De balansstoommachine

Meneer Savery (van de Savery-pomp) had contacten met Thomas Newcomen, de eigenlijke uitvinder van de eerste stoommachine met bewegende delen. Savory en Newcomen hebben ongetwijfeld ideeën uitgewisseld en in 1712 presenteerde Newcomen zijn eerste machine. De Newcomen-machineDe Newcomen-machineGezien de beperkte technische mogelijkheden uit die tijd, we spreken over begin 18e eeuw, konden de machines alleen heel grof uitgevoerd worden, goede metaalbewerking was nog niet uitgevonden. Ook de ketels konden nog geen overdruk maken, alles werkte met atmosferische druk. De werking van de machine was gebaseerd op onderdruk in de cilinder ten gevolge van condensatie van ingevoerde stoom. Deze stoom werd in de cilinder gezogen en dan met behulp van water gecondenseerd. Machines volgens dit principe van onderdruk noemt men atmosferische machines.

 

De zuiger en de pomp zijn met elkaar verbonden door een grote balk op een steun. De balk "balanceert"  op deze steun en beweegt als een wip-wap. Men noemt deze machines dan ook balansmachines. Het heeft nog lang geduurd voordat er ook roterende machines ontwikkeld werden. Door deze balans en de daaruit volgende heen en weer gaande beweging was toepassing als pomp eigenlijk de enige mogelijkheid. De machines deden niet meer dan 5 slagen per minuut.

Het energieverbruik van deze machines was enorm. We kunnen dan ook van geluk spreken dat er in Engeland grote hoeveelheden makkelijk winbare steenkool aanwezig was, anders waren in enkele jaren alle Engelse bossen gekapt en was de ontwikkeling van de machine daarna gestopt!

Het energieverbruik is vooral zo groot omdat de gehele cilinder bij iedere slag afgekoeld wordt en daarna weer volledig opgewarmd moet worden. Er zijn geen originele machines bewaard gebleven, maar wel staan er replica's in diverse musea.

 

Meneer Newcomen had ongetwijfeld contact met James Watt. Deze Watt wordt algemeen gezien  als de uitvinder van de stoommachine, maar in werkelijkheid heeft hij alleenDe stoommachine volgens WattDe stoommachine volgens Watt voortgeborduurd op de uitvinding van Newcomen. In 1769 presenteerde hij zijn eerste machine met daarin een aantal uitmuntende verbeteringen, waarvan de belangrijkste de uitwendige condensatie is. Daardoor hoeft niet meer de gehele cilinder gekoeld te worden, maar alleen nog de condensor. Daardoor treedt een enorme energiebesparing op. In eerste instantie durfde Watt de stoomdruk nog niet op te voeren.

Meneer Watt was niet alleen een goede technicus, maar hij was een nog veel betere jurist. Er lagen vele patenten op deze machine en Watt voerde vele processen om zijn ontwerp te beschermen. Hij heeft daarmee de verdere ontwikkeling van de stoommachine belemmert en het duurde daarom nog zeker veertig jaar voordat er opvolgers van deze machine op de markt gebracht konden worden. Watt was een groot tegenstander van verhoogde stoomdrukken terwijl daarmee toch grote rendementsverbeteringen bereikt konden worden. De techniek van de ketelbouwers was inmiddels zover gevorderd dat hogere drukken wel mogelijk waren.

Het was Richard Trevithick, een belangrijke ontwerper uit die tijd, die de Watt-machine verbeterd en omgebouwd heeft tot de zogenaamde Cornish-engine. Bij deze machine werd wel met hogere stoomdrukken gewerkt en de afvoer van de afgewerkte stoom werd vervolmaakt door het aanbrengen van een extra klep. Zijn ontwerp was zo succesvol dat Watt over stag ging en ook met hogere stoomdrukken ging werken. De Cornish-engine is daarna breed doorgebroken. Trevithick zelf heeft zich daarna zeer succesvol geworpen op het ontwikkelen van stoomlocomotieven. De eerste echt werkende stoomlocomotief, de 'Puffing devel' staat op zijn naam.

 Een sprekend voorbeeld van een Cornish-machine vinden we in gemaal de Cruquius, de allergrootste Cornish-machine ter wereld. Bij deze machine is zelfs al een vorm van compound toegepast. Hier staan een paar prachtige animaties van deze machine.

De grootste verzameling nog werkende Cornish-machines vinden we in het stoom-museum te Kew. Hier vinden we een schitterende animatie van een Cornish machine.