Il motore a vapore di Thomas Savery

Thomas Savery nacque da una famiglia ben nota a Shilston, in Inghilterra, verso il 1650. Era ben educato ed esibiva una grande passione per la meccanica, la matematica, la sperimentazione e l'invenzione.

Una delle prime invenzioni di Savery fu un orologio, che rimane ancora oggi nella sua famiglia ed è considerato un geniale meccanismo. Ha continuato a inventare e brevettare la disposizione delle ruote a pale guidate dai cabestani per spingere le navi in ​​condizioni di tempo calmo. Ha lanciato l'idea all'Ammiragliato britannico e al Wavy Board ma non ha avuto successo. Il principale obiettore era il geometra della Marina che respingeva Savery con l'osservazione: "E le persone che si intrecciano, che non hanno alcun problema con noi, fingono di inventare o inventare cose per noi?"

Savery non fu scoraggiato: adattò il suo apparato a una piccola nave e mostrò il suo funzionamento sul Tamigi, sebbene l'invenzione non fu mai introdotta dalla Marina.

Savery ha inventato il motore a vapore qualche tempo dopo il debutto delle sue ruote a pale, un'idea inizialmente concepita da Edward Somerset, Marchese di Worcester, nonché alcuni altri inventori precedenti. Si dice che Savery abbia letto il libro di Somerset prima descrivendo l'invenzione e successivamente abbia tentato di distruggere tutte le prove in previsione della sua stessa invenzione. Presumibilmente acquistò tutte le copie che riuscì a trovare e le bruciò.

Sebbene la storia non sia particolarmente credibile, un confronto tra i disegni dei due motori - Savery e Somerset - mostra una sorprendente somiglianza. Se non altro, a Savery dovrebbe essere dato credito per l'introduzione di successo di questo motore "semi-onnipotente" e "comandante dell'acqua". Brevettò il design del suo primo motore il 2 luglio 1698. Un modello funzionante fu presentato alla Royal Society di Londra.

Savery ha dovuto affrontare spese costanti e imbarazzanti nella costruzione del suo primo motore a vapore. Doveva mantenere le miniere britanniche - e in particolare le fosse profonde della Cornovaglia - libere dall'acqua. Alla fine completò il progetto e condusse alcuni esperimenti di successo con esso, esibendo un modello della sua "autopompa antincendio" davanti al re Guglielmo III e alla sua corte a Hampton Court nel 1698. Savery ottenne quindi il suo brevetto senza indugio.

Il titolo del brevetto recita:

"Una concessione a Thomas Savery del solo esercizio di una nuova invenzione da lui inventata, per l'innalzamento di acqua e l'occorrenza di movimento a tutti i tipi di lavori di mulino, grazie all'importante forza di fuoco, che sarà di grande utilità per svuotare le miniere, servire le città con acqua e per il funzionamento di tutti i tipi di mulini, quando non hanno il vantaggio dell'acqua né sono costanti venti; tenere per 14 anni; con le solite clausole ".

Successivamente Savery ha fatto conoscere al mondo la sua invenzione. Ha iniziato una campagna pubblicitaria sistematica e di successo, senza perdere l'opportunità di rendere i suoi piani non solo conosciuti ma ben compresi. Ha ottenuto il permesso di comparire con il suo modello di autopompa antincendio e di spiegare il suo funzionamento in una riunione della Royal Society. Il verbale di quell'incontro recitava:

"Mr. Savery ha intrattenuto la Compagnia mostrando il suo motore per sollevare l'acqua con la forza del fuoco. È stato ringraziato per aver mostrato l'esperimento, che è riuscito secondo le aspettative, ed è stato approvato. "

Sperando di presentare la sua autopompa antincendio ai distretti minerari della Cornovaglia come motore di pompaggio, Savery scrisse un prospetto per la circolazione generale "L'amico del minatore; oppure, Una descrizione di un motore per sollevare l'acqua dal fuoco.”

Il prospetto di Savery fu stampato a Londra nel 1702. Ha continuato a distribuirlo tra i proprietari e i gestori delle miniere, che in quel momento stavano scoprendo che il flusso d'acqua a determinate profondità era così grande da impedire il funzionamento. In molti casi, il costo del drenaggio non ha lasciato un margine di profitto soddisfacente. Sfortunatamente, sebbene l'autopompa antincendio di Savery iniziò a essere utilizzata per fornire acqua alle città, grande tenute, case di campagna e altri stabilimenti privati, non è entrato in uso generale tra i miniere. Il rischio di esplosione delle caldaie o dei ricevitori era troppo grande.

Vi furono altre difficoltà nell'applicazione del motore Savery a molti tipi di lavoro, ma questa era la più grave. In effetti, si sono verificate esplosioni con risultati fatali.

Se usati nelle miniere, i motori erano necessariamente posizionati entro 30 piedi o meno dal livello più basso e potevano potenzialmente immergersi se l'acqua dovesse salire al di sopra di quel livello. In molti casi ciò comporterebbe la perdita del motore. La miniera rimarrebbe "affogata" a meno che un altro motore non debba essere procurato per pomparla.

Anche il consumo di carburante con questi motori è stato ottimo. Il vapore non poteva essere generato economicamente perché le caldaie utilizzate erano forme semplici e presentate troppo poco superficie riscaldante per garantire un completo trasferimento di calore dai gas di combustione all'acqua all'interno della caldaia. Questo spreco nella generazione di vapore è stato seguito da rifiuti ancora più gravi nella sua applicazione. Senza espansione all'espulsione dell'acqua da un ricevitore metallico, i lati freddo e umido assorbivano il calore con la massima avidità. La grande massa del liquido non è stata riscaldata dal vapore ed è stata espulsa alla temperatura alla quale è stata sollevata dal basso.

Savery in seguito iniziò a lavorare con Thomas Newcomen su un motore a vapore atmosferico. Newcomen era un fabbro inglese che ha inventato questo miglioramento rispetto al precedente progetto di Slavery.

Il motore a vapore Newcomen utilizzava la forza della pressione atmosferica. Il suo motore pompava vapore in un cilindro. Il vapore è stato quindi condensato dall'acqua fredda, che ha creato un vuoto all'interno del cilindro. La risultante pressione atmosferica azionava un pistone, creando corse verso il basso. A differenza del motore che Thomas Savery aveva brevettato nel 1698, l'intensità della pressione nel motore di Newcomen non era limitata dalla pressione del vapore. Insieme a John Calley, Newcomen costruì il suo primo motore nel 1712 in cima a un albero di miniera pieno d'acqua e lo usò per pompare acqua dalla miniera. Il motore Newcomen era il predecessore del motore Watt ed era una delle tecnologie più interessanti sviluppate durante il 1700.

James Watt era un inventore e ingegnere meccanico nato a Greenock, in Scozia, famoso per i suoi miglioramenti del motore a vapore. Mentre lavorava per l'Università di Glasgow nel 1765, a Watt fu assegnato il compito di riparare un motore Newcomen, che era considerato inefficiente ma ancora il miglior motore a vapore del suo tempo. Ha iniziato a lavorare su diversi miglioramenti al design di Newcomen. Il più notevole fu il suo 1769 brevetto per un condensatore separato collegato a un cilindro da una valvola. A differenza del motore di Newcomen, il design di Watt aveva un condensatore che poteva essere mantenuto freddo mentre il cilindro era caldo. Il motore di Watt divenne presto il design dominante per tutti i moderni motori a vapore e contribuì alla rivoluzione industriale. Un'unità di potere chiamata watt prese il nome da lui.