Die Geschichte der Dampfmaschine bis James Watt. Geitel Max
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Man fertigt zwei viereckige Bronzeplatten an, von denen jede Seite etwa einen Daktylus (Fingerbreit = 2 cm) mißt und so dick wie ein Richtscheit ist. Diese verpaßt und verschließt man auf der Breitseite so miteinander, d. h. glättet sie so, daß weder Luft noch Wasser hindurchtreten kann. Diese Platten seien ABCD und EFGH. In die Mitte der einen Platte ABCD bohrt man ein rundes Loch, dessen Durchmesser etwa ein Drittel eines Daktylus ausmacht. Ist nun die Seite CD der Seite EF angepaßt, so verbindet man die Platten mit Hilfe von Scharnieren so miteinander, daß ihre polierten Flächen genau aufeinanderpassen. Will man die Klappen nun praktisch verwenden, so lötet man die Platte ABCD auf dasjenige Loch, durch welches Luft oder Wasser hineingepreßt und mit Hilfe des Ventils abgeschlossen werden kann. Durch den Druck wird nämlich die Platte EFGH geöffnet, die mittels der Scharniere leicht beweglich ist, und läßt die Luft und die Flüssigkeit eintreten, welche dann in dem luftdichten Gefäße abgeschlossen werden. Die (komprimierte) Luft (bzw. die Flüssigkeit) drückt aber gegen das Plättchen EFGH und schließt das Loch ab, durch welches die Luft hineingepreßt wird.“ Nach einer anderen Lesart lautet der Schlußsatz: „Wenn nun die komprimierte innere Luft oder die Flüssigkeit sich wieder nach außen drängen, stoßen sie auf die Platte EFGH. Dann legt sich diese luftdicht auf ABCD und versperrt den Ausgang.“
„Die Siphone, welche man bei den Feuersbrünsten verwendet, richtet man folgendermaßen ein. (Abbildung 4.)
Abbildung 4.
Die Feuerspritze. (Nach Heron von Alexandrien.)
Es seien ABCD und EFGH zwei bronzene Stiefel (Kolbenrohre, Büchsen), deren innere Oberfläche für einen Kolben passend ausgedrechselt ist, wie die Stiefel (Büchsen) der Wasserorgeln. Die Kolben K und M müssen luftdicht in die Stiefel passen. Diese seien durch das an beiden Enden offene Rohr X in gegenseitige Verbindung gesetzt. Außerhalb der Stiefel, aber innerhalb des Rohres, sollen Klappenventile PR und, wie wir sie oben beschrieben haben[5], derart angebracht sein, daß sie sich nach der Außenseite der Stiefel hin öffnen können. Die Stiefel sollen auch auf dem Boden runde Löcher (ST) haben, die mit kleinen geschliffenen Scheiben bedeckt werden. Durch diese stecke man kleine Stifte, die auf den Boden der Stiefel gelötet oder festgenietet seien. An ihren Enden seien die Stifte mit Häkchen oder Knöpfchen versehen, daß die Scheiben sich nicht losreißen können. Mit den Kolben seien in der Mitte senkrechte Kolbenstangen yy verbunden; an diese schließt sich wieder ein Querbalken Z an, welcher sich in der Mitte um einen festsitzenden Bolzen λ, an den Kolbenstangen yy aber um die Bolzen γ und β bewege. Mit dem Rohre X stehe ein anderes vertikales Rohr (Steigrohr) ε in Verbindung, verzweige sich zu einem Doppelarm und sei mit den luftdicht eingefügten Röhren (Smerismata, Rohrverschleifungen) versehen, vermittels welcher es die Flüssigkeit emportreibt. Wenn nun die erwähnten Stiefel mitsamt der zugehörigen Ausrüstung in Wasser gestellt werden und der Querbalken Z infolge der abwechselnden Auf- und Abwärtsbewegung seiner Enden um den Stift λ auf und nieder zieht, so treiben die Kolben, falls sie niedergezogen werden, die Flüssigkeit durch das Steigrohr ε und die drehbare Mündung N hinaus. Denn, wird der Kolben M aufgezogen, so öffnet er das Bodenventil T, indem dessen Scheibe sich hebt, verschließt aber das Klappenventil R. Wird er dagegen niedergezogen, so schließt er T und öffnet R, durch welches auch das Wasser hinausgepreßt und emporgetrieben wird. Dieselbe Wirkung bringt der Kolben K hervor. Das Röhrchen N, das bald aufgerichtet, bald niedergelegt wird, treibt nun die Flüssigkeit bis zur gegebenen Höhe empor, vermag jedoch eine bestimmte Seitendrehung nur dann auszuführen, wenn zugleich der gesamte Apparat gedreht wird. Das wäre aber bei dringenden Notfällen zu langwierig und mühselig. Damit nun die Flüssigkeit ohne Schwierigkeit nach dem bestimmten Punkt getrieben werden kann, setze man das Steigrohr ε der Länge nach aus zwei luftdicht ineinandergeschliffenen Rohren zusammen, von denen das eine, äußere, mit dem Rohre X, das andere, obere, mit dem Doppelarm verbunden sei. Wenn dann das obere Rohr gedreht wird, indem man N so lange niederlegt, kann der Austrieb nach jedem beliebigen Punkt hin erfolgen.“ — Diese Feuerspritze hat sich bis auf den heutigen Tag in ihrer prinzipiellen Einrichtung erhalten.
Am bekanntesten ist unter den Apparaten des Heron der von uns bereits erwähnte sogenannte Heronsball. Dieser wird in den „Druckwerken“ wie folgt beschrieben:
Der Heronsball.
„Manche Gefäße spritzen, wenn man hineinbläst, auf folgende Weise Wasser empor:
Durch die Mündung eines Gefäßes wird eine Röhre hindurchgesteckt, die fast bis auf den Boden reiche, in die Gefäßmündung eingelötet sei und selbst in eine enge Mündung auslaufe. Halten wir nun letztere mit dem Finger zu, gießen durch eine Öffnung eine Flüssigkeit, blasen nach dem Eingießen durch dieselbe Öffnung hinein, verschließen sie durch einen Hahn und lassen die Mündung der Röhre los, so wird durch sie das Wasser von der eingeblasenen, komprimierten Luft emporgetrieben.“
Als Beispiel der durch erwärmte Luft angetriebenen, von Heron beschriebenen Apparate bringen wir in Abb. 5 den „Opfertanz“.
Der Opfertanz.
„Wird auf einem gewissen Altar Feuer angezündet, so sollen scheinbar einige rings im Kreise stehende Figuren einen Reigen aufführen. Es sei ABCD ein Altar mit einem Feuerbecken EF. Von dem oberen Teile des Feuerbeckens lasse man eine Röhre GH nach der Basis des Altars hinab. Das bei H befindliche Ende drehe sich um einen Zapfen. Diese Röhre sei ferner mit vier anderen querliegenden (also horizontalen) Röhren versehen, die sich gegenseitig durchschneiden und an demselben Punkt mit der von der Spitze kommenden Röhre verbunden werden. Diese querliegenden Röhren nun sollen an den Enden so umgebogen sein, daß sich eine Röhre nach der anderen wendet. Auf diese Röhren lege man an ihren Enden eine kreisrunde Scheibe IKLM und befestige sie daran. Darauf sollen die Figuren stehen. Das Material des Altars schließlich sei durchsichtig, nämlich aus Glas oder Horn, auf daß die tanzenden Figuren durch dasselbe sichtbar sind. Wenn wir bei diesen Vorrichtungen auf dem Herde Feuer anzünden, wird die Luft in der Röhre GH erwärmt, geht durch die verdeckten Röhren und bringt die senkrechte Röhre zur Drehung, zugleich auch die Scheibe, auf der die Figuren stehen, und diese werden zu tanzen scheinen.“
Abbildung 5.
„Der Opfertanz.“ (Nach Heron von Alexandrien.)
Nunmehr bringen wir in Abb. 6 einen durch Dampfkraft betätigten Apparat: den springenden Ball.
Der springende Ball.
„Bälle können auf folgende Weise in der Luft schweben:
Unter einem Kessel mit Wasser, dessen Mündung verschlossen ist, wird Feuer angezündet. Von dem Deckel steigt eine Röhre auf, deren offenes Ende in eine kleine hohle Halbkugel mündet. Werfen wir nun einen leichten Ball in die Halbkugel, so ist die Folge, daß der aus dem Kessel durch die Röhre aufsteigende Dampf den Ball in die Luft hebt, so daß er schwebt.“
Abbildung 6.
Der springende Ball. (Nach Heron von Alexandrien.)
Die folgende in Abb. 7 dargestellte Vorrichtung nutzt die Dampfkraft bereits zur Erzielung einer Drehbewegung aus. Sie beruht auf ähnlichen Grundlagen wie die sogenannten „Reaktionsturbinen“, die, mit Wasser oder mit Dampf betrieben, in der heutigen Technik eine große Bedeutung haben. Es ist dies der Äolsball (Äolipile). Abb. 7.