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ion, hatte James Watt mit seinem Kondensator eine Möglichkeit erkennen können, mit einer geschickten „ Patentabfassung “, nicht nur zukünftige Dampfkesselexplosionen zu verhindern, sondern auch andere Konstrukteure, welche an gleichen Projekten arbeiten „ Schachmatt “ zu setzen.

Dadurch konnte er in Ruhe, ohne konkurrenziert zu werden die Zeit gewinnen, seine Atmosphärische Dampfmaschine zu verbessern und nutzen zu können.

Watt kämpfte gegen eine Hochdruckdampfmaschine.

James Watt hatte mit dem Kondensatorpatent sogar noch eine Möglichkeit erkennen können, für eine Patentlänge als Unfallverhüter dazustehen. Was er natürlich auch gerne getan hatte.

Er wollte sich jetzt nur noch mit dem genauen Abfassen einer Patentschrift befassen.

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Versuchsmaschine

 

Seine beiden Professoren Freunde, Prof. Dr. Back und Prof. Dr. Robison, waren James Watt auch  behilflich,  beim konstruieren der Patentabfassung. (Beide Professoren sind später ebenfalls  Zeugen, bei Patentstreitigkeiten gewesen).

 

Watt wusste genau, mit dem getrennten Kondensator als Grundlage, habe er bei geschickter Abfassung eines Patentes die Möglichkeit, die treibende Kraft „ Maschine“ für die Dauer einer Patentlänge, an sich zu binden. Denn anfänglich dachte er nur an die Wasserhebemaschine.

Bis 1769 arbeitete James Watt mit engster Beratung seiner Freunde nur noch an der Abfas-sung seiner  Patentschrift, in welcher sogar noch künftige Projektsicherungen berücksichtigt wurden, so weit  wie man Patente damals noch nicht kannte.

Als nächste Etappe, musste nur noch eine Geldquelle gefunden werden, für die Verwirklichung einer Vorzeigemaschine in Bergwerksgrösse, was in seinem grossen Bekanntenkreis ebenfalls einfach gewesen war.

Watts Freunde vermittelten ihm einen Geldgeber für sein erstes Grossprojekt. Ein gewisser Dr. Roebuck, welcher neben technischem Interresse auch selber Grubenbesitzer war, mit einer eigenen grossen Grubendampfmaschine.

Unter der Leitung von Dr.Roebuck und mit seinen Handwerkern, wurde eine Versuchsmaschine nach Watts Entwürfen in Angriff genommen.

 

 

 P A T E N T J A M E S W A T T .

Patentbeschreibung für eine Dampfmaschine wie sie James Watt im April 1769 unter der Patentnummer 913 beschrieben hatte.

Allen denen, welche dieses Dokument zu Gesicht bekommen, sende ich James Watt, Kaufmann aus Glasgow in Schottland meinen Gruss.

Seine Majestät der König Georg der Dritte, durch seinen Patentbrief mit aufgedrucktem Gross Siegel von Grossbritanien vom fünften Januar des neunten Regierungsjahres Seiner Majestät mir, James Watt, seine allerhöchste Genehmigung, Vollmacht, Privilegium und Recht erteilte, dass ich, James Watt, meine Vollstrecker, Verwalter und Bevollmächtigten im Laufe einer bestimmten Reihe von Jahren mein „ Neuerfundenes Verfahren der Verminderung des Dampf- und Brennstoffverbrauches in Feuermaschinen “ zu verwenden, verwalten und verkaufen das Recht habe, und zwar in ganz England. In Wales, in der Stadt Berwick am Tweed und ausserdem in den Kolonieen  Seiner Majestät und mir, James Watt, in dem Patentbriefe die Verpflichtung auferlegt wird unter Unterschrift und Siegel, eine ausführliche Schilderung der Natur meiner Erfindung zu geben, die in der hohen Hofkanzlei Seiner königlichen Majestät eingeschrieben werden soll, innerhalb vier Monaten nach dem Datum dieses Patentbriefes.

So erfahret nun, dass ich, James Watt, um dem obigen Versprechen und der obigen Bestimmung nachzukommen, erkläre, dass die Folgende eine ausführliche Schilderung meiner Erfindung und der Art, in welcher dieselbe wirkt, enthält, das heisst:

Mein Verfahren der Verminderung des Dampf- und dem zur Folge des Brennmaterial-verbrauches in Feuermaschinen besteht, aus den nachstehenden Prinzipien;

Erstens:

Das Gefäss in welchem die Kraft des Dampfes zum Betriebe der Maschine verwendet werden soll, welches bei gewöhnlichen Feuermaschinen Dampfzylinder heisst und welches ich als Dampfgefäss bezeichne, muss während der ganzen Arbeitszeit der Maschine in der Temperatur erhalten Bleiben, welche der Dampf beim Eintritt hat und zwar geschieht dies erstens dadurch, dass man dem Gefäss einen Mantel aus Holz oder aus irgend einem anderen schlechten Wärmeleiter gibt, dass man dasselbe zweitens mit Dampf oder einem anderen erhitzten

Körper umgibt, und dass man drittens darauf obacht gibt, dass weder Wasser noch ein anderer Körper von geringerer Wärme als der Dampf in das Dampfgefäss gelangt oder mit demselben in Berührung kommt.  

Zweitens:

Muss der Dampf bei Maschinen, welche ganz oder zum Teil mit Kondensation arbeiten, in Gefässen zur Kondensation gebracht werden, welche von den Dampfgefässen isoliert sind und nur hin und wieder mit diesen in Verbindung gebracht werden. Solche Gefässe nenne ich Kondensatoren, und sollen dieselben in der Zeit, in welcher die Maschinen arbeiten, durch Anwendung von Wasser oder einem anderen kalten Körper wenigstens so kühl erhalten werden, als die Luft, welche die Maschine umgibt.

Drittens:

Sobald Luft oder andere durch die Kälte des Kondensators nicht kondensierte elastische Dämpfe in dem Gange der Maschine eine Störung verursachen, so müssen dieselben mit Hilfe von Pumpen, welche durch die Maschine selbst in Betriebgesetzt werden, aus den Dampfgefässen oder den Kondensatoren entfernt werden.

Viertens:

Gedenke ich in vielen Fällen das Ausdehnungsvermögen des Dampfes zum Antrieb der Kolben oder was an deren Stelle angewendet wird, zu benutzen und zwar in der gleichen

Weise, wie der Atmosphärendruck jetzt bei gewöhnlichen Feuermaschinen benutzt wird.

In Fällen, wo kaltes Wasser nicht in Fülle zur Verfügung steht, können die Maschinen durch diese Dampfkraft allein in Betrieb gesetzt werden, indem man den Dampf, nachdem er seine Arbeit getan hat, in die freie Luft austreten lässt.

Fünftens:

Wo Bewegungen um eine Achse nötig sind, gebe ich den Dampfgefässen die Form von hohlen Ringen oder Kreisförmigen Kanälen, mit besonderen Ein- und Auslassöffnungen für den Dampf und bringe dieselben auf wagrechten Achsen an wie die Räder der Wassermühlen. In den Achsen befindet sich eine Reihe von Ventilen, welche einen Körper nur in derselben Richtung umlaufen lassen. In den Dampfkanälen sind Gewichte angebracht, welche die Kanäle zum Teil ausfüllen und durch Mittel auf die ich noch zu sprechen kommen werde, in denselben bewegt werden. Lässt man den Dampf zwischen jene Gewichte und die Ventile ein, so übt er gegen beide einen gleichmässigen Druck aus und zwar so, dass er das Gewicht nach der einen Seite des Rades hebt und infolge der gegen die Ventile wirkenden Reaktion das Rad in Rotation versetzt, wobei sich die Ventile in der Richtung öffnen, in welcher auf die Ventile Druck ausgeübt wird. Während sich das Dampfgefäss dreht, wird es vom Kessel aus mit Dampf gespeist, und der Dampf welcher seine Arbeit getan hat, wird entweder durch Kondensation niedergeschlagen oder in die frei Luft abgelassen.

Sechstens:

Will ich in manchen Fällen eine gewisse Kälte in Anwendung bringen, welche den Dampf zwar nicht in Wasser verwandeln, ihn aber doch stark verdichten kann, so dass die Maschinen abwechselnd mit Expansion und Kontraktion des Dampfes arbeiten. Schliesslich verwende ich zur dampf- und luftdichten Dichtung des Kolbens und anderer Maschinenteile statt Wasser , Oele, Harze, Fett, Quecksilber, und andere Metalle in flüssigem Zustande.

Um dies zu bezeugen, habe ich heute am fünfundzwanzigsten April des Jahres meinen Namenszug und mein Siegel hierunter gesetzt.

 James Watt.

Gesiegelt und ausgehändigt im Beisein von:

Coll. Wilkie.

Geo. Jardine. Dr, John Röbuck

Das „ Orakel James Watt “ glaubte für die Patentierung an wirklich alles gedacht zu haben, um jedem weiteren Konstrukteur oder Erfinder den Weg in die Zukunft verbaut zu haben.

Als zu Weitsichtiger, bei seiner Patentsposition unter Fünftens beschrieb er schon damals, obwohl noch in weiter Zukunftsferne, etwas ungenau einen Drehkolbendampfmotor .

Als Pseudomechaniker musste das „ Orakel “ James Watt noch zuerst lernen und erfahren, dass die ersten brauchbaren guten Metallbearbeitungsmaschinen, wie Bohrwerke, Drehbänke, Hobel – und Fräsmaschinen, Schleifmaschinen usw., von seiner nächsten Generation Handwerker, mit der Hilfe der Dampfmaschine geschaffen werden musste.

Mit diesem „ Zukunftsblick der Rotationskolbenmaschine “ war die Weitsicht von unserem Dampfkünstler James Watt anerkennend Weit, jedoch zu Weit gesponnen für den technischen Stand und hatte noch stark daneben gelegen.

 

Eine Rotationsmaschine über Kolben Kurbel und Schwungrad, wurde von James Watt als unglaublich weit denkender Konstrukteur bewusster weise schon übergangen, denn er wusste, mit seinem neuen Kondensatorpatent, auch die neuzeitlichen Konstrukteure von Hochdruckdampfmaschinen, Lokomobilen und Lokomotiven mit gewöhnlichem Kolben und Kurbeltrieb im Würgegriff zu haben.

 

Seine vielen Freunde hatten ihm zugetragen, wie andere junge Konstrukteure das Rotationsproblem für Kleinbetriebsmaschinen, über Kolben, Kurbel und auch Waagebalken bereits schon angepackt hätten.

 

Begründet auf seinem neuen Kondensationspatent, hatte James Watt die Möglichkeit, alle Konkurrenten auf dem Dampfmaschinengebiet auszubremsen.

1669, für seine wachsende Familie musste aber die Kasse, welche durch diese Patentierungsgeschichte leider etwas strapaziert gewesen war, wieder aufgebessert werden.

1669, die Stadt Glasgow hatte James Watt nach mehreren Kleinaufträgen als Zivilingenieur um ein Gutachten, für einen grösseren Kanalbauauftrag gebeten.

Vermessungsarbeiten in freier Natur, das war genau das Richtige für seine Erholung nach diesem Patentstress, für James war es gut bezahlte Erholung in freier Natur .

1669, James Watt als Zivilingenieur.

Für die reichen Bergwerksbesitzer, der Kohlenbergwerken zu Monkland in Lanarkshire wurde ein schiffbares Kanalprojekt verlangt und sollte gebaut werden.

James Watt`s enormes Glück;

Dr. John Röbuck sein neuer Freund und Geschäftspartner, welcher die alte Wasserhaltungsmaschine von seiner eigenen Kohlengrube schon genau kannte, hatte nicht nur die Finanzierung, sondern auch die Baubewachung der Wattschen Patentmaschine übernommen.

 

1770, im September schreibt Watt an seinen Freund Dr. Small; die Natur hat ihr äusserstes getan um sich solchem Vorhaben zu widersetzen, einen 36 Meilen langen Kanal zu Vermessen. Am meisten machen mir die Winde zu schaffen.

1773, noch während seinen Vermessungsarbeiten wurde James Watt von der Arbeit geholt, die Botschaft einer gefährlichen Erkrankung seiner Frau, veranlasste Watt seine Arbeit sofort zu unterbrechen. Eine unglückliche Geburt seines vierten Kindes, beendete das Leben von Frau Watt vorzeitig. James Watt konnte seine Gemahlin nicht mehr lebend antreffen

Zwei Kinder waren Totgeburten, das Dritte ein Junge, wieder mit dem Namen James und das Vierte ein Mädchen, beide waren lebensfähig. James Watt der Dritte von Aston Hall, überlebte seinen Vater als träger des grossen Namens bis ins Jahr 1848.

Zu einem Bekannten aüsserte sich James Watt; „ Ich zweifle sehr, Ob die glücklichsten Wohnungen der Lebenden, den stillen Behausungen des Grabes vor zu ziehen sind “

1773 An seinen Freund Dr. Small schreibt Watt: „ Dieses Land ekelt mich an; ich bin über die Massen Träge und was mich am meisten beunruhigt, ich fühle und sehe, wie ich immer dümmer werde. Ich habe wenig Gedächtnis, dass ich gar oft Vorkommnisse aus der neuesten Zeit vergesse. Ich sehe mich zu einem Geschäftsleben verdammt, u.s.w.

 

Diese schlechte Stimmung war bei Watt entstanden, weil sein Dampfmaschinenpartner und neuer Freund Dr. Röbuck Insolvenz (Konkurs) anmelden musste.

James Watt hatte wieder einmal unerhörtes Glück. Keiner der Gläubiger wusste den Konkurswert, der fast fertigen Dampfmaschine richtig einzuschätzen. Für 1000 Pfund Sterling und noch weiteren 630 Pfund musste der Neue Teilhaber Boulton bezahlen, welcher sofort wieder als neuer Käufer, von Watts Freunden vor allem von Dr. Small, gefunden wurde.

Matthew Boulton 1728 bis 1809 hatte zwei Vorderungen als Teilhaber ausbedungen :

Erstens. Eine Verlängerung des Patentes bis ins Jahr 1800

Zweitens. Die Konstruktion einer rotierenden Dampfmaschine.

Unter den Gegnern der Patentverlängerung ragte ein berühmter Redner Burke hervor, er war der Anwalt von Ingenieur Smeaton und einigen weiteren Erfinderkonstrukteuren.

Ende 1773 wurde die Patentverlängerung bewilligt und James Watt konnte mit seiner fast fertigen Röbuck`smaschine, welche der Witterung längere Zeit ausgesetzt worden war, von Kinneil nach Soho, in die moderne Münzwerkstätte von Boulton einziehen, wo ein schöner Dampfkessel auf sie wartete.

1774 anfangs April schreibt Watt an Prof. Dr. Robison und Dr.Small: „Endlich fängt es an, vor meinen Augen heller zu werden. “

Seinem betagten und vereinsamten Vater zu Greenock konnte er berichten: “ Die Sache um derentwillen ich hier bin, steht recht gut, die von mir erfundene Feuermaschine geht jetzt und ist weit zweckmässiger als jede andere, es wird die Erfindung für mich von grossem Nutzen sein.“

Von 1775 an, wurden die normalen Wasserhaltungsmaschinen für Gruben, in einem damals noch nicht bekannten Leasingsverfahren von „ Boulton und Watt “ geliefert. Man konnte eine neue Maschine nicht kaufen, sondern nur Mieten.

1775 „ Lieber Vater! Nach einer Reihe heftiger Angriffe von Seiten meiner Gegner ist es mir endlich gelungen, eine Parlamentsakte zu erwirken, die mir und meinem Cessionaren für Grossbritanien und die Kolonien das Eigentum meiner neuen Feuermaschine auf die nächsten fünfundzwanzig Jahren sichert, was hoffentlich von grossem Vorteil für mich sein wird, da schon starke Nachfrage danach ist. Hätte ich nicht viele einflussreiche Freunde gehabt so wäre es mir nicht gelungen, die Patentstreitigkeiten zu einem guten Ende zu Führen.

 

1775, Jetzt war wieder eine Zeit gekommen um erneut ans Heiraten zu denken.

Eine Anne Macgregor wurde die neue Frau von James Watt.

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Die Dampfmaschinenfabrik in Soho.“ Boulton und Watt. “

1776, Der neue Freund Matthew Boulton schreibt an Watt, dass er in der neuen Aufgabe die Dampfmaschine einzuführen vollkommen auf gehe. Leider konnte ich letzte Nacht nicht schlafen. „ Mein ganzes Denken wird eingenommen vom Dampf und wie ich die Dampfmaschine, in allen Betriebszweigen einführen könnte und nun kommen Gedanken von Berechnungen der Dampfkraft, vor allem über kleinere Rotationsmaschinen. Aber auch die Betriebsmaschineneinrichtung der Fabrik muss noch verbessert werden.

Boulton wandte sich an den bekantesten Eisengiesser John Wilkinson zu Bersham in Chester. Wegen starker Nachfrage von verschiedenen Konstrukteuren, hatte dieser eine neue Bohrmaschine aufgestellt, welche gegenüber der bisherigen Bohrmaschine, ein grosser Fortschritt bedeutete. Als erstklassiger Kunde musste Boulton natürlich sofort berücksichtigt werden.

Für die Dampfmaschinenfabrik „ Boulton und Watt “ sind nach ersten Dampfmaschinenlieferungen die Bestellungsaufträge so stark angewachsen. Soweit, dass ebenfalls der Fabrikationsbetrieb ständig mit neuen Maschinen ergänzt werden konnte, welche meistens auf Verlangen, als Neukonstruktionen gebaut werden mussten.

Boulton war bestrebt, eine Vorzeigefabrik vorweisen zu können, was manchmal sein Vermögen, bis an seine Grenzen belastete.

Je mehr sich James Watt in seinem Fabrikationsbetrieb einfinden musste, um so schneller konnte er erkennen, dass er weniger Mechaniker als Konstrukteur war.

1782 schreibt Watt an Boulton, „ Ihr jährliches reines Einkommen belaufe sich auf 3000 Pfund Sterling; dass dasselbe aber möglicherweise auf nichts reduziert werden würde, wenn die unehrlichen Konkurrenten nicht niedergeschlagen werden könnten. Es scheinen einem die Leute die Gedanken zu stehlen, noch ehe man sie aussprechen könnte.

Die Natur selbst scheine allen Monopolen abhold zu sein, weil sie dieselben Sachen in verschiedene Köpfe einzugeben scheint, auch dass sie es verschmäht mich zu inspirieren, indem ich nur mit Mühe etwas Neues herausbringe.

Das von vielen Wissenschaftern ständig umgebene hochgejubelte Orakel James Watt, merkte plötzliche Müdigkeit und Geistesgrenzen.

James Watt`s Besitztumsangst und seine unmenschliche Einstellung gegenüber jungen fähigen Konstrukteuren, wurde immer grösser.

Watts neue Wasserhaltungsmaschine :

 

Mit einem Krafthub einseitig wirkend, entsprachen diese Maschinen in der Arbeitsweise genau den schon lange bestehenden Wasserhaltungsmaschinen. Die eigentlichen Tricks des Kondensatorpatentes, waren die damit verbundenen geschützten Nebenwirkungen.

Erstens : Für die Wattmaschinen erhöhte man den Dampfdruck, gegenüber dem Atmos

phärendruck von 1 Kg cm/ 2, auf 1,5 Kg cm/ 2., um ½ At = 0,5 bar.

Zweitens: Die Wattmaschinen konnten direkt Auspuffen, wenn man es wollte, also ohne

Kondensator arbeiten.

Drittens: Die Wattmaschinen konnten die Kondensation nutzen, wenn Bedarf dazu war.

Ein wesentlicher Vorteil der Wattmaschinen war, dass der atmosphärische Luftdruck, welcher bei den alten Maschinen mit 1 Kg = 1bar auf 1 cm der Arbeitsfläche einwirkte, konnte bei den Watt`schen Maschinen, mit stärkeren 1,5 bar heissem Dampfkesseldruck, eine gleichbleibende Mehrleistung dazugegeben werden.

 

Oft wollte man den Kondensator, (der vielgepriesene), nicht einmal verwenden. Der Abdampf wurde einfach ins Freie ausgeblasen.

 

Die neue Dampfmaschine, war einfacher für das Einreglieren.

 

Von 1780 an wurde sozusagen schon ein bewährter Standart Typ Maschine abgegeben, mit drei Bedienungsventilen.

 

Als wertvolle Besonderheit wollte man noch die Expansion mit Kondensation des Dampfes hervorheben, welche zur Dampfeinsparung mit einem vierten Ventil, noch zusätzlich fein eingestellt werden konnte.

Doch mit dem Expansionsbetrieb stellten sich bei den meisten Maschinenwärter Unzuträglichkeiten heraus.

Die Maschinenwärter waren stolz, eine möglichst starke Dampfmaschine zu haben. Volle Dampffüllung, mit Zischen und Schnauben, bedeutete die Maschine hat grosse Stärke, doch der dazu berechnete Dampfkessel konnte die nötige Dampfmenge, in solchen Fällen nicht mehr liefern. Dadurch hatte es Reklamationen gegeben.

Trotz der grossen Kohlenersparnis, musste Watt einsehen, bei einfacherem Bergwerksbetriebspersonal, sollte man auf die Expansion verzichten.

Für James Watt wurde es immer widerlicher, sich mit gewöhnlichen Leuten abgeben zu müssen.

Cornwall, die südwestliche Provinz Englands, mit alten Zinn und Kupfergruben, war schon zu Smeaton`s 1724 bis 1792 Zeit, ein wichtiges Bergwerksgebiet für seine besten atmosphärischen Dampfmaschinen.

1782 hatte „ Boulton und Watt “ einen ersten Bestellungsauftrag von den Gruben Cornwall`s bekommen.

 

Die Einführung der Wattschen Maschine war einem Grubenbetriebsleiter namens William Murdock 1754 bis 1839, welcher später zu Watt in die Soho`er Fabrick wechselte, zu verdanken. Er war ein Wohn Nachbar, des später von James Watt verhassten Richard Trevithick 1771 bis 1833.

 

Ganz im Sinne Watt`s war Murdock ein Mann, der einen neuen Anzug opfern konnte, wenn es nötig war, sofort unzugängliche Teile zu inspizieren.

Murdock wurde verantwortlich für die rationellste Wasserhaltungsmaschine, welche von „ Boulton und Watt “ in Betrieb genommen wurde.

 

Nach einer Erstellung der eigentlichen Maschinenkostenabrechnung, hatte diese Maschine von 1778 bis zum letzten Betriebsjahr unter „ Boulton und Watt “, bis ins Jahr 1800,

zusätzlich 18 000 Pfund, nur für die Kohlenersparnis, der „ Soho`er Fabrik “ eingebracht.

Für die Forderung von Boulton nach einer Rotationsmaschine für Handwerksbetriebe, konnte Watt seine Drehkolben Rotationsmaschine noch lange nicht verwirklichen.

 

Watt musste für die Rotationsdampfmaschine auf die bestehenden Zylinder, Kolben und Kurbel zurückgreifen um Boultons Rotationsmaschinen-Wünsche zu berücksichtigen.

Denn das Kondensatorpatent bewirkte, dass nur„ Boulton und Watt “ bis zum Jahre 1800, Dampfmaschinen bauen und verkaufen durfte.

Ein noch laufendes Patent eines Uhrmachers über den Kurbeltrieb, war dem geizigen James Watt zu kostspielig. Mit einem zusätzlichen sinnlos teuren Planetengetriebe, von der Uhrmacherei abgeschaut, konnte er das Patent umgehen, genau so lange bis das Kurbelpatent des Uhrmachers abgelaufen war.

Die ersten „ Boulton und Watt “ Rotations – Kolbendampfmaschinen waren mit einem Schwungrad und Planetengetriebe ausgerüstet. Diese Zusatzgetriebe mussten vom Käufer bezahlt werden.

Noch im Jahre 1786 , wurde eine erste rotierende Dampfmaschine an eine „ Albion Getreidemühle in London “ geliefert. Die Mühle wurde von vielen Bewunderer besucht, welche über den ruhigen Gang der Dampfmaschine staunten.

Watt ärgerte sich über den Jahrmarktstrubel. Was haben denn alle die Herzöge, Herren und Damen in einer Mahlmühle zu tun? Da wir von allen Seiten mit Neid angesehen werden, sollte man tunlichst vermeiden, was Aufsehen erregt. Man musste die gastlichen Tore schliessen.

James Watt grösster Gegner Richard Trevithik 1771 bis 1833.

Als erster wirklicher gut ausgebildeter Mechaniker auch technisch sehr begabt, baute er die ersten Hochdruckkessel und die ersten stationären Hochdruck Dampfmaschinen. Seine ersten Dampflokomotiven wurden schon mit Blasrohr ausgerüstet, für das Anfachen eines besseren Feuerzuges.

 

James Watt versuchte sogar mit Parlamentsvorstössen, Richard Trevithik das Kontruieren von Dampfmaschinen zu verbieten.

 

Trevithick wurde von Watt aus England vertrieben und musste im Ausland sein Glück versuchen.

Nach dem ablaufen von James Watt`s Patent um 1800, wurde das Personal der Cornwallmaschine von der Firma „ Boulton und Watt “ abgezogen.

Die Cornwall Wasserhaltungsmaschine verwarloste und wurde stillgelegt.

Endlich wieder zurück in England hatte Richard Trevithick der Cornwall Grubenleitung vorgeschlagen, diese Maschine umzubauen um wieder noch rentabler zu machen.

 

Nachdem Trevithick um 1810 wieder in England war verbesserte er die Wattsch`e Wasserhaltungsmaschine um das Vierfache der damaligen Cornwallmaschine.

 

Obwohl Trevithik die Watt`sche Cornwall Maschine mit einem neuen Zylinderkessel modernisiert und auch die Maschine selber nach seinen damals neusten Erkenntnissen umgebaut hatte, so dass sie sich auf die vierfache Leistung steigerte, wird leider heute noch diese Maschine als „ James Watt Cornwallmaschine “ angesehen.

 

RICHARD TREVITHIK`s „ CORNWALLMASCHINE “ ehemals „ Wattmaschine“ rentierte noch 54 Jahre, mit vierfachem Gewinn

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Schlussbetrachtung :

Seit 1798 tätigte Watt kleinere oder grössere Lustreisen, durch England Schottland oder Wallis zu unternehmen. In dem letztgenannten Fürstentum hatte er angefangen Güterstücke zu erwerben, welche noch durch weitere Ankäufe seines Sohnes bedeutend vermehrt wurden. Die Güter sind in Breconshire und Radnorshire zwischen Rhayader und Newbridge.

Um 1802 schreibt Watt an einen Erfinder; obgleich er sein Leben lang Erfinder gewesen, doch nie sein Vermögen, noch auch, so viel er wisse, seinen guten Ruf durch seine Projekte gefährdet habe. „ Unser trefflicher Freund Dr. Small überzeugte mich schon früh, dass ich durch ernstliche Gefährdung meines Einkommens leicht mein Lebensglück zerstören, nicht aber meine wirklichen Genüsse erheblich vermehren könnte, auch wenn mein Einkommen sieben mal grösser würde.“

James Watt war ein Einfallsreicher genialer Mensch. Zu seinen nahen Angehörigen konnte er leider bei weitem nicht die Liebe und Wertschätzungen entgegenbringen, wie sie seine Eltern gegenüber ihm gelebt hatten.

Er war einer der wenigen Erfinder, welcher durch seine Erfindung sehr Reich wurde. Man sollte auch berücksichtigen, dass sein Einfallsreichtum durch die ihn damals umgebenden sehr gebildeten Menschen, noch speziell entwickelt und gefördert wurde.

Von seinen gebildeten Verehrern zum Orakel hochgejubelt, hatte ihm leider geschadet.

Gegenüber anderen Erfinder war er äusserst Rücksichtslos.

 

Die Verlängerung seines Patentes um 25 Jahre, war ungerecht. Eine ganze Generation von Erfinder wurde mit der Patentverlängerung einfach übersprungen. 

 

James Watt, er war ein Erfinder der es nicht verstand korrekt zu leben, obwohl er glaubte in jeder Hinsicht korrekt zu sein.

 

Details

Eine unverfälschte Dampfmaschinengeschichte, “Die Atmosphärische Dampfmaschine“.

  

1. Teil als PDF-Datei (1 MB)

Die zur Verfügung stehende Zeit während meiner Pensionierung und eine grosse Sammlung technischer Bücher, welche sich bei mir im Studierzimmer, Keller und Estrich befindet, neben einem sehr guten Erinnerungsvermögen für schon vor langer Zeit Gelesenes helfen mir recht gut, das in den damaligen Zeiträumen passierte Treiben und Handeln möglichst genau darzu­stellen. Selbstverständlich nur mit der für mich unumgänglichen Hilfe der kreativen Compu­terdarstellung von Thomas Tochtermann für die Bildgestaltung.

Für eine genauere Geschichtsdeutung scheint es mir dringend nötig, die bis jetzt fehlerhafte Dampfmaschinengeschichte endlich zu berichtigen.

Vom Jahre 1600 an war die Zeit gekommen wo sich tüchtige Kleinhandwerker mehrfach eigene Existenzen aufbauen konnten. Neben den nötigen Lebensmittelbetrieben waren weitere Kleinbetriebe entstanden, Seilereien, Gerbereien, Kupferschmiede, Eisenschmiede, Zimmereien, Wagnereien, Uhrmacher, Glockengiesser, Glaser, Mechaniker, Instrumentenbauer, Brauereien, u.s.w.

Einige Kleinhandwerker entwickelten sich auf ihren Fachgebieten zu erstaunlichen Berufsspezialisten.

Um die Erstlingsrechte von Neuschaffungen voll ausnützen zu können, wurde von diesen Spezialisten oft auch Patente erworben.

Patentrechtlich gesehen, war England damals schon das führende Land.

Weil in dieser frühen Zeit noch keine Maschinen für nötige Arbeiten zur Verfügung standen, ausser Windrädern, Wasserrädern und Göpel-Treträder, für Pferde und Menschenkräfte, sollten wir uns aber auch ein Bild über die damalige menschliche Einstellung machen können. ( Heute finden wir solche Göpelräder nur in Mäusekäfigen und auch bei den Pferdeställen.)

Im grossen Buch von Conrad Matschoss von 1908 wird die Kraftmaschine vor der Einführung der Dampfmaschine beschrieben. Bei einem Vergleich der Arbeitsleistung während SECHS Stunden, zwischen Menschen und Pferd, auf einem Göpel, wurden 12 Männer mit je 65 kg Eigengewicht verglichen: 1 Pferd gegen 12 Männer kamen etwa auf gleichwertige Arbeitsleistung.

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Ein deutscher Geschichtsschreiber aus dieser frühen Zeit, namens Treitschke, nannte die Einführung der Sklaverei; „ Eine rettende Tat der Kultur, denn erst durch die Sklaverei wurde der Mensch zu dauernder Arbeitsleistung erzogen “.

Auch in Frankreich wurden in Frauengefängnissen weibliche Kräfte an Treträdern unglaublich ausgenützt. Es wurde damals die Meinung verbreitet, dass sogar Mütter mit ihren Säuglingen ohne Schaden für ihre Gesundheit, auf Treträdern gut arbeiten könnten Tretmühlen hätten gerade für die moralische Erziehung grosse Vorteile.

Nicht nur Kriege, auch die Dampfmaschine hat im Laufe der Zeit etwas dazu beigetragen, dass das Moralniveau gegenüber Menschen und Tieren um Weniges verbessert wurde.

Jeder Mensch kannte die Sprengkraft des Schiesspulvers. Aus dieser Erwägung glaubten auch die meisten Wissenschafter und Konstrukteure natürlich, dass man grössere Maschinenleistungen nur mit Pulver oder ähnlichen Explosionskräften erzeugen könnte. Solche Überlegungen waren leider verfrüht, obwohl sie heute noch zutreffend sind.

Der Einstieg zum Explosionsmotor ( Verbrennungsmotor) war in den Jahren gegen 1700 ganz einfach unmöglich, beim Stande damaliger Technik und den zu verarbeitenden Materialien.

Ein französischer Spezialist mit ausserordentlicher Begabung Samuel Morland leitete ein Wasserwerk am Hofe Ludwigs XIV. Er verfasste eine kleine Schrift in französischer Sprache aus welcher ich, aus einer Übersetzung ins Deutsche, für Interessierte die wichtigste Passage abgeschrieben habe.

Nach meiner Meinung könnte das damals Geschriebene für jene Zeit sehr zutreffend sein.

„Das durch die Kraft des Feuers verdampfte Wasser nimmt sogleich einen etwa  2000 mal grösseren Raum ein als vorher und ist zu gewaltsam um sich einsperren zu lassen. Es würde eher eine Kanone sprengen. Aber nach den Gesetzen der Statik regiert und von der Wissenschaft, dem Mass Druck und Gleichgewicht unterworfen, wird der Dampf seine Last tragen, mit guten Pferden vergleichbar. So wird er den Menschen von grossem Nutzen sein, besonders beim Wasser Heben“.

Der obige Bericht erklärt eindeutig, dass auch die Dampfdruckkräfte in diesen frühen Zeiten noch viel zu stark waren.

Doch es hatte noch eine offene, zu findende Möglichkeit gegeben:

Nur mit dem atmosphärischen Luftdruck als Arbeitsleistung genutzt, erzeugt über eine Dampfkondensation, also nur mit dem Auskondensieren des Dampfes, konnte man auch in diesen frühen Zeiten grössere Maschinenleistungen erwarten.

Durch die Saugwirkung des auskondensierten Dampfes sollte, der uns umgebende atmosphärische LUFTDRUCK, die Maschinen für den Menschen antreiben. ( Der uns umgebende Luftdruck trägt ja auch Vögel und Flugzeuge.)

Man konnte mit dem Dampfkondensieren auf eine sichere Art gut umgehen, ohne mit den in Behältnissen, wie Kessel oder Zylinder, eingesperrten hohen Dampf- oder Pulverdrücken, arbeiten zu müssen.

Das Entstehen der „ ATMOSPHAERISCHEN DAMPFMASCHINE “.

Der erste Wissenschafter welchem grosse Verdienste zur atmosphärischen Dampfmaschine zugeschrieben werden, ist der Bürgermeister von Magdeburg. Obwohl er in seiner Zeit noch nichts davon wusste, konnte er doch mit dem Vakuum als erster Mensch beweisen, dass der atmosphärische Luftdruck schon sehr gross und stark sein kann. Otto von Guericke, Bürgermeister von Magdeburg 1602 bis 1686. Diese Persönlichkeit war sogar beim Volk als Zaubermann und bei den Wissenschaftern bewundernswert aufgefallen, mit aussergewöhnlich durchdachten und sehr gut vorbereiteten Experimentalversuchen.

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Er sorgte durchwegs auch mit Diskussionen für eine grosse Verbreitung seiner Ideen, vor allem unter den massgebenden Gelehrten in Wissenschaftskreisen.

Gegen 1650 wollte Guericke versuchsweise mit einer Feuerspritze, einem mit Wasser gefüllten Weinfass durch den Ablasshahn das Wasser auspumpen. Nach seiner Vermutung sollte das entleerte Fass mit dem Wasserauspumpen luftleer werden.

Das Entfernen des Wassers aus dem Weinfass konnte jedoch nicht gelingen. Guericke glaubte, dass der Fehler an der unhandlichen Feuerspritze liege.

Sein Freund der Physiker und Mathematiker Kaspar Schott, welcher sich mit Tauchgeräten befasste, besorgte Guericke eine erstklassige auf drei Beinen stehende Saugpumpe. Die erst vor kurzem von Schott patentierte Pumpe hatte eine ausserordentliche Saugleistung.

Auch mit dieser erstklassigen Vakuumpumpe konnte Guericke nicht wesentlich mehr Wasser aus dem Weinfass aussaugen.

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Doch ein sirrendes Geräusch bei den Fassritzen bestätigte mit dem Eindringen von Luft in das Weinfass, ein Austreten von nur wenig Pumpwasser.

Guericke wollte mit noch mehreren Pumpexperimenten intensiver mit dieser Pumpe Erfahrungen sammeln. Viel Probieren mit dem Evakuieren von Gläsern deutete ihm, dass eine grosse Luftkraft auf den jeweiligen evakuierten Hohlraum presste. Es war natürlich auch vorgekommen, dass beim unvorsichtigen Hantieren Gläser knallartig explodierten. ( Implosion)

Otto von Guericke stellte fest, dass eine brennende Kerze im evakuierten Gefäss auslöscht, das Ticken einer eingeschlossenen Reiseuhr nicht mehr zu hören ist und ein Federflaum fällt wie ein fester Körper, ohne zu gleiten.

Um die Stärke eines Vakuums zu beweisen, konstruierte sich Guericke einen Versuchstopf.

Ein überliefertes Bild zeigt diesen Versuchstopf wie er mit einer Evakuierblase, so wurde die von der Pumpe leer gesogene Vakuumkugel genannt, evakuiert wird. Ein Kolbendeckel mit Dichtnute, welcher gut abgedichtet in den Topf hineingleiten kann, ist oben, neben dem leeren Topf abgebildet.

Aber auch die an Stricken ziehenden 40 Männer, zeigte Guericke in einer überlieferten eindrücklichen Bilddarstellung aus der damaligen Zeit.

Gedruckt wurde das Bild jedoch erst 1672 in Amsterdam für ein Lehrbuch.

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Otto von Guericke wusste, dass seine grösste und aufwändigste Vorführungsdemonstration am Reichstage zu Regensburg am 8. Mai 1654 vor versammelten Fürsten und Bischöfen keinesfalls misslingen durfte.

Doch um festzustellen, welche Grösse die schwere Kupferkugel für die Zugkraft von 16 starken Zugpferden haben müsste, kann man im nächsten Bild, welches Belastungsversuche zeigt, erkennen mit der Überschrift: Belastung hängender Magdeburger Halbkugeln.

Für dieses äusserst wichtige Ereignis verbesserte sein Freund Kaspar Schott seine Evakuierpumpe noch zusätzlich, indem er eine Pumpenbedienung für drei starke Männer einrichtete.

Auf den Abdichthahn brachte Schott noch einen Trichter an, so hatte man die Möglichkeit mit Wasser oder noch besser mit etwas Lampenöl eine perfekte Abdichtung zu erreichen ( Siehe Pumpenbild).

Aber auch bei den Arbeiten für den Kupferschmied wurde nichts dem Zufall überlassen.

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Guericke besorgte seinem erstklassigen Berufsmann saubere Arbeitsunterlagen.

Die sehr schönen kupfernen, durch Hämmern getriebenen schweren Halbkugelteile, gelten heute noch als Meisterleistung eines Kupferschmiedes. Mit dem auf einer flachen Steinplatte aufgelegten, von Hand durch ein Hin und Herschieben und mit etwas Schleifschwemme dazwischen, plangeschliffenem Kupferdichtring jeder Kugelhälfte, erreichte dieser Fachmann bereits schon, mit Guerickes Hilfe, höchste Präzisionsarbeitsgüte in der Zeit um 1650.

Jedem Halbkugelteil wurde eine starke Ziehöse angeschmiedet für das Anspannen der Zugpferde. Nur bei einer Halbkugel musste noch an handlicher Stelle der Abdichthahn mit Ansetzkonus zur Evakuierblase, für das Evakuieren der schweren  Magdeburgerkugel, angebracht werden.

Um das Dichthalten der Halbkugelteile zu gewährleisten, wurde eine geölte feine Lederdichtung  eingelegt.

Damit ein zuverlässiger Demonstrationsablauf gesichert war, besorgte sich Guericke noch eine zweite Evakuierblase, so dass die Evakuierenden Männer fast pausenlos mit einer frischen Blase, die schwere Magdeburgerkugel leer saugen konnten.

Der 8. Mai 1654 war für eine grosse Zuschauermenge ein sehr aufregender und bewegender Tag.

Alle Zuschauer welche Rang und Namen hatten, schauten in vorderster Betrachterreihe dem emsigen Vorbereitungstreiben des Evakuierens zu. Die temperamentvollen Zugpferde konnten von ihren Betreuern fast nicht ruhig gehalten werden.

Auch die Fürsten und Bischöfe schlossen untereinander die letzten Wetten ab.

Nachdem die Pferdetreiber mit einem Pistolenschuss das Signal zum Ziehen bekommen haben, waren sie in ihrem Element.

Alle Zugpferde wurden gleichzeitig mit heftigem Peitschenknallen, rücksichtslos zum Ziehen angetrieben.

Durch die sofort gestrafften Zuggeschirre, wurde die Kugel plötzlich vom Boden hochgehoben und hin und her gerissen. Doch langsam ermatteten die Pferde.

Nach mehreren Ziehversuchen mussten alle einsehen, dass die Kugel mit diesen Zugpferden nicht zu trennen war.

 

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Der Kurfürst von Mainz hatte die Ehre, den Vakuumhahn dieser grossen Kugel zu öffnen. Nach einem längeren Zischgeräusch, welches vom Eindringen der Luft in die Kugel zu hören war und einem leiser werden dieses Geräusches, klaffte die Kugel plötzlich in ihre zwei Hälften.

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Aus der angespannt wartenden, plötzlich verblüfften Zuschauermenge hörte man nach dem Ah und Oh die Worte Hexerei, Zauberei.

Unfassbar, die Kugel wurde geteilt, ohne die reissenden Pferdegespanne, nur mit dem Betätigen eines Hähnchens.

  

Der Bischof von Würzburg war sehr motiviert. Er kaufte sofort entschlossen mit viel Geld die komplette Demonstrationseinrichtung für die Universität Würzburg.

Otto von Guericke dürfte auf Grund dieser Erfolgsdarbietung auch zu seinem Adelstitel, dem „von Guericke“ gekommen sein. Nach später mehreren atmosphärischen Versuchen und einer eigenen Barometerkonstruktion befasste auch er sich mit Pulvermaschinenideen.

Der eigentliche Erfinder der atmosphärischen Dampfkraft ist jedoch Dionisius Denis Papin. Er war ein französischer Physiker, 1647 bis 1714, gestorben in England.

Denis Papin war anfänglich der Assistent seines Lehrmeisters Christian Huygens 1629 bis 1695 und später befreundet.

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Der inzwischen mit seinen Entwürfen von Dampfspringbrunnen für Luxusparkanlagen und dem noch in heutigen Haushalten beliebten Dampfkochtopf mit Sicherheitsventil bekannt gewordene Wissenschafter Denis Papin, wurde von dem Hessischen Landgrafen als Professor nach Hessen berufen.

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Wenn es seine Freizeit erlaubte, versuchte er eine von seinem Freund Huygens entworfene Pulvermaschinenidee zu vervollkommnen. Nach ersten positiven Testergebnissen schrieb er Huygens und auch Gottfried Wilhelm Leibnitz 1646 bis1716 um 1685, dass er beabsichtige eine grössere Versuchsmaschine zu bauen.

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Der interessierte Landgraf wollte immer dabei sein, wenn Papin Versuche mit seiner Pulvermaschine unternommen hatte. Dabei zu sein wenn sein Professor Geschichte schreiben könnte, bedeutete dem Landgrafen sehr viel.

Neben dem Landgrafen stehend, musste er diesem jeweils seine nächsten Arbeitsschritte erklären, welche er unternehmen wollte.

Vermutlich hatte das Danebenstehen, neben dem Landgrafen, in sicherer Distanz, Papin das Leben gerettet.

Ende 1687 kann sich nach meiner Meinung nur ein grösseres Unglück ereignet haben, wahrscheinlich eine Explosion mit Folgen.

Nur so kann ich Papins grosse Veränderungen erklären.

Vor allem den schnellen Wechsel des Wohnsitzes nach England.

In den Überlieferungen, welche mir zur Verfügung stehen kann man nachlesen, der Landgraf habe das Interesse an Papin 1687 verloren.

Schon 1690 veröffentlichte Papin eine Schrift über eine neue atmosphärische Dampfmaschine. Diese Veröffentlichung wurde in mehreren Sprachen, sogar in Latein gedruckt herausgegeben.

Nach meiner Überlegung kann Papin nur durch erlebten Schaden zu dieser einzig sicheren

Erkenntnis für seine zukünftige Arbeitsweise gekommen sein.

Doch auch die Fachwelt verkannte die Bedeutung dieser atmosphärischen Dampf-Schrift, selbstverständlich von den damaligen PULVERMASCHINEN verblendet.

Auch waren deutsche Landgrafen in englischen Adelskreisen sehr gut angesehen und hatten ebenfalls gute Verbindungen, mit starkem Einfluss in Wissenschaftskreisen.

Denis Papin konnte sich in England nicht mehr so recht einleben.

Für seine Wasserhaltungsmaschine in England berechnete er den Arbeitszylinder mit 610mm Zylinderdurchmesser der Arbeitshub war mit 1200 mm geplant.

Mit einer Zahnstange wollte er den Kolbenweg in eine Drehbewegung umsetzen

Seine grösste Konstruktionsschwierigkeit war, dass er den Dampfzylinder direkt befeuern wollte. Er wusste noch nicht, wie die Feuerstelle im rechten Moment weg gebracht werden könnte.

In einem Brief an den Wissenschafter G.W. Leibnitz  1646 bis 1716, Huygens war schon 1695 gestorben, etwa um1704 schrieb Papin:

„Was aber die praktische Seite anbelangt, so glaube ich ohne Übertreibung behaupten zu dürfen, dass mit Hilfe dieses Mittels ein einziger Mensch die Arbeit von sonst hundert verrichten wird. Allerdings gebe ich zu, dass Zeit dazu erforderlich sein wird, um es bis zu dieser Vollkommenheit zu bringen. Sie können überzeugt sein, dass ich alles tun werde, was in meinen Kräften steht, damit die Sache gut zur Zufriedenheit von statten geht, obwohl man hier nur schwer einigermassen brauchbare Arbeiter erhalten kann. Indessen hoffe ich, dass mit Gottes Hilfe, die Geduld über alle Schwierigkeiten triumphieren wird “.

Denis Papin ist 1714 sehr arm verstorben, der Tod hatte triumphiert, bevor er seine   „ Atmosphärische Dampfmaschine “ beim Arbeiten sehen konnte.

Im Jahre 1698 hatte Thomas Savery ein Patent Nr. 365 für eine kolbenlose Dampfmaschine erhalten. Durch gute Beziehungen zum Königshaus wurde schon ein Jahr später eine Patentverlängerung bis 1739 bewilligt.

Thomas Savery 1650 bis 1715 war von Beruf Ingenieur für Kriegswesen und verkehrte oft in königlichen Kreisen.

Nach einer Studienreise durch Frankreich und Deutschland zurück in England, hörte Savery von den Wasserproblemen der Kohlenbergwerke.

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Savery kopierte die Konstruktion der Wasserhaltungspumpe für gräfliche Lustgärten von Denis Papin, welche aus Verbindungsrohren, beheizten und abgekühlten Gefässen bestand und mit Hahnen bedient werden musste. Er ergänzte daran noch weniges, nach seinen Ideen.

Ein kleines Vorführmodell wurde schnell gebaut, welches in königlichen Kreisen gut und einleuchtend demonstriert werden konnte, um ein Patent erwirken zu können.

Um die Kohlengrubenbesitzer zu interessieren, verfasste Savery eine Reklameschrift mit dem Titel:

  „ Der Freund des Bergmannes “

In dieser Reklameschrift wollte er die Bergwerksbesitzer anregen, mit Vergleichen zu seiner neuen Dampfpumpe, grosse Einsparungen bewältigen zu können.

Mit dem Wasserheben von einem der besten Grubenpferde, dem 75 kg pro Sek.1 Meter hoch heben, rechnete Savery, dass je nach Grösse seiner Maschine, einige der teuren Grubengöpelpferde ersetzt werden könnten.

Die neue Einheit das Pferd, PS = 75mkg Sek., wurde demnach um 1702 aus der Taufe gehoben. Die Pferdestärke, wird heute noch für die Stärke von Automotoren angewendet, dürfte jedoch bald von der Elektrizitätskraft mit 1000 Watt ersetzt werden. ( 1 PS = 736 Watt).

Der Grobschmied Thomas Newcomen, 1663 bis 1729, konnte mit einem Glaser namens Cawley zusammen die Steuerungs- und Überwachungsarbeiten der ersten grösseren Savery – Pumpe übernehmen.

Trotz konzentrierter eifriger Bedienung der Saveryanlage merkten und erkannten die beiden recht bald, dass eine solche Einrichtung für das Kohlebergwerk noch bei weitem nicht genügen konnte.

Selbst wenn man die Pumpe noch etwas verbessern könnte, würde die Pferdehaltung immer noch kostengünstiger sein im Unterhalt.

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Der Maschinenwärterkollege von Newcomen, der Glaser Cawley wusste, dass eine starke Luftdruckkraft auf die verschlossenen Glasdeckel von Einmachgläsern presst, wenn sie gut abdichten. Er glaubte,  wenn der Luftdruck auf einen Dampfkolbendeckel einer Pumpenmaschine pressen würde, müsste ein wesentlich besserer Kraftnutzen zu gewinnen sein.

Heute noch begegnen wir dieser starken Luftkraft, welche auf den Deckel presst, wenn wir ein frisches Gurkenglas öffnen möchten. Der Aussendruckunterschied zum evakuierten Gurkenglas drückt auf den Deckel so intensiv, dass das Öffnen stark erschwert wird.

 

Von dieser Gedankenbetrachtung fasziniert, hatte Newcomen sofort den bekannten, englischen Physiker Robert Hooke 1635 bis1703 angeschrieben und um baldige Rückantwort gebeten.

In einer vernichtend negativen brieflichen Antwort von Hooke, war aber noch ein Hinweis enthalten, dass ein französischer. Physiker Denis Papin die gleichen Gedanken schon um 1690 veröffentlicht habe. Trotz der unerbaulichen Ablehnung des Physikers Hooke, fühlte sich Thomas Newcomen doch sehr geehrt, dass sogar ein französischer. Physiker mit dem gleichen Gedankengut dasselbe Ziel anregte, wie er und Cawley.

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Thomas Newcomen hatte sich entschlossen, eine erste funktionierende „ Atmosphärische Dampfmaschine “ zu bauen.

Das Funktionieren dieser Wasserhebemaschine glaubte Newcomen, müsste sich nach seinem Dafürhalten genau so wie er es sich vorstellte, ablaufen.

  1. In der Ausgangslage wird der Dampfkolben in der tiefsten Hublage im Dampfzylinder festgehalten, damit das leichte Übergewicht des Lenzpumpengestänges den Dampf-Kolben noch nicht wieder hochziehen kann.
  2. Die Dampfschliessklappe wird geöffnet. Die Blockierung des Dampfkolbens wird losgelassen. Jetzt kann der in den Dampfzylinder einströmende Dampf, vom Kochtopf  kommend, in den Dampfzylinder einströmen und dem hochgehenden Dampfkolben nacheilen.
  3. Die Dampfklappe wird geschlossen. Es kann sich neuer Dampf im kochenden Wasserkessel sammeln.
  4. Im Dampfzylinder fängt es an zu arbeiten. Durch das Erkalten des Dampfes, im Zylinderinnern entsteht ein grosses Vakuum. Der den Zylinder umgebende äussere atmosphärische Luftdruck presst jetzt den gut abgedichteten Kolbendeckel in das Zylinderinnere, so lange bis die Druckunterschiede ausgeglichen sind. Die Wasserhaltungsmaschine arbeitet indem sie etwa 30Lt Pumpenwasser hochzieht.
  5. Jetzt kann wieder bei Pos. 1 angefangen werden.
    Natürlich sollte auch das Dampfkondensat im Dampfzylinder von Zeit zu Zeit abgelassen werden müssen.
    Thomas Newcomen hoffte anfänglich mit gegen 10 Arbeitshüben pro Minute.

Als Grobschmied im Eisenhandel hatte Newcomen geschäftliche Verbindungen zu einem  Grubenbesitzer namens Back in Wolverhampton bei Dudley Castle.

Obwohl Back nicht an eine Wasserhaltungsmaschine glaubte, hatte er wegen der prekären Wassersituation in seiner Kohlengrube doch noch eingewilligt, Newcomen an einer von ihm bezeichneten Stelle die Fundamente für eine neue Maschinenkonstruktion zu errichten.

Im Eisenhandelsgeschäft musste Newcomen oft mit einer Balkenwaage Eisenstücke abwägen.

Es war darum sehr naheliegend, dass sich Newcomen auch die Pumpenbedienung für seine neue Wasserhaltungmsaschine, über einen Waagebalken am einfachsten vorstellen konnte.

Es ist auch tatsächlich Newcomens Verdienst, mit seiner Balanciermaschine einen Maschinentyp gebaut zu haben, welcher vor allem als Wasserhaltungsmaschine 100 Jahre lang markt führend gewesen ist.

Newcomen und Cawley, mauerten gemeinsam das Fundament für die Maschine. Auf diese Fundamentfläche wurde geplant, den Kochkessel, den Dampfzylinder und den Pyramidenbock für den Balancierbalken ( den Waagebalken) zu platzieren.

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Die Lagerung des riesigen Balanciers auf dem Pyramidenbock und das Anbringen der beidseitigen Bogenendstücken aus Holz, welche an dem Balancierbalken mit Eisenstangen und selbst geschmiedeten Nägeln fest verbunden werden mussten, wurden von Newcomen ohne grössere Probleme sauber verarbeitet und war eine sehr gute Problemlösung.

Die abgerundeten beidseitigen Holzbogenteile am Balancier Ende gewährten eine relativ genaue Punktführung zum Dampfzylinder- Zentrum, für die an einer Kette hängende Pumpenstange, welche mit dem Kolbendeckel fest verbunden war. Auf der gegenüberliegenden Balancierseite ebenfalls, zum Zentrum der Lenzpumpe ( Wasserpumpe).

Damit wir uns eine gute Vorstellung von dieser ersten atmosphärischen Kolbendampfmaschine um 1705 machen können, deren Daten leider nicht mehr existieren, zeige ich eine Photographie ( heute Fotografie) auf Seite 9, einer nur wenig späteren Maschine vom Jahre 1722. Diese frühe Dampfmaschine hat es immerhin geschafft über hundert Jahre, bis in die Zeit der Fotografie zu bestehen.

Als eine der nächsten, nach wenig Erfahrungsjahren späteren schon verbesserten Dampfmaschine, hatte sie einen Dampfzylinder von 695mm im Durchmesser, die Zylinderlänge war 2,66m. Der Kolbenhub soll etwa 1,8m gewesen sein.

Der etwa 6m lange Balancier aus Eichenholz arbeitete auf einem mächtigen Pyramidenbock von 4,4m mal 2,9m Grundfläche.

Das Bergwerk, welchem diese Maschine über 100 Jahre gedient hatte, wurde 1830 verlassen.

Bei Newcomens erster Maschine wurde wegen den zur Verfügung stehenden Geldmitteln wahrscheinlich der Dampfkessel noch etwas zu klein gewählt.

Für Bierbrauereien hatte man in diesen Zeiten schon recht grosse Kochgefässe mit Sicherheitsdeckel oder auf Wunsch mit Sicherheitsventil hergestellt.

Lediglich das stark bleihaltige Dampfzuleitungsrohr, mit der Dampfabschliessklappe vom Dampfdom ( Dampfsammlerkuppel) abwärts nach dem Zylinderunterteil, war eine spezielle schwierige Sonderfertigung. Die Dampfzuleitungsklappe sollte möglichst dicht schliessen und musste auch leicht und schnell bedient werden können.

Eine solche Dampfzuleitungsklappe könnte ich mir am besten mit einer Rauchschieberklappe von einem normalen Ofenrohr aus der heutigen Zeit vorstellen.

Stark bleihaltige Rohre wurden damals wegen der leichteren Formgebung verwendet für die Bearbeitung der Dampfzuleitung. Solche Rohrstücke konnte man auch gut weichlöten.

Erst jetzt beschreiben wir den schwierigsten Teil, den Dampfzylinder.

Nach den Angaben von Konrad Matschoss war der Dampfzylinder in seiner ganzen Länge mit 32mm Wandstärke aus einem Guss, von einem Glockengiesser gegossen.

Als Verfasser dieser Dampfgeschichte und guter Berufsmann, welcher schon einige alte Teile zeitentsprechend hergestellt hat, könnte auch ich diesen grossen Dampfzylinder nur herstellen, wenn der Glockengiesser mir diesen Zylinder, in sehr weichem Material, in drei Teilen giessen würde.

Wir können nämlich das überlieferte Foto in Matschos Buch genau betrachten und erkennen darauf zwei Überlappungsringe, welche mir die Teilung des Dampfzylinders beweisen müssten.

Ich glaube, dass dieser Zylinder aus drei Gussringen zusammengesetzt war.

Mit damaligem Werkzeug, Dreikanntschaber auch mit alten gehämmerten Feilen, Zirkel und selbst hergestellten Kartonschablonen, könnte ich diesen Zylinder gut vorpräparieren, so dass nach dem Zusammenbringen der drei Zylinderringe, nicht mehr viel Abschlussbearbeitung nötig sein würde.

Nachdem auch die wasserfördernde Seite am riesigen Balancier angebracht wurde, konnte die Wasserhaltungsmaschine ausbalanciert werden.

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Newcomen war sicher sehr froh, dass er mit seiner Wasserhaltungsmaschine so zu sagen  seine Balkenwaage, welche er im Handel zum Wiegen brauchte, nachgebaut hatte.

Einige Eisengewichte auf den Kolbendeckel als Gegengewichte gelegt bewirkten, dass das schwere Pumpengestänge den Dampfkolbendeckel nicht zu schnell hochzog.

Die Maschine war erst richtig ausbalanciert, wenn das Pumpengestänge leer, ohne Pumpwasser, den Dampfkolben mit wenig Übergewicht, leicht hochziehen konnte.

Mit einem Strick am riesigen Waagebalken befestigt, konnte der Maschinist den Dampfkolben in die Anfangsposition ziehen.

Um etwa 1705, wurde die Wasserhaltungsmaschine das erste Mal angeheizt, um mit Testversuchen zu beginnen. Die ersten Testergebnisse waren sehr befriedigend.

Mit ungefähr 7 bis 8 Arbeitshüben in der Minute wurden die Erbauer immerhin motiviert zum Weitermachen.

Nach einigen Arbeitsminuten wurde jedoch die Maschine immer etwas langsamer.

Das langsamere Arbeiten war bedingt durch die Erwärmung des Dampfzylinders, welche natürlich die Dampfkondensation im Zylinder schlecht beeinflusste.

Newcomen glaubte, dass irgendeine Leckstelle am Kolben der Grund für eine solche Müdigkeitserscheinung dieser Maschine sein könnte.

Um diese Leckstelle zu finden, goss Newcomen etwas Wasser auf den Kolbendeckel, was aber sofort bewirkte, dass die Maschine einige schnellere Arbeitshübe tätigte, um dann wieder langsamer zu werden.

Newcomen und sein Partner, der Glaser Cawley einigten sich nach gegenseitigem längerem Gedankenaustausch, ein durch die Zylindererwärmung entstehendes Kondensationsproblem

bewältigen zu müssen.

Sie konnten sich schnell entschliessen, dass sie im Zylinderinnern am besten eine Kaltwasserbrause anbringen müssten, um ein schnelleres Auskondensieren des Dampfes zu bewirken.

In den Dampfzylinder hinein wurde eine Kaltwasserbrause eingebaut, denn feine Brausetröpfchen bewirkten eine sehr gute Abkühlung des Dampfes, mit welcher ein wesentlich schnelleres Auskondensieren ( Vakuum) erreicht werden sollte.

Die Wasserhaltungsmaschine bedankte sich sofort, indem sie ihre Hubleistung gegen 18 Arbeitshübe pro Minute erhöhen konnte.

Thomas Newcomen und der Glaser Cawley glaubten jetzt an ihrem Ziel angekommen zu sein und überlegten sich eine Patentierung ihrer Wundermaschine zu beantragen.

Doch die beiden Konstrukteure hatten nicht mit dem überheblichen und wortgewandten

Thomas Savery gerechnet.

Obwohl Savery mit seinem Wasserpumpenpatent die Patentrechte von Denis Papin, welcher sich leider nicht wehren konnte, verletzt hatte, verlangte Savery die sofortige Einstellung dieses jetzt erstmals erfolgreichen Wasserhaltungsbetriebes, oder eine halbe Beteiligung.

In Konrad Matschos Dampfgeschichte von 1908 kann man nachlesen, dass Thomas Newcomen als religiöser Quäker sich nicht erlauben konnte mit zutreffenden Argumenten gegen Savery anzukämpfen.

Bis 1720 wurden zirka 10 solche atmosphärischen Wasserhaltungsmaschinen gebaut.

Man musste sich den Bewegungsablauf der Maschinensteuerung ganz genau einprägen, denn nur eine kleine Verwechslung des Bedienungsablaufes führte oft zum Stillstand der Maschine mit längeren Startunterbrüchen.

Trotzdem, um die Betriebskosten tief zu halten, wurden selbstverständlich auch Kinder als Maschinisten und Heizer eingestellt.

Es wird beschrieben, dass ein Knabe namens Humperey Potter, um sich wenigstens teilweise zu entlasten, einige Bedienungselemente mit Schnüren steuerte.

Erst 1718 ist es einem Henry Beighton gelungen, eine selbsttätige Steuerung für eine atmosphärische Wasserhaltungsmaschine einzuführen.

1778 wurde in einer zusammenfassenden Betrachtung festgehalten, dass durch Thomas Newcomens atmosphärische Wasserhaltungsdampfmaschine es erst möglich wurde, die Kohlenbergwerksschächte doppelt so tief als es früher möglich war, abzuteufen.

Der Ingenieur John Smeaton, 1724 bis 1792, war der Erste, welcher die Newcomenmaschine ohne wesentlich zu verändern verbessern konnte und in der Lage war, deren Leistung im Voraus zu planen und zu bestimmen.

Bei richtiger Dimensionierung des Dampfkessels und zusätzlichen Isolierungen der wärmebelasteten Teile, konnten nochmals bis zu zwei Drittel Brennstoffeinsparungen erreicht werden.

Heute noch kann man in englischen Dampfmaschinenmuseen die schönsten und grössten,

nach dem modernisierten Wattsystem umgebauten atmosphärischen „ Wasserhaltungsdampfmaschinen,“  besichtigen.

( Der kalte Luftdruck, wurde mit etwas stärkerem heissem Dampfdruck ersetzt.)