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Dampfmaschine Animation einer doppelt wirkenden Dampfmaschine mit Flieh- kraftregler Eine Dampfmaschine im engeren Sinne ist eine Kolben-Wärmekraftmaschine. Sie erzeugt in einem Dampferzeuger, der als Bestandteil der Maschine gilt, durch Verbrennung Dampf und wandelt die im Dampf enthaltene Wärmeenergie (auch Druckenergie) mittels Kolben in mechanische Arbeit um. [1] Dampfmaschinen sind Wärmekraftmaschinen mit äußerer Verbrennung, was sie von Verbrennungsmotoren unterscheidet. Als Dampfmaschine im weiteren Sinne kann umgangs- sprachlich auch jede andere Maschine verstanden werden, die durch Dampf direkt oder indirekt an- getrieben wird. Dies sind sowohl Kraftmaschinen wie die Dampfturbine als auch dampfgetriebene Arbeitsmaschinen. Manchmal werden auch dampfgetrie- bene Transport- und Verkehrsmittel, Landmaschinen und sogar einige Apparate als Dampfmaschine bezeichnet. Die frühsten Anwendungen der Dampfmaschinen fan- den sich im Bergbau zur Wasserhaltung. Nach allmähli- chen Verbesserungen wurden sie ebenfalls in der wach- senden Textilindustrie zum Antrieb von Textilmaschinen eingesetzt und verbreiteten sich schließlich auch in weite- ren Industriebranchen. Zudem spielten sie eine wichtige Rolle im Verkehrswesen, insbesondere zum Antrieb von Dampfschiffen und Dampflokomotiven. Ebenfalls nicht unbedeutend war zudem der Einsatz als Lokomobilen. Wenig erfolgreich war dagegen ihre Anwendung in Dampfwagen und Lkw. Auch das erste Luftschiff wur- de 1852 von einer Dampfmaschine angetrieben. Der folgende Artikel behandelt nur Kolbenkraftmaschi- nen (Dampfmaschinen im engeren Sinne). 1 Wirkungsweise einer Kolben- dampfmaschine Die Kolbendampfmaschine setzt thermodynamische En- ergie (Dampfdruck) aus Dampferzeugern in mechani- sche Rotationsenergie um. Dabei bewegt sich ein Kol- ben in dem zugehörigen Zylinder hin und her, er führt eine oszillierende Bewegung aus. Benötigt wird für die mechanische Nutzenergie jedoch zumeist eine Rotationsbewegung. Die Hinbewegung des Kolbens wird mit Druck des Dampfes als Arbeitstakt ausgeführt. Die Rückbewegung wird bei einseitig beaufschlagtem Kolben aus gespeicher- ter Rotations-Schwungenergie ausgeführt. Bei zweisei- tig beaufschlagten Kolben hingegen wird die Rückbe- wegung des Kolbens ebenfalls als Arbeitstakt verrichtet, per Dampfdruck-Ansteuerung nunmehr auf die Untersei- te des Kolbens. Die Dampfzufuhr in den Zylinder steuert ein Schieber. Der Kolben wird mit dem Druck erst nach unten bzw. in Richtung der Kurbelwelle verschoben. Die Line- arbewegung des Kolbens wird mittels Kreuzkopf und Pleuel als Koppelglied am Kurbelzapfen der Kurbel- welle in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Das Pleuel schiebt anschließend (im einseitigen Betrieb) mit der im Schwungrad und in der Kurbelwelle gespeicherten Ro- tationsenergie den Kolben wieder aus der unteren Lage linear zurück in seine obere Ausgangsposition. Das Arbeitsverfahren einer Dampfmaschine ist somit in zwei Takte gegliedert und ist daher ein Zweitaktverfahren. 1.1 Atmosphärische Dampfmaschine In einer atmosphärischen Dampfmaschine wird der Zylinderraum unter dem Kolben mit Wasserdampf ge- füllt. Im nächsten Arbeitstakt wird Wasser in den Zylin- der eingedüst, so dass der Wasserdampf abkühlt und da- bei kondensiert. Es wird ein Unterdruck erzeugt, so dass der Kolben durch den äußeren Atmosphärendruck in den Zylinder gedrückt wird. Die ausfahrende Bewegung des Kolbens erfolgt bei geöffnetem Dampfventil und durch eine Schwungmasse, die an einem Hebelarm, dem soge- nannten Balancier, angebracht ist. Der bekannteste Vertreter dieser Bauart war die atmo- sphärische Dampfmaschine von Thomas Newcomen ab 1712. Die Dampfmaschine wurde vorwiegend für die 1

Damp f Maschine

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Page 1: Damp f Maschine

Dampfmaschine

Animation einer doppelt wirkenden Dampfmaschine mit Flieh-kraftregler

Eine Dampfmaschine im engeren Sinne ist eineKolben-Wärmekraftmaschine. Sie erzeugt in einemDampferzeuger, der als Bestandteil der Maschine gilt,durch Verbrennung Dampf und wandelt die im Dampfenthaltene Wärmeenergie (auch Druckenergie) mittelsKolben in mechanische Arbeit um.[1] Dampfmaschinensind Wärmekraftmaschinen mit äußerer Verbrennung,was sie von Verbrennungsmotoren unterscheidet.Als Dampfmaschine im weiteren Sinne kann umgangs-sprachlich auch jede andere Maschine verstandenwerden, die durch Dampf direkt oder indirekt an-getrieben wird. Dies sind sowohl Kraftmaschinenwie die Dampfturbine als auch dampfgetriebeneArbeitsmaschinen. Manchmal werden auch dampfgetrie-bene Transport- und Verkehrsmittel, Landmaschinen undsogar einige Apparate als Dampfmaschine bezeichnet.Die frühsten Anwendungen der Dampfmaschinen fan-den sich im Bergbau zur Wasserhaltung. Nach allmähli-chen Verbesserungen wurden sie ebenfalls in der wach-senden Textilindustrie zum Antrieb von Textilmaschineneingesetzt und verbreiteten sich schließlich auch in weite-ren Industriebranchen. Zudem spielten sie eine wichtigeRolle im Verkehrswesen, insbesondere zum Antrieb vonDampfschiffen und Dampflokomotiven. Ebenfalls nichtunbedeutend war zudem der Einsatz als Lokomobilen.Wenig erfolgreich war dagegen ihre Anwendung inDampfwagen und Lkw. Auch das erste Luftschiff wur-de 1852 von einer Dampfmaschine angetrieben.Der folgende Artikel behandelt nur Kolbenkraftmaschi-nen (Dampfmaschinen im engeren Sinne).

1 Wirkungsweise einer Kolben-dampfmaschine

Die Kolbendampfmaschine setzt thermodynamische En-ergie (Dampfdruck) aus Dampferzeugern in mechani-sche Rotationsenergie um. Dabei bewegt sich ein Kol-ben in dem zugehörigen Zylinder hin und her, erführt eine oszillierende Bewegung aus. Benötigt wirdfür die mechanische Nutzenergie jedoch zumeist eineRotationsbewegung.Die Hinbewegung des Kolbens wird mit Druck desDampfes als Arbeitstakt ausgeführt. Die Rückbewegungwird bei einseitig beaufschlagtem Kolben aus gespeicher-ter Rotations-Schwungenergie ausgeführt. Bei zweisei-tig beaufschlagten Kolben hingegen wird die Rückbe-wegung des Kolbens ebenfalls als Arbeitstakt verrichtet,per Dampfdruck-Ansteuerung nunmehr auf die Untersei-te des Kolbens.Die Dampfzufuhr in den Zylinder steuert ein Schieber.Der Kolben wird mit dem Druck erst nach unten bzw.in Richtung der Kurbelwelle verschoben. Die Line-arbewegung des Kolbens wird mittels Kreuzkopf undPleuel als Koppelglied am Kurbelzapfen der Kurbel-welle in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Das Pleuelschiebt anschließend (im einseitigen Betrieb) mit der imSchwungrad und in der Kurbelwelle gespeicherten Ro-tationsenergie den Kolben wieder aus der unteren Lagelinear zurück in seine obere Ausgangsposition.Das Arbeitsverfahren einer Dampfmaschine istsomit in zwei Takte gegliedert und ist daher einZweitaktverfahren.

1.1 Atmosphärische Dampfmaschine

In einer atmosphärischen Dampfmaschine wird derZylinderraum unter dem Kolben mit Wasserdampf ge-füllt. Im nächsten Arbeitstakt wird Wasser in den Zylin-der eingedüst, so dass der Wasserdampf abkühlt und da-bei kondensiert. Es wird ein Unterdruck erzeugt, so dassder Kolben durch den äußeren Atmosphärendruck in denZylinder gedrückt wird. Die ausfahrende Bewegung desKolbens erfolgt bei geöffnetem Dampfventil und durcheine Schwungmasse, die an einem Hebelarm, dem soge-nannten Balancier, angebracht ist.Der bekannteste Vertreter dieser Bauart war die atmo-sphärische Dampfmaschine von Thomas Newcomen ab1712. Die Dampfmaschine wurde vorwiegend für die

1

Page 2: Damp f Maschine

2 2 GESCHICHTE DER DAMPFMASCHINE

Vergleich zwischen atmosphärischer Dampfmaschine und Über-druckdampfmaschine

Wasserhaltung in Kohlenzechen eingesetzt. Der energe-tische Wirkungsgrad dieser Maschine lag unter 1 %.

1.2 Niederdruckdampfmaschine

Wattsche Niederdruckdampfmaschine

Bei der Niederdruckdampfmaschine wird der Dampf miteinem leichten Überdruck von einigen 100 mbar auf-gegeben. Im Gegensatz zur Newcomen-Dampfmaschinewird nicht nur bei der Kondensation, sondern auch beider Befüllung des Zylinders Arbeit verrichtet. Dies führtzur Steigerung der Leistungsfähigkeit und war Ausgangs-punkt für die Weiterentwicklung der Dampfmaschine zuhöheren Dampfdrücken. Die bekanntesten Vertreter die-ser Bauart waren die Dampfmaschinen von James Wattab etwa 1769 (siehe unten).Watt entwickelte auch die einfach wirkende Dampfma-schine, die nur von der Unterseite den Kolben beauf-

Pumpenhaus einerWasserhebungsdampfmaschine mit Balancierund Pumpengestänge

schlagt, zur doppelt wirkenden Dampfmaschine, bei derder Kolben sowohl von der Ober- und Unterseite beauf-schlagt wird, weiter und erhöhte so den Wirkungsgrad.Auch die Expansionsmaschine, wo nur Dampf zu Anfangeines Hubes einströmt, dann expandiert und mit niedri-gerem Druck aus dem Zylinder tritt, war eine Weiterent-wicklung der Niederdruckdampfmaschine und brachteeine Effektivitätssteigerung gegenüber der Volldruckma-schine, die während des gesamten Hubes vollen Dampf-druck erhält.

1.3 Hochdruckdampfmaschine

Bei Hochdruckdampfmaschinen wird der Dampf weitüber 100 °C erwärmt, so dass sich ein höherer Druckaufbaut. Auf eine Abkühlung des aus dem Zylinder aus-tretenden Wasserdampfes kann verzichtet werden (Aus-puffbetrieb). Der Kondensator kann also wegfallen, wasdiesen Maschinentyp in Verbindung mit der höheren En-ergiedichte des unter Druck stehenden Dampfes erheb-lich leichter macht und damit den Einsatz von Dampfma-schinen in Dampflokomotiven erst ermöglichte. Vertreterdieser Bauart sind praktisch alle Kolbendampfmaschinenin Fahrzeugen seit Oliver Evans und Richard Trevithickab etwa 1802 (s. u.).

1.4 Verbunddampfmaschine

Eine Verbunddampfmaschine oder Mehrfach-Expansionsmaschine ist eine Dampfmaschine mitmindestens zwei in Dampfrichtung nacheinandergeschalteten Arbeitseinheiten.

2 Geschichte der Dampfmaschine

Die Geschichte der Dampfmaschine reicht zurück bis inserste nachchristliche Jahrhundert – der erste Bericht über

Page 3: Damp f Maschine

2.1 England 3

Schema einer Dreifach-Expansionsdampfmaschine

Äonsball

eine technische, rudimentär als „Dampfmaschine“ zu be-zeichnende Apparatur, den Heronsball (auchAeolipile ge-nannt), stammt aus der Feder des griechischen Mathe-matikers Heron von Alexandria. In den Jahrhunderten,die den ersten neuzeitlichen Dampfmaschinen vorangin-gen, wurden dampfgetriebene „Maschinen“ hauptsäch-lich zu Demonstrationszwecken gebaut, um das Prinzipder Dampfkraft zu illustrieren. Die ersten Versuche ei-ner Dampfmaschine kamen unter anderem von Blasco deGaray 1543, Denis Papin 1690 und Thomas Savery 1698.Sie alle waren aber ohne Erfolg.

2.1 England

2.1.1 Thomas Newcomen

Atmosphärische Dampfmaschine nach Newcomen

Die erste verwendbare Dampfmaschine wurde 1712von Thomas Newcomen konstruiert und diente zurWasserhebung in Bergwerken. Diese sogenannte atmo-sphärische Dampfmaschine erzeugte durch Einspritzenvon Wasser in einen mit Dampf gefüllten Zylinder ei-nen Unterdruck gegenüber der Atmosphäre. Mit diesemDruckunterschied wurde der Kolben im Arbeitstakt vomatmosphärischen Luftdruck nach unten gedrückt und an-schließend durch das Eigengewicht der anzutreibendenPumpenstange wieder nach oben in die Ausgangspositiongezogen. Die Kraftübertragung zwischen Kolbenstangeund Balancier erfolgte mittels einer Kette. Der Wirkungs-grad der newcomenschen Maschine lag bei 0,5 Prozent.

2.1.2 James Watt

James Watt, dem oft fälschlicherweise die Erfindungder Dampfmaschine zugeschrieben wird, verbesserte denWirkungsgrad der Newcomenschen Dampfmaschine er-heblich. Er verlagerte mit seiner 1769 patentierten[2] undsechs Jahre später von John Wilkinson gebauten Kon-struktion den Abkühlvorgang aus dem Zylinder herausin einen separaten Kondensator. So konnte Watt aufdas atmosphärische Rückführen des Kolbens verzichtenund die Maschine bei beiden Kolbenhüben Arbeit ver-richten lassen. Das von ihm erfundene Wattsche Par-allelogramm sorgte für die geradlinige Auf- und Ab-bewegung der Kolbenstange bei diesen einfachwirken-den Dampfmaschinen.[3] Sowohl Newcomens als auch

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4 2 GESCHICHTE DER DAMPFMASCHINE

Planetengetriebe zur Umwandlung der Auf- und Abbewegung ineine Rotation

Watts Dampfmaschinen hatten ursprünglich nur stehen-de Zylinder, die die Auf- und Abbewegung des Kolbensüber einen Balancier lediglich umlenkten, um sie in denSchacht auf das Pumpengestänge zu übertragen. Erstspäter konstruierte Watt ein Planetengetriebe, um dieKolbenbewegung umzuformen und so die Maschine einSchwungrad drehen zu lassen. Die Verwendung einesKurbeltriebes war ihm in England durch ein von JamesPickard gehaltenes Patent nicht möglich. Das Planetenge-triebe ist eine wesentlich aufwendigere Lösung des Pro-blems, eine geradlinige in eine rotierende Bewegung um-zuformen, hatte andererseits aber den Vorteil, dass damitgleichzeitig eine Über- oder Untersetzung möglich war.Spätere Watt’sche Dampfmaschinen waren doppeltwir-kend, der Kolben wurde abwechselnd von der einen undder anderen Seite mit Dampf beaufschlagt. Auf der je-weils gegenüberliegenden Seite befand sich der Auslasszum Kondensator.James Watt gilt als Entdecker des Nutzens derDampfexpansion. Bei der Dampfmaschine wirddieser Effekt durch ein vorzeitiges Schließen der Ventileerreicht; dadurch wird die Zuführung von Dampf inden Zylinder unterbrochen, während der darin einge-schlossene Dampf weiter Arbeit leistet. Weiterhin führteJames Watt 1788 den Fliehkraftregler zur Geschwindig-keitsregulierung seiner Maschine ein. Vorher war diesesMaschinenelement bereits beim Bau und Betrieb vonMühlen eingesetzt worden.Um die Fähigkeit seiner Dampfmaschinen zu demons-trieren, erfand Watt die Leistungseinheit Pferdestärke.Die wattsche Dampfmaschine ersparte durch diese Ver-besserungen gegenüber ihren Vorgängern ein Vielfachesder Wärmeenergie, die zum Betrieb der Maschine not-wendig war. Der Wirkungsgrad der wattschen Maschi-

ne erreichte schließlich drei Prozent. Mit seinem kauf-männischen Teilhaber Matthew Boulton verkaufte er sei-ne Maschinen jedoch nicht, sondern stellte sie seinenKunden zur Verfügung, um sich einen Teil der einge-sparten Brennstoffkosten auszahlen zu lassen. Damit wareine frühe Form des Contractings geboren. Mit diesenEntwicklungen sowie weiteren technischen Verbesserun-gen wurden Dampfmaschinen ab der zweiten Hälfte des18. Jahrhunderts – zumindest im Kohlebergbau – nunauch wirtschaftlich. Wenn auch allmählich weitere An-wendungsgebiete in Industrie und Transport erschlossenwurden, dauerte es bis in die 1860er Jahre, bis Dampf-maschinen in England massenhaft verwendet wurden. Inanderen Staaten wie beispielsweise Frankreich und denUSA, wo die Wasserkraft ein starker Konkurrent war,erfolgte der endgültige Durchbruch der Dampfmaschinenoch etwas später.[4][5]

2.1.3 Hochdruck und Heißdampf

Dampfmaschine nach Jacob Leupold von 1720. Erste Darstel-lung einer Hochdruck-Dampfmaschine aus seinem Buch TheatriMachinarum Hydraulicarum Tomus II

1720 beschrieb Jacob Leupold, Mathematico und Me-chanico in Preußen und Sachsen, eine Hochdruckdampf-maschine mit zwei Zylindern. Die Erfindung wurde inseinem Hauptwerk „Theatri Machinarum Hydraulicar-um Tomus II” veröffentlicht.[6] Die Maschine verwende-te zwei mit Blei belastete Kolben, die ihre kontinuierli-che Bewegung einer Wasserpumpe zur Verfügung stell-ten. Jeder Kolben wurde durch den Dampfdruck geho-ben und kehrte durch sein Eigengewicht in die ursprüng-liche Stellung zurück. Die zwei Kolben teilten sich eingemeinsames Vier-Wege-Ventil, welches direkt mit demDampfkessel verbunden war.[7]

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2.2 Deutschland 5

Eine weitere Hochdruckdampfmaschine wurde 1784 vonOliver Evans konstruiert. Das erste Exemplar wurde vonihm jedoch erst 1812 gebaut. Ihm zuvor kam RichardTrevithick, der 1801 die erste Hochdruckdampfmaschi-ne in ein Straßenfahrzeug einbaute. Voraussetzung für dieFunktionsfähigkeit der Hochdruckdampfmaschinen warder Fortschritt in der Metallherstellung und -bearbeitungzu dieser Zeit, denn in Hochdruckmaschinen müssen dieMaschinenteile sehr passgenau sitzen. Außerdem bestanddie Gefahr der Explosion des Kessels.Die kontinuierliche Weiterentwicklung der druckbe-triebenen Dampfmaschine, die zuerst mit so genann-tem „Sattdampf“ arbeitete, führte über die einzylin-drige Heißdampfmaschine zur zwei- oder dreizylindri-schen Compound-Maschine und zuletzt zur mehrzylin-drischen Heißdampf-Hochdruck-Dampfmaschine, wiesie von Kemna angeboten wurde. Bei der Sattdampfma-schine befinden sich im Kessel alle Siederohre für dieDampferzeugung im Wasserbett, die Heißdampfmaschi-ne besitzt ein zweites Röhrensystem, das vom Feuer oderden heißen Rauchgasen bestrichen wird. Dadurch wirdder Dampf „überhitzt“ und erreicht Temperaturen um350 Grad Celsius. Die Compound-Maschine oder Ver-bundmaschine besitzt einen Hochdruckzylinder mit klei-ner Bohrung und einen oder mehrere in Serie geschalteteNiederdruckzylinder. Der als Heißdampf in den Hoch-druckzylinder eingespeiste, nunmehr teilentspannte undkühlere entweichende Dampf hat immer noch genug Ar-beitsvermögen, um den mit einer wesentlich größerenBohrung versehenen Niederdruckzylinder zu betreiben.Dabei wird versucht, die Zylinderbohrungen so abzustim-men, dass das erzeugte Drehmoment beider Zylinder aufdie Kurbelwelle etwa gleich ist. Auch muss das Volu-men beider Zylinder auf die Drehzahl der Dampfmaschi-ne abgestimmt sein, damit die Entspannung des Dampfesauf beide Zylinder verteilt wird. Kemna baute ab 1908Dampfmaschinen mit zwei Hochdruckzylindern.Die besten Maschinen hatten bereits um 1910 einen sehrhohen Wirkungsgrad und erreichten mit Steinkohle mitt-lerer Güte einen Verbrauch von etwa 0,5 kg/PS-Stunde.

2.2 Deutschland

2.2.1 Preußen

In Preußen war man bereits 1769 auf die „Feuerma-schinen“ aus England aufmerksam geworden. Beson-ders der Oberkonsistorialrat Johann Esaias Silberschlag,der sich auch als Naturwissenschaftler einen Namengemacht hatte, erkannte frühzeitig den Nutzen dieserMaschine und fertigte bis 1771 mehrere umfangreicheGutachten darüber an. 1785 wurde dann die erste, inPreußen nachgebaute Dampfmaschine wattscher Bauartbei Burgörner in Betrieb genommen.[8] Bereits 1778 hat-te sich James Watt bereiterklärt, der preußischen Berg-verwaltung seine verbesserte Dampfmaschine zur Was-serhebung unter fachmännischer Anleitung zu überlas-

Querprofil und Details der 1799 errichteten Dampfmaschine derSaline Königsborn, kolorierte Tuschzeichnung von Jacob Niebe-ling, 1822

sen. Seine Firma Boulton & Watt forderte jedoch ein 14-jähriges Liefermonopol, eine Bedingung, auf die man immerkantilistischen Preußen nicht eingehen wollte. Unterdem Vorwand einer Erwerbsabsicht wurden der Ober-bergrat Waitz von Eschen und der Assessor Carl Fried-rich Bückling (1756–1812) vom preußischen MinisterFriedrich Anton von Heynitz nach England geschickt.Waitz sollte sich speziell mit der Funktionsweise der Ma-schine vertraut machen und Bückling entsprechende Bau-pläne anfertigen. Wohl lediglich eine englische Dampf-maschine wurde erworben und 1779 auf einer Braunkoh-lengrube bei Altenweddingen eingesetzt.Nachdem Bückling noch ein zweites Mal nach Englandgeschickt worden war, war er in der Lage, exakte Bau-pläne für eine eigene Dampfmaschine nach dem Vorbildder wattschen unter Mitwirkung der Preußischen Aka-demie der Wissenschaften zu entwerfen. Bis 1783 wur-de ein verkleinertes, funktionsfähiges Modell gebaut, vonda an wurden die Teile in Originalgröße hergestellt undzusammengesetzt. Am 23. August 1785 wurde die ers-te deutsche Dampfmaschine wattscher Bauart auf demKönig-Friedrich-Schacht bei Hettstedt offiziell in Betriebgenommen. Ihre Störanfälligkeit brachte der Maschineanfangs viel Spott ein. Durch die Abwerbung des briti-schen Dampfmaschinen-Mechanikers William Richardskonnten die Probleme in Hettstedt bis 1787 beseitigt wer-den. Die Maschine wurde zu einem ökonomischen Er-folg. 1794 wurde sie durch eine stärkere ersetzt und nun

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6 3 DAMPFMASCHINEN HEUTE

auf einem Steinkohlenschacht bei Löbejün aufgestellt,wo sie noch bis 1848 arbeitete. Im Mansfeld-Museum inHettstedt steht seit 1985 ein 1:1-Nachbau dieser Dampf-maschine, der in Bewegung vorgeführt werden kann. Imoberschlesischen Tarnowitz wurde am 19. Januar 1788eine Dampfmaschine in Betrieb genommen, die zur Ent-wässerung der Tarnowitzer Bergwerke diente. Von dieserDampfmaschine wird fälschlich behauptet, sie sei die ers-te auf dem europäischen Festland gewesen.Die erste Dampfmaschine des Aachener Reviers stand1793 in Eschweiler und wurde dort ebenfalls für dieWasserhaltung im Bergbau eingesetzt. 1803 baute FranzDinnendahl in Essen die erste Dampfmaschine imRuhrgebiet. Bereits zwei Jahre zuvor hatte Dinnendahlden Einsatz der ersten Dampfmaschine zur Wasser-haltung im Ruhrbergbau betreut. Hergestellt in Eng-land, wurde diese auf der Zeche Vollmond in Bochum-Langendreer in Betrieb genommen.

2.2.2 Andere deutsche Staaten

Teilansicht einer sächsischen Dampfmaschine

Etwa zeitgleich wurde im Herzogtum Sachsen-Gotha ineinem kleinen Vitriol-Bergwerk bei Mühlberg (Thürin-gen) vom späteren Ingenieur-Leutnant Carl ChristophBesser, der von 1763 bis 1774 bei dem Bergwerk tätigwar, die erste funktionsfähige Dampfmaschine Thürin-gens aufgebaut und über Wochen in Betrieb gehalten,sie diente zum permanenten Fördern des Grubenwassersund wurde von zwei Heizern bzw. Maschinisten Tag undNacht am Laufen gehalten. Der vielseits talentierte Besserwurde später vom Herzog Ernst als Ingenieur und Archi-tekt beim Bau der Seeberg-Sternwarte und anderer Pro-jekte in Gotha eingesetzt und verlor so das Interesse amMaschinenbau.[9]

Von diesen frühen Anfängen bis zur weiten Verbreitungder Dampfmaschine in der Wirtschaft vergingen jedocheinige Jahrzehnte. 1836 erstellte man die erste deutscheDampfmaschinenstatistik, und zwar für den Regierungs-bezirk Düsseldorf.[10] Durch technische Verbesserungen,der beginnenden Konzentration der sich formierenden In-

dustrie, zunehmend ausgeschöpfter Wasserkraftpotentia-le sowie der massiven Verbilligung des Kohletranspor-tes durch die Eisenbahn wurden Dampfmaschinen wirt-schaftlich immer rentabler. Nach einer nicht ganz voll-ständigen Statistik des Jahres 1846 gab es im Zollverein1518 Dampfmaschinen. 1861 war die Zahl bereits auf8695 Stück gestiegen.[11]

In der Stahlindustrie wurden Dampfmaschinen unter an-derem zum Antrieb von Gebläsen, Pumpen und Walz-straßen eingesetzt. Zwei Walzenzugmaschinen mit Leis-tungen von maximal 10.000 PS, Baujahr 1913, und15.000 PS, Baujahr 1911, arbeiteten zuverlässig in derMaxhütte (Sulzbach-Rosenberg) bis zu deren Stilllegungim Jahr 2002. Sie gehörten zu den stärksten Dampfma-schinen weltweit.

3 Dampfmaschinen heute

Dampffördermaschine einer Kohlenzeche von 1887, ZecheNachtigall, Westfälisches Industriemuseum

Als Fahrzeugantrieb sind Dampfmaschinen weitgehenddurch Verbrennungsmotoren abgelöst worden, die ohneAufwärmzeit starten, einen höheren Wirkungsgrad ha-ben, größere Leistung bei geringerem Gewicht bietenund komfortabler zu bedienen sind. Weiterhin hat dieDampfmaschine durch die flächendeckende Versorgungmit elektrischer Energie ihre Funktion als zentrale En-ergiequelle eines Industrieunternehmens verloren, die sielange Zeit innehatte. Im Steinkohlenbergbau wurden undwerden noch Dampfmaschinen in Förderanlagen einge-setzt, denn dort kann die Dampfmaschine sowohl als För-dermaschine zum Heben von Kohle als auch als Brem-se zum Herablassen von Versatzmaterial dienen. BeimBremsen wird die Energie zur Erhitzung des Dampfesverwendet.Obwohl die Zeit der Kolbendampfmaschine schon lan-ge vorbei zu sein scheint, ist eine Renaissance nichtausgeschlossen. Einer ihrer Vorteile gegenüber demVerbrennungsmotor ist ihr kontinuierlicher Verbren-nungsvorgang, der sich emissionsärmer gestalten lässt.

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7

Ein weiterer Vorteil der Dampfmaschine ist ihre extremeÜberlastbarkeit bei der Nachfrage von Leistungsspitzen.Durch den heute üblichen geschlossenen Kreislauf vonDampf und Speisewasser ergibt sich eine emissionsarmeSchmierung von Zylinder und Kolben der Maschine. Indiesem Sinne ist als modernisierte Dampfmaschine derDampfmotor entwickelt worden.Im Auftrag der Volkswagen AG hat die IAV GmbH inden späten 1990er Jahren eine solche moderne „Dampf-maschine“ entwickelt, die über eine extrem emissionsar-me externe Verbrennung einen gewissen Vorrat an hoch-gespanntem Dampf erzeugt, der dann wie beim Diesel-motor über Düsen je nach Energiebedarf eingespritztwird. Ende 2000 ist hieraus die Firma Enginion hervorge-gangen und hat aus dem ZEE-Prototypen (Zero Emissi-on Engine) die heutige „SteamCell“ weiterentwickelt.[12]

Diese Maschine arbeitete im Zweitaktverfahren und kamaußerdem ohne übliche Schmiermittel aus, weil die Ver-schleißteile aus modernen Kohlenstoffkomponenten ge-fertigt waren. Enginion musste 2005 Insolvenz anmelden.

4 Siehe auch• Carnot-Prozess

• Flächenschaden

• Kesselzerknall

• Steampunk

• Verbundwirkung

• Modelldampfmaschine

• Stirlingmotor

5 Literatur• Gustav Schmidt: Theorie der Dampfmaschinen.

Freiberg 1861. (online bei GoogleBooks)

• Heinrich Dubbel: Entwerfen und Berechnen derDampfmaschinen. 2. Auflage. Springer, Berlin1907.

• F. Fröhlich: Kolbendampfmaschinen. In: DubbelsTaschenbuch für den Maschinenbau- 11. Auflage.Zweiter Band. 1953, S. 93 ff.

• R. Christiansen: Kolbendampfmaschinen mit Zahn-raduntersetzung. In: Konstruktion – Zeitschrift fürdas Berechnen und Konstruieren von Maschinen,Apparaten und Geräten. 1, Nr. 1, 1949, S. 2–7.

• Conrad Matschoss: Geschichte der Dampfmaschi-ne: ihre kulturelle Bedeutung, technische Entwicklungund ihre großen Männer. 3. Auflage. Berlin 1901.Reprint: Gerstenberg, Hildesheim, ISBN 3-8067-0720-0.

• Technik leicht verständlich. Fachredaktion Technikdes Bibliographischen Instituts unter Leitung vonJohannes Kunsemüller, Fackel-Buchklub.

• Otfried Wagenbreth, Helmut Düntzsch, Albert Gie-seler: Die Geschichte der Dampfmaschine. Aschen-dorff, Münster 2001, ISBN 3-402-05264-4.

• Gerhard Buschmann, Herbert Clemens, MichaelHoetger, Bertold Mayr: Der Dampfmotor – Ent-wicklungsstand undMarktchancen. Sonderdruck ausMotortechnische Zeitschrift. 05/2001, 62. Jahrgang.Vieweg & Sohn, Wiesbaden.

• Hebestedt: Die Geschichte der Hettstedter Dampf-maschine von 1785. In: 200 Jahre erste deutscheDampfmaschine. Hrsg. vom Mansfeld KombinatWilhelm Pieck, Eisleben 1985.

6 Weblinks

Commons: Dampfmaschine – Sammlung vonBildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Dampfmaschine – Bedeutungserklä-rungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Literatur zur Dampfmaschine im Katalog derDeutschen Nationalbibliothek

• Interaktives FlashLet der Wattschen Niederdruck-dampfmaschine

• Dampfmaschinen und Lokomotiven – Ihre Ent-wicklung, ihr Einsatz und erhaltene Objekte – Um-fangreiches Verzeichnis von Dampfmaschinen

• Sächsischer Dampfmaschinenverein e. V.

• Handbuch der Dampfmaschinen-Lehre (PDF,14MB) von Christoph Bernoulli, Basel 1833

• Informationen zu Dampfmaschinen in derDeutschen Digitalen Bibliothek (DDB)

7 Einzelnachweise[1] Vergleiche dazu die Definition der Dampfmaschine 1892:

„Dampfmaschine, eine Kraftmaschine, die mit gespann-tem Wasserdampf betrieben wird. Derjenige Teil, wel-cher zunächst die Kraft des in einem Dampfkessel erzeug-ten gespannten Dampfes aufnimmt, ist der Dampfkolben,ein Kolben, welcher sich in einem cylindrischen Raum(Dampfcylinder) dicht anschließend hin und her bewe-gen läßt.“ Meyers Konversationslexikon, Verlag des Bi-bliographischen Instituts, Leipzig und Wien, Vierte Auf-lage, 1885–1892, S. 460

[2] Patent GB176900913: Steam engines. Erfinder: JamesWatt.

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8 7 EINZELNACHWEISE

[3] Autorenkollektiv, Otfried Wagenbreth, Eberhard Wächt-ler (Hrsg.): Technische Denkmale in der Deustchen De-mokratischen Republik. 2 Auflage. VEB Deutscher Ver-lag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, S. 102ff.

[4] Michael Mende, Vom Holz zur Kohle – Prozeßwärme undDampfkraft, in: Ullrich Wengenroth (Hrsg.) Technik undWirtschaft, VDI-Verlag, Düsseldorf 1993, 305-324, S.317.

[5] Peter Klemm: Der Weg aus der Wildnis. Geschichten aus100000 Jahren Technik. 6 Auflage. Kinderbuchverlag,Berlin 1974, S. 99–105.

[6] Jacob Leupold: Theatrum Machinarum Hydraulicarum.Schau-Platz der Wasser-Künste. Christoph Zunkel, Leip-zig 1725.

[7] Elijah Galloway: History of the Steam Engine: From ItsFirst Invention to the Present Time. Cowie and Co., 1826,S. 34 (Digitalisat, abgerufen am 10. Oktober 2014).

[8] Günter Jankowski u. a., Zur Geschichte des Mansfel-der Kupferschieferbergbaus, Clausthal-Zellerfeld, 1995(S. 143 ff), ISBN 3-9801786-3-3.

[9] Max Berdig: Die erste Dampfmaschine in Thüringen. In:Aus den coburgisch-gothaischen Landen. Heft 3, Justus-Perthes-Verlag, Gotha 1905, S. 14–18.

[10] Wolfgang Hoth: Erste Dampfmaschinen in Remscheid,Mai 1975

[11] Hans-Werner Hahn: Die Industrielle Revolution inDeutschland. Enzyklopädie deutscher Geschichte. 3. Auf-lage. Oldenbourg Verlag, 2011, ISBN 978-3-486-70249-1, S. 32 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche, abgerufen am 10. Oktober 2014).

[12] Köpfe und Konzepte: Das saubere Kraftpaket. (Mementovom 1. September 2010 im Internet Archive)

Normdaten (Sachbegriff): GND: 4010992-6

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8 Text- und Bildquellen, Autoren und Lizenzen

8.1 Text• Dampfmaschine Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Dampfmaschine?oldid=148407556 Autoren: Ben-Zin, Kpjas, RobertLechner,

Opa~dewiki, Fristu, Nerd, Zeno Gantner, Aka, MarianSz, Martin Götzer, Stefan Kühn, Lukian~dewiki, Ulrich.fuchs, Stw, Beatus, Wils,TomK32, Magnus, DF5GO, Storchi, Hhoffmann, Focus mankind, El, GNosis, Hape, Gerhardt~dewiki, Reinhard Kraasch, RolfS, Seewolf,Maclemo, Schusch, Ktesibios, Stahlkocher, Zwobot, Kai11, D, HaeB, Nikai, Ninjamask, Hadhuey, Markus Schweiß, Ishka, Schlag.tel, Jan-ka, Cavendish, Zumbo, Alexander.stohr, Muns, Nocturne, AndreasB, PhilippWeissenbacher, AlexFoglia, Sinn, Peter200, Voyager, Kirsch,JuliaButterfly, V36401, Geos, Okatjerute, Schnargel, Ot, Aloiswuest, Weetwat, Togo~dewiki, KaHe, Unscheinbar, Tom Jac, Ri st, Mi-chail, Cepheiden, ChristophDemmer, Michael32710, ProfessorX, BenZin, Frank Schulenburg, VanGore, Schuppi, Gschuetz, MarkusHa-genlocher, Melancholie, Liberatus, Juesch, Wuffff, Phi, Nicor, BLueFiSH.as, Claus G aus E, Wikinaut, DerHisto, Bierdimpfl, Hurone,Udo T., AndreasPraefcke, Kadereit, Rosenzweig, Aristeides, Diba, HHHoffmann, Carbidfischer, He3nry, Jergen, FlaBot, Hubertl, Cosal,Markscheider, Armer Bauer, Hejkal, Knospe, Mogano, Schleifi, RedBot, Schaengel89, Windharp, Scooter, Kolossos, Mondmotte, Zaphi-ro, Lewa, UlrichJ, Shoshone, FritzG, AlterVista, Deadhead, Ra'ike, Tinti, Schnuffi72, Eschweiler, Chobot, Hydro, Krokofant, ProloSozz,High Contrast, Savin 2005, Winkelmann, Rasi57, DerHexer, WAH, Schlesinger, Westiandi, GammaRay, Tomreplay, LKD, Leo Barton,Fomafix, Bjs, Andibrunt, Logograph, Flothi bot, Antonym, UMW, Stomp, Sargoth, Nijdam, Wasabi, BJ Axel, Duh Svemira~dewiki, Ca-rol.Christiansen, Tönjes, Benatrevqre, WerWil, Tetris L, Armin P., Nippler1.0, Thijs!bot, Maximilian Schönherr, Martin Stettler, El.,Gustav von Aschenbach, Amphibium, JAnDbot, Miebner, Pessottino, JensVonZobel, Josef 'Jupp' Schugt (aka 'Penpen'), SonniWP, Achen-bacher, Telakin, WinfriedSchneider, Ulamm, DrJunge, Merlissimo, DelSasso, RacoonyRE, Complex, VolkovBot, Claus Ableiter, Aibot,Regi51, Bücherwürmlein, AFZ, StromBer, Chief tin cloud, StG1990, Krawi, SieBot, Entlinkt, Salino01, Loveless, Sionnach, Der.Traeumer,Kibert, Zbisasimone, Carl B aus W, Wikpeded, Wüstling, Rotkaeppchen68, Dg.de, Avoided, Dachbewohner, Un loco, Hg6996, Jesi, Pitti-mann, Bötsy, Alecs.bot, Jshimbi, Wivoelke, Guandalug, BodhisattvaBot, Harry’s Wagen, Metilsteiner, MarcelMaerker, Coronado, Parame-cium, Воевода, L.Kenzel, Luckas-bot, Aktions, KamikazeBot, Blootwoosch, Dampffussie, Webcyss, Stefanf74, Xqbot, ArthurBot, Jansitz,Tri-planet, Bialo-zielony, Nighttrain, Andre Kaiser, Alte Schule, Delian, AStarBot, Rubblesby, Vwpolonia75, Jo.Fruechtnicht, H.G.Graser,Helium4, Ripchip Bot, Max-78, EmausBot, Dampfplauderer, Malki1211, Diffdad, Pyrometer, Imbericle, Schrouff, NearEMPTiness, Ubs-rw, WikitanvirBot, Der Harmlos, Andol, Agoldammer, Senfteiler, Vagobot, AvocatoBot, Juncensis, Flugkarnickel, Mauerquadrant, MartinDD, Justincheng12345-bot, Dexbot, Tri-l, Archiumtechnica, Lektor w, Sujalajus, Der-Wir-Ing, Errorsion und Anonyme: 150

8.2 Bilder• Datei:Aeolipile_illustration.png Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Aeolipile_illustration.png Lizenz: Pu-

blic domainAutoren:Knight’s American Mechanical Dictionary, 1876. sourceUrsprünglicher Schöpfer: The entry under Aeolipile in volumeone of this work states “The cut is copied from Hero’s “Spiritalia”, edited by Woodcroft, of London.”

• Datei:Commons-logo.svg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Commons-logo.svg Lizenz: Public domain Au-toren: This version created by Pumbaa, using a proper partial circle and SVG geometry features. (Former versions used to be slightly warped.)Ursprünglicher Schöpfer: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version, created byReidab.

• Datei:Cornish_beam_engine.jpg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/Cornish_beam_engine.jpg Lizenz: Pu-blic domain Autoren: Eigenes Werk. This image, or another version of it, also appears on the Geograph Britain and Ireland collection. Seethis photograph’s page on the Geograph website. Ursprünglicher Schöpfer: Jimmydenham

• Datei:Dampfma_gr.jpg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Dampfma_gr.jpg Lizenz: Public domain Auto-ren: 4. Auflage des Werkes de:Meyers Konversations-Lexikon von 1885-1890. Original can be found at [1] Ursprünglicher Schöpfer: Ori-ginal uploader was Ulrich.fuchs

• Datei:Dampfmaschine_Werdau.JPG Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Dampfmaschine_Werdau.JPGLizenz: CC BY 3.0 Autoren: Eigenes Werk Ursprünglicher Schöpfer: Vwpolonia75 (Jens K. Müller, Hamburg

• Datei:Leupold_high_pressure_steam_engine_1720.gif Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/Leupold_high_pressure_steam_engine_1720.gif Lizenz: Public domain Autoren: Elijah Galloway, History of the Steam Engine, 1826 Edition, page24. (online). Ursprünglicher Schöpfer: Elijah Galloway

• Datei:Meccano_Sun_&_planet_animation.gif Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/Meccano_Sun_%26_planet_animation.gif Lizenz: CC BY-SA 3.0 Autoren: Eigenes Werk Ursprünglicher Schöpfer: Roly Williams

• Datei:Newcomens_Dampfmaschine_aus_Meyers_1890.png Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Newcomens_Dampfmaschine_aus_Meyers_1890.png Lizenz: Public domain Autoren: Meyers Konversationslexikon 1890 UrsprünglicherSchöpfer: Meyers Konversationslexikon 1890

• Datei:Qsicon_Lücke.svg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7e/Qsicon_L%C3%BCcke.svg Lizenz: CC-BY-SA-3.0 Autoren: based on <a href='//commons.wikimedia.org/wiki/File:Qsicon_L%C3%BCcke.png' class='image'><img alt='QsiconLücke.png' src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Qsicon_L%C3%BCcke.png' width='24' height='24' data-file-width='24' data-file-height='24' /></a> Ursprünglicher Schöpfer: Stefan 024, original authors de:Benutzer:Tsui, w:de:Benutzer:Bsmuc64

• Datei:Querschnitt_Feuermaschine_Kgsb.jpg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/Querschnitt_Feuermaschine_Kgsb.jpg Lizenz: Public domain Autoren: Zeitreise Ruhr Ursprünglicher Schöpfer: Jacob Niebeling

• Datei:Steam_engine_Zeche_Muttental.jpg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Steam_engine_Zeche_Muttental.jpg Lizenz: CC-BY-SA-3.0 Autoren: Selbst fotografiert Ursprünglicher Schöpfer: Stahlkocher

• Datei:Steam_engine_in_action.gif Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Steam_engine_in_action.gif Lizenz:CC-BY-SA-3.0 Autoren: Eigenes Werk; Drawn using Corel Draw! & Image Ready Ursprünglicher Schöpfer: User:Panther

• Datei:Steam_vacuum_vs_pressure.gif Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/Steam_vacuum_vs_pressure.gifLizenz: CC BY 2.5 Autoren: No machine-readable source provided. Own work assumed (based on copyright claims). Ursprünglicher Schöp-fer: No machine-readable author provided. Emoscopes assumed (based on copyright claims).

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10 8 TEXT- UND BILDQUELLEN, AUTOREN UND LIZENZEN

• Datei:Triple_expansion_engine_animation.gif Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Triple_expansion_engine_animation.gif Lizenz: CC BY 2.5 Autoren: Eigenes Werk, created using XaraXtreme Ursprünglicher Schöpfer: Emoscopes

• Datei:Wiktfavicon_en.svg Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c3/Wiktfavicon_en.svg Lizenz: CC BY-SA 3.0Autoren: ? Ursprünglicher Schöpfer: ?

8.3 Inhaltslizenz• Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0