Im dritten Kapitel wird angegeben, in welcher Art die Maschine für die
vorgenannten Verwendungszwecke anzuordnen ist.
Den Schluß bildet ein sehr eingehendes Zwiegespräch zwischen dem
Erfinder und einem Bergwerksbesitzer, in welchem ersterer die gegen die
Maschine erhobenen Bedenken entkräftet.
Die der Maschine (Abb. 24) gewidmete Beschreibung hat folgenden
Wortlaut:
„_Eine Beschreibung des Ganges der Maschine zum Heben von Wasser
durch Feuer_.
~_B_{1} B_{2}_~ sind zwei Feuerungen.
~C~ ist der Schornstein oder die Esse.
~D~ ist der kleine Kessel.
~E~ ist dessen Dampfrohr mit Hahn.
~F~ ist die Verbindungsmutter zwischen Kessel und Dampfrohr.
~G~ ist ein enges Rohr mit Hahn, das in das Innere des Kessels bis 8
Zoll über dem Boden hineinragt.
~H~ ist ein weiteres Rohr, das auf dieselbe Tiefe hinabragt.
~I~ ist ein Ventil in dem Rohre ~H~.
~K~ ist ein Rohr, das von dem Gehäuse dieses Ventils in den großen
Kessel, etwa einen Zoll tief, hineinführt.
~L~ ist der große Kessel.
~M~ ist eine Schraube mit der Reguliervorrichtung.
~N~ ist ein enges Rohr mit Hahn, das bis zur Hälfte in den großen
Kessel hineinragt.
~_O_{1} O_{2}_~ sind Dampfrohre, deren eines Ende mit der
Reguliervorrichtung, deren anderes Ende mit den Zwischenbehältern
(Receivers) verschraubt ist.
~_P_{1} P_{2}_~ sind die sogenannten Receivers.
~Q~ sind Schrauben, mittels welcher die Rohrleitungen und Ventile an
der Vorderseite der Maschine angebracht werden.
~_R_{1} R_{2} R_{3} R_{4}_~ sind Rotgußventile, die mit Schrauben
versehen sind, um sie bei Gelegenheit öffnen und zugänglich machen zu
können.
~S~ ist das Druckrohr.
~T~ ist das Saugrohr.
~X~ ist ein Wasserbehälter.
~Y~ ist ein Hahn am Boden dieses Wasserbehälters.
~Z~ ist der Handhebel der Reguliervorrichtung.
_Wie die Maschine zu handhaben ist._
Zunächst ist erforderlich, daß die Maschine in einen guten Doppelofen
eingebaut wird, der so eingerichtet ist, daß die Flamme Ihres Feuers
rundherum streichen und beide Kessel ebenso gut befeuern kann, wie
dies bei den Braupfannen der Fall ist. Bevor Sie das Feuer anfachen,
öffnen Sie die beiden an den Kesseln angebrachten Hähne ~G~ und ~N~.
Sodann füllen Sie den großen Kessel ~L~ zu zwei Drittel mit Wasser und
den kleinen Kessel ~D~ ganz voll Wasser. Sodann verschließen Sie die
Hähne ~G~ und ~N~ so fest wie möglich. Nunmehr setzen Sie die Feuerung
~B_{1}~ in Gang. Wenn das Wasser im Kessel ~L~ kocht, müssen Sie den
Handhebel ~Z~ so weit als möglich von sich fortdrehen. Infolgedessen
strömt der gesamte aus dem Wasser in ~L~ sich entwickelnde Dampf mit
unwiderstehlicher Gewalt durch ~O_{1}~ nach ~P_{1}~, hierbei mit
Geräusch alle Luft durch das Ventil ~R_{1}~ hinaustreibend. Und wenn
alle Luft hinausgezogen ist, wird der Boden des Gefäßes ~P_{1}~ sehr
heiß werden. Dann ziehen Sie den Handhebel der Reguliervorrichtung
zu sich heran. Hierdurch schließen Sie ~O_{1}~ ab und Sie treiben
den Dampf durch ~O_{2}~ nach ~P_{2}~, bis dieses Gefäß die in ihm
enthaltene Luft durch das Ventil ~R_{2}~ zu dem Druckrohr übertreten
ließ. Inzwischen ist, da der Dampf in dem Gefäß ~P_{1}~ sich
niederschlug, ein Vakuum oder eine Luftleere erzeugt. Infolgedessen muß
das Wasser mit Notwendigkeit durch das Saugrohr ~T~ emporsteigen, wobei
es das Ventil ~R_{3}~ anhebt und das Gefäß ~P_{1}~ füllt.
Inzwischen ist das Gefäß ~P_{2}~ der in ihm enthaltenen Luft entledigt,
und nunmehr drehen Sie den Regulatorhebel wiederum von sich fort.
Alsdann ruht Druck auf der Oberfläche des Wassers in ~P_{1}~, die
durch den Dampf erwärmt wird und diesen daher nicht niederschlägt.
Der Dampfstrom drückt mit federndem Druck, gleich dem Luftdruck, auf
das Wasser und überwindet schließlich das Gewicht der Wassersäule und
treibt diese in dem Druckrohr ~S~ empor, durch das nun das im Gefäß
~P_{1}~ enthaltene Wasser sofort hinausbefördert wird. Ist einmal die
Maschine im Gange, so ist es für jedermann ein leichtes. auch für den,
der niemals die Maschine zuvor gesehen hat, nach einem halbstündigen
Probieren, einen ständigen Wasserstrom vom vollen Querschnitt des
Rohres ~S~ ins Freie zu fördern. Denn an der Außenseite des Gefäßes
~P_{1}~ werden Sie den Gang des Wassers verfolgen können, wie wenn
das Gefäß durchsichtig wäre. Denn das Gefäß ist, soweit der Dampf in
demselben steht, vollständig trocken und so heiß, daß man es kaum
mit der Hand berühren kann. So weit aber in dem Gefäß das Wasser
reicht, ist das Gefäß feucht und kalt, als ob Wasser auf dasselbe
hinabgerieselt wäre. Diese Feuchtigkeit und Kälte verschwinden aber,
so weit der Dampf das Wasser im Innern des Gefäßes verdrängt. Wenn Sie
aber alles Wasser hinausdrücken, so wird der Dampf, und zwar schon
eine kleine Menge desselben, indem er durch ~R_{1}~ hindurchtritt,
das Ventil zum Schnarren bringen und hierdurch Euch auffordern, den
Regulatorhebel zu Euch heranzuziehen. Sogleich beginnt der Dampf das
Wasser aus dem Gefäß ~P_{2}~ hinauszudrücken, ohne daß der austretende
Strahl sich ändert. Nur wird der Wasserstrahl dann etwas stärker
ausfallen als bisher, wenn Sie den Regulatorhebel bewegten, bevor
eine größere Menge Dampf durch das Ventil ~R_{1}~ austrat. Aber es
ist besser, keinen Dampf austreten zu lassen (denn dies ist mit
Kraftverlust verknüpft). Dem kann leicht dadurch vorgebeugt werden,
daß man den Regulatorhebel etwas früher bewegt, bevor das Druckgefäß
vollständig entleert ist. Ist dies geschehen, so drehe man sofort den
Hahn des Kaltwasserbehälters ~X~ so, daß er sich oberhalb ~P_{1}~
befindet. Dieser Hahn ist in der Zwischenstellung geschlossen, jedoch
stets offen, wenn er über ~P_{1}~ oder über ~P_{2}~ eingestellt
ist. Das aus dem Behälter ~X~ auf ~P_{1}~ hinabrieselnde Wasser
läßt den Dampf, der soeben noch eine so große Kraft äußerte, sich
niederschlagen, infolgedessen Luftleere entsteht. Infolgedessen füllt
sich das Gefäß ~P_{1}~ durch den Druck der äußeren Atmosphäre oder,
was dasselbe besagt, durch Saugwirkung, sofort wieder mit Wasser,
während sich ~P_{2}~ entleert. Ist dieses geschehen, so bewege man
den Regulatorhebel von sich fort und bringe hierdurch den Dampfdruck
in ~P_{1}~ zur Wirkung. Zugleich wird das Condenswasserrohr über das
Gefäß ~P_{2}~ gebracht. Infolgedessen schlägt sich der in diesem Gefäß
befindliche Dampf nieder, so daß dieses Gefäß sich füllt, während sich
das andere entleert.
Die Arbeit, die mit dem Drehen der zwei Maschinenteile, nämlich des
Regulators und des Kaltwasserhahnes, verknüpft ist, sowie die Wartung
der Feuerung, überschreitet nicht das Maß dessen, was ein Knabe täglich
leisten kann, und ist ebenso leicht zu erlernen wie das Treiben eines
Pferdes an einer Kettenpumpe. Dennoch aber würde ich Erwachsene
vorziehen, da bei ihnen mehr Sorgfalt vorauszusetzen ist als bei
Knaben. Der Unterschied im Kostenaufwand ist nicht nennenswert und
kommt angesichts der großen Vorteile, die der Gebrauch der Maschine mit
sich bringt, nicht in Betracht.
Der sachkundige Leser wird hier nun vielleicht den Einwand erheben,
daß, da der Dampf die Ursache der Bewegung und der Kraft ist und dieser
Dampf nur verflüchtigtes Wasser ist, der Kessel ~L~ nach Verlauf einer
gewissen Zeit leer werden muß, so daß also der Gang der Maschine
unterbrochen werden muß, um den Dampfkessel wieder zu füllen, will man
den Boden des Kessels nicht der Gefahr des Verbrennens oder Schmelzens
aussetzen.
Als Antwort hierauf bitte ich, sich den Gebrauch des kleinen Kessels
~D~ zu merken. Sobald die die Maschine bedienende Person bemerkt, daß
es Zeit ist, den großen Dampfkessel wieder zu füllen, dann schneide man
durch Drehung des Hahnes des kleinen Kessels ~E~ jegliche Verbindung
zwischen ~S~, dem großen Druckrohr, und ~D~, dem kleinen Kessel,
ab. Macht man dann noch ein kleines Feuer unter ~B_{2}~, so hat man
innerhalb kurzer Zeit mehr Dampfkraft zur Verfügung als aus dem großen
Kessel. Denn da der in dem großen Kessel enthaltene Dampf ständig
verbraucht wird und hinausgeht, während der Druck in dem anderen
Kessel zunimmt, überschreitet der in ~D~ herrschende Druck bald den in
~L~; da nun also das in ~D~ enthaltene Wasser durch seinen eigenen
Dampf gedrückt wird, muß es notwendigerweise sich in dem Rohr ~H~
heben, hierbei das Ventil ~I~ öffnend und dann durch das Rohr ~K~ nach
~L~ hinübertretend, bis der Wasserspiegel in ~D~ die Unterkante des
Rohres ~H~ erreicht. Das Zusammentreffen von Dampf und Wasser ergibt
die Gewißheit, daß ~D~ sich entleert hat nach ~L~ hinein bis auf 8
Zoll oberhalb des Bodens. Und da nun in dem Raum zwischen der Spitze
von ~D~ bis zur Unterkante des Rohres ~H~ so viel Wasser enthalten
ist, um ~L~ um einen Fuß zu füllen, so kann man sicher sein, daß ~L~
wiederum um einen Fuß aufgefüllt ist. Dann öffnen Sie den Hahn ~I~
und füllen sofort ~D~, so daß ständige Bewegung herrscht, ohne daß
man irgendwelche Störung des Betriebes der Maschine zu fürchten hat.
Wenn man zu beliebiger Zeit wissen will, ob der große Dampfkessel ~L~
mehr als zur Hälfte entleert ist, dann drehe man den kleinen Hahn ~N~,
dessen Rohr mit seiner Unterkante bis zur halben Höhe des Kessels
hinabreicht und Wasser gibt, wenn dieses höher als die Unterkante des
Rohres im Kessel steht; ist letzteres nicht der Fall, so gibt der Hahn
~N~ Dampf. Ebenso zeigt der Hahn ~G~ an, ob mehr oder weniger als 8
Zoll Wasser im Kessel ~D~ stehen, so daß nur törichte und böswillige
Nachlässigkeit oder Absicht den Gang der Maschine zu stören vermag.
Und wenn der Besitzer den Verdacht hat, daß der Wärter seine Pflicht
nicht tut, so kann dieses leicht mit Hilfe der Ventile festgestellt
werden. Denn wenn er an die im Gange befindliche Maschine herantritt
und sieht, daß der Wasserspiegel in ~L~ tiefer liegt als die Unterkante
des Rohres ~N~, oder der Wasserspiegel in ~D~ tiefer als die Unterkante
von ~G~, so verdient der Wärter einen Tadel, obgleich noch drei Stunden
verfließen können, bevor der Gang der Maschine gestört wird oder die
Kessel sich entleeren. Übrigens erfüllen die Ventile der Wasserwerke
ihre Aufgabe um so besser, je länger sie sich im Gebrauch befinden.
Sind nun alle Teile meiner Maschine richtig beschaffen und die
Feuerung aus Sturbridge- oder Windsorziegeln oder feuerfesten
Steinen ausgeführt, so halte ich es für ausgeschlossen, daß meine
Maschine nicht viele Jahre aushalten werde. Denn die Ventile,
Gehäuse, Probierrohre, der Regulator und die Hähne sind sämtlich aus
Rotguß angefertigt; und die Gefäße sind alle aus dem besten Kupfer
hergestellt, von solcher Stärke, daß sie den bei dem Arbeiten der
Maschine auftretenden Anforderungen genügen. Kurz gesagt: die Maschine
ist dem, was sie leisten soll, derart natürlich angepaßt, daß sie unter
den verschiedensten Verhältnissen, ohne Schaden zu erleiden, jahrelang
arbeiten kann, es sei denn, daß jemand es auf ihre Zerstörung abgesehen
habe. Ist die Maschine aufgestellt und in Betrieb gesetzt, so kann ich
in aller Bescheidenheit die Versicherung abgeben, daß der Minenbesitzer
oder Aufseher von den ewigen Kosten und Unannehmlichkeiten befreit
ist, welche bei den anderen jetzt in den Bergwerken gebräuchlichen
Wasserhebemaschinen ständig auftreten.“
Saverys Rührigkeit war von Erfolg gekrönt; seine Maschine fand trotz
des hohen Dampfverbrauchs, der aus der unmittelbaren Berührung des
Dampfes mit dem kalten Wasser sich ergab, Eingang in die englischen
Bergwerke. In der Tat ist die Saverymaschine die erste die Ausnutzung
der Spannkraft des Wasserdampfes anstrebende Vorrichtung, die weit aus
dem Rahmen des Versuches hinaustrat und sich in gewissem Maße auch
bewährte. Großes Mißtrauen erweckte allerdings eine Explosion, der zu
Broadwaters eine Savery-Maschine zum Opfer fiel.
Bei Papin und dessen fürstlichem Gönner wurde der Anlaß, sich von neuem
mit der Dampfmaschine zu befassen, durch Leibniz gegeben. Dieser sandte
nämlich am 6. Januar 1705 an Papin die Zeichnung einer Saverymaschine,
und zwar ohne Beschreibung. Papin legte diese Zeichnung dem Landgrafen
vor und erhielt von diesem den Auftrag, eine Dampfmaschine zum Antrieb
einer Mahlmühle zu entwerfen. Offenbar sollte, da die Dampfmaschine
hier nur als Pumpenmaschine in Betracht kam, diese das Wasser auf eine
gewisse Höhe schaffen, von der es dann herabfallen und ein Wasserrad
antreiben sollte.
Papin ging eifrigst ans Werk und faßte, nachdem er ein kleines Modell
fertiggestellt hatte, den Wunsch, eine Maschine größerer Leistung
für die Herrenhäuser Wasserkunst ausführen zu können. Er wandte sich
daher an Leibniz mit der Bitte, dieser möge ihm bei dem Kurfürst von
Hannover den Auftrag auf eine derartige Maschine zum Preise von 300
Talern erwirken. Da aber bei den Herrenhäuser Anlagen Wasserkraft zur
Verfügung stand, erfuhr Papins Bitte eine Ablehnung.
Nunmehr suchte Papin seine Maschine weiteren Kreisen dadurch näher zu
bringen, daß er sie in einer Druckschrift veröffentlichte. Endlich
gelang ihm dies. Die Druckschrift ist betitelt: ~Ars nova ad aquam
ignis adminiculo efficacissime elevandam. Autore Dionysio Papin, Med.
Doctore, Mathes. Profess. Publ. Marburgensi, Consiliario Hassiaco, ac
Regiae Societatis Londinis Socio. Casellis (Francoforti a. M.) 1707~.
[Illustration: Abbildung 25.
Papins zweite Dampfmaschine.