Thomas Savery

gigatos | augusztus 29, 2023

Összegzés

Thomas Savery (1650 körül – 1715. május 15.) angol feltaláló és mérnök. Ő találta fel az első kereskedelmi forgalomban használt gőzüzemű eszközt, egy gőzszivattyút, amelyet gyakran „Savery-motornak” neveznek. Savery gőzszivattyúja a víz szivattyúzásának forradalmi módszere volt, amely megoldotta a bányák vízelvezetésének problémáját, és lehetővé tette a széles körű közüzemi vízellátást.

Thomas Savery a Devon állambeli Modbury közelében lévő Shilstone kastélyban született. Katonai mérnök lett, 1702-re kapitányi rangra emelkedett, és szabadidejét mechanikai kísérletekkel töltötte. 1696-ban szabadalmat kért egy üveg- vagy márványcsiszoló gépre, valamint egy másik, „a hajók evezésére nagyobb könnyedséggel és gyorsasággal, mint eddig bárki más”, amely egy kaptafával hajtott lapátkereket tartalmazott, és amelyet az Admiralitás elutasított, miután Edmund Dummer, a haditengerészet felügyelője negatív jelentést készített róla.

Savery a Sick and Hurt Commissionersnek is dolgozott, és a Gyógyszerészek Társaságával kapcsolatban álló Navy Stock Company-val kötött szerződést a gyógyszerek szállítására. Az ő megbízásukból végzett feladatai a devoni Dartmouthba vezették, és valószínűleg így került kapcsolatba Thomas Newcomen-nel.

Gőzüzemű szivattyú

1698. július 2-án Savery szabadalmaztatott egy gőzzel hajtott szivattyút: „Új találmány a víz felemelésére és mindenféle malom munkájának mozgatására a tűz lendítő ereje által, amely nagy hasznát és előnyét fogja venni a bányák lecsapolásának, a városok vízzel való ellátásának és mindenféle malom munkájának, ahol sem víz, sem állandó szél nem áll rendelkezésre”. Ezt „Savery-motor” néven emlegették, bár technikailag nem motor. Ezt 1699. június 14-én mutatta be a Királyi Társaságnak. A szabadalom nem tartalmazott illusztrációkat vagy akár leírást, de 1702-ben Savery leírta a gépet a The Miner’s Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire című könyvében, amelyben azt állította, hogy képes vizet szivattyúzni a bányákból.

A Saveryé dugattyú nélküli szivattyú volt, a csapok kivételével mozgó alkatrészek nélkül. Úgy működött, hogy először gőzt emeltek a kazánban; a gőzt ezután az egyik első működő edénybe engedték be, így az egy lefolyócsövön keresztül a felemelendő vízbe fújhatott. Amikor a rendszer forró volt, és ezért megtelt gőzzel, a kazán és a munkaedény közötti csapot elzárták, és szükség esetén az edény külsejét lehűtötték. Ezáltal a benne lévő gőz kondenzálódott, részleges vákuumot hozva létre, és a légköri nyomás addig nyomta felfelé a vizet a lefolyócsövön, amíg az edény meg nem telt. Ekkor a tartály alatti csapot elzárták, a tartály és a felfelé vezető cső közötti csapot pedig kinyitották, és a kazánból további gőzt engedtek be. Ahogy a gőznyomás egyre nőtt, a vizet az edényből a felfelé vezető csövön felnyomta a bánya tetejére.

A szivattyúnak azonban négy komoly problémája volt. Először is, minden alkalommal, amikor vizet engedtek a munkahajóba, a hő nagy része a szivattyúzott víz felmelegítésére pazarolt. Másodszor, a folyamat következő fázisában nagynyomású gőzre volt szükség a víz feljuttatásához, a szivattyú forrasztott kötései pedig alig bírták a nagynyomású gőzt, és gyakori javításra szorultak. Harmadszor, bár ez a szivattyú pozitív gőznyomást használt a víz felfelé nyomására (elméletileg nem volt korlátja annak a magasságnak, ahová a vizet egyetlen nagynyomású szivattyúval fel lehetett emelni), gyakorlati és biztonsági megfontolások miatt a gyakorlatban a mély bányából való víz kitisztításához egy sor mérsékelt nyomású szivattyúra lett volna szükség az alsó szinttől egészen a felszínig. Negyedszer, a vizet csak a légköri nyomás nyomta fel a szivattyúba (a kondenzált gőz „vákuumával” szemben), így a szivattyúnak legfeljebb 9,1 méternél (30 láb) magasabban kellett lennie a vízszint felett – ami azt jelentette, hogy a szivattyút messze lent, a sötét bányákban kellett telepíteni, működtetni és karbantartani.

Tűzoltóautó törvény

Savery eredeti, 1698. júliusi szabadalma 14 éves védelmet biztosított; a következő évben, 1699-ben egy parlamenti törvényt fogadtak el, amely további 21 évre meghosszabbította a védelmet. Ez a „Thomas Savery vízemelő találmányának ösztönzéséről és mindenféle malommunkáról szóló törvény” a „Tűzgép-törvény” néven vált ismertté. Savery nagyon széles körű szabadalma minden olyan szivattyúra kiterjedt, amely tűzzel emelt vizet.

A Whitehill-i James Smith építész megszerezte a Savery-féle szivattyú használatának jogát Skóciában. 1699-ben megállapodást kötött a feltalálóval, és 1701-ben szabadalmat szerzett a skót parlamenttől, amelyet Savery angliai engedélyének mintájára, ugyanarra az időtartamra terveztek. Smith a gépet „a víz felemelésére és a malomművek mozgatására a tűz erejével szolgáló motornak vagy találmánynak” nevezte, és azt állította, hogy úgy módosította, hogy 14 öl, azaz 84 láb mélységből tudjon szivattyúzni.

Angliában Savery szabadalma miatt Thomas Newcomen kénytelen volt társulni vele. A két férfi 1712-re megállapodott abban, hogy továbbfejlesztik Newcomen fejlettebb gőzgép-konstrukcióját, amelyet Savery szabadalma alatt hoztak forgalomba, víztartályokkal és szivattyú rudakkal kiegészítve, hogy a mélyebb vízbányákat gőzerővel lehessen megközelíteni. Newcomen motorja tisztán légköri nyomással működött, elkerülve ezzel a nagynyomású gőzzel járó veszélyeket, és a francia Denis Papin által 1690-ben feltalált dugattyús koncepciót használta fel az első olyan gőzgép előállításához, amely képes volt mély bányákból vizet emelni.

Amikor Papin 1707-ben visszatért Londonba, Isaac Newton, a Királyi Társaság új elnöke – Robert Boyle, Papin barátja után – felkérte, hogy dolgozzon együtt Saveryvel, aki öt évig dolgozott együtt Papinnal, de soha nem adta meg a francia tudósnak sem az elismerést, sem a bevételt.

Savery 1715-ben bekövetkezett halála után Savery szabadalma és parlamenti törvénye egy társaságra szállt, a „The Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire” (A víz tűzzel történő felemelésének találmánya) nevű társaságra. Ez a társaság engedélyeket adott ki másoknak a Newcomen-motorok építésére és üzemeltetésére, és a gőzgépek építéséért évi 420 font szabadalmi jogdíjat számított fel. Az egyik esetben egy bánya évi 200 fontot és a nettó nyereség felét fizette a tulajdonosoknak „a motor működtetésében nyújtott szolgáltatásaikért cserébe”.

A tűzoltógépekről szóló törvény csak 1733-ban, négy évvel Newcomen halála után járt le.

A gőzszivattyú alkalmazása

Egy 1702. márciusi újság bejelentette, hogy Savery szivattyúi készen állnak a használatra, és szerda és szombat délutánonként megtekinthetők a londoni Salisbury Courtban lévő munkásházában, az Old Playhouse-szal szemben.

Az egyik szivattyúját a londoni York Buildingsben állították fel. Későbbi leírások szerint ez „a közönséges levegőnél nyolcszor vagy tízszer erősebb gőzt” (azaz 8-10 atmoszférát) termelt, de felrobbantotta a gép illesztéseit, így kénytelen volt az illesztéseket kohóval forrasztani.

Egy másik a Hampton Court-i vízellátás szabályozására épült, egy másik pedig a kensingtoni Campden House-ban működött 18 évig.

Néhány Savery-szivattyút kipróbáltak bányákban, sikertelen kísérletet tettek arra, hogy egy ilyen szivattyúval tisztítsák meg a vizet a Broad Waters nevű medencéből Wednesburyben (akkor Staffordshire-ben) és a közeli szénbányákban. Ezt néhány évvel korábban egy hirtelen vízkitörés borította el. A szivattyút azonban nem sikerült „működésbe hozni”. A felszabaduló gőz mennyisége olyan nagy volt, hogy „az egész gépet darabokra szaggatta”. A gőzszivattyút félretették, és a vízfelhajtás tervét mint megvalósíthatatlant elvetették. Ez 1705 körül történhetett.

Egy másik szivattyút 1706-ban George Sparrow javasolt a Chesterfield melletti Newboldban, ahol egy földtulajdonosnak nehézséget okozott, hogy a szomszédai beleegyezését megszerezze egy szénleeresztő csatornához. Ebből nem lett semmi, talán a Broad Waters szivattyú robbanása miatt. Az is lehetséges, hogy a Wheal Vor-i rézbányában, a cornwalli rézbányában is kipróbáltak egy gőzszivattyút.

A Savery-gőzszivattyú jóval alacsonyabb tőkeköltséggel rendelkezett, mint a Newcomen-gőzgép: egy 2-4 lóerős Savery-szivattyú 150-200 fontba került. Kis méretben is kapható volt, egészen egy lóerőig. A Newcomen-gőzgépek nagyobbak és sokkal drágábbak voltak. A nagyobb méret annak volt köszönhető, hogy a dugattyús gőzgépek kis méretben nagyon alacsony hatékonyságúvá váltak, legalábbis 1900 körülig, amikor már 2 lóerős dugattyús motorok is kaphatók voltak. A Savery-típusú szivattyúkat még jóval a 18. század végén is gyártották.

Számos későbbi szivattyúrendszer alapulhat a Savery-szivattyún. Például az ikerkamrás pulzométeres gőzszivattyú ennek sikeres továbbfejlesztése volt.

Cikkforrások

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. ^ 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. ^ Savery, Thomas (1827). The Miner’s Friend: Or, an Engine to Raise Water by Fire. S. Crouch.
6. ^ Elizabeth H. Oakes, A to Z of STS scientists, Facts on File Inc – 2002, ISBN 978-0-8160-4606-5 archive.org pp. 214–215, 267
7. ^ The Records of the Parliaments of Scotland to 1707, K.M. Brown et al eds (St Andrews, 2007–2013), date accessed: 24 June 2013.[1]
8. Thomas Savery // Store norske leksikon (бук.) — 1978. — ISSN 2464-1480
9. Thomas Savery // Gran Enciclopèdia Catalana (кат.) — Grup Enciclopèdia, 1968.
10. 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.
11. W.H.G. Armytage: A Social History of Engineering. Westview Press, 1976, ISBN 0-89158-508-7, S. 86.
12. J.A. Ewing: Encyclopaedia Britannica. 9. Auflage. Band 22. Charles Scribner’s Sons, New York 1887, S. 473.
13. «Thomas Savery – Encyclopædia Britannica». Consultado em 7 de novembro de 2017
14. «Thomas Newcomen – Encyclopædia Britannica -». Consultado em 7 de Novembro de 2017