Thomas Savery og begynnelsen av dampmaskinen

Ian Forsyth/Getty Images

Thomas Savery ble født i en kjent familie i Shilston, England en gang rundt 1650. Han var godt utdannet og viste en stor forkjærlighet for mekanikk, matematikk, eksperimentering og oppfinnelser.

Saverys tidlige oppfinnelser

En av Saverys tidligste oppfinnelser var en klokke, som forblir i familien hans den dag i dag og regnes som et genialt stykke mekanisme. Han fortsatte med å oppfinne og patenterte arrangement av skovlhjul drevet av capstans for å drive fartøyer i rolig vær. Han presenterte ideen for det britiske admiralitetet og Wavy Board, men møtte ingen suksess. Den viktigste innsigeren var marineinspektøren som avskjediget Savery med bemerkningen: 'Og har innbyrdes folk som ikke bryr seg om oss, late som om de finner på ting for oss?'

Savery ble ikke avskrekket - han monterte apparatet sitt på et lite fartøy og utstilte driften på Themsen, selv om oppfinnelsen aldri ble introdusert av marinen.

Den første dampmaskinen

Savery oppfant dampmaskin en gang etter debuten av skovlhjulene hans, en idé først unnfanget av Edward Somerset, Marquis av Worcester, så vel som noen andre tidligere oppfinnere . Det har gått rykter om at Savery leste Somersets bok som først beskrev oppfinnelsen og deretter forsøkte å ødelegge alle bevis på den i påvente av sin egen oppfinnelse. Han skal ha kjøpt opp alle eksemplarer han kunne finne og brent dem.

Selv om historien ikke er spesielt troverdig, viser en sammenligning av tegningene til de to motorene - Saverys og Somersets - en slående likhet. Om ikke annet, bør Savery gis æren for den vellykkede introduksjonen av denne 'semi-allmektig' og 'vannkommanderende' motoren. Han patenterte designet til sin første motor 2. juli 1698. En fungerende modell ble sendt til Royal Society of London.

Veien til patentet

Savery sto overfor konstante og pinlige utgifter i konstruksjonen av sin første dampmaskin. Han måtte holde de britiske gruvene - og spesielt de dype gropene i Cornwall - fri for vann. Han fullførte til slutt prosjektet og gjennomførte noen vellykkede eksperimenter med det, og viste en modell av sin 'brannbil' foran kong William III og hoffet hans ved Hampton Court i 1698. Savery oppnådde deretter patentet uten forsinkelser.

Tittelen på patentet lyder:

'En bevilgning til Thomas Savery for den eneste utøvelse av en ny oppfinnelse av ham oppfunnet, for å heve vann, og forårsake bevegelse til alle slags mølleverk, av den viktige ildkraften, som vil være til stor nytte for å drenere miner, betjene byer med vann, og for drift av alle slags møller, når de ikke har nytte av vann eller konstant vind; å holde i 14 år; med vanlige klausuler.'

Introduserer sin oppfinnelse til verden

Savery fortsatte deretter med å fortelle verden om oppfinnelsen hans. Han startet en systematisk og vellykket reklamekampanje, og savnet ingen mulighet til å gjøre planene sine ikke bare kjent, men godt forstått. Han fikk tillatelse til å møte opp med sin modell av brannbilen og forklare dens drift på et møte i Royal Society. Referatet fra møtet lyder:

'MR. Savery underholdt Society med å vise motoren sin for å heve vann med ildkraft. Han ble takket for å vise forsøket, som lyktes etter forventning, og ble godkjent.'

I håp om å introdusere brannbilen sin til gruvedistriktene i Cornwall som en pumpemotor, skrev Savery et prospekt for generell sirkulasjon, ' Gruvearbeiderens venn; eller, en beskrivelse av en motor for å heve vann ved brann.

Implementering av Steam Engine

Saverys prospekt ble trykket i London i 1702. Han fortsatte med å distribuere det blant eiere og ledere av gruver, som på den tiden fant ut at vannstrømmen på visse dyp var så stor at den hindret driften. I mange tilfeller ga kostnadene for drenering ingen tilfredsstillende fortjenestemargin. Dessverre, selv om Saverys brannbil begynte å bli brukt til å levere vann til byer, store eiendommer, landsteder og andre private bedrifter, kom den ikke i generell bruk blant gruvene. Faren for eksplosjon av kjelene eller mottakerne var for stor.

Det var andre vanskeligheter med å bruke Savery-motoren til mange typer arbeid, men dette var det mest alvorlige. Faktisk skjedde eksplosjoner med fatale resultater.

Når de ble brukt i gruver, var motorene nødvendigvis plassert innenfor 30 fot eller mindre fra det laveste nivået og kunne potensielt bli nedsenket hvis vannet skulle stige over det nivået. I mange tilfeller vil dette føre til tap av motoren. Gruven ville forbli 'druknet' med mindre en annen motor skulle anskaffes for å pumpe den ut.

Forbruket av drivstoff med disse motorene var også veldig stort. Dampen kunne ikke genereres økonomisk fordi kjelene som ble brukt var enkle former og hadde for liten varmeoverflate til å sikre en fullstendig overføring av varme fra forbrenningsgassene til vannet i kjelen. Dette avfallet i produksjonen av damp ble fulgt av enda mer alvorlig avfall i bruken. Uten utvidelse til utstøting av vann fra en metallmottaker, absorberte de kalde og våte sidene varme med størst avid. Den store massen av væsken ble ikke oppvarmet av dampen og ble drevet ut ved den temperaturen som den ble hevet nedenfra.

Forbedringer av Steam Engine

Savery begynte senere å jobbe med Thomas Newcomen på en atmosfærisk dampmaskin. Newcomen var en engelsk smed som fant opp denne forbedringen i forhold til Saverys tidligere design.

Newcomen-dampmaskinen brukte kraften til atmosfærisk trykk. Motoren hans pumpet damp inn i en sylinder. Dampen ble deretter kondensert av kaldt vann, som skapte et vakuum på innsiden av sylinderen. Det resulterende atmosfæriske trykket drev et stempel, og skapte nedadgående slag. I motsetning til motoren Thomas Savery hadde patentert i 1698, var intensiteten av trykk i Newcomens motor ikke begrenset av trykket fra dampen. Sammen med John Calley bygde Newcomen sin første motor i 1712 på toppen av en vannfylt minesjakt og brukte den til å pumpe vann ut av gruven. Newcomen-motoren var forgjengeren til Watt-motoren, og den var en av de mest interessante delene av teknologien utviklet på 1700-tallet.

James Watt var en oppfinner og maskiningeniør født i Greenock, Skottland, kjent for sine forbedringer av dampmaskinen. Mens han jobbet for University of Glasgow i 1765, ble Watt tildelt oppgaven med å reparere en Newcomen-motor, som ble ansett som ineffektiv, men fortsatt den beste dampmaskinen i sin tid. Han begynte å jobbe med flere forbedringer av Newcomens design. Mest bemerkelsesverdig var hans 1769 patentere for en separat kondensator koblet til en sylinder med en ventil. I motsetning til Newcomens motor, hadde Watts design en kondensator som kunne holdes kjølig mens sylinderen var varm. Watts motor ble snart det dominerende designet for alle moderne dampmotorer og bidro til å få til den industrielle revolusjonen. En kraftenhet kalt watt ble oppkalt etter ham.