Az első gőzgép megalkotója

Háromszázötven évvel ezelőtt, 1663. február 28-án született Thomas Newcomen, a gyakorlatban is használható első gőzgép építője.
Grafika: Henry Beighton (1717)/ BSHS Travel Guide
Anglia délnyugati csücskében, Devon grófságban látta meg a napvilágot egy puritán családban. Vaskereskedéssel, kovácsmesterséggel foglalkozott, idővel a bádogos és vízvezeték-szerelő mesterséget is kitanulta.
Angliában, abban az időben főként szénnel fűtöttek. A bányák tárnáit gyakran elöntötte a víz, amit kézi vagy állati erővel szivattyúztak ki – ám ez elég költséges és lassú művelet volt. E célra először Thomas Savery, angol feltaláló épített gőzgépet, de a „bányászok barátjának” nevezett szerkezet túl drága volt a mindennapi használathoz.
Newcomen maga is ismerte a bányászok problémáját, hiszen ónbányáiról híres vidéken élt, ahol a beáramló víz miatt nem lehetett a tárnákat mélyre fúrni. Nekifogott hát a kísérletezésnek, amiben társa John Calley, egy hozzá hasonlóan komoly gyakorlati tapasztalattal rendelkező mesterember volt. Newcomen képzeletét az Otto von Guericken német tudós által, néhány évtizeddel korábban felfedezett vákuum munkavégző gép is érdekelte. (Guericken 1654-ben, Regensburgban mutatta be csapos légszivattyúját.)
Amikor Newcomen megismerkedett Thomas Saveryvel, a tőle nem messze élő feltalálóval, akivel együtt dolgoztak és Newcomen egy évtizedig tökéletesítgette Savery gépét, amelynek pontos mását hátsó udvarában állította fel, és 1711-ben elkészült az első gőzgép. A kétkarú emelő egyik oldalán, láncon a bányaszivattyú dugattyúja, a másik oldalon, felül nyitott hengerben egy másik dugattyú mozgott. Ez alá a dugattyú alá gőzt vezettek, majd hideg vízzel lecsapatták. A keletkező vákuum leszívta a dugattyút, a másik oldalon ugyanekkor a felfelé mozgó dugattyú felnyomta a bányavizet. Ezután a kondenzátumot kiengedték, ekkor a szivattyú saját súlya miatt lefelé mozgott, majd a gőz beengedésekor újrakezdődött a folyamat.
Newcomen 1711 végén ajánlatot tett egy bánya víztelenítésére, ahol addig a tulajdonos évi ezer font költséggel 500 lovat alkalmazott e célra. A gyakorlati megvalósítás kezdetben akadozott, mert nehezen készült el a nyomásnak ellenálló henger és a belé tökéletesen illeszkedő dugattyú. További nehézség volt, hogy kezdetben a gőz kiengedését és a víz befecskendezését is kézzel kellett irányítani. A legenda szerint az ezzel a feladattal megbízott 13 éves fiú jött rá, hogy a szelepek nyitását és zárását a himbához kötött kötelekkel lehetne szabályozni, ami gyakorlatilag a folyamat automatizálását jelentette. A gép így percenként 15 ütemre volt képes, s alig néhány nap alatt vízmentesített egy olyan bányát, ahol ezt korábban nem tartották lehetségesnek.
A Newcomen alapította társaság hatalmas sikerrel árulta a gépeket. A himbás gőzszivattyúk gyors ütemben terjedtek először Angliában, majd Európában és Észak-Amerikában is. Amikor a feltaláló 1729. augusztus 5-én londoni házában meghalt, mintegy 75 gépe működött, fél évszázaddal később pedig már több mint félezer, és ezek között 80 lóerős is akadt.
A szerkezeten sokáig nem módosítottak, holott hatásfoka igen alacsony, kevesebb mint egy százalékos volt, mert a víz befecskendezésekor a henger lehűlt, így újra és újra fel kellett melegíteni. Mivel azonban a gépek szénbányákban üzemeltek, ahol bőven akadt tüzelőanyag, ez nem jelentett problémát. A gondok akkor jelentkeztek, amikor a gőzgépet már a bányáktól távolabb használták.
A megoldás James Watt, skót feltaláló nevéhez fűződik, akit eredetileg a Glasgow-i Egyetem az ottani Newcomen-gőzgép javítására kért fel. Watt elválasztotta a gőzlecsapódást végző kondenzátort a hengertől, amiben a dugattyú mozgott, az addig nyitott hengert lezárta, és egy atmoszférás gőzzel töltötte ki. Az így biztonságossá vált gépben a munkát nem a külső légkör, hanem a gőz végezte. Watt 1769-ben jegyeztette be a tökéletesített gőzgépet, de mivel bőszen védte szabadalmait, ezek a szerkezetek tömegesen csak akkor terjedtek el, amikor a szabadalmak lejártak, és a gőzgép jóval olcsóbb lett.
Forrás: MTI