Zuschriften an die Redaktion. (Ohne Verantwortlichkeit der Redaktion.) Zur Konstruktion der Laufräder der Radialturbinen. Mitbezug auf den Aufsatz des Hrn. Baashuus in Z. 1901 S. 1602 sei mir gestattet, auf eine wohl wenig bekannte geometrische Beziehung zwischen der lichten Kanalweite und der Lage der Austrittlinie auf der als gegeben betrachteten Austrittfläche hinzuweisen, wobei ich mich indessen ausdrücklich jeder Besprechung der noch nicht vollständig geklärten hydraulischen Verhältnisse enthalten will. Es sei die Aufgabe gestellt, die Schaufelfläche am Austritt so zu konstruiren, dass die lichte Kanalweite an keiner Stelle kleiner ist, als dem Werte sin entspricht. Diese Bedingung wird dann erfüllt, wenn die Schaufel längs der Evolvente senkrecht auf der Zeichenebene, Fig. 2, bezw. auf der Kegelfläche A B, Fig. 1, steht. Die Austrittlinien auf den beiden benachbarten Kegeln sind jedoch nunmehr überbestimmt, da diese Linien durch die hydraulischen Grundlagen der Schaufelkonstruktion bereits als Evolventen mit gewissen Winkeln gegen die Richtung der Umfangsgeschwindigkeit festgelegt sind. Zwecks Einhaltung der gröfsten lichten Weite kann man jetzt nur noch über die gegenseitige Lage der Evolventen, also über die Lage eines Punktes derselben verfügen. Um dadurch etwa bedingte Fehler zu vermitteln, wird man zweckmäfsig Punkte Pauf der mittleren Austrittfläche wählen, in denen dann die Schaufel senkrecht zu den Wasserwegflächen steht. Damit ist die Tangentialebene TT an die Schaufel in einem beliebigen Punkte P der mittleren Austrittfläche bestimmt. Der Schnitt der Austrittfläche cd mit der Tangentialebene TT giebt die Richtung der Austrittlinie auf der als gegeben betrachteten Austrittfläche. Damit ist der Kern der Aufgabe gelöst; die mathematische Präzisirung ergiebt sich nunmehr einfach wie folgt. Gesucht Winkel 8, Fig. 3, der Austrittlinie mit der Umfangsgeschwindigkeit. Lösung: Damit ist die Austrittlinie in jedem Punkt der Richtung nach gegeben und lässt sich nun im Grundriss (obere Figur, Z. 1901 S. 1605) als Hüllkurve einer Zahl von Tangenten leicht verzeichnen. (In der Gegend des Schnittes B B, Fig. 11 S. 1605, würde dann die Austrittlinie annähernd um den vollen Winkel gegen die Umfangsgeschwindigkeit geneigt sein, dem achsialen Charakter der Schaufel an dieser Stelle entsprechend.) Für den besonderen Fall, dass die Austrittfläche senkrecht zu den Wasserwegflächen steht, wird ɛ= 90° und 80, d. h. die Austrittlinie liegt in einer radialen Ebene und wird demnach im Grundriss durch eine radiale Gerade dargestellt. Diese Regel wurde auch seither bei den betreffenden Konstruktionen eingehalten. Für die Herkules-Turbine und verwandte Arten ergeben sich nach der abgeleiteten Bedingung sehr stark überlappte Schaufeln, die von den gebräuchlichen Formen nicht unerheblich abweichen. Es dürfte praktisch sein, die Bedingung der gröfsten lichten Weite in diesen Fällen auch nicht vollständig zu erfüllen, sondern eine bestimmte kleine Neigung y der Schaufeln gegen die Senkrechte auf der Fläche AB zuzulassen, da sich sonst zu schwere Schaufeln ergeben. Die lichte Weite wird dann (t sin y) cos y 80. Diese Gleichung ist ähnlich wie die frühere zum Verzeichnen der Tangenten an die Austrittlinie im Grundriss zu verwenden. Auf die Durchführung des Verfahrens näher einzugehen, dürfte wegen des Interesses verhältnismäfsig enger Kreise an dieser Stelle nicht nötig sein. Delligsen, 24. November 1901. Tangentialebene Selbstverlag des Vereines. Kommissionsverlag und Expedition: Julius Springer in Berlin N. Buchdruckerei A. W. Schade, Berlin N. >>M. H.! Am 20. April 1899 fand in der in Rosenthal bei Blankenstein (Reufs) gelegenen Papierfabrik eine Dampfkesselexplosion statt, die inbezug auf die Vernichtung von Menschenleben (6 Tote, welche 25 Kinder hinterliefsen, 3 Schwerverletzte und 2 Leichtverletzte) sowie hinsichtlich des Umfanges ihres sonstigen Zerstörungswerkes weitgehendes Aufsehen erregte1). Unterm 8. Juni 1899 ersuchte der erste Staatsanwalt bei dem gemeinschaftlichen Landgericht in Gera um Mitteilung, ob ich geneigt sei, ein Gutachten in der Angelegenheit abzugeben; von dem Oberingenieur des sächsischen Dampfkessel-Revisionsvereines, Baurat Haage, der eine Untersuchung unmittelbar nach der Explosion an Ort und Stelle vorgenommen hatte, lag ein solches bereits vor. Rücksicht auf das grofse öffentliche Interesse, welches im 1) Ein vorläufiger Bericht findet sich Z. 1899 S. 671. Fig. 1. Mit gegebenen Falle bestand, glaubte ich, zusagend antworten zu sollen. Auf diesem Wege bin ich dazu gekommen, mich mit der Sache, insbesondere mit ihren Einzelheiten, zu befassen. Nachdem nun die gerichtliche Untersuchung durch öffentliche Verhandlung am 3. und 4. Oktober d. J. in Gera zum Abschluss gelangt ist, glaube ich, Ihnen über die Sache berichten zu sollen, weil es im allgemeinen Interesse gelegen ist, dass man aus dem traurigen Ereignis diejenigen Lehren zieht, welche sich daraus ableiten lassen. Ich werde mich dabei auf die Feststellungen stützen, die gemacht worden sind; die Ermittlung, welche Person jeweils für das eine oder andere, was bemängelt oder getadelt werden muss, verantwortlich ist, werde ich gewiss unter Ihrer Zustimmung als Nebensache betrachten. Der explodirte Kessel, 1897 erbaut und aufgestellt, also bei der Explosion erst reichlich 11/2 Jahre alt, war, wie Fig. 1 und 2 Fig. 2. Dampfkessel der Papierfabrik in Rosenthal. C. Bach: Eine lehrreiche Dampfkesselexplosion. 4 Batterien von 4 übereinander liegenden Cylindern von je 750 mm Dmr. und 7000 mm Länge. Die drei unteren Reihen waren nach vorn geneigt angeordnet (vergl. Fig. 1), die obere Reihe wagerecht. Genehmigungsdruck: 12 at. Die Heizfläche betrug 234 qm, die Rostfläche der vier Feuer 40,725 2 5,8 qm, das Kesselgewicht reichlich 34000 kg, der Wasserinhalt rd. 42 cbm. Material: Flusseisenblech in der Stärke von 10,5 bis 11,5 mm. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingemeure, Als Brennmaterial wurde Zwickauer Nusskohle von der Gewerkschaft »Morgenstern« verwendet, deren Heizvermögen 1 von dieser zu rd. 6700 WE angegeben wurde. Die meinerseits veranlasste Untersuchung lieferte 6748 WE. Nach Angabe der Betriebsleitung sollen auf den 4 Rosten des Kessels nicht mehr als rd. 5000 kg in der 12 stündigen Schicht verbrannt worden sein. Die gröfste Aufschreibung, welche vorgelegt wurde, wies 5200 kg auf. Für Perioden der gröfsten Anstrengungen schätzte der eine Oberheizer den stündlichen 18 19 20 21 6 40 39 38 34 60 59 58 45 Fig. 3. 2322 75 76 77 Erster Schuss des linken untersten Sieders. Fig. 5. 26 27 28 3786kg 5,6 23mm 54000- 93 123 123 3118kg 73H 12,1mm 3518 - 13.0 3389 3747kg 7,3vM 118mm 121. 19 20 21 3252kg 12,1mm 3792 715H 12.2 3890 8,1 12,1 I unten Fig. 4. platte des linken unteren Sieders, d. i. des Cylinders A in Fig. 2, eine Ausbeulung entstanden, welche den Angaben des zuständigen Gewerberates zufolge etwa 40 cm Dmr. und 12 cm Tiefe gezeigt baben soll, als sie herausgekreuzt und das entstandene Loch durch eine aufgenietete Scheibe wieder geschlossen wurde, was im Frühjahr 1898 geschehen ist. Bei der gerichtlichen Verhandlung am 3. Oktober 1901 war festzustellen, dass man infolge Undichtwerdens dieser im Feuer liegenden Nietverbindung dazu geschritten war, die Flickscheibe zu beseitigen, den Rand des Loches auszukreuzen und nochmals einen neuen Flick aufzunieten. Natürlich hielt auch diese Verbindung nicht dicht; trotzdem hatte man zunächst die Absicht, nochmals auszukreuzen und zum drittenmale einen Flick aufzusetzen; jedoch entschloss man sich schliesslich dazu, eine Erneuerung der Feuerplatte vorzunehmen, was im Dezember 1898 zur Ausführung gelangte. Der erste Schuss des linken untersten Sieders A, Fig. 2, wurde abgenietet und in die Kesselfabrik geschickt. Gemäfs der Bestellung wurde jedoch nicht der ganze aus einem einzigen Blech bestehende Schuss erneuert, sondern es wurde die untere und gröfsere Hälfte des Schusses abgekreuzt und durch ein neues Blech von rd. reichlich 2700 mm Länge ersetzt, vergl. Fig. 3 und 4. Gegen Ende des Jahres 1898 war der Schuss mit der neuen Feuerplatte wieder angenietet. Bei der Verhandlung am 3. Oktober wurde durch eingehendes Befragen festgestellt, dass der erste Schuss gut auf den zweiten gepasst hatte. Eine amtliche Druckprobe wurde nicht vorgenommen. Am 20. April 1899 früh 614 Uhr unmittelbar nach dem Schichtwechsel die Fabrik arbeitet Tag und Nacht explodirte der Kessel durch Aufreifsen der neuen Feuerplatte. Die Explosion soll eingetreten sein, als der Heizer die Thür zum Feuer des explodirten Sieders geöffnet und mit dem Schüreisen zu arbeiten begonnen hatte. Fig. 5 zeigt den Sieder A, Fig. 1, in die Ebene abgewickelt, und zwar ist ABCD die Feuerplatte mit dem eingetragenen Verlauf des Risses, wie er sich von der Innenseite des Sieders gesehen darstellt; Fig. 3 lässt die Rissbildung von aufsen erkennen, in der Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfei les y. Die in Fig. 3 durch bezeichneten Nieten der Quernaht waren abgerissen. ADFE, Fig. 5, ist das übrige Stück vom ursprünglichen ersten Schuss und GEBH das Blech des sich anschliefsenden zweiten Schusses. Wie ersichtlich, geht der Hauptriss abcdef von der hinteren Kante der Feuerplatte zunächst eine Strecke in der Achsenrichtung des Kessels durch Nietlöcher der inneren Nietreihe der linken Längsnaht, läuft sodann schräg nach unten über die Vertikalebene der Kesselachsexx hinaus, nimmt darauf die Richtung der Kesselachse nach vorn an und teilt sich etwa 600 mm vor dem Boden in zwei links und rechts schräg nach oben verlaufende Risse. Der Boden mit dem anhängenden Blechstück I wurde fortgeschleudert1). Der Riss verläuft mit Ausnahme einer kleinen Stelle (bei F) am Kopfe des Sieders ausschliesslich durch die neue Feuerplatte. Wassermangel, zu hoher Dampfdruck, Schwächung des Bleches durch Abrosten kommen als mögliche Explosionsursachen nicht inbetracht. Die Untersuchung des Feuerplattenbleches in Stuttgart, wozu 46 Stäbe (Stab 1 bis 46) den verschiedenen Stellen, die in Fig. 5 und zumteil auch in Fig. 3 eingetragen sind, entnommen wurden, ergab, dass das Material in dem Zustande, in welchem es sich in der Platte befand (die Stäbe wurden kalt herausgearbeitet und mit der Presse sorgfältig gera le gerichtet), zeigt: Zugfestigkeiten von 3182 bis 4025 kg/qcm, >>> 2,7 15 vH. Nach vorherigem Ausglühen des Materials (10 Stäbe: A, B, C, C1, D, E, F, G, H und J, Fig. 5) fanden sich Zugfestigkeiten von 3118 bis 3518 kg/qcm, « 7,3 Die Einzelergebnisse sind in der Zusammenstellung am Schlusse (S. 79) niedergelegt, auch in der Zeichnung Fig. 5 zumteil eingetragen; so ist z. B. im mittleren Teile der Feuerplatte der Stab, welcher an seinem Kopfe die Ziffer 2 trägt, Stab Nr. 2; 3903 bedeutet die Zugfestigkeit in kg/qcm und 5,9 die Dehnung in Hundertteilen, die dritte Zahl 12,5 die mittlere Stärke des Stabes in mm. Das Material der Feuerplatte kennzeichnet sich als Schweifseisen nicht blofs von geringer Güte, ins besondere hinsichtlich der Zähigkeit, sondern auch von bedeutender Ungleichartigkeit"). Die Würzburger Normen schreiben für Feuerblech vor: a) bei Schweifseisen 3600 kg Längsfaser 3400 » Querfaser 20 vH Längsfaser 15 >>> Querfaser b) bei Flusseisen 3400 bis 4000 kg 25 vH men hatte1). Dass die Blechstärke um etwa 10 vH gröfser war als diejenige des ursprünglichen Materials, konnte den Mangel an Zähigkeit natürlich nicht ausgleichen. Da die Verwendung von so minderwertigem Blech nicht absichtlich geschehen sein konnte, so vermutete ich ein Versehen und veranlasste weitere Erhebungen. Dabei stellte sich 7480 Fig. 6. 2775 heraus, dass das als Feuerplatte verwendete Blech ursprünglich die Abmessungen Fig. 6 gehabt hatte, als hinterer Schuss für das Flammrohr eines Flammrohrkessels bestimmt gewesen und thatsächlich auch als Mantelblech (d. h. als Blech dritter Güte) aus Schweifseisen geliefert worden war. Zu der Annahme, dass es ein Feuerblech sei, scheint man dadurch gekommen zu sein, dass sich unter der gleichen Lieferung zwei Feuerbleche von den gleichen oder nahezu gleichen Abmessungen befunden hatten, von denen das eine noch nicht verwendet worden war"). 2710 1) Inwieweit dieser Zusammenbau von Schweifseisen und Flusseisen bei starken Temperaturänderungen nachteilig zu wirken imstande ist, wird vorzugsweise von der Verschiedenheit der Wärmeausdehnungskoëffizienten beider Materialien abhängen; darüber liegen zuverlässige Zahlen zurzeit noch nicht vor. Hinsichtlich der Dehnungskoëffizienten (Elastizitätsmoduls) besteht ein grofser Unterschied nicht. 2) Die Kesselfabrik hatte ein Zeugnis des liefernden Hüttenwerkes beigebracht, welches sich auf die Prüfung von Blechen bezog, unter denen sich das fragliche Blech befunden haben sollte. Dieses Zeugnis vom 26. April 1897, in dem, wie festgestellt wurde, » BBB Feuerblech, also Blech erster Güte, bezeichnet, enthält folgende Angaben: dritter Nach diesem Zeugnis würden in den aus der Zusammenstellung ersichtlichen Fällen Kesselbleche dritter Güte eine weit gröfsere DehEin solches Zeugnis nung besitzen als Kesselbleche erster Güte. kann unter Umständen zu Verwirrung Anlass geben, nicht gegenüber den mit der Sache vollständig Vertrauten, wohl aber gegenüber denjenigen, bei denen diese Voraussetzung nicht zutrifft. Das Hüttenwerk, seitens der Staatsanwaltschaft um Aufklärung ersucht, gab die Erklärung ab: dass ein Blech III. Güte höhere Qualitätsziffern als ein solches I. Güte hat, kann unter anderm daher rühren, dass das betreffende Stück als Blech Güte I ausgewalzt wurde, aber aus irgend einem Grunde, z. B. weil es zu klein ausgefallen war, auf ein Blech III. Güte verschnitten worden ist*. deutscher Ingenieure. Da die lichte Weite des Flammrohres an dem einen (weiteren) Ende 850 mm, somit der Umfang daselbst 7 (850+12) 2708 mm betrug, wozu noch der Streifen für die Nietnaht tritt, und da die fragliche Schusslänge rd. 1480 mm sein sollte, so war es klar, dass die Faserrichtung des Schweifs. eisenbleches gemäfs seiner ursprünglichen Bestimmung in der Richtung der Abmessungen 2775 und 2710 zu verlaufen hatte. Bei der Verwendung als Feuerplatte, die reichlich 2700 mm lang sein musste, konnte das Blech jedoch nur so angeordnet werden, dass die Längsfaser in die Richtung der Kesselachse zu liegen kam, wodurch die gröfste Anstrengung der Feuerplatte quer zur Faser stattfinden musste. Den Akten hatte ich entnommen, dass der Kessel mit Kondensationswasser gespeist worden war, weshalb die Vermutung nahe lag, es werde sich auf der Kesselwand im Innern ein öliger Ueberzug gebildet haben. So wahrscheinlich das für die obere Reihe der Rohre des Kessels war, so konnte doch das Vorhandensein einer solchen Oelschicht an der Feuerplatte des untersten Rohres immerhin angezweifelt werden, namentlich auch mit Rücksicht darauf, dass das zum Speisen der Kessel verwendete Kondensations wasser einer Filtration durch Sand unterworfen worden sein sollte. Ich habe deshalb an der explodirten Platte wie auch im zweiten Schuss etwas von der dünnen Inkrustation, die vorhanden war eigentlicher Kesselstein fehlte an den mir von der Staatsanwaltschaft gesandten Blechen, abgekratzt und in dem chemisch-technologischen Laboratorium unserer Technischen Hochschule (Vorstand Professor Dr. Häussermann) untersuchen lassen. Beide Proben enthielten »einen in Aether löslichen Körper, welcher aus einem teilweise veränderten mineralischen Oel (Schmieröl) besteht«. Gleichzeitig übergab mir Professor Dr. Häufsermann ein kleines Schälchen, welches das aus der Untersuchung gewonnene Oel enthielt. Hiermit war das Vorhandensein einer Oelschicht auf der explodirten Platte, eine Folge der Speisung mit Kondensationswasser, welches das den Dampfmaschinen zugeführte Schmieröl wenigstens zumteil in sich enthält, nachgewiesen. Ferner war festzustellen gewesen, dass auch das dritte unterste Rohr des explodirten Kessels (C in Fig. 2) eine sehr bedeutende Ausbeulung zeigte, die nur während des Betriebes entstanden sein konnte; ebenso hatte man früher an dem andern Batteriekessel mehrfach Ausbeulungen beobachtet 1). Aufgrund dieses Materials kam ich zu dem Ergebnis: Ursache der Explosion ist Wärmestauung in der unmittelbar über dem Roste gelegenen Kesselwand in Verbindung mit der Minderwertigkeit des Bleches, aus dem dieser Teil der Wand bei der Ende 1898 stattgehabten Reparatur, bestehend in der Erneuerung der Feuerplatte, hergestellt wurde. Dieses Ergebnis deckt sich im wesentlichen mit demjenigen, zu dem Oberingenieur Baurat Haage gelangt war. Die Wärme staut sich in dem Feuerblech, d. h. dieses nimmt an der betreffenden Stelle eine vergleichsweise hohe Temperatur an: a) wenn der Betrieb ein angestrengter ist, d. h. wenn die Wärmemengen, welche von der Feuerseite her an die Kesselwandung zur Ueberführung herantreten, verhältnismäfsig grofs sind, was z. B. eintritt, wenn bei Verwendung von guter In der That liegt hier in dem Prüfungszeugnis ein Irrtum vor: es ist Feuerblech als Mantelblech bezeichnet. Man kann sich sehr wohl vorstellen, dass hierdurch in einem gegebenen Falle der Auffassung Vorschub geleistet wird, das Mantelblech, für welches das Zeugnis des Hüttenwerkes eine höhere Qualität erwarten lässt als für das gleichzeitig gelieferte Feuerblech, sei gut genug für eine Feuerplatte. Davon, dass von dem Mantelblech nur etwa jedes vierte Blech geprüft zu werden pflegt, dürfte mancher Kesselschmiedemeister wenigstens zurzeit noch nicht unterrichtet sein. In das Zeugnis hätte mindestens ein aufklärender Vermerk gehört. Das Recht des Hüttenwerkes, bessere Bleche zu Preisen zu liefern, welche für geringere Bleche gefordert werden, soll selbstverständlich nicht bestritten werden. 1) Nach bei den Akten liegenden Angaben sollen Ausbeulungen in Längen bis bis und in Breiten beobachtet 900 mm worden sein. 1200 mm |