Chapter 4

ZylinderZu hebendes Gewicht in PfundenDurchmesser in FußenHöhe in Fußen121524120364054896051018756123240Zahl der Zylinder von 6 Fuß Durchmesser und 12 Fuß Höhe1324026480397404129605162006194407226808259209291601032400

Aus dem Gesagten geht hervor, daß Morland ziemlich umfangreiche Versuche angestellt hat. Wenngleich die Wirkungsweise des Dampfes in den Zylindern nicht angegeben ist, so liegt doch die Auffassung nahe, daß Morland sich an die Vorrichtung des Marquis of Worcester angelehnt hat und daß das Wasser in die Zylinder hineingelassen und mittels des Druckes des Dampfes aus diesen hinausgepreßt wurde.

Während seines Aufenthaltes in Frankreich verfaßte dann Morland noch ein anderes größeres Buch über das Heben von Wasser. In diesem Buche ist aber nichts von der Verwendung der Dampfkraft enthalten.

Morland starb im Jahre 1696.

In den Jahren 1684–1687 führte Papin alsCurator of Experimentsder LondonerRoyal Societyzahlreiche Versuche aus, die sich zum Teil auf die Verwertung des Luftdrucks bezogen. Auf Grund dieser Versuche schlug er vor, in einem Zylinder einen Kolben auf- und abwärts verschiebbar anzuordnen und die unterhalb des Kolbens befindliche Luft durch eine Luftpumpe abzusaugen, infolgedessen dann der Kolben unter dem Überdruck der Atmosphäre abwärts bewegt wurde[46].

Da dieRoyal Societydiesen Vorschlag nicht annahm, leistete Papin einem Ruf des Landgrafen Karl von Hessen als Professor der Mathematik an der Universität Marburg Folge.

Hier setzte er seine Versuche, eine Luftdruckmaschine zu erbauen, fort. Hierbei kam er bald auf den Plan, die von Huygens ausgenutzte Kraft der Pulvergase durch die Expansivkraft des Wasserdampfes zu ersetzen.

Seine diesbezüglichen Arbeiten wurden unter dem Titel „Nova methodus ad vires validissimas levi pretio comparandas“ (Neues Verfahren, um die größten Kräfte auf billige Weise zu erzielen) im August 1690 in den „Actis Eruditorum“ und in dem „Fasciculus dissertationum de novis quibusdamMachinisatque aliis argumentis philosophicis quorum seriem versa pagina exhibit authore Dionysio Papin“ (Marburg 1695) veröffentlicht.

Hier geht Papin von der Beobachtung aus, daß bei den Pulvermaschinen unterhalb des Kolbens sich die zum Hinabdrücken des Kolbens erforderliche Luftleere nicht erzielen läßt. Er fährt dann wörtlich wie folgt fort:

„Ich habe daher versucht, denselben Erfolg auf einem anderen Wege zu erreichen: Da das Wasser die Eigenschaft besitzt, nachdem es durch Feuer in Dampf verwandelt ist, eine federnde (elastische) Kraft wie die Luft zu besitzen und später unter der Einwirkung von Kälte sich wieder so vollkommen in Wasser zu verwandeln, daß es keinerlei federndeKraft mehr besitzt, glaubte ich, daß sich mit Leichtigkeit Maschinen bauen lassen, in denen das Wasser unter mäßigem Wärmeaufwand und mit geringen Kosten jene völlige Luftleere hervorbringt, die sich mit Hilfe des Schießpulvers niemals erzielen ließ. Unter allen denjenigen Vorrichtungen, die zu diesem Zwecke ersonnen werden können, scheint mir die nachstehend beschriebene am geeignetsten.

AA(Abb.21) ist ein Rohr, das überall denselben lichten Durchmesser besitzt und an seinem unteren Ende dicht verschlossen ist.BBist ein dem Rohre angepaßter Kolben.DDist eine an dem Kolben befestigte Stange.Eist ein eiserner Stab, der umFdrehbar ist.Gist ein elastisches Blättchen, das auf die StangeEderart drückt, daß diese in die ÖffnungHder KolbenstangeDDhineingepreßt wird, sobald der Kolben und die Kolbenstange so weit in dem Zylinder nach oben gelangt sind, daß die ÖffnungHder Kolbenstange oberhalb des DeckelsIIliegt.List ein im Kolben befindliches Loch, durch welches die Luft aus dem unteren Teile des RohresAAentweichen kann, wenn der Kolben in dem Rohre nach unten gedrückt wird.

Abbildung 21.Papins erste Dampfmaschine.Aus:Fasciculus Dissertationum. Marburg 1695.

Die Benutzung der Maschine erfolgt nun in nachstehend beschriebener Weise: In das RohrAAwird eine kleine Menge Wasser, etwa 3 bis 4 Linien hoch, eingebracht und der Kolben so weit abwärts geführt, daß eine Kleinigkeit des in den Hohlraum eingebrachten Wassers durch das LochLempordringt. Hierauf wird dieses LochLdurch den StabMMverschlossen. Hierauf wird der mit den erforderlichen Öffnungen versehene DeckelIIaufgebracht, und nachdem man dann ein mächtiges Feuer angefacht hat, erwärmt sich das aus dünnem Metall hergestellte Rohr. Das in diesem enthaltene Wasser verwandeltsich in Dampf und übt einen so starken Druck aus, daß es den Druck der Atmosphäre überwindet und den KolbenBBso weit emporhebt, bis die ÖffnungHder KolbenstangeDDüber den Deckel gelangt und der StabEmit einigem Geräusch von dem elastischen BlättchenGin die genannte ÖffnungHhineingestoßen wird. Nun muß sofort das Feuer beseitigt werden. Die Dämpfe, die in dem dünnwandigen Rohre enthalten sind, werden unter dem Einfluß der Kälte in kurzer Zeit wieder in Wasser verwandelt. Der StabEwird nun aus der ÖffnungHhinausgezogen und gestattet also der Kolbenstange den Abstieg. Zugleich wird auch der KolbenBBunter dem vollen Druck der Atmosphäre nach unten gedrückt. Hierbei erfolgt diese beabsichtigte Bewegung um so energischer, je größer der lichte Durchmesser der Röhre ist. Es steht außer Zweifel, daß der Atmosphärendruck seine ganze Kraft in derartig ausgestatteten Röhren zu äußern vermag.“

Papin ist also hier mit voller Absichtlichkeit dazu übergegangen, die Verdichtung des Dampfes und die dadurch bewirkte Luftleere zum Antrieb einer Kolbenmaschine zu benutzen.

Als Verwendungszweck seiner Maschine gibt Papin an: dieFörderung von Wasser und Erz aus den Bergwerken, das Schleudern eiserner Kugeln auf weiteste Entfernungen hin, den Antrieb von Schiffen gegen den Wind. Sonstige Möglichkeiten der Verwendung werden sich nach Papins Meinung von Fall zu Fall von selbst ergeben.

Papin hatte vor allem die Verwendung seiner Maschine zum Antrieb von Schiffen im Auge. Er hatte nämlich während seines Londoner Aufenthalts ein dort auf Befehl des Pfalzgrafen Rupert erbautes Schiff gesehen, das mit Schaufelrädern ausgestattet war, die mittels eines durch Pferde bewegten Göpels angetrieben wurden. Dieses Schiff hatte die mit 16 Ruderern besetzte Barke des Königs an Schnelligkeit weit überholt. Papin schlug vor, die gezahnten Kolbenstangen von drei oder vier der von ihm erfundenen Zylinder in Zahnräder eingreifen zu lassen, die auf der Welle der Schaufelräder angebracht waren. Dieser Eingriff sollte abwechselnd geschehen, um ununterbrochen drehende Bewegungder Welle zu erzielen. Die Triebräder sollten sich, wenn die Kolben aufwärts gingen, auf der Achse lose drehen, um aber dann, wenn sie auf die Achse einwirken sollten, mittels Sperrklinken anzugreifen.

Papin erblickte die größte der Verwertung seiner Erfindung entgegenstehende Schwierigkeit in der Herstellung hinreichend großer Zylinder, glaubte aber, daß sich die Überwindung dieser Schwierigkeit bezahlt machen werde, da die Zylinder zu den verschiedensten Zwecken dienen könnten.

Des allgemeinen Interesses halber möge hier eingeschoben werden, daß sich Papin in der folgenden Zeit u. a. mit Erfolg dem Bau eines Unterwasserbootes widmete, der ihn bis zum Mai 1692 in Anspruch nahm. Um diese Zeit wendete sich Papin allmählich wieder der Dampfmaschine zu, indem er zunächst bestrebt war, Verbrennungseinrichtungen zu schaffen, die eine tunlichst weitgehende Ausnutzung der Brennstoffe ermöglichten. Die Anregung hierzu erhielt er von dem Grafen von Sayn-Wittgenstein.

Papin gelangte bei seinen Untersuchungen über das Wesen der Verbrennung fast 100 Jahre vor der Entdeckung des Sauerstoffes zu Auffassungen, die auch jetzt noch als für den Bau von Feuerungsanlagen maßgeblich gelten. Die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luftmenge wollte Papin mittels Zentrifugalventilators dem Brennstoff zuführen. Hierbei trug er schon dem Umstand Rechnung, daß ein Übermaß von zugeführter Luft schädlich wirken muß. Auch wärmte er die zugeführte Luft vor.

Weitere Anregungen erhielt Papinin den Jahren 1692 und 1693durch die Grafen Zinzendorf und Solms, deren Bergwerke außerordentlich unter dem Andrange von Wasser zu leiden hatten. Dem erstgenannten empfahl er die Aufstellung einer atmosphärischen Dampfmaschine.

Der Landgraf von Hessen beauftragte inzwischen Papin mit den verschiedenartigsten Versuchen und mit der Beantwortung der verschiedenartigsten Fragen. Eine im Jahre 1697 gestellte Frage bezog sich auf die Ursachen des Salzgehaltes der salzigen Quellen. Diese Frage konnte beantwortet werden, sofern es gelang, größere Mengen Wasser auf große Höhen zu heben. Hierzu aber erschien am geeignetsten die Gewalt des Feuers.

Inzwischen ließen die in England erteilten Patente erkennen, daß man auch dort den Vorrichtungen zum Heben von Wasser andauernd ein lebhaftes Interesse entgegenbrachte. Wenngleich aus den veröffentlichten Patentschriften nicht unmittelbar zu ersehen ist, daß sie die Verwendung der Dampfkraft betreffen, so ist doch die Art und Weise, in welcher die betreffenden Vorrichtungen gekennzeichnet werden, in hohem Maße geeignet, die Auffassung zu erwecken, daß es sich um Wasserhebevorrichtungen handelt, die sich in den Bahnen, die der Marquis of Worcester gewiesen hatte, bewegten.

Am 11. Januar 1692 erhieltThomas Gladwyndas Patent Nr. 287 auf eine neue Maschine, um Wasser (besser als mittels Kettenpumpen) aus Schiffen herauszupumpen, Feuer auf Schiffen und in Häusern zu löschen und Bergwerke zu entwässern.

Des weiteren sind hier folgende Patente zu nennen: Nr. 312 vom 31. Januar 1693, erteilt anMarmaduke Hudgeson: ein Motor, Anlage oder Maschine, um Wasser und andere Flüssigkeiten in den größten Mengen zu heben und fortzuführen, und zwar aus den größten Tiefen zu den höchsten Höhen, ohne die Kräfte von Menschen, Pferden, Wind, Strömung zu benutzen. Nr. 321 vom 27. April 1693, erteilt anJohn Bushnell: Verfahren, um Flüsse, Häfen, Kanäle usw., welche mit Sand und Schlamm angefüllt sind, auszuspülen. Nr. 324 vom 19. September 1693, erteilt anCornelius Losvelt: eine neue Maschine zum Heben von Wasser, Waren und anderen Dingen durch einen künstlichen Zufluß und Rückfluß (flux and reflux) von Wasser.

Nr. 327 vom 24. November 1693, erteilt anJohn Poyntz: Verschiedene Instrumente aus Holz, Eisen, Stahl und anderen Stoffen, um Wasser sowohl aus stehenden wie fließenden Gewässern zu heben und ständig im Lauf zu erhalten für Fabrikzwecke.

Nr. 338 vom 13. Dezember 1694, erteilt anNicholas Barbon: Neue Maschine und Verfahren, um Wasser aus der Themse oder anderen Flüssen, die innerhalb der Ebbe und Flut liegen, zu heben ohne Hilfe von Pferden oder anderen Tieren.

Nr. 348 vom 24. Januar 1696, erteilt anJones: EineMaschine, die an Leichtigkeit und Schnelligkeit und Kraft ihrer Bewegung alle bisher gebräuchlichen Maschinen zum Entwässern von Gruben, zum Betriebe von Gebläsen der Metallhammerwerke und Metallschmelzwerke übertrifft und verwendbar ist, um beim Fehlen von Windkraft und Wasserkraft die Nachteile der Windstille und des Wassermangels von den Fabrikanlagen fernzuhalten.

Nr. 349 vom 6. März 1696, erteilt anSamuel Buttall: Ein neues Verfahren und Maschine, um Wasser aus Gruben, Schiffen usw. durch Röhren zu entfernen.

Nr. 355 vom 19. Juli 1698, erteilt anJohn Yarnald: Maschine zum Entwässern von Bergwerken, Morästen usw. und zur Wasserversorgung von Städten, Dörfern und Häusern.

In demselben Jahre wurde ein Patent erteilt, das ausdrücklich angibt, daß es sich um die Verwendung von Feuer handelt, und daseinen Markstein in der Entwicklung der Dampfmaschine bildet. Dasselbe (Nr. 356) ist unter dem 25. Juli 1698 anThomas Saveryerteilt und betrifft „Eine neue Erfindung zum Heben von Wasser und zur Hervorbringung von Bewegung (Antrieb) für alle Arten von Fabriken durch dieTriebkraft des Feuers, welche von großer Wichtigkeit sein wird für die Trockenlegung von Bergwerken, zur Wasserversorgung von Städten und für den Betrieb von Fabriken aller Art, welche sich keiner Wasserkraft oder ständiger Kraft der Winde erfreuen“.

Savery führte am 14. Juni 1699 derRoyal Societyein Modell seiner Maschine vor. Die Verhandlungen der Gesellschaft (1699, Nr. 253, Bd. 21) berichten hierüber kurz wie folgt: „Herr Savery unterhielt am 14. Juni 1699 die Gesellschaft, indem er eine Maschine vorzeigte, die Wasser mit Hilfe der Kraft des Feuers hob. Er erhielt den Dank der Gesellschaft für seine Vorführung, die den Erwartungen entsprach und Beifall fand.“

Papin, der zu jener Zeit mit der Vervollkommnung seiner Dampfmaschine beschäftigt war, erhielt, wie Gerland[47]berichtet, von Dr. Slare aus London eine briefliche Mitteilung, welche sich offenbar auf die Saverysche Maschine bezogund im Gegensatz zu dem soeben Gesagten ausführte, daß in Gegenwart einer Parlamentskommission eine Maschine versucht worden sei, die Wasser mit Hilfe von Feuer hob, jedoch mit durchaus unzureichendem Erfolg.

Um nach Ablauf des auf 14 Jahre erteilten Patents nicht der Früchte seiner Arbeit verlustig zu gehen, erhielt Savery auf Antrag im Jahre 1699 jenes Patent durch Parlamentsakte auf weitere 21 Jahre verlängert.

Bevor wir auf die Saverysche Maschine des näheren eingehen, müssen wir noch einige Anwendungen der Dampfkraft für Zwecke der Bewegung anführen, die in das letzte Jahrzehnt des 17. Jahrhunderts fallen.

Diese sollen durchGrimaldiundPerieraim Jahre 1694 zu Peking vor dem Kaiser Chang Hi erfolgt sein[48], und zwar zum Antrieb eines Wagens und eines Schiffes. Erstere geschah wie folgt: Auf einem leichten hölzernen Wagengestelle wurde ein Kohlenfeuer unterhalten, oberhalb dessen sich eine Äolipile befand, deren Dampfstrahl gegen ein Schaufelrad prallte und dieses in Drehung versetzte. Von diesem Rade führte eine Treibstange zu der einen Achse des Wagens, der hierdurch in Bewegung gesetzt wurde. Da für den Vorwärtsgang des Wagens genügender Raum nicht zur Verfügung stand, waren Einrichtungen getroffen, die den Wagen im Kreise fahren ließen. Das Schiff trug zwei Äolipilen, durch welche unter Vermittlung von Schaufelrädern, von denen je eins vor jeder Äolipile angebracht war, vier Ruderräder angetrieben wurden.

Im Jahre 1699 schlugGuillaume Amontonseine als „Feuerrad“ benannte Rotations-Dampfmaschine vor. Dieselbe ist in Abb.22dargestellt und war nach LeupoldsTheatrum Machinarum Generale(Leipzig 1724) § 397 wie folgt gedacht:

„Amontons Rad, durch Feuer, Wasser und Lufft eine große Krafft und Vermögen zu schaffen.

Der Inventor ist der sonst durch seine besondere Mechanische Erfindungen und Schrifften genugsam bekannteAmontons,dessen bey der Friction schon Meldung gethan worden. Er calculiret und gibt vor, daß man mit dieser Machine so viel thun könne, als 39 Pferde oder 234 Menschen, und daß sie aller Orthen und allezeit einerley Effect behalte.

Die Beschreibung ist diese:

ABDEFusf. sind metallene Kasten, welche aller Orten fest verschlossen sind, bis auf eine Röhre, diese Kasten sind voll LufftABCDEetc. etc.Kist ein Feuer, welches die Lufft im Kasten A erwärmt und expandiret, daß solche einen Ausgang suchen muß, und durch die RöhreHhinaustritt in den SiphonemJJund presset das Wasser, treibt das Ventil in 18 zu, und stößet die Ventile 7, 8, 9 auf, und treibet das Wasser gegenY, nachdem nun das Wasser von unten hinaufgestiegen, und das Rad auf dieser Seite schwehrer gemacht, muß es nothwendig vonBnachAheruntergehen, und kommt der KastenAans Feuer,MNaber ins Wasser, und also ferner mit allen Kasten.

Abbildung 22.Amontons Feuerrad.Aus: Leupold, Theatrum Machinarum Generale. Tab. 53, Fig. 2. (Die horizontale Schraffur deutet Wasser an.)

Das Rad soll im Diametro von 20, 24 bis 30 Fuß seyn, und die Tiefe 12 Fuß. Wenn die Hitze inABeinem siedenden Wasser gleich, so würde sie so viel als 39 Pferde thun. Eine weitläuftige Beschreibung hiervon zu geben, erachte ich nicht nöthig, weil man schon ziemlichermasen die Methode sehen kann, undad praxinzu bringen, sich's keiner unterstehen wird, selbe zu verfertigen; denn ich halte es vor unmöglich, solche accurat nachzumachen, und wenn es auch wäre, würde die Arbeit und Mühe noch grösser seyn, die Fehler zu finden und solche zu repariren.

Inzwischen bin dadurch bewogen worden eine gantz leichte und simple Art, die viel stärcker arbeiten muß, zu erdenken. Ich werde mir aber ausbitten solche nicht eher zu communiciren, bis genugsame Proben damit abgeleget; und habe ich nur wegen der Zeit noch eines oder das andere zu untersuchen. Ich glaube zwar, daß Amontons Machine soviel Kraft gehabt hat als 37 Pferde: ob die Pferde aber in einem Tage mehr thun können als das Rad? ist eine andere Frage. Denn ich kan zwar ein Heb-Zeug machen, da ich mehr heben kan als 100 Mann; alleine, wenn die 100 Mann mit mir zugleich einen Tag arbeiten solten, würde es mit mir übel aussehen; denn was sie einen Tag machten, müßte ich 100 Tage dazu haben, und weil die Kasten 6 Fuß tieff seyn sollen, und 12 breit, so gehöret viel Zeit dazu, ehe einer erwärmet wird, absonderlich weil solche wegen der ungeheuren Größe und Gewalt des Feuers und Lufft auch stark von Metall seyn müssen.“

Das von Leupold verbesserte Amontonssche Feuerrad ist in Abb.23dargestellt und war wie folgt geplant:[49]

„Nachdem ietzo bey dem Druck die fünffzigste Tafel noch beygebracht, so habe nebst diesem resolviret, dennoch einen Entwurff von meinem Feuer-Rad zu geben, doch nur in so weit, daß man die Art sehen kan, wie es tractiret wird, und von des Amontons unterschieden ist. Die Figur stehet in Profil, da a ein Umschweiff von Meßing oder Kupffer in die 8 bis 9 Zoll tieff und 12 Zoll breit ist, daß dieser Umschweif und Kasten justement in 12 Theile oder besondere Kästenabgeteilet, und jeder wohl verwahret, daß keine Lufft, ohne durch eine besondere Röhre, die jeder Kasten hat, heraus, und in einen anderen daran befestigten Kasten weichen kann, wie beyAdie Röhrebcist, und mit dem Theilcin dem anderen Kasten stehet; dieser Kästen sind gleichfalls zwölf, und auch verwahret, daß weder Wasser noch Lufft weichen kann, ohne durch die Röhre die von dar durch's Centrum des Rades in einem andern gegenüber stehenden Kasten gehet, und ist hier die Röhre aus dem Kastencde, die äußerlichen KästenAfghiletc. etc. haben nur blose Lufft in sich, von den inwendigen zwölffen sind aber derer sechs mit Wasser gefüllet. Die zwei Umschweiffe oder 24 Kästen nebst denen 12 Röhren sind wohl und genau mit einander verbunden, und in ein Gehäuse und Welle gefasset, wie ein ordinair Wasser-Rad. Anstatt des Wassers aber istbeiCein Ofen also angerichtet, daß das Feuer die drey Kästen vonKbisnmit seiner Flamme bestreichet, und dadurch die Lufft in denen gemeldeten Kästen erwärmet, verdünnt und ausbreitet, daß solche durch die kleinen krummen Röhren in die Wasser-Kästen tritt, und das Wasser in die gegenüber stehenden Kästen treibt; als das Wasser ausogehet durch die Röhrepqim Kastenm, auscdurchdeim Kastenr, und so fort an. Und auf solche Art wird das Rad bey dem Feuer allezeit leichter, und gegenüber schwehrer; also wenn das Rad genugsam Grösse hat, und das Feuer vollkommene Stärke, sehr große Gewalt kan damit effectuiret werden, ja wo alles wohl observiret wird, es allen Machinen wo nicht zuvor, doch gleich thun kan. Und ist nur das größte Impediment, daß solche Machine noch nicht in grossen aufgerichtet, die grosse Consumtion des Holtzes, welches ohnedem überall mangelt. Deswegen ich auch solche Invention bereits nun etliche Jahre ruhen lassen.“

Abbildung 23.Leupolds verbessertes Amontonssches Feuerrad.Aus: Leupold,Theatrum Machinarum Generale, Tab. 50, Fig. 11.

In demselben Jahre, 1698, in welchem Savery ein Patent auf seine Dampfmaschine erhielt, hatte Papin den Auftrag empfangen, bei Kassel eine Pumpe aufzurichten, die mit Hilfe der Kraft des Feuers Wasser aus der Fulda pumpen sollte. Bis Ende August 1698 hatte er festgestellt, daß er durch die Ausdehnung des Dampfes das Wasser auf eine Höhe von 70 Fuß heben könne und daß bei geringer Vermehrung der Wärme dieser Betrag sich noch erhöhen lasse. Diese Feststellung war aber um die Hälfte zu hoch, wie Papin später selbst erkannte. Wie dieser am 13. März 1704 an Leibniz schrieb, war die Maschine aus zwei Gefäßen zusammengesetzt, die unter Zwischenschaltung eines Hahnes miteinander in Verbindung standen. Das eine dieser Gefäße wurde mit Hilfe der Kondensation des Dampfes evakuiert und dann durch den äußeren Luftdruck mit Wasser gefüllt, während das in dem zweiten Gefäß befindliche Wasser durch Dampfdruck emporgeschafft wurde. Leider riß der Eisgang der Fulda die Maschine fort. Da außerdem andere Aufgaben seiner harrten, ließ Papin seine auf die Ausnutzung der Dampfkraft abzielenden Arbeiten vorläufig ruhen.

Inzwischen war Savery eifrigst bestrebt, seine Maschine zu vervollkommnen. Ihr wesentlichster Übelstand bestand darin,daß sie keinen ständigen, ununterbrochenen Betrieb ermöglichte, da, wenn der Dampfinhalt des Dampfkessels verbraucht war, gewartet werden mußte, bis wieder eine hinreichende Menge Dampf zur Verfügung stand. Den ununterbrochenen Betrieb erzielte Savery in der Weise, daß er neben dem eigentlichen Betriebsdampfkessel einen kleineren Kessel aufstellte, aus welchem in jenen warmes Wasser hinübergedrückt wurde.

Savery war nebenbei außerordentlich rührig und eifrigst bestrebt, die Vorzüge seiner Maschine weitesten Kreisen näher zu bringen. Zu diesem Zwecke veröffentlichte er im Jahre 1702 eine mit Abbildungen ausgestattete Druckschrift:The Miners Friend[50]. Als Motto setzte er derselben das Wort Senecas vor:Pigri est ingenii contentum esse his, quae ab aliis inventa sunt: Ein träger Geist begnügt sich mit dem, was andere erfanden.

Dieses Motto scheint absichtlich gewählt zu sein, weil von verschiedenen Seiten gegen Savery der Vorwurf erhoben wurde, er sei lediglich ein Nachahmer des Marquis of Worcester. Dem trat er sehr entschieden entgegen, indem er behauptete, er habe seine Erfindung dem Zufall zu verdanken. Einst habe er einen in einer Flasche enthaltenen Weinrest erhitzt und die Flasche, nachdem der Wein vollkommen in Dampf verwandelt war, mit ihrem Halse in kaltes Wasser getaucht. Hierbei sei das Wasser in der Flasche emporgetrieben worden, eine Beobachtung, die er dann in seiner Maschine praktisch verwertet habe.

Die Druckschrift „The Miners Friend“ ist dem König gewidmet, dem Savery ein kleines Modell seiner Maschine in Hampton Court vorgeführt hatte, ferner derRoyal Societyund den Bergwerksbesitzern Englands. Die in derselben abgebildete und beschriebene Maschine weist die in Abb.24dargestellte verbesserte Anordnung auf. In dem zweiten Kapitel der Druckschrift sind die verschiedenen Verwendungsgebiete der Maschine aufgeführt: Betrieb von Mühlen, Wasserversorgungvon Palästen und Edelsitzen von einem im Dachstuhl aufgestellten Behälter aus; Wasserversorgung von Städten; Entwässerung von Sümpfen und Mooren; Entwässerung der Bergwerke. Auch für Schiffe empfiehlt Savery seine Maschine, ohne jedoch anzugeben, in welcher Weise. Er geht auf diese Verwendungsart nicht näher ein, sondern überläßt dieselbe den Fachleuten.

Abbildung 24.Saverys Dampfmaschine. Aus:The Miners Friend.

Im dritten Kapitel wird angegeben, in welcher Art die Maschine für die vorgenannten Verwendungszwecke anzuordnen ist.

Den Schluß bildet ein sehr eingehendes Zwiegespräch zwischen dem Erfinder und einem Bergwerksbesitzer, in welchem ersterer die gegen die Maschine erhobenen Bedenken entkräftet.

Die der Maschine (Abb.24) gewidmete Beschreibung hat folgenden Wortlaut:

„Eine Beschreibung des Ganges der Maschine zum Heben von Wasser durch Feuer.

B1B2sind zwei Feuerungen.

Cist der Schornstein oder die Esse.

Dist der kleine Kessel.

Eist dessen Dampfrohr mit Hahn.

Fist die Verbindungsmutter zwischen Kessel und Dampfrohr.

Gist ein enges Rohr mit Hahn, das in das Innere des Kessels bis 8 Zoll über dem Boden hineinragt.

Hist ein weiteres Rohr, das auf dieselbe Tiefe hinabragt.

Iist ein Ventil in dem RohreH.

Kist ein Rohr, das von dem Gehäuse dieses Ventils in den großen Kessel, etwa einen Zoll tief, hineinführt.

List der große Kessel.

Mist eine Schraube mit der Reguliervorrichtung.

Nist ein enges Rohr mit Hahn, das bis zur Hälfte in den großen Kessel hineinragt.

O1O2sind Dampfrohre, deren eines Ende mit der Reguliervorrichtung, deren anderes Ende mit den Zwischenbehältern (Receivers) verschraubt ist.

P1P2sind die sogenannten Receivers.

Qsind Schrauben, mittels welcher die Rohrleitungen und Ventile an der Vorderseite der Maschine angebracht werden.

R1R2R3R4sind Rotgußventile, die mit Schrauben versehen sind, um sie bei Gelegenheit öffnen und zugänglich machen zu können.

Sist das Druckrohr.

Tist das Saugrohr.

Xist ein Wasserbehälter.

Yist ein Hahn am Boden dieses Wasserbehälters.

Zist der Handhebel der Reguliervorrichtung.

Wie die Maschine zu handhaben ist.

Zunächst ist erforderlich, daß die Maschine in einen guten Doppelofen eingebaut wird, der so eingerichtet ist, daß die Flamme Ihres Feuers rundherum streichen und beide Kessel ebenso gut befeuern kann, wie dies bei den Braupfannen der Fall ist. Bevor Sie das Feuer anfachen, öffnen Sie die beiden an den Kesseln angebrachten HähneGundN. Sodann füllen Sie den großen KesselLzu zwei Drittel mit Wasser und den kleinen KesselDganz voll Wasser. Sodann verschließen Sie die HähneGundNso fest wie möglich. Nunmehr setzen Sie die FeuerungB1in Gang. Wenn das Wasser im KesselLkocht, müssen Sie den HandhebelZso weit als möglich von sich fortdrehen. Infolgedessen strömt der gesamte aus dem Wasser inLsich entwickelnde Dampf mit unwiderstehlicher Gewalt durchO1nachP1, hierbei mit Geräusch alle Luft durch das VentilR1hinaustreibend. Und wenn alle Luft hinausgezogen ist, wird der Boden des GefäßesP1sehr heiß werden. Dann ziehen Sie den Handhebel der Reguliervorrichtung zu sich heran. Hierdurch schließen SieO1ab und Sie treiben den Dampf durchO2nachP2, bis dieses Gefäß die in ihm enthaltene Luft durch das VentilR2zu dem Druckrohr übertreten ließ. Inzwischen ist, da der Dampf in dem GefäßP1sich niederschlug, ein Vakuum oder eine Luftleere erzeugt. Infolgedessen muß das Wasser mit Notwendigkeit durch das SaugrohrTemporsteigen, wobei es das VentilR3anhebt und das GefäßP1füllt.

Inzwischen ist das GefäßP2der in ihm enthaltenen Luft entledigt, und nunmehr drehen Sie den Regulatorhebelwiederum von sich fort. Alsdann ruht Druck auf der Oberfläche des Wassers inP1, die durch den Dampf erwärmt wird und diesen daher nicht niederschlägt. Der Dampfstrom drückt mit federndem Druck, gleich dem Luftdruck, auf das Wasser und überwindet schließlich das Gewicht der Wassersäule und treibt diese in dem DruckrohrSempor, durch das nun das im GefäßP1enthaltene Wasser sofort hinausbefördert wird. Ist einmal die Maschine im Gange, so ist es für jedermann ein leichtes. auch für den, der niemals die Maschine zuvor gesehen hat, nach einem halbstündigen Probieren, einen ständigen Wasserstrom vom vollen Querschnitt des RohresSins Freie zu fördern. Denn an der Außenseite des GefäßesP1werden Sie den Gang des Wassers verfolgen können, wie wenn das Gefäß durchsichtig wäre. Denn das Gefäß ist, soweit der Dampf in demselben steht, vollständig trocken und so heiß, daß man es kaum mit der Hand berühren kann. So weit aber in dem Gefäß das Wasser reicht, ist das Gefäß feucht und kalt, als ob Wasser auf dasselbe hinabgerieselt wäre. Diese Feuchtigkeit und Kälte verschwinden aber, so weit der Dampf das Wasser im Innern des Gefäßes verdrängt. Wenn Sie aber alles Wasser hinausdrücken, so wird der Dampf, und zwar schon eine kleine Menge desselben, indem er durchR1hindurchtritt, das Ventil zum Schnarren bringen und hierdurch Euch auffordern, den Regulatorhebel zu Euch heranzuziehen. Sogleich beginnt der Dampf das Wasser aus dem GefäßP2hinauszudrücken, ohne daß der austretende Strahl sich ändert. Nur wird der Wasserstrahl dann etwas stärker ausfallen als bisher, wenn Sie den Regulatorhebel bewegten, bevor eine größere Menge Dampf durch das VentilR1austrat. Aber es ist besser, keinen Dampf austreten zu lassen (denn dies ist mit Kraftverlust verknüpft). Dem kann leicht dadurch vorgebeugt werden, daß man den Regulatorhebel etwas früher bewegt, bevor das Druckgefäß vollständig entleert ist. Ist dies geschehen, so drehe man sofort den Hahn des KaltwasserbehältersXso, daß er sich oberhalbP1befindet. Dieser Hahn ist in der Zwischenstellung geschlossen, jedoch stets offen, wenn er überP1oder überP2eingestellt ist. Das aus dem BehälterXaufP1hinabrieselnde Wasser läßt den Dampf, der soeben noch eine so große Kraft äußerte, sich niederschlagen, infolgedessen Luftleere entsteht.Infolgedessen füllt sich das GefäßP1durch den Druck der äußeren Atmosphäre oder, was dasselbe besagt, durch Saugwirkung, sofort wieder mit Wasser, während sichP2entleert. Ist dieses geschehen, so bewege man den Regulatorhebel von sich fort und bringe hierdurch den Dampfdruck inP1zur Wirkung. Zugleich wird das Condenswasserrohr über das GefäßP2gebracht. Infolgedessen schlägt sich der in diesem Gefäß befindliche Dampf nieder, so daß dieses Gefäß sich füllt, während sich das andere entleert.

Die Arbeit, die mit dem Drehen der zwei Maschinenteile, nämlich des Regulators und des Kaltwasserhahnes, verknüpft ist, sowie die Wartung der Feuerung, überschreitet nicht das Maß dessen, was ein Knabe täglich leisten kann, und ist ebenso leicht zu erlernen wie das Treiben eines Pferdes an einer Kettenpumpe. Dennoch aber würde ich Erwachsene vorziehen, da bei ihnen mehr Sorgfalt vorauszusetzen ist als bei Knaben. Der Unterschied im Kostenaufwand ist nicht nennenswert und kommt angesichts der großen Vorteile, die der Gebrauch der Maschine mit sich bringt, nicht in Betracht.

Der sachkundige Leser wird hier nun vielleicht den Einwand erheben, daß, da der Dampf die Ursache der Bewegung und der Kraft ist und dieser Dampf nur verflüchtigtes Wasser ist, der KesselLnach Verlauf einer gewissen Zeit leer werden muß, so daß also der Gang der Maschine unterbrochen werden muß, um den Dampfkessel wieder zu füllen, will man den Boden des Kessels nicht der Gefahr des Verbrennens oder Schmelzens aussetzen.

Als Antwort hierauf bitte ich, sich den Gebrauch des kleinen KesselsDzu merken. Sobald die die Maschine bedienende Person bemerkt, daß es Zeit ist, den großen Dampfkessel wieder zu füllen, dann schneide man durch Drehung des Hahnes des kleinen KesselsEjegliche Verbindung zwischenS, dem großen Druckrohr, undD, dem kleinen Kessel, ab. Macht man dann noch ein kleines Feuer unterB2, so hat man innerhalb kurzer Zeit mehr Dampfkraft zur Verfügung als aus dem großen Kessel. Denn da der in dem großen Kessel enthaltene Dampf ständig verbraucht wird und hinausgeht, während der Druck in dem anderen Kessel zunimmt, überschreitet der inDherrschende Druck bald den inL; da nunalso das inDenthaltene Wasser durch seinen eigenen Dampf gedrückt wird, muß es notwendigerweise sich in dem RohrHheben, hierbei das VentilIöffnend und dann durch das RohrKnachLhinübertretend, bis der Wasserspiegel inDdie Unterkante des RohresHerreicht. Das Zusammentreffen von Dampf und Wasser ergibt die Gewißheit, daßDsich entleert hat nachLhinein bis auf 8 Zoll oberhalb des Bodens. Und da nun in dem Raum zwischen der Spitze vonDbis zur Unterkante des RohresHso viel Wasser enthalten ist, umLum einen Fuß zu füllen, so kann man sicher sein, daßLwiederum um einen Fuß aufgefüllt ist. Dann öffnen Sie den HahnIund füllen sofortD, so daß ständige Bewegung herrscht, ohne daß man irgendwelche Störung des Betriebes der Maschine zu fürchten hat. Wenn man zu beliebiger Zeit wissen will, ob der große DampfkesselLmehr als zur Hälfte entleert ist, dann drehe man den kleinen HahnN, dessen Rohr mit seiner Unterkante bis zur halben Höhe des Kessels hinabreicht und Wasser gibt, wenn dieses höher als die Unterkante des Rohres im Kessel steht; ist letzteres nicht der Fall, so gibt der HahnNDampf. Ebenso zeigt der HahnGan, ob mehr oder weniger als 8 Zoll Wasser im KesselDstehen, so daß nur törichte und böswillige Nachlässigkeit oder Absicht den Gang der Maschine zu stören vermag. Und wenn der Besitzer den Verdacht hat, daß der Wärter seine Pflicht nicht tut, so kann dieses leicht mit Hilfe der Ventile festgestellt werden. Denn wenn er an die im Gange befindliche Maschine herantritt und sieht, daß der Wasserspiegel inLtiefer liegt als die Unterkante des RohresN, oder der Wasserspiegel inDtiefer als die Unterkante vonG, so verdient der Wärter einen Tadel, obgleich noch drei Stunden verfließen können, bevor der Gang der Maschine gestört wird oder die Kessel sich entleeren. Übrigens erfüllen die Ventile der Wasserwerke ihre Aufgabe um so besser, je länger sie sich im Gebrauch befinden.

Sind nun alle Teile meiner Maschine richtig beschaffen und die Feuerung aus Sturbridge- oder Windsorziegeln oder feuerfesten Steinen ausgeführt, so halte ich es für ausgeschlossen, daß meine Maschine nicht viele Jahre aushalten werde. Denn die Ventile, Gehäuse, Probierrohre, der Regulator und die Hähne sind sämtlich aus Rotguß angefertigt;und die Gefäße sind alle aus dem besten Kupfer hergestellt, von solcher Stärke, daß sie den bei dem Arbeiten der Maschine auftretenden Anforderungen genügen. Kurz gesagt: die Maschine ist dem, was sie leisten soll, derart natürlich angepaßt, daß sie unter den verschiedensten Verhältnissen, ohne Schaden zu erleiden, jahrelang arbeiten kann, es sei denn, daß jemand es auf ihre Zerstörung abgesehen habe. Ist die Maschine aufgestellt und in Betrieb gesetzt, so kann ich in aller Bescheidenheit die Versicherung abgeben, daß der Minenbesitzer oder Aufseher von den ewigen Kosten und Unannehmlichkeiten befreit ist, welche bei den anderen jetzt in den Bergwerken gebräuchlichen Wasserhebemaschinen ständig auftreten.“

Saverys Rührigkeit war von Erfolg gekrönt; seine Maschine fand trotz des hohen Dampfverbrauchs, der aus der unmittelbaren Berührung des Dampfes mit dem kalten Wasser sich ergab, Eingang in die englischen Bergwerke. In der Tat ist die Saverymaschine die erste die Ausnutzung der Spannkraft des Wasserdampfes anstrebende Vorrichtung, die weit aus dem Rahmen des Versuches hinaustrat und sich in gewissem Maße auch bewährte. Großes Mißtrauen erweckte allerdings eine Explosion, der zu Broadwaters eine Savery-Maschine zum Opfer fiel.

Bei Papin und dessen fürstlichem Gönner wurde der Anlaß, sich von neuem mit der Dampfmaschine zu befassen, durch Leibniz gegeben. Dieser sandte nämlich am 6. Januar 1705 an Papin die Zeichnung einer Saverymaschine, und zwar ohne Beschreibung. Papin legte diese Zeichnung dem Landgrafen vor und erhielt von diesem den Auftrag, eine Dampfmaschine zum Antrieb einer Mahlmühle zu entwerfen. Offenbar sollte, da die Dampfmaschine hier nur als Pumpenmaschine in Betracht kam, diese das Wasser auf eine gewisse Höhe schaffen, von der es dann herabfallen und ein Wasserrad antreiben sollte.

Papin ging eifrigst ans Werk und faßte, nachdem er ein kleines Modell fertiggestellt hatte, den Wunsch, eine Maschine größerer Leistung für die Herrenhäuser Wasserkunst ausführen zu können. Er wandte sich daher an Leibniz mit der Bitte, dieser möge ihm bei dem Kurfürst von Hannover den Auftrag auf eine derartige Maschine zum Preisevon 300 Talern erwirken. Da aber bei den Herrenhäuser Anlagen Wasserkraft zur Verfügung stand, erfuhr Papins Bitte eine Ablehnung.

Nunmehr suchte Papin seine Maschine weiteren Kreisen dadurch näher zu bringen, daß er sie in einer Druckschrift veröffentlichte. Endlich gelang ihm dies. Die Druckschrift ist betitelt:Ars nova ad aquam ignis adminiculo efficacissime elevandam. Autore Dionysio Papin, Med. Doctore, Mathes. Profess. Publ. Marburgensi, Consiliario Hassiaco, ac Regiae Societatis Londinis Socio. Casellis (Francoforti a. M.) 1707.

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