Die Geschichte der Dampfmaschinen

Vor der Erfindung des Benzinmotors wurde der mechanische Transport mit Dampf betrieben. Tatsächlich war das Konzept einer Dampfmaschine ein paar tausend Jahre älter als moderne Motoren. Der Mathematiker und Ingenieur Heron von Alexandria, der im ersten Jahrhundert im römischen Ägypten lebte, beschrieb als erster eine rudimentäre Version, die er Aeolipile nannte. 

Auf dem Weg dorthin spielten eine Reihe führender Wissenschaftler mit der Idee, die Kraft, die durch das Erhitzen von Wasser erzeugt wird, zum Antrieb einer Maschine zu nutzen. Einer von ihnen war kein anderer als Leonardo Da Vinci, der irgendwann im 15. Jahrhundert Entwürfe für eine dampfbetriebene Kanone namens Architonnerre entwarf. Eine grundlegende Dampfturbine wurde auch in Arbeiten des ägyptischen Astronomen, Philosophen und Ingenieurs Taqi ad-Din aus dem Jahr 1551 beschrieben.   

Die eigentlichen Grundlagen für die Entwicklung eines praktischen, funktionierenden Motors wurden jedoch erst Mitte des 17. Jahrhunderts geschaffen. In diesem Jahrhundert gelang es mehreren Erfindern, Wasserpumpen sowie Kolbensysteme zu entwickeln und zu testen, die den Weg für die kommerzielle Dampfmaschine ebnen sollten. Ab diesem Zeitpunkt wurde die kommerzielle Dampfmaschine dann durch die Bemühungen von drei wichtigen Persönlichkeiten ermöglicht.

Thomas Savery (1650–1715)

Thomas Savery war ein englischer Militäringenieur und Erfinder. 1698 ließ er die erste Rohdampfmaschine patentieren, die auf Denis Papins Digester oder Schnellkochtopf von 1679 basierte.

Savery hatte daran gearbeitet, das Problem des Abpumpens von Wasser aus Kohlengruben zu lösen, als er eine Idee für einen mit Dampf betriebenen Motor hatte. Seine Maschine bestand aus einem mit Wasser gefüllten geschlossenen Gefäß, in das unter Druck stehender Dampf eingeleitet wurde. Dadurch wurde das Wasser nach oben und aus dem Bergwerksschacht gedrückt. Ein Kaltwassersprenger wurde dann verwendet, um den Dampf zu kondensieren. Dies erzeugte ein Vakuum, das durch ein Bodenventil mehr Wasser aus dem Minenschacht heraussaugte.

Thomas Savery arbeitete später mit Thomas Newcomen an der atmosphärischen Dampfmaschine. Unter Saverys anderen Erfindungen befand sich ein Kilometerzähler für Schiffe, ein Gerät, das die zurückgelegte Strecke maß.

Weitere Informationen über den Erfinder Thomas Savery finden Sie in seiner Biografie. Ich habe auch eine Beschreibung der Rohdampfmaschine von Savery geschrieben. 

Thomas Newcomen (1663–1729)

Thomas Newcomen war ein englischer Schmied, der die atmosphärische Dampfmaschine erfand. Die Erfindung war eine Verbesserung gegenüber dem früheren Entwurf von Thomas Slavery.

Die Newcomen-Dampfmaschine nutzte die Kraft des atmosphärischen Drucks, um die Arbeit zu erledigen. Dieser Prozess beginnt damit, dass der Motor Dampf in einen Zylinder pumpt. Der Dampf wurde dann mit kaltem Wasser kondensiert, wodurch im Inneren des Zylinders ein Vakuum erzeugt wurde. Der resultierende atmosphärische Druck betätigte einen Kolben und erzeugte Abwärtshübe. Mit Newcomens Motor wurde die Druckintensität nicht durch den Dampfdruck begrenzt, eine Abweichung von dem, was Thomas Savery 1698 patentiert hatte.

1712 baute Thomas Newcomen zusammen mit John Calley den ersten Motor auf einem wassergefüllten Minenschacht und pumpte damit Wasser aus der Mine. Der Newcomen-Motor war der Vorgänger des Watt-Motors und eine der interessantesten Technologien, die im 18. Jahrhundert entwickelt wurden.

In dieser Biografie erfahren Sie mehr über Thomas Newcomen und seine Dampfmaschine. Fotos und ein Diagramm der Newcomen-Dampfmaschine finden Sie auf der Website von Professor Mark Csele vom Niagara College.

James Watt (1736-1819)

James Watt wurde in Greenock geboren und war ein schottischer Erfinder und Maschinenbauingenieur, der für seine Verbesserungen an der Dampfmaschine bekannt war. Während seiner Tätigkeit an der Universität von Glasgow im Jahr 1765 wurde Watt beauftragt, einen Newcomen-Motor zu reparieren, der als ineffizient, aber der beste seiner Zeit galt. Damit begann der Erfinder, an mehreren Verbesserungen des Newcomen-Designs zu arbeiten.

Die bemerkenswerteste Verbesserung war das 1769-Patent von Watt für einen separaten Kondensator, der über ein Ventil mit einem Zylinder verbunden ist. Im Gegensatz zu Newcomens Motor verfügte Watt über einen Kondensator, der bei heißem Zylinder kühl sein konnte. Letztendlich würde der Watt-Motor das dominierende Design für alle modernen Dampfmaschinen werden und zur industriellen Revolution beitragen.

Eine Energieeinheit namens Watt wurde nach James Watt benannt. Das Watt-Symbol ist W und entspricht 1/746 Pferdestärke oder 1 Volt mal 1 Ampere.