Coll. Wilkie.
Geo. Jardine.
John. Roebuck.
Es sei noch bemerkt, daß besagter James Watt erklärt, daß sich nichts
von dem im vierten Absatz Enthaltenen auf Maschinen bezieht, bei denen
das zu hebende Wasser in das Dampfgefäß selbst eintritt oder in ein
Gefäß, welches mit jenem in offener Verbindung steht.
$James Watt.$
Zeugen: Coll. Wilkie.
Geo. Jardine.
$Und es sei bekannt gegeben$, daß der vorgenannte James Watt am
fünfundzwanzigsten Tage des April, im Jahre unseres Herrn 1769,
sich in der Kanzlei unseres Königlichen Herrn einfand und die
vorstehende Beschreibung nebst allem dem in derselben Enthaltenen und
Beschriebenen, in der oben niedergeschriebenen Weise anerkannte. Und so
wird die vorstehende Beschreibung gemäß der Verordnung aus dem sechsten
Jahre der Regierung des verstorbenen Königs und der Königin William und
Mary von England usw. gestempelt.
Eingetragen am neunundzwanzigsten April im Jahre unseres Herrn Ein
Tausend Sieben Hundert neunundsechzig.
Watt war an der Ausführung seines Patents durch den Umstand beschränkt,
daß die seit alters her bekannte und gebräuchliche Kurbel einem
gewissen Wasborough unter Patentschutz gestellt war. Um die Benutzung
der Kurbel zu umgehen, ersann Watt nicht weniger als fünf verschiedene
Einrichtungen und erhielt hierauf unter dem 25. Oktober 1781 das Patent
Nr. 1306.
[Illustration: Abbildung 29.
Das Planeten- oder Sonnenrad.
Aus: Muirhead. James Watts ~Mechanical Inventions. Plate 7~, Fig. 1 und
2.]
Als Gegenstand dieses Patents wird angegeben:
_„Gewisse neue Verfahren, um die hin und her gehende Bewegung von
Dampf- oder Feuermaschinen zur Erzeugung ständiger Drehbewegung um eine
Achse oder um einen Mittelpunkt zu benutzen, um Räder, Mühlen oder
andere Maschinen anzutreiben._“
Von den sämtlichen fünf Einrichtungen bildet das sogenannte Planeten-
oder Sonnenrad die wichtigste. Sie ist in Abb. 29 dargestellt.
Der entsprechende Teil der Patentschrift Nr. 1306 hat folgenden
Wortlaut:
„Mein fünftes Verfahren, Drehbewegung zu erzeugen, wird mit Hilfe
eines Zahnrades ~E~ ausgeführt, das auf dem Ende derjenigen Achse
~F~ angebracht ist, die die Drehbewegung erhalten soll. Dieses Rad
~E~ kann durch ein zweites Zahnrad ~D~ von gleichem, größerem oder
geringerem Durchmesser in Drehung versetzt werden, das an der Stange
~_AB_~ befestigt ist. Das andere Ende der Stange ~_AB_~ hängt an dem
Triebbalken ~_BC_~ (Balancier) der Dampfmaschine oder ist in beliebiger
anderer Weise mit dem Kolben der Dampfmaschine verbunden. Das Rad ~D~
kann sich um seine eigene Achse nicht drehen. Mit Hilfe eines Zapfens
~A~, der in dem Mittelpunkte des Rades ~D~ befestigt ist und in einen
kreisförmigen Einschnitt des großen Rades ~_GG_~ eingreift (hier können
auch andere Mittel Platz greifen), wird das Rad ~D~ zwangläufig derart
geführt, daß es sich nicht von dem Rade ~E~ entfernen, jedoch das Rad
~E~ in Drehung versetzen kann, ohne daß es sich selbst um seine Achse
oder seinen Mittelpunkt dreht.
Die Bewegung vollzieht sich nun folgendermaßen: Ist das Rad nahezu in
diejenige Stellung gelangt, die durch den punktierten Kreis ~_HH_~
gekennzeichnet ist, und dann mit seinem Mittelpunkt um ein weniges
jenseits der senkrechten durch den Mittelpunkt ~F~ gezogenen Linie
gelangt, zieht die Dampfmaschine mit Hilfe der Treibstange ~_BA_~ das
Rad ~D~ aufwärts. Da nun dessen Zähne in die des Rades ~E~ eingreifen,
und da es sich nicht um seinen eigenen Mittelpunkt drehen kann, kann
es sich nicht anders nach aufwärts hin bewegen, ohne daß es zugleich
das Rad ~E~ in Drehung um seinen Mittelpunkt ~F~ versetzt. Ist das
Rad ~D~ soweit aufwärts gelangt, daß sein unterer Teil mit dem oberen
Teile des Rades ~E~ im Eingriff ist, hat die Dampfmaschine ihren Hub
nach aufwärts ausgeführt und der Kolben ist im Begriff, sich abwärts
zu bewegen. Unter dem Einfluß der ihm zuteil gewordenen Bewegung führt
das Rad ~E~ seinen Rundgang weiter aus und führt das Rad ~D~ über
seine Höchstlage hinweg, wobei die Schwere des Rades ~D~ oder der
Stange ~_AB_~ oder ein anderes an ihm angebrachtes Gewicht das Rad ~D~
veranlaßt, an der anderen Seite sich wieder nach abwärts zu begeben.
Das Rad ~D~ vollendet also seinen Rundgang um ~E.~ Haben nun die beiden
Räder ~D~ und ~E~ dieselben Zähnezahlen, so macht das Rad ~E~ bei jedem
Hub der Maschine zwei Umdrehungen um seinen Mittelpunkt. Um nun die
Bewegung besser zu regeln, bringe ich auf der Achse ~F~ ein Schwungrad
an.“
[Illustration: Abbildung 30.
Anwendung eines Planetenrades zum Antrieb eines Walzwerks. Aus:
Muirhead, James Watts ~Mechanical Inventions. Plate 25.~]
Abbildung 30 stellt das Planetenrad in Anwendung auf den Antrieb eines
Walzwerkes dar.
Bei einer anderen Ausführungsform dieses Planeten- oder Sonnenrades
bewegen sich die beiden Zahnräder nicht auf- und umeinander, sondern
ineinander.
Von weitestgehender Bedeutung ist das am 12. März 1782 erteilte Patent
Watts Nr. 1321.
Der wesentliche Inhalt der Patenturkunde lautet:
_„Gewisse neue Verbesserungen an Dampf- oder Feuer-Maschinen zum
Heben von Wasser und zu anderen mechanischen Zwecken, und gewisse auf
dieselben anwendbare Einrichtungen.“_
„Ich, _James Watt_, erkläre hiermit: Nachstehendes ist eine
Beschreibung meiner neuen Verbesserungen an Dampf- und Feuer-Maschinen
und der Einrichtungen, die bei denselben Anwendung finden können.
Um aber etwaige Mißverständnisse und Umschweife zu vermeiden, werde ich
zunächst einige gewisse in dieser Beschreibung benutzte Ausdrücke näher
erläutern.
_Erstens_: Der _Zylinder_ oder das Dampfgefäß ist dasjenige Gefäß, in
welchem die Kräfte des Dampfes oder der Luft benutzt werden, um die
Maschine anzutreiben; er kann von beliebiger Gestalt sein, ist aber
meist von zylindrischer Form.
_Zweitens_: Der _Kolben_ ist eine bewegliche Trennungswand, die in dem
Zylinder entweder auf und ab, oder hin- und hergleitet und diesem genau
angepaßt ist. Auf diesen Kolben wirken die Kräfte des Dampfes und der
Luft unmittelbar ein.
_Drittens_: Die _Kondensatoren_ sind gewisse von mir erfundene Gefäße,
in welchen der Dampf niedergeschlagen wird, und zwar entweder indem er
mit hinreichend kaltem Wasser unmittelbar vermischt wird oder indem
er mit kalten Körpern in Berührung gebracht wird. Diese Kondensatoren
liegen entweder in demjenigen Teile des Zylinders selbst, in den der
Dampf niemals gelangt, ausgenommen dann, wenn er niedergeschlagen und
zu Wasser verwandelt wird, oder diese Kondensatoren stehen mit dem
Zylinder mittels Röhren in Verbindung, welche rechtzeitig geöffnet und
geschlossen werden. Diese Röhren können auch so angeordnet sein, daß
sie zu den Luftpumpen oder zu anderen Einrichtungen führen, um den
niedergeschlagenen Dampf und das Einspritzwasser fortzuleiten.
_Viertens_: Die _Luft- und die Heißwasserpumpen_ sind Pumpen oder
andere Einrichtungen, die dazu dienen, die Luft und das heiße Wasser
aus den Zylindern und aus den Kondensatoren hinauszubefördern.
_Fünftens_: Der _Werkbalken_ (Triebbalken, Balancier) ist ein
doppelarmiger Hebel, wobei ein oder mehrere Räder oder andere
maschinelle Vorrichtungen dazu dienen, die von dem Kolben geäußerte
Kraft auf das Pumpwerk oder auf andere von der Dampfmaschine
anzutreibende Vorrichtungen zu übertragen.
_Meine erste neue Verbesserung_ besteht nun darin, daß ich den Dampf
in die Zylinder oder Gefäße der Maschine nur während eines gewissen
Teiles des Auf- oder Niederganges des Kolbens eintreten lasse, und daß
ich die federnden Kräfte, mit denen der Dampf in dem Bestreben, größere
Räume einzunehmen, sich ausdehnt, dazu benutze, während der übrigen
Teile des Hubes des Kolbens als Triebkraft zu dienen. Außerdem benutze
ich Hebelzusammenstellungen oder andere Vorkehrungen, um zu bewirken,
daß die ungleichmäßigen Kräfte, mit denen der Dampf auf den Kolben
einwirkt, gleichmäßige Arbeit leisten bei dem Antrieb der Pumpen oder
der anderen Maschinen, die durch die Dampfmaschine betrieben werden
sollen. Hierbei sind gewisse Verhältnisse zu beachten.
[Illustration: Abbildung 31.
James Watts Ausnutzung der Expansion des Dampfes.