Die Retterin der Cornwallgruben.
Vom nördlichsten zum südlichsten Teile der britischen Halbinsel, das war der Wechsel, den die nächsten Jahre für Watt nach seiner Übersiedlung zur Sohoer Fabrik brachten. Vom nördlichen Schottland, wo er Kanäle vermessen hatte, warf ihn das Schicksal nach dem Bergwerkbezirk Cornwall. Denn von hier kamen die meisten Bestellungen auf Wattsche Maschinen, weil viele Grubenbesitzer und Pächter vor dem Ruin, vor Aufgabe ihres Grubenbetriebes standen, wenn es nicht gelang, die die Gruben ersäufenden unterirdischen Wasser rechtzeitig heraufzuschaffen. Erst Wasserräder, die Schöpfwerke ähnlich den Eimerreihen unsrer Baggermaschinen antrieben, — dann die Verwendung vieler Hunderte von Pferden, um die Bewegung eines wagrechten Rades auf ein senkrechtes zu übertragen, Pumpen zu betreiben, die das Wasser emporschafften, — schließlich die ungefügen Newcomenschen Maschinen, die die Pferde ersetzten: das waren die Mittel, mit denen sich der Bergbau damals gegen die Wasser der Tiefe wehrte. Im Grubenbezirk von Cornwall war zur Zeit Watts die Not aufs äußerste gestiegen. Viele Schächte schienen verlassen werden zu müssen, weil mit den Newcomenschen, von Smeaton verbesserten Feuermaschinen nichts mehr zu erreichen war. Ein ganzer Landstrich, Tausende von Familien sahen schlimmsten Zeiten entgegen. Kaum war es daher bekannt, daß Boulton und Watt eine eigne Fabrik zur Herstellung neuer Kraftmaschinen errichteten, als auch schon Bestellungen einliefen. Und weil von dem Ausfall der ersten Maschinen und ihrer Leistungen in den bedrohtesten Gruben der Ruf des ganzen Unternehmens der Firma Boulton und Watt abhing, so weilte Watt selber in den nächsten Jahren mit kurzen Unterbrechungen meist im Cornwaller Grubenbezirk. Es war eine aufregende Zeit für Watt. Die Cornwaller Bergwerkbesitzer und Pächter und erst recht die Arbeiter waren gerade kein gemütlicher Umgang. Immer wieder mußte er »hinaus ins feindliche Leben«, widerspenstige Maschinen in Ordnung zu bringen und die Maschineninhaber zum Bezahlen anzuhalten. Davon schienen diese Leute meist keine Freunde zu sein, ging es ihnen doch oft selber schlecht. So suchten sie sich ihren Verpflichtungen zu entziehen, indem sie mit Boulton und Watt rechteten. Ein Drittel der Kohlenersparnis sollten sie zahlen, und dies nachzurechnen hatte Watt einen Hubzähler am Schwingbaum angebracht. Aber bald fühlte sich dieser, bald jener Pächter im berechneten Quantum ersparter Kohle benachteiligt. Das gab schwere Verdrießlichkeiten, und zehn Jahre dauerte es, bis die Sohoer Firma Überschüsse erzielte. Fast eine Million, genauer vier Fünftel dieses Betrags, hatte Boulton in das Geschäft stecken müssen. Boulton wußte oft am Sonnabend nicht, womit er seine Arbeiter löhnen sollte. Von den Bankiers waren nur mit Mühe Vorschüsse zu erlangen und die neu eingegangenen Schulden drückten auf Watts Gemüt bis zur verzweifeltsten Schwarzseherei. Dazu traten immer neue Aufgaben. Er mußte Zeichnungen neuer Maschinen entwerfen, konstruktive Einzelheiten durchprobieren, dann aber bei andrängender Arbeitsfülle wegen Kopfschmerzen alles liegen lassen. Das gab oft recht schwere Zeiten. Als sich aber die ersten Maschinen in den Bergwerkbetrieben bewährt hatten, kamen auch bald zahlreiche Bestellungen, und es dauerte nicht lange, da waren fast alle Newcomenschen Feuermaschinen aus Cornwall verdrängt und durch Wattsche ersetzt. Zunächst war es die einfachwirkende Niederdruckmaschine, die dort überall Eingang fand, und wir haben jetzt diese Retterin Cornwalls kurz zu betrachten ([Abb. 15]).
Abb. 15. Watts einfachwirkende Dampfmaschine 1788. (Nach Farey.)
Rechts zeigt die Abbildung den Kessel c, in dem der Dampf erzeugt wird. In den Kessel führen zwei Wasserstandsröhren y hinein. Die Flammen und Rauchgase gehen von unten um den Kessel herum durch den Kanal 9 in den Schornstein. Ein Dämpfer w kann durch Zug an seinem Gegengewicht, mit dem er durch eine über eine Rolle führende Kette verbunden ist, höher oder niedriger gestellt werden und dadurch die Stärke des Luftstroms beeinflussen, der den Kamin durchstreicht, mithin den Brand unter dem Kessel anfachen oder dämpfen. Oben vom Kessel führt die Röhre a den Rauch hinüber nach den »Nüstern« oder nozzles des Zylinders, nämlich zu den Ventilgehäusen b und e und der senkrechten Röhre d. Das Ventilgehäuse b enthält das Ventil, durch welches der Dampf in den Zylinder E gelassen wird, wenn der Kolben herabgehen soll. Der Zylinder ist oben geschlossen, die Kolbenstange geht durch eine mit einer Hanfpackung luftdicht gemachte Öffnung des Zylinderdeckels. Der Zylinder ist von einem Behälter eingeschlossen, und zwar so, daß zwischen Zylinder und Behälter eine heiße Dampfschicht lagert, die von der Röhre a aus durch eine kurze Rohrabzweigung rechts oben beim Zylinder eintritt. Hat der Dampf durch das Ventil b Eintritt erlangt, so geht er durch c nach dem Raum über dem Kolben. Ist das Ventil im Ventilgehäuse e geöffnet, so tritt der Dampf durch dieses und die wagerechte Röhre f in den Raum unter dem Zylinder. Das Ventil e heißt Gleichgewichtsventil, weil nunmehr der Dampf über und unter dem Kolben durch die Röhre d miteinander in Verbindung steht. Der Kolben geht in die Höhe nur durch das Übergewicht des Pumpengestänges, das am linken Ende des Schwingbaumes LL aufgehängt ist. Die senkrechte Röhre g verbindet den Raum unter dem Kolben mit dem Kondensator F, wenn das Ventil im Gehäuse i geöffnet ist. Der Kondensator F, gleich der links von ihm befindlichen Luftpumpe H von kaltem Wasser umspült, ist der Raum, wo der Dampf verdichtet wird, so daß unter dem Kolben im Zylinder ein luftleerer Raum entsteht und nun der über dem Kolben drückende Dampf den Kolben herunterdrückt. Dabei wird das Pumpengestänge gehoben und unten im Schacht Wasser angesaugt. Bei x führt eine kleine Kupferröhre nach außen. Die äußere Mündung endigt unter Wasser. Durch diese Röhre kann die Luft beim Ingangsetzen der Maschine ins Freie austreten, nachdem sie durch das Wasser gegangen ist. Das nach außen sich öffnende Ventil ist das Schnüffelventil. Es hat seinen Namen von dem Geräusch, das die durch das Wasser aufquellende Luft erregt. Links vom Kondensator befindet sich, gleichfalls im Kühlwasserbehälter GG, die Luftpumpe H. Ihr Kolben ist doppelt durchbohrt, die oberen Öffnungen sind durch nach oben gehende Klappen verschlossen. Durch diese Klappen kann Wasser und Luft aus dem Kondensator nach oben entweichen, ohne daß das Kühlwasser von außen in die Luftpumpe dringt. Die ausgepumpte Luft oder Flüssigkeit passiert dann noch das Ventil m; da das Kondenswasser aber warm ist, so wird es jetzt aus dem Behälter J, der vom Kühlwassergefäß getrennt ist, durch die Pumpe S, die vom Schwingbaum aus betätigt wird, gleich wieder durch die mit 8 bezeichnete, wagrechte, gestrichelt angedeutete Röhre hinüber nach T und hinunter in den Kessel zur Dampferzeugung geleitet. Nachtragen müssen wir noch, daß sich auch zwischen dem Kondensatorraum und der Luftpumpe unten ein Ventil k befindet, das wie m nur nach links den Weg gibt, nicht nach rechts. Der Dampf im Kondensatorraum wird durch eine Einspritzung niedergeschlagen, die vom Kühlwasserbehälter durch ein Ventil im Gefäß j ausgeht. Das Einspritzventil wird ebenfalls mittelbar vom Schwingbaum aus betätigt. Der eichene Wagebalken, Schwingbaum oder Balancier LL dreht sich um den Zapfen p. Von dem Kreisstück 7 geht die Stange l senkrecht nach unten. Ihr breites Mittelstück ist der Steuerbaum. Das untere Ende betätigt die Luftpumpe. Der Steuerbaum hat an drei Stellen, von denen man auf der Abbildung nur 1 und 2 sieht, vorspringende Zapfen. Sie stoßen beim Auf- und Niedergehen des Steuerbaums an die Handgriffe r, s, 3 der Dampfsteuerungen, die nach den Ventilgehäusen b, e und i gehen. Bei t, u und 4 befinden sich die Steuerwellen. Wenn zum Beispiel 1 auf r drückt, dann geht der Hebelarm rechts von t in die Höhe. Damit geht aber auch die Zugstange hoch, die den Hebelarm des Ventils b außerhalb des Ventilgehäuses b hebt und infolgedessen innen im Ventilgehäuse das gezähnte Kreisstück, das Zahnstangenstück, in das der Hebelarm eingreift, hinabdrückt. Dadurch wird das Ventil geschlossen. Geht der Zapfen bei 1 wieder in die Höhe, so wird das Ventil b dadurch geöffnet, daß ein Gewicht auf einen Hebelarm wirkt, der die Steuerwelle t von links nach rechts dreht. Gewicht und Hebelarm sind auf der Abbildung nicht zu sehen. In gleicher Weise werden die beiden andern Ventile geschlossen und geöffnet. Man muß sich, um eine klare Vorstellung zu bekommen, mit einiger Geduld in die Zeichnung versenken und sich vor allem vergegenwärtigen, daß die Steuerwellen t, u und 4, die senkrecht zur Papierfläche stehen, noch wagrechte kurze, nicht gezeichnete Hebelarme tragen, an denen Gewichte so ziehen, daß die Steuerwelle eine Drehung beschreibt, sobald nicht die Handgriffe r, s und 3 von den Zapfen des Steuerbaums oder von der Hand des Maschinisten auf einen bestimmten Weg gezwungen werden. Wir verweisen hier auf die zwei Dampfsteuerungen von Maschinen, die im Gegensatz zu der hier beschriebenen einfachwirkenden doppelt wirkend sind. Es heißt das, daß der Dampf bei ihnen nicht nur über und unter den Kolben tritt, sondern daß er auch auf beiden Seiten Arbeit leistet ([Abb. 16] u. [17]).
Abb. 16. Steuerung an den ersten doppeltwirkenden Wattschen Maschinen.
Abb. 17. Zylinder, Steuerung, Kondensator, Luftpumpe, Schnüffelventil an Watts doppeltwirkenden Maschinen mit Drehbewegung 1787–1800.
Wie fast alles Neue, hatte auch die Wattsche Kondensatormaschine gerade in zünftigen Kreisen ihre Gegner, die mit überlegener Miene erklärten und im Lande aufschrien, diese Maschine stelle so hohe Anforderungen an genaue Werkstättenarbeit, daß keine Werkleute noch Werkzeugmaschinen ihnen entsprechen könnten, und daß daher die Maschinen selbst sich nie bewähren würden. Boulton und Watt konnten mit Ruhe gegen derartige Aussprengungen ihre Erfolge reden lassen. In ganz England und bald auch im Ausland wurde bekannt, was die Maschinen in den Cornwaller Bergwerken leisteten. Mancher Besitzer von Kupferwalzwerken oder Mühlen oder wer sonst auf Wasserräder als Betriebskraft angewiesen war, wünschte sich im stillen, wenn Dürre oder Frost das Wasserrad zum Stillstand brachte, ebenfalls die Vorteile der neuen Dampfmaschine, die die Grubenbesitzer ihr nachrühmten. Die Dampfmaschine konnte Tag und Nacht, winters und sommers arbeiten. Frost oder Dürre ließ sie, bei aller Wärme, »kalt«. Obwohl nun Watt angesichts der vielen neuen Aufgaben wenig Lust hatte, die Dampfmaschine auch für andre Betriebe einzurichten, so drängte ihn doch Boulton unaufhörlich, diesem Gedanken näher zu treten. Boulton sah voraus, daß das Bergwerksgeschäft, der Absatz für Grubenbezirke, ein zu beschränktes Feld sei. Er wollte die neue Maschine für alle möglichen Gewerbebetriebe verwendet sehen, und Watt mußte nachgeben. Vor allem war es nötig, die hin und her gehende Bewegung der Balanciermaschine in eine drehende zu verwandeln. Man hatte damals noch keine Erfahrung auf diesem Gebiete, so daß selbst ein so gewiegter Ingenieur wie Smeaton, dem Watt nachrühmt, daß »seine Lehren und Beispiele sie alle zu Ingenieuren gemacht hätten«, 1781 erklärte, eine Dampfmaschine sei niemals als Ersatz eines Wasserrades für den gleichmäßigen Betrieb zu gebrauchen, dabei sei es ganz einerlei, ob sie mit Kurbel oder sonst etwas zur Erzeugung der Drehbewegung versehen sei.