Dampfmaschine von Newcomen

Die Geschichte

Wassergefüllte Bergwerke

Zu Beginn des 18. Jahrhunderts grub man in England immer mehr Kohle ab. Das Holz, das jahrhundertelang zum Heizen der Häuser und zum Betrieb von Schmieden und Öfen gedient hatte, wurde knapp, weil die Wälder schnell abgeholzt wurden; die Kohle, im Untergrund des Landes reichlich vorhanden, ersetzte es. Aber es gab ein großes Problem. Wenn die Bergleute in die Tiefe gingen, füllten sich die Stollen mit Wasser, das durch das Gestein sickerte. Um weiterzugraben, musste man das Wasser ständig herauspumpen.

Dazu benutzte man die Arme von Menschen oder die Kraft von Pferden, die im Kreis liefen, um die Pumpen anzutreiben: eine langsame und sehr teure Arbeit. In vielen Bergwerken war es irgendwann unmöglich, tiefer zu graben, und die Lagerstätten blieben ungenutzt. Man brauchte stärkere Maschinen.

Der Schmied aus Dartmouth

Thomas Newcomen war ein Schmied und Eisenwarenhändler aus Dartmouth, einem Hafen in Devon im Süden Englands. Er verkaufte Werkzeuge an die Bergleute von Cornwall, der Nachbarregion, und kannte ihre Probleme aus der Nähe. Er war kein Wissenschaftler und hatte nicht studiert, aber er war geschickt mit den Händen und mit Ideen. Zusammen mit einem Freund, dem Klempner John Calley, machte er mehr als zehn Jahre lang Versuche mit einer Maschine, die Dampf nutzte.

Einiges war schon bekannt: Im Jahr 1698 hatte ein Militäringenieur, Thomas Savery, eine Dampfpumpe patentieren lassen, „der Freund des Bergmanns“ genannt, die aber schlecht funktionierte und zu explodieren drohte. Der französische Physiker Denis Papin hatte einige Jahre zuvor an einen Zylinder mit einem vom Dampf bewegten Kolben gedacht. Newcomen fasste diese Ideen in einer viel sichereren und praktischeren Maschine zusammen.

Wie sie funktionierte

Newcomens Maschine hatte einen großen Kessel, in dem das Wasser kochte, und einen senkrechten Zylinder mit einem Kolben, der auf und ab gleiten konnte. Der Dampf, bei sehr niedrigem Druck, trat in den Zylinder ein und schob den Kolben nach oben. Dann ließ ein Strahl kalten Wassers den Dampf kondensieren, also wieder zu Wassertröpfchen werden: Im Zylinder entstand ein Teilvakuum, und der Druck der Außenluft, wie eine unsichtbare Hand, drückte den Kolben mit großer Kraft nach unten. Deshalb hieß die Maschine „atmosphärisch“. Der Kolben war mit einer Kette an einem riesigen Holzbalken verbunden, dem Balancier, der wie eine Wippe schwang und die Pumpe antrieb, die das Wasser aus dem Bergwerk holte.

1712: Die erste Maschine bei der Arbeit

Die erste Maschine Newcomens, von der wir sichere Kenntnis haben, lief 1712 in einem Kohlebergwerk bei Dudley Castle in den Midlands. Sie machte etwa zwölf Hübe pro Minute und hob bei jedem Hub eine große Menge Wasser aus etwa fünfzig Metern Tiefe: mehr Arbeit als Dutzende Pferde, Tag und Nacht, ohne zu ermüden. Sie war riesig, laut, ein großer Backsteinbau, über dem der Holzbalken schwang, und verbrauchte sehr viel Kohle, aber in den Kohlebergwerken, wo der Brennstoff nicht fehlte, spielte das keine Rolle.

Da das Patent Saverys, das jede Maschine zum Heben von Wasser mit Feuer abdeckte, noch galt, musste sich Newcomen mit ihm zusammentun und die Gewinne teilen, und deshalb wurde er nicht reich. Er war ein sehr religiöser Mann, Laienprediger in der Baptistenkirche, und erfuhr nie, wie sehr seine Erfindung die Welt verändern würde.

Der Erfolg kam schnell. Als Newcomen 1729 starb, liefen in Großbritannien und auf dem Kontinent schon mehr als hundert Maschinen: in Frankreich, in Deutschland, in Ungarn, in Schweden. In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts wurden Hunderte gebaut: Sie pumpten das Wasser aus Kohle- und Zinnbergwerken und aus Städten und hoben Wasser, um die Wasserräder der Fabriken zu drehen.