Thomas Savery

Arbeid og virke

Savery var ingeniør i det militære, og fikk graden kaptein i 1702. I sin fritid arbeidet han med eksperimenter innenfor mekaniske innretninger. I 1696 tok han ut patent på en maskin for polering av glass eller marmor, og en annen oppfinnelse for å «ro skip med større letthet enn hittil har vært gjort av noen andre».  Maskinen bestod av et spesielt padlehjul drevet av en ganspill. Oppfinnelsen ble imidlertid avvist av det britiske Admiralitetet.
Savery arbeidet også for kommissæren for syke og sårede med tilførsel av legemidler til The Marine Stock Company. Savery oppgaver på deres vegne førte ham til Dartmouth, noe som sannsynligvis førte til at han kom i kontakt med en annen oppfinner, nemlig Thomas Newcomen.

Første mekanisme for en dampmaskinen

Den 2. juli 1698 patenterte Savery en tidlig utgave av en  dampmaskinen, «En ny oppfinnelse for å ta opp vann og forårsake bevegelse til alle slags arbeid i møller ved anvende kraft fra brann, som vil være til stor bruksverdi og nytte for drenering av gruver, forsyne byer med vann, og for de som arbeider i alle slags møller hvor de ikke har nytten av vann eller konstant vind». Han viste dette til Royal Society i 14. juni 1699. Patentet hadde ingen illustrasjoner og heller ikke noen beskrivelse, men i 1702 beskrevet Savery maskinen i sin bok The Miner's Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire, der han hevdet at den kunne pumpe vann ut av gruver.
Saverys maskin hadde ingen stempler, og heller ikke bevegelige deler bortsett fra ventiler som kunne åpne og lukke for vann og damp. Den virket ved at det først ble dannet damp i en dampkjele, denne ble så ført over i en av de grå eggformede arbeidstankene, se illustrasjonen. Når tanken så var full av damp, ble ventilen fra dampkjelene lukket og en annen ventil åpnet slik at kaldt vann overrislet arbeidstanken på utsiden. Dette gjorde at dampen kondenserte inne i den, noe som skapte en delvis vakuum. Dermed ville det atmosfærisk trykk presset vannet som skal pumpes ut av gruven opp stigerøret til tanken var full. Ved dette trinne stenges ventilen til stigerøret og ventilen til utløpsrøret åpnes, deretter slippes damp fra kjelen inn i arbeidstanken og vannet presses ut og opp. Prosessen gjøres vekselvis mellom de to arbeidstankene.
Imidlertid hadde denne damppumpen flere alvorlige problemer. For det første, hver gang vann kom inn i arbeidstankene ble en del av dampens energi bruk til å varme vannet unødvendig opp. For det andre ble tankene utsatt for damp med høyt trykk i det andre trinnet for å tvinge vannet ut og opp, noe som førte til skader og behov for hyppige reparasjoner. 
Enda et problem med damppumpen var at vannet sugd opp i arbeidstankene bare ved hjelpe av det atmosfæriske trykket (kondensert damp danner delvis vakuum), dermed vil det være en høyeste løftehøyde. Maskinen kunne ikke suge vannet høyere enn rundt ni meter over vannspeilet. Dermed måtte maskinen, om den skulle brukes i en gruve, være installert, betjent og vedlikeholdt langt ned i gruvegangene. Dette ga også utfordringer med å lede røyken fra fyringen opp fra gruvegangene.

Brannpumpeloven

Saverys patent utstedt i juli 1698 ga 14 års beskyttelse, og i 1699 ble en parlamentarisk lov vedtatt som forlenget beskyttelse i ytterligere 21 år. Denne loven ble kjent som Brannpumpeloven. Saverys patent dekket alle maskiner som hevet vann for slukking ved brann, og det spilte dermed en viktig rolle i å forme den tidlige utviklingen av dampmaskiner i de britiske øyer.
Arkitekten James Smith of Whitehill kjøpte rettighetene til å bruke Savery's maskin i Skottland. I 1699 inngikk han en avtale med oppfinneren, og i 1701 sikret han seg et patent fra Skottlands parlament. Dette var skrevet etter samme modell som Saverys patent i England, dessuten utformet for å løpe i samme tidsperiode. Smith beskrev maskinen som «en maskin eller en oppfinnelse for oppdrift av vann og som forårsaker bevegelse i møller ved kraften fra brann». Han hevdet også å ha forbedret den slik at den kunne pumpe vann fra en dybde av 14 favner eller 84 fot .
I England betydde patent at Thomas Newcomen ble tvunget til å inngå samarbeid med Savery. I løpet av 1712 hadde det vært sammarbeid mellom de to for å utvikle Newcomens mer avanserte konstruksjon av en dampmaskin. Denne ble markedsført under Saverys patent, tilsatt vanntanker og pumpestenger slik at maskinen kunne pumpe vann fra større dyp. Newcomens maskin fungerte bare ved hjelp av det atmosfæriske trykket. Dermed unngikk han farene forbundet med damp under høyt trykk. Newcomens brukte konseptet med et stempel i en sylinder, noe som var beskrevet i 1690 av franskmannen Denis Papin. Med dette konstruerte Newcomens den første dampmaskin som kunne drive en pump for å transportere vann fra dype gruver.
Etter hans død i 1715 ble Saverys patent og parlamentarisk lov overført til et selskap som ble kalt The Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire (oversatt: Innehaverne av oppfinnelsen for å heve vann ved brann). Dette selskapet utstedte lisenser til andre for bygging og drift av Newcomen-maskiner, noe de måtte betale en patentavgift på £ 420 per år for. I et tilfelle betalte et gruveselskap £ 200 per år og halvparten av deres netto fortjeneste «i retur for sine tjenester i å holde maskinen i gang».
Brannpumpeloven utløpte i 1733, fire år etter Newcomens død.

Bruk av maskinen

I en avisartikkel i mars 1702 ble det annonsert at Saverys maskin var klar til bli demonstrert på ettermiddagene påfølgende onsdag og lørdag på fattighuset i Salisbury Court i London.
En av hans maskiner ble satt opp på York Buildings Company i London. I henhold til senere  beskrivelser produsert denne damp «åtte eller ti ganger sterkere enn vanlig luft» (det vil si 8–10 atmosfærer). Imidlertid var trykket så høyt at maskinens sammenføyninger ble ødelagt, noe som måtte forbedres med bedre loddinger.
En annen ble bygget for å forbedre vannforsyningen til Hampton Court, mens en tredje maskin ble satt i drift på Campden House i Kensington, hvor den var i bruk i 18 år.
Noen av Savery maskiner ble prøvd i ut gruver, og et mislykket forsøk blir gjort for å anvende en masin for å fjerne vann fra en dam i Wednesbury (den gang i Staffordshire) og nærliggende kullgruver. Disse hadde vært oversvømt i flere år. Men motoren kunne ikke «gi til svaret». Mengden damp som ble benyttet var så stor at det «kjørte hele maskinen i stykker». Maskinen ble derfor stanset rundt 1705 og forsøket på å fjerne vannet ble oppgitt.
En annen maskin som var blitt foreslått bygget i 1706 av George Sparrow på Newbold i nærheten av Chesterfield. Her hadde en grunneier problemer med å innhente samtykke fra sine naboer for å lage en kanal for å drenere hans lagre av kull. Ingenting kom ut av dette, kanskje på grunn av eksplosjon av Broad Waters engine. Det er også mulig at en maskin ble prøvd i en kobbergruve i Wheal Vor i Cornwall.

Sammenligningen med Newcomens dampmaskin

Savery maskinen hadde mye lavere kostnad enn Newcomens dampmaskin. Saverys pumpemaskin med ytelse på 2 til 4 hestekrefter (hk) kostet fra 150-200 Britisk pund. Det ble også tilgjengelig for mindre ytelser, ned til 1 hk. Newcomens dampmaskin og tidlige dampmaskiner som anvendte damp med høyt trykk var større og mye dyrere. Størrelsen på maskinene hadde sammenheng med at stempeldampmaskiner ble svært ineffektive for små ytelser, i hvert fall frem til rundt år 1900 da maskiner på 2 hk ble tilgjengelig. Saverys maskiner fortsatte å bli produsert et godt stykke mot slutten av 1700-tallet.