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Zur Entwicklung der Dampfmaschine/Kurzabriss
Der Vorläufer der Dampfmaschine, die Dampfturbine, die"Aeolipyle des Heron von Alexandria", (Dampfdrehkugel) stammt aus der Antike und wurde um 120 v. Chr. vorgeführt. Bereits zu dieser Zeit hatte man erkannt, dass ausgedehnte Flüssigkeiten (Wasserdampf), als Antriebskraft genutzt werden kann. Diese Dampfdrehkugel (Windquelle) hatte aber noch keine wirtschaftliche Bedeutung und geriet mehr und mehr wieder in Vergessenheit. Erst mit der fortschreitenden Entwicklung im Bergbau stand die Aufgabe eine Maschine zu bauen, die Menschen bei ihrer schweren Arbeit unterstützt und das anfallende Wasser aus den Bergwerken abpumpt. Etwa um 1640 besann man sich wieder auf die Expansionskraft des Dampfes. 1657 demonstrierte Herr Otto Guericke mit leer gepumpten Halbkugeln, dass auch 16 Pferde nicht in der Lage waren diese Halbkugeln zu trennen. (Magdeburger Halbkugeln) Er bewies damit das Vermögen des Luftdrucks als Arbeitskraft. Man wusste theoretisch, dass Wärmekraftmaschinen, die Umwandlung der Energie gespannter Dämpfe in mech. Energie, durch spez. Steuerorgane, welche periodisch den Dampfeinlass über- bzw. unter den Kolben führten, nutzbar gemacht werden können. Zwischen 1647 und 1712 baute Denis Papin die erste mit Wasserdampf betriebene Dampfmaschine. Es entstand die erste atmosphärische Maschine. Bei dieser Maschine wurde die Kraft des Wasserdampfes genutzt einen Kolben in einem Zylinder nach oben zu drücken, die Frischdampfzufuhr wurde unterbrochen. Nach dem Abkühlen des Dampfes (der Kondensation) entstand ein Unterdruck und der atmosphärische Luftdruck bewegte nun den Kolben wieder nach unten. Kolben und Pumpe waren noch, über verschiedene Möglichkeiten, miteinander verbunden. Die Entwicklung dieses Maschinentyps wurde, nach dem verschiedene Schwierigkeiten beseitigt waren, in England fortgesetzt. Diese einfach wirkende Dampfmaschine benötigte noch kein Schwungrad, da nur eine Auf- Abwärtsbewegung erfolgte.
Bei der Maschine, welche um 1712 von dem Engländer Newcomen gebaut wurde, bestand die Verbindung zwischen Pumpen- und Kolbengestänge aus einem beweglichen Holzbalken. (dem Balancier) Bei dieser Maschine musste die Dampf- Kühlwasserzufuhr noch wechselseitig von einem Menschen geregelt werden. Wenn der Dampf seine Arbeit erfüllt hatte und sich der Kolben wieder nach unten bewegte, bewegte sich der hintere Teil des Balancierhebels nach oben und die Pumpe arbeitete. Der Wirkungsgrad dieser Maschine lag bei etwa 0,5% Diese Balkenmaschine (Balanciermaschine) ist die Grundform der späteren Dampfmaschine. Mit der weiteren Verbesserung und Leistungssteigerung der Balanciermaschine wurde auch deren Einsatzgebiet immer umfangreicher. Ihr Einsatz erfolgte zunehmend nicht nur noch im Bergbau, sonder in vielen Zweigen der Wirtschaft bis hin zum Schiffsantriebes und dem Lokomotivenbau. Die Form und das verwendete Material für den Balancierbalken änderten sich mit zunehmender Leistung der Maschine. Das Holz wurden mehr und mehr durch Eisen und Guss bzw. Gemischtbauweisen ersetzt. Der schottische Ingenieur James Watt ein Maschinenbauer und Erfinder (geb.19.01.1736 in Greenock/Schottland, gest. 19.08.1819 in Heathfield) verwendete diesen Balanciermaschinentyp weiter. Da die auftretenden Kräfte durch die verwendete Kettenkraftübertragung nicht mehr die gewünschten Ergebnisse brachten, bestand die Aufgabe nach anderen Lösungen zu suchen um die bisherigen Probleme mit der Kraftübertragung zu lösen. Es gab unzählige Versuche die Kraftübertragung Kolben- Balancierhebel durch andere Möglichkeiten zu ersetzen. 1784 löste J. Watt dieses Problem mit der Kraftübertragung und meldete u.a. diese Lösung als Patent an. (die wattsche Gradführung- Kolbenstangenführung) Das Wattsche Parallelogramm ging in die Geschichte ein.
1765 verbesserte J. Watt die Dampfmaschine von Newcomens. Es gelang ihm um 1788 in Birmingham, die Dampfmaschine zu einem leistungsfähigen- zuverlässigen - und wirtschaftlichen Antriebsaggregat mit einer Leistung von ca. 13 PS zu machen. Er entwarf eine Dampfmaschine mit getrennten Kondensierungskammern und verbesserte die Vakuumbedingungen und vieles mehr. Der Wirkungsgrad lag bei etwa 3%. Das war die Geburt einer doppeltwirkenden Balancierdampfmaschine, diese leitete die industrielle Revolution ein. Es wurden beide Kolbenhübe als Arbeitshübe verwendet und das Schwungrad begann seinen Einzug zu halten. Damit wurde es gleichzeitig möglich die bisher übliche gradlinige Bewegung über ein Planetgetriebe (die Kurbel war schon erfunden und durch Patent geschützt) in eine drehende Bewegung zu verwandeln und es ergaben sich gleichzeitig eine Unmenge von neuen Einsatzmöglichkeiten. Durch ein Missverständnis wird James Watt als Erfinder der Dampfmaschine bezeichnet. Er war allerdings der bedeutendste Erfinder auf dem Gebiet der Industrie seines Jahrhunderts. Dieses Wattsche Parallelogramm wurde von dem Tag an bei allen Weiterentwicklungen der Balancierdampfmaschinen verwendet. Auch wenn sich die äußere Erscheinungsform der Maschine veränderte (Grasshoppertyen) war der Balancier mit dem wattschen Parallelogramm der entscheidende Teil des Erscheinungsbildes der Maschinen. Später wurde in Preußen eine Dampfmaschine wattscher Bauart nachgebaut und in Betrieb genommen. Ein Balancierbalken konnte, abhängig von der Leistung der Maschine, 5m breit und bis zu 11- 12 Meter lang sein. Das Gewicht betrug dabei über 15 t. Um dieses Gewicht etwas zu reduzieren wurde versucht, den Balancierbalken durch entsprechende Durchbrüche im Material leichter zu machen.
