Tomass Saverijs un tvaika dzinēja sākums

Ians Forsaits/Getty Images

Tomass Severijs dzimis plaši pazīstamā ģimenē Šilstonā, Anglijā, ap 1650. gadu. Viņš bija labi izglītots un izrādīja lielu mīlestību pret mehāniku, matemātiku, eksperimentiem un izgudrojumiem.

Saverija agrīnie izgudrojumi

Viens no Severija agrākajiem izgudrojumiem bija pulkstenis, kas paliek viņa ģimenē līdz mūsdienām un tiek uzskatīts par ģeniālu mehānismu. Viņš turpināja izgudrot un patentēt lāpstiņu riteņu izkārtojumu, ko darbina kabeļi, lai virzītu kuģus mierīgā laikā. Viņš iepazīstināja ar šo ideju Lielbritānijas Admiralitātei un Viļņainajai padomei, taču nesekmīgi. Galvenais iebilduma iesniedzējs bija Jūras spēku inspektors, kurš atlaida Saveriju ar piezīmi: 'Un vai cilvēki, kas ar mums nerūpējas, izliekas, ka izdomā vai izdomā lietas mūsu labā?'

Severiju tas neatturēja — viņš uzstādīja savu aparātu nelielam kuģim un izstādīja tā darbību Temzā, lai gan kara flote šo izgudrojumu nekad neieviesa.

Pirmais tvaika dzinējs

Savery izgudroja tvaika dzinējs kaut kad pēc viņa lāpstiņu riteņu debijas, ideja vispirms radās Edvards Somersets, marķīzs no Vusteras, kā arī daži citi agrākie izgudrotāji . Klīst baumas, ka Saverijs vispirms izlasīja Somerseta grāmatu, kurā aprakstīts izgudrojums, un pēc tam mēģināja iznīcināt visus pierādījumus par to, gaidot savu izgudrojumu. Viņš esot nopircis visas atrastās kopijas un tās sadedzinājis.

Lai gan stāsts nav īpaši ticams, abu dzinēju - Savery un Somerset - zīmējumu salīdzinājums parāda pārsteidzošu līdzību. Ja nekas cits, Savery būtu jāuzteic par šī 'pusvisvarenā' un 'ūdeni pavēlošā' dzinēja veiksmīgo ieviešanu. Viņš patentēja sava pirmā dzinēja konstrukciju 1698. gada 2. jūlijā. Londonas Karaliskajai biedrībai tika iesniegts darba modelis.

Ceļš uz patentu

Saverijs saskārās ar pastāvīgiem un apkaunojošiem izdevumiem, būvējot savu pirmo tvaika dzinēju. Viņam bija jāsargā britu raktuves un jo īpaši Kornvolas dziļās bedres no ūdens. Viņš beidzot pabeidza projektu un veica dažus veiksmīgus eksperimentus ar to, izstādot sava 'ugunsdzēsēju mašīnas' modeli pirms karaļa Viljama III un viņa galma Hemptonkortā 1698. gadā. Pēc tam Severijs bez kavēšanās ieguva savu patentu.

Patenta nosaukums skan:

'Dotācija Tomasam Severijam par vienīgo viņa izgudrotā jauna izgudrojuma izmantošanu, lai paceltu ūdeni un veicinātu kustību uz visa veida dzirnavām, izmantojot svarīgu uguns spēku, kas lieliski noderēs raktuvju nosusināšanai, apkalpojot pilsētas ar ūdeni un visu veidu dzirnavām, ja tām nav ne ūdens, ne pastāvīga vēja; turēt 14 gadus; ar parastajām klauzulām.

Iepazīstina pasauli ar Viņa izgudrojumu

Pēc tam Saverijs paziņoja pasaulei par savu izgudrojumu. Viņš sāka sistemātisku un veiksmīgu reklāmas kampaņu, nepalaidot garām nevienu iespēju, lai padarītu savus plānus ne tikai zināmus, bet arī labi saprotamus. Viņš saņēma atļauju ierasties ar savu ugunsdzēsēju modeli un izskaidrot tās darbību Karaliskās biedrības sanāksmē. Šīs sanāksmes protokolā teikts:

'Mr. Saverijs izklaidēja sabiedrību, parādot savu dzinēju, lai ar uguns spēku paceltu ūdeni. Viņam pateicās par eksperimenta demonstrēšanu, kas izdevās atbilstoši cerībām, un tika apstiprināts.

Cerot iepazīstināt savu ugunsdzēsēju mašīnu Kornvolas kalnrūpniecības rajonos kā sūknēšanas dzinēju, Severijs uzrakstīja prospektu vispārējai apgrozībai. Kalnraču draugs; vai dzinēja apraksts ūdens pacelšanai ar uguni.

Tvaika dzinēja ieviešana

Saverija prospekts tika iespiests Londonā 1702. gadā. Viņš sāka to izplatīt raktuvju īpašniekiem un vadītājiem, kuri tobrīd konstatēja, ka ūdens plūsma noteiktos dziļumos ir tik liela, ka neļāva darboties. Daudzos gadījumos drenāžas izmaksas neatstāja apmierinošu peļņas normu. Diemžēl, lai gan Savery ugunsdzēsēju mašīnu sāka izmantot ūdens apgādei pilsētās, lielās muižās, lauku mājās un citās privātās iestādēs, raktuvēs tā netika plaši izmantota. Katlu vai uztvērēju eksplozijas risks bija pārāk liels.

Savery dzinēja pielietošanā daudzos darbos bija arī citas grūtības, taču šī bija visnopietnākā. Faktiski sprādzieni notika ar letāliem rezultātiem.

Lietojot raktuvēs, dzinēji noteikti bija novietoti 30 pēdu vai mazākā attālumā no zemākā līmeņa, un tie, iespējams, var tikt iegremdēti, ja ūdens paaugstinās virs šī līmeņa. Daudzos gadījumos tas var izraisīt dzinēja zudumu. Raktuves paliktu “noslīcis”, ja vien tās izsūknēšanai nebūtu jāiegādājas cits dzinējs.

Arī degvielas patēriņš ar šiem dzinējiem bija ļoti liels. Tvaiku nevarēja ģenerēt ekonomiski, jo izmantotie katli bija vienkāršas formas un tiem bija pārāk maza apkures virsma, lai nodrošinātu pilnīgu siltuma pārnesi no degšanas gāzēm uz ūdeni katlā. Šiem atkritumiem tvaika ražošanā sekoja vēl nopietnāki atkritumi to lietošanā. Bez izplešanās līdz ūdens izspiešanai no metāla uztvērēja aukstās un mitrās puses absorbēja siltumu ar vislielāko dedzību. Lielā šķidruma masa netika uzkarsēta ar tvaiku un tika izvadīta tādā temperatūrā, kādā tā tika pacelta no apakšas.

Tvaika dzinēja uzlabojumi

Vēlāk Saverijs sāka strādāt kopā ar Tomasu Ņūkmenu pie atmosfēras tvaika dzinēja. Newcomen bija angļu kalējs, kurš izgudroja šo uzlabojumu salīdzinājumā ar Savery iepriekšējo dizainu.

Newcomen tvaika dzinējs izmantoja atmosfēras spiediena spēku. Viņa dzinējs sūknēja tvaiku cilindrā. Pēc tam tvaiks tika kondensēts ar aukstu ūdeni, kas radīja vakuumu cilindra iekšpusē. Iegūtais atmosfēras spiediens darbojās ar virzuli, radot lejupejošus gājienus. Atšķirībā no dzinēja, ko Tomass Saverijs bija patentējis 1698. gadā, Ņūkomena dzinēja spiediena intensitāti neierobežoja tvaika spiediens. Kopā ar Džonu Kalliju Ņūkomens 1712. gadā uzbūvēja savu pirmo dzinēju virs ar ūdeni pildītas mīnas vārpstas un izmantoja to ūdens izsūknēšanai no raktuves. Newcomen dzinējs bija vatu dzinēja priekštecis, un tas bija viens no interesantākajiem tehnoloģiju elementiem, kas tika izstrādāti 1700. gados.

Džeimss Vats bija an izgudrotājs un mehāniķis, dzimis Grīnokā, Skotijā, slavens ar tvaika dzinēja uzlabojumiem. Strādājot Glāzgovas Universitātē 1765. gadā, Vatam tika uzdots salabot Newcomen dzinēju, kas tika uzskatīts par neefektīvu, bet joprojām labāko sava laika tvaika dzinēju. Viņš sāka strādāt pie vairākiem Newcomen dizaina uzlabojumiem. Visievērojamākais bija viņa 1769. g patents atsevišķam kondensatoram, kas ar vārstu savienots ar cilindru. Atšķirībā no Newcomen dzinēja, Watt konstrukcijā bija kondensators, kuru varēja uzturēt vēsu, kamēr cilindrs bija karsts. Watt dzinējs drīz kļuva par dominējošo dizainu visiem mūsdienu tvaika dzinējiem un palīdzēja īstenot rūpniecisko revolūciju. Viņa vārdā tika nosaukta jaudas vienība, ko sauc par vatu.