תומאס סייוורי

מנוע הקיטור של סייוורי

ב-2 ביולי 1698 רשם סייוורי פטנט על אחד ממנועי הקיטור הראשונים: "המצאה חדשה לשאיבת מים ולהנעת כל סוגי הטחנות באמצעות כוח הדחף של אש, אשר תהיה לרוב תועלת ויתרון לריקון מים ממכרות, לאספקת מים לערים ולהפעלת כל סוגי הטחנות שאינן נהנות מזרם מים או מרוחות קבועות". הוא הציג את המנוע בפני חברי החברה המלכותית ב-14 ביוני 1699. להמצאתו לא נלוו שרטוטים ואפילו לא תיאור בכתב, אך ב-1702 תיאר סייוורי את המנוע בספרו The Miner's Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire ("ידידו של הכורה; או מנוע לשאיבת מים באמצעות אש"), בו הוא טוען כי המכונה יכולה לשאוב מים ממכרות.
המנוע היה בנוי משני מכלי מתכת, ללא חלקים נעים כלשהם. שני המכלים חוברו אל צינור יניקת מים משותף בצדם התחתון ואל צינור סניקת מים משותף בצדם העליון, וכל אחד מהם צויד בשסתום יניקה ובשסתום סניקה חד-כיווניים (אוטומטיים). הקיטור יוצר בדוד כפול, וסופק לסירוגין לכל אחד מן המכלים דרך שסתום בורר שהופעל ידנית.
הפעלת המשאבה נעשתה על ידי אספקת קיטור באמצעות השסתום הבורר. הקיטור מילא את המכל, והעודף "ברח" דרך שסתום הסניקה אל צינור סניקת המים ודרכו אל מחוץ למכרה. כשהמכל התחמם די צורכו, נותקה אספקת הקיטור באמצעות השסתום הבורר, והמכל קורר במים מצדו החיצוני. כתוצאה מכך התעבה הקיטור, והלחץ בתוך המכל נפל אל מתחת ללחץ אטמוספירי. בשל הפרש הלחצים בין הלחץ האטמוספירי הפועל על פני המים בתחתית המכרה לבין תת-הלחץ במכל, עלו המים בצינור היניקה ומילאו את המכל. כעת חודשה אספקת הקיטור, ולחץ הקיטור דחק את המים החוצה מן המכל דרך צינור הסניקה אל מחוץ למכרה. פעולה זו בוצעה לסירוגין בשני המכלים, על ידי סיבוב השסתום הבורר. כשבמכל אחד התבצעה סניקה, בשני התבצעה יניקה ולהפך. מי הקירור נשפכו בכוח הכובד מאגן מים קטן מעל המכלים. אספקה סדירה של מים לאגן נעשתה מצינור הסניקה של המשאבה, כלומר היו אלה המים שנשאבו מן המכרה עצמו.
סייוורי לא חסך כל מאמץ להדגיש עד כמה חזק המנוע שלו, והיה הראשון להשתמש במושג "כוח סוס". ברם, המנוע סבל משלושה חסרונות חמורים. ראשית, נצילותו הייתה קטנה מאוד. בכל פעם שהוזרם קיטור אל המכל, חלק ניכר מאנרגיית החום שלו עבר אל המים הקרים שנשאבו בפעימה הקודמת והלך לאיבוד. שנית, נחוץ היה קיטור בלחץ גבוה יחסית כדי לדחוק את המים החוצה מן המכל, אלא שהחיבורים המולחמים של המכל עמדו בקושי בלחץ העבודה הגבוה ונזקקו לתיקונים תכופים. ושלישית, המנוע/משאבה יכול היה להעלות מים לגובה של כ-12 מטרים בלבד, בשל מגבלות לחץ הקיטור, ולכן לא התאים למכרות עמוקים.

Fire Engine Act

זכויות הפטנט המקורי של סייוורי מיולי 1698 קיבלו הגנה ל-14 שנים; שנה אחר כך, ב-1699, אושר בפרלמנט הבריטי חוק, המאריך את זכויות הפטנט ל-21 שנים נוספות, ואשר נודע בשם "חוק מנוע השריפה" (Fire Engine Act). חוק של הפרלמנט הסקוטי מ-1701 העניק למר ג'יימס סמית מווייטהיל את הזכות הבלעדית לשווק בסקוטלנד את מנועו של סייוורי, שתואר כ"מנוע או מכונה לשאיבת מים ולהנעת טחנות בכוח האש". זכויות הפטנט אמורות היו לפוג באותו מועד כמו אלו באנגליה.
הפטנט של סייוורי הקיף את כל המכונות לשאיבת מים באמצעות קיטור, וניוקומן נאלץ להיכנס עמו לשותפות. ב-1712 הסדירו השניים ביניהם את פיתוח מנוע הקיטור המתקדם יותר של ניוקומן, ששווק במסגרת זכויות הפטנט של סייוורי. מנועו של ניוקומן פעל רק על לחץ האוויר האטמוספירי, ולכן היה פטור מן הסכנות הכרוכות באספקת קיטור בלחץ גבוה יחסית. זאת ועוד, החלק העיקרי במנועו של ניוקומן הייתה בוכנה, רעיון שהגה עוד ב-1690 הצרפתי דני פפן, והוא מסוגל היה לשאוב מים ממכרות עמוקים יותר.
לאחר מותו, ב-1715, נמסרו זכויות הפטנט לחברה בשם "בעלי הזכויות על האמצאה להעלאת מים בכוח האש" (The Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire). החברה סיפקה לאחרים רישיונות לבנייה ולהפעלה של מנועי ניוקומן, וגבתה עמלות שגובהן הגיע עד 420 ליש"ט לשנה. במקרה אחד שילם מכרה פחם לבעלי הזכויות 200 ליש"ט לשנה ומחצית מרווחיו "בתמורה לשירותיהם להמשך פעולתו של המנוע".
חוק "מנוע השריפה" פקע ב-1733, ארבע שנים לאחר מותו של ניוקומן.

השימוש במנוע

עיתון ממרס 1702 בישר לקוראיו, כי מנועיו של סייוורי מוכנים לשימוש וניתן לראותם בימי רביעי ושבת אחר הצהריים בבית המלאכה שלו בסלזברי קורט (Salisbury Court), לונדון, מעברו של אולד פלייהאוז (Old Playhouse).
אחד ממנועיו נרכש על ידי "יורק בילדינגס קומפני" (York Buildings Company), חברה לונדונית לשאיבת מים מן התמזה ואספקתם לבתים. על פי תיאורים מאוחרים, המנוע ייצר קיטור "חזק פי שמונה עד עשרה מן האוויר הפשוט" (כלומר 8-10 אטמוספירות), אך הלחץ הגבוה ביקע את חיבורי המכלים, והוא נאלץ להלחימם עם אבץ.
מנוע אחר נבנה כדי להסדיר את אספקת המים להמפטון קורט; אחר, שהותקן בקמפדן האוז בקנסינגטון, פעל משך 18 שנים.
כמה ממנועיו של סייוורי נוסו במכרות. ניסיון לא מוצלח לרוקן מים מבריכה בוונדסברי (אז בסטפורדשייר) וממכרות פחם סמוכים הסתיים בהתפרקותו של המנוע לחלקיו בשל לחץ הקיטור הגבוה. הדבר ארע, כפי הנראה, בסביבות 1705.