53° 29′ 41.72″ N, 1° 25′ 5.20″ W
Von 1795 bis 1923 lief eine der ersten Dampfmaschinen der Welt in Elsecar New Colliery in Yorkshire. Sie pumpte Wasser aus einer Mine. Das Pumpen mittels Dampf erlaubte den Kohleabbau aus größeren Tiefen als dies vorher möglich war. 1923 wurde die Dampfmaschine durch elektrische Pumpen ersetzt, war 1928 allerdings noch einmal im Einsatz, nachdem die elektrischen Pumpen überlastet waren. Glücklicherweise wurde die Dampfmaschine nicht zerstört und ist heute das einzige erhaltene Exemplar einer Newcomen-Dampfmaschine, die noch an ihrem ursprünglichen Ort steht.
Die dampfgetriebene Pumpe in Elsecar wurde 1712 von Thomas Newcomen erfunden. Bis zu ihrer Verdrängung durch die Dampfmaschine von James Watt 1763 war die Newcomen-Dampfmaschine die bevorzugte Methode, um mechanische Leistung aus Dampf zu erzeugen. Newcomens Maschine war auch die erste Dampfmaschine, die eine weitere Verbreitung erfuhr: über 100 Stück wurden in Großbritannien und Europa installiert.
Newcomens Maschine war ineffizient – nur etwa 1% der Dampfenergie wurde tatsächlich in mechanische Arbeit umgewandelt – und benötigte für den Betrieb eine große Menge an Kohle. Da die Maschine hauptsächlich genutzt wurde, um Wasser aus Kohleminen zu pumpen, war diese Ineffizienz aber relativ unbedeutend, denn ein großer Vorrat an Kohle stand immer zur Verfügung.
Die Newcomen-Dampfmaschine kann nach Terminvereinbarung besichtigt werden, ist aber nicht in funktionsfähigem Zustand. Der Hauptzylinder ist beschädigt und müsste ersetzt werden, um die Betriebsfähigkeit wiederherzustellen. Für eine funktionierende Newcomen-Maschine müssen Sie entweder zum Science Museum in London (siehe Kapitel 77) oder zum Henry Ford Museum in Dearborn, Michigan, (siehe Kapitel 102) reisen.
Dennoch ist die Newcomen-Maschine in Elsecar einen Besuch wert. Hier wird die Bedeutung der Maschine für die Industrielle Revolution deutlich. Durch die Maschine wurden der Kohleabbau sicherer und die Kohleminen produktiver. Die geförderte Kohle konnte Dampfmaschinen für alle Arten mechanischer Arbeit antreiben. Das aus der Kohle hergestellte Koks wurde genutzt, um Eisenerz zu schmelzen (siehe Kapitel 74).
Das Heritage Centre selbst ist in historischen Gebäuden in Elsecar untergebracht. Elsecar war eine Industriestadt mit Schwerpunkt auf dem Kohlebergbau und einer Gießerei. Die Gebäude des Heritage Centre waren Teil der Schmiedeeisen- und Bergwerksbetriebe. Sie beherbergen nun Geschäfte mit Antiquitäten und Kunsthandwerk, sowie einen Tea Room.
Die Newcomen-Dampfmaschine befindet sich außerhalb des Heritage Centre. Auf der Rückseite der Gebäude können Sie sich eine erhalten gebliebene Dampflok anschauen. Die Elsecar-Eisenbahn betreibt an den meisten Sonntagen (und einigen Samstagen) dampf- und dieselgetriebene Züge auf einer kleinen Strecke.
Auf der Website des Elsecar Heritage Centre stehen Besucherinformationen zur Verfügung: http://www.elsecar-heritage-centre.co.uk/. Um die Newcomen-Dampfmaschine zu besichtigen, müssen Sie einen Termin vereinbaren.
Die Newcomen-Dampfmaschine
Die Newcomen-Dampfmaschine (Abbildung 45.1) ist relativ einfach: Durch kondensierten Dampf wird ein Vakuum im Zylinder erzeugt. Hierdurch entsteht ein atmosphärischer Druck, durch den der Kolben bewegt wird. Dieser wiederum bewegt den mit der Pumpe verbundenen Waagebalken (auch Balancier genannt).
Die Maschine besaß im unteren Bereich einen Dampfkessel, der einen Unterdruck für die Bewegung des Kolbens erzeugte. Direkt über dem Kessel saß dann der Kolben.
In Abbildung 45.1 ist der Waagebalken so gewichtet, dass er sich nach links neigt und den Kolben nach oben zieht. Während der Kolben nach oben gezogen wird, tritt Dampf in den Zylinder ein. Hat der Kolben den oberen Rand erreicht, wird das Ventil V’ geöffnet und Wasser eingespritzt. Der Wasserstrahl kühlt den Dampf im Zylinder ab, der Dampf kondensiert und erzeugt ein partielles Vakuum.
Atomsphärischer Druck oben auf dem Kolben treibt diesen nach unten, hebt gleichzeitig die linke Seite des Waagebalkens an, und erledigt so Arbeiten wie das Pumpen von Wasser. Hat der Kolben den Boden erreicht, dann wird das Wasser über das Ventil V″ abgelassen und der Zyklus wiederholt sich, d.h. der Balancier senkt sich durch die Schwerkraft, hebt den Kolben an und lässt neuen Dampf ein.
Newcomen-Dampfmaschinen bewegen sich nicht schnell – sie erzeugten 10 bis 20 Takte pro Minute – konnten aber (für die damalige Zeit) viel Energie erzeugen. Newcomen-Maschinen konnten zwischen 5 und 20 Pferdestärken erzeugen, je nach Größe des Zylinders und Länge der Strecke, die der Kolben bei der Kolbenbewegung zurücklegt.