siebente und achte endlich den Druk in
Atmosphaͤren nach dem Stande des Manometers und der Temperatur in demselben
vor und nach jedem Versuche berechnet. Die Temperatur der Thermometerscalen blieb
unberuͤksichtigt, da der groͤßte Wechsel in derselben nur von 86 bis
96° betrug. Der erste Versuch soll nur die Temperatur andeuten, welche das
Wasser im Kessel erlangte, ehe die lange fortgesezte Hize einen merklichen Einfluß
auf die Angaben des Thermometers uͤbte.
Textabbildung Bd. 61, S. 352
Termometerstand im Dampfe; Vor dem
Versuche; Nach dem Versuche; Eingesprizte Unzen Wasser; Hoͤhe des
Manometers in Zollen; Temperatur der Luft; Hoͤhe des Manometers in
Atmospaͤhren; Bemerkungen; Es wurde zum Vergleiche kein Wasser
eingesprizt; Das Wasser im Kessel hatte 318° F.; Der Manometer blieb
unveraͤndert; Der Manometer fiel etwas, stieg aber dann wieder auf seine
fruͤhere Hoͤhe; Der Manometer stieg sogleich wieder auf 21,90; Das
Fallen betrug beinahe 0,2 Zoll; Bemerkung; 533° ist nach Argao und
Dulong's Formel die Temperatur gesaͤttigten Dampfes von mehr als 60
Atmosphaͤren
Am Schlusse dieser Versuche befand sich das Metall an mehreren Stellen in einer
Temperatur, welche von einer am Tage sichtbaren Rothgluͤhhize nicht sehr fern
war.
Bei diesen Versuchen war die Lage der Dinge gerade so wie an einem Kessel, welcher
theilweise uͤbermaͤßig erhizt worden ist; denn der uͤberhizte
Dampf und das erhizte Metall waren bereit ihre Hize abzugeben und auf diese Weise
das zu ersezen, was bei der Umwandlung des eingesprizten Wassers in Dampf absorbirt
wurde. Dieser leztere Umstand bedingt eine Verschiedenheit zwischen diesem Falle und
jenem, der den theoretischen Folgerungen, auf welche sich die Frage bezieht, zum
Grunde lag. Die groͤßere oder geringere Intensitaͤt der von dem
Scheitel und den Seitenwaͤnden des Kessels abgegebenen Waͤrme mußte
nothwendig die Wirkungen, welche auf die Einsprizung irgend einer bestimmten
Quantitaͤt Wasser beobachtet wurden, modificiren; man ersieht dieß aus den in
der Tabelle angegebenen Zahlen; denn, obschon sich bei zwei auf einander folgenden
Versuchen auf die Einsprizung einer groͤßeren Quantitaͤt Wasser ein
groͤßeres Fallen des Manometers zeigte, so ist dieß doch bei anderen weiteren
Versuchen nicht der Fall gewesen. Man ersieht aus diesen Versuchen, daß in keinem
Falle durch das Einsprizen von Wasser in heißen ungesaͤttigten Dampf eine
Zunahme der Elasticitaͤt, wohl aber das Gegentheil Statt fand, und daß im
Allgemeinen die Verminderung der Elasticitaͤt um so groͤßer war, je
groͤßer die Quantitaͤt des eingesprizten Wassers war. Die
Quantitaͤt des eingesprizten Wassers betrug von 3,5 bis zu 24,3 Kubikzoll.
Das unmittelbare Steigen des Manometers nach jedem Versuche zeigt, wie rasch die
Kesselwaͤnde an den im Kessel befindlichen Dampf Waͤrme abgaben.
Daß der Dampf mit Waͤrmestoff uͤberladen war, ergibt sich aus einer
Vergleichung des den Temperaturen entsprechenden Drukes mit jenem Druke, den Dulong und Arago fuͤr
den gesaͤttigten Dampf angeben. So zeigte der Manometer z.B. bei einer
Temperatur des Dampfes von 506° F. einen Druk von 6,15 Atmosphaͤren,
waͤhrend die Tabelle dieser beiden Beobachter fuͤr dieselbe Temperatur
einen Druk von 48 Atmosphaͤren angibt; bei einer Temperatur von 533°
F. deutete der Manometer aus einen Druk von 6,82 Atmosphaͤren,
waͤhrend gesaͤttigter Dampf von dieser Temperatur einen Druk von mehr
dann 60 Atmosphaͤren hat.
Um zu ermitteln ob der Thermometer, welcher die Temperatur des Dampfes anzugeben
hatte, unter dem Einflusse der Leitungskraft des Metalles stand, wurde die
Temperatur des Kessels dicht unter den Roͤhren so genau als moͤglich
mittelst des Thermometers R genommen, der in einen
thoͤnernen Behaͤlter am Scheitel des Kessels eingesezt wurde. Dieser
Thermometer stieg nicht uͤber 405° F., seine Entfernung von dieser
Quelle der Hize betrug 10 Zoll, und jene der eisernen, den Thermometer umgebenden
Roͤhre 6 1/2 Zoll. Die Temperatur am Scheitel als stationaͤr
angenommen, waͤre die Temperatur des Metalles am Kesselscheitel in der
Naͤhe der Thermometerroͤhre 479° gewesen,Nimmt man an, daß die Hize eines kleinen aus dem Scheitel des Kessels
geschnittenen Metallstabes von der Waͤrmeleitungskraft des Metalles
allein herruͤhre (die Heizkraft des Dampfes im Kessel nicht in
Anschlag gebracht); und nimmt man ferner an, daß die Temperaturen des Stabes
konstant wurden, so ist das Verhaͤltniß des Ueberschusses der
Temperatur y irgend eines Punktes, welcher sich
in einer Distanz x uͤber der Temperatur
der Luft befindet, zu der Temperatur y' irgend
eines in der Distanz x' gegebenen Punktes durch
das Verhaͤltniß y : y' = log. x : log. x' ausgedruͤkt. In unserem Falle ist
y = 405 – 80 = 325°, x = 10,0 Zoll, und x' = 6,5 Zoll; mithin ist y' =
399°, und die Temperatur an diesem Punkte y' + 80 = 479°.Um die Temperatur der Quelle der Hize aufzufinden, haben wir die
Gleichungen– x'
√(2h/kl)– x
√(2h/kl)y' = A
und y = Ae
worin y' und y der Mehrbetrag der Temperatur an den Distanzen
x' und x im
Vergleiche mit der Temperatur der Luft ist. A.
ist die Temperatur der Quelle der Hize; e die
Basis der Naper'schen Logarithmen, 2 l die Dike des Stabes und h/k das Verhaͤltniß seiner
Waͤrmeausstrahlung zu seiner Waͤrmeleitung. Um √(2h/kl') welches
fuͤr die beiden Punkte x und x' gleich ist, zu finden, erhaͤlt
man:Textabbildung Bd. 61, S. 354so ist in dem vorliegenden Falle √(2h/kl) = 0,058 und
log. A = log. y'
+ x'√(2h/kl') log. e = 2,765,
und mithin A = 582°.Der Kessel muß an dem fernsten Punkte heißer gewesen seyn, als er gewesen
waͤre, wenn er nicht mit dem uͤberhizten Dampfe in
Beruͤhrung gestanden haͤtte.A. d. O. woraus denn folgt, daß eine Neigung dem Thermometer Waͤrmestoff zu
entziehen Statt fand, so daß der Thermometer, wenn das uͤber ihm befindliche
Metall ja einen Einfluß auf ihn uͤbte, fuͤr den Dampf, womit er in
Beruͤhrung stand, eine zu niedrige Temperatur andeutete. Die Temperatur der
Quelle, von welcher die Hize ausgeht, waͤre also nach diesen Daten an dem
aͤußersten Ende des mit Brennmaterial bedekten Theiles 582° und
folglich niedriger gewesen, als die Temperatur des mittleren Theiles. Bei
Untersuchung des Apparates nach dem Schlusse dieser Versuche fand sich, daß etwas von dem
Loche, welches zur Befestigung des unteren Gefuͤges des Thermometers gedient
hatte, durch die Hize erweicht worden und in die Roͤhre geflossen war, so daß
demnach eine directe Communication zwischen dem Dampfe und der Thermometerkugel
Statt gefunden hatte. Hieraus erklaͤrt sich der Einfluß, der sich an diesem
und nicht an den fruͤheren Tagen auf den Thermometer beurkundete.
IV. Wenn in einem Kessel dadurch, daß
der Dampf mit heißem Metalle in Beruͤhrung kommt, uͤberhizter
Dampf erzeugt wird, bleibt dieser Dampf uͤberhizt, oder nimmt er etwas
von dem Wasser auf, womit er in Beruͤhrung steht, und wird er dadurch zu
gesaͤttigtem Dampfe? Und wenn die leztere Voraussezung richtig ist,
unter welchem Druke und bei welcher Temperatur geschieht dieß in Beziehung auf die
Temperatur des uͤberhizten Dampfes und des Wassers, uͤber welchem sich
ersterer befindet?
Die Antwort auf diese Frage fließt aus den oben eroͤrterten Versuchen, und da
sich dieselbe in Bezug auf die Verwandlung des uͤberhizten Dampfes in
gesaͤttigten Dampf als verneinend herauswarf, so war es nicht noͤthig
die Versuche zum Behufe der genauen Ermittelung der Temperatur des Wassers im Kessel
zu wiederholen. Als das Feuer auf den Scheitel des Kessels gebracht wurde, hatte das
innerhalb befindliche Wasser eine Temperatur von 318° F.; das Feuer unter dem
Kessel war maͤßig und wurde so gleichfoͤrmig unterhalten, daß nicht
wohl große Abweichungen von dieser Temperatur Statt finden konnten, wie denn auch
die Resultate zeigen, daß keine solchen eintraten. Nimmt man an, daß die Temperatur
waͤhrend der Versuche auf 308 1/2° F. stand, so wird man ein
merkwuͤrdiges Zusammentreffen der beobachteten und jener Druke finden, die in
der Voraussezung berechnet wurden, daß dieser Dampf durch die Waͤrme eben so
ausgedehnt wird, wie Gas ohne Zusaz von Wasser ausgedehnt zu werden pflegt. Die
nunmehr folgende Tabelle zeigt die Temperaturen des uͤberhizten Dampfes, so
wie sie waͤhrend des Laufes der Versuche zu verschiedenen Zeiten beobachtet
wurden; den Druk, den der Manometer bei diesen Temperaturen andeutete; den Druk, der
lediglich durch die Wirkung der Ausdehnung entstanden waͤre, wenn man den
Dampf auf die in der ersten Columne angegebenen Temperaturen erhizt haͤtte;
und den Druk des gesaͤttigten Dampfes bei diesen verschiedenen
Temperaturen.
Temperaturendes
uͤberhizten Dampfes
Entsprechender Druknach den angestellten
Versuchen
Druk berechnet ausder Ausdehnung
des Dampfes durch die Hize, von 308
1/2°.
Druk des gesaͤttigten
Dampfes bei
verschiedenen
Temperaturen
308
1/2
5,2
376
5,7
5,6
10,4Diese Zahlen
wurden aus der von Arago und Dulong gegebenen Tabelle durch
Interpolirung gezogen; sie entsprechen, wenn sie auch nicht
vollkommen genau sind, dem fraglichen Zweke doch zur Genuͤge.
Die beiden lezten Zahlen ergaben sich durch Substitution aus der von
denselben Beobachtern gegebenen Formel. A. d. O.
462
5,8
6,2
31,6
506
6,1
6,5
48,0
526
6,6
6,7
57,5
533
6,8
6,75
61,1
Vergleicht man die zweite mit der dritten Columne dieser Tabelle, so erhellt, daß bei
diesen Ursachen, die mehr dann zwei Stunden lang dauerten, der uͤberhizte
Dampf fortwaͤhrend mit Wasser in Beruͤhrung blieb, ohne daß er hiebei
so viel von lezterem aufnahm, daß er in gesaͤttigten Dampf verwandelt worden
waͤre, sondern daß er in uͤberhiztem Zustande verblieb. Ja nichts
verbuͤrgt die Ansicht, daß irgend ein Antheil des uͤberhizten Dampfes
von dem Wasser verdichtet wurde.
V. Untersuchungen in Betreff der
schmelzbaren Metallplatten.
Bekanntlich besteht eine jener Nationen Europas, die sich durch wissenschaftliche
Bildung auszeichnen, darauf, daß die schmelzbaren Metallscheiben ein sehr wirksames
Mittel zur Sicherstellung gegen die Explosionen der Dampfkessel gewaͤhren.
Die Scheiben bestehen aus Legirungen von Zinn und Blei oder von beiden und Wismuth,
wobei die Verhaͤltnisse, in welchen die Legirung geschah, den Grad der
Schmelzbarkeit bestimmen. In Frankreich werden diese Legirungen auf der
koͤnigl. Muͤnze erzeugt und dann in Scheiben oder Metallklumpen
verkauft. Die Versuche, welche angestellt worden seyn mußten, um die
Verhaͤltnisse zu bestimmen, unter welchen die Legirungen zu geschehen haben,
um ein bei einer bestimmten Temperatur schmelzbares Metallgemisch zu erzeugen, sind,
so viel die Commission weiß, nicht bekannt gemacht worden. Parke gab dagegen in seinen chemischen Abhandlungen Bd. II. S. 615 eine
nach Versuchen entworfene Tabelle der Schmelzpunkte verschiedener aus Zinn, Blei,
Wismuth und anderen Metallen bestehenden Legirungen, welche die Commission anfangs ihren
Versuchen zu Grunde legte, von der sie aber bald mehr oder weniger oder ganz
abzugehen geeignet fand.Zur Zeit, wo die Versuche angestellt wurden, war die Abhandlung Rudberg's in den Annales
de Chimie et de Physique, Vol. 48 noch nicht bekannt. A. d. O.
Die Methode, deren sich Parke bediente, um den
Schmelzpunkt oder vielmehr jenen Punkt zu bestimmen, bei welchem ein geschmolzenes
Metall zu erstarren beginnt, war sinnreich. Wenn man naͤmlich ein Metall
schmilzt, es langsam bis zum Erstarren abkuͤhlen laͤßt, und einen in
dasselbe untergetauchten Thermometer beobachtet, so wird man zuerst ein Steigen und
dann einen stationaͤren Punkt bemerken; auf lezterem Punkte geht eine
Veraͤnderung vor, und die bei dieser Veraͤnderung abgegebene
Waͤrme wird jener gleich kommen, welche dem Metalle von dem dasselbe
umgebenden Mittel entzogen wird. Dieser Punkt nun faͤllt gewoͤhnlich
mit jenem zusammen, bei welchem das Metall aus dem fluͤssigen oder
halbfluͤssigen, dem sandartigen aͤhnlichen in den festen Zustand
uͤbergeht; manchmal jedoch ist die Legirung durch und durch erstarrt, bevor
noch der stationaͤre Punkt eingetreten ist, und manchmal gibt es mehr dann
einen solcher Punkte.
Nicht dieser stationaͤre Punkt ist es jedoch, bei welchem die Legirung, wenn
man sich ihrer als schmelzbarer Platte bedient, nachgibt; denn da die Platte mit
einer messingenen durchloͤcherten Scheibe bedekt ist, damit sie nicht
fruͤher hinausgedruͤkt werden kann, als bis das Metall geschmolzen und
in seiner Nike so vermindert wurde, daß es zerspringt, so wird das Metall nicht eher
durch die Loͤcher getrieben werden, als bis es vollkommen fluͤssig
geworden ist. Wenn ein Theil des Metalles fruͤher fluͤssig wird, als
der uͤbrige Theil und nachgibt, waͤhrend sich der Ueberrest in dem
erwaͤhnten sandartigen Zustande befindet, so scheinen die Theilchen so zu
wirken, wie die Sandtheilchen unter aͤhnlichen Umstaͤnden wirken, und
dem Druke des Dampfes einen kraͤftigen Widerstand entgegen zu sezen, wie dieß
bei der Pruͤfung der Anwendung dieser Platten ausfuͤhrlicher entwikelt
werden wird.
Die stationaͤren Punkte geben, wenn sie mit gehoͤriger Ruͤksicht
auf den Zustand des Metalles naͤhrend derselben genommen werden, eben so
viele approximative Merkzeichen, wonach sich die Schmelzbarkeit der verschiedenen
Platten mit einander vergleichen und ermitteln laͤßt, ob die Metalle in
gehoͤrigem Verhaͤltnisse zu einander stehen, wenn sie auf dem Kessel
schmelzen. Eben so lassen sich hieraus die Legirungen selbst studiren. Bei der
Zusammensezung der erwaͤhnten Metalllegirungen ward das Zinn zuerst bei der
moͤglich niedrigsten Temperatur geschmolzen und dann das Wismuth und das Blei unter
Beibehaltung des Hizgrades beigesezt. Diese Metalle wurden von dem fluͤssigen
Zinn schnell aufgenommen, und waren mithin der Oxydation nur wenig ausgesezt, und
zwar um so weniger als die Oberflaͤche der Legirung stets mit einer
Oehlschichte bedekt war. Zur gleichfoͤrmigen Vermengung der Metalle wurde die
fluͤssige Masse bestaͤndig umgeruͤhrt.
In die fluͤssige Legirung ward ein Thermometer, dessen Abweichungen vorher
genau bestimmt worden waren, eingesenkt, und dessen Fallen so lange beobachtet, bis
es den tiefsten Punkt erreicht hatte; hierauf folgte das Steigen bis zum
stationaͤren Punkte, auf welchem der Thermometer gewoͤhnlich so lange,
oͤfter einige Minuten lang, stehen blieb, daß nicht leicht ein Irrthum in der
Beobachtung vorkommen konnte. Einige Legirungen haben keinen eigentlich so genannten
stationaͤren Punkt, und bei diesen wurden die Schlaͤge eines
Secundenpendels zur Bestimmung der Geschwindigkeit, womit sie ihre Waͤrme
verloren, benuzt. Waren die Quantitaͤten des angewendeten Metalles
unbetraͤchtlich, so ward ihnen die Waͤrme so rasch entzogen, daß der
stationaͤre Punkt dadurch herabgedruͤkt oder auch ganz aufgehoben
wurde. Um diesem Uebelstande abzuhelfen, brachte man den Tiegel, worin sich die
Legirung befand, in einen zweiten Tiegel, so daß die Raͤnder des ersteren in
der Mitte der Waͤnde des zweiten aufruhten. Die Quantitaͤt des
Metalles betrug nie weniger als 5 bis 6 Unzen Apothekergewicht.
Da der stationaͤre Punkt auf dem Uebergange des fluͤssigen in den
festen Zustand oder auch bei einer Veraͤnderung im Inneren der soliden Masse
eintrat, so wurde der Thermometer in das Metall eingebaken, und brachte man lezteres
wieder in Fluß, so ward das Instrument haͤufig beschaͤdigt.Obschon das Instrument haͤufig zur Bestimmung der stationaͤren
Punkte benuzt wurde, so entstanden dadurch doch keine derlei bleibende
Veraͤnderungen in dessen Angaben, wie Rudberg ihrer erwaͤhnt. A. d. O. Dieß wurde durch die Anwendung eines kleinen Cylinders aus sehr
duͤnnem Eisenbleche, in welchem Queksilber enthalten war, verhuͤtet.
Dieser Cylinder wurde naͤmlich in die Legirung eingesenkt, und bis zur
Oberflaͤche des Metalles mit Queksilber gefuͤllt, wo dann der
Thermometer leicht untergetaucht und wieder herausgenommen werden konnte. Mit
Sorgfalt wurde hiebei ausgemittelt, ob der in dem Cylinder angedeutete
stationaͤre Punkt mit dem von dem nakten Thermometer angedeuteten
zusammenfiel. Da sich einige der Legirungen beim Erstarren bedeutend ausdehnten, so
stand zu erwarten, daß der Cylinder den allenfalls durch Compression der
Thermometerkugel eintretenden Irrthuͤmern vorbauen duͤrfte; allein
es zeigte sich bei keinem der vielen vorgenommenen Versuche eine solche
Compression.
Da die Legirungen zu gewoͤhnlichem Gebrauche bestimmt waren, so ward es
fuͤr zwekmaͤßig erachtet, zu ermitteln, in wiefern die in den
kaͤuflichen Metallen gewoͤhnlich vorkommenden Unreinigkeiten eine
Veraͤnderung im Schmelzpunkte erzeugen koͤnnten. Das kaͤufliche
Zinn hat gewoͤhnlich eine gleichmaͤßige Reinheit, da man immer
Kornzinn haben kann. Das Wismuth duͤrfte wahrscheinlich auch leinen großen
Schwanlungen ausgesezt seyn, da es hauptsaͤchlich aus Gediegen Wismuth
gewonnen wird.Einige Stuͤke, die wir erhielten, waren mit Schwefel-Spießglanz
verunreinigt, aus welchem sie offenbar gewonnen wurden; diese wurden bei
Seite gelegt. A. d. O. Das Blei enthaͤlt verschiedene Quantitaͤten Silber, Kupfer und
Eisen.
Die ersten Versuche wurden mit verschiedenen Stuͤken gewoͤhnlichen
Zinnes, welches eine Spur Eisen und Kupfer zeigte, uͤber den Schmelzpunkt
dieses Metalles angestellt. Der Schmelzpunkt des Kornzinnes ist 442° F.
Textabbildung Bd. 61, S. 359
Gewoͤhnliches Zinn;
Stationaͤrer Punkt; Bemerkungen; Stuͤk Nr. 1; Erster Versuch;
Zweiter; Dritter; Vierter; Mittel; Stuͤk Nr. 2; Stuͤk Nr. 3;
Stuͤk Nr. 4; Stuͤk Nr. 5; Einziger Versuch; Bemerkungen;
Thermometer im Cylinder; Außer dem Cylinder; Umgeruͤhrt; Im Cylinder
Die Schmelzpunkte der einzelnen Stuͤke wichen einiger Maßen von einander ab;
allein die Unterschiede sind so unbedeutend, daß sie in der Praxis gar nicht in
Betracht kommen.
Bei dem Zinne fallen die Schmelzpunkte beinahe mit den stationaͤren Punkten
zusammen, indem das Metall schnell vom fluͤssigen in festen Zustand
uͤbergeht. Wird die Veraͤnderung des Aggregationszustandes durch
Umruͤhren beschleunige, so steigt der stationaͤre Punkt um etwas
weniges, indem die bei der Veraͤnderung des Zustandes entbundene
Waͤrme nicht Zeit genug zur Beseitigung findet, wie dieß der Fall ist, wenn
diese Veraͤnderung langsam und allmaͤhlich geschieht.
Unsere naͤchsten Versuche waren der Vergleichung des Bleies, welches man an
der Pariser Muͤnze zu Cupellationen verwendet, und welches nur mit einer sehr
geringen Menge Silber verunreinigt ist, mit dem gewoͤhnlichen
kaͤuflichen Bleie gewidmet. Die Resultate waren folgende.
Reines Blei.
Stationaͤrer Punkt.
Gemeines
Blei.
Stationaͤrer Punkt.
Erster
Versuch
601°
Erster
Versuch
604°
Zweiter
–
601
Zweiter
–
604°
Dritter
–
602
Vierter
–
602
–––––
–––––
Mittel
601,5
Mittel
604°
Zunaͤchst wurde untersucht, welchen Einfluß die Unreinigkeiten des Bleies auf
den Schmelzpunkt der Legirungen, zu denen solches genommen worden ist, haben
duͤrften. Wir waͤhlten hiezu Legirungen, welche in
Atomen-Verhaͤltnissen zusammengesezt worden waren, indem wir hiebei
den langsamen Uebergang vom fluͤssigen in festen Zustand, der sich als die
Eigenschaft gewisser Metallgemische zeigte, zu umgehen hofften. Wir bereiteten
demnach Legirungen von Blei und Zinn in Atomen-Verhaͤltnissen, und
zwar zuerst von Kornzinn und dem erwaͤhnten Bleie der Pariser Muͤnze,
und dann von Blokzinn und gewoͤhnlichem Bleie. Das Zinn wurde in Multiplis
genommen, indem es als das leichter schmelzbare wahrscheinlicher in groͤßerer
Menge zu den schmelzbaren Platten fuͤr die Dampfkessel genommen wird. Das
Aequivalent von Blei ist 104, jenes von Zinn 58; die erste Legirung geschah durch
Verbindung der beiden Metalle in diesem Verhaͤltnisse und die ganze Masse wog
gegen 10 Unzen Apotheken gewicht; hierauf wurde nach und nach immer um ein
Aequivalent mehr Zinn zugesezt, wie dieß die Tabelle zeigt.
Man wird an dieser Tabelle bemerken: 1) daß das Metall an allen stationaͤren
Punkten, mit Ausnahme der Legirung von 1 Aequivalent Blei mit 2 Aeq. Zinn, fest
geworden ist; 2) daß obschon das Verhaͤltniß des Zinnes bis zu 6 und selbst
bis zu 7 wechselte, der stationaͤre Punkt in der ersten Reihe doch nur um 3
1/2 und in der zweiten nur um 5 1/4° wechselte; 3) daß sich bei der Legirung
von 1 Blei mit 4 Zinn auf jenem Punkte, bei welchem das Metall seine Fluͤssigkeit ganz zu
verlieren anfing, ein zweiter stationaͤrer Punkt zeigte, der mit der Zunahme
des Verhaͤltnisses des mehr fluͤssigen Metalles stieg, zuweilen nur
schwer zu entdeken war, und durch Umruͤhren der Legirung ganz verschwand; 4)
endlich, daß das kaͤufliche Zinn und Blei in denselben Legirungen fuͤr
die unteren stationaͤren Punkte beinahe dieselben Quantitaͤten
gibt.
Textabbildung Bd. 61, S. 361
Aequivalente von; reinem Blei;
Kornzinn; Stationaͤrer Punkt; Anzahl der Beobachtungen, aus denen der
stationaͤre Punkt als Mittel genommen wurde; Bemerkungen; Faͤngt
an die Fluͤssigkeit bei 430° zu verlieren; weichfest bei
410°, detto bei 400°; gibt noch dem Eindruke nach bei 350
1/2°; steigt bis zu 354 3/4 als dem stationaͤren Punkte und wird
hart und unnachgiebig; Der Thermometer fiel bis 356 1/2° das Metall war
noch fluͤssig; es erstarrte sehr unregelmaͤßig, stieg dann auf den
stationaͤren Punkt, auf welchem mehrere Theile des Metalles noch
fluͤssig waren; Der Thermometer fiel auf 365°, stieg dann rasch
auf 369 1/2°, wo er kurze Zeit stationaͤr blieb, und fiel hierauf
wieder auf 357 1/2, wo er mehrere Minuten stationaͤr blieb; Der
Thermometer brauchte 30 Secunden, um von 369 1/2° auf 362 1/2 zu fallen,
und blieb auf dem stationaͤren Punkte 357 3/4 gegen 100 Secunden stehen;
Bis auf 200° herab zeigte sich kein weiterer stationaͤrer Punkt;
Der Thermometer blieb bei einem Versuche auf 377°, wo das Metall
weichfest war, stationaͤr, fiel dann auf 358° herab, wo es 35
Secunden stationaͤr blieb und hart war; Bei einem zweiten Versuche fiel
der Thermometer auf 377°, um dann auf 379° zu steigen, und hierauf
rasch auf den unteren stationaͤren Punkt 358 3/. zu fallen
Textabbildung Bd. 61, S. 362
Aequivalente von; gemeinem Blei;
Blokzinn; Stationaͤrer Punkt; Anzahl der Beobachtungen, aus denen der
stationaͤre Punkt als Mittel genommen wurde; Bemerkungen; Bei 408
1/2° drang ein Stab bloß durch die Oberflaͤche, unter der die
Masse fest war; Der Thermometer fiel auf 352°; Die Legirung war auf dem
stationaͤren Punkte theilweise fluͤssig; Bei einem Versuche stieg
der Thermometer von 366 1/2° auf 367°, wobei die Legirung
koͤrnig und halb fest war; er fiel dann auf den stationaͤren
Punkt, auf welchem die Legirung fest geworden war; Durch Umruͤhren
verschwand der obere stationaͤre Punkt; Bei einem Versuche stieg der
Thermometer von 376 1/2° um einen halben Grad, und fiel hierauf schnell
bis auf den stationaͤren Punkt; Der Thermometer stieg bei dem einen
Versuche um einen halben Grad uͤber 383 1/2° und blieb beim
zweiten auf 381 1/4° fuͤr kurze Zeit stationaͤr; In beiden
Faͤllen begann das Metall seine Fluͤssigkeit zu verlieren; Auf dem
unteren stationaͤren Punkte war es fest; Der Thermometer fiel sehr
langsam von 387 auf 386 1/4°, wobei das Metall auf der Oberflaͤche
zu erstarren begann
Hieraus ergibt sich folgende Vergleichung der oberen stationaͤren Punkte.
Aequivalente
Oberer stationaͤrer Punkt
fuͤr reine Metalle
Oberer stationaͤrer Punkt fuͤr
gewoͤhnliche Metalle.
Blei
Zinn
1
4
369°
367°
1
5
369
376
1/2
1
6
378
382
3/8
Das Schwankende in diesen Resultaten scheint mehr von der Schwierigkeit, womit der
obere stationaͤre Punkt zu entdeken ist, und von einigen zufaͤlligen
Umstaͤnden, als von der Unreinheit der kaͤuflichen Metalle
herzuruͤhren. Dieser Punkt steigt mit der Zunahme des Verhaͤltnisses
des leichtfluͤssigeren Metalles. Die Zahl der Grade zwischen ihm und dem dem
festen Zustande entsprechenden Punkte deutet auf eine der Schwierigkeiten, welche
bei der Anwendung der schmelzbaren Metallplatten zu beseitigen sind. In der eben
gegebenen Tabelle z.B. betraͤgt der Unterschied zwischen dem Punkte, auf
welchem das Metall seinen fluͤssigen Zustand zu verlieren anfing, und jenem
Punkte, bei welchem es fest geworden war, ein Mal 10 1/4°, dann 11
1/4° und endlich 29 3/4°: ein Unterschied, den man bei Legirungen.
welche in bestimmten Verhaͤltnissen gemacht wurden, kaum erwarten sollte. Es
geht hieraus hervor, daß die in bestimmten Verhaͤltnissen Statt findenden
Verbindungen nicht sehr mannigfach sind, wenn es ja mehr dann eine solche gibt, und
daß, wenn die Metalle in bestimmten Verhaͤltnissen vermengt werden, die
Legirungen in der That Verbindungen oder Gemenge von einer oder mehreren chemischen
Verbindungen mit den Metallen selbst sind. Wenn dieß mit Legirungen der Fall ist,
die nach den Aequivalenten oder in Multiplis zusammengesezt wurden, so
duͤrfte sich dieß bei solchen Legirungen, die nicht in bestimmten
Verhaͤltnissen erzeugt worden sind, noch mehr so verhalten, und daß dem auch
wirklich so ist, und daß hieraus Wirkungen, die fuͤr die Praxis von
Wichtigkeit sind, hervorgehen, wird spaͤter gezeigt werden.
Der zweite Theil dieser Untersuchungen betraf die Wirkungen der schmelzbaren Platten
an den Kesseln; es wurden hiebei Legirungen, welche bei den erforderlichen
Temperaturen schmelzen, angenommen, und hierauf die Ursachen erwogen, warum deren
Wirkung, wenn sie in dem Kessel angebracht worden sind, verschieden war. Bei dem
ersten Apparate, an welchem diese Platten angewendet werden sollten, wurde versucht
sie an dem Kessel selbst anzubringen; allein dieß mußte wegen der Schwierigleiten,
die sich ergaben, wenn eine geschmolzene Platte durch eine neue ersezt werden
sollte, bald aufgegeben werden. Die Oeffnung, welche in dem Kessel gemacht werden
mußte, um die Platte
herauszunehmen, war so groß, daß der Inhalt des Kessels mit Heftigkeit
hinausgeschleudert wurde, bevor noch die neue Platte an Ort und Stelle gebracht
werden konnte. Diese Bemerkung bezieht sich auf die Vorschlage, an großen Kesseln
zur Verhuͤtung von Explosionen große Oeffnungen anzubringen.
Der Apparat, dessen wir uns zulezt bedienten, bestand aus einer Schieberplatte, die
sich an der oberen Seile des Kessels in einem Falzen bewegte, wie man dieß aus Fig. 1 und 3 ersieht. s ist naͤmlich der Schieber, der mittelst des
Hebels r bewegt werden konnte, und in dessen Mitte sich
eine etwas kegelfoͤrmig zulaufende, zur Aufnahme der schmelzbaren Platte
dienende Oeffnung von 8/10 Zoll im Durchmesser befand. Mit Huͤlfe des Hebels
konnte entweder die schmelzbare Platte oder der solide Theil des Schiebers auf die
im Scheitel des Kessels befindliche Oeffnung gebracht werden. Die schmelzbare Platte
war mit einer Scheibe Messing bedekt, deren Raͤnder uͤber die Platte
hinausragten und auf dem Schieber ausruhten, und durch welche 6 Loͤcher,
jedes zu beilaͤufig 19/100 Zoll im Durchmesser gebohrt waren. Um den Schieber
an Ort und Stelle zu erhalten, wenn von Unten ein Druk gegen ihn wirkte, und um
unter gleichen Umstaͤnden auch die schmelzbare Platte zuruͤkzuhalten,
druͤkte die Gabel L in ersterem Falle mit dem
einen Schenkel auf den Schieber s, und im zweiten Falle
mit dem anderen Schenkel auf die Scheibe, womit die schmelzbare Platte bedekt war.
Das obere Ende des Stieles dieser Gabel war in eine Stellschraube t, welche durch den Galgen u
lief, eingesenkt, so daß auf diese Weise fuͤr die Ausdehnung Vorsorge
getroffen war. Der zur Bewegung des Schiebers dienende Hebel ruhte, wenn die zur
Aufnahme der schmelzbaren Platte bestimmte Oeffnung mit der in dem Kessel
angebrachten Oeffnung zusammenfiel, auf einem vom Scheitel des Kessels emporragenden
Pfosten, der gleichsam als Aufhalter diente. Mit Huͤlfe dieses Apparates
ließen sich die Platten sehr schnell anbringen, nach geschehener Schmelzung leicht
entfernen, und die hiedurch entstandene Oeffnung konnte so schnell verschlossen
werden, daß das Aufschaͤumen im Kessel verhuͤtet wurde. Die Scheibe,
womit die schmelzbare Platte bedekt war, verhinderte zum Theil den durch
Ausstrahlung bedingten Verlust an Waͤrmestoff an der oberen Flaͤche
der Platte.
Die zuerst gegossenen Platten waren fuͤr niederen Druk, als am meisten zu
Versuchen geeignet, bestimmt, und halten 15/100 Zoll in der Dike. Die uͤber
die Wirkungsweise derselben angestellten Beobachtungen fuͤhrten zu der Frage,
welchen Einfluß Verschiedenheiten der Dike auf deren Duͤnste haben
koͤnnten. Wenn eine Platte, deren Dike so bedeutend ist, daß sie dem Druke nicht nachgibt,
sich ihrem Schmelzpunkte naͤhert, so kommt ihr oberer mit der Metallscheibe
in Beruͤhrung stehender Theil in Fluß, so daß er durch die Loͤcher
dieser Scheibe dringt; manchmal sammelt er sich jedoch auch an, bis die
Fluͤssigkeit uͤber die Platte abrollt. Wenn die Temperatur noch
steigt, so wird von den am duͤnnfluͤssigsten gewordenen Stellen ein
kleines Kuͤgelchen durch den Dampf hinausgeschlendert, welche Wirkung jedoch
sogleich wieder aufhoͤrt. Dieß dauert mit Unterbrechung gen so lauge fort,
bis ein koch durch die Platte zu Stande gebracht ist, und ein ununterbrochenes
Ausstroͤmen des Dampfes durch dieses Statt findet. Nimmt man die Platte
sogleich ab, so bemerkt man an ihr ein kleines Loch, welches wahrscheinlich noch vor
der gaͤnzlichen Schmelzung der Platte durch den fortwaͤhrend
ausstroͤmenden Dampf erweitert worden waͤre; die untere Flaͤche
der Platte zeigt sich oxydirt, waͤhrend man an der oberen Spuren der
eingetretenen Schmelzung entdekt; die Dimensionen der Platte nahmen ab, und der
Umfang der oberen Flaͤche bat die kreisrunde Gestalt, die an der unteren so
ziemlich unveraͤndert blieb, verloren. Damit man sich einen Begriff von
diesen Veraͤnderungen machen koͤnne, bemerken wir, daß von zwei
Platten, die vor der Schmelzung an der oberen Flaͤche einen Durchmesser von
84/100 und an der unteren einen solchen von 82/100 hatten, waͤhrend sie
15/100 Zoll in der Dike maaßen, nach dem Schmelzen die eine, deren obere
Flaͤche eine beinahe sechsekige Form angenommen hatte, an dieser nur mehr
79/100, an der unteren beinahe kreisrund gebliebenen Flaͤche nur 76/100 und
in der Dike nur mehr 12/100 Zoll maaß; waͤhrend die zweite an der oberen
Flaͤche nur einen Durchmesser von 24/100 an der unteren einen solchen von
69/100, und in der Dike, die nicht uͤberall gleichmaͤßig war, nur
1/10, Zoll Dike zeigte. Die erste Platte hatte also beinahe 3/10 und die zweite
beinahe die Haͤlfte ihrer Substanz verloren, ohne daß sie Dampf hindurch
treten ließ.
Die an der unteren Flaͤche der Platte beobachtete Oxydation ließ vermuthen,
daß diese allenfalls die Schmelzung verspaͤten duͤrfte; allein dieß
fand keine Bestaͤtigung, wenn man mir Platten von gleicher Dike, deren untere
Flaͤchen vollkommen blank oder stark oxydirt waren, vergleichsweise Versuche
anstellte. Im Laufe der Versuche uͤber die Oxydation wurden die Platten durch
das Abfeilen der unteren oxydirten Oberflaͤche um Vieles duͤnner, und
diese duͤnneren Platten schmolzen bei Temperaturen, die um so Vieles unter
dem Schmelzpunkte dikerer Platten derselben Legirung standen, daß die Ursache hievon
einer Pruͤfung unterworfen werden mußte.
Bevor wir jedoch in weitere Details eingehen, wuͤssen wir Einiges uͤber die Methode
erwaͤhnen, wonach wir im Allgemeinen bei unseren Versuchen mit den Platten
verfuhren. Nachdem der stationaͤre Punkt einer Legirung bestimmt und
Bemerkungen uͤber deren Schmelzpunkt gemacht worden waren, goß man aus dieser
Legirung Platten, von denen hierauf eine in die Oeffnung des bereits beschriebenen
Schieberapparates eingesezt und mit der durchloͤcherten Platte bedekt wurde.
Hierauf wurde der Schieber so bewegt, daß die Platte unmittelbar auf die Oeffnung
des Kessels kam, wo dann mit der Dampfentwikelung begonnen, und die Temperatur von
Zeit zu Zeit notirt wurde, bis die Platte endlich nachgab. Wenn dieß geschehen,
wurde Dampf ausgelassen, um ein Steigen der Temperatur zu verhindern, die
geschmolzene Platte entfernt, und an deren Stelle eine aus einer anderen
strengfluͤssigeren Legirung eingesezt, womit neuerdings dasselbe Verfahren
eingeschlagen ward. Auf diese Weise wurde so lange fortgefahren, bis auch die
strengfluͤssigste der bereiteten Legirungen dem Versuche unterworfen; oder
bis der hoͤchste Grad der Elasticitaͤt des Dampfes, die mit unserem
Kessel und unserer Feuerung zu erzielen ist, erreicht war. Endlich ließ man den
Dampf austreten und Wasser in den Kessel treiben, um eine neue Reihe von Versuchen
zu beginnen. Die Tabellen, die wir geben werden, kosteten uns mehrere Tage und große
Achtsamkeit.
Um den Einfluß der Dike auf die Schmelzbarkeit der Platten zu pruͤfen, gossen
wir aus jeder Legirung Platten von dreierlei Dike, von denen die diksten 15/100, die
mittleren 8/100, und die duͤnnsten 4/100, Zoll in der Dike hatten. Wir hatten
fuͤnf verschiedene Legirungen aus Zinn, Blei und Wismuth, deren
stationaͤre Punkte zugleich mit jenen Punkten, bei welchen sie am Kessel
nachgaben, aus folgender Tabelle erhellen.
Textabbildung Bd. 61, S. 367
Nummer des Versuches; Nummer der
Legirung; Temperatur, bei der die Legirung ihrer Fluͤssigkeit zu
verlieren beginnt; Stationaͤrer, von der Commission bestimmter Punkt;
Dike der Platte; In Zollen; Punkt, bei welchem die Platten am Kessel nachgaben;
Nach Fahrenheit; Mittel; Druk, welcher der mittleren Temperatur des Nachgebens
entsprach; Bemerkungen; 76) Kein wahrer stationaͤrer Punkt; Weichfest von
250 bis 254°; 77) Die Platte wurde in Truͤmmer zersprengt; 78)
Hatte noch einen anderen stationaͤren Punkt bei 207°; 79) Ein
Stuͤk der Platte ward hinausgeschleudert
Die Platten der Versuche 1, 2 und 3 waren Drukgraden ausgesezt, welche dahin zielten,
den Druk unter eine Atmosphaͤre herab zu bringen. 1 und 3, die beiden Extreme
in der Dike, zeigen in Hinsicht auf den Punkt, bei welchem sie nachgaben, eine große
Gleichmaͤßigkeit, und machen es wahrscheinlich, daß beim Gießen der Platte 2
ein Fehler in derselben entstand, in Folge dessen sie dann bei einer niedrigeren
Temperatur in Fluß kam, als die beiden uͤbrigen. Man sieht auch, daß bei
diesen niederen Graden von Druk der Schmelzpunkt am Kessel ziemlich genau mit jenem
Punkte zusammentrifft, bei welchem die Legirung im Tiegel eine weichfeste Masse
bildete. In diesem Falle war die duͤnne Platte, wenn sie gehoͤrig
gegossen worden ist, wahrscheinlich dik genug, um dem geringen Druke, den sie
ausgehalten hat, widerstehen zu koͤnnen; sie gab daher bei keiner niedrigeren
Temperatur nach als die dikste, indem beide jene Temperatur, bei der sie weichfest
wurden, erreichten.
Aus der zweiten, mit einer minder leichtfluͤssigen Legirung angestellten Reihe
Nr. 4, 5 und 6 ergibt sich: 1) daß die duͤnnste Platte zu schwach war, als
daß sie dem Druke des Dampfes zu widerstehen vermocht haͤtte, weßhalb sie
denn auch nachgab, bevor noch das Metall seine Festigkeit verloren hatte; und 2) daß
die Platte Nr. 5 wahrscheinlich einen Fehler hatte, indem sie bei einer niedrigeren
Temperatur nachgab, als die Platte Nr. 4. Nr. 6 bietet eine sonderbare Erscheinung
dar. Der Punkt, bei welchem sie nachgab, steht naͤmlich, so wie er sich aus
vier Versuchen ergab, wirklich uͤber jenem Punkte, bei welchem die fragliche
Legirung fluͤssig wird: was einem Jeden, der die Art und Weise, auf welche
die Schmelzung bei den diken Platten von Statten geht, nicht aufmerksam beobachtete,
unerklaͤrlich duͤnken und zu der Vermuthung bringen koͤnnte,
daß hier ein Irrthum zum Grunde liege. Die Erklaͤrung hiefuͤr ergibt
sich aus der bereits angedeuteten Art zu schmelzen; die
duͤnnfluͤssigeren Theile der Legirung werden naͤmlich
ausgetrieben; die strengfluͤssigeren dagegen bleiben zuruͤk, und sind
sie stark genug, um dem Druke zu widerstehen, so dauert der Proceß fort. Diese
Erscheinung tritt bei verschiedenen Legirungen verschieden ein, und ist offenbar von
Wichtigkeit.
Bei der naͤchstfolgenden Reihe scheint die Platte von geringster Dike
entschieden zu schwach gewesen zu seyn; die zweite Platte war kaum stark genug, und
die dritte zeigte eine Schmelzung, als sich das Metall in erweichtem Zustande
befand. Bei den weiteren Versuchen waren beide Diken zu gering, als daß sie den Druk
auszuhalten vermocht hatten, wie dieß aus einer Vergleichung der Punkte, bei welchen
die Platten nachgaben, mit den stationaͤren Punkten erhellt. Etwas dieser Art scheint man in
Frankreich auch aus der praktischen Anwendung der schmelzbaren Metallplatten
abgenommen zu haben; denn die lezte koͤnigl. Ordonnanz schreibt in Bezug auf
dieselben vor, ihnen eine Dike von nicht weniger als 9/16 Zoll zu geben, wonach sie
also eher als schmelzbare Pfroͤpfe, denn als schmelzbare Platten zu
betrachten sind.
Wir schritten hierauf zu Versuchen mit dikeren Platten, deren Anwendung zu einer
interessanten Beendigung dieser Reihe von Versuchen fuͤhrte. Bevor wir jedoch
in die solcher Maßen erzielten Resultate eingehen wollen, wollen wir noch einige
andere mit den eben beschriebenen Platten angestellte Versuche in Betrachtung
ziehen. Die Aufgabe, die wir uns hiebei sezten, ging dahin zu erforschen, welche
Wirkung es haͤtte, wenn die Platten bei hoͤheren Temperaturen, als bei
ihrem Schmelzpunkte gegossen wuͤrden; indem es nicht unwahrscheinlich schien,
daß durch schnelles Abkuͤhlen die physischen Eigenschaften der Legirung eine
solche Veraͤnderung erleiden duͤrften, daß hieraus ein anderer
Schmelzpunkt fuͤr sie erwachsen koͤnnte, als es ihr sonst nach
langsamem Erstarren eigen ist.
Da dieser Punkt bei niederem Druke am leichtesten zu bestimmen war, so goͤssen
wir aus den Legirungen Nr. 1, Nr. 2 und Nr. 3 Platten, welche wir an den Kesseln
erprobten. Einige derselben wurden mit sehr stark erhiztem Metalle und in Model
gegossen, die so kalt waren, als es sich mit der Vollkommenheit des Gusses vertrug,
andere hingegen wurden mit derselben Legirung in erwaͤrmte Model gegossen, in
denen man sie langsam abkuͤhlen ließ; und wieder andere wurden gegossen,
indem man die Legirung so wenig als moͤglich uͤber den Schmelzpunkt
erhizte. Bei dem Gießen der Platten mit heißerer Masse wurde Sorge getragen, daß die
Temperatur nicht so weit gesteigert ward, daß hiedurch einer der Bestandtheile der
Legirung haͤtte rasch oxydirt werden koͤnnen. Aus einer Vergleichung
der mit diesen Platten erzielten Resultate war kein groͤßerer Unterschied zu
finden, als er auch bei Platten, die mit einer und derselben Legirung auf gleiche
Weise gegossen worden, vorkam. Es ergab sich also hieraus der Schluß, daß die Art
und Weise des Gießens keine solche Wirkung auf den Schmelzpunkt der Platte, die sich
bei der fraglichen Benuzung derselben abnehmen ließe, hervorbringt. Die
franzoͤsische Instruction empfiehlt ausdruͤklich statt des Metalles in
Knoͤpfen oder Kuchen (ingots) sich lieber die
Platten zu verschaffen, indem es schwierig seyn duͤrfte sich aus den Kuchen
Platten von gleichem Grade der Schmelzbarkeit zu verschaffen. Diese Bemerkung
veranlaßte zu den erwaͤhnten Versuchen, aus denen sich jedoch, wie gesagt,
ergab, daß die beim Gießen befolgte Methode keine Unterschiede bedingt, welche in der Praxis
der Beruͤksichtigung werth seyn duͤrften.
Wir gossen aus einer Legirung, zu der 8 Theile Wismuth, 8 Theile Zinn und 7 Theile
Blei genommen wurden, und welche bei einer Temperatur nachgeben sollte, die einer
Atmosphaͤre von zersprengendem Druke entsprach, Platten von 1/4 Zoll Dike.
Die Legirung war bei 275° F. vollkommen fluͤssig und im Tiegel
untersucht bei 254° F. fest.Diese Legirung zeigte beim Uebergange vom fluͤssigen in den festen
Zustand keinen stationaͤren Punkt; allein eine innere
Veraͤnderung, welche bei 206° in festem Zustande in ihr
vorging, erzeugte ein Steigen und einen stationaͤren Punkt bei
208°. A. d. O. Die Hize wurde so langsam als moͤglich gesteigert, um der von dem
Thermometer angedeuteten Temperatur zu gestatten ihre volle Wirkung
auszuuͤben. Die hiebei angestellten Beobachtungen sind in folgender Tabelle
enthalten.
Textabbildung Bd. 61, S. 370
Thermometer im Dampfe; Thermometer;
Scala; Thermometer am Scheitel des Kessel; Druk, in Atmosphaͤren;
Bemerkungen; Platte von 1/4 Zoll Dike; Das Metall stand geschmolzen in den
Loͤchern der messingenen Scheibe, womit die schmelzbare Platte bedekt
war; Der Dampf drang in sehr duͤnnen Stroͤmen durch Spalten
zwischen dem geschmolzenen Metalle und den ungeschmolzen gebliebenen Theilen
desselben; Der Dampf trat wie fruͤher aus, doch bestand kein freier Canal
durch die Platte; Der Dampf wurde lange Zeit auf dieser Temperatur erhalten; Es
verflossen 6 Minuten, um die Temperatur um 4 1/2° zu erhoͤhen; Die
Platte gab nach, so daß ein freier Canal fuͤr den Dampf entstand; Es ward
eine zweite Platte gleicher Art eingesezt; das Metall stand in den
Loͤchern der Dekplatte; Das Metall, welches ausgesikert war, verblieb in
fluͤssigem Zustande auf der Schieberplatte des Apparates; Die Platte gab
nach, und war an einer duͤnnen Stelle zerrissen
Der Thermometer am Scheitel des Kessels tauchte in einen kleinen
Queksilberbehaͤlter, der dadurch erzeugt worden ist, daß man einen kleinen
Raum am Scheitel des Kessels mit Thon einschloß, unter.
Die erste Platte, welche nicht eher nachgab, als bis die Temperatur im Kessel um
24° uͤber jener stand, bei der die Legirung urspruͤnglich in
Fluß kam, wurde sorgfaͤltig untersucht. Sie hatte, wie sich hiebei ergab,
offenbar dem Druke und nicht durch Schmelzung nachgegeben; sie hatte an jener Seite,
an der sie zerrissen war, ihren Metallglanz verloren, und gab dem Fingernagel, womit
kleine Theilchen abgekrazt werden konnten, leicht nach. Ein von ihr abgeschnittenes
und auf den Scheitel des Kessels gelegtes Stuͤk blieb fest, obschon jener
Theil, der fruͤher ausgesikert war, in der Nahe derselben Stelle vollkommen
fluͤssig war. Ebendieß konnte im Allgemeinen auch an der zweiten Platte
beobachtet werden. Diese Beobachtungen fuͤhrten zur Loͤsung der
verwirrenden Umstaͤnde, die waͤhrend dieser Versuche vorkamen, und die
so viele auf Erforschung ihrer Ursache abzielende Versuche veranlaßten.
Die Schmelzpunkte jener Theile des Metalles, die aus beiden Theilen ausgesikert
waren, wurden dadurch bestimmt, daß man deren Temperatur gradweise in einem Oehlbade
erhoͤhte, waͤhrend das Metall auf einem kleinen kupfernen
Schaͤlchen gaͤnzlich in Oehl untergetaucht blieb. Die aus beiden
Platten zuerst ausgesikerten Metalltheilchen schmolzen auf diese Weise zwischen 221
und 223° F., indem sie bei der niedrigeren dieser beiden Temperaturen fest,
bei der hoͤheren hingegen vollkommen fluͤssig waren. Der zweite aus
der ersten Platte ausgesikerte Theil schmolz zwischen 230 und 233°; und ein
Theil des aus der zweiten Platte ausgesikerten Theiles war beilaͤufig bei 235
1/2° F. fluͤssig geworden. Die ruͤkstaͤndigen Theile der
ersten Platte waren bei 299 1/4° weichfest; bei 312° an dem einen
Rande fluͤssig und bei 345° ganz fluͤssig. Die
ruͤkstaͤndigen Theile der zweiten Platte verloren bei 300 1/4°
F. ihren Zusammenhang, so daß sie in Koͤrner zermalmt werden konnten; bei
356° F. war das Ganze fluͤssig geworden. Eine Vergleichung dieser
Resultate ergibt sich aus folgender Zusammenstellung.
Erste Aussikerung.
Zweite Aussikerung.
Ruͤkstand.
Ganze Platte
Fluͤssig
bei
Fluͤssig
bei
Fluͤssig bei
vor dem Versuche
1ste Platte
223°
233°
312 bis 345°
fluͤssig
bei
2te Platte
223
235 1/2 bis 241 1/2
356
254 bis
275°.
Um diesen Gegenstand weiter zu verfolgen und die verschiedenen Aussikerungen von
allen zufaͤlligen Beimischungen zu befreien, verschafften wir uns einen
kleinen eisernen Cylinder, der an dem einen geschlossenen Ende mit mehreren kleinen
Loͤchern von der Weite eines Steknadelstiches versehen war, und in welchen
beinahe luftdicht ein Kolben mit einem Stiele eingepaßt wurde, damit auf diese Weise
ein Druk hervorgebracht werden konnte. Nachdem in diesen Cylinder eine bestimmte
Legirung gebracht worden war, konnte man den ganzen Apparat in einem Oehlbade auf
eine beliebige Temperatur erhizen, und durch Eintreiben des Kolbens einen Druk
erzeugen, durch welchen die fluͤssigen Theile bei den kleinen Loͤchern
am Ende des Cylinders ausgetrieben wurden. Die erste Legirung, die in diese
Vorrichtung gebracht wurde, bestand wie die zulezt erwaͤhnte aus 8
Gewichtstheilen Wismuth, eben so viel Zinn und 7 Theilen Blei, und wurde bei 254
1/4° F. fluͤssig. Bei einer Temperatur von 229° wurden einige
Tropfen fluͤssigen Metalles durch den Druk ausgetrieben, und eben so auch bei
239 1/2° Beide ausgetriebenen Portionen schmolzen bei 227° F.; der
Ruͤkstand war bei 276 3/4° F. eine weichfeste Masse, welche bei 290
1/2° F. fluͤssig wurde. Die Legirung aus einem Atome Blei, einem Atome
Zinn und einem Atome Wismuth ist bei 273 1/2° F.; jene aus einem Atome Blei,
einem Atome Zinn und zwei Atomen Wismuth bei 219° F. fluͤssig.
Diese Versuche schienen der Commission, was die gewoͤhnliche Anwendung der
schmelzbaren Platten betrifft, schlagend; auch erhellt, daß dadurch, daß man in
Frankreich der neuen Ordonanz zu Folge schmelzbare Pfroͤpfe, z.B. von 1/2,
Zoll Dike, an die Stelle der Platten sezte, dem Uebel nicht abgeholfen wird. Das
einzige Mittel dagegen waͤre dann zu suchen, daß man das schmelzbare Metall
in ein Gehaͤuse bringt, in welchem es nicht dem Druke des Dampfes, sondern
lediglich dem Einfluͤsse seiner Waͤrme ausgesezt ist. Die
duͤnnfluͤssigeren Theile des Metalles werden dann nicht mehr aus der
Masse ausgetrieben werden, sondern das Ganze wird auf dieselbe Weise schmelzen, auf
die es in einem Tiegel zu schmelzen pflegt. In dieser Beziehung wurden auch einige
Versuche mit jenem Apparate angestellt, den Hr. Professor A. D. Bache im Oktober
1832 unter dem Namen eines in den inneren Feuerzuͤgen der Dampfkessel
anzubringenden Wekere bekannt machte. Dieser Apparat ist offenbar auf einen
gewoͤhnlichen Dampfkessel eben so anwendbar, wie auf einen mit inneren
Feuerzuͤgen. Wir entlehnen aus der angefuͤhrten Zeitschrift folgende
Beschreibung desselben.
„Eine kupferne oder eiserne, an ihrem unteren Ende geschlossene
Roͤhre laͤuft durch den Scheitel des Kessels, so daß ihr
geschlossenes Ende bis an den Feuerzug reicht, an welchem es festgemacht wird.
Diese Roͤhre gewahrt demnach leicht Zutritt zu dem Feuerzuge, so daß man
dessen Temperatur bestimmen kann, ohne eine Liederung anwenden zu
muͤssen. Irgend ein auf den Grund dieser Roͤhre gebrachtes
schmelzbares Metall wird naͤmlich fluͤssig werden, sobald der
Feuerzug die Temperatur des Schmelzpunktes des Metalles erlangt hat. Um
anzudeuten, wenn das Metall am Grunde der Roͤhre fluͤssig
geworden, ist ein Stab mit einer Schnur und einem Gegengewichte angebracht, oder auch ein
Hebel mit einem Gewichte. Sinkt das Gewicht und der laͤngere Hebelarm
herab, so kann man hiedurch eine. Gloke laͤuten machen, oder durch
geeignete Vorrichtungen auch einen Hahn umdrehen, bei welchem dann gerade so
viel Dampf austritt, als noͤthig ist, um Laͤrm zu verursachen.
Eine an dem unteren Ende des Stabes angebrachte Ausbreitung verhindert das
Ausziehen desselben, bevor das Metall geschmolzen ist; so wie dadurch, daß man
den unteren Theil der Roͤhre etwas weiter und dann zulaufend macht, das
Ausziehen des Metalles durch die Stange verhuͤtet wird.“
„In der in Fig. 8 gegebenen Abbildung ist A, B ein
Durchschnitt durch den Scheitel des Kessels; C, D
ein entsprechender Durchschnitt durch dessen Feuerzug. E,
H zeigt eine Roͤhre, die mit ihrem unteren geschlossenen Ende
auf der oberen Flaͤche des Feuerzuges festgemacht ist. Die Befestigung
geschieht, wie die Zeichnung angibt, durch einen Vorsprung an der Roͤhre
und einen an den Feuerzug geschraubten Ring, R, S,
ist die Stopfbuͤchse, durch die das obere Ende der Roͤhre
fuͤhrt. Der untere Theil der Roͤhre H,
I laͤuft etwas duͤnner zu, damit das schmelzbare Metall
zuruͤkgehalten wird, K, L ist der Stab,
dessen unteres Ende in das schmelzbare Metall eingeschlossen ist,
waͤhrend der obere Theil durch eine Kette mit dem Hebel K, P in Verbindung steht. Das Gewicht M zieht den Stab K, L
nach Aufwaͤrts, und daher gelangt der Hebel beim Schmelzen der Legirung
unter bis Gloke N, wodurch Laͤrm
entsteht.“
Der Apparat, den die Commission der Probe unterwarf, war Im Wesentlichen dem eben
beschriebenen gleich. Eine der Roͤhren, in welche sonst gewoͤhnlich
die Thermometer eingesenkt wurden, wurde zur Aufnahme des schmelzbaren Metalles
bestimmt; um die Probe strenger zu machen, ward hiezu die kuͤrzere
Roͤhre, d.h. jene, die bloß in den Dampf untertauchte, bestimmt. Um das
Metall leichter entfernen zu koͤnnen, gab man es in ein metallenes Schalchen,
welches lose in die eiserne Roͤhre paßte, und welches mittelst eines daran
befestigten Drahtes herausgenommen werden konnte. Diese Vorrichtung verminderte zwar
allerdings die Empfindlichkeit des Apparates, besonders da das Schalchen beinahe
eben so dik war als die dasselbe umgebende Roͤhre, und da zwischen der
convexen Oberflaͤche des Schalchens und jener des Bodens der Roͤhre
ein kleiner Raum blieb; allein die Versuche erheischten dieß.
Die Resultate der hiemit vorgenommenen Versuche sind in folgender Tabelle enthalten.
Die Temperatur ward dabei durch den in das Wasser des Kessels untertauchenden
Thermometer registrirt, und bei allen Versuchen, mit Ausnahme des ersteren, so
schnell als moͤglich gesteigert. Die vier ersten Versuche wurden eigens zu
dem fraglichen Zweke,
die beiden lezteren hingegen nebenbei bei anderen Versuchen angestellt.
Textabbildung Bd. 61, S. 374
Nummer; Temperatur nach Fahrenheit;
Bemerkungen; Der Stab stieg; Es wurde keine besondere Aufmerksamkeit auf rasche
Erhoͤhung der Temperatur gewendet; Der Stab stieg; Der Dampf stieg rasch;
Das Metall wurde herausgenommen und nach dem Abkuͤhlen wieder in die
Roͤhre gebracht; Der Dampf hatte 258°, und stieg in 2 1/2 Minute
bis auf 274°; Der Stab stieg; Das Metall wurde herausgenommen und nach
dem Abkuͤhlen bei einer Temperatur des Dampfes von 250° wieder
eingesezt; Die Temperatur stieg in 3 Minuten auf 274°; Der Stab stieg;
Das Metall war noch nicht wieder fest geworden; Der Dampf wurde rasch
abgelassen; Das Metall schmolz unter dieser Temperatur; Der Stab stieg; Das
Metall blieb weichfest, so daß der Stab bis zu 240° ausgezogen werden
konnte
Bei diesen Versuchen bewahrte sich eine Thatsache, die waͤhrend der mit den
schmelzbaren Legirungen angestellten Beobachtungen bemerkt worden ist. Die
Metallgemische brauchten naͤmlich bedeutend lange Zeit, um ihren Zustand der
Festigkeit oder, der Fluͤssigkeit zu veraͤndern, so daß sie in
elfterem Falle uͤber die Temperatur, bei der sie fluͤssig sind,
erhizt, und in lezterem weit unter diese Temperatur abgekuͤhlt werden
koͤnnen, ohne fest zu werden. Die bei den Versuchen angewendete Legirung
scheint den Apparat in dieser Beziehung auf eine sehr harte Probe gesezt zu haben;
auch wurden die Versuche so rasch vorgenommen, daß die Probe hiedurch noch strenger
wurde. Da wo der Dampf nicht mit groͤßter Geschwindigkeit auf eine
hoͤhere Temperatur gesteigert wurde, ward der Stab bei 268°
ausgezogen; bei groͤßerer Geschwindigkeit geschah dieß bei 270° und
bei einem Feuer von hoͤchster Intensitaͤt, wo die Temperatur des
Wassers in drei Minuten um 24° stieg, bei 274°. Bei anderen Versuchen
gab die Legirung bei 256° nach. Das Schwanken betrug daher unter so harten
Vergleichsumstaͤnden 18°, was nicht ganz zwei Atmosphaͤren
entspricht. Es ist daher kein Zweifel, daß dieser Apparat unter den
gewoͤhnlichen, in der Praxis vorkommenden Umstaͤnden nicht nur sehr
gut als ein Weker zur Verhuͤtung der Ueberhizung der Kesseltheile angewendet,
sondern auch als ein leicht zu handhabender und vorteilhafter Zusaz zu dem
Sicherheitsventile benuzt werden koͤnnte.
Die Schluͤsse, die sich aus obigen Versuchen uͤber die schmelzbaren
Legirungen ziehen lassen, sind folgende.
1) Die in dem kaͤuflichen Blei, Zinn und Wismuth enthaltenen Unreinigkeiten
sind gewoͤhnlich nicht von der Art, daß sie die Schmelzpunkte der damit
erzeugten Legirungen wesentlich veraͤndern.
2) Wenn man Zinn und Blei in Aequivalenten vermengt, so ergeben sich Legirungen, die
nicht den Charakter chemischer, in bestimmten Verhaͤltnissen eingegangener
Verbindungen an sich tragen. Die Legirungen zwischen einem Aequivalent Zinn mit
einem Aequiv. Blei und einem Aequiv. Zinn mit 6 Aequiv. Blei wechselten bedeutend in
Hinsicht auf den Abstand der Temperatur, bei der sie den fluͤssigen Zustand
zu verlieren begannen, von jener Temperatur, bei der ein in das erstarrende Metall
eingetauchter Thermometer stationaͤr wurde. Alle diese Legirungen zeigten
beinahe einen und denselben stationaͤren Punkt, wenn man einen Thermometer in
das erstarrende Metall einsenkte.
3) Die auf einen Dampfkessel gebrachten und mit einer durchloͤcherten
Metallscheibe bedekten, schmelzbaren Metallplatten zeigen an dieser Scheibe
fluͤssiges Metall, bevor noch der Dampf die zur Schmelzung der Legirung,
woraus die Platte besteht, erforderliche Temperatur erlangt hat; und dieses
fluͤssige Metall sikert durch die Loͤcher in der Scheibe, so daß die
Platte einen bedeutenden Substanzverlust erleidet, bevor sie endlich dem Dampfe
nachgibt.
4) Die unteren Theile der Platte werden durch einen Ueberzug von Metalloxyd nicht vor
der Schmelzung geschuͤzt.
5) Die Dike der Platte ist nicht von Belang, vorausgesezt, daß dieselbe stark genug
ist, um bei Temperaturen, die unter ihrem Schmelzpunkte stehen, dem Druke des
Dampfes zu widerstehen.
6) Die Temperatur, bei der der Guß vorgenommen worden ist, und die Geschwindigkeit
der Abkuͤhlung uͤben keinen Einfluß auf die Temperatur, bei der die
Platten dem Dampfe nachgeben.
7) Die am Schlusse des dritten Resultates angedeutete Wirkung erklaͤrt sich
aus der Natur der angewendeten Legirungen, die aus Theilen verschiedener
Fluͤssigkeiten bestehen: die leichtfluͤssigeren Theile werden durch
den Druk des Dampfes ausgetrieben, waͤhrend die strengfluͤssigeren
zuruͤkbleiben; leztere werden gewoͤhnlich zersprengt, nicht
geschmolzen.
8) In einem mit kleinen Oeffnungen versehenen Behaͤlter laͤßt sich die
Abscheidung der leichtfluͤssigeren Theile durch Druk gleichfalls
nachahmen.
9) Die schmelzbaren Legirungen, deren man sich zur Andeutung der Temperatur irgend
eines Theiles des Dampfkessels bedient, sollen nicht dem Druke des Dampfes ausgesezt werden; wenigstens
nicht auf solche Weise, daß sich die einen verschiedenen Grad von Schmelzbarkeit
besizenden Theile von einander abscheiden koͤnnen.
(Fortsezung folgt.)