Томас Савери ( / ˈ s eɪ v ər i / ; ок. 1650 — 15 мая 1715) — английский изобретатель и инженер. Он изобрел первое коммерчески используемое устройство с паровым приводом — паровой насос [1] , который часто называют «двигателем Савери». Паровой насос Савери был революционным методом перекачки воды, который улучшил дренаж шахт и сделал возможным повсеместное общественное водоснабжение.
Томас Савери родился в поместье Шилстон , недалеко от Модбери , Девон. Он стал военным инженером, дослужившись к 1702 году до звания капитана, и проводил свободное время, выполняя эксперименты по механике. В 1696 году он получил патент на машину для полировки стекла или мрамора, а также на машину для «гребли на кораблях с большей легкостью и скоростью, чем это делалось до сих пор», которая включала в себя гребные колеса , приводимые в движение кабестаном и которая была отклонена Адмиралтейство после отрицательного отчета инспектора военно-морского флота Эдмунда Даммера . [2]
Савери также работал на Комиссаров по больным и раненым , заключая контракт на поставку лекарств с Акционерной компанией ВМФ, которая была связана с Обществом аптекарей . Его обязанности от их имени привели его в Дартмут, Девон , где, вероятно, он и вступил в контакт с Томасом Ньюкоменом .
2 июля 1698 года Савери запатентовал паровой насос: «Новое изобретение для подъема воды и приведения в движение всех видов мельниц с помощью движущей силы огня, которое будет иметь большое применение и преимущество для осушения шахт, обслуживания городов». с водой и для работы всякого рода мельниц там, где нет ни воды, ни постоянных ветров». [3] Его называли «двигателем Савери» в соответствии с современным использованием слова «двигатель» для обозначения любого устройства или изобретения. Он продемонстрировал ее Королевскому обществу 14 июня 1699 года. В патенте не было ни иллюстраций, ни даже описания, но в 1702 году Савери описал машину в своей книге « Друг шахтера»; или «Двигатель для поднятия воды с помощью огня» [ 4] , в котором он утверждал, что он может выкачивать воду из шахт .
Насос Савери представлял собой беспоршневой насос без движущихся частей, кроме кранов. Он работал путем предварительного поднятия пара в котле; Затем пар подавался в один из первых рабочих сосудов, позволяя ему выдуваться через водосточную трубу в воду, которую нужно было поднять. Когда система была горячей и, следовательно, полной пара, кран между котлом и рабочим резервуаром закрывался и, при необходимости, охлаждался снаружи резервуара. Это заставило пар внутри него конденсироваться, создавая частичный вакуум, а атмосферное давление выталкивало воду вверх по водосточной трубе, пока резервуар не наполнился. В этот момент кран под резервуаром закрылся, а кран между ним и восходящей трубой открылся, и из котла поступило больше пара. По мере того, как давление пара увеличивалось, вода из сосуда поднималась по восходящей трубе к верху шахты.
Однако у его насоса было четыре серьезных проблемы. Во-первых, каждый раз, когда вода поступала в рабочий резервуар, большая часть тепла тратилась на нагрев перекачиваемой воды. Во-вторых, на следующем этапе процесса требовался пар под высоким давлением для поднятия воды, а паяные соединения насоса едва могли выдерживать пар под высоким давлением и требовали частого ремонта. В-третьих, хотя этот насос использовал положительное давление пара для выталкивания воды вверх (без теоретического ограничения высоты, на которую вода могла быть поднята одним насосом высокого давления), практические соображения и соображения безопасности означали, что на практике для очистки воды из глубокая шахта потребовалась бы серия насосов среднего давления на всем протяжении от нижнего уровня до поверхности. В-четвертых, вода поднималась в насос только под действием атмосферного давления (действующего против «вакуума» конденсированного пара), поэтому насос должен был находиться не более чем на высоте 30 футов (9,1 м) над уровнем воды, что требовало, чтобы он был установлен, эксплуатируется и обслуживается глубоко в темных шахтах повсюду.
Первоначальный патент Савери от июля 1698 г. давал 14-летнюю защиту; в следующем, 1699 году, был принят парламентский акт , продливший его защиту еще на 21 год. Этот закон «Поощрение изобретения Томаса Савери для подъема воды и всех видов мельниц» стал известен как «Закон о пожарных машинах». Очень обширный патент Савери охватывал все насосы, поднимающие воду с помощью огня. [5]
Архитектор Джеймс Смит из Уайтхилла приобрел права на использование насоса Савери в Шотландии. В 1699 году он заключил соглашение с изобретателем, а в 1701 году получил от парламента Шотландии патент , созданный по образцу гранта Савери в Англии и рассчитанный на тот же период времени. Смит описал машину как «двигатель или изобретение для подъема воды и приведения в движение мельницы силой огня» и утверждал, что модифицировал ее для откачки воды с глубины 14 саженей , или 84 фута. [3] [6]
В Англии патент Савери означал, что Томас Ньюкомен был вынужден вступить с ним в партнерство. К 1712 году между двумя мужчинами была достигнута договоренность о разработке более совершенной конструкции парового двигателя Ньюкомена , который продавался под патентом Савери, с добавлением резервуаров для воды и насосных штанг, чтобы можно было получить доступ к более глубоким водяным шахтам с помощью паровой энергии. [7] Двигатель Ньюкомена работал исключительно за счет атмосферного давления, избегая тем самым опасности пара высокого давления, и использовал концепцию поршня, изобретенную в 1690 году французом Дени Папеном, для создания первой паровой машины, способной поднимать воду из глубоких шахт. [8]
Когда Папен вернулся в Лондон в 1707 году, Исаак Ньютон , новый президент Королевского общества после Роберта Бойля , друга Папена, попросил его поработать с Савери, который проработал пять лет с Папеном, но никогда не отдавал ни должного, ни дохода французский учёный.
После его смерти в 1715 году патент Савери и парламентский акт перешли в собственность компании « Владельцы изобретения по подъему воды с помощью огня» . [9] Эта компания выдавала другим лицензии на строительство и эксплуатацию двигателей Ньюкомена, взимая до 420 фунтов стерлингов в год за патентные гонорары за постройку паровых двигателей. [10] В одном случае угольная шахта платила владельцам 200 фунтов стерлингов в год и половину своей чистой прибыли «в обмен на их услуги по поддержанию работы двигателя». [11]
Срок действия Закона о пожарных машинах истек только в 1733 году, через четыре года после смерти Ньюкомена. [12]
В марте 1702 года газета объявила, что насосы Савери готовы к использованию, и их можно увидеть во второй половине дня в среду и субботу в его работном доме в Солсбери-Корт в Лондоне, напротив Старого театра.
Один из его насосов был установлен в здании York Buildings в Лондоне. Согласно более поздним описаниям, он производил пар «в восемь или десять раз сильнее, чем обычный воздух» (т. е. 8–10 атмосфер ), но разрывал соединения машины, заставляя его паять соединения с помощью засора . [13]
Другой был построен для управления водоснабжением в Хэмптон-Корте , а другой в Кэмпден-Хаусе в Кенсингтоне проработал 18 лет. [14]
Несколько насосов Savery были опробованы в шахтах, но была предпринята безуспешная попытка использовать один из них для очистки воды из бассейна под названием Broad Waters в Веднсбери (тогда в Стаффордшире ) и близлежащих угольных шахт. Несколько лет назад это место было закрыто внезапным извержением воды. Однако насос не удалось «привести к ответу». Количество поднятого пара было настолько велико, что «разнесло всю машину на куски». Паровой насос отложили, а схему подъема воды отбросили как непрактичную. [15] [16] Возможно, это было примерно в 1705 году. [16]
Другой насос был предложен в 1706 году Джорджем Воробьем в Ньюболде недалеко от Честерфилда , где землевладелец испытывал трудности с получением согласия своих соседей на попытку слить уголь. Из этого ничего не вышло, возможно, из-за взрыва насоса Броуд Уотерс. [16] Также возможно, что паровой насос был опробован на медном руднике Уил Вор в Корнуолле. [17]
Капитальные затраты на паровой насос Savery были намного ниже, чем у парового двигателя Newcomen: насос Savery мощностью от 2 до 4 лошадиных сил стоил 150–200 фунтов стерлингов . [18] Он также был доступен в небольших размерах, до одной лошадиной силы. Паровые машины Ньюкомена были крупнее и намного дороже. Больший размер был связан с тем, что поршневые паровые двигатели малых размеров стали очень неэффективными, по крайней мере, примерно до 1900 года, когда стали доступны поршневые двигатели мощностью 2 лошадиные силы. [19] [ цитата не найдена ] Насосы типа Savery продолжали производиться и в конце 18 века.
Несколько более поздних насосных систем могут быть основаны на насосе Савери. Например, удачным его развитием стал двухкамерный паровой насос-пульсометр . [20]
