Die ersten Dampfmaschinen der Welt: Die Geschichte ihrer Erfindung

Die Dampfmaschine wurde die erste mechanische Maschine, für die es eine breite praktische Anwendung gab. Die ersten Kolbendampfmaschinen wurden zunächst in der Fabrikproduktion eingesetzt, später konnten sie mit Rädern verbunden werden und zu selbstfahrenden Maschinen werden:

• Dampfschiffe;
• Lokomotiven;
• Traktoren;
• Autos.

Geschichte der Erfindung der Dampfmaschine

Das grundlegende Funktionsprinzip jeder Dampfmaschine besteht darin, dass die Energie von heißem Dampf in mechanische Energie umgewandelt wird, die sein kann:

• hin- und hergehend;
• rotierend.

Und die dabei entstehende mechanische Energie kann bereits sinnvoll genutzt werden. Das Funktionsprinzip einer Dampfmaschine war den alten Griechen klar, aber im Mittelalter vergaßen die Menschen es. Auch hier lebte das Interesse an diesem Problem erst im 17. Jahrhundert wieder auf. Der Italiener Giovanni Branca schlug 1629 ein Modell seiner eigenen Dampfturbine vor. Aufgrund unannehmbar großer Energieverluste fand diese erste Dampfmaschine der Welt jedoch keine praktische Anwendung.

Dampfmaschine Denis Papin

Dieser Franzose, ein ausgebildeter Arzt, zog 1675 nach England, wo er für eine Reihe von Erfindungen bekannt war. Also erfand er den "Papenov-Kessel" – den Prototyp eines modernen Doppelkessels. Papen konnte den Zusammenhang zwischen dem Druckanstieg und dem Siedepunkt einer Flüssigkeit feststellen. Er konnte einen luftdichten Kessel bauen, in dem ein erhöhter Druck aufrechterhalten wurde. Dadurch kochte das Wasser darin bei erhöhter Temperatur und es wurde möglich, Speisen bei Temperaturen über 100 Grad zu kochen, was den Kochvorgang beschleunigte.

Am Vorabend seines Umzugs nach Foggy Albion erfand Papin einen Pulvermotor. Im Zylinder brennendes Schießpulver drückte den Kolben. Die resultierenden Pulvergase wurden durch das Ventil entfernt und die verbleibenden abgekühlt, wodurch im Zylinder eine leichte Verdünnung auftrat und der Druck der Atmosphäre den Kolben an seinen Platz zurückführte.

Trotz der Tatsache, dass die Idee selbst beträchtliche Vorteile versprach, brachte sie ihrem Autor keine Dividenden. Tatsache ist, dass Savery (ein englischer Mechaniker) etwas früher seine Dampfpumpe patentieren ließ, die damals die einzige Möglichkeit war, eine Dampfmaschine zu verwenden. So kam es, dass der Erfinder der ersten Dampfmaschine, Denis Papin, 1714 in London verarmt und einsam starb.

Das Auto von Thomas Newcomen

Dieser unternehmungslustige Engländer konnte große Gewinne erzielen. Er war 35 Jahre alt, als die Papin-Maschine entwickelt wurde. Newcomen studierte sorgfältig das Erbe von Papin und Savery und bemerkte die Mängel beider Modelle und übernahm starke Ideen. In Zusammenarbeit mit einem Spezialisten für Klempnerarbeiten und Glas, D. Calli, schuf Newcomen 1712 sein erstes Modell und setzte damit die Geschichte der Herstellung von Dampfmaschinen fort. Ihre grundlegende Arbeit sah so aus:

• das Design hatte einen vertikalen Zylinder mit einem Kolben (von Papin);
• Dampf wurde in einem separaten Kessel erzeugt, der nach dem Prinzip von Saverys Erfindung arbeitete;
• Die Dichtigkeit des Dampfzylinders wurde durch hautenge Umschließung des Kolbens gewährleistet.

Durch den Aufbau von Druck hob Newcomens Gerät Wasser aus den Minen. Aber es war sehr sperrig und extrem gefräßig auf Kohle. Aber diese Mängel verhinderten nicht, dass diese Erfindung ein halbes Jahrhundert lang in den Minen betrieben wurde. Dank ihm wurde es möglich, Bergwerke wiederzubeleben, die zuvor aufgrund von Grundwasserüberschwemmungen aufgegeben wurden. Aber da seine Maschine eine Zusammenstellung früher Erfindungen war, konnte Newcomen kein Patent dafür bekommen.

Wattmaschine

Den entscheidenden Schritt machte der Brite James Watt, dank dessen Bemühungen eine ausreichend leistungsstarke und kompakte erste Kolbendampfmaschine entstand. Als Mechaniker an der Universität von Glasgow nahm Watt 1763 die Reparatur von Newcomens Dampfmaschine auf. Während des Reparaturprozesses fand er eine Möglichkeit, ihre Völlerei zu reduzieren – ihr Zylinder musste warm gehalten werden.

Aber es war notwendig, das Problem der Dampfkondensation zu lösen. Er fing die Lösung auf, als er an Wäschereien vorbeiging und Dampf aus den Deckeln ihrer Boiler strömte. Er erkannte, dass Dampf ein Gas ist, das in einen Zylinder mit reduziertem Druck gefüllt werden sollte. Er erreichte ein dichtes Kolben-Zylinder-System, indem er das erste mit geöltem Hanfseil umwickelte, wonach es möglich wurde, den atmosphärischen Druck aufzugeben – ein spürbarer Fortschritt.

Video von James Watts erster Dampfmaschine

Aber im Leben hatte Watt weniger Glück und musste das Patent für Schulden verpfänden. Nach 3 Jahren traf er einen wohlhabenden Industriellen Matthew Bolton, der Watt seine Patente kaufte. Unter seiner Anleitung kehrte Watt zur Arbeit zurück. Bereits 1773 zeigte das neue Modell von Watt in Tests einen deutlich geringeren Kohleverbrauch als seine Vorgänger verlangten. Und ein Jahr später begann England mit der industriellen Produktion von Watt-Maschinen. 1781 patentierte Watt eine Dampfmaschine, die Industriemaschinen antreibt. Wenig später wurden dieselben Technologien für die Bewegung von Schiffen und Zügen eingesetzt, was zu einer wahren technischen Revolution werden wird.

Polzunov Dampfmaschine

Nicht weniger lieb ist uns Ivan Polzunov, der russische Erfinder der ersten Dampfmaschine, die viele Arbeitsmechanismen antreiben konnte. Darüber hinaus machte er diese Erfindung vor White – im Jahr 1763, als er in den Altai-Bergwerken arbeitete. Er machte die Leiter der Fabriken mit seinem Projekt bekannt und erhielt von der Hauptstadt die Genehmigung, die Einheit zusammenzubauen. Polzunov wurde beauftragt, eine große Maschine zu bauen.

Diese Arbeit dauerte 21 Monate, aber als sie fast fertig war, starb die schwindsüchtige Erfinderin einige Tage vor ihren ersten Tests. Polzunovs Dampfmaschine konnte kontinuierlich und automatisch arbeiten. Dies wurde durch Tests bewiesen, die 1766 von Polzunovs Studenten durchgeführt wurden. Einen Monat später hatte die Maschine bereits begonnen zu arbeiten und nicht nur alle Kosten ihrer Herstellung wieder hereingeholt, sondern auch den Eigentümern Gewinn gebracht.