Nr. 2116
Hydraulischer Widdervon John H. Lienhard
Heute steht die Schwerkraft der unglaublichen Leichtigkeit des Seins gegenüber. Das College of Engineering der University of Houston präsentiert diese Serie über die Maschinen, die unsere Zivilisation am Laufen halten, und die Menschen, deren Erfindungsreichtum sie geschaffen hat.
Ich habe gerade das Überraschendste gelernt: Der Erfinder des Heißluftballons hat auch den selbsttätigen Hydraulikzylinder erfunden, und ich kann mir keine zwei gegensätzlicheren Dinge vorstellen. Lassen Sie mich den hydraulischen Widder erklären: Nehmen wir an, wir haben ein Wasserreservoir und wollen Wasser an einen Ort oberhalb des Reservoirs pumpen. Das Wasser fließt nicht bergauf, aber es kann Energie gewinnen, wenn es bergab fließt. Wir könnten es durch eine Turbine abwärts fließen lassen, um Strom für eine Pumpe zu erzeugen.
Der hydraulische Widder ist ein Ersatz für eine teure Turbine. Das Wasser fließt durch ein Rohr bergab. Wenn es durch ein Ventil am unteren Ende entweicht, gewinnt es so viel Geschwindigkeit, dass das Ventil plötzlich geschlossen wird. In diesem Fall steigt der Druck im Rohr sehr stark an. Dadurch öffnet sich ein zweites Ventil und das Wasser fließt durch dieses Ventil heraus. Der Vorgang wiederholt sich rhythmisch und automatisch und macht ein lautes Klick-Klack-Geräusch. Es ist eine wunderbar bequeme Pumpe, die mit der potenziellen Energie des Wassers im Reservoir arbeitet. Es wird kein Motor benötigt.
Das ist sehr weit weg von Heißluftballons, aber das Verbindungstuch ist aus Papier. Joseph Montgolfier und sein jüngerer Bruder Étienne waren die Söhne des Papierfabrikanten Pierre Montgolfier. Joseph war ein hervorragender Autodidakt und gründete ebenfalls eine Papierfabrik. Étienne studierte Mathe und Architektur. Im Jahr 1782 begannen die beiden mit Ballons aus Papier und Seide zu experimentieren. Ein Jahr später führten sie eine Demonstrationsfahrt vor Ludwig XVI. durch und ließen dann Menschen in ihren Ballons fliegen. Als die Ballonfahrt zum neuen Zuschauersport in Paris wurde, zogen sich die Brüder zurück.
Der charmante Étienne arbeitete wieder mit seinem Vater zusammen. Er versuchte auch, die Theorie der Ballonfahrt zu entwickeln. Der schüchterne Mechaniker Joseph machte noch andere Erfindungen – aber keine so wertvolle wie den hydraulischen Widder. Und er entwickelte sie zunächst für seine Papierfabrik.
Ein britischer Erfinder hatte 1772 einen primitiven hydraulischen Widder gebaut, dessen Ventile jedoch von Hand bedient werden mussten. Montgolfier gelang eine enorme Verbesserung, als er eine Pumpe schuf, die von selbst laufen konnte, zum Beispiel bei Entwässerungs- und Landgewinnungsprojekten.
Das war 1796. Ein Jahr später meldete Matthew Boulton, der Hersteller der Boulton-Watt-Dampfmaschinen, im Namen Montgolfiers ein britisches Patent an. Viele weitere Patente folgten, und hydraulische Widder fanden im neunzehnten Jahrhundert weite Verbreitung. Elektromotoren begannen schließlich, sie zu ersetzen. Doch auf der Suche nach geeigneten Technologien für Entwicklungsländer erleben sie ein Comeback.
Die Brüder Montgolfier waren also eine Studie der Gegensätze. Der junge Étienne, ein Intellektueller mit ausgeprägtem sozialem Instinkt – er ging sogar in die Politik. Und Joseph, das praktische Genie, das sich zwischen zwei Welten bewegte: Er benutzte ganz öffentlich vergängliche Papiere und heiße Luft, um einen uralten Traum zu erfüllen. Dann wandte er sich ab, um die körperliche Festigkeit von Eisenrohren und eisenhartem Wasser zu nutzen, um unseren praktischen Auftrag zu erfüllen – aus den Augen und aus dem Sinn.
Ich bin John Lienhard von der University of Houston, wo wir uns für die Arbeitsweise von Erfinderköpfen interessieren.
(Titelmusik)
W. A. Smeaton, Montgolfier, Étienne Jacques de & Montgolfier, Michel Joseph de, C. C. Gillispie, Hrsg., Dictionary of Scientific Biography, Vol. IX (New York: Charles Scribner’s Sons, 1974). (Das Bild von Joseph Montgolfier oben wurde vom National Air and Space Museum zur Verfügung gestellt.)Eine wunderbar klare Abhandlung über den hydraulischen Widder aus dem 20. Jahrhundert, die für die Verwendung in Entwicklungsländern geschrieben wurde, findet sich in S. B. Watt, A Manual on the Hydraulic Ram for Pumping Water. (Silsoe, Bedford, UK: Intermediate Technology Development Group, 1975) Ich bin dieser Quelle sehr dankbar für das untenstehende schematische Diagramm.
Siehe auch: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram
Ein kostengünstiger Hydraulikzylinder, der aus handelsüblichen Teilen hergestellt werden kann.The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2006 by John H. Lienhard.
