Eine wesentliche Verbesserung der Newcomenmaschine wird einem mit
der Bedienung der Hähne beauftragten Knaben, _Humphrey Potter_,
zugeschrieben. Dieser soll im Jahre 1712 die rechtzeitige Verstellung
der Hähne durch in geeigneter Weise angebrachte Schnüre selbsttätig
bewirkt haben, so daß deren Bedienung von Hand nicht mehr erforderlich
war. Diese Steuerung sowie die Einspritzkondensation sind nicht
Gegenstand des Patentschutzes gewesen.
Im Jahre 1712 wurde durch einen Zufall die dampf- und wasserdichte
Kolbenliderung erfunden. Man hatte auf dem Kolben ein Stück Leder
befestigt, das den Kolben überragte und sich in einer Höhe von 2 bis
3 Zoll an die Zylinderwandung legte. Allmählich verschliß dieses
Lederstück und lag schließlich nur noch mit seinem Querschnitt an
der Zylinderwandung an. Hierbei machte man die Beobachtung, daß die
Dichtung eine weit vollkommenere war als bisher, und man begnügte sich
hinfort mit einer in den Kolbenumfang gelegten Lederscheibe.
Auch die Einspritzkondensation soll ihr Dasein einem Zufall verdanken,
indem sie sich einst unbeabsichtigterweise durch ein im Kolben
entstandenes Loch vollzog und sich durch schnelleres Niederschlagen des
Dampfes vorteilhaft bemerkbar machte.
Im Jahre 1713 wurden zwei Newcomenmaschinen zu Newcastle in Betrieb
gesetzt, eine dritte wurde zu Austhorpe in Yorkshire erbaut.
Im Jahre 1718 ersetzte _Beighton_ die von Humphrey Potter angegebenen,
die Hähne betätigenden Schnüre durch Hebel.
Schon im Jahre 1721 wurde die erste Newcomen-Maschine nach dem
Kontinent, und zwar nach Königsberg in Ungarn, geliefert.
Diese Maschine ist in Abb. 26 dargestellt und wird von Leupold[51] wie
folgt beschrieben:
„_Von der Feuer-Machine des Herrn Potters, welche er zu Königsberg
in Ungarn gebauet, und allda mit gutem Succeß und Vergnügung der
Compagnie das ihrige praestiren soll_.
Die Figur zeiget sich meist im Profil, da ~A~ der große Kessel,
dessen Diameter 7 Fuß seyn soll, und 200 Eymer Wasser halten, muß
allezeit ¾ voll Wasser, und das übrige voll Dampf seyn. Dieser Kessel
ist gleichsam mit einem Ofen eingefasset, und mit Rost und Windfang
versehen, wie es die Kunst erfordert. _~BC~_ eine metallene Platte,
so mit Schrauben an dem Kessel ~A~ befestiget, und in solcher eine
dergleichen Röhre ~_DE_,~ so in ~D~ und ~E~ offen ist, bey ~E~ gekrümmt
und erhoben, daß das kalte Wasser nicht hineinfallen kann, bei ~D~
aber mit einer Klappe versehen, die, vermöge des Gewichts ~F~, die
Öffnung ~D~ zuschliesset. Von dem Hintertheil dieser Klappe gehet
ein starker Draht, der in der Platte ~_BC_~ wohl eingeschmergelt und
außenher an den Hebel _~CH~_ befestiget ist, damit wenn der Balcken
oder Arm sich in die Höhe hebet, solcher mit dem Ansatz an diesen Hebel
~_Gq_~ anstösset und die Klappe ~F~ zuschliesset, auch zugleich den
Hahn ~K~ eröffnet, durch den Arm ~L~, daß das kalte Wasser aus dem
Kasten ~M~ durch die Röhre ~_NN_~ und Öffnung ~O~ durch viel subtile
kleine Löcherlein als ein Regen herausspringet, den ganzen Zylinder ~P~
erkältet und den Dampf niederschläget und ein Vacuum machet. ~_PQ_~
ist der Zylinder, so in die 32 oder gar 36 Zoll in Diametro seyn soll,
8 Fuß hoch, und in die 30 Zentner wägen, ~R~ ein metallener Kolben,
so auf denen Seiten mit Schrauben versehen, daß man Leder oder Holz
dazwischen schrauben kan, damit der Kolben wohl anschliesset und kein
Wasser durchlässet, die Bewegung dieses Kolbens soll 7 Fuß seyn; oben
auf diesem Cylinder stehet noch ein Gefässe feste, in welchem allezeit
kaltes Wasser aus dem Kasten ~M~ durch die Röhre ~R~ lauffet, und den
Kolben mit dem Leder bedecket, und wenn der Kolben in die Höhe kommet,
das Wasser in die Röhre ~S~ lauffet, aus welcher es, vermittelst
eines Hahnes, so starck es nöthig ist, in die Röhre _T_ bey ~V~ in
den Kessel lauffet, und den Abgang des Wassers, so durch den Brodem
hinwegziehet, ersetzet. Das Wasser, so durch die Röhre ~_NO_~ in den
Cylinder ~_PQ_~ spritzet, und dasjenige, so sich durch den Brodem
sammlet, lauffet durch die Röhre ~_WW_~ wieder ab, welches in die 5
Zoll in den Cylinder beträget; derohalben oben ein sehr starker Zugang,
nämlich eine dreyzollige Röhre ~X~ voll Wasser von einer Höhe zufließen
soll, wo es aber die Natur nicht zuführet, muß Anstalt gemachet werden,
daß die Kunst selbst so viel Wasser hinauf hebet. Die Application zum
Rohr oder Pumpen-Werk geschiehet vermittelst eines sehr starken in
die 21 Fuß langen und 18 Zoll dicken Waag-Balcken ~_YZ_~, an beyden
Enden sind zwey Cirkel-Stücken ~_YZ_~, deren Centrum die Achse ~a~
ist, über den Bogen ~Z~ gehet eine sehr starke Kette ~_bcd_~, davon
ein jedes Glied 10 Pfund wägen soll, an eine drey Zoll dicke eiserne
Kolben-Stange ~_def_~, und auf dem Bogen ~Y~ ist eine dergleichen
starke Kette ~_gb_~ an die Stange ~_ik_~ befestigt, an diese aber
drey Kolben-Stangen ~_lmn_~ angehangen, also daß, wenn der Kolben in
der großen Röhre ~_PQ_~ niedergehet, er die Stange ~_ik_~ nebst denen
drey Kolben-Stangen nach sich ziehet und die Wasser hebet. Damit aber
die Schwehre der Kolben und Gestänge ins aequilibrium gebracht werde,
ist noch ein andrer kleiner Waag-Balcken ~_opq_~ angeordnet, dessen
Achse ~q~ über die beyden Bogen-Stücken aber gleichfalls zwey Ketten
~_rs_~ und ~_tu_~ gehn, davon die erste an das Kolben-Gestänge, die
andere aber an das Gewicht ~w~ von 30 Centnern befestiget ist. Alles
übrige Holtz- und Mauer-Werk oder Stellage ist weggelassen, damit man
die Haupt-Stücke desto deutlicher fassen und sehen kan, die dann wohl
ein jeder, wann es anders im Haupt-Werk richtig, noch eher anordnen
kan. ~W~ und ~X~ sind zwey Hähne, dadurch den Zufluß des Wassers zu
moderiren. Aus der Röhre ~_ss_~ fließet das Wasser in einen Trichter
~_yT_~ und von da in den Kessel. Was die Öffnung und Wiederzuschließung
der Röhren betrifft, sowohl den Dampf aus dem Kessel bei ~D~ zu lassen,
als frisches Wasser durch die Röhre ~O~ in Cylinder zu spritzen, kömmet
solches mit des Herrn Potters Invention nicht überein, denn weil ich
mir aus der Zeichnung kein rechtes Concept formiren können, so habe
lieber eine andere Art anweisen wollen, nicht daß ich solche besser
achte, sondern vielmehr dem Leser ein Concept hiervon zu machen, beydes
muß sich zugleich öffnen und schließen; denn so bald sich _~FD~_
schliesset, muß sich _~KO~_ öffnen, und also auch im Gegentheil.
Es geschiehet aber hier also: ~F~ ist der Deckel oder Klappe so in
1 ein Charnier hat und darhinder einen Lappen, auf welchem eyn nach
dem Cirkel gebohrtes und in die Platte wohl eingeschmergeltes Eisen
aufruhet, solches Eisen ist mit einem Charnier an dem Waag-Balcken 2,
3 befestigt, der Waag-Balcken oder Hebel hat bei 4 seine Achse und
bey 5 ist er wieder an einen Arm 5, 6 mit zwey Charnieren befestiget,
so bey 6 einen Hebel 6, 7 fasset, der bey 7 an dem Würbel des Hahnes
befestiget, und die Röhren ~_NO_~ auf- und zuschliesset, auf dem Hebel
2, 3 ruhet eyn Gewicht 8, so den Hebel bey 3 niederdrücket, und bey 2
erhebet, daß sich die Klappe ~F~ öffnen kan, das Gewicht 8 aber hanget
an einer kleinen Kette, die am Balcken 7 befestiget ist, und wenn
solche hoch genug erhoben, das Gewicht erhebet, daß es nicht mehr den
Hebel niederdrücket, sondern das Gewicht 9 die Oberhand behält, und den
Hebel in 2 und also auch die Klappe durchs Eisen 1 niederdrücket, und
die Röhre ~_DE_~ zuschliesset, hingegen vermittelst des Armes 5, 6 den
Hahn ~K~ eröffnet, daß das kalte Wasser in den Cylinder spritzet, und
sobald das große Gewicht bey eher abfallender Stange ~I~ wieder auf dem
Hebel ruhet, wieder die Klappe ~F~ öffnet und den Hahn ~K~ schliesset.
Welches, wie es accurat anzuordnen, einen jedern die Praxis selber
lehret; genug wenn so viel gewiesen habe, wie es geschehen soll oder
muß. Solche Machine soll in 24 Stunden 24000 Eymer heben.
_Wie und auf was Arth die Operation bey dieser Machine geschehe._
Selbige geschiehet nun nicht durch die Expansion, sondern durchs
Vacuum, und die Pressung der äußerlichen Luft, welche auf den Embolum
(Kolben) drücket, denn wenn die Klappe ~F~ eröffnet ist, so steiget
der heiße Brodem aus den Kessel ~A~ im Cylinder ~_PQ_~ und treibet
den Kolben ~f~ der mit dem Gestänge ~_hklm_~ meist in Aequilibrio
ist, in die Höhe, und wenn er hoch genug ist, so machet die Stange
~J~ vermittelst des Hebels und Gewichtes, wie zuvorhero ist erklähret
worden, die Klappe ~F~ zu, und den Hahn ~K~ auf, daß kaltes Wasser
in den mit heißem Dampf gefüllten Cylinder spritzet, im Augenblick
condensiret sich der Dampf im Wasser, fället zu Boden, und machet ein
Vacuum, welches so gleich die äußere Luft wieder ersetzen will, und den
Kolben mit solcher Gewalt hernieder treibet, daß es vermittelst des
Waag-Balckens auf der anderen Seite durch die Kette h eine grausame
Last Wasser auf einmahl hebet, welches viele Pferde zu thun nicht
vermögend seyn. Ist aber der Kolben hernieder, so öffnet sich in dem
Moment die Klappe wieder aufs neue, und treibet den Kolben wieder fort,
nachdem sich auch der Hahn ~K~ zugleich mit zugeschlossen.
Und auf solche Weise gehet die Machine Tag und Nacht, ohne Anlegung
einiges Menschen Hand, nur daß beständig ein Mann die Feuerung
unterhalten muß, und bin berichtet worden, daß man anfangs in 24
Stunden drey Klaffter Holtz nöthig gehabt, ob es sich aber auch jetzo
noch so befindet, oder ob mehr oder weniger gebrauchet wird, kan ich
mit Gewißheit nicht sagen, woran uns zwar eben auch nichts gelegen,
genug, daß man gezeiget: wie derselben Construktion und Fundament
beschaffen, und daß mit solcher Krafft und Schnelligkeit selbige so
viel arbeitet, daß hundert Pferde solches nicht praestiren können.“
Um die Ausbildung der Einzelteile der Newcomen-Cawleyschen
atmosphärischen Maschine machte sich _Smeaton_ besonders verdient.
Nicht ohne Interesse ist die Frage der Kosten für eine
Newcomenmaschine. Dieselben stellten sich für eine im Jahre 1725 für
Andrew Wauchope bei Edminstone, Midlothian, errichtete Maschine auf
1007 £ 11 sh 4 d.
In dem bereits zitierten zweiten Bande seines im Jahre 1725
erschienenen ~Theatrum Machinarum hydraulicarum~ gibt Leupold in §
200 nachstehende Beschreibung einer Dampfmaschine, bei welcher zwei
Kolben auf Balanciers einwirkten und eine ständige Arbeitsleistung
herbeiführten (Abb. 27):
„_Eine Feuer-Machine mit zwey Stiefeln und Kolben, durch die
Expansion die Krafft auszuüben_.
~A~ ist der Kessel, darüber ein Hahn, vermittelst dessen einmahl der
Dunst aus ~A~ in Cylinder ~C~, und die Lufft aus ~D~ durch die Öffnung
~_EF_~ kan gelassen werden. Also auch, wenn die Öffnung aus ~A~ nach
~E~ gewendet wird. Jeder Kolben hat an seiner Kolben-Stange einen
Waag-Balcken ~_GH_~, der auf der anderen Seite wieder eine Stange zum
Kolben eines Druck-Werkes hat, und das Wasser durch die Steigröhren
~_IK_~ in die Höhe treibet.
[Illustration: Abbildung 27.
Leupolds Zweikolben-Dampfmaschine.
Aus: Leupold, ~Theatrum machinarum hydraulicarum~, Band II, Tab. 43,
Fig. 2.]
Wasser aus einem Brunnen oder Fluß etliche 20 bis 30 Ellen, oder auf
ein Rad als Aufschlag-Wasser zu bringen, dürfte diese Machine ihre
Dienste noch thun. Es kann auch alles gar leichte also angeordnet
werden, daß sich die Epistomia (Hähne) selbst auf- und zuschließen,
welches ich aber alles, wie auch auf was Art das Wasser in Kessel
wieder zu ersetzen, mit Fleiß übergangen, weil es nur eine Anleitung
seyn soll, auch reifferer Überlegung und Experimenta nöthig hat. Wie
ich mir denn vorgenommen, künfftig eine etwas starke Probe zu machen,
und einen Versuch zu thun:
_Ob man eine Schneide-Mühle in einem Wald, da genug Holtz und
stehende Pfützen sind, auf solche Weise könte compendieus anlegen_?
Weil mir aber Zeit und Gelegenheit zu dieser Machine, oder auch andere
curieuse Proben und Versuche zu machen, itzo sogleich nicht vergönnet,
so habe Hoffnung, es werde vielleicht ein andrer Curiosus daher
Gelegenheit nehmen, ein und die andere Probe deßwegen anzustellen.“
Das letzte von uns bisher genannte auf Dampfmaschinen oder Verwandtes
erteilte englische Patent stammte aus dem Jahre 1698 und betraf die
Saverymaschine. Bis zum Jahre 1712 begegnen wir überhaupt keiner auf
Wasserförderungsvorrichtungen bezüglichen Patente. Vielleicht hat man
hierin eine Folge des großen Einflusses zu erkennen, dessen sich Savery
bei dem englischen Hofe erfreute.
Erst am 27. Juni 1712 wurde wiederum ein Patent auf „eine neue und
überraschende Maschine zum Heben von Wasser“ erteilt. Inhaber sind
_Lewis Mandell_ und _John Grey_. Sodann folgen weitere auf derartige
Vorrichtungen erteilte Patente, von denen allerdings nicht feststeht,
welcher Art sie waren: Nr. 397 vom 27. Mai 1714 (_J. u. J. Coster_),
Nr. 410 vom 28. November 1716 (_Holland_), Nr. 414 vom 22. Juli 1717
(_Shuttleworth_), Nr. 437 vom 26. September 1721 (_Oriebar_).
Die Verwendung des Dampfes zum _Beheizen_ verschiedener Vorrichtungen
bildet den Gegenstand des Patentes Nr. 430 vom 25. Juni 1720, erteilt
an _Desaguliers_, _Niblett_ und _Vreem_. _Triewalds_ Patent Nr. 449
vom 29. Juni 1722 ist bemerkenswert, weil der Gegenstand desselben
ausdrücklich als eine Maschine bezeichnet ist, die durch die Kraft der
Atmosphäre Wasser aus Bergwerken emporhebt. Das Patent Nr. 463 vom
26. Februar 1724 (_John Dickins_) bezieht sich auf das Heben von Wasser
sowie auf den Antrieb von Maschinen und Schiffen. Einen ausdrücklichen
Verzicht auf die Benutzung des Feuers bei der Wasserförderung enthält
die Urkunde des Patents Nr. 469 (Valentine Flower) vom 20. Mai 1724.
Das Patent Nr. 472 vom 4. November 1724 (Robert Bumpstead) betrifft den
Antrieb einer Mühle, wo fließendes Wasser oder Wind nicht zur Verfügung
steht.
Das im Jahre 1725 an _Nuttall_ und _Skyrin_ erteilte Patent Nr. 476
ist um deswillen von Interesse, weil hier angegeben wird, daß die
Dampfmaschinen sehr teuer in der Anschaffung und Unterhaltung seien,
„denn die Gewalt des Feuers zerbricht und zerstört sie oft ganz und
gar“.
Um die Verbreitung der Dampfmaschine zu fördern, bildete sich eine
„_Vereinigung der Besitzer der Erfindung, Wasser durch Feuer zu
heben_“. Die Namen der Mitglieder dieses „Dampfmaschinen-Ringes“ waren:
_John Meres_, London; _Thomas Beake_, Westminster; _Henry Robinson_,
London; _William Perkins_, Westminster; _Edwin Wallin_, London.
Bei dem Vergleich der Liste der englischen Patente mit den Namen
der die Dampfmaschine zu immer gedeihlicherer Entwicklung führenden
Männer begegnen wir der auffallenden Tatsache, daß gerade die
wichtigsten Verbesserungen des Patentschutzes entbehrten. Vielleicht
läßt sich dieses dadurch erklären, daß die obengenannte Vereinigung
der Patentinhaber auch die von Potter, Beighton usw. gemachten
Erfindungen auf gütlichem Wege erwarb und von einer Patentierung
derselben absehen zu können glaubte, weil sie durch den Besitz der
grundlegenden Arbeiten Saverys und Newcomens hinreichend gesichert
war. Daß jene Gesellschaft sich sehr gut auf ihr Geschäft verstand,
beweist das mit dem obengenannten Andrew Wauchope getroffene Abkommen.
Hiernach waren für die Lizenz zur Errichtung der Maschine jährlich
80 £ zu entrichten, und zwar in Vierteljahrsbeträgen während der
Dauer von acht Jahren, zu welchem Zeitpunkt das Patent ablief. Ließ
Wauchope, sei es nach erfolgter Mahnung, sei es ohne eine solche, 40
Tage nach dem Zahlungstage ohne Zahlung verstreichen, so stand der
Gesellschaft das Recht zu, die Maschine wieder an sich zu nehmen und zu
ihrer Schadloshaltung zu verkaufen; ein etwaiger Überschuß sollte dem
Lizenznehmer ausgezahlt werden.
Das unter dem 13. Juni 1726 an _Jakob Rowe_ erteilte Patent Nr. 486
betrifft eine Maschine, um Wasser sowohl nach Menge als nach Förderhöhe
erfolgreich zu heben, unter Anwendung entweder expandierter oder
gepreßter Luft, sowie ein Verfahren, um mit großer Brennstoffersparnis
alle Arten von Gefäßen, enthaltend Wasser oder andere Flüssigkeiten, zu
beheizen.
Das unter Nr. 496 am 6. Mai 1728 an _Case Billingsley_ erteilte Patent
betrifft eine zweckmäßige und starke Maschine zum Heben von Wasser.
Bemerkenswert ist auch das am 19. Dezember 1728 an ~John Payne~
erteilte Patent Nr. 505, das darauf abzielt, in Fabriken erzeugte
und zur Verfügung stehende Wärme zum Antrieb eines nach Art eines
Wasserrades eingerichteten Rades zu verwenden.
~Thomas Bewley~ und ~Thomas Holtham~ erhielten unter dem 10. März
1729 das Patent Nr. 507 auf eine Maschine, die unter abwechselndem
Aussaugen von Luft und Anwendung des Druckes der Atmosphäre Wasser zur
Entwässerung von Bergwerken und zur Wasserversorgung von Städten hebt.
Am 1. September 1729 erhielt ~John Allen~, „Doktor der Physik“, das
Patent Nr. 513. ~Dasselbe betrifft die Konstruktion von Dampfkesseln~;
einen Apparat zum Trocknen von Malz; eine Maschine zum Antrieb von
Schiffen, die Verwendung von Schießpulver zur Erzielung motorischer
Kraft. Dieses Patent ist bemerkenswert, weil es eine oberflächliche
Beschreibung der betreffenden Einrichtungen bietet. Der Kessel soll
dazu dienen, Dampf zu erzeugen, der Wasser fördern soll. Um die
Leistungsfähigkeit des Kessels tunlichst zu erhöhen, verlegte Allen
die Feuerung in den Wasserraum des Kessels hinein und fügte auch eine
Rohrschlange ein. Zum Anfachen des Feuers benutzte er Gebläse.
Den Antrieb der Schiffe bewirkte er mit Hilfe der Reaktionskraft von
Wasser, das er am Heck austreten ließ. Als Betriebskraft benutzte
er eine Pulverexplosionsmaschine. Diese schlug er auch für die
Entwässerung von Bergwerken vor. In dem Kessel soll Allen stündlich
zehn und einen halben Kubikfuß Wasser verdampft haben. Das unter dem
13. Januar 1736 an ~John Payne~ erteilte Patent Nr. 555 betrifft
einen ~Dampfkessel~ mit erhöhter Verdampfung. Diese wurde dadurch
erzielt, daß in den Wasserraum des Kessels ein Schaufelrad eingebaut
war, das in Drehung versetzt wurde und das Wasser gegen die beheizten
Kesselwandungen schleuderte.
Nunmehr folgt ein Patent, das um deswillen unser besonderes Interesse
in Anspruch nimmt, weil es einen bestimmt ausgesprochenen Vorschlag zur
Benutzung der Dampfkraft für den Antrieb von Dampfschiffen enthält.
Es ist unter Nr. 556 am 21. Dezember 1736 an _Jonathan Hull_ erteilt.
Dasselbe ist betitelt: „Eine Maschine, um Schiffe und Boote in oder
aus Häfen oder Flüssen zu befördern gegen Wind und Strömung sowie bei
Windstille“. Als Antriebsmaschine benutzte Hull eine atmosphärische
Dampfmaschine. In tiefen Gewässern trieb dieselbe zwei seitwärts am
Schiff angebrachte Schaufelräder. In seichten Gewässern benutzte Hull
Stangen, die bis auf den Grund des Gewässers reichten und durch Kurbeln
in der Weise bewegt wurden, daß sie sich gegen den Erdboden stemmten
und das Schiff vorwärts bewegten. Eine Darstellung des Hullschen
Dampfschiffes, das übrigens niemals tatsächlich ausgeführt sein soll,
gibt unsere Abb. 28 nach Finchams ~A History of naval Architecture~,
London 1851.
[Illustration: Abbildung 28.
Jonathan Hulls Dampfschiff. (Nach Fincham: ~A History of naval
Architecture~.)]
~P~ ist das vom Dampfkessel zum Dampfzylinder ~Q~ führende Dampfrohr.
~R~ ist der Dampfzuleitungshahn. ~S~ ist der Hahn für die Zuführung
des Kühlwassers. ~U~ ist ein Seil, an welchem der im Zylinder ~Q~ auf
und ab bewegliche Kolben aufgehängt ist. ~_Da_~, ~D~ und ~_Db_~ sind
drei Seilscheiben, die auf einer quer zum Schiff liegenden wagerechten
Welle befestigt sind. ~_Ha_~ und ~_Hb_~ sind zwei Seilscheiben, die
auf der Welle des Schaufelrades ~_III_~ ... mittels Sperräder und
Klinken derart lose angebracht sind, daß sie die Welle nur in einer
Richtung, im Sinne des Uhrzeigers, also im Sinne der Vorwärtsbewegung
des Schiffes, in Drehung versetzen.
Das Seil ~_Fb_~ führt von ~_Hb_~ nach ~_Db_~ derart, daß, wenn die
Räder ~_Da_~, ~D~ und ~_Db_~ sich nach vorwärts drehen, auch die
Schaufelradwelle sich nach vorwärts dreht. An dem Rade ~D~ ist das den
Kolben tragende Seil ~U~ aufgehängt. Das Seil ~_Fa_~ führt von dem Rade
~_Ha_~ zu dem Rade ~_Da_~ derart, daß, wenn die Räder ~_Da_~, ~D~ und
~_Db_~ sich nach vorwärts drehen, das Rad ~_Ha_~ und das Seil ~F~ ein
an letzteres angehängtes Gewicht heben, während die Seilscheibe ~_Hb_~
die Schaufelwelle vorwärts dreht. Ist nunmehr das Gewicht gehoben, und
drehen sich alsdann die Räder ~_Da_~, ~D~ und ~_Db_~ rückwärts, so wird
das Seil ~_Fa_~ freigegeben und das an ~F~ befestigte Gewicht dreht
die Seilscheibe ~_Ha_~ vorwärts. Auf diese Weise wird bewirkt, daß
die Schaufelradwelle sich stets nach vorwärts bewegt, mag der an der
Rolle ~D~ angreifende Kolben sich auf- oder abwärts bewegen, oder mögen
sich die Scheiben ~_Da_~, ~D~ und ~_Db_~ nach vorwärts oder rückwärts
bewegen.
In seinem im Jahre 1738 erschienenen Werke ~Hydrodynamica~
schlug _Daniel Bernouilli_ vor, für den Antrieb von Schiffen
die Reaktionskraft des am Heck unterhalb der Wasseroberfläche
ausgetriebenen Wassers zu benutzen.
_John Wise_ erhielt am 7. August 1740 das Patent Nr. 571 auf eine
besondere Verwendung der Feuermaschine. Diese letztere ist als solche
bekannter Art vorausgesetzt, aber, anstatt daß sie Wasser schöpft,
ist sie an dem Ende ihres Balanciers mit einer Kette, einem Seile
oder einer Stange versehen, welche senkrecht zu derjenigen Vorrichtung
führt, die die eigentliche Erfindung Wises bildet und unter einem
besonderen Dach steht. Diese Maschine besteht aus einer horizontalen
Welle, auf der sich ein Sprossenrad befindet, das durch ein von dem
Balancier der Dampfmaschine durch eine Kette oder dergl. betätigtes
Zahnrad in eine halbe Umdrehung versetzt wird. Nach Vollendung dieser
halben Umdrehung kommen das Sprossenrad und das Zahnrad außer Eingriff,
und die Umdrehung der das Sprossenrad tragenden Welle wird durch ein
auf dessen Welle angebrachtes Schwungrad vollendet. Ist der Eingriff
des Zahnrades und des Sprossenrades aufgehoben, so wird ersteres durch
ein Gewicht in seine Anfangslage gebracht und erhält nunmehr wiederum
durch die Kette des Balanciers eine halbe Umdrehung, welche es dann
wiederum auf das Sprossenrad überträgt. Die das Sprossenrad tragende
Welle erhält somit durch Beihilfe des Schwungrades eine stetige
Drehbewegung. -- Leider ist die Beschreibung dieser Maschine nicht
durch eine Zeichnung erläutert.
Unwillkürlich drängt sich uns hier die Frage auf, aus welchem Grunde
Wise nicht die bereits damals bekannte und gebräuchliche Kurbel benutzt
hat. Daß diese insbesondere auch bei Wasserhebemaschinen in Benutzung
war, geht aus einer in den ~Abridgements~ gemachten Mitteilung hervor,
derzufolge im Jahre 1740, also in dem Jahre der Erteilung des Wiseschen
Patents, auf den ~London Bridge Water Works~ gußeiserne Kurbeln benutzt
wurden.
Nebenbei möge hier bemerkt werden, daß die Zylinder der damaligen
Dampfmaschinen meist aus Rotguß hergestellt wurden. Allerdings
versuchte man auch, das billigere Gußeisen zu benutzen. Dieses
erforderte aber durchschnittlich eine Wandstärke von 1 Zoll, während
die Rotgußzylinder nur einer solchen von 1/4 Zoll bedurften. Diese
geringere Wandstärke hatte den großen Vorzug, daß der Wärmeaustausch,
insbesondere bei der die Kondensation des Dampfes bewirkenden
Abkühlung, ein erheblich beschleunigter war, die Leistung der mit
gußeisernen Zylindern arbeitenden Dampfmaschinen stand infolgedessen um
1/8 bis 1/10 hinter den mit Rotgußzylinder arbeitenden zurück.
Die _Dampfkessel_ hatte man bis zum Jahre 1740 meist aus Kupfer und
aus Blei hergestellt. In diesem Jahre erfand _Parrot_ eine bessere
Vernietung der Eisenplatten, infolgedessen das Eisen das teure Kupfer
und Blei verdrängte.
Im Jahre 1743 berichtete Gensanne, daß auf dem Kontinent drei
Dampfmaschinen aufgestellt wurden: eine zu Fresne bei Condé, die zweite
zu Sars bei Charleroy, die dritte bei Namur. Die beiden ersteren
dienten zum Entwässern von Kohlenminen, die letztere zur Wasserhaltung
einer Bleigrube. Von der zu Fresne aufgestellten Maschine gibt Belidor
in seiner ~Architecture Hydraulique~, Bd. 2, Zeichnungen.
Bei Newcastle benutzte man damals Feuermaschinen zum Antrieb von
Wasserrädern in der Weise, daß jene das Wasser diesen von oben
zuführten. Diese Räder waren mit Schaufelungen entgegengesetzter
Richtung versehen. Je nachdem man das Wasser der einen oder der anderen
Hälfte zuführte, drehte sich das Rad in der einen oder in der anderen
Richtung. Auf diese Weise wurden die Räder zur Auf- und Abwärtsbewegung
der Fördergefäße benutzt. Nach der Angabe anderer Schriftsteller
stammen derartig umgesteuerte Wasserräder bereits aus älterer Zeit.
Eine wesentliche Verbesserung des Dampfkessels ließen sich am 12. Juli
1748 _Thomas Stevens_ und _Moses Hadley_ unter Nr. 634 patentieren.
Dieselbe ging zielbewußt auf eine erhöhte Ausnutzung des Brennstoffes
aus. Der Kessel hatte eine halbkugelförmige Gestalt, besaß aber
Wassertaschen, die von dem wagerechten Boden nach unten hin in die
Feuerzüge hineinragten. Die Feuerung lag unter dem Mittelpunkte des
Kessels, und von ihr führten die Feuerzüge die Heizgase in Spiralwegen
zum Schornstein, hierbei die Wassertaschen in ausgiebigstem Maße
bespülend. Dieses Patent enthält eine Zeichnung des Dampfkessels.
Wie Smeaton im Jahre 1754 berichtet, brachte _De Moura_ an dem
Dampfgefäß der Saveryschen Maschine einen Schwimmer an, der die
Kondensation und den Dampfaustritt selbsttätig regelte.
Erst nach einer Pause von sieben Jahren begegnen wir dann wiederum
einem auf die Dampfmaschine bezüglichen Patent. Dasselbe ist unter
Nr. 703 am 8. August 1753 dem „Ingenieur“ _Georg John_ erteilt und
betrifft ein Verfahren, durch welches vermieden wird, daß beim
Tieferbringen von Schächten die gesamte Pumpenanlage abgebrochen und
tiefer gelegt werden muß.
Ein für die weitere Ausbildung des Dampfkessels wichtiges Patent wurde
unter dem 27. Mai 1756 dem Puddler _John Wright_ unter Nr. 709 erteilt.
Dieses Patent bezweckte gleich dem vorgenannten Patent Nr. 634 (Stevens
und Hadley) eine tunlichst weitgehende Ausnutzung der Heizkraft der
Feuerungsstoffe und steht in einem wohltuenden Gegensatz zu der damals
allgemein üblichen Kohlenvergeudung. John Wright beabsichtigte,
eine tunlichst große Berührungsfläche zwischen den Feuergasen und
den Kesselwandungen herbeizuführen. Da der damalige Stand des
Dampfkesselbaues den Einbau eines Innenrohres nicht ermöglichte,
führte Wright die Feuergase an die Außenseite des Kessels zurück.
Das Speisewasser wurde an derjenigen Stelle des Kessels eingeführt,
wo die Feuerung die größte Wärmewirkung hervorbrachte. Schließlich
schlug Wright auch noch vor, die von dem Kessel ausstrahlende Wärme zum
Rösten von Zinn-, Blei- und Eisenerzen u. a. m. zu verwenden, indem
er diese Stoffe in einen unterhalb des Kessels angeordneten Hohlraum
einbrachte. Im Jahre 1756 brachte dann noch Sampson Swain einen nicht
unter Patentschutz gestellten Dampfkessel in Vorschlag, bei welchem
eine Schlange die Feuergase durch den Wasserraum leitete.
In demselben Jahre wurden zwei aus England bezogene atmosphärische
Maschinen auf einer Kupfermine am Passaic in Nordamerika in Betrieb
gesetzt.
Unter dem 12. März 1757 erhielt _Isaac Wilkinson_ das Patent 713 auf
eine mittels einer Feuermaschine angetriebene _Gebläsemaschine_. Diese
letztere hatte folgende Einrichtung: viereckige, runde, längliche,
achteckige oder irgendwie anders gestaltete Gefäße aus Eisen, Holz,
Messing, Kupfer, Blei oder einem anderen Material oder aus einem
zusammengesetzten Material werden einzeln, zu zweien, dreien, vieren,
sechsen oder mehreren entweder nebeneinander oder übereinander
angeordnet, und zwar sind dieselben derartig eingerichtet, daß wenn
sie mit Luft gefüllt sind, diese Luft durch eine entsprechend hohe
Wassersäule gepreßt wird, die in die Gefäße eintritt und den von der
Luft bisher eingenommenen Raum einnimmt. Mit Hilfe von Ventilen,
Regelungseinrichtungen, Hähnen oder Hebern, die sich abwechselnd öffnen
oder schließen, wird das Wasser ein- und die Luft ausgelassen und
letztere durch ein Rohr auf eine beliebige Entfernung fortgeführt, so
daß ein Schmelzofen oder eine Schmiede oder ein anderes Werk von einem
Wasserfall oder von einer Feuermaschine aus mit Gebläseluft versorgt
werden kann.
Im Jahre 1757 suchte _Keane Fitzgerald_ die Verdampfung dadurch zu
beschleunigen, daß er in das im Dampfkessel enthaltene Wasser Luft
durch Gebläse einführte.
Im Juni 1757 veröffentlichte Professor _John Robison_ im „Universal
Magazine“ eine Dampfmaschine mit umgekehrt angeordnetem Zylinder.
Im Jahre 1758 versuchte _Fitzgerald_ die schwingende Bewegung des
Balanciers durch Zahnräder und Sperrwerke auf eine umlaufende Welle zu
übertragen.
Das nun zu nennende Patent _James Brindleys_ Nr. 730 vom 27. September
1758 ist unter den Fachleuten bekannter als die Mehrzahl der
vorgenannten Patente. Unter anderem erwähnt dasselbe auch Severin in
seiner Geschichte der Dampfmaschine[52].
Der Titel des Brindleyschen Patents lautet allgemein: „Eine
Fördermaschine zum Entwässern von Bergwerken und Ländereien, oder zur
Wasserversorgung von Städten und Gärten“. Brindley schlägt vor, den
Kessel aus Ziegelstein oder natürlichem Stein, zum Teil sogar aus
Holz herzustellen; die Stirnwand, wo die Feuerung angebracht wird,
besteht aus Gußeisen. Um der durch die Wärme bewirkten Ausdehnung sich
anschließen zu können, werden Dilatationsplatten angebracht. Der die
Feuerung umgebende Raum ist ganz aus Gußeisen hergestellt und liegt
vollständig im Wasser. Brindley glaubte, durch diese Anordnung eine
größere Sparsamkeit und Sicherheit zu erzielen, als dies bei den bisher
üblichen eisernen, leicht explodierenden Kesseln möglich war.
Des weiteren schlug Brindley vor, die großen an dem Balancier
angreifenden Triebketten nicht aus Eisen, sondern aus Holz mit eisernen
Gelenkzapfen herzustellen.
Die wichtigste der von Brindley angegebenen Neuerungen besteht aber
in der selbsttätigen, vom Kesselwärter durchaus unabhängig sich
vollziehenden Speisung des Kessels mit Wasser. Zu diesem Zweck schließt
er das Speiserohr nach dem Innenraum des Kessels hin mittels Schwimmer,
welche Ventile tragen, ab. Sinkt der Wasserstand, so öffnen sich diese
Ventile und lassen frisches Speisewasser in den Kessel treten.
Von besonderem Interesse ist auch das unter dem 25. Mai 1759 an
_Henry Wood_ erteilte Patent Nr. 739. Dasselbe ist bezeichnet als
das Betreiben einer Feuermaschine nach einem neuen Grundsatz, der
völlig abweicht von den bisher üblichen und weniger als die Hälfte
der bisher für Kohlen aufgewendeten Kosten verursacht. Das gegenüber
den bekannten Verfahren Neue bestand darin, daß die Feuermaschine
nicht mit Dampf, sondern mit erhitzter Luft betrieben wurde. Die
Erhitzung der Luft geschah in der Weise, daß Wood die Luft durch Feuer
oder durch auf Rotglut erhitzte Röhren oder durch kochendes Wasser
streichen ließ, oder daß sie auf irgendeine andere Weise erhitzt oder
verdünnt wurde. Die heiße Luft kann in den Zylinder der Maschine auf
verschiedene Art eingeführt werden, entweder mittels Blasebälgen oder
kleiner Luftpumpen mit besonderen Kolben und Ventilen, oder es kann
der Überdruck der Atmosphäre durch Heizkörper hindurch die Luft in den
Zylinder während des Emporsteigens des Maschinenkolbens hineindrücken
und auf diese Weise den Zylinder mit heißer Luft anfüllen, die dann zur
Erzielung eines Vakuums kondensiert werden und nach der Kondensation
aus dem Zylinder hinausbefördert werden muß. Diese Entfernung der
Luft aus dem Zylinder kann auf verschiedene Weise bewirkt werden;
wird die heiße Luft in den Zylinder durch eine den Atmosphärendruck
übersteigende Kraft hinausgetrieben, so wird diese Kraft die Luft durch
das sogenannte Blubberventil (~snifting pipe~) hinaustreiben; ist der
angewendete Druck dem der Atmosphäre gleich, so muß die kondensierte
Luft durch eine Pumpe hinausgepumpt werden, die entweder von der
Maschine oder sonstwie angetrieben wird. „Meine Erfindung besteht“,
so führt Wood aus, „also in dem Betrieb einer Feuermaschine durch eine
der genannten Methoden oder auf eine bisher nicht bekannte Weise, die
auf der Benutzung erhitzter oder verdünnter Luft beruht, oder auf der
Benutzung von heißer Luft in Verbindung mit Dampf, welch letzterer
dann unvermeidlich ist, wenn die Erhitzung der Luft in Röhren mittels
kochenden Wassers erfolgt.“ Trotzdem die Sprache der Patentschrift
erkennen läßt, daß es sich hier um eine zielbewußte Ausnutzung tiefer
physikalischer Kenntnisse handelt, ist über eine praktische Ausführung
der sachgemäß durchgeführten Maschine nichts festzustellen.
Nunmehr folgt das an _Jonathan Greenall_ unter dem 6. Februar
1761 erteilte Patent Nr. 761. Dasselbe weist allerdings eine
schwerverständliche Beschreibung und unklare Zeichnung auf, läßt jedoch
zweifellos folgende vier wesentliche Neuerungen erkennen: