Titel: Russell, über die Trugschlüsse der Erfinder der rotirenden Dampfmaschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1838, Band 67, Nr. LXXXIX. (S. 332–355)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj067/ar067089

LXXXIX. Ueber die Irrthümer und Trugschlüsse der Erfinder der sogenannten rotirenden Dampfmaschinen. Vorgetragen von Hrn. John Scott Russell Esq., Docenten der Physik, vor der Society of Arts for Scotsland.

Aus dem Edinburgh New Philosophical Journal. No. 47, S. 35.

Mit Abbildungen auf Tab. VI..

Die sogenannte rotirende Dampfmaschine gehört mit zu jenen Gegenständen der Mechanik, über die man ziemlich allgemein irrige Ansichten hegt, und denen täglich vergeblich eben so viel Mühe, als Scharfsinn und mechanisches Talent zum Opfer gebracht werden. Ich möchte sie mit der Quadratur des Cirkels und mit dem Perpetuum mobile so ziemlich in eine Kategorie stellen. Vergleicht man den dermaligen Zustand der mechanischen Künste in England mit dem, was vor einem Jahrhunderte war, so wird man nicht in Zweifel darüber bleiben, daß wir in neuerer Zeit raschere Fortschritte gemacht haben, als in irgend einer der früheren Zeitperioden. Erwägt man aber, welcher große und thätige Theil unserer Bevölkerung alle seine Talente und Kräfte lediglich der Vervollkommnung dieser Künste widmete, so wird man zu der Frage verleitet, ob denn die Resultate mit dem Kraftaufwande wirklich im Verhältnisse stehen, und ob nicht viel mehr hätte geleistet werden können, wenn man seine Kräfte nur richtig gestellten Problemen und keinen eitlen Spekulationen zugewendet hätte, und wenn man dem Talente nicht gestattet hätte von jener Bahn abzuweichen, die allein zu wahren Fortschritten in der Civilisation, zur Erweiterung unserer Kenntnisse in den Wissenschaften und Künsten, und zur Förderung der materiellen Interessen führt. Wenn ich bedenke, wie viele Männer nur ich allein kenne, die mit einem hohen Erfindungsgeiste begabt sind, und deren Bemühungen dennoch fruchtlos waren, so muß ich zur Ueberzeugung kommen, daß sie ihre Talente entweder auf fehlerhafte Weise Gegenständen zuwendeten |333| die Andere unter besseren Umständen oder von besonderen Vorzügen begünstigt, besser zur Ausführung brachten; oder daß sie sich vollends gar mit Dingen beschäftigten, die entweder unpraktisch oder ganz unmöglich waren. Wäre es möglich, die Thätigkeit all dieser Männer auf die Förderung der reellen Interessen der Gesellschaft zu lenken; und könnte man namentlich jedes einzelne Individuum auf jenen Gegenstand führen, der seinem Geiste am meisten zusagt, so bin ich überzeugt, daß unsere Fortschritte in Kürze reißend, ja Staunen erregend seyn würden.

Diese allgemeinen Bemerkungen finden ihre volle Anwendung auf jene Reihe von Erfindungen, die man unter dem Namen der rotirenden Dampfmaschinen begreift. Das zum Grunde liegende Princip nahm verschiedene Formen an und erlitt mannigfache Modificationen; es leitete und leitet noch jezt manche glänzende Talente von dem zum Nüzlichen und Wahren führenden Wege ab. Der Zwek, den ich mir durch diese Abhandlung gesezt habe, ist: zu zeigen, daß sämmtliche Principien der rotirenden Dampfmaschinen, in so fern sie einen Vorzug vor der gewöhnlichen Maschine mit Wechselbewegung haben sollen, auf Irrthümern beruhen; daß die rotirende Maschine auf irrigen mathematischen Principien beruht; daß sie als Mechanismus betrachtet eine Täuschung ist, und daß aus deren Anwendung für die Industrie nie ein Vortheil erwachsen kann. Möchte es mir gelingen, manches mechanische Genie von einem seiner so unwürdigen Gegenstande abwendig zu machen!

Bevor ich jedoch das Vertrauen in meine Worte anspreche, und um mir bei Praktikern Eingang zu verschaffen, muß ich noch eine Bemerkung vorausschiken. Obschon sich mir die Ansichten, die ich entwikeln will, erst aus einem Studium ergaben, bei welchem ich die höhere Analysis in Anwendung brachte, so muß ich doch, da man solchen wissenschaftlichen Forschungen gewöhnlich die praktische Erfahrung entgegen zu stellen pflegt, erinnern, daß ich mich in den lezten 10 Jahren fortwährend mit der praktischen Lösung der schwierigsten, die Dampfmaschine betreffenden Probleme beschäftigte; daß ich selbst zwei rotirende Maschinen erfand und für mich erbaute, und daß diese Maschinen günstig genug ausfielen, um mich zu überzeugen, daß das Princip selbst und nicht die Anwendung, welche ich davon machte, von Grund aus falsch und unrichtig war. Ich hatte auch Gelegenheit, die gelungensten Maschinen dieser Art, welche je verfertigt wurden, zu untersuchen und sie arbeiten zu sehen. Würde mich demnach die Theorie auch nicht à priori zu meinen Resultaten geführt haben, so hätte ich mich doch bald davon überzeugen müssen, |334| daß auch die praktische Erfahrung der rotirenden Dampfmaschine entgegen steht.

Ich will nun versuchen meine Argumente in einer Form aufzustellen, welche so wenig als es sich mit der Genauigkeit verträgt, untechnisch ist.

1) Mein erster Wunsch ist zu zeigen, daß die Erfindung der rotirenden Dampfmaschine nichts so Neues und Unversuchtes ist, wie noch manche glauben. Ich werde zu diesem Behufe die Namen von mehr dann 90 Erfindern, größten Theils Patentträgern, anführen.

2) Ich will versuchen zu beweisen, daß sich alle diese Erfindungen in fünf verschiedene Classen bringen lassen, und daß die übrigen sämmtlich Wiederholungen eines und desselben Principes sind. Jeder Erfinder mag hieraus abnehmen, ob seine Maschine ein ganz neues Princip enthält und kann, wenn dieß nicht der Fall ist, überzeugt seyn, daß dasselbe bereits versucht wurde und zwar mit ungünstigem Erfolge.

3) Durch die Anführung der Namen der Erfinder der mißlungenen rotirenden Maschinen werde ich darthun, daß die fünf erprobten Classen nicht wegen Mangel an Talent, Kenntnissen und Erfahrung mißlingen konnten, indem die Liste die Namen der ausgezeichnetsten Praktiker enthält.

4) Ich werde zu beweisen suchen, daß die gewöhnliche Kurbelmaschine nicht die Mängel hat, die man ihr zuschreibt, und denen durch die rotirende Maschine abgeholfen werden soll, und daß die Anwendung der Kurbel oder des Krummzapfens keinen Verlust an Kraft bedingt.

5) In praktischer Hinsicht, nämlich was Einfachheit, Wohlfeilheit, Leichtigkeit des Baues, Dauerhaftigkeit, Ersparniß beim Dienste, und Gleichmäßigkeit der Bewegung betrifft, steht die rotirende Maschine in jeder dieser Beziehungen der Maschine mit Wechselbewegung nach.

6) Die rotirende Maschine ist ganz besonders unanwendbar für Locomotion auf dem festen Lande und für Dampfschifffahrt, für die man sie besonders geeignet hielt.

7) Die gegenwärtige Dampfmaschine ist praktisch vollkommen, indem sie sich der mathematischen Vollkommenheit bis auf 10 Proc. annähert.

8) Die Kurbel oder der Krummzapfen der gewöhnlichen Dampfmaschine besizt gewisse merkwürdige Eigenschaften, die sich der Natur der Bewegung des Dampfes besonders anpassen. Hieraus erwachst auch deren Superiorität als Elementarmaschine, gleich wie daraus |335| Eigenschaften hervorgehen, die nicht wohl irgend einer der rotirenden Maschinen zukommen.

Die Wurzel der den rotirenden Maschinen zum Grunde liegenden Täuschungen ist in den falschen Ansichten, welche man von der Kurbel, als dem einfachen Elementar-Instrumente, womit die Umlaufsbewegung der Achse oder des großen Rades der Dampfmaschine unmittelbar erzeugt wird, hegt. Es gibt nichts Einfacheres als die Kurbel. Wir biegen um eine Welle umzudrehen das eine Ende derselben unter einem rechten Winkel ab, erfassen dieses mit der Hand, und drehen dadurch die Welle um. Dasselbe was die Hand durch ihre Hin- und Herbewegungen vollbringt, leistet an der Dampfmaschine die Kolbenstange. Man kann die Kurbel kaum einen Zusaz zur Welle nennen; sie ist nur eine Abbiegung derselben, wie es denn auch der Ausdruk Krummzapfen (crank) andeutet; sie diente seit Aleotti's Zeiten ganz auf dieselbe Weise zur Bewegung der Kolben der gewöhnlichen Pumpen, auf welche man sich ihrer dermalen zur Bewegung der Dampfmaschine bedient. Aus einer gänzlichen Unkenntniß der Eigenschaften dieser höchst einfachen Vorrichtung erwuchsen großen Theils die zahlreichen Vorschlage zur Erzeugung einer kreisenden Bewegung ohne Anwendung der Kurbel; und zwar indem man dem Dampfe selbst unmittelbar eine solche Bewegung gab, oder indem man zur Vermittelung derselben zwischen dem hin- und herlaufenden Kolben und der umlaufenden Welle irgend einen anderen minder einfachen Mechanismus anbrachte. Man bildete sich ein, daß die directe rotirende Bewegung des Dampfes eine größere, gleichmäßigere und wohlfeilere Wirkung hervorbringe, als die gewöhnliche Wechsel- oder Hin- und Herbewegung, die mittelst der Kurbel in eine kreisende Bewegung umgewandelt wird.

Die rotirenden Maschinen lassen sich in folgende Classen bringen:

I. Rotirende Maschinen durch einfache Ausströmung oder Emission.

II. Rotirende Maschinen durch mittelbare Wirkung.

III. Rotirende Maschinen durch hydrostatische Reaction.

IV. Rotirende Maschinen mit umlaufenden Kolben.

Als mit diesen Maschinen in Hinsicht auf das Irrige im Principe nahe verwandt, wollen wir als fünfte Classe noch aufführen:

V. Rotirungsmechanismen, die anstatt der Kurbel in Vorschlag gebracht wurden.

Classe I. Die älteste und unvollkommenste Methode einen Mechanismus durch Entweichen von Dampf in Bewegung zu sezen, ist die durch einfache Ausströmung oder Emission wirkende rotirende Maschine. Hero von Alexandrien beschrieb sie 120 Jahre v. Christus |336| in seiner Pneumatica. Sie beruht auf demselben Principe, wie die Bewegung der Rakete, wie die Bewegung der Feuerräder; sie ist nichts weiter als eine Anwendung des Rükstoßes. Der Rüklauf, der z.B. beim Abfeuern einer Kanone bemerkbar ist, wird überall, wo eine Flüssigkeit durch einfaches Ausströmen aus einem Behälter austritt, fühlbar; und wenn man eine solche Anordnung trifft, daß Wasser, Dampf, Luft oder die durch Entzündung von Schießpulver erzeugten Gase durch die Arme eines beweglichen Rades, an welchem die Austrittsmündungen in gehöriger Richtung angebracht sind, austreten, so wird das Rad durch diesen Rüklauf umgetrieben werden, und eine durch einfache Ausströmung thätige rotirende Maschine zum Vorscheine kommen. Indem sich Hero dieses Principes bediente, erzielte er eine arbeitende Maschine; er erhizte zu diesem Zweke ein mit Wasser und Luft gefülltes Gefäß, aus welchem er den Dampf durch zwei Oeffnungen entweichen ließ, die sich an entgegengesezten Seiten der Enden zweier Arme befanden, welche von der durch das Austreten in Bewegung zu sezenden Kugel ausliefen.

Man kann anstatt sich des eben erörterten Principes des Rüklaufes zu bedienen, den mit Gewalt bei der Mündung eines Kessels ausströmenden Dampf auch auf die Flügel eines Rades richten, und dadurch das Rad umtreiben. Diese zweite Art von rotirender Dampfmaschine durch einfache Ausströmung ward im Jahre 1629 von Branca erfunden. Seither wurden Maschinen dieser Classe mehrfach wieder erfunden, wie man aus folgendem Verzeichnisse ersieht:

1. Hero von Alexandrien 130 v. Ch. 5. Kempel 1785
2. Branca 1629 n. Ch. 6. James Sadler 1791
3. Kircher 1643 7. Richard Trevithic 1815
4. Daslesme 1699 8. Alexander Craig 1834

Die Theorie dieser Maschinen ward schon vielfältig geprüft, wobei als Resultat hervorging, daß durch einfache Ausströmung unmöglich mehr als die Hälfte der ganzen Kraft des Dampfes zu Nuzen gebracht werden kann, während die andere Hälfte verschwendet wird, um der Luft einen Impuls zu geben, oder um eine andere eben so nuzlose Strömung zu erzeugen. Die Erfahrung hat den Ausspruch der Theorie bekräftigt. Smeaton und Pelletan, die diese Maschinen sorgfältig angestellten Versuchen unterwarfen, haben gefunden, daß mit denselben höchstens 3 Theile von 11, 8 von 27 und 2 von 5 zu wirklichem Nuzen gebracht werden konnten, und daß auch durch gar keine Verbesserung derselben ein die Hälfte der Gesammtkraft übersteigender Nuzeffect zu erzielen ist.

Classe II. Rotirende Maschinen durch mittelbare Wirkung sind |337| solche, an denen eine Welle nicht unmittelbar durch Wirkung des Dampfes auf das Rad umgetrieben wird, sondern an denen zwischen der Kraft und der Wirkung ein Communicationsmittel besteht, welches erst das directe Agens der Kreisbewegung ist. Man kann sich diese Maschinen leicht versinnlichen, wenn man sich irgend eine einfache Dampfmaschine, wie z.B. jene Savary's und Newcoman's, zum Heben von Wasser verwendet denkt; und wenn man annimmt, daß dieses Wasser, indem es auf die Schaufeln eines gewöhnlichen Mühlrades herabfällt, lezteres umtreibt. Die Maschine Savary's hebt Wasser, indem sie direct auf dessen Oberfläche drükt. Man braucht dann dieses Wasser nur auf ein Rad fallen zu lassen, um eine Maschine der zweiten Classe zu bekommen.

Es gibt eine Varietät dieser Classe, als deren Typus man das Feuerrad Amontons annehmen kann. Der Dampf treibt Wasser durch Canäle, welche die Arme des Rades bilden, aus einer Reihe von Kammern, die sich auf der einen Seite des Rades befinden, in eine entsprechende Kammerreihe auf der entgegengesezten Seite. Da die mit Wasser gefüllte Seite immer das Uebergewicht über die andere bekommt, so muß das Rad umlaufen. Da das Wasser hiebei beständig von einer bestimmten Seite des Rades gegen die entgegengesezte Seite getrieben wird, so folgt aus dem Gewichte des Wassers eine gleichförmige Umdrehung. Hier ist also der Dampf das eigentliche Agens, das Wasser hingegen das Mittel, wodurch die rotirende Bewegung mitgetheilt wird.

Auf ähnliche Weise wurden auch feste Körper zur Erzeugung einer rotirenden Bewegung benuzt. Man ließ Gewichte in der Form von Kolben durch die Dampfkraft auf einer Seite des Rades eine bedeutende Streke von dem Mittelpunkte entfernen, an der anderen Seite dagegen sie diesem annähern, so daß durch das fortwährende Uebergewicht der einen Seite eine rotirende Bewegung entstand. Rotirende Maschinen dieser Art besizen wir von Watt und Witty.

Folgendes sind die Erfinder von Maschinen dieser Classe:

1. Guillaume Amontons i. J. 1699 6. Richard Witty i. J. 1810
2. Leopold von Plainitz 1723 7. Sir W. Congreve 1818
3. Champion von Bristol 1752 8. John Moore 1820
4. James Watt 1769 9. Sir W. Congreve 1821
5. Davidson und Hawkesley 1793 10. Thomas Mastermann 1822

An dieser Classe von Maschinen ist der Verlust an Kraft offenbar, denn der Dampf muß, um die Kreisbewegung hervorzubringen, seine Kraft aufwenden, um das Medium in Bewegung zu bringen, und um den sehr großen Widerstand zu überwinden, den die Flüssigkeit in sämmtlichen Röhren, Canälen und Ventilen erleidet, wenn sie |338| sich bei jedem Umgange von einer Seite des Rades zur anderen bewegt. Alle diese Kraft ist von dem Nuzeffecte abzuziehen und geht rein verloren. An jenen Maschinen, an denen sich Gewichte gegen den Umfang des Rades und von demselben hinweg bewegen, handelt es sich um Kolben mit Wechselbewegung, aber ohne Kurbeln. Sie treffen alle jene Nachtheile, die bei der fünften Classe hervorgehoben werden sollen; so wie man denn an den Hieher gehörigen Maschinen von Watt und Witty wirklich um die Arbeit einer einzigen Maschine mit Wechselbewegung zu vollbringen, ihrer mehrere hat, die um ein Rad herum geordnet sind. – Da wo das Communicationsmittel eine Flüssigkeit ist, geht nicht nur alle die Kraft verloren, die zur Bewegung dieser selbst erforderlich ist, sondern es erwächst auch noch bei allen bisher bekannten Methoden die Flüssigkeit zum Umtreiben des Rades zu verwenden ein Verlust, der selbst in den besten Fällen mehr als den sechsten Theil der Kraft beträgt.

Classe III. Die durch hydrostatische Reaction wirkende Maschine leistet mehr als die beiden vorhergehenden Classen. So wie sie im Jahre 1769 von Watt erfunden ward, bestand sie aus Dampfgefäßen, welche die Gestalt hohler Ringe hatten, die mit gehörigen Eintritts- und Austrittsöffnungen für den Dampf ausgestattet waren, und die sich wie die Räder und Eimer einer Wassermühle an horizontalen Wellen aufgezogen und in irgend eine Flüssigkeit untergetaucht befanden. Dieses aus Eisen gebaute Rad von 6 Fuß im Durchmesser ward durch die Reaction des Queksilbers umgetrieben. Die Maschine bewegte sich zwar, allein man gab sie als zu wenig leistend auf, obwohl man sie unter sehr günstigen Umständen probirte.

Das Princip, nach welchem diese Maschine arbeitet, ist folgendes. Der Dampf gelangt in eine kreisrunde am Umfang eines Rades befindliche Kammer, die zum Theil mit irgend einer Flüssigkeit erfüllt ist. Der Druk des Dampfes wird verwendet, um das Queksilber nach der einen und das Ende der Kammer nach der entgegengesezten Richtung zu treiben, so daß während die Flüssigkeit auf diese Weise aus der Kammer ausgetrieben wird, die Kammer mit einer gleichen Kraft von der Flüssigkeit weg und das Rad mithin umgetrieben wird. Hieraus erhellt, daß nur ein Theil der Kraft zum Treiben des Rades, der Ueberrest hingegen dazu verwendet wird, den Widerstand der Reactions-Flüssigkeit zu überwinden und dieselbe aus den Kammern auszutreiben. Dieser leztere Theil bildet in der That einen großen dem Nuzeffecte entzogenen Theil der Kraft.

Rotirende Maschinen dieser Classe haben wir nur von:

1. James Watt i. J. 1782 2. Bryan Donkin. i. J. 1803
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Classe IV. Die mit einem rotirenden Kolben arbeitenden Maschinen sind nach einem weit besseren Principe gebaut, und geben weit mehr als irgend eine der Maschinen der drei vorhergehenden Classen Hoffnung, mit den gewöhnlichen Maschinen mit hin und her beweglichen Kolben in Concurrenz treten zu können. Bei den früheren Classen ist der Dampf nicht in starre Behälter eingeschlossen, sondern seine Thätigkeit ist auf die Erzielung von Strömungen in Flüssigkeiten gerichtet. Seine Kraft wird auf nuzlose mittelbare Effecte verwendet, und geht daher verloren. Ganz anders verhalt sich dieß bei der Dampfmaschine mit rotirendem Kolben; hier ist der Dampf auf eine geschlossene starre Kammer beschränkt; er wirkt bloß auf eine feste unbiegsame Oberfläche und entweicht durch enge Canäle, so daß also seine ganze Kraft nüzlich verwendet werden kann. Abstract betrachtet, sollte diese Maschine wirklich die ganze Kraft des Dampfes geben; wonach man denn auch glauben könnte, daß sie mit der gewöhnlichen Dampfmaschine mit Wechselbewegung die Concurrenz auszuhalten im Stande seyn dürfte. Die gegen sie zu machenden Einwendungen sind daher rein praktischer Natur, und treffen die Maschine nicht in ihrer mathematischen abstracten Form, sondern als eine Maschine, die aus einem der Zerstörung unterliegenden, unvollkommen elastischen Materials, aus Oberflächen, welche der Bewegung Widerstand entgegensezen, aus einem den bekannten Gesezen der Bewegung und der Ruhe unterliegenden Stoffe besteht. Diese Einwürfe sind nicht weniger gewichtig als die rein theoretischen; allein eben deßwegen, weil dieses Princip weit mehr Wahrscheinlichkeit des Gelingens für sich hat, hat es auch eine weit größere Anzahl von Technikern irre geführt. Mehr als 40 Opfer dieser Täuschungen, und darunter Männer vom höchsten Rufe zählen wir; ihre Namen sind:

1. James Watt im Jahre 1782 16. John Trotter im Jahre 1811
2. James Cooke 1787 17. William Onions 1811
3. Bramah und Dickinson 1790 18. Richard Trevithic 1813
4. Edmund Cartwright 1797 19. Joseph Turner 1816
5. Jonathan Hornblower 1805 20. John Mallam 1816
6. William Murdoch 1805 21. Joshua Routledge 1843
7. Jonathan Hornblower 1805 22. William Carter 1818
8. John Trotter 1805 23. John Rider 1820
9. Andrew Flint 1805 24. Robert Delap 1821
10. William Lester 1806 25. Bambridge und Dyer 1821
11. Richard Wilcor 1806 26. William Foreman 1824
12. Thomas Read 1808 27. Lord Cochrane 1825
13. Edward Jane 1808 28. L. M. Wright 1825
14. Samuel Clegg 1809 29. F. Halliday 1825
15. William Chapman 1810 30. Joseph Eve 1825
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31. John Costigin

im Jahre

1826

39. Samuel Hobday

im J.

1831
32. Marquis de Combis 1826 40. John Ericsson 1832
33. Elijah Galloway 1826 41. Robert Stein 1833
34. Paul Steenstrup 1827 42. Elijah Galloway 1834
35. John Evans 1828 43. Edward Appleby 1835
36. John Strut 1830 44. John F. Kingston 1835
37. E. und I. Dakeigne 1830 45. John Yule 1836
38. William Morgan 1831 46. John White 1836

Da diesen Maschinen großen Theils dieselben irrigen Ansichten zum Grunde liegen, wie jenen der nächstfolgenden fünften Classe, so will ich bei diesen lezteren weiter darüber sprechen.

Classe V. Die verschiedenen Mechanismen, welche man anstatt der Kurbel der gewöhnlichen Dampfmaschine in Vorschlag brachte, um von der geradlinigen Bewegung des Kolbens. auf ein bessere Weise als durch die Kurbel eine rotirende Bewegung abzuleiten, treffen beinahe dieselben Einwürfe wie die mit rotirenden Kolben, so daß ich beide miteinander in Betracht ziehen will. Die Namen der Erfinder sind hier:

1. Jonathan Hulls im Jahre 1757 13. Edmund Cartwright im J. 1801
2. Keane Fitzgerald 1757 14. Matthew Murray 1802
3. Gautier von Nancy 1757 15. Richard Witty 1811
4. John Stewart 1769 16. I. Dawes 1816
5. Dugald Clarke 1769 17. Tobias Mitchel 1817
6. Matthew Wasborough 1779 18. Henry Penneck 1820
7. James Watt 1781 19. William Aldersey 1821
8. Thomas Burgess 1789 20. Robert Barlow 1827
9. Matthew Murray 1789 21. Thomas Peck 1827
10. William Lander 1799 22. Samuel Clegg 1828
11. Phineas Crowther 1800 23. William Lucy 1836
12. George Medhurst 1801 24. Karl Schafhäutl 1836.

Obschon man auch in lezterer Classe den Namen Watt's trifft, so muß doch bemerkt werden, daß Watt zu dieser Erfindung gezwungen wurde, weil die Anwendung der Kurbel in ihrer einfachen Gestalt durch ein früher ertheiltes Patent beschränkt war, und daß er seinen eigenen schönen, aber complicirteren Mechanismus sogleich aufgab, als die ursprüngliche Kurbel wieder von dem Monopole frei geworden war. Auch ist man es seinem Andenken schuldig zu bekennen, daß das von ihm erfundene Sonnen- und Planetenrad eigentlich nur eine verstekte Kurbel ist, welche mit Ausnahme der Einfachheit und der geringen Reibung alle die Eigenschaften besizt, durch welche sich die Kurbel auszeichnet. Watt ist demnach, obschon auch er einen Hieher gehörigen Mechanismus erfand, doch nicht unter die Opfer der Täuschungen, denen andere unterlagen, zu zählen.

Ich will bei der Aufdekung der Irrthümer, durch welche die Erfinder der Mechanismen der beiden lezten Classen Hingerissen wurden, |341| deren irrige Ansichten über die gewöhnliche Kurbelmaschine zum Grunde legen, indem hierin hauptsächlich die Veranlassung jener Vorzüge zu suchen ist, welche sie ihren Erfindungen zuschrieben.

Thomas Masterman von Ratcliffe, Erfinder einer rotirenden Maschine, sagt zu deren Empfehlung Folgendes: „Man wird die Wichtigkeit einer wirksamen und wohlfeilen rotirenden Dampfmaschine nicht in Zweifel ziehen, wenn man bedenkt, daß die Dampfmaschine mit Wechselbewegung beinahe die Hälfte der Kraft des Dampfes absorbirt.“

William Aldersey von Homerton sagt in der Beschreibung des von ihm erfundenen, die Kurbel ersezenden Mechanismus: „Der Zwek meiner Erfindung ist die Bewegung auszugleichen, und die Kraft zu ersparen, welche an den Dampfmaschinen, und überhaupt an allen Maschinen, an denen eine geradlinige oder Hin- und Herbewegung in eine rotirende verwandelt wird, nothwendig verloren geht. Die einfache Weise, auf welche dieß nach meinem Verfahren geschieht, wird allen, die sich solcher Maschinen zu bedienen Gelegenheit haben, sehr erwünscht seyn; denn eine Ersparniß an Kraft bedingt eine Ersparniß an Brennmaterial, und eine solche ist von weit größerem Belange, als eine Ersparniß in den Anschaffungskosten. Jeder in der Mechanik hinreichend Bewanderte wird einsehen, daß durch meine Maschine diese Ersparniß wirklich erzielt wird. Um jedoch auch andere zu überzeugen, will ich die Wirkungsweise der gewöhnlichen Kurbel erläutern. Wenn sich die Kurbelstange in einer Stellung befindet, in der sie entweder von Oben oder von Unten wirkt, wie in Fig. 88 und 90 bei A und B angedeutet ist, so wird sie zur Umdrehung der Kurbel beinahe gar keine Kraft besizen; dagegen wird ihre Kraft am größten seyn, wenn sich die Kurbelstange an den beiden Zwischenpunkten M, N, Fig. 89, 91 befindet. Hieraus folgt, daß die Kraft, welche die Kurbel umzutreiben strebt, in dem ersten Viertheile des Umganges von Null bis zum Maximum steigt, in dem zweiten Viertheile aber wieder vom Maximum bis zu Null abnimmt, u.s.f. Der aus der Anwendung der Kurbel erwachsende Verlust an Kraft beträgt hienach beinahe den dritten Theil des Ganzen.“

Hr. Aldersey ist der Repräsentant der Ansichten einer großen Menge von Erfindern, welche sämmtlich den vermeintlichen durch die Kurbel veranlaßten Verlust an Kraft zu beseitigen suchten. Leider muß ich noch hinzufügen, daß einige der ausgezeichnetsten Schriftsteller über die Dampfmaschine derselben Lehre huldigten.

Ich will nun zu beweisen suchen, daß der von der Kurbel hervorgebrachte Druk keinen Verlust an dynamischer Kraft bedingt; daß |342| gerade da, wo der Verlust am größten zu seyn scheint, gar kein solcher Statt findet; und daß der an jeder Stelle erzielte Nuzeffect mit der auf dessen Erzielung verwendeten Menge Dampf in geradem Verhältnisse steht.

Der scheinbar größte Verlust findet an den beiden Endpunkten der Mittelpunktslinie Statt. Allein sieht man denn nicht, daß gerade in diesem Momente von einem wirklichen Verluste gar keine Sprache seyn kann, indem weder eine Ausdehnung des Dampfes, noch ein Verbrauch an den Elementen vor sich geht? Der Zuführungscanal ward verschlossen, die Communication mit dem Kessel abgesperrt; der Dampf hat seine Wirkung vollbracht, und wartet nur auf seine Entlassung aus der Kammer, welche auch sogleich Statt findet, so wie das Austrittsventil geöffnet und dem Dampfe zur anderen Seite des Kolbens Zutritt gestattet wurde. Der eintretende Dampf trifft den Kolben beinahe in Berührung mit dem Cylinderende, bei dem er eintritt; er dringt in die leere Scheibe, und treibt, indem er deren Dike mächtig ausdehnt, den Kolben gegen das andere Cylinderende. Anfänglich ist diese Bewegung eine langsame; allmählich wird sie aber geschwinder, bis der Kolben die Mitte des Cylinders erreicht und sich dann mit der vollen Geschwindigkeit der Kurbel in der Mitte bewegt. Da die Bewegung des Kolbens jedoch beim Eintreffen desselben an dem Ende des Cylinders ganz und gar aufhören muß, so geschieht eine äußerst schöne Vorbereitung hiezu; denn von der Hälfte seines Laufes an verliert die Bewegung, indem sich der Dampf immer langsamer und langsamer ausdehnt, immer mehr an Geschwindigkeit, bis die geradlinige Bewegung, nachdem sie allmählich und unmerklich bis auf Nichts herabgesunken, endlich ganz aufhört, indem der Dampf keine weitere Wirkung ausübt und ausgelassen wird. Dieß ist in Kürze die Geschichte des Durchganges der Elementarkraft durch den Cylinder. Verfolgen wir nun ebenso die gleichzeitig Statt findenden Erscheinungen jenes Punktes, der in Folge seiner Verbindung mit dem Kolben in einem Kreise herum geführt wird, während dessen Motor die Hin- und Herbewegungen im Cylinder vollbringt. Wie ist dieser allmähliche Uebergang vom Zustande der Ruhe zur Bewegung, und von dieser wieder zur Ruhe mit der gleichförmigen Bewegung, die der Kurbel in einem Kreise mitgetheilt wird, in Einklang zu bringen? Sie ist nicht nur mit ihr in Einklang, sondern sie folgt sogar aus ihr. Die gleichmäßige Kreisbewegung trägt zu dieser wahren Graduirung der geradlinigen Bewegung bei, und nur mit dieser allein läßt sie sich einiger Maßen in Einklang bringen.

Um die gleichzeitigen Stellungen jenes Kurbelpunktes, welcher |343| den Kreis beschreibt, und jenes Punktes, der die gerade Linie im Cylinder durchläuft, zu verfolgen, stelle man sich einen Kreis vor, der mit seinem Mittelpunkte lind seinem Halbmesser in eine gegebene Entfernung von dem Ende des Cylinders gebracht ist, so daß ein Kolben, der sich in der gegebenen geraden Linie seiner Kolbenstange bewegt, in einer gegebenen Entfernung davon so damit verbunden ist, daß aus der Bewegung des einen eine Bewegung des anderen erwächst. Es seyen Fig. 92 und 93 Cylinder, und die Kreise 1, 5, 10, 15 und 20 die Bahn der Kurbel, wobei die Zahlen an dem Cylinder und an den Kreisen correspondirende Stellen der Kurbel und des Kolbens zu bestimmten Zeiten andeuten. In Fig. 92 ist die Bewegung der Kurbel als gleichförmig, und der Kreis als in gleiche Theile getheilt gedacht; in Fig. 93 hingegen ist die Achse des Cylinders als in gleiche Theile getheilt gedacht, um einen hypothetischen Fall von gleichmäßiger Wechselbewegung im Kolben darzustellen: so daß der Kolben, wenn er von dem Dampfe hinauf oder herab getrieben wird, die Kurbel mit sich von A nach B und C herab zieht oder von C mit sich nach D und A empor bewegt. Es sey die Kreisbahn der Kurbel in zwanzig gleiche Theile getheilt, wovon sich die zehn ersten Nummern an der absteigenden, die zehn anderen hingegen an der aufsteigenden Seite des Kreises befinden. Es sey ferner die dem Durchmesser des Kreises gleichkommende Kolbenbahn in zehn Theile getheilt, welche den Kolben in jedem Augenblike des Hubes an jenen Stellen zeigen, die mit den Punkten der Kurbel in ihrer Bahn gleichzeitig sind, so daß die zehn eisten Zahlen sowohl im Kreise als im Cylinder mit correspondirenden Punkten der Hin- und Her- und der Umlaufsbewegung correspondiren.

Wir wollen nun an jedem dieser Punkte das Verhältnis untersuchen, welches zwischen dem Druke, den der Dampf auf den Kolben ausübt, und der beim Umdrehen der Kurbel vollbrachten Wirkung besteht; so wie auch jenen Theil des Dukes des Dampfes, der keine Bewegung hervorbringt, und der irriger Weise als verloren betrachtet wird. Der schief auf die Kurbel wirkende Dampf bedingt durch die Kurbel einen Druk gegen den Mittelpunkt, und eine Tangentenbewegung in der Richtung des Kreises. Man sehe Fig. 94 und 95, wo die als Tangenten dargestellten Pfeile die effective rotirende Kraft, die senkrechten Linien die Kraft des Dampfes, und die gegen den Mittelpunkt gerichteten Linien den scheinbaren Verlust andeuten. Nimmt man den Gesammtdruk des Dampfes zu 100 Pfd. an, so wird man bei Ermittelung des Verhältnisses, in welchem die Linien a, b und c in der Richtung dieser Theile zu einander stehen, finden, daß in der ersten Eintheilung die in der Richtung des Kreises |344| wirkende Kraft nur 31 Proc. der auf den Kolben wirkenden Kraft beträgt; daß sie sich in der zweiten Eintheilung auf 58, 78 oder beinahe 59, in der dritten auf 80,90 oder beinahe 81, in der vierten auf 95, 11 oder beinahe 95 Proc. beläuft, und daß in der fünften, d.h. nach Vollendung des Viertels eines Umganges, der Druk einen Augenblik 100 Proc. oder beinahe die ganze, auf den Kolben wirkende Kraft beträgt, womit die Wirkung ihr Maximum erreicht hat. Zunächst darauf tritt eine Verminderung der kreisförmig wirkenden Kraft ein, und zwar bei der sechsten Eintheilung um 5, bei der siebenten um 19, bei der achten um 41, bei der neunten um 63 Proc., bis endlich bei der zehnten der Kolben das Ende seines Laufes erreicht hat, und der ganze in dieser Stellung auf die Kurbel wirkende Druk gar keine Wirkung auf die Kreisbahn ausüben, und der scheinbare Verlust mithin volle 100 Proc. betragen würde. Aehnliche Verminderungen finden im zweiten Halbkreise während der Rückehr oder des Emporsteigens des Kolbens Statt.

Es läßt sich hienach folgende Tabelle für die Kraft, welche an 10 Punkten des Halbkreises direct zur Erzielung einer Kreisbewegung benuzt werden kann, ausfindig machen.

Textabbildung Bd. 67, S. 344

Durch diese Folgerungen sind viele scheinbar ganz richtig zu dem Schlusse gekommen, daß an der Kurbel der mittlere Nuzeffect um mehr dann um ein Drittheil geringer ist, als der Druk, welcher im Cylinder mittelst des Kolbens ausgeübt wird. Ich bin in eine so weitläufige Erörterung dieser falschen Folgerungen eingegangen, um dem Leser das, wohinter der Irrthum verborgen liegt, um so klarer zu machen. Ich will nunmehr sogleich zeigen, aus welcher Quelle das Irrige erwachst, und wie man zur Wahreit gelangen kann.

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Man darf nicht vergessen, daß bei allen Kraftberechnungen der durchlaufene Raum eben so gut in Anschlag gebracht werden muß, wie die in diesem Raume ausgeübte Kraft; und daß z.B. eine Kraft von 2 Pfd., welche ein Gewicht von 2 Pfd. in einer Secunde durch drei Fuß bewegt, im Nuzeffecte einer Kraft von 3 Pfd. gleichkommt, welche ein Gewicht von 3 Pfd. in einer Secunde nur durch zwei Fuß bewegt; d.h. bei der Berechnung der Effectivkraft hält eine größere Geschwindigkeit einer größeren Kraft das Gleichgewicht. Wenn man demnach, dieses Princip auf gleichförmige Bewegungen angewendet, findet, daß die auf den Kolben wirkende Kraft durch die Kurbel eine Wirkung hervorbringt, in welcher die Kraft, wenn sie auch geringer ist, durch einen verhältnißmäßig größeren Raum wirkt, als der ist, durch den sich der Kolben bewegt, so kann man mit allem Rechte schließen, daß kein Verlust an Kraft Statt findet, sondern daß das, was an Kraft verloren geht, an Geschwindigkeit gewonnen wird. Dieß ist nun gerade mit der Kurbel der Fall.

Während sich der Kolben durch die Cylinderlänge, welche dem Durchmesser des Kurbelkreises gleich ist, bewegt, bewegt er die Kurbel durch den Umfang eines Halbkreises. Da sich nun die Länge des Durchmessers zur Länge des Umfanges des Halbkreises wie 2 zu 3,14159 verhält, so gibt dieß ein Verhältnis von etwas mehr als von 63 zu 100. Zeigt sich demnach, daß die mittlere von der Kurbel ausgeübte Kraft nicht unter diesem Verhältnisse steht, so läßt sich beweisen, daß der Verlust nur ein scheinbarer ist. Die mittlere Kraft der Kurbel verhalt sich nun aber, wie die dritte Columne der Tabelle angibt, wie 63 zu 100: d.h. die Kraft im Kolben ist genau in demselben Verhältnisse größer als die mittlere Kraft in der Kurbel, In welchem seine Geschwindigkeit geringer ist, als jene der lezteren.

Die Sache läßt sich übrigens auch noch anders betrachten. Man sagt, daß die Stellung der Kurbel am oberen und unteren Ende des Hubes für die Erzeugung einer Kreisbewegung eine so ungünstige ist, daß keine Dampfkraft, wie groß sie auch seyn mag, einen guten Nuzeffect geben kann. Dieß veranlaßt mich, die Bewegung des Dampfes selbst im Cylinder in Verbindung mit der Bewegung des Kolbens und der Kurbel zu verfolgen. Der Dampf konnte, wenn sich der Kolben am oberen Ende des Cylinders befindet, noch nicht auf den Kolben drüken, und daher konnte auch noch nichts von seiner Kraft verloren gehen. Im Augenblike, wo der Kolben diese Stelle verläßt, tritt der Dampf ein, und am Ende der ersten 18° wird die Kurbel nur mit einer Kraft von 12,80 herumgetrieben. Der Dampf treibt jedoch den Kolben nur. durch einen Raum, der den achten Theil des von der Kurbel durchlaufenen Raumes beträgt, |346| so daß die Bewegung des Kolbens gerade um so viel langsamer ist als jene der Kurbel, als die Kraft der Kurbel hinter jener des Kolbens zurüksteht. Es ergibt sich also auch hier wieder ein dynamisches Aequivalent einer größeren Kraft mit einer langsameren Bewegung für eine größere Geschwindigkeit mit geringerer Kraft.

Wenn der Kolben herabsteigt und der Druk zunimmt, so wird die Geschwindigkeit des Kolbens genau im Verhältnisse seiner Wirkung auf die Kurbel zunehmen, so daß im Momente der Gleichheit des Drukes auf Kurbel und Kolben auch deren Geschwindigkeiten gleich sind, und daß während der folgenden Abnahme des Drukes auf die Kurbel die Geschwindigkeit des Kolbens in demselben Verhältnisse abnimmt. Die Bewegung des Kolbens ist also keine gleichmäßige, sondern eine wandelbare, indem dessen Geschwindigkeit je nach dem Druke auf die Kurbel wechselt. Die beiden dynamischen Effecte sind aber nicht bloß im Ganzen, sondern auch in jedem einzelnen Zeitmomente gleich. Wäre die Bewegung des Kolbens eine gleichmäßige gewesen, so hätte jene der Kurbeln auf die in Fig. 93 angedeutete Weise wechseln müssen, was unstatthaft ist, und was sich weder mit der Natur und mit den Gesezen der Materie, noch auch mit der praktischen Anwendung der mechanischen Kraft verträgt.

Es ergibt sich mithin: 1) daß der mittlere Druk, welcher während des ganzen Umganges auf die Kurbel wirkt, geringer ist als der auf den Kolben wirkende Druk, und zwar genau in demselben Verhältnisse, in welchem der von lezterem durchlaufene Raum kleiner ist, als der von ersterer beschriebene, so daß die Gesammtkraft des einen dem Gesammteffecte der anderen gleich ist. 2) daß an den neutralen Punkten kein Verbrauch an Dampf Statt findet, und daß der Verbrauch an jedem Punkte genau mit der nuzvoll verwendeten Kraft im Verhältnisse steht. 3) daß die Geschwindigkeit des Kolbens mit der Kraft, welche in jedem Momente auf die Kurbel wirkt, im Verhältnisse steht.

Dieselben Schlüsse, die hier aus der Betrachtung der Stellungs- und Geschwindigkeitsverhältnisse folgen, wurden ursprünglich von denselben Daten durch den weit strengeren Calcul abgeleitet. Ich konnte in dem Beispiele, welches ich hier von diesem richtigeren Verfahren zu geben suchte, nur einige wenige Punkte im Umfange auswählen, weßhalb denn auch das Resultat nur annäherungsweise richtig ist; da jedoch an jedem einzelnen Punkte dasselbe geschehen kann, so mag die gegebene Erörterung dennoch genügen. Das Studium der höheren Analysis kann jenen, die bei ihren Erfindungen alle Täuschungen vermeiden wollen, nicht genug empfohlen werden.

Bei dem Kolben mir geradliniger oder Wechselbewegung findet |347| man die Gesammtkraft, wenn man den Doppelhub des Kolbens, d.h. dessen Vor- und Rükbewegung mit dem auf denselben wirkenden Druk multiplicirt. Diese Kraft ist äquivalent mit dem Gesammteffecte, den ein vollkommener Umgang der Kurbel hervorbringt. Der Druk des Dampfes und der Raum, durch den er sich bewegt, geben demnach das Maaß für die Kraft.

Bei dem rotirenden Kolben muß der Dampf genau denselben Nuzeffect geben, wenn der rotirende Kolben dieselbe Größe hat und sich durch denselben Raum bewegt, wie der Kolben mit geradliniger Bewegung. Wenn auf den rotirenden Kolben ein Druk wirkt, der dem mittleren auf die Kurbel wirkenden Druke gleichkommt, und wenn der Kolben sich durch einen Kreis bewegt, der dem Kreise der Kurbel gleich ist, so muß der Nuzeffect in beiden Fällen einer und derselbe seyn.

Da durch die Fortpflanzung der Dampfkraft von einem Kolben mit geradliniger Bewegung an die Kurbel einer umlaufenden Welle ein Verlust Statt findet; und da es keine Maschinerie gibt, welche die Quantität der von einem Motor abgegebenen Kraft zu vermehren im Stande ist, sondern da es sich bloß darum handelt, über die Kraft auf eine einem bestimmten Zweke entsprechende Weise zu verfügen, so folgt hieraus, daß der rotirende Kolben keinen Zwek hat, ausgenommen er übertrifft jenen mit geradliniger Bewegung an Einfachheit, Wohlfeilheit, Raumersparnis, Dauerhaftigkeit, Ersparnis im Betriebe, Leichtigkeit der Ausbesserung, verminderter Reibung, oder endlich darin, daß er sich besonders zu gewissen Zweken, wie z.B. zur Dampfschifffahrt oder für Dampfwagen eignet.

I. Was die Einfachheit der Theile anbelangt, so kann die rotirende Maschine hierin die einfachste Maschine mit Wechselbewegung nicht übertreffen; so z.B. jene, die bloß aus einem Cylinder, einem Kolben und einer Kurbelwelle besteht, an der sich der an einer Welle aufgezogene Cylinder bei den Umlaufen der unmittelbar an dem Ende der Kolbenstange befestigten Kurbel schwingt, und welche keine beweglichen Ventile irgend welcher Art erfordert, indem der Dampf durch Oeffnungen in der Achse des Cylinders, welche durch die Bewegung des Cylinders selbst geöffnet und geschlossen werden, ein- und austritt. Eben so wenig hat sie in Hinsicht auf die Leichtigkeit und Wohlfeilheit des Baues einen Vorzug voraus; denn man wird mir nicht bestreiten, daß, der Kolben und der Canal worin er sich bewegt, mögen rechtwinkelig oder kreisrund seyn, ein gerader Cylinder und ein hineinpassender Kolben viel leichter zu verfertigen ist, als die ringförmige Kammer für einen rotirenden Kolben, deren Oberfläche eine doppelte Krümmung hat, und die nur sehr schwer in |348| gehöriger Vollendung zu erzielen ist. Noch schwieriget wäre für einen rechtekigen Kolben eine vierseitige Kammer ohne Verwehrung der Kosten und Arbeit zu verfertigen.

II. In Hinsicht auf den Umfang steht der Kolben mit geradliniger Bewegung offenbar im Vortheile; denn die ringförmige Kammer des rotirenden Kolbens muß, um eine gleiche Kraft zu geben, gegen 2/3 des Flächenraumes und die dreifache Länge des geradlinigen Cylinders haben, wonach also der Flächenraum beinahe ein doppelter ist. Allein selbst diese Schäzung ist für den Kolben noch zu günstig; denn die Achse desselben muß einen bedeutenden Durchmesser haben, weil sie häufig als Dampfweg benuzt wird, weil jede in der Nähe des Mittelpunktes angewandte Dampfkraft wegen des kleinen Kreises, den dieser Theil des Kolbens beschreibt, einen geringen Nuzeffect gibt, und weil der dem Auslassen und der Abnüzung ausgesezte Theil des Kolbens mit dem gewonnenen Effecte im Verhältnisse steht. Endlich muß der Kolben auch noch deßhalb weiter von dem Mittelpunkte entfernt werden, damit die rotirende Bewegung der Theile eine mehr gleichmäßige werde. Da Alles dieß jedoch später noch weiter in Betracht kommt, so genügt es uns bewiesen zu haben, daß hieraus ein größerer Umfang der Maschine erwachst.

III. Die Dauerhaftigkeit und die Ersparniß beim Gebrauche anbelangend, so liegen die schlagendsten Argumente gegen die rotirende Maschine vor. Ich sah mehrere derselben, die sehr gut gearbeitet waren und sehr schön arbeiteten, und dennoch geriethen sie sehr bald in Unordnung. Sie arbeiteten stets am besten so lange sie neu waren. Es mag vielleicht manchen scheinen, daß dieß lediglich von Fehlern herrühre, die bloß durch besondere Constructionsweisen bedingt sind. Ich gebe auch zu, daß mehrere derselben aus Elementen zusammengesezt waren, die nicht nothwendig mit zum Principe gehören; allein ich will dessen ungeachtet beweisen, daß, abgesehen von der Eigenthümlichkeit gewisser Maschinen, die nothwendige Wirkungsweise der rotirenden Maschinen den Grund zur raschen Zerstörung derselben in sich trägt; und daß jeder rotirende Kolben in Kürze der Abnüzung unterliegen muß.

Es ist ein allgemein anerkannter Grundsaz, daß sich an einer guten Maschine die Theile gleichmäßig abnüzen sollen, und daß selbst aus ihrer Bewegung ein besseres gegenseitiges Aneinanderpassen erwachsen soll. Dieß ist der Fall mit dem Cylinder und dem Kolben, so wie mit anderen Theilen der Dampfmaschine mit Wechselbewegung, ja es ist dieß so wahr, daß manche der ältesten Watt'schen Maschinen noch heutzutage so gut arbeiten, wie je, und vielleicht sogar besser als einige neuere Maschinen. Die rotirende Maschine steht in |349| auffallendem Gegensaze hiemit, und es wird mir nicht schwer werden zu beweisen, daß sich deren Theile ungleich abnüzen müssen, und daß die Maschine also mit jedem Tage ihrer Aufgabe weniger gewachsen wird.

Man lege zwei vollkommen ebene kreisrunde Metallplatten so auf einander, daß sie einander vollkommen bedeken, befestige die untere auf einem Tische, und lasse die obere in Berührung mit der unteren rasch um ihre eigene Achse umlaufen. Was wird wohl das Resultat der zwischen beiden Platten Statt findenden Reibung seyn? Wird die Abnüzung eine so gleichmäßige seyn, daß beide Platten fortwährend genau an einander passen, oder nicht? Die Erfahrung beantwortet diese Frage im Einklange mit der Theorie mit Nein. Man darf nur bedenken, daß der äußere Rand einen größeren Kreis beschreibt, als irgend ein anderer dem Mittelpunkte näher gelegene Theil; daß also, da alle Theile innerhalb einer und derselben Zeit umlaufen, die dem Umfange näher gelegenen eine größere Geschwindigkeit haben Müssen, als die dem Mittelpunkte anliegenden, daß mithin die Abreibung vom Umfange weg, wo sie am größten ist, gegen den Mittelpunkt der Platten hin gleichmäßig abnimmt, und daß folglich die Platten nothwendig kegelförmig werden und immer mehr und mehr die Neigung zu dieser Gestalt bekommen müssen. Diese unbestreitbare Wahrheit machte schon so manche an sich schöne Erfindung mißlingen; sie ist der Grund, warum die kegelförmigen Anwellen beinahe durchaus gegen cylindrische umgetauscht wurden; und aus ihr erklärt sich, warum schon so viele sinnreiche Verbesserungen der Dampfmaschine aufgegeben werden mußten. Ich erinnere nur an die von Oliver Evans eingeführten, flachen, rotirenden Ventile, die man ungeachtet ihrer Einfachheit, Wirksamkeit und Wohlfeilheit allgemein wieder aufgegeben hat, und zwar lediglich wegen dieser Abreibung, die der Ruin einer jeden nach dem Rotations-principe gebauten Dampfmaschine ist.

Die Anwendung des eben gegebenen Beispieles auf den in Frage stehenden Gegenstand ergibt sich leicht. Die angedeutete Rotirung von einem Mittelpunkt aus mit Druk auf Unterlagen, deren Theile sich in ungleichen Entfernungen von dem Mittelpunkte befinden, umfaßt nämlich auch die außerordentliche Abreibung der Umfangsoberfläche im Vergleich mit jener, die dem Mittelpunkte zunächst liegt, und die sich also mit geringerer Geschwindigkeit bewegt. Die Umfangsoberflächen nüzen sich weit schneller ab, und sind unbrauchbar geworden, bevor noch die dem Mittelpunkte zugekehrten Oberflächen merklich Schaden gelitten haben. Wo ausgedehnte Metalloberflächen in gegenseitiger Berührung stehen, sind die Reparaturen immer mit |350| vielen Kosten und langem Verzuge verbunden. Man hat allerdings um diesem Uebel zu steuern, den rotirenden Kolben weit von dem Mittelpunkte der Bewegung entfernt; allein dadurch wird nur theilweise Hülfe geschafft, und dafür sowohl der Umfang der Maschine als auch deren Reibung bedeutend vergrößert. Ueberdieß wird die Maschine durch Verlängerung des Radius jener die nach dem Principe der geradlinigen Bewegung gebaut ist, naher gebracht; die Vollkommenheit wird daher erst erreicht, wenn der kreisrunde Cylinder in einen geraden, oder die rotirende Maschine in eine mit geradliniger Bewegung verwandelt wird.

Wenn sich ein Kolben in einem geraden Cylinder hin und her bewegt, so bewegen sich alle seine Punkte, so wie auch jene des Cylinders gleichmäßig: nämlich in Linien, welche mit der Achse parallel laufen, und um die Anhäufung von Excentricität zu verhüten, kann die Stellung des Kolbens, was seinen Umfang betrifft, durch eine theilweise Umdrehung verändert werden.

Die rotirende Bewegung ist mithin schon ihrer Natur nach gegen das Gelingen des rotirenden Principes; sie bedingt als Grundursache kostspielige Reparaturen und einen raschen Verfall der Maschine.

IV. Die rotirende Maschine ist ferner auch noch anderen Mängeln besonders ausgesezt: so den Vacuitäten und dem Auslassen an den Ventilen und Canälen, Unregelmäßigkeiten in der Bewegung und Erschütterungen, welche durch die Einwirkung der Theile auf einander entstehen. Alle diese Gebrechen kommen jedoch nur an den einzelnen Maschinen, an denen sie sich zeigen, in Betracht.

V. Eignet sich die rotirende Maschine demnach nicht ganz besonders zu einzelnen Zweken, wie z.B. zur Dampfschifffahrt oder zur Locomotion, so dürfen wir auf die Hoffnung von ihr einen praktischen Vortheil zu ernten, von vorn herein verzichten. Nun ist sie aber für die Dampfschifffahrt, für die man sie empfohlen hat, ganz unbrauchbar. Es ist nämlich an den Dampfschiffen sehr gut, wenn die Rotationsachse so hoch und das Gewicht der Maschine so tief als möglich angebracht ist. Würde man min die Maschine an diese Achse bringen, wie es mit der rotirenden Maschine der Fall seyn würde, so müßte die Achse entweder zu weit herab versezt werden, oder das Gewicht der Maschine würde sich so hoch oben befinden, daß das Fahrzeug dadurch an Stätigkeit verlieren anstatt gewinnen müßte. Bei der gegenwärtig gebräuchlichen Maschine befindet sich das Gewicht unmittelbar über dem Flach des Schiffes, und die Achse ist mit dem Verdek in Berührung.

Gegen die directe Anwendung der rotirenden Maschine an der |351| Achse eines Dampfwagens oder einer Locomotive bestehen unüberwindliche Hindernisse. Da zwischen ihr und den Rädern keine Federn vorhanden wären, so würde die Maschine durch jeden Stoß in Unordnung gerathen, und durch starre Verbindung des Gewichtes der Maschine mit der Achse würden die Räder in Trümmer gehen. Allen diesen Uebeln ist an der Maschine mit geradliniger Bewegung dadurch abgeholfen, daß die Maschine von der Achse getrennt ist, und daß die Kraft durch Stangen, Räder und Ketten an das Treibrad oder die Treibwelle fortgepflanzt wird. Es gehört übrigens an einigen Locomotiven zu den Hauptfehlern, daß diese Trennung weniger vollkommen besteht, als man es wünschen kann; und obwohl diese an den rotirenden Maschinen unthunliche Trennung an der Maschine mit geradliniger Bewegung sehr erleichtert ist, so lag doch hierin lange Zeit eines der Haupthindernisse gegen das Gelingen der Locomotion.

VI. Abgesehen von den bereits erwähnten Vorzügen, welche die Maschine mit Wechselbewegung vor der rotirenden voraus hat, erleichtert sie auch noch auf eine bei der lezteren ganz unbekannte Art den direkten Betrieb einiger untergeordneter, zur Dampfmaschine gehöriger Mechanismen, z.B. der Kaltwasserpumpe, der Speisungspumpe etc. Ist die Maschine eine verdichtende, so hält die Einfachheit des Mechanismus der Luftpumpe mit der rotirenden Maschine gar keinen Vergleich aus.

VII. Alle diese Betrachtungen zusammen, welche von höchstem praktischen Belange sind, beweisen offenbar, daß, wenn an der Maschine mit Wechselbewegung nicht ein sehr bedeutender Verlust an Kraft vorgeht, Nichts zur Umtauschung des rotirenden Kolbens gegen jenen mit geradliniger Bewegung verleiten kann. Es scheint vielmehr sowohl theoretisch als praktisch erwiesen, daß mit Abzug eines kleinen auf die Reibung kommenden Theiles, der Kolben mit geradliniger Bewegung durch die Kurbel alle jene Kraft abgibt, die im Cylinder auf ihn wirkt. Mehr kann kein Mechanismus leisten.52) Da die |352| rotirende Maschine ferner weder in Hinsicht auf Einfachheit des Spieles, noch in Hinsicht auf Compactheit der Form, auf Raumumfang, auf Wohlfeilheit in der Anschaffung oder in der Unterhaltung etwas voraus hat; da im Gegentheile schon der Natur ihrer Bewegung nach der Keim einer raschen Abnüzung in ihr gelegen ist, und da sie sich endlich durch keinerlei Eigenthümlichkeiten als für einzelne Zweke, wie z.B. für die Dampfschifffahrt oder Locomotion besonders empfehlenswerth zeigt, so kann ich wahrlich nicht abnehmen, wie man nur einen Augenblik Denkens auf weitere Verbesserung derselben oder Abänderung ihrer Gestalt verwenden kann. Wenn schon das Princip im höchsten Grade der Ausbildung sich jenem der Maschine mit Wechselbewegung in Hinsicht auf Leistung und Dauerhaftigkeit nur annähern, keineswegs aber es übertreffen kann, so verdient es wahrlich keinen weiteren Aufwand an Zeit und Forschung.

VIII. Die Argumente, welche ich hier aufstellte um zu zeigen, durch welche Täuschungen die Erfinder rotirender Maschinen von der wahren Bahn abgeleitet wurden, gewinnen noch bedeutend an Gewicht, wenn man die Eigentümlichkeiten der Kurbel als einen der Elementar-Mechanismen zur Umwandlung der geradlinigen in eine rotirende Bewegung in Betracht zieht. Die Kurbel zeichnet sich nämlich vor allen anderen Mitteln, womit die besagte Umwandlung geschehen kann, durch besondere Eigenschaften aus; sie paßt sich der Natur des Dampfes sowohl als der festen Materie so trefflich an, daß wir die Vortheile, die wir heut zu Tage aus der Dampfmaschine ziehen, wesentlich auch ihr verdanken. Alle Mühe, die sich der Erfindungsgeist seit Jahren gab, um deren vermeintliche Mangel zu beseitigen oder sie gar entbehrlich zu machen, war unnüz verschwendet; nach vielen vergeblichen Anstrengungen ist es endlich erwiesen, daß die Kurbel allein der Zauberstab ist, dem die ungeheure Kraft des Dampfes willig Folge leistet. Ich will nun versuchen in eine Erörterung dieser Eigenschaften, denen die Kurbel ihre Vollkommenheit als Elementar-Mechanismus verdankt, einzugehen.

1) Einleitend muß ich erinnern, daß mit dem Kolben einer Dampfmaschine mit Wechselbewegung Folgendes vorgeht. Er wird nach einer Richtung in Bewegung gesezt, und dann angehalten, hierauf wird er in entgegengesezter Richtung bewegt, und dann wieder angehalten, worauf dann die erste Bewegung abermals eintritt. Beim Beginnen der Bewegung nach Abwärts öffnet sich ein Ventil, durch welches der Dampf über den Kolben gelangt, welches aber am Ende des Hubes geschlossen werden muß. In demselben Augenblike, in welchem sich dieses Ventil schließt, muß sich ein entgegengeseztes öffnen, um Dampf unter den Kolben eintreten zu lassen. In demselben |353| Augenblike muß sich aber auch ein Austrittsventil für den zuerst eingetretenen Dampf eröffnen, und ein zweites Austrittsventil an der entgegengesezten Seite des Kolbens dafür schließen. In einem und demselben Augenblike muß demnach die Bewegung des Kolbens nach der einen Richtung angehalten werden, und nach der entgegengesezten Richtung beginnen; eine Dampf-Communication muß geschlossen, eine zweite geöffnet, ein dritter Austrittscanal abgesperrt und ein vierter geöffnet werden; und alles dieß muß, wenn die Maschine auf Vollkommenheit Anspruch machen soll, beinahe mit absoluter Genauigkeit erfolgen.

Diese Vorgänge, wodurch die Umwandlung aus dem Zustande der Ruhe in die Bewegung und umgekehrt hervorgebracht wird, erfordert jedoch Zeit. Die Materie erlangt ein Bewegungsmoment, und dieses muß allmählich aufgehoben werden, wenn die Materie keine Erschütterung und durch diese eine Beschädigung erleiden soll. Andererseits erlangt die Materie durch die Bewegung eine solche Kraft, daß um sie aufzuhalten, dieselbe Kraft erforderlich ist, wie die, der sie die Bewegung verdankt. Diese Vorgänge können demnach leine augenbliklichen seyn, und da die Bewegung, die der Dampf erzeugt, eine gleichmäßige und ununterbrochene ist, so müssen nothwendig die Theile der Maschine selbst so viel Zeit gestatten, als erforderlich ist, damit sie allmählich und ohne Erschütterung in den Zustand der Ruhe kommen, und aus diesem nach entgegengesezter Richtung wieder in die größte Geschwindigkeit versezt werden. Alles dieses bewirkt nun die Kurbel auf ausgezeichnete Weise. Sie hält den Kolben so sachte und sanft an, als wäre ein Flaumenkissen unter ihn gebracht, und sezt ihn dann nach entgegengesezter Richtung eben so allmählich in Bewegung, bis er die größte Geschwindigkeit erlangt hat. Eben so vollkommen bewirkt sie das Oeffnen der Ventile; denn dieses geschieht mit jener allmählichen Bewegung, wodurch die Weite der Oeffnung mit der Quantität der Flüssigkeit, welche zuströmen soll, in Verhältniß gebracht wird. Eine so vollkommene Adjustirung kann nur bei einem solchen Verhältnisse Statt finden, wie es zwischen der Kurbel und dem Kolben besteht, von denen die eine gleichmäßig den Umfang eines Kreises beschreibt, während sich der andere mit abwechselnd zu- und abnehmender Geschwindigkeit bewegt.

2) Es gereicht einem Mechanismus zu großer Empfehlung, wenn dessen Brauchbarkeit durch einen geringen Fehler im Bau nicht wesentlich beeinträchtigt wird; wenn eine geringe Unordnung in dessen Adjustirung nicht unmittelbar zu dessen Zerstörung führt; wenn andererseits seine volle Wirksamkeit sich bei jenem Grade von Genauigkeit, der durch einen gewöhnlichen Arbeiter erzielt werden kann, und |354| bei jener Sorgfalt, die von gewöhnlichen Maschinenwärtern zu erwarten ist, äußert; und wenn endlich die Schadhaftigkeit so allmählich eintritt, daß man bei Zeiten auf Abhülfe aufmerksam gemacht wird. Gerade ein solcher Mechanismus ist nun abermals die Kurbel. Das Oeffnen und Schließen der Ventile muß am Anfange und am Ende des Hubes, oder wie man zu sagen pflegt in der Linie der Mittelpunkte von Statten gehen, und gerade an dieser Stelle kann der auf den Kolben wirkende Druk nicht auf die Kurbel wirken. Gesezt jedoch die Ventile bewegten sich nicht mit absoluter Genauigkeit, sondern sie öffneten oder schlößen sich zu früh oder zu spät, so wird dieser Fehler gerade hier von geringem Belange seyn, weil die Bewegung des Kolbens eben dann so unbedeutend ist, daß er durch einen Bogen von 20° nicht den hundertsten Theil eines Hubes vollbringt. Jeder in diesem Raume vorkommende Fehler wird daher nur den hundertsten Theil seiner Wirkung auf die Kurbel ausüben; oder jeder Fehler in der Adjustirung wird, was seine Wirkung betrifft, auf den hundertsten Theil dessen beschränkt, was eintreten würde, wenn die Bewegung des Kolbens, wie dieß bei jeder anderen Art der Umwandlung der Bewegung in eine rotirende der Fall ist, in Portionen, welche mit dem durchlaufenen Bogen correspondiren, gleichmäßig wäre.

3) Auf gleiche Weise werden Fehler, die aus einem mangelhaften Baue, aus unvollkommener Unterhaltung der Maschine oder deren Abnüzung erwachsen, durch die Kurbel auf den hundertsten Theil vermindert. Ich habe mich oft höchlich verwundert, wie solche Ruinen von Maschinen, wie ich sie an manchen Kohlengruben, Bergwerken u. dgl. fand, doch immer noch so arbeiten, daß sie hinter ihrer vollen Kraft kaum um 30 Proc. zurükbleiben.

4) Zu allem dem kommt noch, daß bei den Eigenschaften der Kurbel eine Maschine von fehlerhaftem Gewichte, und nach ganz plumpen Dimensionen gebaut seyn kann, ohne daß ihr Spiel deßhalb bedeutend beeinträchtigt wird. Denn die Kurbel erreicht am Anfange und am Ende des Hubes eine so langsame Bewegung, daß sie allen Theilen der Maschine eine eben so langsame Bewegung mittheilt, und eben so empfängt sie von diesen das Bewegungsmoment, welches sie abgeben, wenn sie gegen das Ende des Hubes wieder langsam in Ruhestand kommen. Der den hin und her beweglichen Theilen der Maschine gegebene Trieb geht demnach nicht verloren, sondern er wird nur verliehen.

Ich habe hiemit dargethan, daß man von einem Irrwahn befangen ist, wenn man glaubt, daß unsere dermalige Dampfmaschine einen großen Theil der Kraft, die sie übertragen soll, verzehrt oder |355| aufhebt, und daß die rotirenden Maschinen den Betrag der nuzbringend verwendeten Kraft zu erhöhen im Stande sind; daß die täglich erscheinenden rotirenden Maschinen nicht neu sind, indem sie sich in 5 große Classen bringen lassen, und von mehr dann 90 Personen immer wieder und wieder erfunden wurden; daß alle diese Maschinen mißlangen, indem keine derselben sich in täglichem Gebrauche erhielt; daß dieses Mißlingen nicht von zufälligen Fehlern in der Anordnung der Theile herrührte, indem man bereits so zahlreiche Formen und Abänderungen versuchte; daß es eben so wenig durch fehlerhafte praktische Ausführung bedingt seyn könne, da auch die ausgezeichnetsten Praktiker nichts Brauchbares zu Stande brachten; daß die Kurbel der Dampfmaschine keinen Verlust an Kraft bedingt, indem das, was an Kraft verloren zu gehen scheint, an Geschwindigkeit wieder gewonnen wird; daß in demselben Verhältnisse, in welchem die auf den Kolben wirkende mittlere Kraft größer ist als die auf die Kurbel wirkende, auch der von lezterer durchlaufene Raum größer ist, als jener, den ersterer zurüklegt; daß der innerhalb einer bestimmten Zeit hervorgebrachte Nuzeffect genau mit dem innerhalb dieser Zeit verbrauchten Dampfe im Verhältnisse sieht, und daß die gewöhnliche Dampfmaschine mit Wechselbewegung demnach vollkommen frei ist von den ihr beigemessenen Fehlern, denen durch die rotirende Maschine abgeholfen werden soll. Ferner daß der rotirende Kolben, was die Einfachheit betrifft, vor jenem mit geradliniger Bewegung nichts voraus hat, wohl aber schwieriger zu verfertigen ist, höher zu stehen kommt, mehr Reibung erzeugt, einen größeren Umfang einnimmt, sich schneller abnüzt und eine mindere Genauigkeit und Gleichförmigkeit zuläßt; daß die rotirende Maschine demnach Grundfehler hat, wegen der sie nie wohlfeil und dauerhaft seyn kann; und daß selbst wenn dieß der Fall wäre, sie sich doch weder für die Dampfschifffahrt noch zur Locomotion eignen würde. Endlich daß die Kurbel als das zur Umwandlung der geradlinigen Bewegung in eine rotirende dienende Mittel, eine Vollkommenheit besizt, die durch keinen anderen Mechanismus erreicht wird, und erreicht werden kann, und daß gut gebaute Kurbeldampfmaschinen eine Leistung geben, welche sich dem theoretischen Maximum des Nuzeffectes bis auf 10 Proc. annähert, und welche ohne besonders erfahrene und genaue Maschinenwärter zu erzielen ist. Möge es mir hiedurch gelungen seyn, manchen talentvollen Erfinder von der Verfolgung des eitlen Projectes einer rotirenden Maschine abwendig zu machen, und seine Thätigkeit ersprießlicheren Forschungen zuzuwenden.

|351|

Ich habe die gedrukten Berichte über die vorjährigen Leistungen der von Sims gebauten Kurbelmaschinen in Charlestown und Wheel Kitty vor mir liegen. Ich besize eben so die Angaben über den Druk, den Hr. Smith von Manchester auf einer zu diesem Behufe an die Bergwerke unternommenen Reise mit einem sehr genauen Indicator in dem Cylinder beobachtete. Ich besize also die Mittel zur Vergleichung der Kraft, welche wirklich auf den Kolben wirkte, mit der von diesem vollbrachten Leistung, und kann hienach als Resultat verbürgen, daß die wirkliche Leistung nur um 10 Proc. unter der auf sie verwendeten Kraft zurükbleibt. Hieraus folgt, daß selbst die höchste denkbare Vervollkommnung des Mechanismus der Maschine nur eine Ersparniß von einigen Procent geben kann; und daß die gegenwärtig gebräuchliche Kurbelmaschine der Vollkommenheit so nahe kommt, als man nur erwarten kann. A. d. O.

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