Thomas Newcomen

Thomas Newcomen (* 26. Februar 1663 in Dartmouth; † 5. August 1729 in London) war ein englischer Erfinder.

Leben

Prinzipzeichnung der Newcomenschen Dampfmaschine
Animation der Newcomenschen Dampfmaschine
(Blau: Wasser, Rosa: Dampf)

Newcomen war Schmied und Eisenwarenhändler und hatte einige große Bergwerksgesellschaften als Kunden. Durch das Vorstoßen dieser Bergwerke in immer größere Tiefen ergab sich die Notwendigkeit, effiziente Maschinen zum Abpumpen des eindringenden Grundwassers zu konstruieren.

In zehnjähriger Arbeit erfand Newcomen die atmosphärische Dampfmaschine zur Wasserhaltung in Bergwerken, die der Dampfmaschine von Thomas Savery deutlich überlegen war. Da aber Savery ein weitreichendes Patent auf seine Erfindung hatte, konnte Newcomen seine Maschine nicht patentieren lassen. Deshalb schloss er sich mit Savery zu einer Partnerschaft zusammen.

Seine Maschine nutzte eine Wassereinspritzung, um den Wasserdampf im Zylinder zu kühlen und damit kondensieren zu lassen. Dadurch entstand im Zylinderraum ein Unterdruck, so dass der von außen auf den Kolben wirkende Luftdruck bzw. der Normaldruck der Außenluft diesen wieder in den Zylinder hinein schob. Die bis dahin üblichen Maschinen warteten für die Kondensation einfach, bis der Volumeninhalt im Zylinderraum über das Material des Kolbens und den Zylinder als Wärmeleiter – durch die kältere Außenluft bedingt – von selbst wieder abkühlte – Newcomens Erfindung ermöglichte also deutlich höhere Kolbentakte.

Die erste Newcomen-Maschine wurde 1712 in einem Kohlebergwerk in Staffordshire installiert. Sie wirkte ohne Kurbelwelle und Schwungrad über einen Balancier auf die anzutreibenden Pumpen. Die Verbindung zwischen dem Kolben und dem Balancier wurde über eine Kette realisiert. Der Wirkungsgrad der Maschine lag bei nur 0,5 Prozent. Trotzdem wurden die Dampfmaschinen von Newcomen erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts durch die Dampfmaschinen von James Watt verdrängt.

Zu Beginn wurden die Ventile zum Einlassen des Dampfes in den Zylinder und zum Einspritzen des Kühlwassers mit Hand von einem Knaben bedient. Einer dieser Knaben, Humphrey Potter, der auch an einer solchen Maschine zum Öffnen und Schließen der Hähne angestellt war, kam (1712 oder 1713) – wohl aus Bequemlichkeit – um sich die Arbeit zu erleichtern (und weil er mit den anderen Jungen spielen wollte), auf die Idee, die Betätigung der Ventile durch den Gang der Maschine selbst besorgen zu lassen. Er verband in geeigneter Weise den auf- und nieder gehenden Balancier(balken) durch Schnüre mit den Hähnen und hatte damit, ohne sich dessen selbst bewusst zu sein, die Erfindung der selbsttätigen Steuerung gemacht.[1][2]

Literatur

  • Rhys Jenkins: Savery, Newcomen and the Early History of the Steam Engine in The Collected Papers of Rhys Jenkins. Newcomen Society, Cambridge 1936, S. 48–93 (englisch).
  • Lionel Thomas Caswell Rolt: Thomas Newcomen. The Prehistory of the Steam Engine. 1. Auflage. David & Charles, Dawlish 1963, S. 158 (englisch).
  • Lionel Thomas Caswell Rolt, John S. Allen: The Steam Engines of Thomas Newcomen. 2. Auflage. Moorland Publishing Company, Hartington 1977, ISBN 0-903485-42-7, S. 160 (englisch).

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Walter Häntzschel: Erfindungen und Experimente. Band I, 1906.
  2. Karl von Scherzer: Weltindustrien. Studien während einer Fürstenreise durch die britischen Fabrikbezirke. Band XII. Maier, Stuttgart 1880, S. 30–35 (pdf).

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Newcomens Dampfmaschine aus Meyers 1890.png
Newcomen Dampfmaschine.

Der im Wasserkessel A erzeugte Dampf wird über das Rohr C in den Zylinder B eingeleitet. Hierdurch bewegt sich der Kolben D, entsprechend der Vorrichtung von Papin, unterstützt durch das Gegengewicht K, nach oben. Die Kraftkopplung erfolgt durch die am Kolben D starr fixierte Stange E, die wiederum durch eine Kette am Balancier F fixiert ist, an dessen anderem Ende das Gegengewicht K über die Kette H fixiert ist. Das Pumpgestänge I ist starr mit dem Gegengewicht gekoppelt und wird von diesem herabgedrückt und in die Höhe gezogen. Durch Verschluss des Rohrs C mittels eines Hahns ist der Zylinderinhalt eingeschlossen, wenn aus dem Wasser Vorratsgefäß L Wasser über die Leitung P in den Zylinder einsprüht. (Genau dieser Zustand ist in der Abbildung dargestellt.) Es tritt die Kondensation des im Zylinder befindlichen Dampfes ein. Hierdurch entsteht im Zylinder ein Vakuum und der Kolben D wird durch den von außen auf ihn wirkenden Luftdruck heruntergedrückt. Gleichzeitig wird über den Balancier F das Gegengewicht K mit dem Pumpgestänge I gehoben. Das Rohr R ist das Ableitungsrohr für das Kondensationswasser, S kennzeichnet den im Reservoir eingetauchten, U-förmigen Abschnitt des Rohrs, der für einen dampfdichten Verschluss des Zylinders sorgt.

M ist das Gestänge einer kleinen Hilfspumpe, deren Druckleitung N das Reservoir L gefüllt hält. In der ursprünglichen Auslegung wurden die Hähne von einem Arbeiter bedient.
Newcomen atmospheric engine animation.gif
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Animation showing the operation of a Newcomen atmospheric engine