Thomas Savery

gigatos | november 3, 2022

Sammanfattning

Thomas Savery (ca 1650-15 maj 1715) var en engelsk uppfinnare och ingenjör. Han uppfann den första kommersiellt använda ångdrivna apparaten, en ångpump som ofta kallas ”Savery-maskinen”. Saverys ångpump var en revolutionerande metod för att pumpa vatten, som löste problemet med dränering av gruvor och som gjorde det möjligt att tillhandahålla vatten till allmänheten i stor skala.

Thomas Savery föddes på herrgården Shilstone, nära Modbury i Devon. Han blev militäringenjör och upphöjde sig till kapten 1702 och ägnade sin fritid åt mekaniska experiment. År 1696 tog han patent på en maskin för polering av glas eller marmor och ett annat för ”rodd av fartyg med större lätthet och expedition än vad som hittills gjorts av någon annan”, vilket innebar paddelhjul som drevs av en kapstan och som avvisades av amiralitetet efter en negativ rapport från marinens inspektör, Edmund Dummer.

Savery arbetade också för Sick and Hurt Commissioners, som kontrakterade leverans av mediciner till Navy Stock Company, som var anslutet till Society of Apothecaries. Hans uppgifter för deras räkning förde honom till Dartmouth, Devon, och det var troligen så han kom i kontakt med Thomas Newcomen.

Läs också: biografier – Walt Disney

Ångdriven pump

Den 2 juli 1698 patenterade Savery en ångdriven pump: ”En ny uppfinning för att höja vatten och för att sätta alla slags kvarnar i rörelse med hjälp av eldkraft, vilket kommer att vara till stor nytta och fördel för att tömma gruvor, för att förse städer med vatten och för att driva alla slags kvarnar där det inte finns vatten eller konstanta vindar.” Den kallades ”Savery-maskinen”, även om den tekniskt sett inte är en maskin. Han demonstrerade den för Royal Society den 14 juni 1699. Patentet hade inga illustrationer eller ens en beskrivning, men 1702 beskrev Savery maskinen i sin bok The Miner”s Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire, där han hävdade att den kunde pumpa vatten ur gruvor.

Saverys var en kolvlös pump utan rörliga delar, förutom från kranarna. Den fungerade genom att först höja ångan i pannan; ångan släpptes sedan in i ett av de första arbetskärlen, så att den kunde blåsa ut genom ett nedre rör i det vatten som skulle höjas. När systemet var varmt och därför fullt av ånga stängdes kranen mellan pannan och arbetskärlet, och vid behov kyldes kärlets utsida. Detta gjorde att ångan i den kondenserades, vilket skapade ett delvis vakuum, och det atmosfäriska trycket tryckte upp vatten i stupröret tills kärlet var fullt. Då stängdes kranen under kärlet och kranen mellan det och uppströmsröret öppnades och mer ånga släpptes in från pannan. När ångtrycket ökade tvingades vattnet från kärlet upp i uppåtriktat rör till gruvans topp.

Pumpen hade dock fyra allvarliga problem. För det första gick mycket av värmen till spillo varje gång vatten släpptes in i arbetskärlet för att värma upp det vatten som pumpades. För det andra krävdes det i nästa steg av processen högtrycksånga för att tvinga upp vattnet, och pumpens lödfogar klarade knappt av att stå emot högtrycksånga och behövde ofta repareras. För det tredje, även om denna pump använde sig av positivt ångtryck för att trycka upp vatten (utan någon teoretisk gräns för hur högt vatten kan lyftas upp av en enda högtryckspump) innebar praktiska och säkerhetsmässiga överväganden att det i praktiken skulle ha krävts en rad pumpar med måttligt tryck hela vägen från den nedersta nivån till ytan för att rensa vatten från en djup gruva. För det fjärde pressades vattnet upp i pumpen endast av atmosfärstrycket (mot ett ”vakuum” av kondenserad ånga), så pumpen fick inte vara mer än cirka 9,1 meter över vattennivån – vilket innebar att den måste installeras, drivas och underhållas långt ner i de mörka gruvorna överallt.

Läs också: biografier – Al Capone

Brandbilslagen

Saverys ursprungliga patent från juli 1698 gav 14 års skydd. Året därpå, 1699, antogs en lag av parlamentet som förlängde skyddet med ytterligare 21 år. Denna lag ”Encouraging Thomas Savery”s invention for raising water and relating to all sorts of mill work” blev känd som ”Fire Engine Act”. Saverys mycket breda patent omfattade alla pumpar som höjde vatten med hjälp av eld.

Arkitekten James Smith från Whitehill förvärvade rätten att använda Saverys pump i Skottland. År 1699 ingick han ett avtal med uppfinnaren, och 1701 fick han ett patent från det skotska parlamentet, som var baserat på Saverys patent i England, och som var utformat för att fungera under samma tidsperiod. Smith beskrev maskinen som ”en motor eller uppfinning för att höja vatten och få igång kvarnverket med hjälp av eldkraft”, och han hävdade att han hade modifierat den så att den kunde pumpa från ett djup på 14 famnar, eller 84 fot.

I England innebar Saverys patent att Thomas Newcomen var tvungen att gå in i ett partnerskap med honom. År 1712 hade de två männen kommit överens om att utveckla Newcomens mer avancerade konstruktion av ångmaskinen, som marknadsfördes under Saverys patent, genom att lägga till vattentankar och pumpstänger så att djupare vattengruvor kunde nås med hjälp av ångkraft. Newcomens motor fungerade enbart med hjälp av atmosfärstryck, vilket innebar att man undvek farorna med högtrycksånga, och använde sig av det kolvkoncept som uppfanns 1690 av fransmannen Denis Papin för att framställa den första ångmaskinen som kunde lyfta upp vatten från djupa gruvor.

När Papin återvände till London 1707 bad Isaac Newton, ny ordförande för Royal Society efter Robert Boyle, Papins vän, att arbeta med Savery, som arbetade i fem år med Papin, men som aldrig gav den franske vetenskapsmannen några krediter eller intäkter.

Efter hans död 1715 övergick Saverys patent och parlamentsakten till ett företag, The Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire. Detta företag utfärdade licenser till andra för att bygga och driva Newcomen-maskiner och tog ut så mycket som 420 pund per år i patentavgifter för byggandet av ångmaskiner. I ett fall betalade ett gruvföretag 200 pund per år och hälften av sin nettovinst till ägarna ”i utbyte mot deras tjänster för att hålla maskinen igång”.

Fire Engine Act upphörde inte förrän 1733, fyra år efter Newcomens död.

Läs också: biografier – Diego Velázquez

Användning av ångpumpen

En tidning i mars 1702 meddelade att Saverys pumpar var klara för användning och kunde ses på onsdags- och lördagseftermiddagar i hans arbetshus i Salisbury Court i London, mittemot Old Playhouse.

En av hans pumpar stod i York Buildings i London. Enligt senare beskrivningar producerade den ånga som var ”åtta eller tio gånger starkare än vanlig luft” (dvs. 8-10 atmosfärer), men den sprängde maskinens skarvar och tvingade honom att löda skarvarna med tenn.

En annan byggdes för att kontrollera vattenförsörjningen i Hampton Court, medan en annan i Campden House i Kensington fungerade i 18 år.

Några Savery-pumpar provades i gruvor, och ett misslyckat försök gjordes att använda en sådan för att rena vatten från en bassäng som kallades Broad Waters i Wednesbury (då i Staffordshire) och närliggande kolgruvor. Denna hade täckts av ett plötsligt vattenutbrott några år tidigare. Pumpen kunde dock inte ”fås att svara”. Mängden ånga var så stor att ”hela maskinen gick sönder”. Ångpumpen lades åt sidan, och projektet att höja vatten lades ned eftersom det var ogenomförbart. Detta kan ha skett omkring 1705.

En annan pump föreslogs 1706 av George Sparrow i Newbold nära Chesterfield, där en markägare hade svårt att få grannarnas samtycke till att anlägga ett vattendrag för att tömma sitt kol. Det blev inget av detta, kanske på grund av explosionen av Broad Waters-pumpen. Det är också möjligt att en ångpump provades vid Wheal Vor, en koppargruva i Cornwall.

Savery ångpump var mycket billigare än Newcomen ångmaskin, en Savery-pump på 2-4 hästkrafter kostade 150-200 pund sterling. Den fanns också i små storlekar, ner till en hästkraft. Newcomen ångmaskiner var större och mycket dyrare. Den större storleken berodde på att kolvångmaskiner blev mycket ineffektiva i små storlekar, åtminstone fram till omkring 1900 då kolvmotorer med 2 hästkrafter fanns tillgängliga. Pumpar av Savery-typ fortsatte att tillverkas långt in på slutet av 1700-talet.

Flera senare pumpsystem kan vara baserade på Saverys pump. Till exempel var tvåkammarpulsometerns ångpump en framgångsrik utveckling av den.

Källor

1. Thomas Savery
2. Thomas Savery
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. 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.
5. W.H.G. Armytage: A Social History of Engineering. Westview Press, 1976, ISBN 0-89158-508-7, S. 86.
6. J.A. Ewing: Encyclopaedia Britannica. 9. Auflage. Band 22. Charles Scribner”s Sons, New York 1887, S. 473.