De stoommachine van Thomas Savery

Thomas Savery werd geboren rond 1650 in een bekend gezin in Shilston, Engeland. Hij was goed opgeleid en toonde een grote voorliefde voor mechanica, wiskunde, experimenten en uitvindingen.

Een van de eerste uitvindingen van Savery was een klok, die tot op de dag van vandaag in zijn familie blijft en wordt beschouwd als een ingenieus mechanisme. Hij bedacht en patenteerde de opstelling van peddelwielen aangedreven door kaapstanders om schepen bij kalm weer voort te stuwen. Hij gooide het idee bij de British Admiralty en de Wavy Board, maar had geen succes. De voornaamste bezwaarmaker was de landmeter van de marine, die Savery met de opmerking ontsloeg: 'En hebben opdringerige mensen, die zich niet om ons bekommeren, doen alsof ze dingen voor ons bedenken of uitvinden?'

Savery liet zich niet afschrikken - hij plaatste zijn apparaat op een klein vaartuig en toonde zijn werking op de Theems, hoewel de uitvinding nooit door de marine werd geïntroduceerd.

Savery heeft de stoommachine ergens na het debuut van zijn schoepenwielen, een idee dat voor het eerst werd bedacht door Edward Somerset, markies van Worcester, evenals een paar andere eerdere uitvinders. Het gerucht gaat dat Savery het boek van Somerset las dat eerst de uitvinding beschreef en vervolgens probeerde om alle bewijzen ervan te vernietigen in afwachting van zijn eigen uitvinding. Hij zou alle exemplaren hebben opgekocht die hij kon vinden en ze hebben verbrand.

Hoewel het verhaal niet erg geloofwaardig is, vertoont een vergelijking van de tekeningen van de twee motoren - Savery's en Somerset's - een opvallende gelijkenis. Als er niets anders is, zou Savery de eer moeten krijgen voor de succesvolle introductie van deze "semi-almachtige" en "watersturende" motor. Hij patenteerde het ontwerp van zijn eerste motor op 2 juli 1698. Een werkend model is ingediend bij de Royal Society of London.

Savery stond voor constante en gênante kosten bij de bouw van zijn eerste stoommachine. Hij moest de Britse mijnen - en vooral de diepe putten van Cornwall - vrijhouden van water. Hij voltooide het project uiteindelijk en voerde er enkele succesvolle experimenten mee uit, waarbij hij een model van zijn "brandweerauto" tentoonstelde voor koning Willem III en zijn hof in Hampton Court in 1698. Savery verkreeg vervolgens onverwijld zijn patent.

De titel van het octrooi luidt:

"Een schenking aan Thomas Savery van de enige uitoefening van een door hem uitgevonden nieuwe uitvinding, voor het verhogen van water en het veroorzaken van beweging voor allerlei soorten molenwerken, door de belangrijke kracht van vuur, dat van groot nut zal zijn voor het leegmaken van mijnen, het dienen van steden met water en voor het werken van allerlei soorten molens, wanneer ze niet het voordeel hebben van water, noch constant winden; om 14 jaar vast te houden; met gebruikelijke clausules. "

Savery ging vervolgens de wereld informeren over zijn uitvinding. Hij begon een systematische en succesvolle reclamecampagne, waarbij hij geen enkele kans miste om zijn plannen niet alleen bekend maar goed begrepen te maken. Hij kreeg toestemming om met zijn modelbrandweerauto te verschijnen en de werking ervan uit te leggen tijdens een bijeenkomst van de Royal Society. De notulen van die bijeenkomst luidden:

'Meneer Savery vermaakte het Genootschap door te laten zien dat zijn motor water ophaalt door de kracht van het vuur. Hij werd bedankt voor het tonen van het experiment, dat naar verwachting is gelukt, en is goedgekeurd. "

In de hoop zijn brandweerauto als pompmotor in de mijndistricten van Cornwall te introduceren, schreef Savery een prospectus voor algemene verspreiding, "De vriend van de mijnwerker; of, een beschrijving van een motor om water door vuur te laten opstijgen.”

Het prospectus van Savery werd in 1702 in Londen gedrukt. Hij verspreidde het vervolgens onder de eigenaren en beheerders van mijnen, die op dat moment ontdekten dat de waterstroom op bepaalde diepten zo groot was dat de werking ervan werd verhinderd. In veel gevallen lieten de kosten van drainage geen bevredigende winstmarge achter. Helaas, hoewel Savery's brandweerwagen begon te worden gebruikt voor het leveren van water aan grote steden landgoederen, landhuizen en andere particuliere instellingen, werd het niet algemeen gebruikt door de mijnen. Het explosiegevaar van de ketels of ontvangers was te groot.

Er waren andere moeilijkheden bij het toepassen van de Savery-engine op veel soorten werk, maar dit was de ernstigste. Er waren zelfs explosies met fatale gevolgen.

Bij gebruik in mijnen werden de motoren noodzakelijkerwijs binnen 30 voet of minder van het laagste niveau geplaatst en zouden ze mogelijk onder water kunnen komen als het water boven dat niveau zou stijgen. In veel gevallen zou dit tot verlies van de motor leiden. De mijn zou "verdronken" blijven, tenzij er een andere motor zou moeten worden aangeschaft om hem weg te pompen.

Ook het brandstofverbruik bij deze motoren was erg groot. De stoom kon niet economisch worden gegenereerd omdat de gebruikte ketels eenvoudige vormen waren en te weinig werden gepresenteerd verwarmingsoppervlak om een ​​volledige overdracht van warmte van de verbrandingsgassen naar het water in de ketel te verzekeren. Dit afval bij de opwekking van stoom werd gevolgd door nog ernstiger afval in de toepassing ervan. Zonder uitzetting tot het uitdrijven van water uit een metalen ontvanger, namen de koude en natte kanten warmte op met de grootste gretigheid. De grote massa van de vloeistof werd niet verwarmd door de stoom en werd verdreven bij de temperatuur waarbij deze van onderaf werd opgewekt.

Savery begon later met Thomas Newcomen aan een atmosferische stoommachine te werken. Newcomen was een Engelse smid die deze verbetering heeft uitgevonden boven het eerdere ontwerp van Slavery.

De Newcomen-stoommachine gebruikte de kracht van atmosferische druk. Zijn motor pompte stoom in een cilinder. De stoom werd vervolgens gecondenseerd door koud water, waardoor er een vacuüm ontstond aan de binnenkant van de cilinder. De resulterende atmosferische druk bediende een zuiger, waardoor neerwaartse bewegingen werden gemaakt. In tegenstelling tot de motor die Thomas Savery in 1698 had gepatenteerd, werd de intensiteit van de druk in de motor van Newcomen niet beperkt door de druk van de stoom. Samen met John Calley bouwde Newcomen in 1712 zijn eerste motor bovenop een met water gevulde mijnschacht en gebruikte deze om water uit de mijn te pompen. De Newcomen-motor was de voorloper van de Watt-motor en het was een van de interessantste stukjes technologie die in de 18e eeuw werd ontwikkeld.

James Watt was een uitvinder en werktuigbouwkundig ingenieur geboren in Greenock, Schotland, bekend om zijn verbeteringen van de stoommachine. Toen Watt in 1765 voor de Universiteit van Glasgow werkte, kreeg Watt de taak om een ​​Newcomen-motor te repareren, die als inefficiënt werd beschouwd maar nog steeds de beste stoommachine van zijn tijd was. Hij begon te werken aan verschillende verbeteringen aan het ontwerp van Newcomen. Het meest opvallend was zijn 1769 octrooi voor een aparte condensor verbonden met een cilinder door een klep. In tegenstelling tot de motor van Newcomen had het ontwerp van Watt een condensor die koel kon worden gehouden terwijl de cilinder heet was. De motor van Watt werd al snel het dominante ontwerp voor alle moderne stoommachines en hielp de industriële revolutie teweeg te brengen. Een eenheid van vermogen genaamd de watt is naar hem vernoemd.