Om ångmaschiner och deras användande/7

←  Om Papins säkerhetsventiler, deras brister och de olyckor de kunna förorsaka

Om ångmaschiner och deras användande, hufvudsakligen till sjös. En Historisk, Theoretisk och Praktisk Afhandling av Johan Henrik Kreüger Förklaring öfver orsakerna till de olyckor med ångkittlar, som ofvan blifvit omnämde

Om besiktningar af ångfartyg, och dertill hörande maschiner  →

7.
Förklaring öfver orsakerna till de olyckor med ångkittlar, som ofvan blifvit omnämde.

Uti en ångkittel, der elden eller rättare lågan icke kommer högre än det inneslutna vattnets yta, äro både vattnet och den deraf uppkommande ånga af nästan samma värmegrad. Men ett sådant förhållande förefinnes icke mera, när uti kitteln finnes litet vatten, och lågan, i följd deraf, är högre än vattenytan; ty då stiger den instängda ångan, som är uti beröring med kittelns högt uppvärmda, möjligtvis glödgade sidor, till en mycket hög värmegrad, utan att derföre äga en deremot svarande expansionskraft, dels deraf, att ångan icke är nog mättad af vattengas, dels af orsaker som snart skola omnämnas.

I händelse uti en sådan kittel finnes litet vatten, samt ångan som trycker derpå, har mycken värma, men endast lagom expansionskraft, och det antages att säkerhetsventilen öppnar sig helt och hållit, så blir följden deraf, att ångan hastigt utrusar. Vattnet, som härigenom blir befriadt ifrån den tryckning det förut lidit, förvandlar sig till skum, och fyller hela ångrummet, likasom då korken till en butelj champagne vin hastigt öppnas, endast med den skillnad, att här uppkastas vattnet uti små droppar. Uti dfin nästan glödheta ångan som är qvar, och genom beröringen med eldrörens glödgande ytor, förvandlas det deremot hastigt uti ånga, hvilken har mycket stark expansionskraft, så att den, oaktadt säkerhetsventilen är alldeles öppen, likväl icke lemnar tillräckligt utlopp för den starka ångan, utan kittelns sidor blifva söndersprängda.

Vid denna förklaring finnas likväl trenne hypotheser antagne. Man anser kittelns sidor, som icke äro sköljde af vatten, kunna erhålla en ganska hög temperatur, och meddela densamma till närgränsande ånga, utan att det vatten hvarpå denna ånga trycker, för mycken del deraf. Man antager ytterligare, att sjudande vatten uti form af skum, uppkastas nedifrån till en viss höjd, så snart man hastigt förminskar den tryckning som varit derpå. Man beräknar slutligen, att det kringspridda vattnet uti den heta ångan, hastigt skall förvandla sig till ånga. Den första satsen kan icke af någon bestridas; ty då ett metallkärl fyldt med vatten sättes öfver eld, och icke deraf blir glödgadt, kommer sådant deraf att vattnet beständigt borttager den värme hvarmed kärlets sidor upphettas; ångan kan deremot icke likaså hastigt afleda värman. Om eldslågan räcker till någon del af kitteln, som är öfver vattenytan, kan denna del blifva glödgad, och meddela glödhetta till närgränsande ånga, hvilken åter uti sin ordning sprider den uti hela kitteln, under det den uppstiger uti ångkammaren. Och sådane händelser hafva ofta visat sig, såsom att stickor, hvilka legat uppå ångkammaren, fattat eld.

Följande försök, gjordt af Perkins, bevisar detta ganska tydligt. Han hade stält en kittel af 4 fots höjd och 1 fots diameter vertikalt öfver en ugn. Botten var omgifven af en låga som uppsteg till 1⁄3 af kittelns höjd, under det att vattnet icke räckte till mera än 1⁄6 deraf; således emottog 2⁄6 af kittelns yta omedelbarligen eldens verkan, den ena sjettedelen deraf var öfver, och den andra under vattenytan. Säkerhetsventilen befanns på kittelns halfva höjd, och belastad med ungefär samma tyngd som atmosferiska luftens. Man ifylde vatten i mån som det afdunstade. En thermometer, som nedsänktes ända till botten af kitteln, visade 104°; lika temperatur hade äfven ångan näst öfver vattenytan, men på medelhöjden uti kitteln visade thermometern 260° och kittelns lock var glödgadt. Hvaraf den första satsen synes bevisad.

Det finnes flytande ämnen, som under kokning erhålla en hastig skakning; sådant är fallet till exempel med svafvelsyra. Samma förhållande, ehuru uti mindre grad, visar sig äfven med mjölk. Om man noga undersöker kokande vatten, finnas små droppar som ifrån ytan uppkastas; detta förekommes endast af en stark tryckning på vattenytan, men om denna tryckning hastigt upphör, förvandlar sig vattnet helt och hållit till skum, bestående både af vatten och ånga, och då dess utrymme derigenom betydligt föröker sig, sprider det sig uti hela kitteln. Man kan derföre med Perkins antaga, att om ångans expansionskraft hastigt förminskas, så uppstiger vattnet öfver sin vanliga yta och fyller hela kitteln.

Perkins har äfven, hvad den tredje satsen angår, eller det till skum förvandlade vattnets hastiga öfvergång till ånga, visat oss sanningen deraf genom sina försök. Han hade med vatten fylt en af sina metallcylindrar eller generatorer, och uppdref det till 260° Celsii värma. På sidan af denna cylinder var en reservoir, hvaruti icke fanns något vatten, och som innehöll ånga endast af lågtryckning; men dess temperatur var likväl 650°. Dessa tvenne kärl hade gemenskap med hvarandra genom ett rör, hvilket en hårdt lastad säkerhetsventil vanligen tillslöt. Då nu, medelst en tryckpump, en viss qvantitet kallt vatten insprutades uti generatorn, måste säkerhetsventilen vid kommunikationsröret lyfta sig, och lemna fritt genomlopp af lika så mycket varmt vatten till reservoiren, för att der förvandlas till ånga. Reservoiren var försedd med en serskild säkerhetsventil, hvilken utvisade om ångförvandlingen derstädes skedde hastigt. Perkins försäkrar att förvandlingen skedde uti ett ögonblick, eller att insprutningen knappast hade för sig gått, förr än reservoirens säkerhetsventil utvisade en ångtryckning ifrån 40 ända till 100 gångor atmosferens. Denna sats är dessutom bekräftad äfven genom många andra försök.

Efter denna theori finnes, att då en explosion med en ångkittel inträffar, måste vattenytan deruti hafva betydligt sänkt sig, antingen derigenom att matare-pumpen är uti oordning, eller någon läck finnes å kitteln, och att i följe deraf en mycket stark upphettning uti öfra delen af pannan uppkommit. Häraf förklaras äfven de märkvärdiga tilldragelser, som vid förut omnämde explosioner ägt rum, nemligen att pannan blifvit delad uti tvenne delar, efter en horizental sektion. Att flera kittlar, begagnade till samma maschin, sprungit nästan på en gång, har förorsakats deraf, att då en kittel, hvilken haft för litet vatten, på ofvanbeskrifna sätt sprungit, har derigenom det gemensamma ångröret till alla kittlarne blifvit afbrutet, hvarigenom den instängda ångan fått fritt utlopp uti luften. Det inneslutna och hårdt tryckta vattnet har sålunda blifvit hastigt uppkastadt uti skum, och förvandladt till ånga af så hög tryckning (emedan det var öfvermättadt af vattengas), att densamma icke hunnit utströmma genom den gjorde öppningen, utan söndersprängt kitteln.

Det har förut blifvit nämdt om en kittel, som först uppkastades i luften och sedan söndersprang. Perkins theori förklarar äfven detta fenomen tydligt. Dessa slags explosioner inträffa icke förr, än ett betydligt utrusande af ångan uti kitteln föregått. Om ett sådant utrusande sker genom säkerhetsventilen, vanligen stäld ofvanpå kitteln, så åstadkommer återverkan, långt ifrån att upplyfta kitteln från sin grund, tvertöm, att starkare fasttrycka den derstädes. Men om ångans utrusande uppkommer genom ett hål på kitteln, som är beläget uti eller omkring dess botten, så kan kitteln, genom grundens motverkan, blifva kastad uti motsatt riktning, likasom det tillgår vid en mina. Dertill erfordras endast att ångan har tillräcklig expansionskraft. Då härtill lägges, att den hastiga rörelse hvaruti vattnet genom en sådan öppning blir försatt, icke underlåter att uti de varmare och öfre delarne af kitteln uppkasta en del deraf, hvilket hastigt öfvergår till ånga, ökar äfven detta dess expansionskraft.

Då Perkins theori, på ett tillfredsställande sätt, förklarat orsaken till alla ångkittelns explosioner, bör emot sådana händelser vidtagas nödiga försigtighetsmått, hvilka i allmänhet äro ganska enkla, och bestå hufvudsakligen deruti: att först, genom smältbara plåtar, hindra det någon del af pannan blir för starkt upphettad eller glödgad; för det andra, att noga efterse det matare-pumpen är uti god ordning, och att vattnet uti kitteln alltid bibehålles vid sin rätta höjd. Om, oaktadt dessa försigtighetsmått, pannan likväl på något ställe skulle blifva glödgad, bör man noga åkta sig ifrån att hastigt öppna säkerhetsventilen, eller att låta den redan utvecklade ångan hastigt utrusa uti luften, utan i det stället så fort som möjligt utsläcka elden.

Frankrikes skickligaste konstruktions-officer, Marestier, instämmer uti Perkins ofvan anförda förklaring om orsakerna till ångkittlars explosion; men Marestier anser att vattnet uti kitteln, som genom hastig förtunning af ångan kommer att uppfräsa, vid dess vidrörande af kittelns uppglödgade sidor, skall förvandla sig till sådan mängd ånga, och af sådan tryckning, att säkerhetsventilen icke mera förmår utsläppa densamma, då Perkins deremot förmodat, att vattnets beröring med den högre och upphettade ångan inuti kitteln skall utveckla denna starka ånga.

Ehuru besynnerligt det torde förefalla, att en metall som är upphettad ända till glödhetta, likväl har ganska liten förmåga att utveckla ånga, så bevises likväl denna sats af många exempel. Ty om man släpper en droppa vatten uti ett glödgadt metallkärl, så dröjer det länge innan den förvandlar sig till ånga, då den likväl uti ögonblicket skulle undergått denna förvandling, om kärlet varit mindre hett.

Klapproths försök härom äro märkvärdiga. Han har anmärkt, att en droppe vatten, som nedfäldes uti en glödgad jernsked, erfordrade 40 sekunder innan den förvandlades till ånga. Efter en liten stund, då skeden blifvit något afkyld, nedsläpptes en annan droppe, som uppgick i ånga på 20 sekunders tid; den tredje droppen försvann på 6, den fjerde på 4, den femte på 2 och den sjette, sedan skeden var nära afskyld, blef genast ånga, så snart den vidrörde skeden. Ett helt olika förhållande torde likväl förefinnas in uti kitteln, än hvad ofvannämde små försök utvisat; ty uti kitteln har hvarje droppe, innan den kommer i beröring med den glödgade kittelns sidor, redan passerat genom så upphettade ånglager, att den troligen blifvit förvandlad till ånga, innan den hunnit till den glödgade ytan. Huru härmed ock må förhålla sig, så äro likväl Marestier och Perkins ense derom, att en glödgad kittel är hufvudorsaken till alla explosioner, att dess glödgning med sorgfällighet bör undvikas, samt att, om man på något ställe likväl skulle förmärka sådant, man då bör akta sig att hastigt öppna säkerhetsventilen.

Gonsoul, ifrån Lyon, förklarar ångkittlarnes explosion på ett helt annat sätt. Han yttrar, att om ett metallrör, som innehåller ett mycket starkt prässadt liqvidum, får ett sakta slag, så springer det sönder, oaktadt nämde rör skulle kunna emotstå en mycket starkare tryckning då den kommer småningom och utan slag. Denna sanning tror Gonsoul sig kunna begagna vid förklaringen af ångkittlars explosioner; ty enligt hans förmodan, bör den minsta stöt söndra kitteln, då den är starkt tryckt inifrån utåt. Således påstår han, att om säkerhetsventilen hastigt öppnas, bör kittelns botten erhålla en motstöt; och om ångan hastigt utsläppes på högra sidan af kitteln, skulle stöten kännas på den venstra, och tvertom. Hela denna hypothes har mycket emot sig, och synes mindre antaglig.

Åtskilliga vilja äfven förklara ångkittlars sprängning, såsom förorsakad af den förening af vätgas med syrgas, hvilken skulle föregå inuti kitteln genom vatten-partiklarnes beröring med det glödgade jernet, och hvilken förening sedermera skulle antändas genom någon elektrisk gnista. Denna hypothes möter ännu flere motsägelser. Likväl bör anmärkas att på ångfartyget Sjöhästen skedde i Nyköping år 1831 en explosion, när kitteln var kall och ett ljus fördes intill ett hål i densamma. Man har äfven velat påstå, att orsaken till ifrågavarande explosioner, skulle kunna bestå uti sjelfva eldstaden, och derstädes frambringas.

De eldkolonner som stundom visa sig öfver skorstenen till smedjor, öfvertyga derom, att det gas som medföljer rökströmen igenom skorstenen, innehåller blandning af sprängande ämnen. Ett exempel derpå framter den sprängning af ugnen till ett salpeter raffineri vid arsenalen i Paris, som för några år sedan inträffade, hvarvid sjelfva pannan var utan lock, och likväl blef hela ugnen genom en explosion alldeles förstörd, och pannan lemnad oskadad. Till att förekomma sådana olyckor, erfordras att så mycket som möjligt undvika upp- och nedgående höjningar uppå de rör, hvilka äro ämnade att leda röken; ty det är hufvudsakligen uti rörens knän, som detonerande gasföreningar bilda sig. Äfven blir det nödigt, att gallret, hvarpå bränslet ligger, alltid hålles tillräckligt öppet, hvarigenom kolgas undvikes. Om kolen äro bergoljaktiga och klibbiga, välla de sig tillsammans, och bilda en för lågan ogenomtränglig skorpa, isynnerhet om mycket bränsle på en gång inkommer; ugnen blir då en verklig distillerings apparat för kolgas, men deremot för ganska litet värma. Det är derföre nödigt för både säkerheten och hushållningen, att icke på en gång öfverlasta ugnen med för mycket bränsle. — Ofvannämde explosioner äro ej sällsynta i kittlar, som eldas med stenkol.

Ännu finnes möjligen en orsak till ångpannors sprängning. Med undantag af ångfartyg som gå på insjöar, floder och längs våra Östersjö kuster, hvarest sjövattnet icke innehåller mycken sälta, fyllas deras kittlar med salt vatten. Derutur afsätter sig saltet under vattnets kokning, och slutar med att långs kittelns inre sidor kristallisera en stenhård saltskorpa, hvilken dagligen tillväxer. Så länge denna skorpa icke finnes, aflemna kittelns sidor sin meddelade värme ganska hastigt till det inneslutna vattnet, och kitteln blir aldrig för het; men sedan saltskorpan bildat sig, hvilken, lik alla stenarter, är ganska svag ledare för värmen, kommer denna icke så fort till vattnet. Kittelns metall, som beständigt får emottaga ny hetta, och hvilket saltlagret icke hinner afleda, blir småningom glödgad. Deraf uppstår icke allenast en betydlig förlust af värma, utan det glödgade jernet har äfven förlorat en stor del af sin styrka; hvaraf en explosion ur kitteln lätt kan följa. Detta visar nödvändigheten af att ofta rengöra ångkitteln inuti, på fartyg som begagnas uti mycket salta haf. Sådant bör verkställas minst en gång i dygnet, der det låter sig göra.

Sedan erfarenheten bestyrkt, att potatesmjöl och malt-draf hindra kristallisering af salt, har man föreslagit, att stundom inkasta uti ångkittlarne af dessa materialier. Försök gjorda härmed hafva lemnat tillfredsställande utslag.

För alla ofvannämde olyckor har man likväl numera mindre att frukta på ångfartyg, och isynnerhet på våra Svenska; ty

1:o Äro vid ångfartygspannor elden på alla sidor, äfvensom öfver och under, omgifven med vatten, härigenom kittelns rödglödgning blir omöjlig, så framt det icke genom för mycket stor försummelse skulle hända, att vattenytan uti pannan får betydligt sänka sig. Men emot detta vattnets, aftagande hafva vi på våra nyaste ångfartyg, såsom på Rosen, tre kontroller, nemligen: a) de två kranarne, hvaraf den ena vid öppnandet bör spruta ånga och den andra vatten; b) glasröret utanpå kitteln, som är stäldt midt emot vattnets yta inuti kitteln, och c) samt det säkraste, såsom oberoende af maschinistens försumlighet, den inuti kitteln varande flytande ihåliga kopparkulan, hvilken, så snart den tillika med vattenytan sänker sig, derigenom genast öppnar en ventil, som insläpper mera vatten uti kitteln.

2:o Äro i allmänhet och isynnerhet å Svenska ångfartyg, säkerhetsventilerna mycket mindre belastade, än både på de Franska och Amerikanska.

3:o Segla våra fartyg merendels i mindre salta vatten, och komma stundom uti friskt vatten, då salt-kristalliseringen uti pannan, der den finnes, åter upplöser sig.

4:o Verkställes vår eldning om bord merendels med ved, hvarigenom den ofvan omtalte sammangyttringen af kolen till hårda skorpor, undvikes, samt å de ångfartyg, hvarest, i stället för ved, begagnas stenkol, äro desse förut förvandlade till så kallade coaks, och sålunda alla deras oljaktiga och svafvelaktiga partiklar redan borttagne, samt deraf följande olägenheter förekomne.