Alte Technik: Drei Schritte auf dem Weg zur Dampfmaschine: Papin, Newcomen, Watt

Der Franzose Denis Papin (1647 - verschollen um 1713) entwickelt 1690 die erste Dampfmaschine. In einem durch einen Arbeitskolben abgeschlossenen Zylinder wurde darin befindliches Wasser durch Erhitzen verdampft und dadurch die im Zylinder befindliche Luft nach außen verdrängt. Danach wurde der Dampf durch äußere Abkühlung des Zylinders wieder zu Wasser kondensiert (wobei sich das Wasser-Volumen um das 1000fache vermindert) und im Kessel ein Vakuum hinterließ, so daß der volle äußere atmosphärische Druck unter Leistung mechanischer Arbeit den Kolben hineindrückte. Es wurde hier also nicht der Dampfdruck zum Arbeitsgewinn ausgenutzt, dieser wirkte lediglich als Luftverdränger, sondern nur der atmosphärische Überdruck. Man spricht daher von einer atmosphärischen Dampfmaschine.
Der englische Ingenieur Thomas Newcomen (1663 - 1729) verbesserte 1712 die Papinsche Maschine, indem er den Dampferzeuger vom Zylinder abtrennte und die Kondensation des Dampfes durch direktes Einspritzen von Wasser in den Zylinder beschleunigte. Die Maschine wurde vor allem zur Entwässerung von Bergwerksgruben eingesetzt, wobei der abwärts ziehende Kolben über einen Balancier den Pumpenkolben hochzog. Maschinen diese Typs waren nahezu ein Jahrhundert im Einsatz.
James Watt (1736-1819) trennte neben der Dampferzeugung 1769 auch die Kondensation vom Zylinder ab durch Einführung eines separaten Kondensators. Allein dadurch ließ sich der Brennstoffverbrauch der Maschine auf ein Drittel reduzieren, weil die wechselweise Erwärmung und Abkühlung des Zylinders entfiel. Der Zylinder wurde außerdem durch einen isolierenden Mantel warmgehalten, während der Kondensator durch Umspülung mit frischem Wasser gekühlt wurde.
Schließlich gelang Watt die entscheidende Erfindung, indem er das atmosphärische Prinzip verließ und zur direkten Nutzung der höheren Drücke des Dampfes überging. 1776 war die erste einsatzfähige Wattsche Niederdruck-Maschine vollendet, der bereits 1782 die doppeltwirkende Dampfmaschine folgte.
Die Entwicklung der Dampfmaschine ist sehr schön dargestellt auf einer Serie der Liebig-Sammelbilder, die hier auf einer der folgenden Seiten zu sehen ist.

Das vorstehende Bild zeigt eine von dem deutschen Konstrukteur Georg von Reichenbach aus dem Tagebuch seiner Englandreise 1791 wohl heimlich angefertigte Zeichnung (frühe Industrie-Spionage !) einer doppeltwirkenden Wattschen Niederdruck-Dampfmaschine. Das rechts oben abgeschnittene Rohr kommt vom Dampfkessel und führt zu den beiden Einlässen des Arbeitszylinders (grau). In einem Wasserbecken darunter befinden sich der Kondensator und eine Wasserpumpe.
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