1812: Richard Trevithick liefert eine Maschine mit Cornish Boiler aus

Unter einem Cornish Boiler (im Deutschen soviel wie Walzenkessel, gelegentlich auch Cornwallkessel) versteht man einen Kessel mit der Geometrie eines liegenden Zylinders mit einem axial verlaufenden großen Flammrohr, welches an einem Ende auch die Feuerung aufnimmt, siehe Bild @fig:1812-1.

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Dickinson schreibt, dass ein solcher Kessel ab 1812 Dampf für eine Maschine Richard Trevithick’s lieferte, die bei Sir Christopher Hawkins eine Dreschmaschine antrieb. Der Kessel ist im Science Museum erhalten ^{1 2}.

Schon bei früheren Maschinenkonstruktionen hatte Trevithick sich weit von den Kofferkesseln entfernt, die bis dahin Standard waren

• so gab es in seiner Dredger Engine ein Flammrohr welches in ein Rauchrohr überging. In ähnlicher Weise hatte das auch Oliver Evans in den USA getan, vergl. [Bala-Gamma auf http://balancier.eu].

Wieder einmal war Trevithick sich seiner Sache sicher und ließ am 27. Mai 1812 eine Anzeige in der »Cornwall Gazette« veröffentlichen ³:

HIGH PRESSURE STEAM BOILERS, with the fireplace in the midst of the water. The same may be applied to any Engines working on Messrs. Bolton and Watts’ plan, in a short time after such Boilers are made; where the savings are worth attention, as being far above the old mode of working. A specimen of the same may be seen at Dolcoath Mine, where the Agents had full power from the Patentees to make trial of these Boilers, under certain restrictions of premium to be paid, if the savings should prove satis— factory. The plan at Dolcoath is three Boilers, (2 of 5 feet and one of 6 feet diameter, about 20 feet long) working a 63 inch double Engine, 11 strokes per minute about 200 fathoms deep. The above Boilers were fixed by William West; of whom instructions and drawings may be had on application.

HOCHDRUCK-DAMPFKESSEL, mit dem Feuerrost in der Mitte des Wassers. Diese können bei allen Maschinen genutzt werden, die nach dem Plan der Herren Boulton und Watt arbeiten, direkt nach der Fertigstellung solcher Kessel; wenn die damit einhergehende Ersparnis, die weit über der bisherigen Arbeitsweise liegt, beachtet wird. Ein Exemplar eines solchen Kessels kann in der Dolcoath Mine besichtigt werden, wo die Ausführenden von den Patentinhabern die Erlaubnis hatten, diese Kessel auszuprobieren, wobei eine Prämie zu zahlen ist falls die Ersparnis zufrieden stellend sein sollte. In Dolcoath werden drei Kessel (2 mit 1,5 m und einer mit 1,8 m Durchmesser, etwa 6 m lang) betrieben, die eine 1,60 m doppelt wirkende Maschine versorgen, die mit 11 Hüben pro Minute etwa 365m tief. Die Kessel wurden von William West gefertigt; bei ihm sind Anweisungen und Pläne auf Anfrage erhältlich.

Trevithick konnte finanziell wohl nicht profitieren. Da es keinen Patentschutz gab, wurde der Cornwallkessel oft gebaut. Eine Folgeentwicklung war ab ca. 1844 der »Lancashire Boiler« mit zwei großen Rauchrohren, siehe [1844: William Fairbairn erhält ein Patent auf den Lancashire Boiler].

1812: Das Dampfschiff Comet befährt die Strecke Glasgow - Greenock

Henry Bell, ein Hotelbesitzer in Helensburgh, einem kleinen Städtchen am Fluß Clyde in Schottland, ließ sich 1811 in Glasgow ein Schiff bauen, welches mit einer Bell-Crank Maschine ausgestattet wurde [vergl. Watt-Beta Bell-Crank-Details auf http://balancier.eu], siehe Bild @fig:1812-2. Das »Comet« getaufte Schiff war das erste in Europa, mit dem regelmäßige Fahrten durchgeführt wurden (von Glasgow zur Mündung des Clyde nach Greenock und den Clyde querend nach Helensburgh). 1912 heißt es in der ZVDI ⁴ dazu:

Die erste Versuchsfahrt des “Comet” fand Ende Juli 1812 statt, und wenige Tage darauf, in den ersten Augusttagen 1812, konnte der “Comet” mit 20 Fahrgästen an Bord seine erste öffentliche Fahrt antreten. Bell nahm 100 M dafür ein. Am 5. August war dann in den Glasgower Zeitungen eine große Anzeige zu lesen, wonach die Dampfschiffahrt zwischen Glasgow und Greenock nunmehr eröffnet sei.

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Die Bildunterschrift eines weiteren, ähnlichen Bildes lautet:

Engine of the »Comet«. Designed and constructed by the Subscriber at Glasgow in 1811 and Started in Vessel in Aug. 1812. [Unterschrift]. The »Comet« was the First Vessel propelled by Steam that regularly traded in Europe.

Maschine der »Comet«. Entworfen und gebaut durch den Unterzeichneten in Glasgow 1811 und im Schiff eingesetzt Aug. 1812. [Unterschrift]. Die »Comet« war das erste dampfbetriebene Schiff, welches in Europa regelmäßig verkehrte.

Der Unterzeichner, also der Konstrukteur war John Robertson. Das Schiff wurde »Comet« getauft, weil im Jahr zuvor ein sog. »Großer Komet« am Himmel zu beobachten gewesen war, ein tiefes Erlebnis für viele Menschen, welches etliche Spuren auch in Literatur und Kunst hinterließ ⁵. Es gibt eine Replika dieses Schiffes ⁶. Bei YouTube fand sich eine Filmsequenz vom Stapellauf. Man sieht sehr schön das Querhaupt der Bell Crank Maschine beim Auf- und Niedergehen ⁷.

1812: Richard Trevithick baut auf Wheal Prosper einen Prototypen mit dem Cornish Cycle

1812 gelang es Richard Trevithick, noch eine weitere Idee in die Tat umzusetzen: Höherer Dampfdruck, Ausnutzung der Expansion bei gleichzeitiger Nutzung des durch Kondensation entstehenden Teilvakuums.

Dickinson und Titley zitieren ausführlich aus einem Brief Richard Hosking’s von 1843 ⁸. Er antwortete auf Fragen, die ihm J.S. Enys gestellt hatte. Hosking hatte 1812 Trevithick bei dieser Maschine assistiert. Enys arbeitete Dr. Pole zu, der 1844 ein Buch zur Cornish Pumping Engine veröffentlichte ⁹.

Einige der wichtigen Aussagen, die Hosking in diesem Brief traf, lauten:

No. 6. Cylindrical Boiler, 24 ft long from 5 ft 6 in to 6 ft diameter, with fire Tube in the usual way, except a little flattened on the upper side, so as to give more steam room in the Boiler.

No. 7. The Engine worked more expansively than any other Engine I have seen, except Taylors at United Mines. Should say cut off at 1/9, or even less. …

No. 11. The steam pressure in the Boiler must have been about 40 lbs pr inch.

Nr 6. Zylindrischer Kessel, 7,30 m lang, Durchmesser ca. 1,80 m, die Feuerbüchse in üblicher Manier, mit Ausnahme einer kleinen Abflachung an der Oberseite, um den Dampfraum im Kessel zu vergrößern.

Nr 7. Die Maschine arbeitete mit stärkerer Expansion als ich es je gesehen habe, mit Ausnahme von Taylors in den United Mines. Schätze 1/9 oder noch etwas weniger. …

Nr 11. Der Dampfdruck muß bei 2,7 bar gelegen haben.

Die Ausnahme, von der Hosking spricht, bezieht sich nach meinem Verständnis auf seine Erfahrungen rund 30 Jahre nach Trevithick’s Maschine von Wheal Prosper ¹⁰. Auch die Formulierung »Feuerbüchse in üblicher Manier« bezieht sich natürlich auf 1843: Da war das, was 1812 völlig neu war, eben üblich geworden.

Letztlich kommen Dickinson und Titley zu der folgenden Aussage:

The authors are of the opinion unequivocally that the Wheal Prosper engine was the first Cornish engine. This is no small claim to make on Trevithick’s behalf, but the authors do so in justice to a man who never claimed it for himself.

Die Autoren sind der einhelligen Meinung, dass die Wheal Prosper Maschine die erste “Cornish Engine” war. Dieser Anspruch gebührt Trevithick, dem die Autoren damit Gerechtigkeit widerfahren lassen, obwohl er dies für sich selber nie beansprucht hat.

Ich halte dieses Urteil für bedeutsam. Dickinson hatte sich zum Zeitpunkt der Abfassung von Trevithick’s Biographie so intensiv wie kaum ein anderer mit dem Werk James Watt’s beschäftigt. Dieser hatte sich sehr wohl auch mit dem Nutzen der Expansion befasst, war aber zu der Ansicht gekommen, dass bei dem verwendeten Dampfdruck kein nennenswerter Gewinn zu erwarten war ¹¹.

Die Maschine Trevithick’s war klein und eher ein Prototyp (so sagt es Hosking in seinem Brief). Aber sie stand am Beginn einer sehr eindrucksvollen Entwicklung.

Eigentümlich scheint mir, dass der »Prototyp« ab 1813 in [Lean’s Engine Reporter] aufgeführt wird. Für den Februar 1813 führt der kleine 24” Prototyp mit 26,7 die Liste an, gefolgt mit 25,3, die aber von einer 66” Maschine geleistet wurden ¹². Der letzte Eintrag aus dem Juli des gleichen Jahres mit 17,2 läßt vermuten, dass es Probleme gab, danach wurden keine Zahlen für Wheal Prosper mehr angegeben. Vielleicht war der Kessel die Ursache. Zum einen waren die geschmiedeten Kesselbleche ziemlich inhomogen und recht klein, was eine große Nahtlänge erforderte. Zum anderen gelang es noch über lange Zeit nicht, eine dauerhafte metallisch dichte Verbindung zu fertigen. Zwar verstemmte man die Bleche, aber zusätzlich wurde noch 1847 »Kitt« empfohlen ¹³.

Die Arbeitsweise der Cornish Engine bekam einen eigenen Namen: The Cornish Cyle. Eine Beschreibung findet sich z.B. auf der Webseite der Crofton Pumping Station ¹⁴. In freier Übersetzung heisst es dort:

Cornish Cycle

Die Maschine sei in Ruhestellung, d.h. die Seite des Balancier mit dem Pumpengestänge steht im unteren Totpunkt, dementsprechend befindet sich der Kolben im oberen Totpunkt. Ein- und Auslaßventil sind geöffnet, das Equilibrium-Ventil (Ausgleichsventil) ist geschlossen.

Wenn der Maschinist die Dampfzufuhr vom Kessel öffnet, drückt der einströmende Dampf den Kolben nach unten, wodurch der Pumpenkolben angehoben wird. Während der Kolben sich auf dem Weg in den unteren Totpunkt bewegt, wird das Einlaßventil geschlossen. Der Kolben geht weiter nach unten - dies bewirkt die Expansion des Dampfes.

Im unteren Totpunkt wird das Auslaßventil geschlossen und das Equilibrium-Ventil geöffnet. Nun könnte Dampf auch zur Unterseite des Kolbens strömen. Dies geschieht auch, da nun das Gewicht des Pumpengestänges den Kolben wieder zum oberen Totpunkt zurückzieht.

Dort angekommen, wird das Equilibrium-Ventil geschlossen und das Auslaßventil geöffnet. Zur gleichen Zeit wird das Einlaßventil geöffnet und kaltes Wasser in den Kondensator gespritzt. Dadurch kondensiert der Dampf im Kondensator, dem Verbindungsrohr und dem Raum unterhalb des Kolbens. Ein Vakuum entsteht.

Im nun beginnenden nächsten Arbeitshub drückt also der Frischdampf von oben und das Vakuum »zieht« von unten.

Stand: 13.9.2018

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