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Zwei wichtige Unterscheidungen:
Die Dampfmaschine wird oft als Ursache der sogenannten industrielle Revolution bezeichnet. Aber die Industrie, deren Keimform die Manufaktur ist, hat die Dampfmaschine hervorgebracht, nicht umgekehrt.
Dampfmaschine ist auch insofern ein unglücklicher Name, als damit ein spezieller Fall bezeichnet wird, nämlich die Kolbendampfmaschine. Es gibt aber auch Dampfturbine und den Dampf-Reaktionsturbine, die älter ist und schon von Heron beschrieben wurde

Als Dampfmaschine bezeichne ich - der Konvention folgend - einen Motor, der mit Dampf einen Kolben antreibt.
Die umgangsprachlichen Redeweisen, die auch von Technikern und Wissenschaftlern verwendet werden, folgen einer anderen Logik, die ich anhand des Ausdruckes "Erd"beere erläutere. Dort wird mit Maschinen Energie "umgewandelt".
Die Kolben-Dampfmaschine hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Verbrennungsmotor, die Hitze wird aber im Unterschied zu diesem nicht im Zylinder erzeugt. Es gibt auch Dampfturbinen, die die mechanische Energie nicht via Kolben, sondern eben via eine Turbine erzeugen.
Mehr dazu: Geschichte der Dampfmaschinen

Quelle: Wikipedia

Das technologische Wissen kam - in Form von Dokumenten - durch Araber via Spanien nach Europa. Weder die Griechen noch die Araber nutzen dieses Wissen produktiv und auch die Spanier, die mit der Reconquista beschäftigt waren, erkannten den Sinn der Technologien kaum.
Ein schöne Geschichte dazu (aus der Wikipedia):
Nach 1690 entwickelten D. Papin und Thomas Savery Dampfmaschinen. D. Papin experimentierte mit Dampfkochtöpfen und hat dabei auch ein Sicherheitsventil erfunden, was einer impliziten Steuerung des Druckes entspricht. Die Dampfmaschine, die D. Papin konstruierte, war einen Zylinder, in dem sich ein wenig Wasser und ein Kolben befanden. Wenn der Zylinder von außen abwechselnd erwärmt und abgekühlt wurde, bewegte sich der Kolben und lieferte nutzbare mechanische Arbeit. Es war die erste funktionierende Wärmekraftmaschine.
Dampfpumpe
T. Savery baute auf der Kolben-Dampfpumpe von D. Papin auf und konstruierte eine kolbenlose Dampfpumpe, für die er am 2. Juli 1698 unter dem Namen The Miner's Friend (des Bergmanns Freund) ein englisches Patent mit einer Laufzeit von 14 Jahren erhielt. Der Name der Pumpe ist Folge eines Problems der Zeit: Das Grubenwasser musste aus den Bergwerken gepumpt werden. Dies wurde manuell oder von pferdegetriebenen Göpeln und Wasserkünsten erledigt.

Quelle: Wikipedia
Newcomen-Maschine
Quelle: Wikipedia
T. Saverys Pumpe wird mittels Wasserdampf angetrieben, der meist in Pumpennähe mittels Dampfkessel erzeugt wurde. Die eigentliche Pumpe besteht aus zwei Druckbehältern, die jeweils über Rückschlagventile mit der Saug- (Einlass) und der Druckleitung (Auslass) verbunden sind. Im Betrieb werden die Druckbehälter abwechselnd durch einen Steuerhahn mit Dampf beaufschlagt. Der heiße Dampf dehnt sich im Behälter aus und drückt das Wasser über ein Rückschlagventil in die Druckleitung. Die Dampfzufuhr wird gestoppt. Mit beginnender Kondensation reicht der Druck hierfür nicht mehr aus, das Rückschlagventil der Druckleitung schließt. Zur Beschleunigung der Kondensation wurden die Druckbehälter von außen mit Wasser gekühlt, dies erhöhte die Pumpfrequenz, die Pumpe lief also schneller. Mit weiterer Kondensation sinkt der Druck im Druckbehälter unter den Außendruck. Diese Druckdifferenz drückt das Wasser aus der Saugleitung über das Ventil in den Behälter. Das einströmende Wasser führt zu einer weiteren Kondensation des Dampfes. Mit Öffnung des Steuerhahns kommt wieder Dampf in den Druckbehälter und der Kreislauf beginnt erneut. Auch wenn der Steuerhahn bei den Demonstratoren mit der Hand zu bedienen war, wurden die Seriengeräte über Schwimmkörper gesteuert.
T. Savery war von der Leistungsfähigkeit seiner Maschine überzeugt; sie hatte jedoch einige gravierende Mängel: Sie konnte die Wassersäule nur um 12 Meter heben; für größere Tiefen mussten mehrere Pumpen hintereinander geschaltet werden. Der benötigte Dampfdruck war in der damaligen Zeit an der Grenze des Machbaren, wofür neben den Lötstellen auch der Stahl und die damals verwendeten Vernietungen verantwortlich waren. Daher mussten die Pumpen und erst recht die Dampfkessel häufig repariert werden. Konstruktionsbedingt erwärmte der Dampf auch das zu pumpende Wasser. Dies hatte einen thermodynamischen Wirkungsgrad im Promillebereich zur Folge, so dass die Pumpe aufgrund ihres großen Kohlebedarfs praktisch nur in oder in der Nähe von Kohlebergwerken verwendet werden konnte.
T. Saverys Patent war so weit gefasst, dass er T. Newcomen, der 1712 die technisch überlegene atmosphärische Dampfmaschine erfunden hatte, eine Partnerschaft aufnötigen konnte. Bei T. Newcomens Dampfmaschine handelt es sich, genau wie bei der von D. Papin, um ein Kolben-Zylinder-System.
Die erste verwendbare Dampfmaschine wurde 1712 von T. Newcomen konstruiert und diente zum Abpumpen des Wassers in einem Bergwerk. Diese so genannte atmosphärische Dampfmaschine erzeugte durch Einspritzen von Wasser in einen mit Dampf gefüllten Zylinder einen Unterdruck gegenüber der Atmosphäre. Mit diesem Druckunterschied wurde der Kolben im Arbeitstakt vom atmosphärischen Luftdruck nach unten gedrückt und anschließend durch das Eigengewicht der anzutreibenden Pumpenstange wieder nach oben in die Ausgangsposition gezogen. Die Kraftübertragung zwischen Kolbenstange und Balancier erfolgte mittels einer Kette. Der Wirkungsgrad der newcomenschen Maschine lag bei 0,5 Prozent.
Zu Anfang 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.
Mit der Erfindung des Kondensators durch J. Watt konnten erstmals Dampfmaschinen gebaut werden, die einen vergleichsweise geringen Energiebedarf hatten. Ein Kondensator ist daher ein entscheidendes Element für den effizienten Betrieb von Dampfmaschinen und Dampfturbinen, und seine Einführung gilt als Meilenstein der Technikgeschichte.
J. Watt nutzte für seine Maschinen die einfache Bauform des Einspritzkondensators. In ein getrenntes Gefäß hinter dem Dampfauslass der Maschine wird kaltes Wasser eingespritzt. Der Dampf verflüssigt sich und hinterlässt ein fast vollständiges Vakuum. Dieses Vakuum ermöglicht eine verbesserte Ausnutzung der im Dampf innewohnenden Wärmeenergie zur Erzeugung von Bewegungsenergie. Einspritzkondensatoren werden auch heute noch angewendet; sie sind aber sehr selten geworden, da sie wegen des Eintrages von gelösten Stoffen kein nutzbares Kondensat für die Speisung des Dampfkessels liefern können.
Der bereits aus dem Mühlenbau bekannte Fliehkraftregler wurde 1788 von James Watt in den allgemeinen Maschinenbau eingeführt. James Watt benutzte den Fliehkraftregler, um die Arbeitsgeschwindigkeit der von ihm verbesserten Dampfmaschine konstant zu halten.
Wattsche Dampfmaschine [ ]
[ Eine schöne illustrierte Geschichte ]
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