James Watt

James Watt

Statue von James Watt an der Zentralbibliothek in Birmingham

James Watt (* 19. Januar 1736 in Greenock; † 19. August 1819 in Heathfield) war ein schottischer Erfinder.

Leben

James Watt war ein Instrumentenmacher, der an der Universität von Glasgow ab 1757 mathematische Instrumente (Kompasse, Quadranten u.a.) herstellte. Er war mit dem Ökonomen Adam Smith befreundet.

Bei der Reparatur des Modells einer Dampfmaschine nach der Bauart von Thomas Newcomen im Jahr 1765 verbesserte James Watt diese Maschine in mehreren Punkten, um Energie zu sparen. Um das wechselweise Aufheizen und Abkühlen des Zylinders zu vermeiden, verlegte Watt die Kondensation in einen separaten Behälter, den Kondensator. Zusätzlich isolierte er den Zylinder, um die Wärmeverluste zu verringern. Beide Verbesserung ließ sich James durch ein Patent schützen. Dieses Patent mit der Nummer 913 vom 5. Januar 1769 gilt als eine der bedeutendsten Erfindung der Technikgeschichte, moderne Dampfkraftwerke funktionieren auch heute immer noch nach diesem Prinzip.

Bei den Maschinen von James Watt handelte sich um die Weiterentwicklung der atmosphärischen Dampfmaschine des britischen Schmiedes Newcomen. Dessen Modelle, die zur Wasserhaltung eingesetzt wurden, arbeiteten mit einem Wirkungsgrad von lediglich 0,5%, was einen erheblichen Einsatz von Brennstoff erforderte. Watts erste Verbesserungen der Dampfmaschine ermöglichten gegenüber den Vorläufermodellen bereits eine Kohlenersparnis von über 60 Prozent.

Als Watts Finanzier, der Eisenfabrikant John Roebuck (1718–1794), 1773 in Konkurs ging, wurden der Erfinder und sein Projekt von dem Gläubiger Matthew Boulton übernommen. Zusammen gründeten sie die Firma Boulton & Watt und errichteten 1775 eine Dampfmaschinenfabrik in Soho bei Birmingham, England. Die Firma Boulton & Watt verkaufte die Maschinen nicht an die Betreiber, sondern verlieh sie und verlangte regelmäßig ein Drittel der gesparten Betriebskosten als Nutzungsentgelt.

1781 wandelte Watt den Kolbenhub mittels eines Schubkurbelgetriebes in eine Drehbewegung um, 1782 ließ er den Dampf wechselweise auf beide Seiten des Kolbens wirken. Damit hatte James Watt nun eine Dampfmaschine entwickelt, bei der die komplette Arbeit vom Dampf geleistet wurde, und nicht mehr ein Teil der Arbeit vom relativ niedrigen natürlichen Luftdruck; damit wurden wesentlich stärkere Maschinen möglich. Bei dieser Dampfmaschine drückt der Kolben den Balancier nach oben und zieht ihn nach unten. Damit diese in zwei Richtungen wirkenden Kräfte übertragen werden konnten, wurde statt einer Kette eine Kolbenstange benutzt. Zur linearen Führung der Kolbenstange am pendelnden Balacier erfand Watt 1784 das Wattsche Parallelogramm. 1788 stattete er seine Dampfmaschinen mit einem Fliehkraftregler zur Regelung der Geschwindigkeit aus und komplettierte 1790 seine Maschinen durch die Erfindung eines Überdruckventils. Außerdem führte er die Pferdestärke (PS) als Maßeinheit der Maschinenleistung pro Zeiteinheit ein; die heutige international übliche metrische Einheit dafür heißt Watt.

Die Dampfmaschinen von Watt erreichten mit allen diesen Verbesserungen schließlich einen Wirkungsgrad von 3 %, das sechsfache der Maschinen von Newcomen. Der Bau einer Hochdruckmaschine verzögerte sich jedoch wegen Watts Angst vor Explosionen und seinen bis 1800 laufenden Patenten. Als Richard Trevithick (1771-1833) im Jahre 1804 eine auf Rädern und Schienen fahrende Dampfmaschine konstruierte und mit fünffachem Atmosphärenüberdruck betrieb, wünschte Watt ihm ob des Leichtsinns den Strick um den Hals. Watt verließ im Jahre 1800 sein Unternehmen und widmete sich ganz seiner Forschungsarbeit.

Dampfmaschinen beflügelten in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts besonders die Eisenindustrie - und diese wiederum erweiterte das Einsatzgebiet für Dampfmaschinen. Das Entstehen von Industriestädten, die sozialen Umwälzungen der Industrialisierung mit all ihren Folgen, der Mobilitätssprung durch Dampfbahnen und -schiffe - ohne Watt hätten sie wahrscheinlich erst Jahrzehnte später eingesetzt.

Am 19. August 1819 starb Watt - unter anderem als Ehrendoktor der Universität Glasgow und als korrespondierendes Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften. Er wurde in der St. Mary's Church in Handsworth bei Birmingham beigesetzt. Auf seinem Kenotaph in der Westminster Abbey findet sich folgende Inschrift:

JAMES WATT

WHO DIRECTING THE FORCE OF AN ORIGINAL GENIUS

EARLY EXERCISED IN PHILOSOPHIC RESEARCH

TO THE IMPROVEMENT OF

THE STEAM-ENGINE

ENLARGED THE RESOURCES OF HIS COUNTRY

INCREASED THE POWER OF MAN

AND ROSE TO AN EMINENT PLACE

AMONG THE MOST ILLUSTRIOUS FOLLOWERS OP SCIENCE

AND THE REAL BENEFACTORS OF THE WORLD

BORN AT GREENOCK MDCCXXXVI

DIED AT HEATHFIELD IN STAFFORDSHIRE MDCCCXIX

Erfindungen im Überblick

• Kondensator
• Wattsches Parallelogramm
• Planetengetriebe der Verbindung Balancier - Schwungradwelle zur Umgehung des Patentes auf die Kurbelwelle
• Fliehkraftregler zur Regulierung der Geschwindigkeit der Dampfmaschine
• Entdeckung und Nutzung der Dampfexpansion
• pv-Diagramm zur Untersuchung thermodynamischer Vorgänge

Literatur

• Hans L. Sittauer: James Watt; B.G.Teubner; 3. Aufl. Leipzig 1989. ISBN 3322006964

Weblinks

• Vorlage:PND
• http://www1.physik.tu-muenchen.de/~kressier/Bios/Watt.html