Sammanfattning

Thomas Savery (ca 1650 - 15 maj 1715) var en engelsk uppfinnare och ingenjör. Han uppfann den första kommersiellt använda ångdrivna anordningen, en ångpump som ofta kallas "Savery-motorn". Saverys ångpump var en revolutionerande metod för att pumpa vatten, som löste problemet med gruvdränering och gjorde det praktiskt möjligt med allmän vattenförsörjning.

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 och kontrakterade läkemedelsleveranser till Navy Stock Company, som var kopplat till Society of Apothecaries. Hans uppdrag för deras räkning förde honom till Dartmouth i Devon, och det var förmodligen så han kom i kontakt med Thomas Newcomen.

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 tvingade det vattnet från kärlet uppåt i uppströmsröret till toppen av gruvan.

Hans pump hade dock fyra allvarliga problem. För det första gick en stor del av värmen till spillo varje gång vatten fylldes på i arbetskärlet för att värma upp det vatten som pumpades. För det andra krävde nästa steg i processen högtrycksånga för att pressa upp vattnet, och pumpens lödda fogar klarade knappt av att stå emot högtrycksånga och behövde repareras ofta. För det tredje, även om denna pump använde positivt ångtryck för att pressa upp vattnet (utan någon teoretisk gräns för hur högt vattnet kunde lyftas av en enda högtryckspump) innebar praktiska och säkerhetsmässiga överväganden att det i praktiken skulle ha krävts en serie pumpar med måttligt tryck hela vägen från bottennivån till ytan för att rensa vattnet från en djup gruva. För det fjärde trycktes vattnet upp i pumpen endast av atmosfärstrycket (mot ett "vakuum" av kondenserad ånga), så pumpen fick inte vara mer än cirka 9,1 m (30 fot) över vattennivån - vilket innebar att den måste installeras, drivas och underhållas långt nere i de mörka gruvorna överallt.

Lagen om brandbilar

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 tvingades ingå partnerskap med honom. År 1712 hade de två männen kommit överens om att utveckla Newcomens mer avancerade ångmaskin, som marknadsfördes under Saverys patent, med vattentankar och pumpstänger så att gruvor på djupare vatten kunde nås med ångkraft. Newcomens motor arbetade enbart med atmosfäriskt tryck och undvek därmed farorna med högtrycksånga, och använde kolvkonceptet som uppfanns 1690 av fransmannen Denis Papin för att producera den första ångmaskinen som kunde höja vatten från djupa gruvor.

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

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 byggande och drift av Newcomen-motorer och tog ut så mycket som 420 pund per år i patentavgifter för byggandet av ångmaskiner. I ett fall betalade en kolgruva 200 pund per år och halva nettovinsten till ägarna "i utbyte mot deras tjänster för att hålla maskinen igång".

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

Användning av ångpumpen

I mars 1702 meddelade en tidning att Saverys pumpar var klara för användning och kunde ses på onsdags- och lördagseftermiddagar vid hans arbetshus i Salisbury Court, London, mitt emot 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 vid Hampton Court, medan en annan vid Campden House i Kensington var i drift i 18 år.

Några Savery-pumpar provades i gruvor, och ett misslyckat försök gjordes att använda en för att rensa vatten från en pool 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 "bringas att fungera". Mängden ånga som pumpades upp var så stor att "hela maskinen gick i bitar". Ångpumpen lades åt sidan, och planen för att höja vattennivån övergavs eftersom den inte var genomförbar. 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 sina grannars samtycke till ett dike för att dränera sitt kol. Det blev inget av detta, kanske på grund av explosionen av Broad Waters-pumpen. Det är också möjligt att en ångpump provades i Wheal Vor, en koppargruva i Cornwall.

Savery-ångpumpen hade en mycket lägre kapitalkostnad än Newcomens ångmaskin, med en Savery-pump på 2 till 4 hästkrafter som kostade 150-200 GBP. Den fanns också i små storlekar, ner till en hästkraft. Newcomens 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 kolvmaskiner 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 ångpumpen med två kammare och pulsometer 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 978-0-8160-4606-5 archive.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. «Thomas Savery - Encyclopædia Britannica». Consultado em 7 de novembro de 2017