1862: Bei einem durch einen gebrochenen Balancier verursachten Grubenunglück sterben über 200 Bergleute

Wie bei so vielen Bergwerken wurde auch im Hartley Pit an der Ostküste Englands eine Balanciermaschine sowohl für die Wasserhaltung als auch für den Transport genutzt. Am 16. Januar 1862 brach der Balancier in der Mitte, siehe Bild @fig:1862-1. Die eine Hälfte stürzte in den Schacht, wobei die hölzerne Schachtauskleidung schwer beschädigt wurde. Der Schacht war der einzige Schacht, man hatte ihn durch Leinwand unterteilt in eine Hälfte für die Pumpengestänge und eine zweite für den Transport der Bergleute und der Kohle. Das Gewicht des Balanciers wurde mit ca. 43 t angegeben, nun waren also über 20 t Gußeisen senkrecht in den Schacht gestürzt 1.

Bruchstelle des Balanciers{#fig:1862-1 height=9cm}

Hartley war ein sog. »wet pit«, ein »nasses« Bergwerk dicht an der Nordseeküste. Nachdem nun nicht mehr gepumpt werden konnte, war klar, daß die in der Grube eingeschlossenen Bergleute durch aufsteigendes Wasser gefährdet waren. Grubengase stellten eine weitere Gefahr dar. Auf einer der tieferen Sohlen unterhielt man normalerweise ein Feuer, um so Faulgase aus der Grube zu treiben. Dieser Abzug war nun blockiert.

Letztlich waren die Rettungsversuche erfolglos, über 200 Bergleute (der jüngste gerade mal 11 Jahre alt) starben.

Seit mehreren Jahrzehnten hatte es Empfehlungen gegeben, dass jedes Bergwerk einen zweiten Schacht haben sollte. Aber die Bergwerksbesitzer hatten sich immer unter Hinweis auf die Kosten geweigert. Selbst nach dem »Hartley Colliery Disaster« dauerte es weitere 10 Jahre, bis ein zweiter Schacht gesetzlich vorgeschrieben wurde.

1862: Universal-Fräsmaschine von Brown & Sharpe

Der neue Spiralbohrer, siehe [1861: Stephen Morse patentiert einen Spiralbohrer], half zwar, Bohrungen in Waffenteilen schneller und präziser als bislang durchzuführen - aber seine Herstellung war aufwendig und damit teuer, da die Nuten gefeilt werden mußten 2 3. So kam der Wunsch auf, eine Fräsmaschine dazu zu verwenden. Das war eine wirklich anspruchsvolle Aufgabe, musste doch der Tischvorschub mit der Rotationsbewegung des Werkstücks gekoppelt werden. Die bis dahin entwickelten Fräsmaschinen waren bei weitem noch nicht in der Lage eine solche Aufgabe zu lösen. Wenigstens zum Teil fehlte ihnen sogar die heute so selbstverständliche Fähigkeit, das Werkstück in allen drei Achsen des Raums zu bewegen.

Joseph R. Brown (1810-1876) baute die erste sog. »Universal-Fräsmaschine«. Sie erhielt einen schwenkbaren Tisch und einen Teilapparat. Vorschub und Werkstückrotation wurden gekoppelt. In 4 finden sich auch Bilder eingesetzter Fräser. Diese hatten recht große Spanräume - anders als die Circular File, mit der die Mutternfräsmaschine von James Nasmyth bestückt war [vergl. 1829: James Nasmyth baut eine Mutternfräsmaschine].

Brown & Sharpe's Universal-Fräsmaschine{#fig:1862-2 height=12cm}

Damit konnten nun Spiralbohrer wirtschaftlich hergestellt werden, aber es wurde schnell klar, dass diese Maschine in vielfältigster Weise genutzt werden konnte. Sie verbreitete sich sehr rasch in den USA.

Im »American Machinist« hieß es 1879, dass die Teilnahme von Brown & Sharpe an der Weltausstellung in Paris 1867 und die dort ausgestellte »Universal Milling Machine« dazu geführt habe, dass 5

Europe from that time forward could not afford to be without the Universal Milling Machine.

Europa von da an es sich nicht leisten konnte, auf die Universal Milling Machine zu verzichten.

Zu denen, die dem amerikanischen Vorbild nacheiferten, gehörten auch die Betriebe von Johann Zimmermann und Richard Hartmann aus Chemnitz.

1862: Hydraulische Schmiedepresse von John Haswell

John Haswell ging nach Ausbildung in Glasgow und ersten Berufserfahrungen nach Wien. Dort befaßte er sich vor allem mit Lokomotivbau. Haswell hatte großen Einfluß auf die Industrialisierung Österreichs 6.

Mit einer hydraulischen Schmiedepresse gelang es ihm 1862 erstmals, schwere Maschinenteile in Gesenken zu pressen 7. Die Presse ist erhalten und gehört heute zu den prominenten Exponaten des Technischen Museums in Wien 8. Mit einer Presskraft von 800 t 9 steht sie am Anfang einer Entwicklung. Diese wird durch ein sehr beeindruckendes Exponat im Deutschen Museum München sichtbar. Es wurde 1906 bei Krupp in Essen hergestellt, siehe Bild auf dieser Seite. Der flache Eindruck in dem 7 Tonnen Block entstand durch einen Schlag des Hammers »Fritz« (Bärgewicht 50 Tonnen) [vergl. 1861 Fritz] mit ca. 3 m Fallhöhe, der tiefe Eindruck durch eine hydraulische Schmiedepresse mit 5000 Tonnen Pressdruck in 45 Sekunden. Die Temperatur des 7 Tonnen schweren Stahlblocks betrug jeweils 1100° C 10.

Das ehemalige Krupp’sche Press- und Hammerwerk ist in den Grundzügen erhalten und dient heute IKEA in Essen als Parkhaus.

1862: Das erste Bessemerwerk auf dem europäischen Kontinent geht bei Krupp in Essen in Betrieb

In der Krupp’schen Gußstahlfabrik in Essen hatte man 1861 begonnen, eine neue Werkhalle mit dem Namen »Räderwalzwerk« zu bauen. Hier wurde jedoch nie ein Rad gewalzt - Krupp hatte in aller Stille das erste Bessemerwerk auf dem europäischen Kontinent errichten lassen. Das Knowhow kam direkt von Bessemer [vergl. 1856: Henry Bessemer stellt seinen Prozess zum Frischen von Roheisen vor]. Alfred Longsdon, Krupp’s Vertreter in London, war der Bruder von Frederick Longsdon. Dieser wiederum war Bessemer’s Teilhaber 11.

Der Versuch Bessemer’s, in Preussen ein Patent auf seinen Prozess zu erhalten, scheiterte - vielleicht war das ein Grund für die Geheimhaltung. Betriebsleiter wurde der 24-jährige Carl Uhlenhaut. Der junge Mann hatte auf Kosten Krupp’s als 15-jähriger drei Jahre Chemie am Carolinum in Braunschweig studiert und hatte dann in verschiedenen Betrieben erste Berufserfahrungen gesammelt, ehe er mit 20 Jahren bei Krupp »eintrat« 12. Er gehörte mit diesem Ausbildungsweg zu einer kleinen Gruppe junger Mitarbeiter, mit denen der Wechsel vom reinen Empiriker hin zum technisch ausgebildeten Ingenieur begann. Uhlenhaut’s Vorgesetzter war Richard Eichhoff, ein Vetter von Krupp’s Ehefrau. Eichhoff hatte sich in den USA als Farmer versucht, ehe er 1854 bei Krupp begann und rasch die Leitung des Puddelwerkes übernahm 13.

Mit zwei aus Sheffield gelieferten Konvertern begann das Bessemerwerk in der Osterwoche 1862 seinen Betrieb 14. Die Proben wurden auf einer Zerreißmaschine untersucht, die Krupp auf der Weltausstellung in London erworben hatte 15.

Der im Bessemerprozess erzeugte Stahl war zwar dem Tiegelstahl qualitativ unterlegen, bot aber das Potential viel größere Mengen zu erzeugen. James gibt an, daß die bisherige Tagesleistung mit dem Bessemerprozess in 20 Minuten gewonnen wurde.

1864 wurde in Essen eine große Walzstraße errichtet, in der fast der gesamte Ausstoß der Bessemer-Konverter zu Eisenbahnschienen gewalzt wurde. Matschoss gibt an, dass für den Antrieb eine Dampfmaschine mit 1000 PS benutzt wurde 16.

Es sollte noch etliche Jahre dauern, bis der Bessemerprozess optimal genutzt werden konnte. Über geraume Zeit gab es Puddelwerk, Bessemerwerk und Siemens-Martin-Werk am Standort Essen.

1862: Charles Porter zeigt seine schnelllaufende Maschine auf der Weltausstellung in London

In seinen Erinnerungen stellt Charles Porter fest 17:

Eins war allen Maschinen gemeinsam, ob amerikanischen oder europäischen Ursprungs, ob ortsfest oder schwimmend, und gleichgültig, aus welcher noch so berühmten Fabrik, und nur mit Ausnahme der Lokomotiven: das war die Kolbengeschwindigkeit. Sie lag in den engen Grenzen von 1 bis 1,5 m pro Sekunde.

Porter, der studierte Rechtsanwalt, nahm sich vor, dies zu ändern. Er wollte einen Schnellläufer bauen. Die Probleme waren ihm wohl bewußt.

Zerah Colburn, lange Chefredakteur von »The Engineer«, hat sie sehr schön auf den Punkt gebracht 18:

The fact is, high speed is the great searcher and revealer of everything that is bad in design and construction. The injurious effect of all unbalanced action, of all overhanging strains, of all weakness of parts, of all untruth in form or construction, of all insufficiency of surface, increases as the square of the speed. Put an engine to speed, and its faults bristle all over. The shaking drum cries, »Balance me, balance me!« the writhing shaft and quivering frame cry, »See how weak we are!« the blazing bearing screams, »Make me round«, and the maker says, »Ah, sir, you see high speed will never do.«

Tatsache ist nun einmal: Hohe Geschwindigkeit bringt alles zu Tage, was bei Entwurf und Ausführung schlecht war. Die schädlichen Effekte jeder nicht ausbalancierten Bewegung, jeder Belastung durch Überhang, jede Weichheit von Teilen, alle Rundlauffehler, jede ungenügende Oberfläche - all dies macht sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit stärker bemerkbar. Laß’ eine Maschine schneller laufen und alle Fehler darin treten hervor. Die wackelnde Trommel schreit »Wuchte mich aus !«, die verdrehte Welle und der zitternde Rahmen rufen »Schau’ wie weich wir sind !», das brennende Lager kreischt »Mach’ mich rund !« und der Hersteller sagt: »Sehen Sie, mein Herr, hohe Geschwindigkeit geht nun einmal nicht !«

Anfang 1861 lernte Porter John F. Allen kennen. Dieser war Maschinist. Allen trug Porter eine von ihm erdachte zwangsläufige Expansionssteuerung vor, in dem er die Charakteristika mit Kreide auf den Werkstattboden zeichnete 19. Allen hatte seine Idee bis dahin nicht verfolgt, weil die ihm bekannten Drehzahlregler nicht genügten. Nun, da er Porter’s neuen Regler kennengelernt hatte, hielt er seine Steuerung für machbar [siehe 1858: Charles T. Porter erhält ein Patent auf einen Drehzahlregler]. Porter war von der Steuerung angetan und hielt sie für geeignet, um »eine Maschine so schnell wie eine Lokomotive laufen zu lassen« 20. Allen war zunächst nicht einverstanden, er sah seine Idee als direkte Verbesserung der Corliss-Steuerung und damit als optimal für langsame Geschwindigkeiten. Porter setzte sich durch, die Steuerung wurde zusammen mit einer Versuchsmaschine von 150 mm Kolbendurchmesser und 380 mm Hub konstruiert und gebaut. Nenndrehzahl war 160 U/min. Die Maschine war ein Erfolg und wurde auch produktiv eingesetzt.

Porter beschloß, an der Weltausstellung im folgenden Jahr teilzunehmen und baute dafür eine größere Maschine mit 200 mm Kolbendurchmesser und 610 mm Hub, Nenndrehzahl 150 U/min. Die neue Maschine wurde nicht rechtzeitig fertig, so dass nur die Grundplatte zusammen mit den anderen amerikanischen Exponaten verschifft wurde. Porter reiste allein nach London 21. Mit Daniel Kinnear Clark, der seitens der Ausstellungsleitung für die Maschinen verantwortlich war, gab es allerdings schon kurz nach der Ankunft auf dem Ausstellungsgelände eine Auseinandersetzung. Als Clark erfuhr, dass die amerikanische Maschine statt mit den üblichen 50-60 Umdrehungen mit 150 Umdrehungen laufen sollte untersagte er dies - immerhin gestattete er Porter den Betrieb mit 120 Umdrehungen.

Porter montierte nun die nach und nach eintreffenden Teile - meist eigenhändig. Er mußte sich völlig auf die saubere Werkstattarbeit und die Paßgenauigkeit der Maschinenteile verlassen - in meinen Augen ein Indiz für den recht weit fortgeschrittenen Stand der amerikanischen Fertigungstechnik. Besonderen Wert legte er noch auf den Treibriemen (seine Maschine sollte eine Gruppe von Webstühlen antreiben). Er konnte einen amerikanischen Riemen nutzen, der anders als die englischen lang geschäftet war und sich so besser für höhere Geschwindigkeiten eignete.

Eine Woche nach Beginn der Ausstellung war die Porter-Allen-Maschine (siehe Bild @fig:1862-3) einsatzbereit - aber

keiner von ihnen glaubte, daß diese neu erfundene, »schnell zusammengehauene amerikanische Karre« auch arbeiten würde, wenn sie mit der schrecklichen Geschwindigkeit von 120 Touren losgelassen würde.

Porter-Allen-Maschine{#fig:1862-3 width=14cm}

Die Maschine lief dann kurze Zeit mit ihrer Nenndrehzahl von 150 Umdrehungen 22.

Wohl kaum mehr als 2 Minuten später sah ich schon Mr. Clark ankommen, die Uhr in der Hand. Irgendeiner war in sein Bureau gerannt und hatte gemeldet, die Yankee-Maschine ginge durch. Die Menge machte ihm Platz, und er kam an die Maschine heran, beobachtete sie eine Zeitlang, ging gemächlich um sie herum und musterte jede Einzelheit sorgsam von allen Seiten. Dann zählte er eine volle Minute lang die Touren. Als sie um war, wandte er sich nach mir um und rief: »Aber lieber Porter -« klopfte mir aber dann gemütlich auf die Schulter: »Na, all right. Wenn Sie Ihre Maschine so sanft gehen lassen können, dann können Sie sie mit jeder Tourenzahl laufen lassen, die sie wollen.“

Damit könnte dieser Bericht über die erste Schnellläufermaschine ein Ende haben - allerdings gibt es noch einen Aspekt hinzuzufügen.

Porter schreibt 23:

Die Besucher meines Ausstellungsstandes kamen alle auf dieselbe Frage zurück, nämlich: »Wie treiben Sie Ihre Luftpumpe an?« und ich in meiner Unschuld antwortete ein Mal wie das andere: »Die Maschine ist eine Auspuffmaschine; sie hat keine Luftpumpe«

Für die konservativen englischen Maschinenbauer und Fabrikbesitzer war damit die Maschine »unten durch« - zu ihnen gehörten auch Größen wie John Penn, William Fairbairn und Robert Napier. Nach Ende der Ausstellung musste Porter befürchten, die Maschine wieder in die USA verschicken zu müssen. In letzter Minute konnte er sie dann doch verkaufen.

Ein letztes Mal Porter 24:

Die Erklärung dieser Erscheinung war ganz einfach, aber mir war sie nicht bekannt …Ich war hier unter Leuten, deren Grundanschauungen über Dampfmaschinen vollkommen verschieden von denen waren, die ich gewohnt war. … In den Augen jedes Engländers war eine Auspuffmaschine Schund. Die wenigen, die sie bauten, waren kleine billige Dinger, meist für die Ausfuhr. Weder konnte ein Maschinenbauer, noch ein Industrieller einer Auspuffmaschine das geringste Interesse abgewinnen.

Nun glaube ich nicht, daß ich in meinem begrenzten Beobachtungsfeld zu Hause überhaupt jemals eine ortsfeste Kondensationsmaschine gesehen hatte, … In meinem Kopf waren Kondensationsmaschinen untrennbar von Schiffen und Dampfbooten. Übrigens waren auch auf dieser Ausstellung nur Auspuffmaschinen in Betrieb. Mir kam es gar nicht in den Sinn, daß auf diesem von der Themse weit entfernten Ausstellungsgelände Wasser für Kondensationszwecke nicht zur Verfügung stand. Mir kam das alles ganz selbstverständlich vor …

Im offziellen Katalog der Weltausstellung schreibt Clark (der mit der Taschenuhr in der Hand), dass Porter Kolbengeschwindigkeiten von 3 - 3,8 m/sec erreicht habe 25 26 27. Folgt man Matschoss, so hatte es sehr wohl amerikanische Hersteller gegeben, die schon vor Porter solche Werte erreicht hatten - allerdings auf Kosten der Lebensdauer 28. Porter’s Maschine jedoch, versehen mit Allen’s Steuerung und dem neuen Regler, wurde zu einem Meilenstein in der Entwicklung der Schnellläufermaschine.

Stand: 26.10.2018


  1. Peter Ford Mason: The Pit Sinkers of Northumberland and Durham 2012

  2. Rolt, 1965, S. 170

  3. Der amerikanische Bürgerkrieg hatte 1861 begonnen.

  4. Benad-Wagenhoff: Teilefertigung und Montage in der metallverarbeitenden Industrie, S. 9 Abgerufen 29.7.2016

  5. »American Machinist« April 1879 zitiert in Brown & Sharpe, 1896, S. 1

  6. Neue deutsche Biographie, Bd.: 8, Hartmann - Heske, Berlin, 1969

  7. Rühlmann 1864 in Dingler 1865 Band 175, Nr. XXVII, S. 95

  8. Technisches Museum Wien: Schmiedepresse Haswell

  9. Darmstädter, 1908, S. 609

  10. Deutsches Museum Exponate Museumshof Abgerufen 2.8.2016

  11. Berdrow, 1937, S. 160 ff.

  12. Scholl, 1978, S. 344

  13. Berdrow, 1937, S. 123

  14. James, 2011, S. 42

  15. Deutsches Museum: Gernot Krankenhagen: Werkstoffprüfung mal nicht nur technologisch Abgerufen 22.8.2016

  16. Matschoss, 1919, S. 76

  17. Porter, 1908, S. 45

  18. Zitiert von Matschoss Matschoss, 1908, Band 2, S. 193

  19. Porter, a.a.O. S. 46

  20. Porter, a.a.O. S. 48

  21. Sein Bericht über seine Erlebnisse auf der Reise und in London ist sehr lesenswert !

  22. Porter, a.a.O. S. 71

  23. Porter, a.a.O. S. 77

  24. Porter, a.a.O. S. 76

  25. Clark, 1864, S. 319 ff.

  26. Auch heute ist die mittlere Kolbengeschwindigkeit ein Kriterium, um Kolbenmaschinen zu beurteilen. Schiffsdieselmotoren liegen bei 8,5 m/sec, LKW-Diesel bei 11, PKW-Diesel bei 14, Otto-Motoren in üblichen PKW’s bei 16, in Sportwagen oder Motorrädern hingegen bei über 20 m/sec Angaben nach Wikipedia En: Mean piston speed. Stand 14.8.2018

  27. Lt. Matschoss erreichte die Maschine 28 PS Matschoss, 1901, S. 269

  28. Matschoss, 1908, Band 2, S. 190