Geschichte & Kultur

Die Dampfmaschine von Thomas Savery

Thomas Savery wurde irgendwann um 1650 in einer bekannten Familie in Shilston, England, geboren. Er war gut ausgebildet und zeigte eine große Vorliebe für Mechanik, Mathematik, Experimente und Erfindungen.

 

Saverys frühe Erfindungen 

Eine der frühesten Erfindungen von Savery war eine Uhr, die bis heute in seiner Familie bleibt und als genialer Mechanismus gilt. Er erfand und patentierte die Anordnung von Schaufelrädern, die von Capstans angetrieben wurden, um Schiffe bei ruhigem Wetter anzutreiben. Er stellte die Idee der britischen Admiralität und dem Wavy Board vor, hatte aber keinen Erfolg. Der Hauptverweigerer war der Vermesser der Marine, der Savery mit der Bemerkung entließ: „Und haben sich einmischende Menschen, die sich nicht um uns kümmern, so tun, als würden sie Dinge für uns erfinden oder erfinden?“

Savery ließ sich nicht abschrecken – er passte seinen Apparat an ein kleines Schiff an und zeigte seinen Betrieb auf der Themse, obwohl die Erfindung von der Marine nie eingeführt wurde.

 

Die erste Dampfmaschine

Savery erfand die Dampfmaschine einige Zeit nach dem Debüt seiner Schaufelräder, eine Idee, die zuerst von  Edward Somerset, Marquis of Worcester, und einigen anderen früheren Erfindern entwickelt wurde. Es wurde gemunkelt, dass Savery Somersets Buch las, in dem er zuerst die Erfindung beschrieb, und anschließend versuchte, alle Beweise dafür im Vorgriff auf seine eigene Erfindung zu zerstören. Er kaufte angeblich alle Exemplare auf, die er finden konnte, und verbrannte sie.

Obwohl die Geschichte nicht besonders glaubwürdig ist, zeigt ein Vergleich der Zeichnungen der beiden Motoren – Savery’s und Somerset’s – eine bemerkenswerte Ähnlichkeit. Wenn nichts anderes, sollte Savery die erfolgreiche Einführung dieses „halb allmächtigen“ und „wasserführenden“ Motors zugeschrieben werden. Am 2. Juli 1698 patentierte er das Design seines ersten Motors. Ein funktionierendes Modell wurde der Royal Society of London vorgelegt.

 

Der Weg zum Patent

Savery sah sich beim Bau seiner ersten Dampfmaschine ständigen und peinlichen Kosten gegenüber. Er musste die britischen Minen – und insbesondere die tiefen Gruben von Cornwall – wasserfrei halten. Er schloss das Projekt schließlich ab und führte einige erfolgreiche Experimente damit durch, wobei er 1698 ein Modell seines „Feuerwehrautos“ vor König William III. Und seinem Hof ​​in Hampton Court ausstellte. Savery erhielt dann unverzüglich sein Patent.

Der Titel des Patents lautet:

„Eine Bewilligung an Thomas Savery für die alleinige Ausübung einer neuen Erfindung durch ihn, die erfunden wurde, um Wasser zu heben und alle Arten von Mühlenwerken durch die wichtige Feuerkraft zu bewegen, die für die Entwässerung von Minen von großem Nutzen sein wird. Städte mit Wasser versorgen und für die Arbeit aller Arten von Mühlen, wenn sie weder Wasser noch konstanten Wind haben; 14 Jahre halten; mit üblichen Klauseln. „

 

Einführung seiner Erfindung in die Welt

Als nächstes machte Savery die Welt auf seine Erfindung aufmerksam. Er startete eine systematische und erfolgreiche Werbekampagne und verpasste keine Gelegenheit, seine Pläne nicht nur bekannt, sondern auch verständlich zu machen. Er erhielt die Erlaubnis, mit seinem Modellfeuerwehrauto zu erscheinen und seine Funktionsweise bei einem Treffen der Royal Society zu erläutern. Das Protokoll dieser Sitzung lautete:

„Mr. Savery unterhielt die Gesellschaft damit, seinen Motor zu zeigen, um Wasser durch die Kraft des Feuers anzuheben. Ihm wurde dafür gedankt, dass er das Experiment gezeigt hatte, das erwartungsgemäß erfolgreich war und genehmigt wurde.“

In der Hoffnung, sein Feuerwehrauto als Pumpmotor in den Bergbaubezirken von Cornwall einzuführen, schrieb Savery einen Prospekt für den allgemeinen Verkehr: “ The Miner’s Friend; oder eine Beschreibung eines Motors zur Wassergewinnung durch Feuer.

 

Implementierung der Dampfmaschine

Saverys Prospekt wurde 1702 in London gedruckt. Er verteilte ihn an die Eigentümer und Manager von Minen, die zu diesem Zeitpunkt feststellten, dass der Wasserfluss in bestimmten Tiefen so groß war, dass ein Betrieb verhindert wurde. In vielen Fällen hinterließen die Entwässerungskosten keine zufriedenstellende Gewinnspanne. Obwohl Saverys Feuerwehrauto anfing, Städte, Großgrundstücke, Landhäuser und andere private Einrichtungen mit Wasser zu versorgen, wurde es in den Minen leider nicht allgemein verwendet. Das Explosionsrisiko der Kessel oder Empfänger war zu groß.

Es gab andere Schwierigkeiten bei der Anwendung des Savery-Motors auf viele Arten von Arbeiten, aber dies war die schwerwiegendste. Tatsächlich kam es zu Explosionen mit tödlichen Folgen.

Bei der Verwendung in Minen befanden sich die Motoren notwendigerweise innerhalb von 30 Fuß oder weniger des niedrigsten Niveaus und könnten möglicherweise untergetaucht werden, wenn das Wasser über dieses Niveau steigen sollte. In vielen Fällen würde dies zum Verlust des Motors führen. Die Mine würde „ertrinken“ bleiben, wenn nicht ein anderer Motor beschafft werden sollte, um sie abzupumpen.

Der Kraftstoffverbrauch bei diesen Motoren war ebenfalls sehr hoch. Der Dampf konnte nicht wirtschaftlich erzeugt werden, da die verwendeten Kessel einfache Formen hatten und zu wenig Heizfläche aufwiesen, um eine vollständige Wärmeübertragung von den Verbrennungsgasen auf das Wasser im Kessel sicherzustellen. Diesen Abfällen bei der Dampferzeugung folgten noch schwerwiegendere Abfälle bei ihrer Anwendung. Ohne sich auf das Ausstoßen von Wasser aus einem Metallbehälter auszudehnen, absorbierten die kalten und nassen Seiten Wärme mit der größten Begierde. Die große Masse der Flüssigkeit wurde durch den Dampf nicht erwärmt und bei der Temperatur ausgestoßen, bei der sie von unten angehoben wurde.

 

Verbesserungen an der Dampfmaschine

Savery begann später mit Thomas Newcomen an einer atmosphärischen Dampfmaschine zu arbeiten. Newcomen war ein englischer Schmied, der diese Verbesserung gegenüber Saverys vorherigem Design erfand.

Die Newcomen-Dampfmaschine nutzte die Kraft des atmosphärischen Drucks. Sein Motor pumpte Dampf in einen Zylinder. Der Dampf wurde dann durch kaltes Wasser kondensiert, wodurch im Inneren des Zylinders ein Vakuum erzeugt wurde. Der resultierende atmosphärische Druck betätigte einen Kolben und erzeugte Abwärtshübe. Im Gegensatz zu dem Motor, den Thomas Savery 1698
patentiert hatte, war die Druckintensität in Newcomens Motor nicht durch den Dampfdruck begrenzt. Zusammen mit John Calley baute Newcomen 1712 seinen ersten Motor auf einem wassergefüllten Minenschacht und pumpte damit Wasser aus der Mine. Der Newcomen-Motor war der Vorgänger des Watt-Motors und eine der interessantesten Technologien, die im 18. Jahrhundert entwickelt wurden.

James Watt war ein Erfinder und Maschinenbauingenieur, der in Greenock, Schottland, geboren wurde und für seine Verbesserungen der Dampfmaschine bekannt ist. Während seiner Arbeit an der Universität von Glasgow im Jahr 1765 wurde Watt beauftragt, einen Newcomen-Motor zu reparieren, der als ineffizient, aber immer noch die beste Dampfmaschine seiner Zeit galt. Er begann an mehreren Verbesserungen des Designs von Newcomen zu arbeiten. Am bemerkenswertesten war sein Patent von 1769 für einen separaten Kondensator, der über ein Ventil mit einem Zylinder verbunden war. Im Gegensatz zu Newcomens Motor hatte Watt einen Kondensator, der kühl gehalten werden konnte, solange der Zylinder heiß war. Der Watt-Motor wurde bald zum dominierenden Design für alle modernen Dampfmaschinen und trug zur industriellen Revolution bei. Eine Krafteinheit namens Watt wurde nach ihm benannt.

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