Thomas Savery

Thomas Savery
Die Dampfpumpe von Thomas Savery
Schemazeichnung der Dampfpumpe von Thomas Savery, Seitenansicht

Thomas Savery (* 1650 in Shilstone, Devonshire; † Mai 1715 in London) war ein englischer Ingenieur und Erfinder.

Ursprünglich befasste Thomas Savery sich mit dem Schiffbau, so erfand er einen Schiffsantrieb durch ein Schaufelrad. Später wandte er sich der Pumpentechnik zu.

Inhaltsverzeichnis

Die Dampfpumpe

Savery baute auf der Kolben-Dampfpumpe von Denis Papin auf und konstruierte eine kolbenlose Dampfpumpe, für die er am 2. Juli 1698 unter dem Namen Miner's Friend (des Bergmanns Freund) ein englisches Patent mit der Laufzeit von 14 Jahren erhielt. Der Name der Pumpe ist Folge eines Problems der Zeit: Das eindringende Grundwasser musste aus den Bergwerken gepumpt werden. Dies wurde manuell oder von pferdegetriebenen Göpeln und Wasserkünsten erledigt. Mit zunehmender Größe und Tiefe der Bergwerke wurde diese Entwässerung zum bestimmenden Faktor der Rentabilität der Grube. Am 14. Juni 1699 konnte Savery ein Modell seiner Dampfmaschine bei einer Tagung der Royal Society vorführen. Im gleichen Jahr wurde im Parlament über den Fire Engine Act (Gesetz über durch Feuer angetriebene Maschinen) die Schutzfrist für alle einschlägigen Patente verlängert: Saverys Patent lief demnach erst 1733 aus.[1] Den Mangel, dass sein Patent weder eine Funktionsbeschreibung noch eine Skizze enthielt, behob er neben erwähnter Demonstration mit der Abhandlung The Miner's Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire („Bergmanns Freund oder eine Maschine zum Heben von Wasser durch Feuer“).[2] Auch sein in der Laufzeit verlängertes Patent erstreckte sich jedoch ganz allgemein auf alle Maschinen, die Wasser mit Hilfe von Feuer heben.

Funktionsprinzip

Saverys Pumpe wird mittels Wasserdampf angetrieben, der meist in Pumpennähe mittels Dampfkessel erzeugt wurde. Die eigentliche Pumpe besteht aus zwei Druckbehältern, die jeweils über Rückschlagventile mit der Saug- (Einlass) und Druckleitung (Auslass) verbunden sind. Im Betrieb werden die Druckbehälter abwechselnd durch einen Steuerhahn mit Dampf beaufschlagt. Der heiße Dampf dehnt sich im Behälter aus und drückt das Wasser über ein Rückschlagventil in die Druckleitung. Die Dampfzufuhr wird gestoppt. Mit beginnender Kondensation reicht der Druck hierfür nicht mehr aus, das Rückschlagventil der Druckleitung schließt. Zur Beschleunigung der Kondensation wurden die Druckbehälter von außen mit Wasser gekühlt, dies erhöhte die Pumpfrequenz, die Pumpe lief also schneller. Mit weiterer Kondensation sinkt der Druck im Druckbehälter unter den Außendruck. Diese Druckdifferenz drückt das Wasser aus der Saugleitung über das Ventil in den Behälter. Das einströmende Wasser führt zu einer weiteren Kondensation des Dampfes. Mit Öffnung des Steuerhahns kommt wieder Dampf in den Druckbehälter und der Kreislauf beginnt erneut.[3]

Die Savery Pumpe funktioniert auch mit nur einem Druckgefäß, jedoch hat die Bauweise mit zweien den Vorteil, dass die Dampfabnahme aus dem Dampfkessel gleichmäßiger ist. Weiterhin verdoppelt sich natürlich die Pumpleistung bei doppeltem Dampfverbrauch. Auch wenn der Steuerhahn bei den Demonstratoren mit der Hand zu bedienen war, wurden die Seriengeräte über Schwimmkörper gesteuert.

Probleme und Wirkungsgrad

Savery war von der Leistungsfähigkeit seiner Maschine überzeugt, er führte den Begriff Pferdestärke als Maß für deren Leistung ein. Seine Dampfpumpe hatte jedoch einige gravierende Mängel: Sie konnte die Wassersäule nur um 12 Meter heben, für größere Tiefen mussten mehrere Pumpen hintereinander geschaltet werden. Der benötigte Dampfdruck war in der damaligen Zeit an der Grenze des Machbaren, wofür neben den Lötstellen auch der Stahl und die damals verwendeten Vernietungen verantwortlich waren. Daher mussten die Pumpen und erst recht die Dampfkessel häufig repariert werden. Konstruktionsbedingt erwärmte der Dampf auch das zu pumpende Wasser. Dies hatte einen thermodynamischen Wirkungsgrad im Promillebereich zur Folge, so dass die Pumpe aufgrund ihres großen Kohlebedarfs praktisch nur in oder in der Nähe von Kohlebergwerken verwendet werden konnte.

Zusammenarbeit mit Newcomen

Saverys Patent war so weit gefasst, dass er Thomas Newcomen, der 1712 die technisch überlegene atmosphärische Dampfmaschine erfunden hatte, eine Partnerschaft aufnötigen konnte. Bei Newcomens Dampfmaschine handelt es sich, genau wie bei der von Papin, um ein Kolben-Zylinder-System.

Weiterentwicklungen

Erst 1872 wurde das Prinzip der kolbenlosen Dampfpumpe in Form des Pulsometers entscheidend weiterentwickelt.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. W.H.G. Armytage: A Social History of Engineering, S. 86, Westview Press 1976, ISBN 0891585087
  2. Thomas Savery: The Miner's Friend: Or, an Engine to Raise Water by Fire, S. 65, London: S. Crouch 1827
  3. J.A. Ewing: Encyclopaedia Britannica, 9, 22, S. 473, New York: Charles Scribner's Sons 1887

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