Der Dampfmotor

Ein Dampfmotor ist eine einfach oder doppelt wirkende Dampfmaschine mit Ventilsteuerung, schnelllaufend mit bis zu 1500 Umdrehungen/min. Die Kurbelwelle entspricht dabei im Wesentlichen der eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors. Im Gegensatz zur klassischen Dampfmaschine ist ein Dampfmotor samt allen Bestandteilen in einem kompakten Gehäuse sehr ähnlich dem eines Dieselmotors untergebracht. Mit einem Dampfmotor lässt sich unter anderem ein moderner, kupplungs- und getriebeloser Fahrzeugantrieb realisieren. Praktische Anwendung findet er heute vor allem als industrielle Dampfkraftanlage im kleineren Leistungsbereich (ca. 100 bis 1.000 kW) für Anwendungen unterhalb des typischen Leistungsbereichs von Dampfturbinen.


Konstruktionszeichnung eines Dampfmotors

Bauprinzipien

Dampfmotoren können prinzipiell mit allen gängigen flüssigen und festen Brennstoffen inklusive Holz und Biogas betrieben werden. Bei Verwendung eines Porenbrenners verbinden Dampfmotoren sehr geringen Schadstoffausstoß und fast freie Wahl des (flüssigen bzw. verdampfbaren) Brennstoffes mit einem relativ hohen Wirkungsgrad und sind in dieser Hinsicht einem modernen Dieselmotor vergleichbar. Dies wird durch Dampfdrücke bis 80 bar und Dampftemperaturen von ca. 450 bis 500 °C erreicht.

Durch die hohen Dampftemperaturen gab es zunächst Probleme wegen des notwendigerweise ölfreien Betriebes. Dies scheint dank spezieller Werkstoffe aus Kohlenstoff und Keramik inzwischen gelöst, aber die noch zu geringe Lebensdauer (bisher max. 3000 bis 5000 Stunden) des chemisch und physikalisch stark belasteten Porenbrenners (ein Keramik- oder Metallschwamm, in dem die Verbrennung ohne offene Flamme stattfindet) verhindert momentan noch eine breite Einführung auf dem Markt. Mehrere Firmen und Institute arbeiten in Kooperation intensiv an einer Lösung.

Neuartige Dampfmotoren verwenden anstelle eines konventionellen Kolbens eine zur Rotationskolben-Expansionsmaschine umfunktionierte Flügelzellenpumpe. Das Wasser zirkuliert dabei in einem geschlossenen Kreislauf (Erwärmen per Durchlauferhitzer – Entspannung und damit Abkühlung des Dampfes im Dampfmotor – Verflüssigung des Restdampfes in einem Kondensator – Wiedereinspeisung des Wassers mit Hilfe einer Pumpe). Diese Bauform kann als Kleinblockheizkraftwerk vor allem in Einfamilienhäusern eingesetzt werden.
Konkrete Anwendungen

Bereits in den 1920er Jahren wurden erfolgreich dampfgetriebene LKW (s. Sentinel) und PKW (wie die „Stanley Steamers“) gebaut. Für den Einsatz von Dampfmotoren in Schienenfahrzeugen bauten die Henschel-Werke 1941 eine Testlokomotive DR 19 1001. Zu einer Serienfertigung kam es hier jedoch nicht mehr. In England hatte die Midland Railway mit der Lok 2299 bereits zwischen 1908 und 1919 Versuche mit Dampfmotoren gemacht, wobei auf die erste und dritte Achse jeweils zwei Dampfmotoren wirkten, auf die mittlere vier. Die Schweizer SLM testete 1927 eine Hochdrucklokomotive mit 60 Bar Kesseldruck und Dampfmotoren. Hier lagen die Probleme aber vorwiegend beim Hochdruckkessel, auch bestand in der Schweiz durch die zunehmende Elektrifizierung kein Bedarf mehr an Dampflokomotiven.

1933 bauten die Brüder George D. und William J. Besler einen leichten Dampfmotor in einen modifizierten Travel-Air-2000-Doppeldecker und führten so am 20. April 1933 die ersten Flüge in der Öffentlichkeit durch. Bei nur 80 kg Eigengewicht war der 150-PS-Motor allen Benzinmotoren seiner Zeit überlegen. Durch die Möglichkeit der unmittelbaren Drehrichtungsumkehr des Dampfmotors wurden nur 30 m Pistenlänge für die Landung benötigt.[1][2] Siehe hierzu auch Dampfflugzeug.

Quelle - literatur & Einzelnachweise

Siehe: https://web.archive.org/web/20060416082847/http://www.iav.de/_downloads/de/techn_veroeffentlichungen/Dampfmotor.pdf