Funktionsweisen und Wissenswertes

 

Funktionsweisen und Wissenswertes

 

Kleine Geschichte der Dampfmaschine

Denis Papin(1647-1712) entwickelte Ende des 17. Jahrhunderts die erste Maschine, die mit Hilfe von Wasserdampf Arbeit verrichten konnte. Dabei befand sich im unteren Teil des Zylinders eine geringe Menge Wasser, die sich beim Erhitzen und ändern des Aggregatzustandes ausdehnte und den Kolben nach oben trieb. Beim Abkühlen des Wasserdampfes und Kondensieren bildete sich ein Unterdruck, welcher den Kolben wieder in die entgegengesetzte Richtung zog. Die erste atmosphärische Dampfmaschine wurde weiterentwickelt und kam vor allem in Bergwerken zum Einsatz.

Mitte des 18. Jahrhunderts revolutionierte James Watt(1736-1819) “die Dampfmaschine”, vor allem dadurch, dass er den Kondensationsprozess aus dem Kolben in einen separaten Kondensator verlagerte, weiterhin durch Erfindung des Schwungrades und Regulators. Später entwickelte er den doppelt wirkenden Zylinder, bei dem beide Kolbenbewegungen nun durch Dampfkraft ermöglicht wurden. Das eigens dafür nötige neue kraftübertragende Gestänge für die Kolbenstange wird auch als Watt’ches Parallelogramm(Bild) bezeichnet.

In der Nachfolgezeit wurden die Watt’chen Dampfmaschinen zunehmend von den von Richard Trevithick und Oliver Evans entwickelten Hochdruckdampfmaschinen verdrängt.

Trevithick war es auch der die ersten Dampfmobile konstruierte und auch die Dampflok erfand. Später wurde diese Erfindung der Dampflok von George Stephenson aufgegriffen und mündete in der Entwicklung und im Ausbau der Eisenbahn und des Eisenbahnnetzes. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts verlagerte sich die weitere Entwicklung auf den ” Kontinent” und nach Nordamerika. Zunehmend übernahmen nun Deutsche, Schweizer und Amerikaner die weitere Entwicklerrolle.

 

 

Funktionsweise einer schiebergesteuerten Kolbendampfmaschine

Bei einer Kolbendampfmaschine wird ein sich im Zylinder befindlicher Kolben durch Dampf unter Druck hin- und her bewegt, der Koben ist über eine Kolbenstange mit dem Kreuzknopf verbunden. Der Kreuzknopf wiederum verbindet die Kolbenstange und die Treibstange . Die Treibstange ist dezentral auf dem Triebrad angebracht. Hier wird die ursprüngliche auf und ab Bewegung , wie sie von der Kolbenstange herrührt in eine drehende Bewegung umgewandelt . Die Kurbelwelle stellt dabei die Achse des Schwungrades dar. Ebenfalls dezentral befindet sich die Exzenterscheibe , welche über die Exzenterstange den Schieber hin und her bewegt. Hierbei wird eine drehende Bewegung  am Exzenter in eine hin und her Bewegung am Schieber übertragen.

Wird die Maschine nun in Betrieb genommen strömt unter Druck stehender Dampf über den geöffneten  Schieber in den Zylinderraum und drückt diesen in eine Richtung(durch den Unterdruck im Kondensator wird der Effekt noch verstärkt). Gleichzeitig verlässt der Abdampf den sich nun verkleinernden Restzylinderraum. Die mit dem Kolben verbundene Kolbenstange treibt über die Triebstange das Schwungrad an. Der über die Exzentertriebstange mit dem Exzenter verbundene Schieber, ändert durch die Drehbewegung mittlerweile seine Stellung dahingehend, dass nun heißer Dampf in den vormals zusammengepressten(und gesogenen) Zylinderraum gelangt und den Kolben in die entgegengesetzte  Richtung treibt.

 

 

Die einfach wirkende oszillierende Dampfmaschine

Als  “einfachster Vertreter der Dampfmaschinen vor allem im Modellbau und bei den Spielzeugdampfmaschinen bezüglich der Steuerung zeigt sich die einfach wirkende, oszillierende Dampfmaschine. Dabei ist der Zylinder drehbar auf einem Maschinengestell gelagert, wodurch eine Pendelbewegung ermöglicht wird. Bei der Inbetriebnahme drückt der einströmende Frischdampf den Kolben nach unten. Dadurch wird die Kolbenstange bis zum Totpunkt gedrückt. Durch das Widergewicht am Schwungrad wird mit Hilfe der Trägheit der Totpunkt überwunden und das Dampfaustrittsloch bei dieser Kolbenstellung geöffnet. Nun wird der Abdampf herausgepresst, wobei der Kolben wieder in die entgegengesetzte Richtung strebt.