Eisen, Kohle und Dampf : Die Schrittmacher der industriellen Revolution 3499177129

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Sachbuch

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Deutsches Museum Kulturgeschichte der Naturwissenschaften und der Technik

Zu der Buchreihe «Kulturgeschichte der Naturwissenschaften und der Technik»

Naturwissenschaftliche und technische Gegenstände sind nicht ein­ deutig, sondern vieldeutig. Ihre humanen, sozial- und geistesgeschicht­ lichen Beziehungen zeigen sich nicht in Funktionsbeschreibungen. Ebenso sagt die rein fachliche Darstellung der Geschichte von Natur­ wissenschaft und Technik nichts aus über deren gesellschaftliche, wirt­ schaftliche und allgemein geistesgeschichtliche Voraussetzungen und über die sich ergebenden Konsequenzen. Demgegenüber versucht die gemeinsam vom Deutschen Museum und dem Rowohlt Taschenbuch Verlag herausgegebene neue Buchreihe Kulturgeschichte der Natur­ wissenschaften und der Technik> auch jene Bezüge, welche die Fach­ gebiete übergreifen, zu beschreiben und durch Bilder zu veranschau­ lichen. Die Bände richten sich an Lehrer und Ausbilder; doch sind sie so gestaltet, daß jeder interessierte Laie sie verstehen kann. Es zeigt sich, daß der Weg durch die Geschichte nicht eine zusätzliche Erschwerung des Lehr- und Lernstoffes bedeutet, sondern das Verständnis der modernen Naturwissenschaften und der Technik erleichtert.

Franz Seimeier

Eisen, Kohle und Dampf Die Schrittmacher der industriellen Revolution

Deutsches Museum

Rowohlt

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Die Buchreihe zur Kulturgeschichte der Naturwissenschaften und der Technik entstand im Rahmen zweier Projekte am Deutschen Museum, die vom Bundesminister für Bildung und Wissenschaft und der Stiftung Volkswagenwerk finanziell unterstützt wurden. Verantwortlich für die Konzeption der Reihe: Bert Heinrich, Friedrich Klemmt, Michael Matthes, Jürgen Teichmann. Die Interpretation der Fakten gibt die Meinung des Autors, nicht die des Deutschen Museums wieder.

Redaktion im Deutschen Museum: Bert Heinrich Bildredaktion: Ludvik Vesely Bildrechte: Rolf Gutmann Redaktionsassistentin: Edeltraut Hörndl Diese Veröffentlichung wurde mit Mitteln des Bundesministers für Bildung und Wissenschaft gefördert.

Originalausgabe

Umschlagentwurf: Werner Rebhuhn (Ausschnitt aus einem Ölgemälde 77 X 94 cm - von Lucas van Valkenborch «Flußtallandschaft mit Hüttenwerk» um 1590, Landesmuseum Bonn. Moderne Hüttenanlage, Modell im Deutschen Museum). Redaktion: Jürgen Volbeding Layout: Jan Enns Veröffentlicht im Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg, November 1984 Copyright © 1984 by Rowohlt Taschenbuch Verlag GmbH, Reinbek bei Hamburg Satz Times (Linotron 202) Gesamtherstellung: Clausen & Bosse, Leck Printed in Germany 1480-ISBN 3 499 17712 9

Inhalt

9

Einleitung Mensch und Technik: Zum Problem des Fortschritts in der Geschichte Die Weltgeschichte aus der Sicht der Technik Die Rolle der Eisen- und der Maschinenbauindustrie

9 11 12

Zeittafel

13

I. Die metallurgische Revolution (2000-1000 v. Chr.): Von der Bronze- zur Eisentechnik Die Nichteisenmetalle Das Rennverfahren Das Härten des Eisens Die Verbreitung der Eisentechnik

21 21 22 27 29

II. Die Eisenproduktion im Zeitalter der Wasserkraft (1200-1712) Die Einführung des Wasserrades Der Betrieb des Hochofens: Gießen und Frischen Stückofen und Floßofen Der mechanische Stielliammer und das Schmiedegewerbe Rohstoff Erz: Der Bergbau Die Bergfreiheit Die Gewerken Der montanindustrielle Frühkapitalismus Der Eisenerzbergbau Der Wald: Baustoff, Rohstoff, Nahrungsquelle, Brennstoff Das Holz als Bau-und Rohstoff Der Wald als Nahrungsquelle für Mensch und Tier Die Meilerverkohlung Holzverbrauch der Eisenhütten Der Kampf um den Wald und die Forstpolitik Entwaldung, Aufforstung und Waldschutz Wald und Gesellschaft Die Eisenhütte als Wirtschaftsbetrieb Anlageinvestition und Betriebskosten Transportprobleme Besitzverhältnisse Die Struktur der Eisenhüttenindustrie im Zeitalter der Wasserkraft

32 32 34 38 39 42 42 44 44 47 48 48 50 52 54 55 56 59 61 61 64 65 66

III. Eisentechnik, Krieg und Gesellschaft: Ein Strukturwandel in drei Stadien Eisen, das »demokratische Metalb

68 70

IV. Die Revolution der Eisenverhüttung im 18. Jahrhundert in England 75 Universalgeschichte und industrielle Revolution 75 England und der europäische Kontinent 77 Lage und Entwicklung der englischen Eisenindustrie vor der industriellen Revolution 78 Start aus einer Krise? 78 Gab es wirklich eine Holzkrise in England? 78 1. Schiffsbau und Holzimport 79 2. Brennholz und Steinkohle 82 Ein »grünen Mahner im 17. Jahrhundert und die Rettung desWaldes 83 Gabeseine Erzkrise? 86 Das Wachstum der englischen Eisenindustrie: EinQuellenproblem 87 Der freie Unternehmer: Flexibilität und Rentabilität 88 Die Ausdehnung der innerwirtschaftlichen Grenze nach Norden: Die Midlands als neue industrielle Region 90 Die Foley-Partnerschaft , 92 Der Wandel der Produktionsstruktur in der Eisenverhüttung und die Begründung der modernen Industriegesellschaft: DieDarbysinCoalbrookdale 93 Abraham Darby I: Die Erfindung des Sandgusses und die Gründung des Werkes 94 Die sozioökonomischen Strukturelemente 97 1. Coalbrookdale, der ideale Standort 97 2. Die Spezialisierung auf den Guß 99 3. Verbindung von Produktion und Konsum 100 4. Der Erfinder-Unternehmer: Ein neuer Unternehmertypus 101 5. Der neue Facharbeiter 102 6. Die calvinistische Quäkerethik und das industrielle Arbeitsethos 103 7. Ein Modell des modernen Sozialstaates 106 Der Prozeß der technischen Revolution: Der Kokshochofen 107 Die Unternehmerziele 107 Die Mängel der Holzkohle in der Hochofentechnik 108 Substitutionsversuche 109 Warum die Substitution in Coalbrookdale gelang 110 1. Eisenerz und Kohle lagerten im selben Flöz 110 2. Die »Thick Coal> verbürgte reiche Versorgung 110

3. Die fortschrittliche Abbautechnik 4. Geeignete Kokskohle Die Verkokung der Mineralkohle im 17. Jahrhundert Die neue Technik der Eisenverhüttung mit Koks

111 112 113 114

V. Von der Wassemot zur Wasserkrise Herausforderung und Antwort: Die atmosphärische Dampfmaschine Die Wassernot des < hydraulischen» Zeitalters Die Wasserkrise - Existenzkrise des Bergbaus Thomas Newcomens atmosphärische Dampfmaschine Die Anwendung in der Trinkwasserversorgung Die Lösung der Transportbeschränkungen Das hydraulische Produktionssystem und der Prozeß seiner Veränderung: Not und Krise Die Lösung des Energieproblems durch die Vermehrung der Wassermenge Die Erfindung des Zylinder- und des Heißluftgebläses

120

VI. Die Begründung des modernen Maschinenbaues: Das Koksgußeisen verbindet sich mit dem Dampf Der Zylinderbau stiftet die Newcomen-Darby-Verbindung: Der Durchbruch des Koksgußeisens Das Gußzeitalter John Wilkinson: Die erste eiserne Brücke der Welt: Gußeisen als Baustoff Der Kristallpalast der ersten Weltausstellung 1851 in London

VII. Entwicklung und Struktur der modernen Maschinen­ bauindustrie Die Industriestadt Glasgow in Schottland James Watt (1736-1819) Der Laborant als Forscher am untauglichen Modell Vom Apparatebau zum Maschinenbau 1765-1775: Zehn harte Jahre Die Revolution der Produktion: Von der Metallwarenmanufaktur zur Maschinenfabrik Die Revolution des Geschmacks Luxuswaren und industrielle Massenproduktion Der patrizische Erfinder-Unternehmer Matthew Boulton Die Organisation der Maschinenfabrik Boulton & Watt in Soho

120 120 121 123 127 129 130

133 134

137 137 139 140 142 144

148 148 149 149

154 157 159 161 163

Die technische Revolution im Maschinenbau: Metallbearbeitende Werkzeugmaschine + Kraftmaschine + Arbeitsmaschine 169 Von der Handarbeit zur Maschinentechnik: Präzisionsarbeit 170 Arbeitsmaschine und die Kraftmaschine mit Drehbewegung 172 Vom Pachtsystem zum Meßsystem und Maschinenindikator 176 Katarakt und Fliehkraftpendel: Regeltechnik statt Automat 177 Die Albion-Mühle in London, das erste Großprojekt des modernen Maschinenbaues 179 Der Konkurrenzkampf um Bau und Verkauf der Dampfmaschine 180

VIII. Die technische Vollendung des Werkstoffes: Tiegelgußstahl und Puddeleisen Sheffield: Größtes und bedeutendstes Stahlzentrum Europas von 1740 bis etwa 1890 Benjamin Huntsman: Vom Schweißstahl zum Tiegelgußstahl Corts Puddelprozeß schließt die technologische Lücke zum Schmiedeeisen

184

184 186 190

IX. Industrialisierung und Gesellschaft in England Das Textilgewerbe im Umbruch: Mechanisierung und Motorisierung nach 6000 Jahren Handarbeit Der Wandel der Industrielandschaften und des Transports Standortwandel durch Energiewandel Die Revolution des Personenverkehrs: Das Zeitalter der Postkutsche Die Revolution des Güterverkehrs durch den Kanalbau Bevölkerungswachstum und Industrialisierung Die Agrarrevolution Die industriellen Ballungszentren Das Wachstum der Industriesiedlungen Der Wohnungsbau Lebensbedingungen und Umweltverschmutzung Das eisenverarbeitende Klein- und Mittelgewerbe und die Entstehung der Berufsgewerkschaften in Sheffield

195

Schlußbemerkung

229

Anhang Literatur- und Quellenverzeichnis Personen- und Sachregister Bildquellen

230 230 244 252

195 199 199 200 202 207 210 215 215 217 220 223

Einleitung

Mensch und Technik: Zum Problem des Fortschritts in der Geschichte In dem wahrscheinlich 1624 geschriebenen Utopie-Fragment löst heute in säkularisierter Form das Ziel des

Wagentyp Landauer entsteht

Sand- und Kastenformen statt Lehmformen (John Thomas) Gründung des Eisenwerkes Coalbrookdale (Abraham Darby 1) Zementstahlherstellung in Sheffield aufgenommen Eisenverhüttung mit Mineral­ kohle in Coalbrookdale, ab 1718 fortlaufend

1708 Ausgrabungen in Herkulaneum -1715 und Pompeji

1711

Spectator, moralische Wochen­ zeitschrift Gründung der staatlich privile­ gierten Südseegeseilschaft

1713

Friede von Utrecht Asientovertrag (gültig bis 1750)

Thomas Newcomens atmo­ sphärische Dampfmaschine entwässert Kohlengruben in Tipton. Von 1712-1800ca. 1500 Maschinen errichtet

Quecksilberthermometer (Ga­ briel D. Fahrenheit)

15

Zell

Technikgeschichtliche Daten

Zelt

Allgemeinhistorische Daten

1718 Beginn des modernen Maschi­ -1722 nenbaus: Guß von Dampfmaschinenzylindem aus Koksguß. eisen und Bohrung in Coal­ brookdale Zusammenbruch der Südseege­ sellschaft Gründung von Aktiengesell­ schaften genehmigungspflichtig 1721 Robert Walpole Premier­ -1742 minister Mehrheiten der Whigs 1723 Bau von Arbeitshäusern in Landgemeinden genehmigt 1720

1726 1730 1733

1735

1742

Erste Dampfmaschine in Frankreich bei Paris Weingeistthermometer (René Réaumur) John Kays Schnellschütze am Handwebstuhl

1734

Handelsvertrag zwischen Eng­ land und Rußland (bis 1799)

1740

Maria Theresia von Österreich ünd Friedrich II. von Preußen besteigen den Thron

Erster neuerbauter Kokshoch­ ofen in Coalbrookdale

Tiegelgußstahl von Benjamin Huntsman (1751 in Sheffield kommerziell): Stahl kochen statt Schweißen Newcomen-Maschine als Pumpmaschine für Energie­ wasser in Coalbrookdale

1750 Zeitalter der Postkutsche -1830 1754

1759 1760

1761 1762

16

Royal Society of Art gegründet

Josiah Wedgwood eröffnet Por­ zellanwerk in Burslem Canon-Eisenwerke bei Glas­ gow gegründet (John Roebuck und Partner) Worseley-Manchester-Kanal (James Brindley) Matthew Boulton eröffnet Me­ tallwarenmanufaktur in Soho bei Birmingham John Wilkinson eröffnet Eisen­ werk in Broseley

1756 Englisch-französischer Kolo­ -1763 nialkrieg und Siebenjähriger Krieg 1759 Britisches Museum 1760 Georg III. -1820

1761 Kanalzeitalter in England -1838 1762 Erste Lebensversicherungs­ gesellschaft in England

Zeit

Allgemeinhistorische Daten

1765

1763 1765

Friede von Paris Stempelsteuer

Schnellkutsche

1771

Um 1770 1771

1772

Lordoberrichter Mansfield er­ klärt Sklaverei für ungesetzlich Quebec Act

Zeit

Technikgeschichtliche Daten

James Watt erfindet direktwirkende Niederdruckdampfma­ schine mit getrenntem Konden­ sator 1766 Lunar Society in Birmingham gegründet 1767 Dreiseitiger leichter Pflug Grand Trunk Canal eröffnet 1768 Joseph Black entdeckt die la­ tente Wärme von Wasser und Dampf Kolbenzylindergebläse mit Wasserradantrieb (John Smeaton) 1768 Gußeiserne Schienen zum Gü­ -1771 tertransport in Coalbrookdale, 1785 über 32 km Länge 1769 Wedgwood eröffnet EtruriaWerk Stanzen (Messingblech)

Flügelspinnmaschine mit Was­ serradantrieb in Cromford am Derwent (Richard Arkwright) (1769 mit Pferdegöpel bei Not­ tingham)

1774

Wilkinsons beidseitig gelagerte Zylinderbohrmaschine Erste Watt-Boulton-Dampfmaschine als Wasserpumpe in Soho 1775 Geschäftspartnerschaft zwi­ -1800 schen Matthew Boulton und James Watt (Söhne bis 1825) 1776 Erste Watt-Boulton-Dampfma­ schine treibt Gebläse in der Firma Wilkinson 1779 Kopierpresse in Soho zur Me­ chanisierung des Büros (James Watt) Erste Eisenbahnbrücke über den Severn: Gußeisen ersetzt Holz und Stein als Baustoff 1782 Einseitig wirkende Dampfma­ schine mit Drehbewegung durch Schwungrad und Plane­ tengetriebe (Murdock-Watt) als

«Encyclopaedia Britannica»

1775

1776

Unabhängigkeitserklärung der 13 englischen Kolonien

1782

Armengesetz

17

allgemeine Kraftmaschine. An­ trieb eines Reckhammers in der Firma Wilkinson und einer Rührmaschine in der Firma Wedgwood 1783 Doppelt wirkende Nieder­ druckdampfmaschine in Soho Watt: 1 PS = Hubleistung von 3 300 Pf. x Fuß/Minute 1 PS = 75 m kg/sec. 1783/ Henry Corts Doppelerfindung: 84 Frischen mit Steinkohle im Puddelofen und Walzen 1784 Lemniskatenlenker leistet Win­ kelausgleich zwischen Balan­ cier und Kolbenstange (Watt) Sicherheitsschloß (Joseph Bra­ mah) 1785 Dampfgetriebene Spinnma­ schine in Papplewick Murdocks Modell einer Dampflokomotive Verbesserte Sämaschine (Cook) 1786 Albion-Mühle in London (John Rennie) 1787 Edmund Cartwrights Patent des mechanischen Webstuhls 1788 Fliehkraftregler (Watts Kon­ struktionsbüro) 1789 Ganzeisenpflug (Robert Ran­ some) 1789/ Dampfgetriebene Eisenwalz­ 90 werke (Walker, Crawshay) • 1790 Dampfgetriebene Münzpräge­ maschinen in Soho

1783

Frieden von Versailles

1784

Eroberung Ostindiens (seit 1757)

1785

Verbot der Ausfuhr von Gerä­ ten für das Hüttenwesen

1786

Besuchsverbot in Soho

1788

Sydney wird englische Straf­ kolonie Beginn der Französischen Revolution

1789

1791 1793

Board of Agricultur (Sekretär Arthur Young) 1794 Henry Maudslays Kreuz­ support-Drehbank (1797/1800 verbessert) 1795 Joseph Bramahs hydraulische Schmiedepresse Grand Junction Canal zwischen London und Midlands (Bir­ mingham) 1795/ Gußeiserne Platten als Tröge 96 für Kanalaquädukte (Thomas Telford)

18

1793

1795

Thomas Paines Aufruhr in Birmingham gegen

Levée en masse: Allgemeine Wehrpflicht in Frankreich

Armengesetz: Vertreibung Ortsfremder nach Verarmung

Zeit

TechnlkgeschiditUche Daten

1796

Erste Maschinenfabrik Soho Foundry 1798 William Murdocks Gasbeleuch­ -1802 tung 1799 Steuerung der Ventile der Dampfmaschine durch Exzenter der Kurbelwelle statt Schie­ ber (William Murdock) 1800 Ende des Patents von Watt

1803 1805

Robert Fultons Dampfboot Grand Junction Canal fertigge­ stellt

1810

Kruppwerk in Essen

1814

Zeit

Allgemeinhtetorisdie Daten

1796

Einführung der Pockenschutz­ impfung durch Jenner Thomas Malthus’ «Bevölke­ rungsgesetz» Combination Act verbietet Gewerkschaften

1798

1799

1800 1801 1802

Robert Owens «New Lanark» Union Großbritannien - Irland Friede von Amiens

1805

Verband der Maschinenbauer

1807

Kontinentalsperre

1812

Maschinenstürmer in Notting­ ham

Dampfdruckerei der Times Waterloo Komzölle 1819 Asphaltstraßendecke des McAdam 1. Fabrikgesetz 1820 Beginn der «administrativen -1840 Revolution» 1815

1819

Die «Savannah» überquert den Atlantik Tod Watts

1821

Eisendampfschiff «Aarori Manby» Heißluftgebläse in Clydi-Eisenwerken in Glasgow (James Beaumont Neilson) Personendampfeisenbahn zwi­ schen Liverpool und Manche­ ster ca. 45 km/Std. (George Stephenson)

1829

1830

1838

Cholera in London Wahlrechtsreform Fabrikgesetz schränkt Frauenund Kinderarbeit ein Fabrikinspektoren Armengesetz Abschaffung der Sklaverei im britischen Empire Typhus in London

1846 1847

Aufhebung der Komzölle Fabrikgesetz (Zehnstundentag)

1832 1833 1834

1838 1839 1842

Bahnlinie London-Birming­ ham James Nasmiths dampfgetrie­ bener Fallhammer Drehmaschine mit Dampf­ antrieb

19

Zeit

Technikgeschichtllche Daten

1851

Kristallpalast und Weltausstel­ lung in London 1856/ Frischen mit Luft (Henry 60 Bessemer) 1860 DampfstraBenwalze

Zeit

Aügemeinhiatortedie Daten

1851

Kanalisationsgesetz für die City von London

1860

Richard Cobdens Freihandels­ vertrag zwischen England und Frankreich Siemens-Martin-Stahlverfah­ ren: F. u. W. Siemens und E. u. P. Martin Verfahren zur Herstellung von Stahl aus phosphorhaltigem Roheisen: S. G. Thomas und P. C. Gilchrist

1864 1879

1884

20

Arnold Toynbees «Lectures on the industrial Revolution of the Eighteenth Century in England>

I. Die metallurgische Revolution (2000-1000 v.Chr.): Von der Bronze- zur Eisentechnik

Obwohl von allen Metallen mit Ausnahme der Aluminiumerze die Eisen­ erzvorkommen mit etwa 5% Anteil an der Erdkruste am größten sind, gelang der Menschheit die Nutzung des Eisens erst nach der Verwendung der sieben Metalle Kupfer, Gold, Silber, Blei, Zinn, Antimon und Queck­ silber. Kupfer- und Bronzezeit gehen deshalb der Eisenzeit voraus, weil Eisen mit Ausnahme vom seltenen Meteoreisen und dem noch selteneren tellurischen Eisen (von der Erde stammend) nur unrein vorkommt, der Schmelzpunkt reinen Eisens bei 1536°C (gegenüber den anderen Metal­ len) relativ hoch liegt (Tab. 1) und die Wärmebehandlung die Bearbei-

Quecksilber Zinn Blei Antimon Silber Gold Kupfer Eisen

40' 232' 327' 630' 961' 1063' 1083' 1536'

Tabelle 1: Schmelzpunkte verschiedener Metalle in °C.

tungsfähigkeit des Metalls in einem komplizierten chemisch-physikali­ schen Prozeß, den die Wissenschaft erst im 20. Jahrhundert zu erkennen vermochte, bis zur Untauglichkeit verändern kann.

Die Nichteisenmetalle Funde kupferner Mahlsteine für Korn und eines gehämmerten Kupferan­ hängers in der irakischen Höhle Shanidar im Zagrosgebirge, die in das Jahr 9500 v. Chr. datiert wurden, belegen, daß der Beginn der Metallbear­ beitung mit dem Übergang von der konsumierenden zur produzierenden Wirtschaft in der neolithischen Revolution zusammenfällt. Gegen 4000 21

v. Chr. erfolgte die Verhüttung von Kupfer, Silber und Blei, gegen 3000 v. Chr. die Verarbeitung von Antimon zu grüner Schminke als antisepti­ schem Mittel sowie das Schmelzen von Zinn und damit die Herstellung von Bronze durch die Legierung von Kupfer und Zinn. Bronze war fast doppelt so hart wie Kupfer. Die ältesten Bronzefunde im Vorderen Orient stammen zusammen mit Gold- und Silbergegenständen aus den Königsgräbern von Ur um 3000 v. Chr. Mit dem Beginn der Bronzetech­ nik setzten die großen Reichsbildungen der alten Hochkulturen an Eu­ phrat und Tigris, Nil, Indus und Hoangho ein. Da für die Verflüssigung von Kupfer beinahe 1100°C nötig sind, die Temperatur eines Herdfeuers aber nur 600-700°C beträgt, kann die Verhüttung von Kupfer und die Herstellung von Bronze keine zufällige Entdeckung gewesen sein. Die Bronzeherstellung bedurfte der gezielten Erfindung des Schmelzofens. Den hitzebeständigen Ton lieferten die Töpfer, die mit den Schmieden zusammenarbeiteten. Die Schmiede entwickelten Hammer, Amboß, Meißel, Stichel und mit diesen Werkzeugen die Metallbearbeitungstech­ niken des Prägens, Treibens, Ziselierens, Granulierens und Tauschierens. Die Erfindung des Bronzegusses in der verlorenen Form des Wachs­ models als Hohl- und Vollguß stammt um das Jahr 3000 v. Chr. aus Indien, verbreitete sich nach Osten bis Japan und erreichte im Westen einen künstlerischen Höhepunkt im antiken Griechenland. Da Zinn im ganzen östlichen Mittelmeerraum selten vorkam, entstand ein ausgedehntes Handelsnetz zur Beschaffung dieses begehrten Metalls. Zinn wurde aus Afghanistan und Persien, über die Bernsteinstraße aus dem Erzgebirge sowie durch die Phönizier aus Südengland, Frankreich und Spanien eingeführt. Der Verschleiß der relativ weichen Bronze­ pflüge, Bronzeschwerter und Bronzespeerspitzen brachte die Menschen auf die Verwendung von Eisen.

Das Rennverfahren Von den ältesten Schmieden des nahen Orients wurde neben Kupfer, Zinn und Antimon zuerst auch das aus dem Weltall stammende, mit 5 bis 10% Nickel legierte Meteoreisen bearbeitet, das Ägypter, Sumerer, Chattier und Hethiter als , als vom 15. Juli bis 1. September und vom 21. Dezem­ ber bis 20. Januar vorschrieb, noch bis 1873 in Kraft. Hütten am selben Bach oder Fluß durften wegen der unregelmäßigen und unzureichenden Wasserführung oft nicht gleichzeitig betrieben werden. In manchen Ge­ genden wie in Waldeck zogen deshalb die Hüttenarbeiter von Hütte zu Hütte. Im hydraulischen Zeitalter bestand weniger eine Holz-, als eine Was­ sernot. Diese Wassernot erstreckte sich im wesentlichen auf vier Berei­ che. Es gab 1. die Wassernot als Trinkwassermangel der Bevölkerung in den wach­ senden Städten; 2. die Wassernot als Transportbeschränkung an Flüssen, die gleichzei­ tig als Transportmittel für Schiffe mit Schleusen und als Energiewasser zum Antrieb von Mühlrädern angelegt waren, so daß sich Produktion und Handel gegenseitig hemmten; 3. die Wassernot als technische Energiebeschränkung und Produk­ tionsbeschränkung der Wirtschaft durch Mangel an ; 4. die Wassernot als Überflutung der Gruben in den Bergwerken durch Einbruch des . Die gemeinsame Lösung aller Wasserprobleme brachte die Neueinfüh­ rung (Innovation) der atmosphärischen Dampfmaschine Newcomens.

Die Wasserkrise - Existenzkrise des Bergbaus Mit der Beseitigung des Grubenwassers waren oft mehr Leute beschäftigt als mit dem Erzabbau. Am Falkenstein bei Schwaz in Tirol waren 1515 allein 600 Menschen bedienstet, das Grubenwasser in Eimerketten aus den Schächten zu befördern. Und in der Grube Oberbiberstollen im Schemnitzer Revier im Slowakischen Erzgebirge (damals Ungarn, heute tSSR) arbeiteten 1696 etwa 800 Männer und 576 Pferde an der Hebung des zufließenden Grundwassers. An die Stelle der Schwengelhand­ pumpe, der Kübelförderung durch menschliche Arbeitskraft und des Gö­ pels traten die Bulgenförderung und die . Wasser wurde zunehmend mit Wasser gefördert (Abb. 30). Mit dem fortschreitenden Kohleverbrauch in England drangen gegen Ende des 17. Jahrhunderts die Kohlenschächte in Tiefen über 40m, im

121

30: Eine wassergetriebene Pumpanlagc mit unterschlächtigem Wasserrad, mit Kamm-, Stock- und Schneckengetriebe und Exzenterwelle zum An­ trieb von vier (geöffnet dargestellten) Kolben­ saugpumpen, gezeichnet von Ramelli 1588. Die Nebenbilder zeigen Ein­ zelheiten der Ventile.

Tyne-Tal in Durham und in Northumberland über 70 m. an der tiefsten Stelle bis 120 m vor. Die Wasserhaltung bereitete immer größere Schwie­ rigkeiten, da man für die vielen und vergrößerten Gruben zu wenig und zu unregelmäßig Energiewasser hatte und teuere Wasserzubringungsanla­ gen bauen mußte. Außerdem reichte die Stärke der wassergetriebenen Pumpen für die größeren Tiefen nicht mehr aus, da sich mit der Länge auch das Eigengewicht des Pumpengestänges vergrößerte. Viele Gruben ersoffen im Wasser. Da die Wasserhebemaschinen mit der Energie Was­ ser arbeiteten, Wasser mit Wasser gepumpt wurde, war die Grubenwas­ serüberflutung durch den Energiewassermangel und die technische Be­ grenztheit des Energiesystems verursacht, d. h., das Problem war nur von der Energieseite her zu lösen. Es war das drängendste technische Pro­ blem der Zeit in England. Hier und nur hier entstand eine wirkliche Kri­ sensituation. Für viele Besitzer von Kohle-, Blei- und Zinngruben ging es um die wirtschaftliche Existenz, für die Wirtschaft und den Haushalt um die Versorgung mit der lebensnotwendigen Kohle. Es mußte in absehba­

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rer Zeit eine Lösung gefunden werden, sollten nicht das ganze Versor­ gungssystem und große Teile der Wirtschaft zusammenbrechen. Wäh­ rend man auf dem Kontinent, insbesondere im Oberharz, das bewährte System der wassergetriebenen Wasserhaltungsmaschinen und Kraftüber­ setzungsanlagen (Stangenkünste) mit großem finanziellem Aufwand zur höchsten technischen Perfektion ausbaute, entwickelten englische Inge­ nieure ein neues System mit einer Maschine, die nicht Wasser mit Wasser, sondern mit Feuer heben konnte.

Thomas Newcomens atmosphärische Dampfmaschine

Den alexandrinischen Mechanikern der Antike waren Zylinder und Kol­ ben wie die Eigenschaften des Druckes und der Bewegungskraft des Dampfes bekannt, die sie zu Experimenten nutzten. Den Grundgedan­ ken der atmosphärischen Dampfmaschine zum Zwecke der Entwässe­ rung der Gruben entwickelte und verwirklichte im Modell erstmals der französische Arzt und Naturforscher Denis Papin (1647-1712) 1690 in Marburg: Durch die Abkühlung von Wasserdampf in einem Zylinder ent­ stand ein luftverdünnter Raum und damit ein Unterdrück, so daß der atmosphärische Luftdruck einen Kolben im Zylinder nach unten schob. Acht Jahre später, 1698, gelang dem englischen Militäringenieur und Mit­ glied der Royal Society Thomas Savery (1650-1715) die Entwicklung ei­ ner Dampfpumpe ohne Kolben, die im Wechsel von direkter expansiver Kraft des Dampfes und indirekter Wirkung durch Erzeugung eines Vaku­ ums erstmals praktische Pumparbeit leistete. Sie vermochte Wasser aus einer Tiefe von nicht mehr als 10 m zu heben und konnte deshalb in Land­ häusern zur Versorgung mit Trinkwasser, aber nicht zur Entwässerung tiefer Gruben eingesetzt werden. Die Bezeichnung