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Dampfmaschine

EIN Dampfmaschine ist ein Motor (oder im weiteren Sinne a Maschine), die durch Druck Dampf (oft aufgrund von Erwärmung durch Verbrennung von Verbranding Kohle) mechanisch Arbeit liefert. Bei herkömmlichen Dampfmaschinen dehnt sich der Dampf in einem oder mehreren Zylinder und drücke die Kolben(s), die sich in dem/den Zylinder(n) befinden. Über einen Kurbel-Pleuel-Mechanismus kann die Expansionsenergie, auf einen Schwungrad übertragen. Eine Dampfmaschine hat eine relativ niedrige Effizienz, weil nur ein Teil der Energie des Dampfes in kinetische Energie ist umgerechnet.

Die Erfindung der (industriellen) Dampfmaschine markierte den Beginn der Industrielle Revolution; zum ersten Mal war Arbeitskraft überall erreichbar, um Maschinen anzutreiben, wo vorher mit Handkraft, Zugtiere, Wassermühlen und Windmühlen musste gearbeitet werden. Das Dampflokomotive ist eine bekannte Anwendung der Dampfmaschine. Für temporäre oder leichte Arbeiten, a Lokomotive eingesetzt werden.

Kolbendampfmaschinen, außer in einigen noch im Einsatz Dampfschiffe, heute nicht mehr verwendet. Wo eine unabhängige Stromquelle benötigt wird, a Dampfturbine, Dieselmotor, Benzinmotor oder Aggregat fast immer effizienter, billiger, weniger umweltbelastend und/oder leichter. Kolbendampfmaschinen werden jedoch immer noch als Modellspielzeug verkauft und in vielen Industrie- und Technikmuseen sind Arbeitsbeispiele zu sehen.

Es Pumpstation De Cruquius, die es gewohnt war Haarlemmermeer Mit einem Kolbendurchmesser von 3,66 Metern ist sie die größte Dampfmaschine der Welt.

Entwicklung der Dampfmaschine

Die Entwicklung der Dampfmaschine ist a empirisch Prozess. Der theoretische Hintergrund, die Thermodynamik, wird später formuliert. Die Maschine wurde bereits 1705 von . erfunden Thomas Newcomen und Thomas Savery (Seiten 18-19 , ISBN 90-5426-821-2 ), aber eine allgemeine Anwendung war erst 1764 nach den Neuerungen des Schotten möglich James Watt (1736-1819).

Die erste Dampfmaschine (Atmosphäre oder Feuerwehr) in den Niederlanden wurde am 9. März 1776 in der Altstadt gebaut Pulverturm Bei der Ost tor von Rotterdam in Betrieb genommen. Dadurch wurde der Wasserstand in den Kanälen reguliert.

Reiher von Alexandria

Reiher aeolipil

Reiher von Alexandria (10-70) entwickelte als erster eine funktionierende Dampfmaschine: die Äolipil. Dieses Gerät basiert nicht auf dem Kolbenprinzip wie die moderne Dampfmaschine. Es bestand aus einer Mulde Metall Kugel auf einer ebenfalls hohlen Welle montiert. Diese Asche landete auf beiden Seiten in einem beheizten Wasserreservoir. Die Hohlkugel hatte auf beiden Seiten zwei Öffnungen, an denen ein gebogenes offenes Rohr angebracht war. Der Dampf, der vom Vorratsbehälter durch die Hohlwelle zur Kugel strömte, trat durch die beiden Rohrenden aus und brachte die Kugel in Rotation. Diese Dampfmaschine wurde tatsächlich nach dem Prinzip der a Raketenantrieb. Die Maschine war jedoch sehr ineffizient und Heron hatte keinen praktischen Nutzen dafür.

Dennis Papino

Der nächste Pionier in der Entwicklung der modernen Dampfmaschine war der Franzose Dennis Papino (1647-1712). Papin floh nach der Auflösung des Edikt von Nantes im Jahre 1685 bis Hessen, wo er die . trifft Philipps-Universität Marburg versuchte, seine Ideen zu verwirklichen. Dies scheiterte kläglich an der ungenauen Verarbeitung des Materials durch inkompetente Handwerker. Inzwischen hatte er seine Pläne dem to königliche Gesellschaft in England, wo er Robert Boylea und Robert Hooke vorher gewusst hatte. Hooke ließ einen erfahrenen Ingenieur eine Maschine mit diesem Design bauen.

Thomas Savery

Prinzip der Dampfmaschine von Newcomen

Am 2. Juli 1698 patentiert Thomas Savery die erste Dampfmaschine unter dem Titel Ein Motor, um Wasser durch Feuer zu heben (eine Maschine zum Pumpen von Wasser mit Feuer) und 1702 veröffentlichte er Details über diese Maschine in dem Buch Freund des Bergmanns. Saverys "Dampfpumpe" hatte keinen Kolben, sondern verwendete eine Kombination aus unterenDruck und Dampfdruck, um das Wasser zu bewegen. Durch die kondensieren von Dampf mit Kaltwasser in einem geschlossenen Pumpenkessel wurde ein Unterdruck erzeugt und die Außenatmosphäre (1 bar = 10 Meter Wassersäule) drückte das zu pumpende Wasser in den Kessel. Die Operation beschränkte sich darauf, eine Wassersäule um etwa dreißig Zentimeter nach oben zu drücken Fuß (9 Meter). Dies konnte auf etwa fünfzig Fuß (15 Meter) erhöht werden, indem dann Dampfdruck auf die Wasseroberfläche des Pumpenkessels ausgeübt wurde, um das Wasser wegzudrücken, aber der dann hohe Dampfdruck auf dem Kessel machte die Installation unsicher und unzuverlässig. Die Bedienung war manuell und daher sehr langsam und daher unrentabel. Dann wurden Anstrengungen unternommen, um Wasser aus der Broadwaters-Mine in . zu entfernen Wednesbury und dann in Staffordshire, aber ohne Erfolg. Diese Maschine war nicht zum Pumpen von Wasser aus einem Bergwerk geeignet und die einzigen bekannten funktionierenden Versionen wurden für die Wasserversorgung in verwendet London.

Thomas Newcomen

Savery arbeitete für die 'Gesundheitskommission für Seeleute' und kam dadurch in Kontakt mit Thomas Newcomen. Ungefähr 1712 wurden Vereinbarungen mit Newcomen getroffen, um seine fortschrittlichere Konstruktion der unter Saverys Patent vermarkteten Dampfmaschine weiterzuentwickeln. Newcomens Maschine arbeitete nur unter atmosphärischem Druck, um die Gefahren von Hochdruckdampf zu vermeiden, und verwendete das 1690 von Denis Papin erfundene Kolbenkonzept. Durch die Kombination der beiden Systeme entstand die erste Dampfmaschine, die Wasser aus den Minen pumpen konnte. Thomas Newcomen war Bergbauingenieur und hatte unabhängig von Denis Papin eine Arbeitsmaschine nach dem gleichen Prinzip patentieren lassen.

Diese Maschinen basierten auf einem völlig anderen Funktionsprinzip als moderne Dampfmaschinen. Der Dampfdruck wurde hier nicht verwendet (Dampfdruck), sondern vom Unterdruck aufgrund der Kondensation des Dampfes. Diese Maschinen werden "atmosphärisch" genannt, weil der atmosphärische Druck die ganze Arbeit erledigt. Durch Kondensieren von Dampf unter einem flaschenförmigen Verschluss eines offenen Zylinders mit kaltem Wasser drückte die Atmosphäre diesen Kolben nach unten. EIN Gegengewicht zog dann den Hintern wieder hoch. Die Bedienung erfolgte manuell, die notwendigen Kräne mussten per Krafthub bedient werden. Auch deshalb arbeitete die Maschine extrem langsam. Es war auch eine sehr unrentable Maschine.

James Watt

Eine Dampfmaschine in Betrieb
Dampfmaschine, Louis Smulders & Co. Utrecht, 1906, Textilmuseum Tilburg

James Watt war Mechaniker und erhielt 1763 den Auftrag, eine Newcomen-Dampfmaschine zu bauen Universität Glasgow verbessern. Er korrigierte die strukturellen Mängel und verwandelte es in ein vielseitiges und wirtschaftlich tragfähiges Gerät. 1777 in einem Minensteinbruch in Cornwall, eine erste Maschine von ihm aufstellen.

Watt-Anpassungen 1765-1782:

  • Verlagerung des Kondensationsprozesses vom Zylinder auf a Kondensator.
  • Halten Sie den Zylinder warm, indem Sie einen Dampfmantel anlegen.
  • Mit einer Luftpumpe Unterdruck im Kondensator erzeugen.
  • Der Kolben wird abwechselnd mit Unter- und Überdruck beaufschlagt, was zu einem wirtschaftlicheren Betrieb führt.
  • Drehzahlregulierung mit Regler mittels Fliehkraft, der sogenannten so Regler von Watt.
  • Verwendung einer Kurbelwelle für Drehbewegungen (in Zusammenarbeit mit anderen).

Auch James Watt stieß bei der exakten Bearbeitung von Maschinenteilen auf Schwierigkeiten, da er einen eigenen Antrieb für die Rotationsbearbeitung benötigte und wegen der noch primitiven Technik. Geldmangel war ein weiterer Stolperstein.

Die Maschine von James Watt hat es reproduziert Effizienz möglich, von etwa 1% bis etwa 4%. Dies ermöglichte den Einsatz der Dampfmaschine an Orten fernab von Kohleminen, was bisher aufgrund der hohen Transportkosten kaum möglich war. Durch höhere Drücke in den Kesseln, die James Watt selbst wegen der Explosionsgefahr ablehnte, konnte dieser Wirkungsgrad später noch auf 10 % und mehr gesteigert werden.

Witze

Das große Interesse an der Geschichte der Dampfmaschine sorgt auch für Witze. Im Jahr 1892 versteckten finnische Studenten in einem Abrisshaus in Helsinki eine mittelalterlich aussehende Truhe mit Teilen und Anleitungen. Die Dampfmaschine soll im Mittelalter erfunden worden sein. [1] Sie schafften es in die französische und ungarische Presse. Auch das niederländische Magazin Recht voor Allen übernahm die Botschaft.[2]

Fotogallerie

Siehe auch

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