Sie hatte einen schleppenden Start: Fast 50 Jahre dauerte es, bis die Dampfmaschine Anfang des achtzehnten Jahrhunderts in England zur Wasserhebung in Bergwerken eingesetzt wurde. Zu groß war der Konkurrenzdruck der Erfinder untereinander. Zuvor hatte der Franzose Denis Papin bereits an der Technik gearbeitet. Im Auftrag des Landgrafen Karl von Hessen tüftelte er Ende des 17. Jahrhunderts an einer Wasserhebemaschine für die Fontänen in dessen Schlossgärten. Dabei machte er sich die Erkenntnisse des holländischen Physikers Christian Huygens zunutze, der mit einer von Schießpulver angetriebenen Maschine experimentierte. Papin war das zu gefährlich. Er erzeugte das nötige Vakuum stattdessen mit der Kondensation von Wasserdampf. Aus der Differenz des entstandenen Unterdrucks zum äußeren Luftdruck konnte er so Antriebsenergie gewinnen. Die atmosphärische Dampfmaschine war geboren.
Der Durchbruch gelang jedoch erst dem britischen Eisenwarenhändler und Schmied Thomas Newcomen 1712. Sein Prinzip: In einen Zylinder, in den er von unten heißen Dampf einführte, spritzte er kaltes Wasser, sodass der Dampf schnell kondensierte. In dem Hohlkörper entstand Unterdruck, der den Kolben, der von oben in den Zylinder ragte, anzog. An diesem Kolben war ein Kipphebel befestigt, der eine Wasserpumpe antrieb. Sobald der Druck nachließ, ging der Mechanismus in die Ausgangsstellung zurück. Newcomens Erfindung brachte den englischen Steinkohlebergbau einen großen Schritt nach vorne. Insgesamt war der Wirkungsgrad seiner Maschine aber mit fast einem Prozent nicht hoch genug.
Der Schotte James Watt konnte ihn schließlich auf fast drei Prozent steigern, indem er den Abkühlvorgang aus dem Zylinder heraus in einen separaten Kondensator verlagerte. Eine Pumpe, die er zusätzlich anbaute, saugte die Luft und warmes Wasser aus dem Kondensator. Dabei entstand in ihm ein Unterdruck. Die Arbeit von Watts Maschine wurde so – anders als bei Newcomen – nicht durch ein Vakuum, sondern durch den Druckunterschied erzeugt, der oberhalb und unterhalb des Zylinders herrschte. Für seine Erfindung bekam James Watt 1769 das Patent 913.
Fast zwei Jahrhunderte lang war die Dampfmaschine ein entscheidender Treiber für die industrielle Revolution. Sie wurde auf Schienenfahrzeugen, Schiffen und in Fabrikanlagen eingesetzt und spielte auch zu Beginn der Elektrifizierung eine große Rolle. Heute haben Elektromotoren und Turbinen sie weitgehend verdrängt.
(Header: tomeyk – Adobe Stock , Detailbilder: Wikipedia, gemeinfrei)
