Der Geek-Atlas (German Edition)

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    Thinktank besitzt eine Reihe weiterer funktionierender Maschinen, die regelmäßig in Betrieb sind, allerdings nicht jeden Tag,
     da sonst der Verschleiß zu hoch wäre. Die Betriebszeiten der einzelnen Maschinen können Sie im Museum erfahren.
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    Die Maschine von Boulton und Watt
    Die ersten einsetzbaren Dampfmaschinen wurden in den frühen 1700ern von Newcomen entworfen (siehe Kapitel 45 ), waren aber aufgrund der Art und Weise, wie der Dampf im Zylinder abgekühlt wurde, recht ineffizient. James Watt änderte
     das Design der Dampfmaschine in einem wesentlichen Punkt: Er lagerte die Kondensation des genutzten Dampfs in einen separaten
     Zylinder aus. Er führte auch die Doppelwirkung ein ( Abbildung 78.2 ), bei der der Kolben durch den Dampf in beide Richtungen angetrieben wird, und er optimierte die Maschine mit einer Methode
     zur automatischen Drehzahlsteuerung und einer Methode zur Erzeugung einer Auf/Ab-Bewegung, um so die entsprechende Rotation
     zu erzielen.
    Abbildung 78.2 Watts Dampfmaschine mit Doppelwirkung, sekundärem Kondensator und Vakuumpumpe am Boden
    Newcomens Dampfmaschine drückte einen Kolben in einem Zylinder nach oben. Dann wurde Wasser eingespritzt, um den Dampf zu
     kondensieren, was zu einem partiellen Vakuum führte, durch den der atmosphärische Druck den Kolben wieder nach unten trieb.
     Watts große Innovation bestand darin, die Kondensation des Dampfes in einen eigenen Zylinder auszulagern. Dadurch wurde ein
     wesentlicher Grund für die Ineffizienz der Newcomen-Maschine eliminiert – der Hauptzylinder musste nicht mehr gekühlt und
     daher auch nicht wieder erhitzt werden, wenn neuer Dampf einströmte.
    Watts sekundärer Kondensator wurde durch eine kleine Pumpe leer gepumpt, die mit der Hauptmaschine verbunden war, sodass Dampf
     aus dem Zylinder einströmen konnte, wenn ein bestimmtes Ventil geöffnet war. Der gesamte Kondensator wurde ständig gekühlt
     und war dazu in Wasser getaucht. Der hier einströmende Dampf kondensierte, wodurch ein partielles Vakuum im Zylinder erzeugt
     wurde. Der atmosphärische Druck drückte den Kolben dann wieder nach unten.
    Als nächstes entwickelte Watt die Kolben-Doppelwirkung. Statt den atmosphärischen Druck nur aus einer Richtung auf den Kolben
     wirken zu lassen, wurde der Dampf nun in beiden Richtungen genutzt. Ein entsprechendes System aus Ventilen leitete den Dampf
     an beide Enden des Zylinders. Doch diese einfache Idee führte zu einem riesigen Problem – bei der Newcomen-Maschine war der
     Kolben mit einer Kette verbunden, die wiederum mit dem Balancier verbunden war. Doch da der Kolben nun Kraft in beiden Richtungen
     entwickeln sollte, war dazu eine feste Verbindung nötig, und diese musste die absolut gerade Bewegung des Kolbens umsetzen
     können.
    Um dieses Problem zu lösen, entwickelte Watt sein Parallelogramm, dass die Auf/Ab-Bewegung der Kolbenstange in eine identische
     Auf/Ab-Bewegung einer parallelen Stange umwandelte, die dann die eigentliche Arbeit übernahm. In Abbildung 78.2 nimmt das Parallelogramm die Bewegung des Kolbens auf und wandelt sie in eine Bewegung der mit der Vakuumpumpe verbundenen
     Stange um.
    In Abbildung 78.3 ist die parallele Bewegung illustriert. Während sich der Kolben hebt und senkt, bewegt er die Ecken des Parallelogramms BCDE.
     Bei allen Eckpunkten des Parallelogramms handelt es sich um flexible Verbindungen. BC wird zur Stange KC verlängert, die sich
     um den Punkt A dreht. Der Winkel des Parallelogramms ändert sich mit der Bewegung des Kolbens.
    Abbildung 78.3 Parallelbewegung
    Um die Bewegung des Punktes F (mit dem das parallele Gestänge verbunden ist, damit Leistung erzielt wird) einzuschränken,
     wird das Parallelogramm über den Winkel E mit einem festen Punkt G verbunden. Während sich der Kolben bewegt, beschreibt die
     Bewegung von F eine acht. Dies führt zu einer fast geraden Linie.
    Um die Drehzahl der Maschine zu kontrollieren, nutzte Watt einen Fliehkraftregler ( Abbildung 78.4 ), der aus zwei Metallkugeln bestand, die über ein Gestänge miteinander verbunden waren und die sich nach außen bewegten,
     wenn sich das Gestänge drehte. Der Regler wurde mit einem Ventil in der Maschine verbunden, das den in den Zylinder eintretenden
     Dampf regulierte, wodurch die Drehzahl automatisch gesteuert werden konnte. Während sich die Drehzahl erhöhte, bewegten sich
     die Kugeln nach außen und reduzierten den eintretenden Dampf. Daraufhin wurde die Maschine langsamer