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VON JAMES WATT BIS NIKOLAUS OTTO Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor

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James Watt (1736–1819), um 1775, Erfinder der ersten anwendungsreifen Dampfmaschine. Seine praktischen Verbesserungen wie der Balancier, die Kraftübetragung mittels Pleuel auf ein Schwungrad, der separate Dampfkessel und das Parallelogramm zur Senkrechthaltung der Kolbenstange ersetzten die ältere Konstruktion von Thomas Newcomen. Hinzu kamen 1782 die push and pull Technik der Zylinderbefüllung, 1788 der Fliehkraftregler und 1790 das Überdruckventil. Mit seinen Verbesserungen sorgte er dafür, dass die Energieeffizienz einer Dampfmaschine (ca. 4,5 %) in so weit gesteigert werden konnte, dass ihr Einsatz für den Antrieb von Maschinen – zumeist subsidiär zur Wasserkraft – rentabel wurde.


Konstruktionszeichnung (Schnitt) einer Dampfmaschine nach James Watt zum Betrieb einer Pumpe, um 1790.


Matthew Boulton (1728–1809), ca. 1795. Der englische Unternehmer war Geschäftspartner von James Watt. Die Firma Boulton & Watt war 1775 mit dem Ziel gegründet worden, verbesserte Versionen von Dampfmaschinen zu bauen und auf den Markt zu bringen. Zur Fabrik in Smethwick bei Birmingham (England) gehörte die Soho Foundry, um die nötigen Eisenqualitäten selbst herstellen zu können.


Doppelt wirkende Dampfmaschine mit Fliehkraftregler und Parallelogramm, gebaut von Boulton & Watt 1787–1800.


Compound Dampfmaschine von Arthur Woolf mit einer erhöhten Energieeffizienz von 7,5 %. Die Firma Woolf & Edwards baute ab 1815 in Chaillot für den kontinentaleuropäischen Markt.


Liegende Dampfmaschine nach Taylor, um 1828. Bereits Henry Maudslay hatte sich mit der Konstruktion liegender Zylinder befasst, um Dampfmaschinen für den Einbau in Lokomotiven tauglich zu machen und den Wirkungsgrad durch Gewichtsreduktion der beweglichen Teile zu erhöhen. Erst mit der Lösung des Dichtungsproblems zwischen Kolbenring und Zylinderbohrung war der Weg frei für diesen universell einsetzbaren und zuver lässigen Maschinentyp, der bis zum Ende des 19. Jahrhunderts ein weit verbrei teter Klassiker in der indus triellen Anwendung war.


Maudslay’s Tischdampfmaschine von Maudslay Sons & Field, 1838. Bereits 1807 hatte Henry Maudslay eine Dampfmaschine mit oszillierendem Zylinder konstruiert, der den schweren Balancier ersetzte. Ab 1820 wurden kleinere Antriebsmaschinen gebaut, die gut in bestehenden Werkstätten unterzubringen waren. Allerdings waren sie aufgrund ihrer hohen Umdrehungszahl anfällig für Defekte und wurden um 1850 wieder abgelöst.


Tischdampfmaschine von Henry Maudslay (Patent 1807). Über dem senkrechten Zylinder befinden sich die Gleitbahnen, die das Querhaupt der Kolbenstange führen. Über zwei Schubstangen wird die Kraft auf die am Fuß des Tisches liegende Kurbelwelle übertragen. Sie treibt auch die Luftpumpe für den Kondensator und die Wasserpumpe an. Der Gewichts-Drosselregler hat eine dreifach gestufte Riemenscheibe mit einer Gegenscheibe auf der Kurbelwelle. Mit Hilfe einer Riemenausrückung können drei Drehgeschwindigkeiten eingestellt werden. Die Konstruktion verzichtet auf den Balancier und ist daher platzsparend. Zudem sind die bewegten Massen geringer als bei der Watt’schen Dampf maschine; dies ermöglicht höhere Drehzahlen bei geringerem Verschleiß.


Tischdampfmaschine des Schweizer Ingenieurs C. C. Gutknecht, um 1850; der von Henry Maudslay entwickelte Direktantrieb der Kurbelwelle mit oszillierendem Zylinder eröffnete seit den 1830er Jahren die Chance zum Einsatz kleinerer Dampfmaschinen in Werkstätten. Der französische Ingenieur Francois Cavé baute zwischen 1830 und 1840 rund 120 Exemplare. Hier eine senkrecht nach unten wirkende Konstruktion des Schweizer Ingenieurs C. C. Gutknecht, der mit lässigem Stolz seine Maschine präsentierte.


Modell einer Corliss Dampfmaschine. Georg Henry Corliss entwickelte 1849 die Drehschiebersteuerung für Dampfmaschinen. Bei dieser Maschine mit waagrechtem Zylinder sind die Einlaßschieber oben und die Auslaßschieber unten (Vierventilmaschine) angebracht. Eine von einem Exzenter bewegte Drehscheibe betätigt mittels kurzer Gelenkstangen die Hebel für die Einlass- und Auslassschieber. Die gekoppelte Lage der Hebelzapfen bewirkt ein rasches Öffnen und Schließen von Ein- und Auslassöffnungen. Die Energieeffizienz betrug über 17 %. Corliss führte im Maketing ein Leasingsystem für seine Dampfmaschinen ein und stellte sie auf Messen und Ausstellungen aus. Seine Produkte überzeugten und setzten sich am Markt durch.


Zwei Zylinder Dampfmaschine in Gusseisenkon struktion mit versetzt wirkendem Antriebspleuel bei 200 PS Leistung, um 1850.


Produkte der Gasmotorenfabrik Deutz während der Weltausstellung Philadelphia 1876. Die Gasmotoren-Fabrik Deutz präsentierte den weltweit ersten Viertaktmotor, nach seinem Erfinder und Firmengründer Nikolaus Otto (1832– 1891) auch Otto-Motor genannt. Das Deutzer Unter nehmen vergab Lizenzen an die Crossley Brothers in Manchester, wo der erste Verbrennungsmotor in Großbritannien gebaut wurde. 1877 eröffnete die Gasmotoren-Fabrik Deutz eine Niederlassung in Philadelphia, wo die erste Otto-Motorenfabrik in den USA entstand.


Nikolaus August Otto (1832–1891), der gelernte Kaufmann und technische Autodidakt experimentierte seit 1862 mit Viertaktmotoren und baute 1863 seine erste Gaskraftmaschine. 1864 gründete er zusammen mit dem Kölner Ingenieur Carl Eugen Langen (1833–1895) die erste Motorenfabrik der Welt, ‚N.A. Otto & Cie‘. Langen wurde später als Ideengeber für die Wuppertaler Schwebebahn berühmt. Im Jahre 1876 gelang es, einen Viertaktgasmotor mit verdichteter Ladung zu entwickeln. Gottlieb Daimler (1834–1900), der seit 1872 die Werkstattleitung in Deutz hatte, und Wilhelm Maybach (1846–1929) brachten den schnelllaufenden Motor zur Serienreife. Aus einer kleinen Werkstatt wurde in wenigen Jahren ein Weltunternehmen. Dieser Motorentyp bildete die Grundlage für den Bau von Verbrennungsmotoren wie sie noch heute im Gebrauch sind.

Friedrich Engels

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