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geboren: 1736 in Greenknock

gestorben: 1819 Heatfield

watt jamesKurzbeschreibung: Schottischer Erfinder. Seine größte Leistung war die Verbesserung der Dampfmaschine.

Kindheit und Jugend

James Watt wurde als Sohn armer, aber sehr gebildeter Eltern geboren. Sein Vater war Zimmermann und Konstrukteur von nautischen Geräten, Watts Großvater war national-schottisch eingestellter Mathematiklehrer gewesen. James war ein kränkliches Kind, das u.a. unter chronischen Kopfschmerzen litt. Die Eltern unterrichteten ihn deshalb teilweise selbst. Schon als Junge experimentierte er eifrig und soll die Funktionsweise von jedem Gegenstand, den er in die Hand bekam, erforscht haben. Darüber hinaus war ein eifriger Sammler von Pflanzen und Steinen, las alles, was er unter die Finger bekam, und erfand selber Geschichten.

Für ein Medizinstudium, für welches Watt sich interessierte, waren seine Eltern jedoch zu arm. Deshalb begann Watt in London eine inoffizielle Mechanikerlehre, nachdem er im schottischen Glasgow keinen Lehrherrn finden konnte. Da diese ihm jedoch schon bald nichts Neues mehr zu bieten hatte, brach er sie vor Ablauf der vorgeschriebenen sieben Jahre ab. Er konnte sich deshalb nicht als Handwerker niederlassen und hatte Glück, dass er 1757 eine Stelle als Instrumentenmacher an der Universität von Glasgow erhielt; gegen eine eigene Werkstatt hatten die Glasgower Zünfte aus Konkurrenzgründen wegen der unabgeschlossenen Ausbildung Einspruch erhoben. Dort fertigte und reparierte er für die Universität Instrumente wie Kompasse und Quadranten. Sein Einraum-Labor, welches nach einem Jahr um ein zweites – zu Straße gelegenes Zimmer mit Schaufenstern erweitert wurde, entwickelte sich schon bald zum Treffpunkt von Dozenten und Studenten. Obwohl „nur" Handwerker, fand Watt, der von seinen Zeitgenossen als außerordentlich bescheiden und liebenswürdig beschrieben wurde, an der Universität viele Freunde. U.a. war er mit dem Ökonomen Adam Smith befreundet.

1760 heiratete Watt seine Jugendliebe Margaret Miller. Von ihren Kindern überlebte nur der Sohn James.

Herausforderung Dampfmaschine

1764 erhielt Watt den Auftrag, eine Dampfmaschine nach der Bauart von Thomas Newcomen zu reparieren. Diese Maschinen waren für ihren exorbitanten Energiebedarf berüchtigt. Watt beschloss, die Maschine – basierend auf Vorarbeiten von Denis Papin – zu verbessern. Er lernte neben Französisch und Italienisch auch Deutsch, um deutsche Schriften zur Wärmetheorie zu lesen. Schließlich kam Watt die entscheidende Erkenntnis: Um das fortwährende, wechselweise Aufheizen und Abkühlen des Zylinders zu vermeiden, verlegte er die notwendige Kondensation des Wasserdampfes in einen separaten Behälter, den Kondensator. Zusätzlich isolierte er den Zylinder, um die Wärmeverluste zu verringern. Statt des atmosphärischen Luftdrucks, wie bei den Vorgängermaschinen von Denis Papin, Thomas Newcomen und anderen, setzte er den Dampfdruck auch für den Kolbenrückstoß ein.

Bei der Umsetzung dieser Ideen ergaben sich jedoch technische Schwierigkeiten. Um seine Verbesserungen unter Ausschluss der Öffentlichkeit bis zur Patentreife zu entwickeln, musste Watt seinen Job an der Universität aufgeben. In den folgenden Jahren häufte er Schulden an, obwohl er nebenbei als Feldvermesser arbeitete, um seine Familie über Wasser zu halten. Außerdem war er häufig krank. Erst 1769 fand er in dem Eisenfabrikanten John Roebuck (1718–1794) einen Finanzier und konnte seine Erfindungen patentieren lassen. Dieses Patent mit der Nummer 913 vom 5. Januar 1769 gilt als eine der bedeutendsten Erfindungen der Technikgeschichte. Moderne Dampfkraftwerke funktionieren immer noch nach diesem Prinzip. Watts erste Verbesserungen der Dampfmaschine ermöglichten gegenüber den Vorläufermodellen bereits eine Ersparnis an Steinkohle von über 60 Prozent.

Doch beim Bau einer ersten großen, wirklich einsatzfähigen Dampfmaschine ergaben sich neue Schwierigkeiten. U.a. gelang es zunächst nicht, einen dampfdichten Zylinder herzustellen. John Roebuck ging bankrott. Unterdessen starb in seiner Abwesenheit seine Frau. Erst mit Hilfe des Industriebarons Matthew Boulton, der Roebucks Nachlass übernahm, konnte Watt schließlich eine einsatzfähige Dampfmaschine herstellen. Sie wurde 1776 in der Fabrik von John Wilkinson installiert. Wilkinson hatte damals den führenden mechanischen Betrieb in Großbritannien und es geschafft, für Watts Dampfmaschine endlich einen Zylinder in der gewünschten Qualität zu fertigen. In der Folge fertigten Boulton und Watt in ihrer gemeinsamen Dampfmaschinenfabrik in Soho bei Birmingham Maschinen in Serie, die sie jedoch nicht verkauften, sondern verliehen. Als Nutzungsentgelt verlangten sie ein Drittel der gesparten Betriebskosten. Doch obwohl eine große Nachfrage nach den Maschinen bestand, konnte die Firma erst ab 1785 Gewinne machen. Außerdem wurden Watt und Boulton wegen ihres Monopols vielfach angefeindet.

Weitere Erfindungen

1781 wandelte Watt den Kolbenhub mittels eines Schubkurbelgetriebes in eine Drehbewegung um. 1782 konstruierte er eine Dampfmaschine, bei der der Kolben von beiden Seiten durch Dampf bewegt wird. 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. Auf diese Weise 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 Balancier 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 Sicherheitsventils. Außerdem führte er die Pferdestärke (PS) als Maßeinheit für die Leistung ein.

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.

Lebensabend

Watt stieg im Jahre 1800 aus seinem Unternehmen aus und übergab seine Anteile an seine Söhne James und Gregory. Er selbst zog sich nach Heathfield zurück, wo er an diversen weiteren Erfindungen arbeitete, darunter Dingen, die eher dem Zeitvertreib als dem ernsthaften technischen Einsatz dienten. Er lebte äußerst gesellig und seine Gäste schwärmten, dass man sich mit ihm über alle Themen unterhalten könne. Der schottische Nationaldichter Walter Scott äußerte sich einmal erleichtert darüber, dass Watt Ingenieur geworden war. Dessen Talent zum Geschichtenerzählen hätte ihm sonst ernsthaft Konkurrenz gemacht.

Würdigung

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 hätten ohne Watts Verbesserungen möglicherweise erst Jahrzehnte später eingesetzt.

Zu seinen Ehren wurde außerdem die SI-Einheit der Leistung mit Watt benannt und ersetzte das bisher verwendete, von ihm eingeführte PS.

Die britische Institution of Mechanical Engineers nannte ihre höchste Auszeichnung die "James-Watt-Medaille". Diese gilt heute als die weltweit renommierteste Auszeichnung auf dem Gebiet des Maschinenbaus.

   
   
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