Newcomens dampmaskin. Legg merke til vannet som sprøytes inn i sylinderens nedre kammer, under stempelet. Fra Wikimedia Commons
Dampmaskinen
ble funnet opp for å pumpe vann ut av gruver. Etter hvert som gruvene ble gravd
dypere og dypere ned, fikk man problemer med vann som seg inn i gruveganger og
sjakter. Pumper som ble drevet av hester ble tatt i bruk ved mange gruver.
På begynnelsen
av 1700-tallet konstruerte Thomas Newcomen den første dampmaskinen med sylinder
og stempel. Newcomens dampmaskin er en balansedampmaskin, eller beam engine på
engelsk. Den består av en vertikal sylinder med stempelstanga pekende oppover.
Ved hjelp av en kjetting er stempelstanga koblet til en balanse som er
opplagret. I balansens andre ende er pumpestempelet til vannpumpa koblet på
tilsvarende måte. Vekten av pumpestempelet vil holde balansen slik at stempelet
i dampsylinderen står i den øverste ytterstillingen.
Dampsylinderens
nedre kammer, det vil si på undersiden av stempelet, fylles med damp fra
dampkjelen gjennom en ventil. Deretter ble ventilen stengt, og vann sprøytet
inn i sylinderens nedre kammer gjennom en dyse. Dette får dampen i sylinderen
kondenserte, og dermed oppstår et undertrykk under stempelet. Fullt
atmosfæretrykk virker fremdeles på sylinderens overside, og stempelet beveger
seg nedover. Gjennom vektstanga trekkes pumpestempelet oppover, og vann pumpes
ut av gruva. Når stempelet i dampsylinderen er i den nedre stillingen, kan
trykket utliknes ved å slippe luft inn i det nedre kammeret. Stempelet i
dampsylinderen trekkes oppover av vekten av pumpestempelet.
Sylinderen
var laget av messing den første tiden, da messing var lettere å bearbeide. Men
det var begrenset hvor stor sylinder det var mulig å lage i messing. De største
hadde en diameter på 36 tommer (914 mm). Stempelet hadde en pakning av vadmel eller
lær. Sylinderen var ikke boret eller dreiet. Stempelet var heller ikke dreiet,
da det ikke fantes verktøy til slikt på den tiden. Stempelpakningene var heller
ikke så gode. Derfor var det alltid noe vann på stempelets overside for at
pakningen skulle bli tett. Det hendte at vannet rant forbi pakningen og ned i
sylinderens nedre kammer.
Newcomens maskiner
ble installert og tatt i bruk ved kobber- og tinngruver i Cornwall sørvest i
England, men også i kullgruver i de nordlige delene av England ble slike
maskiner tatt i bruk. Den første ble tatt i bruk i 1712 i en kullgruve utenfor
Wolverhampton. En slik dampmaskin ble tatt i bruk ved Dannemora gruver i
Sverige omkring 1730.
Til å
begynne med måtte maskinoperatøren betjene ventilene manuelt og til rett tid.
Det var gjerne unge gutter som ble satt til slikt arbeid. En maskinoperatør ved
navn Humphrey Potter fant ut at ventilene kunne betjenes ved hjelp av tau og
motvekter som var festet til maskinens balanse. Etter hvert ble tauene byttet
ut med ventilstenger og mekanismer som åpnet og lukket ventilene til rett tid.
Dermed kunne maskinens hastighet økes til 15 slag i minuttet.
Newcomens
maskiner hadde en ulempe: Dampsylinderen ble varmet opp når den ble fylt med
damp og avkjølt når vann ble sprøytet inn i det nedre kammeret gjennom dysa.
Dermed brukte maskinene uforholdsmessig mye energi. Dette var et problem for
gruveeierne i Cornwall, hvor det ikke fantes forekomster av kull. Kull måtte
sendes fra Wales og kullgruver lenger nord i England. Dette var tidkrevende og
dyrt.
Ingen kommentarer:
Legg inn en kommentar
Merk: Bare medlemmer av denne bloggen kan legge inn en kommentar.