Chapter 3

Behalve dit is het nog noodzakelijk, om te voorzien tegen elke geringe verandering in de spanning van den stoom, daar het van groot belang voor de geregelde werking van de stoommachine is, dat de veer- of spankracht van den stoom steeds dezelfde zij. Te dezen aanzien maakt men gebruik van eenen zeer vernuftig uitgedachten toestel, welke men eenen zich zelven regulerenden _demper_ zou kunnen noemen, en die op de volgende wijze is ingerigt. Aan het gedeelte van den ketel, nabij den schoorsteen, is in den top van denzelven eene opstaande buis of pijp L L, aan beide einden open, ingesloten. Het ondereinde van deze pijp reikt tot in het water binnen den ketel. Daarin hangt een cilinder van gegoten ijzer aan eenen ketting, die over schijven P P loopt, en aan welks ander einde eene plaat D hangt. Deze plaat, _schoorsteenregister_ of _demper_ genoemd, kan zich vrijelijk in sponningen op en neder bewegen, en alzoo de beneden opening van den schoorsteen X, waarin de rookleiding van om den ketel uitloopt, meer of minder sluiten. Daar nu in de buis L L het kokende water wordt opgedrongen, (overeenkomstig het verschil tusschen de spanning van den stoom met de drukking des dampkrings,) en daar de lengte des kettings, die over de schijven P P loopt, met het betrekkelijk gewigt van den ingehangen cilinder en demper D, derwijze is geregeld, dat deze cilinder altijd het oppervlak van het in de buis L L staande water, volgt, zoo zal de demper D moeten zakken, wanneer het water en de cilinder in de buis L L rijst, hetgeen met vergroote stoomspanning door opdrijving van het water in de buis L L moet gebeuren. De demper D aldus zakkende, wordt de beneden opening van den schoorsteen verkleind, waardoor de trekking, en het daarvan afhankelijk vermogen van het vuur, vermindert, en diensvolgens mindere stoomontwikkeling of verhitting plaats vindende, de stoom in spanning moet verminderen of afnemen, tot de primitief bepaalde maat, die altijd zoodanig geregeld is, van ruim onder de spanning te zijn, welke tot het ligten der veiligheidsklep vereischt wordt. Het tegenovergestelde van dit alles zal plaats grijpen, wanneer de stoomspanning binnen den ketel beneden de aangenomene maat daalt: want dan zal het water met den cilinder in den buis L L dalen, en den demper D doen ligten; waardoor het vuur heviger trekking ondergaat, dus feller branden zal, en de stoom in spanning stijgt, tot zoo lang de demper D weder de bepaalde opening voor de juiste trekking des vuurs zal hebben daargesteld.

§ 22.

De lezer zal gereedelijk opmerken, dat teneinde dezen toestel volmaakt te doen werken, het water in den ketel steeds volkomen op dezelfde hoogte gehouden moet worden: want daar deze vloeistof, door het gestadige verbruik van den stoom, aan eene gedurige vermindering onderworpen is, zoo daalt de oppervlakte aanhoudend, en dus ook het water met den cilinder in de pijp L L, waardoor de demper D rijst, het vuur dus steeds meer en meer aanwakkeren en de stoom eene grootere spankracht verkrijgen zoude. Om dit te voorkomen, bezigt men eenen anderen daarmede verbondenen toestel, waardoor de ketel voortdurend van eene zelfde hoeveelheid water voorzien blijft, niettegenstaande het verlies daarvan door verbruik van stoom; dit wordt voeding-toestel genoemd en de toerigting daarvan is als volgt:

Op den top der buis L L (zie Figuur 2) bestaat eene verwijding, die eenen waterbak aldaar daarstelt; in het midden van welken eene doorgaande opene buis staat, waardoor de ketting van den cilinder vrijelijk beweegt, en het inwendige der buis L L gemeenschap met de dampkringslucht doet behouden; in den bodem van den hier aangeduiden waterbak is eene opening (in de figuur ter vermijding van verwarring niet afgebeeld,) die met eene klep gedekt is, en waardoor zich water in de buis L L kan storten. Die klep is aan eenen hefboom _g t_ E verbonden, welke in t op eene steun draait of op en neder bewegen kan; van het uiteinde E dezes hefbooms, hangt eene dunne roede af, die door den top des ketels B B gaande, eenen zoogenaamden drijver F draagt, welken veelal van steen vervaardigd, voor een gedeelte in het water gedompeld is; aan het tegenovergestelde einde _g_ van den hefboom is een tegenwigt gehangen, de betrekkelijke zwaarte van drijver en tegenwigt is voor eene bepaalde gedeeltelijke indompeling van den drijver geregeld, waarbij de klep van den waterbak op den top der buis L L, door den hefboom _g t_ E gesloten gehouden wordt. Wanneer dan het water in den ketel vermindering ondergaat, zal noodwendig ook de drijver F moeten dalen, en den hefboom bij F naar beneden trekken, waardoor de klep in den waterbak zal geopend worden en water in de buis L L doen storten, dat zoo lang zal aanhouden, tot dat het water in den ketel weder op de noodige hoogte zal zijn geklommen, om door den drijver F de klep weder te doen sluiten. Het water, dat alzoo tot aanvulling dient, wordt in den bak op den top der buis L L, aangevoerd, door middel van eene kleine pomp, die door de machine bewogen wordt. De plaats in den top des ketels, bij _e_ waardoor de dunne drijverroede gaat, is met eene geslotene bos voorzien, waarin de dunne roede, in hennep of vlas gepakt, genoegzaam vrij op en neder kan bewegen, zonder stoom door te laten; zoodanige bos wordt pakkingbos genoemd, terwijl de buis L L veelal den naam van voedingbuis draagt, en het daarin dienende water voeding water genoemd wordt.

Wat nu de hoogte betreft welke dusdanige voedingbuis L L behoort te hebben, zij opgemerkt, dat het water daarin zoo veel zal moeten kunnen opklimmen als noodig is, om de meerdere stoomspanning in den ketel boven die des dampkrings, te kunnen tegen drukken, met nog eenige hoogte meer tot speelruimte van den inhangenden cilinder.--Uit hetgeen wij in § 9 en § 11 gezegd hebben, kan men opmaken, dat wanneer de meerdere spanning van den stoom binnen den ketel, per vierkante ned. duim, 10 ned. looden boven die des dampkrings bedraagt, het water (hier rivierwater en kokend heet) ruim eene ned. el in den buis L L zal opklimmen, hetgeen voor eene vermeerdering van stoomspanning met 10 ned. looden, weder ruim eene ned. el meer zal zijn, wel te verstaan, gemeten uit het oppervlak van het water binnen den ketel; de meerdere stoomspanning boven den druk des dampkrings gegeven zijnde, kan men daaruit gevolgelijk de hoogte bepalen, tot welke het water in de buis L L klimt.

§ 23.

Niettegenstaande de eenvoudigheid van den hier beschreven toestel, en de zekerheid van de grondbeginselen, waarop een en ander rust, zoo gebeurt het nogtans, dat een of ander daarvan in het ongerede geraakt, waarom de bestuurder van het werktuig nog andere middelen dient te bezitten, om zich van den waterstand binnen den ketel te overtuigen: eene zaak die van het uiterste belang is, om dat daarvan het behoud van den ketel afhangt, en zelfs het uit een springen van denzelven ten gevolge kan hebben. Immers zoo keteldeelen, die met den vuurstroom in aanraking zijn, van water ontbloot geraken, dan kunnen die _over-heet_ of gloeijend worden, in dien zachten staat geenen genoegzamen tegenstand aan de binnen den ketel heerschende spanning bieden, en van een scheuren; ten andere kan toevallige aanslag van water op gloeijende plaatdeelen plotseling eene zoo groote hoeveelheid stoom voortbrengen, dat die door de veiligheidsklep of kleppen met geene genoegzame snelheid zich kan ontlasten, waardoor dus de ketel, met groot geweld, en gevaar, voor de bij zijnde personen, kan uit een springen.

Een der vertrouwdste middelen, is het gebruik van peilkranen, zoo als zij in de figuur op § 19. bij W en S afgebeeld staan. De pijp van de kraan W reikt tot een weinig beneden de gemiddelde waterlijn in den ketel; doch de andere, van de kraan S, reikt tot even boven de oppervlakte des waters. Ten einde zich nu te verzekeren, of het water op de vereischte hoogte staat, behoeft de bestuurder slechts deze kranen te openen. Wanneer dan het water door de kraan W dringt en de stoom door de kraan S blaast, zoo is dit een teeken, dat het water in den ketel op goede hoogte staat. Stroomt echter de stoom uit beiden, dan is dit een teeken, dat er te min, en zoo het water uit beide kranen dringt, dat er te veel water in den ketel is.

Ook zijn zoogenaamde waterpeil buizen, met glazen pijpen voorzien, van goede dienst, zoo die goed ingerigt zijn; want in die glazen pijpen ziet men dadelijk de hoogte van het water zooals het binnen den ketel staat; overigens zijn er nog andere middelen bekend, om eene bepaalde vermindering van het water in den ketel op te merken, meer of min onafhankelijk van de waakzaamheid des bestuurders, doch het is overbodig die hier te beschrijven.

§ 24.

Voor ketels, die in stoomvaartuigen of voor stoomwagens, (zoogenaamde locomotieven), dienen, geschiedt somwijlen de watervoeding insgelijks door eenen regelenden drijver; doch over het algemeen worden die ketels, naar aanwijzing van eenen vrijen of onverbondenen drijver, of volgens de aanduiding van peilkranen of waterpeilbuizen, door den bestuurder van de machine, die zulks opmerkt, naar gelang der behoeften, met water gevoed, door middel van eene of meer kleine perspompen, welke voor dien tijd door de machine in beweging gehouden, en na genoegzame werking weder afgeslagen worden.

§ 25.

Daar zich in eenen stoomketel spoedig bezinksel vormt, en zich daar binnen aanzet, zoo is het noodzakelijk, denzelven van tijd tot tijd schoon te maken. Te dien einde bestaat er in het bovengedeelte van den ketel, eene groote opening of ingang M, mangat genoemd, welke weder goed gesloten kan worden; terwijl behalve dat, elke ketel nog nabij den bodem eene spui-opening of spuikraan bezit, voor hetzelfde doel bestemd, doch in de figuur niet afgebeeld.

§ 26.

Wanneer in eenen ketel de spanning van den stoom, minder wordt dan de bestaande drukking des dampkrings bedraagt, hetgeen door verkoeling van denzelven of soms door eene onoplettende behandeling der machine kan geschieden, dan zoude het kunnen gebeuren, dat de ketel den druk der buitenlucht niet wederstond en alzoo ingedrukt werd. Om dit te voorkomen, bestaat in den top eene opening, die met eene klep, luchtklep genaamd, gesloten wordt. Die luchtklep wordt gewoonlijk in het deksel van het mangat geplaatst, en zal dus noodwendig, daar zij zich altijd binnenwaarts opent, de buitenlucht in den ketel toelaten, zoodra de stoomspanning daar binnen, minder wordt dan de dampkringsdruk; en den ketel alzoo voor indrukken bewaren.

§ 27.

Eene ketelinrigting, zoo als op fig. 2. afgebeeld staat, wordt voor stoomwerktuigen van zoogenaamden lagen druk gebezigd, en hoewel hier het vuur slechts onder en om den ketel werkt, zoo heeft men soortgelijke ketels, waar tevens de vuurstroom door eene buis binnen door denzelven gaat. In stoomvaartuigen houden de ketels voor lage drukking de vuurplaatsen en rookleidingen geheel met water omgeven, zoodat het vuur binnen den ketel brandt, en de rook, mede daar binnen, naar den schoorsteen opstijgt; ketels van middelbare of hooge drukking zijn meestal op die wijze ingerigt, en houden in velen een groot getal kanalen of buizen, waardoor het vlammende gaz ter verwarming stroomt; ketels van stoomwagens of zoogenaamde locomotieven houden tot dat einde een groot getal enge pijpen.

§ 28.

De stoom, die zich in den ketel vormt, vloeit door de buis I (fig. 2) naar den cilinder van het werktuig. Voordat hij echter dit gedeelte van den toestel bereikt, wordt de toevoer daarvan geregeld, opdat eene bepaalde hoeveelheid in eenen bepaalden tijd toestroome. Daar van den regelmatigen en gelijken toevoer van stoom, de gelijkmatige werking van het werktuig moet afhangen, zoo heeft men het ook noodig geoordeeld, dit door het werktuig zelf te doen regelen, en hieraan de voorkeur gegeven boven het onzekere opzigt van den bestuurder. De toestel, door middel van welken men dit doel bereikt, is even merkwaardig, om deszelfs eenvoudigheid, als door de zekerheid, waarmede dezelve werkt, en draagt den naam van _regulateur_. De werking van denzelven hangt af van de eigenschappen der middelpunts-krachten, welke wel een ingewikkeld onderwerp uitmaken, doch door de volgende verklaring der grondbeginselen vertrouwen wij, dat onze lezers de werking van den _regulateur_ ten volle zullen begrijpen.

§ 29.

Het is algemeen bekend, dat bij het met de hand rondslingeren van eenen steen, die aan eene lijn vast is (een' zoogenaamden slinger), de kracht waarmede de steen wegvliegt, zoo veel te grooter is, naar gelang de snelheid van omzwaai vermeerdert; en werkelijk kan men ook deze snelheid zoodanig doen toenemen, dat een zeer sterk touw niet in staat zal zijn, den steen vast te houden, maar dezelve bij het breken van het touw, zal worden voortgeworpen. In dit geval is het gemakkelijk op te merken, dat er twee krachten werkzaam zijn; eene van dezelve drijft den steen, om zich van de hand des slingeraars te verwijderen, terwijl de andere, die in de sterkte van het touw bestaat, den steen naar de hand trekt. De neiging nu, die een zoo rondgezwaaid ligchaam dringt, om weg te vliegen, wordt de _middelpuntvliedende kracht_ genoemd, terwijl het vermogen, waardoor hetzelve naar het middelpunt trekt, de _middelpuntzoekende kracht_ genoemd wordt. Bij het handelen over deze krachten duidt men beide aan onder den naam van _middelpunts-krachten_ (_centraal-krachten_). De toestel waardoor de toevoer van den stoom geregeld wordt, de zoogenaamde regulateur, rust geheel en al op dit grondbeginsel; en ofschoon het onmogelijk zoude zijn, om in een werk als het onderhavige, hetwelk alleen bestemd is voor hen, die zich niet in de wiskundige wetenschappen hebben geoefend, eene volledige verklaring van deze krachten te geven, zoo vermeenen wij nogtans genoeg gezegd te hebben, om onze lezers een algemeen denkbeeld te verschaffen van de grondbeginselen, waarvan de werking van den toestel afhangt.

§ 30.

[Illustratie: Een regulateur]

Door eenvoudige middelen, die naderhand zich zullen verklaren, drijft het stoomwerktuig een rad A (zie de volgende Figuur) met eene opstaande spil B B rond. Naar gelang dat de beweging van het werktuig sneller is, zoo veel te sneller ook zal het rad A met de spil B B ronddraaijen. Aan het boveneinde E van de opstaande spil bevinden zich twee scharnieren, tegenover elkander geplaatst, die de nedergaande stangen D en D alzoo bewegelijk gekoppeld houden en aan wier ondereinden zware kogels C C vast zijn. De scharnieren, bij E, geven aan de stangen D D de bekwaamheid, om zich van de spil B B te kunnen verwijderen. Nagenoeg op de helft der stangen D D zijn twee andere stangen D G en D G bewegelijk verbonden, welker ondereinden scharniers-gewijze vereenigd zijn, met eenen ring of koker G G, die over de opstaande spil B B op en neer kan glijden. Het binnengedeelte van dezen ring is zeer glad, hetwelk insgelijks het geval is met de spil, zoodat de eerste, met zeer weinig tegenstand of schuring, over de laatste kan heen glijden. Gezegde ring of koker bezit buitenwaarts eene zuiver en glad bewerkte groef; in deze groef past met genoegzame vrijheid, eene vork van het uiteinde der hefboom H, derwijze, dat de ring in de vork gemakkelijk draait, terwijl de vork niet boven nog benedenwaards van den ring kan geraken, maar in de groef bepaald blijft. De hefboom H heeft vervolgens een vast steunpunt, dat buiten de figuur gelegen is. Aan de opstaande spil B B is eindelijk eene boogvormige gleuf F F vereenigd, waartusschen de vier bovengenoemde stangen gemakkelijk kunnen heen en weder gaan, en welke dient, om derzelver beweging, die wij zullen gaan verklaren, in een zelfde vlak te houden.

§ 31.

Onderstellen wij, dat het rad A door de machine wordt in beweging gezet, dan zal de spil B B, daarmede ronddraaijen, en bij die beweging de staven D D, met de daaraan vast zijnde kogels C C, medevoeren. In dit geval zal men de geheele werking van den slinger hebben, door de scharnieren bij E voor de hand van den slingeraar te houden, en de stangen D D voor het touw, zoodat de kogels C C zullen trachten te ontvlieden en eene dergelijke stelling aannemen, als in de afbeelding is voorgesteld. Hoe sneller nu de beweging van de spil B B is, des te verder zullen de kogels zich van elkander verwijderen, ja de beweging van de spil B B zoude dermate snel kunnen zijn, dat het ontvliedend vermogen der kogels C C sterk genoeg werd, om de slangen D D bijna in horizontale rigting te houden, en zelfs te doen breken in geval deze laatsten geene genoegzame sterkte bezaten. Zoo integendeel de ronddraaijende beweging vertraagt, dan zullen de kogels meer en meer tot de spil naderen, en bij het in rust zijn van den toestel tegen de spil nederhangen.

§ 32.

Het meer of minder verwijderen der kogels van de spil B B brengt, door de tusschengekoppelde kleinere stangen D G, eene op en neder beweging van den ring G G te weeg, en dus ook van de daarin gevatte vork op het einde des hefbooms H; wanneer dus door versnelling van beweging de kogels C C van elkander gaan, dan zal dat hefboom-einde met den ring G G moeten rijzen, en tegenover gesteld, dalen, wanneer door vertraging van beweging, die kogels tot elkander naderen.

§ 33.

In de bovenstaande afbeelding is slechts een kort gedeelte van den hefboom H afgebeeld, ten einde de afteekening; niet te groot te maken; doch men moet dezelve verbonden denken met eene klep, die zich in de pijp I van de fig. in § 19 bevindt. Deze pijp of buis wordt de stoomlei-buis genoemd, en de hier bedoelde klep draagt den naam van smoorklep. De wijze van verbinding van dezen hefboom met de smoorklep is zoodanig, dat bij rijzing of daling van den hefboom, de smoorklep meer of minder sluit, en daar die sluiting nagenoeg op dezelfde manier werkt, als een zoogenaamde wartel in eene gewone kagchelpijp, zoo kan de smoorklep, in zekere stelling gedraaid zijnde, den toevoer van stoom uit den ketel geheel beletten, of meer of mindere vrijheid voor doorstrooming laten.

§ 34.

Deze smoorklep is dan van een arm of kruk voorzien, en met den hefboom H in verbinding gebragt, zoodaniger wijze, dat, wanneer deze hefboom H geligt, de klep meer of minder gesloten wordt, naar gelang van de hoogte, waarop de hefboom H gerezen is. Door ondervinding en in verband met den aard van het werk, dat de machine verrigten moet, regelt men den stand der smoorklep, dat is: de stoom toevloeijing door de stoomleibuis naar den stoomcilinder voor eene doelmatige snelheid van beweging. Wordt die snelheid door eene of andere oorzaak grooter, dan zullen de kogels van den regulateur zich van elkander verwijderen en den ring G G met den hefboom H ligten, waardoor dan de smoorklep de toevloeijing van den stoom door de stoomleibuis zal belemmeren; naderen daarentegen die kogels elkander, dan zal ring en hefboom dalen, terwijl de smoorklep vrijer doortogt aan den stoom door de stoomleibuis geven zal; daar nu natuurlijkerwijze, meerdere of mindere toelating van stoom in den cilinder eene meer of mindere snelheid aan den daarin bewegenden zuiger moet geven, zoo volgt dat zoodanige regulateur met de smoorklep verbonden, een zeer goed zamenstel oplevert, tot het doen behouden van eene gelijkmatige snelheid des stoomzuigers.

§ 35.

De wijze, waarop de snelheid van den stoomzuiger geregeld wordt, beschreven hebbende, zoo zullen wij overgaan tot de beschouwing van de wijze, waarop de stoom op de juiste oogenblikken in den cilinder wordt toegelaten. Bij het vroeger beschrevene werktuig werd de stoom op de juiste oogenblikken ingelaten, door eenen persoon, die op regelmatige tusschentijden eene kraan omdraaide; doch alsdan hangt, zoo als wij reeds aanmerkten, alles van de oplettendheid van dien persoon af, en de geringste nalatigheid van dezen moet onvermijdelijk eenen onregelmatigen gang van het werktuig te weeg brengen. Hier echter, zoowel als bij alle andere onderdeelen, heeft het vernuft middelen gevonden, om deze bewerking door het werktuig zelf ten uitvoer te laten brengen, zonder de hulp van eenen oppasser, die toch nimmer, zelfs bij de grootste bekwaamheid en oplettendheid, die bewerking zoo regelmatig verrigten kan. Vóór dat wij echter tot de beschrijving van dit gedeelte van het Werktuig overgaan, zal het noodig zijn, om de bijzondere wijze van condenseren of verdikken van den stoom op te geven.

§ 36.

Bij het werktuig, hetwelk in eene vroegere afdeeling beschreven is, hebben wij gezien, dat, ten einde den stoom te verdikken, een straal koud water in den cilinder geleid werd, waarvan de uitwerking was, dat de stoom bekoelde en er een luchtledig ontstond. Bij eene geringe opmerkzaamheid wordt men nogtans gewaar, dat door het op deze wijze inbrengen van koud water in den cilinder zelven, de wanden daarvan, die door den stoom verhit waren, zich moeten afkoelen, zoodat de op nieuw ingevoerde stoom den cilinder wederom moet verhitten, vóór dat hij de vereischt wordende veerkracht verkrijgen kan. Telken reize dus, als de zuiger opgaat, moet op die wijze een gedeelte stoom verloren gaan, om den cilinder te verhitten, waarvan het gevolg is, dat eene aanmerkelijke hoeveelheid brandstof in den vuurhaard onnut verspild wordt. Hoe eenvoudig het ook moge schijnen, zoo is het niettemin eene der gewigtigste uitvindingen van lateren tijd, namelijk: dat het niet noodzakelijk is om den stoom door middel van koud water in den cilinder zelven te condenseren, maar dat dit doel insgelijks bereikt kan worden, door eene gemeenschap daar te stellen tusschen den stoom-cilinder en eene aangelegene beslotene ruimte, waarbinnen eene inspuiting van koud water, en dus condensatie van den stoom buiten den cilinder, plaats vindt; die beslotene ruimte is de eigenlijke condensor of verdikker, om dat zich daarin de stoom tot water verdikt; de stoom-cilinder op die wijze met geen koud water in aanraking komende, verkoelt daardoor dus niet, terwijl de condensor alleen die verkoeling ondergaat, welke dan ook in het geheel zoo koud mogelijk dient te blijven. Zoodra de stoom den cilinder tot hoogsten zuigerstand, geheel gevuld heeft, wordt aan denzelven eene opening verschaft, om naar het inwendige van den condensor te stroomen, alwaar die stoom, met het koude injectie water in aanraking komende, tot water verdikt, en in den condensor aldus een zoo gezegd luchtledig doet ontstaan, waarin de inwendige ruimte des stoom-cilinders deelt; bij gevolg den druk onder den stoomzuiger nagenoeg vernietigt, even als of het koude water in die cilinderruimte zelve vloeide. Deze ontdekking of uitvinding is met het gelukkigste gevolg op het stoomwerktuig toegepast, en zal nog nader worden verklaard.

§ 37.