Dampfmaschine
Eine Dampfmaschine ist eine Maschine, die Dampf aus kochendem Wasser verwendet, um sie in Bewegung zu setzen. Der Dampf drückt auf die Maschinenteile, um sie in Bewegung zu setzen. Dampfmaschinen können viele Arten von Maschinen antreiben, darunter Fahrzeuge und elektrische Generatoren.
Dampfmaschinen wurden ab dem frühen 18. Jahrhundert in Minenpumpen eingesetzt und in den 1770er Jahren von James Watt erheblich verbessert. Sie waren während der industriellen Revolution sehr wichtig, als sie Pferde, Wind- und Wassermühlen ersetzten, um Maschinen zu betreiben.
Die ersten Dampfmaschinen waren Kolbenmaschinen. Der Dampfdruck drückte auf einen Kolben, der ihn entlang eines Zylinders bewegte, und so hatten sie eine reziproke (hin- und hergehende) Bewegung. Dadurch konnte eine Pumpe direkt bewegt oder eine Kurbel betätigt werden, um ein Rad zu drehen und eine Maschine zu betreiben. Sie arbeiteten mit niedrigem Druck und mussten sehr groß sein, um viel Kraft zu erzeugen.
Dampfmaschinen wurden in Fabriken zum Betrieb von Maschinen und in Bergwerken zum Antrieb von Pumpen eingesetzt. Später wurden kleinere Maschinen gebaut, mit denen Eisenbahnlokomotiven und Dampfschiffe bewegt werden konnten.
Der Dampf zum Antrieb einer Dampfmaschine wird in einem Kessel erzeugt, der Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen. An den meisten Orten heizt Feuer den Kessel. Der Brennstoff für das Feuer kann Holz, Kohle oder Petroleum sein. Anstelle von Feuer kann Kernenergie oder Solarenergie verwendet werden. Der aus dem Kessel austretende Dampf übt die Kraft auf einen Kolben aus. Ein Ventil schickt den Dampf zu einem Ende des Kolbens und dann zum anderen, um ihn hin- und herzubewegen. Der sich bewegende Kolben schiebt und zieht die Kolbenstange, den Kreuzkopf und die Verbindungsstange, um Räder zu drehen oder andere Maschinen anzutreiben. Das schwere sich drehende Schwungrad gleicht die Kraft des Kolbens aus. Der Regler steuert die Drehzahl des Motors.
Heute sind noch viele Dampfmaschinen in Betrieb. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden die Kolben durch Turbinen ersetzt, die sich wie eine Windmühle drehen und von Dampfstrahlen angetrieben werden. Diese drehen sich schneller und energieeffizienter als die ursprünglichen Arten von Kolbendampfmaschinen. Sie werden in Kraftwerken zum Betrieb von Generatoren eingesetzt, die Strom erzeugen. Einige Schiffe werden auch von Dampfturbinen angetrieben. Die Kessel von Dampfturbinen können mit vielen verschiedenen Arten von Brennstoff beheizt werden, in einigen Kraftwerken und Kriegsschiffen sogar mit einem Kernreaktor.
Der Gouverneur: Die wichtige Erfindung von Boulton und Watt
Die alte Bess: Watt's Strahltriebwerk, 1777, gebaut von Boulton und Watt. Der Motor wurde zum Anheben von Wasser verwendet. Konstantes Wasser wurde benötigt, weil ein Wasserrad zum Antrieb der Maschinen in Boultons Soho-Manufaktur in Birmingham verwendet wurde.
Dieses riesige Gebäude beherbergte die vier größten Strahltriebwerke in Großbritannien. Sie wurden für den Abwassertransport in Crossness, Bexley, eingesetzt.
Früheste erhaltene Lokomotive: Puffing Billy im Wissenschaftsmuseum
Vollständig funktionsfähige Nachbildung eines Motors von Thomas Newcomen aus dem Jahr 1712 zum Pumpen von Wasser aus Minen auf den Ländereien von Lord Dudley. Lebendes Museum des Schwarzen Landes
Fragen und Antworten
F: Was ist eine Dampfmaschine?
A: Eine Dampfmaschine ist eine Maschine, die Dampf aus kochendem Wasser nutzt, um sie in Bewegung zu setzen. Der Dampf drückt auf die Maschinenteile, um sie in Bewegung zu setzen, und kann zum Antrieb vieler Arten von Maschinen, einschließlich Fahrzeugen und elektrischen Generatoren, verwendet werden.
F: Wann wurden Dampfmaschinen erstmals eingesetzt?
A: Dampfmaschinen wurden erstmals in den frühen 1700er Jahren in Bergwerkspumpen eingesetzt und in den 1770er Jahren von James Watt stark verbessert. Sie wurden während der industriellen Revolution sehr wichtig, als sie Pferde, Wind- und Wassermühlen als Arbeitsmaschinen ersetzten.
F: Wie funktionieren Dampfmaschinen?
A: Die ersten Dampfmaschinen waren Kolbenmaschinen. Der Dampfdruck drückte auf einen Kolben, der sich in einem Zylinder bewegte und so eine Hin- und Herbewegung erzeugte. Dadurch konnte eine Pumpe direkt angetrieben oder eine Kurbel bewegt werden, die ein Rad drehte und eine Maschine antrieb. Das schwere, sich drehende Schwungrad glättete die Kraft des Kolbens, während der Regler die Geschwindigkeit der Maschine kontrollierte.
F: Was treibt eine Dampfmaschine an?
A: Der Dampf für den Antrieb einer Dampfmaschine wird in einem Kessel erzeugt, der Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen. Meistens wird der Kessel mit Feuer beheizt, aber der Brennstoff für dieses Feuer kann auch Holz, Kohle oder Erdöl sein; anstelle von Feuer kann auch Kernenergie oder Sonnenenergie verwendet werden.
F: Wie hat sich die Technologie seit den ursprünglichen Typen von Kolbenmotoren verändert?
A: Im 20. Jahrhundert wurden die Kolben durch Turbinen ersetzt, die sich wie Windmühlen drehen, die von Dampfstrahlen angetrieben werden und sich schneller und energieeffizienter drehen als die ursprünglichen Kolben-Dampfmaschinen. Diese werden nun in Kraftwerken eingesetzt, um Generatoren zur Stromerzeugung zu betreiben, und auch einige Schiffe werden von diesen Turbinen angetrieben.
F: Welche Art von Brennstoff kann heute für Kessel verwendet werden?
A: Kessel für diese modernen Turbinen können mit vielen verschiedenen Brennstoffen beheizt werden, wie z.B. Holz, Kohle, Erdöl; anstelle von Feuer kann auch Kernenergie oder Sonnenenergie verwendet werden, je nachdem, was gerade zur Verfügung steht
