Thomas Savery

Thomas Savery (1650–1715) var en engelsk oppfinner og ingeniør. Han regnes som oppfinneren av den første brukbare dampdrevne maskin. Dette var en dampdrevet pumpe som virket ved bruk av atmosfærens trykk for å løfte vann. Pumpen virket ved at damp i en tank ble hurtig nedkjølt, dermed oppstod undertrykk (vakuum) som løftet vann opp via rør. Saverys pumpemaskin var en revolusjonerende metode for utpumping av vann fra gruver da den ble tatt i bruk. Damppumpen var ikke spesielt effektiv, men senere oppfinnere som Thomas Newcomen og James Watt utviklet prinsippet videre mot gradvis bedre dampmaskiner. Disse oppfinnelsene var viktig for utviklingen av den historiske epoken kjent som den industrielle revolusjon.

Bakgrunn 
Thomas Savery var sønn av Richard Savery (1617–1676). Han ble født i september 1650 i Devonshire, Middlesex, England. 

Han hadde en privilegert bakgrunn og fikk en god utdannelse. Senere tok han utdannelse for å bli militæringeniør. Han ble gift med Elizabeth Brown, og sammen fikk de ett barn.

Savery var ingeniør i det militære, og fikk graden kaptein i 1702. I sin fritid eksperimenterte han med mekaniske innretninger. I 1696 tok han ut patent på en maskin for polering av glass og 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 for den offentlige kommissæren for syke og sårede, med avtaler om leveranser av legemidler fra The Navy Stock Company, et selskap tilknyttet apoteknæringen. Saverys oppgaver førte ham til Dartmouth, der han sannsynligvis kom i kontakt med en annen oppfinner, smeden Thomas Newcomen (1663–1729). Newcomen er kjent for å ha oppfunnet en stempeldrevet dampmaskin.

Dampdrevet pumpe 
Et aktuelt felt for Savery å arbeide med, var pumper for å fjerne vann som lekket inn i gruver. Den vanlige måten å fjerne vann fra gruveganger på, var ved hjelp av en serie med bøtter på et langt tau. Systemet fungerte ved at hester dro bøttene opp fra dypet, slik at de kunne bli tømt oppe i dagen. Flere oppfinnere og tenkere hadde arbeidet med forskjellige prinsipper for dampmaskiner eller maskiner som utnyttet damp for å utføre arbeid.

Patent 1698 

Den 2. juli 1698 patenterte Savery en tidlig utgave av en slags dampmaskin: «En ny oppfinnelse for å ta opp vann og forårsake bevegelse til alle slags arbeid i møller ved å 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. Han fikk også stilt ut maskinen på Hampton Court hvor kong William III tok den i øyensyn. 

Etter dette fikk han patent på det som ble beskrevet som «en ny oppfinnelse for å heve vann, og sporadiske bevegelser til alle slags mølleverk, av den viktige ildkraften, som vil være til stor nytte for drenering av gruver […]» Patentet hadde ingen illustrasjoner og heller ikke noen beskrivelse, men i 1702 beskrev 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 (som senere dampmaskiner), 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 arbeidstanken så var full av damp, ble ventilen fra dampkjelen lukket og en annen ventil åpnet slik at kaldt vann overrislet tanken på utsiden. Dette gjorde at dampen kondenserte inne i den, noe som skapte et delvis vakuum. Dermed ville det atmosfærisk trykk presse vannet som skal pumpes ut av gruven opp stigerøret til tanken var full. Ved dette trinnet stengte ventilen til stigerøret og ventilen til utløpsrøret åpnes, deretter slippes damp fra kjelen inn i arbeidstanken og vannet presses ut og opp. Prosessen skjedde vekselvis mellom de to arbeidstankene.

Imidlertid hadde denne damppumpen flere alvorlige problemer. For det første utnytte den ikke energien i dampen særlig godt. Hver gang vann kom inn i arbeidstankene ble en del av dampens energi bruk til å varme vannet unødvendig opp. For det andre ble arbeidstankene utsatt for damp med høyt trykk i det andre trinnet, der vannet presses ut og opp, noe som førte til lekkasjer og behov for hyppige reparasjoner. På denne tiden hadde en ikke det som skulle til for å maskinere tette skjøter. Alle delene ble laget av messing, kobber og bronse. Den var satt sammen av støpte deler og deretter loddet eller naglet sammen. De ufullkomne skjøtene var en betydelig svakhet.

Et annet problem med damppumpen var at vannet ble sugd opp i arbeidstankene bare ved hjelp av det atmosfæriske trykket, dermed var det maksimal 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, i 1699 vedtok parlamentet en lov som beskyttet patentet 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 på de britiske øyer.

Arkitekten James Smith of Whitehill (ca. 1645–1731) kjøpte rettighetene til å bruke Saverys maskin i Skottland. I 1699 inngikk han en avtale med oppfinneren, og i 1701 sikret han seg et patent fra Skottlands parlament. Patentet 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 patentet at Newcomen, som også drev med utvikling av dampmaskiner, ble tvunget til å inngå samarbeid med Savery. I løpet av 1712 hadde det vært samarbeid mellom de to for å utvikle Newcomens mer avanserte konstruksjon av en dampmaskin. Denne ble markedsført under Saverys patent, utført med 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 problemene forbundet med damp under høyt trykk. Newcomens brukte systemet med et stempel i en sylinder, noe som var beskrevet i 1690 av franskmannen Denis Papin (1647–1714). Med dette konstruerte Newcomens den første dampmaskin som kunne drive en pumpe for å transportere vann fra dype gruver.

Etter Saverys død i 1715 ble hans patent, og den ytterligere beskyttelsen som loven gav det, 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 «som vederlag for sine tjenester for å holde maskinen i gang».

Brannpumpeloven var i kraft til 1733, fire år etter Newcomens død.

Bruk av damppumpen 
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 Saverys maskiner ble utprøvd i gruver. Det ble gjort et mislykket forsøk på å fjerne vann fra en dam i Wednesbury (den gang i Staffordshire) og nærliggende kullgruver. Disse hadde vært oversvømt i flere år. Men maskinen virket ikke. Mengden damp som ble benyttet var så stor at den «kjørte hele maskinen i stykker». Forsøket på å fjerne vannet fra gruven ble derfor stanset rundt 1705.

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.

Ettermæle 
Savery fortsatte med utviklingen av andre maskiner etter vannpumpen. I 1706 ble han valgt til fellow of Royal Society. Han fikk patent på en dobbeltvirkende, håndholdt blåsebelg til bruk i esser (for smiing av jern). Han arbeidet også med «en ny slags mølle for å utføre alle slags møllearbeid på fartøyer som flyter på vannet».

Savery døde den 15. mai 1715 i sitt eget hjem i Marsham Street, Westminster (City of Westminster, Greater London). Han ble begravet på St. Giles Churchyard, (Camberwell, London Borough of Southwark).

Saverys damppumpe inspirerte senere ingeniører til å utvikle forbedrede dampmaskiner. Blant annet Newcomen, som Savery hadde ansatt som smed. Savery lot Newcomen smi en kopi av maskinen slik at han kunne drive med utvikling på si. Newcomen oppfant en atmosfærisk dampmaskin som brukte det atmosfæriske trykket til å drive en maskin med stempel og sylinder. I denne maskinen ble kaldt vann sprøytet inn i sylinderen for at dampen skulle kondensere og skape et vakuum inne i sylinderen. Det atmosfæriske trykket ville dermed drive stempelet. Newcomen og metallarbeideren John Calley (1663–1725) bygde en fungerende prototype i 1712 og brukte den til å pumpe ut vann fra gruver. Senere utviklet James Watt (1736–1819) en dampmaskin der dampens trykk drev stempelet. Dette ble det bærende prinsippet for alle senere dampmaskiner. Med utviklingen av effektive dampmaskiner oppstod en samfunnsutvikling kjent som den industrielle revolusjon.

I 1904 etablerte ingeniøren William Edward Savery, som var direkte etterkommer av Thomas Savery, en industribedrift som produserte dampmaskiner for bruk i skip. I nyere tid produserer bedriften avanserte hydrauliske systemer. Firmaet er kjent under navnet Savery Hydraulics og holder til i Exhall, Coventry, England.

Se også 
 Varmekraftmaskin

Referanser  

Fødsler i 1650-årene
Dødsfall i 1715
Engelske ingeniører
Engelske oppfinnere
Personer fra distriktet South Hams
personer fra den industrielle revolusjon