Redigerer Dampmaskin (avsnitt)

=== De aller første dampmaskinene ===
==== Tidlige eksperimenter ====
''[[Eolipil]]'' (også kjent som ''Æolipil'', ''Heronkule'' eller ''Heros dampkule'') er beskrevet av forfatteren og tenkeren [[Heron av Alexandria]] i det første århundre etter Kristus, og er ansett for å være den første dokumenterte dampmaskin. Et [[dreiemoment]] ble produsert av dampstråler som kom ut av dyser montert på periferien av en hul kobberkule. Kulen var opplagret slik at den kunne rotere. I dag ville en ha kalt dette for en reaksjonsdampturbin. Det er ikke kjent om denne innretningen ble brukt til noe nyttig arbeid.<ref>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 24-25.]]</ref><ref>[http://www.britannica.com/eb/article -45691 turbin] Encyclopædia Britannica. 2007. Encyclopædia Britannica Online. 18 juli 2007</ref> I de påfølgende århundrer er de få dampdrevne innretninger som er kjent, i likhet med Eolipil,<ref name="Vitruvius">''De Architectura'': Chapter VI (paragraph 2) from "Ten Books on Architecture" by [[Vitruvius]] (1st century BC), published 17, June, 08 [http://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/1*.html] accessed 2009-07-07</ref> i hovedsak eksperimentelle maskiner som ble brukt av oppfinnere for å demonstrere egenskapene til [[damp]]. 

En rudimentær dampturbin ble beskrevet av [[Taqi al-Din]]<ref name=Hassan>Ahmad Y Hassan (1976). ''Taqi al-Din and Arabic Mechanical Engineering'', p. 34–35. Institute for the History of Arabic Science, University of Aleppo.</ref> i 1551 og etter dette av [[Giovanni Branca]]<ref name=Rob>{{cite web | first = ROBERT H. | last = THURSTON | url = http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/Chapter1.html | title = University of Rochester, NY, ''THE GROWTH OF THE STEAM-ENGINE.'' kapittel 1 | publisher = History.rochester.edu | accessdate = 28. oktober 2018 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20181102014620/http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/Chapter1.html | url-status = dead }} {{Kilde www |url=http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/Chapter1.html |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2018-10-28 |arkiv-dato=2018-11-02 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20181102014620/http://himedo.net/TheHopkinThomasProject/TimeLine/Wales/Steam/URochesterCollection/Thurston/Chapter1.html |url-status=yes }}</ref> i 1629.<ref>''[https://books.google.com/books?id=Cv9LH4ckuEwC&pg=PA432&dq&hl=en#v=onepage&q=&f=false Power plant engineering]''. P. K. Nag (2002). Tata McGraw-Hill. p.432. ISBN 0-07-043599-5</ref> Brancas ide var å la en dampstråle virke med en kraft på et skovlhjul. Dette skulle i sin tur brukes til å drive knuseverket til  apotekere og alkymister. For at knuseverket ikke skulle få for stor hastighet, gikk ideen videre ut på å lage et system av girutveklsinger. Hvorvidt denne ideen noen gang ble realisert er ikke kjent.<ref name="W25">[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 25.]]</ref> Jerónimo de Ayanz y Beaumont fikk i 1606 patent på femti oppfinnelser med dampdrevne maskiner, inkludert en vannpumpe for drenering av gruver. Han var den første til å få patent på en dampmaskin.<ref name=davids>{{cite book |url= |title=Religion, Technology, and the Great and Little Divergences: China and Europe Compared, C. 700-1800 |first1=Karel |last1=Davids |first2=Carolus A. |last2=Davids |lastauthoramp=yes |date=2012 |publisher=Brill |isbn=9789004233881}}, s. 207</ref><ref>{{cite book|last=Garcia|first=Nicholas|title=Mas alla de la Leyenda Negra|year=2007|publisher=Universidad de Valencia|location=Valencia|isbn=9788437067919|pages=443–454}}</ref> 

Den franske vitenskapsmannen [[Denis Papin]] gjorde noen oppdagelser vedrørende en [[dampkoker]] i 1679, og fant på å utstyre denne med en [[sikkerhetsventil]].<ref>[[#Hills|Hills: ''Power from Steam'', side 15, 16 og 33.]]</ref> Papin fant også på å bruke konseptet med et stempel i en [[Sylinder (motor)|sylinder]] for en dampmaskin. Han oppdaget at om en først hadde damp i en sylinder og etterpå helte litt kaldt vann utenpå den, ville stempelet bli drevet ned med stor kraft. På grunn av den tyske fysikeren [[Otto von Guericke]]s eksperimenter visste en fra tidligere at det kunne være store krefter involvert i innretninger med [[vakuum]] eller luft under trykk.<ref name=W26>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 26.]]</ref> Andre som på 1600-tallet bidro til å utvide forståelsen av sammenhenger mellom krefter, varme og trykk, var den italienske fysikeren [[Evangelista Torricelli]] (1608–1647), den irske fysikeren [[Robert Boyle]] (1627–1692) og den engelske oppfinneren og matematikeren [[Samuel Morland]] (1625–1695).<ref name=Gil/> Morland skal også ha gjort noen eksperimenter med dampdrevne pumper.<ref name=Rob/>

==== Pumpemaskiner ====
[[Fil:Savery-engine.jpg|mini|[[Thomas Savery]]s dampdrevne pumpe med de to kamrene som kunne suge opp vann når damp i dem ble kondensert. Når kammeret i neste omgang var fylt av vann, ble det brukt damp under trykk for å tømme vannet ut og løfte det videre oppover. Illustrasjon fra 1698.]]

Det er kjent at en adelsmann med navn Edward Somerset (1602/1603–1667) eksperimenterte med en «vannløfter» (engelsk: «water commanding machine») som skulle få vann opp av dype gruver. Vanligvis ble både hester og straffanger brukt til å drive pumper for å få opp vannet, men ofte var ikke dette godt nok og Somerseth eksperimenterte med en dampdrevet pumpe. I 1663 fikk han patent på en slik innretning som han bygde tre eksemplarer av. Én ble bygget på hans gods [[Raglan Castle]], og rester av denne kan tyde på at prinsippet gikk ut på å presse vann opp et rør ved hjelp av damptrykket fra en kjele.<ref name="W25" /> 

Den første brukbare dampdrevne maskinen var også en vannpumpe, utviklet i 1698 av [[Thomas Savery]] (1650–1715).<ref name=Lira>{{cite web|last=Lira|first=Carl T.|title=The Savery Pump|url=http://www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/savery.htm|work=Introductory Chemical Engineering Thermodynamics| publisher=Michigan State University|accessdate=11. april 2014|date=21. mai 2013}}</ref><ref name=Gil/> Den fungerte ved at damp som kondenseres i en tank skapte et vakuum som ble brukt til å heve vann, i neste trinn ble dampens trykk brukt for å heve vannet opp til et enda høyere nivå. For å øke effekten ble to tanker brukt til å vekselvis suge og trykke vannet opp. Små maskiner av denne typen var effektive, men større modeller var mer problematiske. Maskinene hadde en begrenset løftehøyde, samt at de i tillegg var utsatt for kjeleeksplosjoner. Denne maskinen  fikk en viss utbredelse i gruver og pumpestasjoner.<ref name=W26>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 26.]]</ref><ref name=Hills16-20>{{Harvnb|Hills|1989|pp16–20}}</ref>

Den spanske aristokraten Bento de Moura Portugal (1702–1766)  introduserte en forbedring av Saverys konstruksjon «for å gjøre den i stand til å jobbe selv», som [[John Smeaton]] (1724–1792) beskrev den i ''Philosophical Transactions'' utgitt i 1751.<ref>{{cite web|URL = http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/47/436.full.pdf+html |title = Phil. Trans. 1751–1752 47, 436-438, published 1 January 1751}}</ref> Maskinen ble produsert helt opp til  slutten av 1700-tallet,<ref name="Landes">{{cite book|title=The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present |last=Landes|first= David. S.|authorlink= David Landes|year= 1969|publisher =Press Syndicate of the University of Cambridge|location= Cambridge, New York|isbn= 0-521-09418-6|pages= }}</ref> og én maskin var i drift helt til 1820.<ref>{{cite book |title=Links in the History of Engineering and Technology from Tudor Times|url=https://archive.org/details/linksinhistoryof0000jenk| last=Jenkins |first= Ryhs|authorlink=|year=1971 |origyear=First published 1936 |publisher =The Newcomen Society at the Cambridge University Press|location= Cambridge (1st) , Books for Libraries Press (2nd) |isbn= 0-8369-2167-4|pages=| postscript = Collected Papers of Rhys Jenkins, Former Senior Examiner in the British Patent Office}}</ref>

==== Stempeldampmaskiner ====
[[Fil:Newcomen atmospheric engine (Heat Engines, 1913).jpg|mini|[[Thomas Newcomen]]s dampmaskin fra rundt 1712. Vann (N) som ble sprøytet inn i den dampfylte sylinderen (D) fortettet dampen, slik at det ble skapt delvis vakuum. Dette drev stempelet (E) ned på grunn av atmosfærens trykk, noe som i sin tur drev ned armen (G) som hevet stempelet (H) i pumpen. Dermed ble vann pumpet opp av gruven. Når stempelet er trykket helt ned i sylinderen åpner kranen (C) for å slippe inn damp fra dampkjelen (B), og stempelet farer opp, slik at syklusen kan gjentas. Illustrasjon fra 1889.]]

Den første anvendbare og vellykkede dampmaskin, i den forstand at den kunne generere effekt og overføre den til en arbeidsmaskin, var en såkalt [[Atmosfæremotor|atmosfærisk maskin]], oppfunnet av [[Thomas Newcomen]] (1664–1729) rundt 1712.<ref>{{Harvnb|Landes|year-1969|pp=101 Lands refers to Thurston's definition of an engine and Thurston's calling Newcomen's the "first true engine."}}</ref><ref name=RBrown>{{cite book  |last=Brown |first=Richard  |title=Society and economy in modern Britain, 1700–1850  |year=1991  |publisher=Routledge |location=London
  |isbn=0-415-01121-3|pages=[https://archive.org/details/societyeconomymo00brow/page/n74 60]  |url=https://archive.org/details/societyeconomymo00brow|edition=Repr.}}</ref><ref name=Rob/> Newcomen fikk bygget sin dampmaskin ved Dudley Castle i [[Staffordshire]].<ref name=Gil/> Denne var en forbedring av Saverys damppumpe ved at den anvendte et stempel som beveget seg i en sylinder, slik som Papin tidligere hadde foreslått. Den arbeidet ved å skape et delvis vakuum ved kondensering av damp under et stempel inne i en sylinder, men den var nokså ineffektiv. Typisk bruksområde også for denne dampmaskinen var drenering av gruver med større dyp enn det som tidligere var mulig. Et annet bruksområde var å gi vanntilførsel til å drive [[vannhjul]] i fabrikker. Vann som hadde gått over vannhjulet ble pumpet tilbake til et reservoar ovenfor hjulet.<ref name="Hunter 1985" />

Newcomens dampmaskin fikk stor utbredelse og denne typen maskiner ble satt opp i Frankrike, Tyskland, Østerrike, Spania, Sverige og USA. I Russland ble også en slik maskinen bygget for [[Peter I av Russland|Peter den store]], som skulle ha den til sitt parkanlegg i [[St. Petersburg|Sankt Petersburg]]. Det kom flere forbedringer av Newcomens dampmaskin slik at det ble mulig å pumpe vann opp fra stadig større dyp i gruvene.<ref>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 29.]]</ref>

I 1720 beskrev [[Jacob Leupold]] (1674–1727) en to-sylindret høytrykksdampmaskin.<ref>{{cite book |last= Galloway |first= Elajah | title= History of the Steam Engine | publisher =B. Steill, Paternoster-Row |year=1828 |location=London | side=23–24}}</ref> Oppfinnelsen ble publisert i hans hovedverk ''Theatri Machinarum Hydraulicarum'', og skal være den første beskrivelsen av en fungerende dampmaskin som ikke baserer seg på stempelbevegelse drevet frem av atmosfærens trykk.<ref>{{cite book |last= Leupold |first= Jacob  |title= Theatri Machinarum Hydraulicarum  |publisher= Christoph Zunkel |year=1725 |location=Leipzig}}</ref><ref name=DM>{{Kilde www | forfatter= | url= https://www.deutsches-museum.de/bibliothek/unsere-schaetze/technikgeschichte/leupold/| tittel= Theatrum machinarum. [Bd. 1-9].| besøksdato= 8. september 2018 | utgiver= Deutsches Museum | arkiv_url= | dato = }}</ref> Maskinen brukte to tunge stempler til å drive en vannpumpe. Hvert av stemplene ble hevet av damptrykket og returnerte til sin opprinnelige stilling ved hjelp av tyngdekraften. De to stemplene delte en felles fireveis roterende ventil som var koblet direkte til en dampkjele.<ref name="JL">{{cite book|last=Leupold|first=Jacob|title=Theatri Machinarum Hydraulicarum|publisher=Christoph Zunkel|year=1725|location=Leipzig}}</ref> Imidlertid hadde maskintypen lett for å eksplodere. Dermed tok det lang tid før den ble introdusert og videreutviklet i Storbritannia og USA. Blant dens største fordeler var overlegent bedre brennstofføkonomi, lavere friksjon og mer kompakt utførelse enn de atmosfæriske maskinene.<ref>{{Kilde bok | forfatter=Galloway, Elijah | tittel=History of the Steam Engine: From Its First Invention to the Present Time  | artikkel= | utgivelsesår= 1826 | forlag= Cowi & Co | isbn= | url= https://archive.org/stream/historysteameng00gallgoog#page/n8/mode/2up | side= }}</ref><ref>{{Kilde www | forfatter= | url= https://www.encyclopedia.com/science/encyclopedias-almanacs-transcripts-and-maps/jacob-leupold | tittel= Jacob Leupold | besøksdato= 8. september 2018 | utgiver= encyclopedia.com | arkiv_url= | dato = 8. september 2018}}</ref> Leupolds dampmaskin hadde innflytelse på konstruksjonen av det dampdrevne kjøretøyet som [[Nicolas-Joseph Cugnot]] bygde i 1771. Dette holdes for å være verdens første bil.<ref name=DM/>

[[Fil:Watt7783.png|mini|Tidlig utgave av Watts dampdrevne pumpemaskin. Denne ligner mye på Newcomens maskin, men kondenseringen av dampen skjer i et eget kammer adskilt fra arbeidssylinderen. Illustrasjon fra 1913.]]

Det neste store skritt skjedde da [[James Watt]] (173–1819) i årene 1763–1775 utviklet en forbedret versjon av Newcomens maskin. Ideen gikk ut på at istedenfor å sprøyte kaldt vann inn i sylinderen, skulle dampmaskinen ha en separat kondensator der vanninnsprøytingen skulle skje. Denne skulle være i forbindelse med sylinderen og skape undertrykk. Hensikten med dette var å unngå at sylinderen og stempelet skulle bli unødvendig mye nedkjølt. Firmaet Boulton & Watt, som Watt var medeier i, hadde utviklet en tidlig maskin som brukte halvparten så mye kull som John Smeatons forbedrede versjon av Newcomens dampmaskin.<ref name="W30">[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 30.]]</ref><ref name=HB>{{Harvnb|Hunter|Bryant|1991}} Sammenligning av ytelsen  var basert på en nøye gjennomført test i 1778.</ref>

Newcomens og Watts tidlige maskiner var «atmosfæriske». De ble drevet av at [[Atmosfærisk trykk|atmosfærens trykk]] presset et stempel inn på grunn av det partielle [[vakuum]]et som [[kondensasjon|kondenserende]] damp skaper. Maskinens sylindere måtte være store for å få nok kraft, da trykket fra atmosfæren ikke er særlig stort.<ref name="Hunter 1985"/><ref name="Rosen" /> Senere fant Watt på å la damptrykket drive stempelet. Først laget han en maskin der trykket virker på bare den ene siden av stempelet, senere fant han på å la dampen vekselvis drive stempelet fra begge sider. På grunn av dette snakker en om ''enkeltvirkende'' eller ''dobbeltvirkende'' dampmaskiner.<ref name="W30"/>

Watt fortsatte å utvikle sin maskin, og endre den slik at den ga roterende bevegelse egnet for drift av arbeidsmaskiner i fabrikker. I 1781 fikk han patent på denne nye maskinen. Dermed kunne fabrikker lokaliseres langt borte fra elver, fordi andre energikilder enn [[vannkraft]] kunne anvendes for fabrikkenes maskiner. Dette akselererte tempoet i den industrielle revolusjon.<ref name="Rosen">{{cite book|title=The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention|last1=Rosen|first1= William|authorlink=|year= 2012 |publisher = University Of Chicago Press|location=|isbn= 978-0-226-72634-2 |pages=185| postscript = <!--None-->}}</ref><ref>[[#Hills|Hills: ''Power from Steam'', side 63.]]</ref><ref>{{Harvnb|Hunter|1985}}</ref><ref name="Thomson 2009" /> Denne maskinen var på ti [[hestekrefter|hk]] og ble benyttet til å drive mange forskjellige arbeidsmaskiner. Maskinen kunne plasseres hvor som helst der vann og kull eller annet brensel kunne oppdrives.<ref name="ReferenceA">[[#Hills|Hills: ''Power from Steam'', side 223.]]</ref> Watt anvendte også kondensator for sine damptrykkmaskiner, denne skapte et sterkere undertrykk og forsterket kraften på stempelet.<ref name="W38">[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 38.]]</ref> Av andre ideer Watt kom opp med, var å utstyre dampmaskinen med sentrifugalregulator og svinghjul for å få jevn hastighet, samt at dampkjelen ble utstyrt med sikkerhetsventil for å unngå kjeleeksplosjon og [[vannstandsglass]] for at fyrbøteren skulle vite når det var på tide å fylle på mer vann.<ref name="W30"/>

Boulton & Watt raffinerte dampmaskinene videre og oppnådde etter hvert maskiner som brukte bare femtedelen så mye kull som de gamle atmosfæriske maskinene. En forretningsidé var at bedriftene som fikk installert dampmaskiner fra Boulton & Watt skulle betale dem tredjeparten av det de sparte i drivstoffutgifter i 25 år. Før 1800 var det blitt bygget hele 500 dampmaskiner fra Boulton & Watt, de fleste i England. Fabrikken som laget dampmaskiner i Soho i Smethwick, ble en stor attraksjon, der ingeniører, forretningsmenn, aristokrater og diktere kom for å bivåne produksjonen. I 1848 ble den første dampmaskinen i Norge tatt i bruk av Marinens verksted i Horten. Denne kom fra  Boulton & Watt.<ref>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 32.]]</ref> Rundt Watts død ble de første skip med dampmaskin for fremdrift sjøsatt.<ref>[[#W|Wetting: ''Ilden, hjulet og mennesket'' side 33.]]</ref>