Τόμας Σέιβερι

gigatos | 25 Νοεμβρίου, 2022

Σύνοψη

Ο Thomas Savery (περίπου 1650 – 15 Μαΐου 1715) ήταν Άγγλος εφευρέτης και μηχανικός. Εφηύρε την πρώτη εμπορικά χρησιμοποιούμενη ατμοκίνητη συσκευή, μια αντλία ατμού, η οποία συχνά αναφέρεται ως “μηχανή Savery”. Η αντλία ατμού του Savery ήταν μια επαναστατική μέθοδος άντλησης νερού, η οποία έλυσε το πρόβλημα της αποστράγγισης των ορυχείων και έκανε εφικτή την ευρεία δημόσια παροχή νερού.

Ο Thomas Savery γεννήθηκε στο αρχοντικό του Shilstone, κοντά στο Modbury του Devon. Έγινε στρατιωτικός μηχανικός, φτάνοντας στο βαθμό του λοχαγού το 1702, και περνούσε τον ελεύθερο χρόνο του κάνοντας πειράματα μηχανικής. Το 1696 κατοχύρωσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια μηχανή στίλβωσης γυαλιού ή μαρμάρου και μια άλλη για την “κωπηλασία πλοίων με μεγαλύτερη ευκολία και ταχύτητα απ” ό,τι έχει γίνει μέχρι σήμερα από οποιαδήποτε άλλη μηχανή”, η οποία περιλάμβανε κουπιά που κινούνταν από ένα καπετάνιο και η οποία απορρίφθηκε από το Ναυαρχείο ύστερα από αρνητική έκθεση του επιθεωρητή του Ναυτικού, Έντμουντ Ντάμερ.

Ο Savery εργάστηκε επίσης για τους Sick and Hurt Commissioners, αναθέτοντας την προμήθεια φαρμάκων στην Navy Stock Company, η οποία συνδεόταν με την Society of Apothecaries. Τα καθήκοντά του για λογαριασμό τους τον έφεραν στο Ντάρτμουθ του Ντέβον, όπου πιθανότατα ήρθε σε επαφή με τον Τόμας Νιούκομεν.

Διαβάστε επίσης, μυθολογία – Αιγυπτιακή μυθολογία

Ατμοκίνητη αντλία

Στις 2 Ιουλίου 1698 ο Savery κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια ατμοκίνητη αντλία: “Μια νέα εφεύρεση για την ανύψωση του νερού και την κίνηση σε όλα τα είδη μύλων με την ορμητική δύναμη της φωτιάς, η οποία θα είναι πολύ χρήσιμη και επωφελής για την αποστράγγιση ορυχείων, την τροφοδοσία των πόλεων με νερό και για τη λειτουργία όλων των ειδών των μύλων όπου δεν υπάρχει νερό ούτε σταθερός άνεμος”. Αναφερόταν ως “μηχανή Savery”, αν και τεχνικά δεν είναι μηχανή. Την παρουσίασε στη Βασιλική Εταιρεία στις 14 Ιουνίου 1699. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας δεν είχε καμία εικονογράφηση ή έστω περιγραφή, αλλά το 1702 ο Savery περιέγραψε τη μηχανή στο βιβλίο του The Miner”s Friend- or, An Engine to Raise Water by Fire, στο οποίο ισχυριζόταν ότι μπορούσε να αντλεί νερό από τα ορυχεία.

Η αντλία του Savery ήταν μια αντλία χωρίς έμβολο χωρίς κινούμενα μέρη εκτός από τις βρύσες. Η λειτουργία της γινόταν πρώτα με την ανύψωση ατμού στον λέβητα- ο ατμός εισερχόταν στη συνέχεια σε ένα από τα πρώτα δοχεία εργασίας, επιτρέποντας την εκτόξευσή του μέσω ενός καταθλιπτικού σωλήνα στο νερό που επρόκειτο να ανυψωθεί. Όταν το σύστημα ήταν θερμό και επομένως γεμάτο ατμό, έκλεινε η βρύση μεταξύ του λέβητα και του δοχείου εργασίας και, εάν ήταν απαραίτητο, ψύχονταν το εξωτερικό του δοχείου. Αυτό έκανε τον ατμό στο εσωτερικό του να συμπυκνωθεί, δημιουργώντας μερικό κενό, και η ατμοσφαιρική πίεση ώθησε το νερό προς τα πάνω στον καταθλιπτικό σωλήνα μέχρι να γεμίσει το δοχείο. Σε αυτό το σημείο έκλεινε η βρύση κάτω από το δοχείο και άνοιγε η βρύση μεταξύ αυτού και του ανοδικού σωλήνα και εισερχόταν περισσότερος ατμός από τον λέβητα. Καθώς η πίεση του ατμού αυξανόταν, πίεζε το νερό από το δοχείο προς τα πάνω στον σωλήνα ανόδου προς την κορυφή του ορυχείου.

Ωστόσο, η αντλία του είχε τέσσερα σοβαρά προβλήματα. Πρώτον, κάθε φορά που εισερχόταν νερό στο δοχείο εργασίας, μεγάλο μέρος της θερμότητας σπαταλιόταν για τη θέρμανση του νερού που αντλούνταν. Δεύτερον, το επόμενο στάδιο της διαδικασίας απαιτούσε ατμό υψηλής πίεσης για να ωθήσει το νερό προς τα πάνω, και οι συγκολλημένες συνδέσεις της αντλίας ήταν ελάχιστα ικανές να αντέξουν τον ατμό υψηλής πίεσης και χρειάζονταν συχνή επισκευή. Τρίτον, παρόλο που η αντλία αυτή χρησιμοποιούσε θετική πίεση ατμού για να ωθήσει το νερό προς τα πάνω προς τα έξω (χωρίς θεωρητικό όριο στο ύψος στο οποίο θα μπορούσε να ανυψωθεί το νερό από μία μόνο αντλία υψηλής πίεσης), πρακτικοί λόγοι και λόγοι ασφαλείας σήμαιναν ότι στην πράξη, για να καθαριστεί το νερό από ένα βαθύ ορυχείο θα χρειαζόταν μια σειρά από αντλίες μέτριας πίεσης σε όλη τη διαδρομή από το κατώτατο επίπεδο προς την επιφάνεια. Τέταρτον, το νερό ωθήθηκε προς τα πάνω στην αντλία μόνο με την ατμοσφαιρική πίεση (που λειτουργούσε ενάντια σε ένα “κενό” συμπυκνωμένου ατμού), οπότε η αντλία δεν έπρεπε να βρίσκεται πάνω από περίπου 9,1 μέτρα πάνω από τη στάθμη του νερού – γεγονός που απαιτούσε την εγκατάσταση, τη λειτουργία και τη συντήρησή της πολύ βαθιά μέσα στα σκοτεινά ορυχεία παντού.

Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Άλμπρεχτ φον Βάλλενσταϊν

Πράξη πυροσβεστικού οχήματος

Το αρχικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Savery τον Ιούλιο του 1698 παρείχε 14 χρόνια προστασίας- το επόμενο έτος, το 1699, ψηφίστηκε νόμος του Κοινοβουλίου που παρέτεινε την προστασία του για 21 επιπλέον χρόνια. Αυτός ο νόμος “Ενθαρρύνοντας την εφεύρεση του Thomas Savery για την ανύψωση του νερού και σχετικά με όλα τα είδη των εργασιών των μύλων” έγινε γνωστός ως “Νόμος για τις μηχανές πυρόσβεσης”. Το πολύ ευρύ δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Savery κάλυπτε όλες τις αντλίες που ανέβαζαν νερό με φωτιά.

Ο αρχιτέκτονας James Smith του Whitehill απέκτησε τα δικαιώματα χρήσης της αντλίας του Savery στη Σκωτία. Το 1699, συνήψε συμφωνία με τον εφευρέτη και το 1701 εξασφάλισε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από το Κοινοβούλιο της Σκωτίας, το οποίο είχε ως πρότυπο την παραχώρηση του Savery στην Αγγλία και ήταν σχεδιασμένο να λειτουργεί για το ίδιο χρονικό διάστημα. Ο Σμιθ περιέγραψε τη μηχανή ως “μηχανή ή εφεύρεση για την ανύψωση του νερού και την κίνηση του έργου του μύλου με τη δύναμη της φωτιάς” και ισχυρίστηκε ότι την είχε τροποποιήσει ώστε να αντλεί από βάθος 14 οργιές ή 84 πόδια.

Στην Αγγλία, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Savery σήμαινε ότι ο Thomas Newcomen αναγκάστηκε να συνεργαστεί μαζί του. Μέχρι το 1712, οι δύο άνδρες είχαν συμφωνήσει να αναπτύξουν το πιο προηγμένο σχέδιο ατμομηχανής του Newcomen, το οποίο διατέθηκε στην αγορά με την πατέντα του Savery, προσθέτοντας δεξαμενές νερού και ράβδους αντλίας, ώστε να είναι δυνατή η πρόσβαση σε βαθύτερα ορυχεία με τη δύναμη του ατμού. Η μηχανή του Newcomen λειτουργούσε καθαρά με ατμοσφαιρική πίεση, αποφεύγοντας έτσι τους κινδύνους του ατμού υψηλής πίεσης, και χρησιμοποίησε την ιδέα του εμβόλου που εφευρέθηκε το 1690 από τον Γάλλο Denis Papin για να παράγει την πρώτη ατμομηχανή ικανή να ανασύρει νερό από βαθιά ορυχεία.

Όταν ο Παπέν επέστρεψε στο Λονδίνο το 1707, του ζητήθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα, νέο πρόεδρο της Βασιλικής Εταιρείας μετά τον Ρόμπερτ Μπόιλ, φίλο του Παπέν, να συνεργαστεί με τον Σάβερι, ο οποίος εργάστηκε για πέντε χρόνια με τον Παπέν, αλλά ποτέ δεν έδωσε καμία πίστωση ούτε έσοδα στον Γάλλο επιστήμονα.

Μετά το θάνατό του το 1715, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Savery και η Πράξη του Κοινοβουλίου περιήλθαν σε μια εταιρεία, τους “Ιδιοκτήτες της εφεύρεσης για την ανύψωση του νερού με φωτιά”. Η εταιρεία αυτή εξέδιδε άδειες σε άλλους για την κατασκευή και τη λειτουργία μηχανών Newcomen, χρεώνοντας ως και 420 λίρες ετησίως δικαιώματα ευρεσιτεχνίας για την κατασκευή ατμομηχανών. Σε μια περίπτωση ένα ανθρακωρυχείο πλήρωνε στους ιδιοκτήτες 200 λίρες ετησίως και τα μισά καθαρά κέρδη τους “σε αντάλλαγμα για τις υπηρεσίες τους στη διατήρηση της λειτουργίας της μηχανής”.

Ο νόμος για τις πυροσβεστικές μηχανές έληξε μόλις το 1733, τέσσερα χρόνια μετά το θάνατο του Newcomen.

Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Κνούτος

Εφαρμογή της αντλίας ατμού

Μια εφημερίδα τον Μάρτιο του 1702 ανακοίνωσε ότι οι αντλίες του Savery ήταν έτοιμες για χρήση και μπορούσαν να τις δει κανείς την Τετάρτη και το Σάββατο το απόγευμα στο εργαστήριό του στο Salisbury Court του Λονδίνου, απέναντι από το Old Playhouse.

Μία από τις αντλίες του εγκαταστάθηκε στο York Buildings στο Λονδίνο. Σύμφωνα με μεταγενέστερες περιγραφές, αυτή παρήγαγε ατμό “οκτώ ή δέκα φορές ισχυρότερο από τον κοινό αέρα” (δηλ. 8-10 ατμόσφαιρες), αλλά ανατίναξε τους αρμούς της μηχανής, αναγκάζοντάς τον να συγκολλήσει τους αρμούς με σπερματένιο.

Ένα άλλο κατασκευάστηκε για τον έλεγχο της παροχής νερού στο Hampton Court, ενώ ένα άλλο στο Campden House στο Kensington λειτούργησε για 18 χρόνια.

Λίγες αντλίες Savery δοκιμάστηκαν σε ορυχεία, ενώ έγινε μια ανεπιτυχής προσπάθεια να χρησιμοποιηθεί μία για τον καθαρισμό του νερού από μια λίμνη που ονομαζόταν Broad Waters στο Wednesbury (τότε στο Staffordshire) και σε κοντινά ανθρακωρυχεία. Αυτή είχε καλυφθεί από μια ξαφνική έκρηξη νερού μερικά χρόνια πριν. Ωστόσο, η αντλία δεν μπόρεσε να “απαντήσει”. Η ποσότητα του ατμού που αναδύθηκε ήταν τόσο μεγάλη που “διέλυσε ολόκληρη τη μηχανή”. Η αντλία ατμού παραμερίστηκε και το σχέδιο για την άντληση νερού εγκαταλείφθηκε ως μη εφαρμόσιμο. Αυτό μπορεί να συνέβη περίπου το 1705.

Μια άλλη αντλία προτάθηκε το 1706 από τον George Sparrow στο Newbold κοντά στο Chesterfield, όπου ένας γαιοκτήμονας δυσκολευόταν να πάρει τη συγκατάθεση των γειτόνων του για μια βρύση για την αποστράγγιση του άνθρακα του. Δεν προέκυψε τίποτα, ίσως λόγω της έκρηξης της αντλίας Broad Waters. Είναι επίσης πιθανό ότι μια αντλία ατμού δοκιμάστηκε στο Wheal Vor, ένα ορυχείο χαλκού στην Κορνουάλη.

Η αντλία ατμού Savery είχε πολύ χαμηλότερο κόστος κεφαλαίου από την ατμομηχανή Newcomen, με μια αντλία Savery 2 έως 4 ίππων να κοστίζει από 150-200 GBP. Ήταν επίσης διαθέσιμη σε μικρά μεγέθη, έως και έναν ίππο. Οι ατμομηχανές Newcomen ήταν μεγαλύτερες και πολύ ακριβότερες. Το μεγαλύτερο μέγεθος οφειλόταν στο γεγονός ότι οι εμβολοφόρες ατμομηχανές γίνονταν πολύ αναποτελεσματικές σε μικρά μεγέθη, τουλάχιστον μέχρι το 1900 περίπου, όταν ήταν διαθέσιμες εμβολοφόρες μηχανές 2 ίππων. Οι αντλίες τύπου Savery συνέχισαν να παράγονται και στα τέλη του 18ου αιώνα.

Αρκετά μεταγενέστερα συστήματα άντλησης μπορεί να βασίζονται στην αντλία του Savery. Για παράδειγμα, η παλμομετρική αντλία ατμού διπλού θαλάμου ήταν μια επιτυχημένη εξέλιξή της.

Πηγές

1. Thomas Savery
2. Τόμας Σέιβερι
3. ^ Elizabeth H. Oakes, A to Z of STS scientists, Facts on File Inc – 2002, isbn 978-0-8160-4606-5archive.org, p. 267
4. ^ a b Jenkins, Rhys (1936). Links in the History of Engineering and Technology from Tudor Times. Ayer Publishing. p. 66. ISBN 0-8369-2167-4.
5. Dickinson, H.W. A Short History of the Steam Engine (неопр.). — Cambridge University Press, 2011. — С. 28—40. — (Cambridge Library Collection – Technology). — ISBN 978-1-108-01228-7.
6. W.H.G. Armytage: A Social History of Engineering. Westview Press, 1976, ISBN 0-89158-508-7, S. 86.
7. J.A. Ewing: Encyclopaedia Britannica. 9. Auflage. Band 22. Charles Scribner”s Sons, New York 1887, S. 473.