De stoomketel met toebehooren.
Het hooge lichaam, dat boven de wielen der locomotief kuipvormig uitsteekt, is niets anders als de zoogenaamde stoomketel, veelal van rood koper vervaardigd, rustende op stalen veeren en belegd met houten duigen, die, uithoofde van hunne geringe warmtegeleidende kracht, de te sterke afkoeling van den stoom beletten. Hoe wordt die stoom daarin gevoerd?
Twee zuig- en perspompen onder het plat, waar de machinist en de stoker zich bevinden, brengen - door middel van hefboomen, die zich onder het rijden ook bewegen, doch zonder nut, als de kranen gesloten zijn - het water uit een vergaarbak van den tender (kolenwagen), langs een gemeenschapshuis in den ketel. Daar moet het water verwarmd worden, met zoo weinig warmteverlies en zooveel spoed, als mogelijk is. Hiertoe dient de vuurkast, die de stoker, langs een deur van buiten, met kolen vult, waarvan de uitgebrande deelen, door den rooster op de aschplaat gevallen, bij overlast van zelf langs een klep verdwijnen. Daar echter de verwarming en het warmhouden van de groote massa water, op die wijze alleen, bezwaren op zou leveren, begeven zich de vlam en de rook van het vuur niet onmiddellijk de buitenlucht in, maar middellijk door 100 à 300 (naar gelang de grootte der locomotief) koperen buizen, genaamd vlampijpen, die, in de vuurkast aanvangende en in horizontale richting midden door den ketel gegaan, eindelijk aan den voorkant der locomotief, onder in den schoorsteen uitloopen. Het water wordt dus niet alleen verwarmd door de verwarming van de buitenwanden des ketels - gelijk dit bij voorbeeld met elken ketel van een theestoof het geval is - maar van binnen wordt het als doorboord met korte pijpen, die des te meer hier doelmatig zijn aangebracht, omdat het koken van water eene groote eigenaardigheid heeft, gelijk uit het volgende blijken zal.
Wanneer water (ook andere vochten), op een goed vuur, van onderen, verwarmd wordt, ontstaan er, op den bodem des ketels, kleine blaasjes, die, lichter dan de hen omgevende vochtdeeltjes, opstijgen, doch weder verdwijnen, zoodra zij, in de hoogere waterlagen, minder warmte en gevolgelijk grooter dichtheid ontmoeten. Deze blaasjes zijn dampblaasjes, want was het water, dan zou men ze niet in hetzelfde water onderscheiden en ook niet zien opstijgen, daar zij niet lichter zouden zijn, dan de omringende waterdeelen. Reeds spoedig vormen zich nu, aan al de langzamerhand verwarmde wanden, dergelijke blaasjes, die naar boven stijgen, verdicht worden en verdwijnen. Intusschen maakt het zich verwijderen van elk lichter deeltje uit de benedenlagen plaats voor zwaardere deelen, die achtereenvolgens afdalen van de bovenlagen, zoodat allengs de geheele watermassa warm wordt. Na eenige oogenblikken ziet men dan op den bodem groote bellen verschijnen; deze stijgen op in het vocht, zonder meer verdicht te worden, barsten aan de oppervlakte en vliegen als damp weg. Zoodra dit geschiedt, is de temperatuur 100 graden Celsius, het water kokend en de stoom gevormd, die nu door zijn elasticiteit de atmospheer of den dampkringsdruk op het water kan overwinnen en zich vrij verheft in de lucht.
Daar hier van koken spraak is, mogen er nog wel een paar andere onder de vele eigenaardige bijzonderheden daarvan vermeld worden. Eenigen tijd voordat het water begint te koken, hoort men het zingen of razen; vanwaar dit verschijnsel? Bij de opstijgende dampblaasjes, waar wij zoo even van spraken, doen de opvolgende verdichtingen een reeks van kleine ledige ruimten ontstaan, die daarna weder gevuld worden door het omringende water. Dat aanvullen, of liever invallen, veroorzaakt trillingen van het vocht, en hierdoor wordt die siddering of dat zingen voortgebracht. Het houdt op, als het water geheel aan het koken is, wijl er dan geen verdichtingen meer plaats hebben; wil men het echter lang laten duren, dan zette men, als het water vrij warm begint te worden, den ketel naast het vuur, de verwarming geschiedt dien ten gevolge minder snel, en dus zal het zingen langer aanhouden.
Dikwijls ziet men den stoom niet aanstonds ter plaatse waar hij door eene opening uit den ketel ontsnapt, maar iets hooger. Dit is zeer natuurlijk; want zuivere stoom is, als alle gassen, onzichtbaar, doch, bij de minste afkoeling verdichtende, vertoont hij zich aanstonds.
Den bodem van een ketel kokend water, vooral als hij zeer dun is, kan men ongestraft aanraken, daar hij bijna al zijn warmte aan het water afgeeft. Om dezelfde reden kan men ook in een vat, met een zeer dunnen papieren bodem, boven een vlam het water doen koken, daar de temperatuur van het papier niet hoog genoeg stijgt, om te kunnen verbranden. De Arabieren doen dit eveneens met bakjes van biezen. Maar keeren wij tot de locomotief terug.
De aangehaalde bijzonderheden toonen duidelijk, dat door middel der vlampijpen de reis der dampblaasjes, van de benedenste naar de bovenste waterlagen, en vice versa voor de zwaardere waterdeeltjes, veel voorspoediger gaat, zoodat de stoomvorming en zijn verzameling boven het wateroppervlak in de ketelholten, zeer gemakkelijk plaats heeft.
Een gedeelte van den bovenwand des ketels heet het mangat, waarlangs men voor reparatiën enz. er in kan afdalen, nadat hij, door de spuikraan is leeggeloopen. Verder bevindt zich, in de nabijheid van den machinist, het waterpeilglas, een dubbelomgebogen glazen buis, waarvan het eene been uitkomt in den stoom, het andere in het water, zoodat hierdoor de stand van buiten zichtbaar is. Tot hetzelfde doel zijn op zijde twee kranen aanwezig. Vervolgens ziet men nog aan den ketel twee veiligheidskleppen, die, door in kokers besloten spiraalveeren gedrukt, alleen bij te hooge stoomdrukking zich openen; een daarenboven is soms voorzien van een zegel, dat in hetzelfde geval breekt en zoo het bestuur in staat stelt, het al of niet voorzichtig zijn van den machinist te controleeren; immers gaat de stoomspanning zekere maat te buiten, dan lijdt de ketel gevaar van te springen.
Een hulpmiddel, om de spankracht van den stoom met juistheid te bepalen, is de manometer, een buisje met zeer dunne, buigbare wanden, spiraalvormig opgewonden; het ontrolt zich bij elke inwendige drukking op die wanden en bij elke uitwendige rolt het zich op; een der uiteinden van het buisje is open en gehecht aan een pijp met kraan, in gemeenschap met den stoomketel; drukt nu de stoom binnen tegen de wanden, dan ontrolt zich het buisje, en zijn ander uiteinde, verbonden met een klein wijzertoestel, verplaatst door die beweging den wijzer, die op een in graden verdeeld wijzerplaatje, achter een glas de atmospheeren aanwijst. Door atmospheer of damkringsdruk verstaat men eene drukking van ruim een N. pond op iederen vierkanten N. duim. Men onderscheidt de stoomwerktuigen in die van lage, middelbare en hooge drukking. In ons land worden die namen toegepast, naarmate de stoomspanning met ½, met 3½ of met nog meer atmospheeren den gewonen dampkrings- of luchtdruk overtreft.
Eindelijk behoort nog bij den stoomketel het stoomfluitje, dat voor de hoofdzaak bestaat uit een metalen schijfje, waar de stoom, ontsnappende door een nieuwe cirkelvormige spleet, met kracht tegen aan stoot en zoo een geraas maakt op twee à drieduizend meters hoorbaar.
De schoorsteen, waarvan het verband met de vlampijpen des stoomketels reeds is vermeld, heeft zulk een sterke trekking, dat vijf N. ponden coke per minuut verbranden; hiertoe is noodig 3600 kubiek voet lucht, die door de warmte soms tot 6000 wordt uitgezet. Deze hoeveelheid gaat dus elke minuut door de vlampijpen, met eene snelheid van 40 voet per seconde, en door de schoorsteen met eene van 120, grooter snelheid dan die van een zwaren storm.
Gaan wij thans over tot de beschrijving van het belangrijkste deel der machine.
(Wordt vervolgd.)
Auteursrechtvrij