Dampfmaschine

Dampfmaschine, ein Motor, in welchem gespannter Wasserdampf als bewegendes Mittel wirkt. [Tafel: Dampfmaschinen.] Die erste brauchbare D. baute Thomas Savery (1698); sie diente zum Heben von Wasser und besaß als wesentlichen Teil einen Zylinder mit beweglichem Kolben, auf welchen der Dampf wirkte. Größere Verbreitung fand die atmosphärische D. von Newcomen und Cowley (Patent von 1705), bei welcher der Druck der atmosphärischen Luft den Niedergang des Kolbens bewirkte, auf dessen Unterseite der Dampf durch eingespritztes Wasser kondensiert wurde. Von 1769 bis 1800 hat James Watt die D. allmählich derart verbessert, daß sie eine für alle Betriebsverhältnisse brauchbare Maschine darstellte; 1765 erfand er den Kondensator, 1778 ließ er den Dampf durch Expansion wirken, 1784 führte er das Parallelogramm für doppeltwirkende Maschinen ein, bei denen der Dampf nicht nur auf einer Seite des Kolbens (einfachwirkende D.), sondern auf beiden Seiten abwechselnd tätig ist. Die Wattschen Maschinen waren Niederdruckmaschinen. Die erste brauchbare Hochdruckmaschine baute 1801 der Amerikaner Evans, bei welcher der bis zu 8 Atmosphären gespannte Dampf einem gefahrlosen Wasserröhrenkessel entnommen wurde. Um das schon von Watt verwendete Prinzip der Expansion möglichst weitgehend durchzuführen, ließ man (nach einem Patent von Hornblower, 1781) den Dampf in zwei Zylindern nacheinander expandieren. So entstanden die Zweifach-Expansionsmaschinen, bei denen der Kesseldampf zuerst in einem Hochdruckzylinder (entweder mit vollem Druck während des ganzen Hubes oder mit teilweiser Expansion) und dann in einem größern Niederdruckzylinder wirkt. Während bei den Woolfschen Zweifach-Expansionsmaschinen die Kolben ihren Hub gleichzeitig vollenden, sind bei den Compound- oder Verbundmaschinen die Kurbeln um einen gewissen Winkel (meist 90°) gegeneinander versetzt; diese Anordnung erheischt ein Zwischengefäß (Receiver oder Verbinder), in welchem der Dampf nach Austritt aus dem Hochdruckzylinder wartet, ehe er den Niederdruckzylinder betritt. Entsprechend den Zweifach-Expansionsmaschinen baut man in neuerer Zeit auch Dreifach-, selbst Vierfach-Expansionsmaschinen, mit denen eine noch größere Dampfersparnis als mit jenen erzielt wird. Neben diesen Verbesserungen bezüglich der Ökonomie des Dampfverbrauchs entwickelten sich die Steuerungsteile, vom einfachsten Muschelschieber (Murray, 1799) bis zu den heutigen Präzisionssteuerungen, die vom Regulator selbsttätig dem Arbeitsverbrauch entsprechend verstellt werden. Eine D. ohne hin und her gehenden Kolben, bei welcher der Dampf direkt die Umdrehung einer Welle bewirkt, eine sog. rotierende D., versuchte schon Watt zu konstruieren. Von den spätern derartigen Maschinen hat sich am besten die Dampfturbine (s.d.) bewährt. Durch Anwendung überhitzten Dampfes in der Heiß-D. ist neuerdings eine weitere Ersparnis an Dampf erzielt worden. Der Wirkungsgrad einer vorhandenen Anlage kann durch Anschluß einer Abwärme-D. noch erhöht werden, in welcher die mittels der Wärme des Kondensatorwassers erzeugte Spannung von Dämpfen mit niedrigem Kondensationspunkt zur Arbeitsleistung ausgenutzt wird. Die D. bildet noch heute den verbreitetsten stationären Motor; sie wurde schon zu Anfang des 19. Jahrh. auch von größter Bedeutung für Schiffahrt und Eisenbahnwesen. (S. Dampfschiff und Lokomotive.)