Die Dampfturbine

»Welchen Zweck haben denn eigentlich die hohen Räder dort?«, fragte mich mein Reisegenosse und wies aus dem Abteilfenster auf die zahlreichen Gärtnereien, an denen unser Zug vorüber­sauste.

»Das sind Windturbinen, die pumpen Wasser in ein Hochreservoir, das dann dem Bewässern der Beete dient.«

»Windturbinen? Wozu dienen denn die langen flügelartigen Schwänze, die wie riesige Wetterfahnen aussehen?«

»Die sollen das Rad so stellen, dass der Wind auf der Stirnseite auftrifft.«

»Das Rad dreht sich also nicht in der Windrichtung?«

»Nein, genau wie die Windmühle dreht es sich in einer Ebene senkrecht zur Windrichtung.«

»Wieso das?«

»An den Rädern sind eine große Zahl Schaufeln alle in gleichem Sinne schief­stehend befestigt. Gegen diese drückt der Wind, und da sie fest auf dem Rad sitzen, kann er sie nicht fortwehen, weil sie aber schief stehen, so sucht er sie beiseitezuschieben. Beiseiteschieben heißt hier jedoch so viel, wie das Rad an dem sie befestigt sind, drehen. Wie im Menschengewühl der Vorwärts­strebende mit schräg vorwärts gehaltenen Armen die Menschen beiseiteschiebt, so der Wind die schief­stehenden Schaufeln des Turbinenrades.«

»Sie sprechen da immer von Turbinen, ist eine Windturbine, wie sie die Räder vorhin nannten, etwas Ähnliches wie die Dampfturbine, von der jetzt so viel die Rede ist?«

»Gewiss, zwar weicht die Ausführung der Schaufeln von dem eben Gesagten ab, es sind keine schief­gestellten geraden Flächen mehr, sondern nach bestimmten mathematischen Gesetzen gekrümmte Flächen, aber das Prinzip ist dasselbe. Schließlich ist es auch gleichgültig, welches Medium die Bewegung verursacht, ob Dampf, ob Wasser oder der Wind. Allen Turbinen gemeinsam ist die Umsetzung geradliniger Bewegungsenergie, die dem Dampfstrahl, dem Wasserstrahl oder dem Wind innewohnt, in drehende Bewegung. Und darin liegt der Vorteil. Bei den bisher üblichen Kolbendampfmaschinen treibt der Dampf in einem Zylinder einen Kolben hin und her: Ich erzeuge also zunächst direkt eine geradlinig hin und hergehende Bewegung. Diese ist aber für die meisten Zwecke der Praxis unbrauchbar. Für unsere Fabriken, für unsere Arbeitsmaschinen, für die Schiffsschrauben usw. brauche ich eine drehende Bewegung. Ich muss also die erzeugte hin und hergehende Bewegung nachträglich in eine drehende verwandeln. Bei der Dampfmaschine tut das das Kurbelgetriebe, das wir ja auch an der Nähmaschine, dem Fahrrad und anderen Orten kennen. Nun ist aber jede Kraftverwandlung mit Kraftverlusten verbunden, so auch hier. Das Kurbelgetriebe zehrt einen Teil der eben erst erzeugten Kraft gleich wieder auf. Das Streben ging also schon seit Jahrhunderten dahin, den strömenden Dampf direkt zum Treiben eines Rades zu verwenden (der Ausdruck strömend ist nicht ganz richtig, ich wähle ihn aber der Deutlichkeit halber).

Die Versuche reichen bis zum Jahr 1629 zurück, wo Branka ein Rad dadurch in Bewegung setzte, dass er gegen seine Schaufeln einen Dampfstrahl wirken ließ. Merkwürdigerweise wurden seine Versuche zunächst nicht fortgesetzt, und als man es später versuchte, da türmten sich ganz enorme Schwierigkeiten auf. Der unter hohem Druck ausströmende Dampf hat eine ungeheure große Geschwindigkeit, will man diese voll ausnutzen, und nur dann kann auf eine wirtschaftlich arbeitende Maschine gerechnet werden, dann muss sich das betreffende Rad mit rasender Geschwindigkeit drehen, ein solches von 30 cm Durchmesser etwa mit 25 000 Umdrehungen in der Minute. Mit einer Geschwindigkeit also, die ich praktisch nicht verwenden kann, und die man auch früher nicht beherrschen konnte. Die Fachleute wagten sich gar nicht daran und erklärten es für unmöglich, ein Rad zu bauen, das 30 000 Umdrehungen in der Minute macht und dabei nicht in Stücke fliegt. Solchen Geschwindigkeiten und solchen Beanspruchungen glaubte man keines der existierenden Materialien, nicht einmal den besten Stahl gewachsen. Aber diese Bedenken der Ingenieure vom Fach zerstreute der schwedische Arzt De Laval. Er baute kühnen Mutes ein Maschinchen nach dem Turbinenprinzip und ließ es mit 30 000 Umdrehungen laufen. Den Kardinalpunkt: dafür zu sorgen, dass die drehenden Massen der Räder sich immer zentrisch bewegten, löste er dadurch, dass er statt einer festen, eine biegsame Welle nahm. Das mit rasender Eile sich drehende Rad stellt sich dann selbsttätig so ein, dass es sich um den eigenen Schwerpunkt drehte. De Lavals Dampfturbine lief, sie flog nicht in Stücke, lief tagelang, wochenlang, monatelang. Den zweiten Punkt: Was fängt man mit der hohen, unbrauchbaren Geschwindigkeit an, diesen zweiten Punkt löste De Laval auch sehr einfach, wenn auch minder genial: Durch Zahnräder übersetzte er die schnelle Bewegung in langsame. Das, was man haben wollte, das war die De Lavalsche Turbine allerdings nicht. Denn gerade die Zahnradübersetzung verschlechterte den Wirkungsgrad. Man hatte zwar keine Kurbelgetriebe mehr, dafür aber ein Zahnradgetriebe. Teufel war mit Beelzebub ausgetrieben. Aber dennoch war es eine große Tat, denn die technische Welt wachte auf: Das scheinbar Unmögliche war möglich geworden.

Man konnte also tatsächlich Maschinen mit so hoher Umdrehungszahl bauen. Diese Erkenntnis genügte, um eine große Zahl fähiger Köpfe zu alarmieren und mit Energie an den Bau von Dampfturbinen herangehen zu lassen. Es würde zu weit führen, alle die Namen zu nennen, und alle die verschiedenen Typen zu charakterisieren, ohne Abbildungen wäre es auch gar nicht verständlich. Nur ein zweiter neuer Gedanke, den zuerst Parson hatte, sei erwähnt: das Stufenprinzip. Man lässt den Dampf seine Bewegungsenergie stufenweise abgeben, nicht auf einmal an ein Rad, sondern nach und nach an deren viele. Dadurch wird die Energie des Dampfes voll ausgenutzt und gleichzeitig eine geringere Geschwindigkeit erzielt und das war sehr willkommen. Heute baut man schon Turbinen für nur 1500 Umdrehungen, und was das Wesentlichste ist, man baut schon Turbinen, die tatsächlich ökonomischer arbeiten wie die Dampfmaschine. Nicht nur die De Lavalsche, auch einige der anderen ersten Konstruktionen fraßen zunächst sehr viel Dampf und lange Zeit hatten die Erbauer von Kolbendampfmaschinen nur ein mitleidiges Lächeln für die Turbinenkonstrukteure übrig: Man verwies in überlegenem Ton auf die größere Wirtschaftlichkeit moderner Kolbendampfmaschinen und verglich damit den Dampfverbrauch der Erstlings­turbinen. D. h. man verglich eine durch eine fast hundertjährige Erfahrung und Praxis auf das Höchste vollendete Maschinengattung mit einer ganz neuen Konstruktion, der selbstverständlich allerlei Kinderkrankheiten anhaften mussten. Heute sind diese bei den namhafteren Fabrikaten schon völlig überwunden: bereits ist die Dampfturbine den besten Kolbendampfmaschinen zweifellos gleichwertig, in einzelnen Fällen auch schon überlegen, und es wird nicht lange dauern, dann ist sie es in noch höherem Grad.

Außer den reinen Betriebskostenfragen, die sich heute schon die Waage halten, sprechen aber für die Turbine auch noch andere Vorzüge, die sie selbst dann empfehlenswert erscheinen ließen, wenn sie im Betrieb nicht billiger wäre. Sie nimmt weniger Platz in Anspruch und ist einfacher in Wartung und Bedienung. Einen besonders dominierenden Platz aber wird sie in Zukunft bei der Elektrizitätserzeugung einnehmen. Der elektrische Generator in direkter Kupplung mit der Dampfturbine ist ein wenig Platz beanspruchender, einfacher Zusammenbau, der oft den Vorzug vor den Kolbendampfmaschinen verdient.«

»Die alte Kolbendampfmaschine ist also dem Untergang geweiht?«

»Nein, so weit gehe ich nicht. Derartige Todesurteile, die von übereifrigen Neuerungssüchtigen leichten Herzens ausgesprochen werden, pflegen nicht in Erfüllung zu gehen, es liegt auch gar kein Grund vor, etwas Derartiges zu wünschen. Selten, sehr selten verdrängt eine neue Erfindung das bis dahin Bestehende, der Gang ist meistens der, das Neue taucht auf, wird auf der einen Seite in den Himmel gehoben, auf der anderen Seite verlästert, nach einiger Zeit hat man das richtige Mittelurteil sich gebildet, und dann teilen alt und neu sich in die Herrschaft.«

Entnommen aus dem Buch:

• Neuerscheinung •

Siegfried Hartmann

Naturwissenschaftlich-Technische Plaudereien

Naturwissenschaft und Technik bilden die Grundpfeiler unserer Kultur. Alles, was das moderne Leben von früheren Epochen der Menschheit in charakteristischer Weise unterscheidet, beruht in letzter Linie auf den Fortschritten des Naturerkennens und der wachsenden Fähigkeit, Kräfte der Natur in den Dienst der Menschen zu zwingen.
Der Ingenieur und technische Publizist Siegfried Hartmann (1875 – 1935) bewegte die größeren Tageszeitungen dazu, regelmäßig allgemeinverständliche Artikel zu veröffentlichen, die in unterhaltender Form die wichtigsten technischen und naturwissenschaftlichen Erscheinungen dem Verständnis des Lesers näherbringen. Aus diesen Aufsätzen stellte Hartmann für dieses Buch einen repräsentativen Querschnitt zusammen.

  PDF-Leseprobe € 18,90 | 182 Seiten | ISBN: 978-3-695-71317-2

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