Om ångmaschiner och deras användande/6

←  Om söndersprängning af Ångpannor

Om ångmaschiner och deras användande, hufvudsakligen till sjös. En Historisk, Theoretisk och Praktisk Afhandling av Johan Henrik Kreüger Om Papins säkerhetsventiler, deras brister och de olyckor de kunna förorsaka

Förklaring öfver orsakerna till de olyckor med ångkittlar, som ofvan blifvit omnämde  →

6.
Om Papins Säkerhetsventiler, deras fel och de olyckor de kunna förorsaka.

Enligt hvad här förut blifvit anfördt om ångans tilltagande expansionskraft, i mån af ökad värme, jemfördt med Tab. A, synes att ett kärl, som innehåller vatten, och som utsättes för mycket stark värmegrad, skall ovilkorligen springa sönder, det må vara huru starkt som helst, så framt icke någon öppning afleder ångan, innan dess expansionskraft blir starkare än kärlets motstånd. Ofvan anförde olyckshändelser, jemte många flere, hafva bevist sanningen häraf.

För att hindra explosionen är derföre nödigt, att ångkittlarnes form och styrka äro proportionella emot ångkraften. Om man alltid kunde vara säker derpå, att den för ångan bestämda värmegraden aldrig blefve öfverskriden, då behöfdes icke några andra försigtighetsmått; men då man betänker de många orsaker som hastigt kunna föröka den instängda ångans värmegrad, blir det nödigt att vara betänkt på alla säkerhetsmedel emot sprängningar.

Den af Papin uppfunne säkerhetsventilen, synes häremot bereda full säkerhet. Ty om, till exempel, säkerhetsventilen såsom vanligt vid kondenserings-maschiner, äger en last af 4 ℔ v. v. per qvadrat verktum, och atmosferiska tryckningen antages till 15 ℔, synes ganska klart, att så fort ångans tryckning in uti kitteln, öfverstiger 19 ℔ per qvadrat verktum, så bör ventilen lyfta sig och utsläppa ånga. Men detta är likväl icke alltid tillfyllestgörande. Det blir tillika nödigt, att ventilens hål är tillräckligt stort, för att låta den öfverflödiga ångan utströmma. Emellertid blir den ånga, hvilken är tätt under ventilen då denna lyfter sig, af mindre expansionskraft än den längre ned uti kitteln befintliga, hvarigenom ventilen, som tryckes af atmosferiska luften, åter sänker sig, oaktadt ångan uti kitteln kan vara af högre tryckning än både atmosferiska luften och ventilens last tillsammantagne, och således utströmmar mindre ånga än som erfordrats, för att uti kitteln få ångan till lagom tryckning.

Ett annat fel med Papins säkerhetsventil är, att ehuru ångkittelns tjocklek och styrka kan vara tillräcklig för att emotstå ångtryckningen vid vanliga värmegrader, så händer likväl, i fall öfra delen af ångkitteln skulle kunna, af en eller annan orsak, komma att uppdrifvas till nära röd hetta, och emedan uppglödgadt jern icke har större styrka än en sjettedel af hvad det äger som kallt, att denna upphettade del af kitteln springer för en sjettedel af den ansträngning, som den eljest skulle uthärda; således långt innan säkerhets ventilen kan lyftas.

Uti Frankrike undersökas och stämplas alla ångkittlar, af tillförordnade besigtningsmän, innan de få begagnas. Enligt der gällande reglemente, böra alla gjutna kittlar hafva undergått en pressning af 5 gångor den styrka som de böra uthålla under bruk, innan de få stämplas; men de af valsade jern- eller kopparplåtar, endast 3 gångor nämde styrka.

Men äfven med förutsättande af en säkert verkställd besigtning, utvisar den endast hurudant kittelns förhållande var såsom ny; men icke sedan den blifvit begagnad. Således synes, att ehuru våra vanliga säkerhetsventiler, eller de af Papin uppfunne, äro uti fullkomlig ordning, är det likväl icke omöjligt att en ångkittel kan komma att springa. 1:o Emedan säkerhetsventilens öppning kan vara mindre, än som erfordras för att afleda en hastigt utvecklad stark ånga. 2:o Emedan kitteln proberas såsom kall; och då den upphettas till mycket hög värmegrad, blir metallens styrka det igenom betydligt försvagad. 3:o Då en mycket hastig förändring uti ångans expansionskraft, under det kitteln kokar, kan åstadkomma en sprängning, å sådant ställe, som med en mycket starkare ansträngning blifvit försökt; men hvarvid kraften småningom blifvit förökad, och hvarvid den således uthållit det starkare profvet. 4:o Emedan kitteln hastigt försämras öfver elden; och efter vissa månaders bruk, blir pannans metall mycket försvagad.

Säkerhetsventilen må derföre vara hurudan som helst, så bör likväl maschinisten ofta undersöka sin kittel, han bör noga hindra alla mycket hastiga förändringar uti ångans värme, och hufvudsakligen efterse, att aldrig någon del af pannan blir uppglödgad.

Stundom kan det äfven inträffa, att säkerhetsventilen rostar, hvarigenom den erhåller en sådan adhesion, att den icke lyfter sig vid mycket starkare påprässning än den eljest påräknade. Maudslay säger derföre, att en säkerhetsventil icke mera förtjenar detta namn, så snart som den varit stillastående en enda vecka.

För att vara så mycket säkrare är nu allmänt antagit, så väl uti England som Frankrike, att inrätta hvarje kittel med 2:ne säkerhetsventiler. Den ene af dem är alltid tillgänglig för den som eldar, för att kunna, när så beböfves, utsläppa ångan, den andra är innesluten i en låda med lås, hvartill egaren eller befälhafvaren alltid har nyckeln.

Sedan man uti Frankrike blifvit öfvertygad derom, att de vanliga säkerhetsventilerna icke lemnade fullkomlig visshet emot ångpannans explosion, föreslogs derstädes en annan art ventiler, bestående af en plåt, af någon mycket lättsmäll metall, som insattes uti ett hål på pannans ångkammare. Detta slags ventiler hafva befunnits medföra fullkomlig säkerhet.

För att rätt kunna finna nyttan af nyssnämde säkerhetsventiler, är det nödigt att veta, det vattenånga väl kan äga en mycket hög temperatur, utan att derföre hafva stark expansionskraft; men deremot är det alldeles omöjligt, att nämde ånga kan äga stark expansionskraft, utan att dermed förena en motsvarande hög värmegrad.

Af tabellen A synes, huru hög värmegrad som motsvarar ångans expansionskraft, af 1, 2 &c. gångor atmosferiska luftens tryckning. Medelst ledning deraf vet man således, att den inneslutna ångans värmegrad, i mån af maschinens och kittelns styrka, icke får öfverstiga ett visst gradtal på thermometern. Om man nu betäcker en öppning ofvanpå sjelfva ånghammaren med en plåt, sammansatt af bly, tenn och vismuth, hvars proportioner äro så fördelade, att plåten smälter vid den utstakade högsta värmegraden som ångan får innehålla, så synes det vara omöjligt, att ångan uti kitteln någonsin kan komma till högre värmegrad; ty om denna öfverskrides, smälter metallplåten genast, och lemnar en fri öppning för ångan att utrusa.

I Frankrike stadgar ett kongl. reglemente, att alla ångkittlar skola vara försedde med 2:ne smältbara plåtventiler af olika storlek. Smälthettan för den mindre plåten är 10 proc. högre temperatur, än den hvartill ångan är beräknad; den andra plåten har ännu 10 graders högre smälthetta.

Oaktadt dessa plåtventiler uti Frankrike redan några gångor förekommit olyckor, så lemna likväl de flesta ångmaschins fabrikanter företräde åt de vanliga Papins ventiler, hvarmed de Franska kittlarne i alla fall äfven äro försedda.

De som afstyrka de smältbara plåtventilerna, anföra emot dem, att de icke utvisa ångans expansionskraft, utan blott dess värmegrad. Häruti hafva de likväl orätt; ty enligt hvad förut blifvit omnämdt, kan ångan aldrig uppdrifvas till mycket hög tryckning utan att motsvarande värmegrad medföljer.

De påstå äfven, att den smältbara plåten icke blir smält förr, än den förut är uppmjukad, och således är att befara, det den springer under en mindre påprässning än den påräknade. I början inträffade detta äfven; men sedan man nu ytterligare betäcker den smältbara plåten med en tätt dertill sluten tunn metallbetäckning, så har denna olägenhet upphört. Likväl inträffar ännu, att det på plåten uppkommer blåsor, när värman nalkas till den bestämda smälthettan; men då är äfven hettan uppdrifven mycket nära till densamma. Erfarenheten har alltid visat, att den plåt som börjar mjukna, blifvit uppkastad i höjden, och lemnat fritt utlopp för ångan. Det erfordras lång tid att sedan ånyo ställa ventilen i ordning, och få kitteln fyld med ånga. Härunder blir verket naturligtvis stillastående. På ett ångfartyg som vore nära land i öppen sjö, eller som ernar inlöpa i hamn, kunde en sådan händelse medföra fartygets förolyckande. Denna omständighet är orsaken hvarföre Engelsmännen ännu icke antagit denna art säkerhetsventiler.

De åter som försvara dem, åberopa den fördelen, att man sålunda är alldeles oberoende af maschinistens godtycke, att efter behag höja ångtryckningen. Deremot kan likväl invändas, att den som vill, kan äfven uti detta fall åstadkomma säkerhet, om han, till exempel, låter en kall vattenström rinna uppå den smältbara plåten. Denna smälter då icke, oaktadt värmen under densamma uppgår och öfverstiger dess smälthetta. Och i sådant fall är med införandet af dessa säkerhetsventiler ingenting vunnit. Säkerhetsventilerna, så väl Papins, som de nyss beskrifne med smältbara plåtar, utgöra i sjelfva verket icke annat, än en försvagning som ångkitteln, i afseende på sitt gods, på några ställen i betydlig grad undergår. Såsom ett annat medel att åstadkomma denna försvagning, har blifvit föreslaget, att på åtskilliga ställen å öfverkant af pannan göra mindre hål, samt att betäcka dem med tunna plåtar, hvilka äro af mindre styrka än den för kitteln beräknade. Explosionen af en sådan liten plåt kunde aldrig medföra någon betydlig skada.

Denna inrättning synes beräknad med mera tillförlitlighet än de smältbara plåtarne; likväl är detta förslag ännu på ganska få ställen antaget. Ångmätaren eller barometern blir i alla fall den mest tillförlitliga af alla säkerhetsventiler, om den rigtigt skötes.

Då elden tändes under en ångpanna, upptager luften den del af pannan som icke är fyld med vatten. Denna luft som snart blir blandad med ånga, ingår småningom uti maschinen, så att icke någon luft, utan blott ånga återstår uti kitteln. Om nu elden åter utsläckes, kondenseras äfven ångan uti kitteln, allt efter som värman aftager, och snart blir hela kittelns ångrum alldeles tomt. Då tryckes kitteln utifrån med hela atmosferens tyngd, och som ingen mottryckning finnes inifrån, blir kitteln sammanprässad, i fall dess styrka ej är ganska stor.

För att förekomma skadliga följder häraf, haf man uppfunnit en inre säkerhetsventil, som öppnar sig utifrån inåt. Den qvarhålles vid ångrummets tak genom en spiralfjeder eller motvigt, hvilken icke fordras starkare, än att den uppbär ventilplåten och trycker den mot öfverkant af ångrummet. Genom denna inrättning kan inre tryckningen uti kitteln aldrig blifva mindre än atmosferens, utan att yttre luften genast inrusar genom denna ventil, och någon skada å kitteln kan ej befaras, förorsakad deraf, att ett tomt rum hastigt uppstått inuti densamma. Men man bör i alla fall vara noga uppmärksam deruppå, att ångrummet icke blir hastigt afkyldt, hvilket kanhända, i fall en störtsjö skulle öfverskölja kitteln.