Die calorische Maschine

Die calorische Maschine.

Wenn wir den verehrten Lesern im Nachfolgenden über den neuen Bewegungsmechanismus, die calorische Maschine, berichten, so hoffen wir ein doppeltes Interesse aus dem Grunde in Anspruch nehmen zu dürfen, weil einmal der Gegenstand an sich ein höchst wichtiger, für das ganze praktische Leben bedeutsamer ist, und sodann, weil die hunderttausend Exemplare der Gartenlaube seit einiger Zeit mit Hülfe dieses Motors gedruckt werden. Und hoffentlich besteht zwischen ihr und ihrem weiten Leserkreise ein Band der Anhänglichkeit und Neigung, das es dem Letzteren gewiß wünschenswerth macht, über die Technik der Herstellung des Blattes von Zeit zu Zeit ein Wörtchen zu hören. Außerdem wird aber auch dem Laien eine verständliche Darstellung der Geschichte und des Wesens der calorischen Maschine, welche gegenwärtig allenthalben so großes Aufsehen macht, und zwar nicht blos bei den Männern des Fachs, sicherlich willkommen sein.

Es ist eine unwiderlegbare Thatsache, daß die Dampfmaschine, diese großartige Bewegungskraft, welcher der Erdball seine jetzige Gestalt verdankt, keineswegs ein vollkommener Mechanismus ist und nicht allen Ansprüchen genügt, welche man an einen Motor dieser Art zu stellen berechtigt zu sein glaubt. Seitdem daher der Dampf seine Herrschaft im praktischen Leben begründet hat, fehlte es nicht an Versuchen mannichfachster Art, einen Ersatz für ihn zu finden ohne die ihm anklebenden Mängel. Das Ausdehnungsvermögen der erwärmten Luft, die Expansionskraft, ist es in erster Reihe gewesen, welche dazu vorgeschlagen wurde, und zahlreiche Experimente beschäftigten sich seit Ende des vorigen Jahrhunderts mit der Verwirklichung des Gedankens. Luftexpansionsmaschinen, theils im Modell, theils in ganzer Ausführung, waren von England und Schottland aus dem Publicum schon mehrmals angepriesen worden, ohne daß eine einzige dieser Erfindungen es vermocht hätte, sich Bahn zu brechen, oder ein mehr als vorübergehendes, locales Aufsehen zu erregen. Da erschien im Jahre 1833 der schwedische Ingenieur Johannes Ericson, geboren 1803, mit einer Heißluftmaschine in London, welche er Caloric Engine nannte. Dem Berichte nach arbeitete dieselbe zur Zufriedenheit; die Männer der Wissenschaft sprachen sich günstig darüber aus, desto ungünstiger die Praktiker, die Constructeure, die Dampfmaschinenfabrikanten. Gekränkt wanderte Ericson nach Nordamerika, wo es ihm bald gelang, sich einen berühmten Namen zu erwerben; insbesondere schreibt man ihm, wenn auch mit Unrecht, die Erfindung der Schiffsschraube zu. Aber über seinen übrigen Arbeiten vernachlässigte er nicht sein Lieblingskind, die calorische Maschine. Es gelang ihm im Jahre 1848 eine solche erste von 5 Pferdekraft in einer Maschinenfabrik von New-York aufzustellen und in Gang zu bringen, welcher bald eine zweite von 60 Pferdekraft folgte. Bei der Weltausstellung in London, im Jahre 1851, war eine Ericson’sche kalorische Maschine in der amerikanischen Abtheilung ausgestellt; sie wurde aber mehr als ein Spielwerk, denn als ein nützlicher Mechanismus betrachtet. Dagegen gab sie Anlaß zu einer heftigen Reclamation, welche die Erfindung für einen Deutschen in Anspruch nahm.

Der Amtmann Prehn in Lauenburg hatte sich sein ganzes Leben lang mit mathematischen und physikalischen Experimenten beschäftigt, und es war ihm angeblich schon im Jahre 1820 gelungen, auf dem Papier eine Maschine zu construiren, in welcher die Expansivkraft der atmosphärischen Luft als mächtiges Triebwerk benutzt wurde. Als der Erfinder durch Unglücksfälle sein ganzes Vermögen verlor, bauete er auf diese seine Idee die Hoffnungen einer neuen Zukunft. Aber in England wie in Preußen vermochte er nicht anzukommen in Folge der mangelhaften Patentgesetzgebung, obgleich in ersterem Lande Macpherson und Stephenson, in letzterem Alexander von Humboldt sich lebhaft für ihn und seine Sache interessirten. Darüber starb der Mann an gebrochenem Herzen. Seine Erfindung ward durch Professor Karsten in Kiel der dänischen Regierung vorgelegt und ist seitdem verschollen. – Wenn auch die Möglichkeit nicht abgeleugnet werden darf, daß Ericson von dem Project des lauenburgschen Amtmanns näher hätte unterrichtet sein können, so ist doch auch hinwiederum die Thatsache um so mehr unerwiesen, als schon in England zahlreiche Patente auf Luftexpansionsmaschinen ausgegeben waren und viele Physiker, wie schon erwähnt, sich selbständig mit dem Problem beschäftigt hatten. Da konnten denn recht gut auch zwei Männer von Begabung auf annähernd denselben Gedanken der Ausführung gerathen, jedenfalls ist es bezeichnend, daß die Pläne und Arbeiten Prehn’s in den dänischen Archiven so spurlos verschwunden sind; obgleich dies nicht auffallen kann, da ja schon so vieles gut Deutsche in Dänemark zu spurlosem Verschwinden gebracht worden ist.

Auf den Gipfelpunkt ihres Glanzes und Ruhmes schien die calorische Maschine zu treten am 15. Februar 1853, dem Tage, an welchem der „Ericson“, ein Schiff von 2200 Tonnen Gehalt, mit ihr in einer Stärke von 600 Pferdekraft seine erste Probefahrt machte. Allein diese, wenn sie gleich gelang, schien leider das Grab der Erfindung gewesen zu sein. Es hatten sich so viele Mängel bei dem neuen Bewegungsapparat herausgestellt, daß nach dem Urtheil aller Sachverständigen an eine dauernde, wirksame Benutzung desselben nicht gedacht werden konnte. Zwar unternahm Ericson mit aller Energie sofort verschiedene Aenderungen, allein auch diese erwiesen sich nicht als hinreichend, so daß es kaum mehr überraschte, als man noch in demselben Jahre vernahm, die calorischen Maschinen seien aus dem Schiff entfernt und an deren Stelle eine gewöhnliche Dampfmaschine eingesetzt worden. Von nun an hörte man Nichts weiter über die calorische Maschine.

Aber der Genius ihres Erfinders schlummerte nicht. Der Hauptgedanke bei der früheren Construction war die unaufhörliche Benutzung der einmal erzeugten Wärme, so daß nach der Anfeuerung dem Brennstoff blos die Aufgabe blieb, den unvermeidlichen Wärmeverlust durch Ausstrahlung, Undichtheit u. s. w. zu ersetzen. Ericson verwirklichte diesen genialen Gedanken durch die sogenannten Regeneratoren, Systeme von zahlreichen, feinmaschigen Drahtsieben, welche einestheils der heißen Luft ihren Wärmegehalt entzogen und sie so abkühlten, anderntheils der abgekühlten Luft wieder die in ihren Geweben angesammelte Hitze mittheilten. So sinnreich diese Construction in der Theorie erscheint, so wenig bewährte sie sich in der Praxis; sie mußte daher mit sammt ihrem Princip aufgegeben werden, und Ericson entschloß sich dazu, wenn auch nur mit schwerem Herzen. Denn es kann mit aller Bestimmtheit gesagt werden, daß das System der Regeneratoren der merkwürdigste und interessanteste Theil bei der Construction der alten calorischen Maschine gewesen ist, und daß die neue erst dann ihre Vollkommenheit erreichen wird, wenn es gelungen ist, dasselbe wieder auf eine oder die andere sichere Art daran anzubringen.

In Deutschland hatte die calorische Maschine von Anfang an keinen rechten Anklang gefunden, man hatte sie schlechtweg, als eine Tändelei ohne Werth, verworfen. Um so überraschter war man, als man plötzlich erfuhr, daß in Nordamerika schon Tausende, in der einzigen Stadt New-York über 200 calorische Maschinen in Thätigkeit seien und Nichts zu wünschen übrig ließen. Da galt es denn, der alten Welt einen wichtigen Vortheil zu erobern. Das Verdienst, die neue Bewegungskraft in Deutschland eingeführt zu haben, gebührt dem Ingenieur Brami Andreä der Maschinenfabrik zu Buckau, welcher in Nordamerika seine Studien gemacht hatte. Unter seiner Leitung wurde die erste deutsche calorische Maschine gebaut und in der Hänel’schen Hofbuchdruckerei in Magdeburg aufgestellt. Sie bewährte sich so trefflich, daß alsbald zahlreiche Aufträge erfolgten; gleichzeitig war die Wilhelmshütte bei Sprottau in Schlesien mit der Fabrikation calorischer Maschinen vorangegangen und hatte verschiedene wesentliche Verbesserungen an denselben angebracht; viele andere Maschinenfabriken ergriffen gleichfalls das neue Unternehmen, und gegenwärtig sind wohl schon Hunderte von calorischen Maschinen in Deutschland thätig und viel mehr noch wahrscheinlich in Bestellung gegeben.

Um die Construction der calorischen Maschinen in ihrer jetzigen Gestalt so viel wie möglich kennen zu lernen, ersuchen wir die werthen Leser, uns in das Souterrain der Wiede’schen Buchdruckerei zu Leipzig zu begleiten, wo die Gartenlaube gedruckt wird. Geleitet von dem freundlichen Herrn Factor steigen wir nieder, und alsbald führt uns ein regelmäßiger Schall, ähnlich dem des abwechselnden Aufschlagens mehrerer Hämmer, nach dem engen, gewölbten Raum, wo die Maschine, wie es die Localität erlaubt, aufgestellt ist. Beim Oeffnen der Thüre schlägt uns eine heiße Luft entgegen, die jedoch zur strengen Winterszeit und mit einiger Gewöhnung ganz gut zu ertragen ist. Da die Druckerei wahrscheinlich bald in das eigne Haus des Besitzers übersiedeln wird, so sind noch nicht alle Anordnungen so getroffen, wie es wünschenswerth wäre, namentlich wird die abgängige heiße Luft nicht zur Erwärmung der Locale benutzt, sondern weiter geleitet; dieselbe dürfte jedoch späterhin, wenn die gehörigen Vorkehrungen getroffen worden sind, ebenfalls zur Verwendung gebracht werden. Mit der größten Verwunderung betrachtet man die nette, kleine Maschine, welche einen so gewaltigen Nutzeffect gewährt. Sie nimmt nicht mehr Raum ein, als ein großer Tisch, und wie sie dasteht, ist sie fertig, ohne Anhängsel, Kessel, Brunnen, Röhren u. s. w. Die Maschine, in der Stärke von 4 Pferdekraft, ist eine doppelte, d. h. sie hat 2 Cylinder von je 24 Zoll Durchmesser. Bei 170-180° R. betreibt sie sechs Schnellpressen von König & Bauer, darunter vier doppelte, sehr bequem, und es ist eine wahre Freude zu sehen, in welcher Gleichmäßigkeit, Accuratesse und Schönheit die Bogen der Gartenlaube daraus hervorfliegen. Die Leistung kann erhöht und die heiße Luft ohne Gefahr bis auf 250° R. gespannt werden. Der Brennmaterialverbrauch beträgt, im Maximum von 13 Stunden, 4 sächsische oder 8 berliner Scheffel leichte Gascoaks. Im gewöhnlichen Betrieb ersetzt die Maschine die Arbeit von 15–18 Menschen; ihren Ankaufspreis ohne Transmission etc. auf 1500 Thaler berechnet, läßt sich nunmehr sehr leicht das Facit der Betriebskosten und der Ersparnisse ziehen.

Die nunmehrige Construction der calorischen Maschine ist die folgende, einerlei, ob dieselbe einfach oder doppelt sei. In dem Cylinder arbeiten zwei Kolben, von welchen der eine, der Arbeitskolben, mit zwei Ventilen zur Lufteinsaugung und Ausstoßung versehen ist und vermittelst des auf ihn wirkenden Ueberdrucks der heißen Luft die Betriebswelle in Bewegung setzt. Der zweite, der Speisekolben, hat mit der Bewegungsübertragung Nichts zu thun, sondern er dient nur dem Arbeitskolben zum Schutz gegen die directe Wärmewirkung der Feuerwand, so wie er auch durch seine pumpende Wirkung beim Zurückgehen das Ventil öffnet, welches die frische Luft zuläßt. Zur Erreichung des ersteren Zwecks besteht der Kern des Speisekolbens aus Holz und Kohlenpulver in einer dünnen Metallhülse; er geht nicht so dicht in dem Cylinder, wie der Arbeitskolben, zu dessen Dichtung eine einfache Lederung, die mit Talg geschmiert ist, völlig hinreicht. Nach der Seite der Feuerung hin ist der Cylinder durch eine mit Chamotte ausgekleidete Wand, welche zugleich diejenige des Ofens bildet, verschlossen, auf der andern Seite hingegen ist er offen, mit der Luft in Verbindung. Einen wichtigen Theil bildet bei einfachen Maschinen das Schwungrad, von besonderer Schwere und mittelst eingegossenen Bleies auf seinem Kranze ungleich belastet. An der inneren Seite des letzteren hat es Einschnitte, in die ein Hebelwerk greift, so daß damit beim Beginn der Arbeit der Schwerpunkt des Schwungrads etwas über den Gipfel seiner Peripherie hinausgerückt werden kann, worauf dasselbe sofort in regelmäßigen Umschwung tritt. Bei einer doppelten Maschine jedoch ist der Kranz des Schwungrads gleich schwer. Die heiße Luft wirkt in der calorischen Maschine nicht direct auf den Kolben, wie der Dampf in der Dampfmaschine, sondern in entgegengesetzter Weise. Bei dem Rückgang des Speisekolbens in größerer Geschwindigkeit, als des Arbeitskolbens, wird die verbrauchte heiße Luft durch das eine Ventil im Arbeitskolben entfernt; dasselbe schließt sich wieder, ehe der Speisekolben am Ende seines Laufs ist, so daß die übrig gebliebene heiße Luft zusammengepreßt wird und das stählerne Ringventil über dem Kranze des Speisekolbens schließt, welches ungefähr die Stelle des Schiebers bei der Dampfmaschine vertritt. Rings an seinem Rande hat der Speisekolben schräge Einschnitte von etwa 2 Zoll Breite und 1/4 Zoll Tiefe, durch welche die Luft von der einen auf die andere Seite des Kolbens passirt, wenn das Ringventil offen ist. Indem sich nun der Speisekolben rasch von dem Arbeitskolben entfernt, bildet sich zwischen beiden eine Art leerer Raum, wodurch die Ventile des Arbeitskolbens sich öffnen und atmosphärische Luft mit hinreichendem Druck zwischen beide Kolben tritt. Auf diese Weise wird stets die Zufuhr frischer Luft ganz leicht ermöglicht. Bewegt sich hingegen der Speisekolben dem Arbeitskolben entgegen, so wird nach dem Schluß der Ventile in letzterem die Luft zwischen beiden so zusammengepreßt, daß der Stahlring des Speisekolbens sich verschiebt, wodurch dann die frische Luft durch die Einschnitte des letzteren zwischen den Boden des Speisekolbens in die Feuerwand tritt. Von der letzteren empfängt sie sofort durch Strahlung Wärme und Ausdehnungsvermögen, das Stahlringventil des Speisekolbens drückt sich wieder zu, und beide Kolben werden nunmehr mit gleicher Kraft nach vorwärts getrieben, worauf sodann der ganze Vorgang wieder von Neuem beginnt.– Wir wissen nicht, ob wir in dieser möglichst zusammengedrängten Beschreibung so klar gewesen sind, wie wir wünschen, hoffen indessen, daß dieselbe genügen werde, um dem werthen Leser wenigstens ein ungefähres Bild von der Thätigkeit der calorischen Maschine zu verschaffen.

Wenn eine neue Maschine sich so rasch Geltung verschafft, wie der calorischen gelungen ist, so müssen ganz besondere Gründe dafür vorhanden sein. In der That lassen sich derselben folgende Vorzüge gegenüber der Dampfmaschine vindiciren.

1) Brennmaterialersparniß. Diese beläuft sich, übereinstimmenden Urtheilen und Erfahrungen nach, auf zwei Drittheile, ein nicht genug zu beachtender Vortheil, zumal die abgehende Wärme bequem zur Heizung von vielerlei Räumlichkeiten verwendet werden kann. Auch das Anfeuern der calorischen Maschine dauert nicht so lange, wie bei der Dampfmaschine, und geschieht in höchstens einer halben Stunde.

2) Sie erfordert zur Aufstellung nur einen sehr geringen Raum und gar keine Baulichkeiten, weder Kesselhäuser und hohe Schornsteine, noch Brunnen. Jede gewöhnliche Rauchesse kann den abgehenden Rauch weiter führen.

3) Sie ist völlig gefahrlos; da Kessel und Wasser wegfallen, so ist an eine Explosion nicht zu denken. Ebenso ist sie nicht feuergefährlicher, als jeder Zimmerofen. Deshalb bedarf es zu ihrer Aufstellung und Ingangbringung weder der obrigkeitlichen Concession, noch der Prüfung, noch der polizeilichen Ueberwachung, und damit ist der Besitzer einer Masse von Chicanen überhoben, an welchen bekanntlich der Dampfmaschineneigenthümer stets an der Kette liegt.

4) Die Wartung ist so einfach, daß jeder Arbeiter sie sofort übernehmen kann und es keines gelernten Feuermanns dazu bedarf; ebenso ist die Unterhaltung leicht, und der Gang wird nicht wie bei der Dampfmaschine, durch Kesselräumung u. s. w. unterbrochen

5) Die calorische Maschine läßt sich leicht von einem Orte zum andern transportiren und kann auch wahrscheinlich gleich als transportable Maschine eingerichtet werden.

6) Sie arbeitet gleichmäßiger als eine Dampfmaschine von der nämlichen Pferdekraft und ist, besonders in kleinen Dimensionen, wo die letztere am meisten zu wünschen übrig läßt, effectreicher als diese.

Den aufgezählten bedeutenden Vorzügen treten allerdings einige Nachtheile entgegen, welche wir, um gerecht zu sein, nicht verschweigen dürfen. Dahin gehört, daß es bis jetzt noch nicht gelungen ist, stärkere calorische Maschinen als von 6 Pferdekraft zu construiren, und dies auch schwerlich gelingen wird, weil es unmöglich ist, bei einem größeren Cylinderdurchmesser, als 32 Zoll, die Dichtheit des Kolbengangs auf längere Zeit hin zu garantiren. Die öftere Abnutzung des Speisekolbens ist ebenfalls ein Uebelstand, glücklicherweise ist derselbe aber leicht und wohlfeil zu repariren. Dagegen muß das Geräusch, welches die Maschine durch das Spiel ihrer Federhebel, Ventile u. s. w. verursacht, allerdings lästig genannt werden; inzwischen ist es schon durch geschickte Metallcombinationen theilweise beseitigt worden. Daß die Feuerungseinrichtung noch eine ziemlich unvollkommene ist, wollen wir als Nebensache gelten lassen; jedenfalls wird es immer wünschenswerth bleiben, die verbrauchte heiße Luft mindestens theilweise wieder zur Speisung der Flammen zu verwenden.

Die calorische Maschine will und wird die Dampfmaschine zwar nicht ersetzen, dahingegen wird sie ein wichtiges Glied in der großen Kette der Hülfsmittel menschlicher Industrie bilden, indem sie da helfend und fördernd eintritt, wo nur eine geringe Anzahl von Menschenkräften durch die mechanische Kraft ersetzt werden soll. Je kleiner die Kraft, um so theurer, unvortheilhafter arbeiten die Dampfmaschinen; umgekehrt ist es bei den calorischen Maschinen, in welchen die Kunst, das Handwerk, das Gewerbe nunmehr das langersehnte Mittel erhalten haben, sich zur Industrie empor zu schwingen und erfolgreich mit dem Capital des Fabrikanten zu concurriren. Für Buchdruckereien, lithographische Anstalten, Schusterwerkstätten, Drehereien, Schleifereien, für Pumpwerke, Eisengießereien, Poliranstalten etc. wird inskünftig die calorische Maschine das bevorzugte Triebwerk sein, und von ihrer Einführung an wird der Aufschwung dieser Gewerbe datiren. Ebenso derjenige der Landwirtschaft. Dieser hatte es bisher, namentlich in Deutschland, an einer billigen und gefahrlosen Bewegungskraft gemangelt, wie ihr Betrieb dieselbe verlangt. Dem Gebrauch der transportablen Dampfmaschinen setzten sich theils die hohen Unterhaltungskosten, theils die verkehrten und verrotteten Ansichten der Feuerpolizei und der Versicherungsgesellschaften entgegen. Keiner dieser Einwände kann gegen die calorische Maschine erhoben werden; sie ist für den Landwirth eine Bürgschaft besserer Zukunft. Und gern unterschreiben wir das Urtheil der Amerikaner, wenn sie über dieselbe sagen: „Eine Maschine, welche die Handarbeit des Menschen für jährlich 25 Dollars verrichtet und dabei fünfmal weniger kostet, als ein Negersclave, welche ihren Besitzer niemals ärgert, ihm nie davonläuft, keine Arbeit versagt und nicht mit Aufruhr gegen die Arbeitgeber droht, eine solche Arbeitskraft ist dazu berufen, in der kürzesten Zeit alle Maschinen und Geräthe des Ackerbaues in Bewegung zu setzen, dem Menschen alle unreinlichen, gesundheitsschädlichen und gefährlichen Verrichtungen abzunehmen, die kostspielige Sclavenarbeit gänzlich aufzuheben und die Sclaven-Halter zum Nachdenken zu zwingen, wie sie ihre armen, gepeinigten schwarzen Brüder am schnellsten los werden. Und dazu berufen ist die calorische Maschine.“ –

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