1898: Die erste Lokomotive mit Überhitzer von »Heissdampf-Schmidt« wird ausgeliefert

Überhitzter Dampf wurde 1861 von Rankine so definiert 1:

X. Superheated Vapour means vapour which has been brought to a temperature higher than the boiling point corresponding to its pressure, so as to be in the condition of a permanent gas.

X. Überhitzter Dampf ist Dampf, der auf eine Temperatur gebracht wurde, die über dem Siedepunkt des aktuellen Druckes liegt und sich so wie ein Gas verhält.

Nun war es für den Ingenieur und Thermodynamiker Rankine vergleichsweise einfach, »superheated steam«, also »überhitzten Dampf« zu definieren, auch gehörte nicht sonderlich viel Phantasie dazu, sich vorzustellen, dass eine Dampfmaschine mit überhitztem Dampf mehr Leistung liefern oder weniger Brennstoff verbrauchen könnte - aber der Weg dahin war aus verschiedenen Gründen sehr mühselig.

Matschoss gibt an, dass bis 1859 in England schon 89 Patente in irgendeiner Weise überhitzten Dampf zum Gegenstand hatten. Einige der Patente gingen auf Erfinder zurück, die mit John Penn in Kontakt standen. Penn, der ab 1833 mit Erfolg begonnen hatte, Oszillierende Schiffsmaschinen zu bauen [siehe 1821: Aaron Manby erhält ein Patent auf eine »Oszillierende Maschine«], kam letztlich zu der Ansicht, dass auch bei geringer Überhitzung bedeutende Ersparnisse möglich seien 2. Üblich war ein Dampfdruck ca. von 1,4 bar entsprechend 125 °C. Penn wollte nun auf ca. 183 °C überhitzen. Daraus resultierte ein Dampfdruck von gut 9 bar, was, folgt man Penn, bei Lokomotiven schon erreicht wurde 3. Er stattete ein Schiff mit 260 PS-Maschine mit seinem Überhitzer aus. Zu den Ergebnissen schrieb er:

Das Schiff machte mit dem Ueberhitzungsapparat zwei Reisen von Malta nach Alexandria hin und zurück, eine Totalstrecke von 3276 engl. Meilen, und ohne den Apparat unter sonst gleichen Umständen die nämlichen Reisen. Das Resultat war eine Ersparniß von 20 Proc. an Brennmaterial, obgleich der Maschinist in der Behandlung des Apparates keine Erfahrung hatte, und man darf wohl mit Grund annehmen, daß wenn der Apparat noch ein wenig länger in Gebrauch gewesen wäre, die Ersparniß noch größer ausgefallen seyn würde.

Als dann auch bei den Schiffsmaschinen höhere Dampfdrücke üblich wurden, wurde die Überhitzung wieder aufgegeben.

Eines der Probleme, die bei der Verwendung überhitzten Dampfes unmittelbar auftraten, war die u.U. fehlende Temperaturbeständigkeit der verfügbaren Schmierstoffe. Im Januar 1878 stellte Arthur Rigg noch fest 4:

LUBRICATION. Efficient and systematic lubrication is the best method for preserving cylinder surfaces or piston rings from unnecessary wear, and tallow is the lubricator most frequently employed. Ordinary tallow, however, contains so many impurities that it would sometimes be better to neglect lubrication altogether than to fill the cups with such material as is frequently sold for tallow. When the lubricating material is bad, it will be found that steam ports and cylinder are covered inside with a slimy deposit, often containing gritty particles, which wear away both cylinder and packing rings with most unexpected rapidity. If Lallow is used at all, only the purest and best qualities should be employed for lubricating cylinders.

But there are other objections of a chemical nature to tallow, and these develop themselves in a most mischievous manner where high-pressure steam is employed. The result of high temperature and pressure, or of both combined, is to decompose the substance partly info oleic or into stearic acids, which combine with iron or brass and convert the former into a sort of plumbago, so soft as to be readily cut with a knife.

SCHMIERUNG. Effiziente und systematische Schmierung ist das beste Verfahren, um Zylinderflächen oder Kolbenringe vor vorzeitigem Verschleiß zu schützen. Meistens wird dazu Talg verwandt. Allerdings enthält gewöhnlicher Talg so viele Verunreinigungen, dass es manchmal besser wäre, auf die Schmierung zu verzichten, statt die Öler mit dem Material zu füllen, welches als Talg verkauft wird. Wenn das Schmiermittel schlecht ist, wird man feststellen, dass die Dampfkanäle und der Zylinder mit einer schleimigen Ablagerung überzogen sind, oft durchsetzt mit grobkörnigen Teilchen, die mit unerwarteter Geschwindigkeit sowohl den Zylinder als auch die Kolbenringe abnutzen. Wenn Talg genutzt werden soll, dann nur die reinsten und besten Qualitäten.

Aber es gibt noch Einwände, die aus der chemischen Zusammensetzung des Talges herrühren. Falls Dampf unter hohem Druck genutzt wird, treten diese in bösartiger Weise auf: hohe Temperatur oder hoher Druck oder eine Kombination von beidem wird die Substanz teilweise in Ölsäure oder in Stearinsäure umwandeln, welche mit Eisen und Messing reagieren und das Eisen in eine Art von Graphit umwandeln, so weich, dass man es mit einem Messer schneiden könnte.

Mit der besseren Verfügbarkeit von Mineralölen wurden diese Schwierigkeiten ab den 1860er Jahren gelöst 5. Auch Stopfbuchsen waren kritische Bauteile. Packungen aus z.B. Hanf oder Filz kamen an ihre Grenzen. Hier halfen Asbestfasern.

Auch bei den stationären Maschinen versuchte man, Überhitzer einzusetzen. So baute Charles Brown 1862 Überhitzer aus Rippenrohren, die sich im Dauerbetrieb aber wohl nicht bewährten 6. In den 1890er Jahren machte E. Schwoerer, ein Schüler Gustav Adolf Hirns mit neueren Konstruktionen auf sich aufmerksam 7.

Im 20. Jahrhundert war es dann die Lokomotive, bei der die Überhitzung in größerem Umfang eingesetzt wurde. In Deutschland ist diese Entwicklung mit einem Mann in besonderer Weise verknüpft: Wilhelm Schmidt (1858–1924), genannt „Heißdampf-Schmidt“.

Schmidt hatte als Schlosser gearbeitet, als er dem Rektor der TH Dresden empfohlen wurde und die Möglichkeit erhielt, sich dort fortzubilden 8. Ab 1883 befaßte er sich mit dem Thema »Heißdampf«, zunächst bei stationären Maschinen, dann bei Lokomotiven. 1898 wurde die erste Heißdampflokomotive der Welt (gebaut von der Firma Vulcan in Stettin) an die preußische Eisenbahndirektion übergeben 9. Lt. Matschoss betrug die Dampftemperatur 300 °C. Nach weiteren konstruktiven Veränderungen wurde ab 1903 der sog. »Rauchrohrüberhitzer« gebaut und in den Folgejahren in größeren Stückzahlen eingesetzt.

Überhitzerrohre einer Lokomotive{#fig:1898-1 width=10cm}

Lt. Priesner wurde im Mai 1910 die 5000. Lokomotive mit Schmidt’schem Überhitzer ausgeliefert und 1925 fuhren mehr als 3000 Schiffe damit.

Obwohl man ihm nachsagte, er habe Zeit seines Lebens das ABC nicht fließend aufsagen können, wurde Schmidt vielfach geehrt 10. Die TH Karlsruhe promovierte ihn zum Dr.Ing. E.h., Wilhelm II. ernannte ihn zum Baurat und der Verein Deutscher Ingenieure verlieh ihm die Grashof-Medaille.

Stand: 4.11.2018


  1. Rankine, 1861, S. 242

  2. Matschoss, 1908, Bd. 2 S. 473

  3. Dingler, 1860, Band 156 S. 163 ff.

  4. Rigg, 1878, S. 44

  5. Am 27. August 1859 erbohrte Edwin L. Drake nahe des Städtchens Titusville in Pennsylvania die erste amerikanische Ölquelle. Das war der Beginn des Öl-Booms Wikipedia: Edwin L. Drake Abgerufen 4.11.2018

  6. Matschoss, a.a.O. S. 31

  7. Dingler, 1896, Band 300, S. 252 ff.

  8. Matschoss, a.a.O. S. 587

  9. Deutsche Biographie : Schmidt, Wilhelm

  10. U.a. wird das in dem Wikipedia-Artikel über W. Schmidt behauptet. Als Quelle wird ein Buch angegeben: »Die einen guten Kampf gekämpft. Lebensbilder deutscher Männer.« von Martin Haug. Haug war Landesbischof der Evangelischen Landeskirche in Württemberg. Über Schmidt ist bekannt, dass er sehr religiös war, was vielleicht auch seinen Eintrag im Evangelischen Namenskalender erklärt. Wikipedia: Wilhelm Schmidt (Ingenieur) Stand 10.4.2018 Abgerufen 4.11.2018