Richard Trevithick utvikler høytrykksdampmaskinen

På slutten av 1700-tallet var Boulton & Watt nærmest enerådende som leverandør av dampmaskiner. Sammenliknet med de dampmaskinene som ble bygget hundre år senere var Watts maskiner store og klumpete og ikke spesielt effektive. På Watts tid fantes ikke bormaskiner, fresemaskiner eller dreibenker hvor man kunne arbeide med hundredels millimeter nøyaktighet.  

Dampmaskinene til Boulton & Watt ble stadig større, og kuliminerte med en maskin som hadde en sylinder med diameter på 64 tommer (1626 mm) og en slaglengde på 9 fot (2743 mm), den største maskinen som Boulton & Watt leverte til da. Watt hadde fått innvilget sin patent fram til 1800.

James Watt (Wikimedia Commons)

James Watt ble aldri noen populær mann i Cornwall. Fram til 1800 kunne han med loven i hånd forlange at gruveeierne skulle betale 1/3 av de pengene som de sparte i kullutgifter på å bruke hans separate kondenser framfor å bruke de ineffektive Newcomenmaskinene. Det forekom enkelte voldsepisoder mot Watts medarbeidere i Cornwall. Noen av dem måtte flytte ut av grevskapet.

På slutten av 1700-tallet var det flere som forsøkte å omgås patentene til James Watt og finne opp andre systemer. En av dem som forsøkte å omgås Watts patenter var Richard Trevithick. I årevis hadde han arbeidet sammen med Edward Bull i Ding Dong-gruven. Her kunne de arbeide noenlunde uforstyrret.

Etter å ha arbeidet utrettelig i årevis fant Trevithick på å slippe damp under trykk inn i sylinderen og slippe den brukte dampen rett ut i fri luft. Dermed unngikk han å bruke Watts kondenser. Dermed kunne dampmaskinene bygges lettere og mindre. Jo større damptrykk som ble brukt, desto mindre sylinderdiameter var nødvendig for at dampmaskinen skulle utføre sitt arbeid. Dette skjedde på slutten av 1790-årene, like før Watts patent gikk ut på dato.

Et problem var å lage en dampkjel som tålte damp under trykk. Det var ikke utviklet noen arbeidsmetoder for å framstille kjeler som tålte høyt damptrykk. De dampkjelene som ble brukt i Boulton & Watts maskiner tålte ikke særlig høyere trykk enn 2 til 5 psi, eller 0,1-0,2 kg/cm². Psi er pund pr. kvadrattomme, eller lb/inch². En psi tilsvarer 0,0703 kg/cm².

Watt hadde imidlertid klart å konstruere en dampkjel som tålte 10 lb/in² (0,7 kg/cm²). For at Trevithick skulle lykkes med å lage høytrykksdampmaskiner som fungerte, måtte han bruke en dampkjel som tålte minst 50 lb/in², eller 3,5 kg/cm². Trevithicks dampkjeler ble bygget rund med et innebygget U-formet røykrør fra fyrkassa gjennom kjelen til skorsteinen. I stedet for å kondensere dampen i sylinderen, ble den brukte dampen ledet gjennom et blåstrør til skorsteinen. Blåstrøret ble svært varmt, og Trevithick så at mye energi gikk tapt her. Derfor la Trevithick et vannrør rundt blåstrøret. Vannet i dette vannrøret ble varmet opp og pumpet til dampkjelen. Trevithick tok ut patent på høytrykksdampmaskiner i 1802. Samme år lot han bygge en høytrykksdampmaskin for Coalbrookdale Iron Works. Denne maskinen arbeidet med 40 stempelslag pr. minutt og med et kjeltrykk på 150 psi (10,5 kg/cm²). På samme tid ble det satt i gang produksjon av høytrykksdampmaskiner, og flere av Trevithicks maskiner var i drift i 70-80 år.

Trevithicks damplokomotiv bygget for Coalbrookdale works i 1803. Fyrkassa var plassert ved siden av skorsteinen. Fra fyrkassa gikk et U-formet røykrør gjennom kjelen og til skorsteinen. Blåstrøret var plassert i bunnen av skorsteinen. (Fra Wikimedia Commons)

I 1803 eksploderte kjelen til en av Trevithicks dampmaskiner i Greenwich. Fire arbeidere ble drept i eksplosjonen. Dette var et alvorlig tilbakeslag for Trevithick. Etter denne kjeleksplosjonen utstyrte Trevithick alle sine dampkjeler med to sikkerhetsventiler. den ene sikkerhetsventilen var justerbar.Trevithick utviklet både veikjøretøy og damplokomotiver for jernbane. Les mer her.