VRIJESCHOOL – Geschiedenis – 8e klas (3)

Hier volgen een aantal belangrijke personen en hun uitvindingen die behoren bij de industriële revolutie:

Thomas Newcomen; James Hargreaves; James Watt;

Thomas Newcomen (1663-1729)

Newcomen maakte de eerste praktisch bruikbare stoommachine door het toepassen van condensa­tie in de cilinder, waardoor de druk van de
buiten­lucht de zuiger terugdreef. Newcomen kan be­schouwd worden als de voorloper van James Watt, wiens stoommachine pas werkelijk stoom tot een algemeen gebruikte krachtbron maakte.

Van Thomas Newcomens jeugd weten we niet veel meer dan dat hij in 1663 in Dartmouth, in Enge­land, geboren werd. Later dreef hij in Dartmouth een handel in ijzerwaren. Hij wist van de hoge kosten die de paarden in de tinmijnen in Cornwall met zich meebrachten. De paarden werden daar gebruikt om de pompen in werking te houden, die de mijnschachten voor onderstroming behoed­den. Newcomen besloot te proberen een stoom­machine te bouwen, die dat werk kon doen. Het gebruik van stoom als drijfkracht werd al in de 1e eeuw na Chr. beschreven door de Griekse geleerde Heron van Alexandrië, die een eenvoudi­ge stoomturbine bouwde. Die bestond uit een bol die stond opgesteld op een as boven een stoomke­tel en die snel ronddraaide wanneer er stoom gedreven werd uit twee gekromde straalpijpjes. Nadien had niemand veel succes bij pogingen om stoomkracht te beteugelen, tot 1698. Toen kreeg de Engelse genie-officier Thomas Savery patent op zijn pomp, waarmee hij water kon omhoogwerken ‘door middel van de stuwende kracht van vuur’. Savery had daarbij gesteund op het onderzoek van de Franse natuurkundige Denis Papin, de eerste die had ingezien dat het mogelijk moest zijn om water omhoog te werken door in een afgesloten ruimte stoom te laten condenseren boven een zuigpijp. Savery zag de mogelijkheden die het door Papin ontwikkelde principe bood voor het oppompen van water uit kolenmijnen. De pompmachine van Savery bestond uit een stoomketel die verbonden was met twee vaten en met een stelsel van met de hand bediende kleppen. Er kon water mee opgepompt worden, maar tekortkomingen beperkten de bruikbaarheid ervan. Een van de gebreken was, dat het water niet meer dan zes meter omhooggewerkt kon worden.
Newcomen maakte, net als Savery, gebruik van de ideeën van Papin, vooral van de gedachte dat een zuiger die door de spanning van een hoeveelheid stoom werd opgesloten in een cilinder, in beweging werd gezet. Het kostte Newcomer meer dan tien jaar om de eerste praktisch bruikbare stoommachine ter wereld te bouwen. De machine bleek een groot succes, niettegenstaande het nadeel dat er vrij veel warmte, en dus energie, verlorenging bij het in beweging houden van de zuiger. Boven een stoomketel was een rechtopstaande cilinder opgesteld, waarin de stoom opsteeg en mèt de zuiger een stang omhoogduwde, die op zijn beurt een zwaar balansjuk in beweging bracht.
Dat hield dan de pomp draaiende. Dan werd er wat water in de cilinder gespoten. Door de afkoe­ling condenseerde de stoom, waardoor een
gedeel­telijk luchtledig werd geschapen. De druk van de buitenlucht duwde de zuiger weer omlaag, terwijl het opgepompte water wegvloeide. Dit betekende dat de cilinder tijdens de opgang van de zuiger verhit moest worden en tijdens de neergang van de zuiger weer afgekoeld moest worden. Bovendien verzamelden zich dikwijls lucht en andere gassen in de cilinder, waardoor de machine tot stilstand kwam. Toch werden de ma­chines van Newcomen niet alleen in Engeland, maar in heel Europa veel gebruikt voor het drooghouden van mijnen en voor het oppompen van water. Bovendien werden door het inbouwen van automatisch bediende kleppen – ook een uitvin­ding van Newcomen – de machines steeds be­trouwbaarder. De – voor zover we weten – eerste Newcomen-machine die werd gebruikt, werd in 1712 gebouwd. De laatste van zijn machines wa­ren tot kort na 1900 nog steeds in gebruik. Newcomen stierf op 5 augustus 1729 in Londen. Hij had een flinke stap gedaan in de richting van het gebruik van stoomkracht. Maar het was de vindingrijke geest van James Watt die, later in de 18e eeuw, de poorten wijd openzette voor de tal­rijke toepassingen van stoom als krachtbron. Me­de daardoor werd de industriële revolutie moge­lijk gemaakt.

jjames watt 20

 De Newcomen-machine, bestaande uit een cilinder waarin een zuiger is opgesloten, die verbonden is met de rechter­kant van het balansjuk. Aan het andere eind van het juk is een pompstang verbonden aan de zui­ger van een waterpomp. Er werd stoom tot de cilinder toegelaten. Als door het gewicht van het pompmechanisme de zuiger in de cilinder omhooggegaan was, werd de stoomtoevoer afgesloten. Dan werd er koud water in de cilinder gespoten. Daardoor condenseer­de de stoom en werd er een ge­deeltelijk luchtledig geschapen. De druk van de buitenlucht duw­de de zuiger dan omlaag, waar­door de pompzuiger omhoog­ging. Daarna werd er weer stoom in de cilinder gelaten, en herhaal­de de gang van zaken zich.

james watt 21

Een Savery-Newcomen-machine, geïnstalleerd bij Dudley Castte in 1782. Omdat hun patenten gedeeltelijk met el­kaar samenvielen, zetten de uit­vinders samen een zaak op voor het fabriceren van machines voor het gebruik in mijnen.
8e klas (1)

James Hargreaves ca. 1710-1778

James Hargreaves was een Engelse wever. Hij zet­te één van de eerste stappen naar de volledige me­chanisatie van het spinnen, door de spinmachine uit te vinden.

In Europa waren vanaf de prehistorie tot in de middeleeuwen de belangrijkste werktuigen voor het spinnen van wol tot draden, het van een tegen­wicht voorziene spinrokken en de spindel. In de middeleeuwen werd het spinnewiel ingevoerd vanuit India. Het spinnewiel bracht het vervaardi­gen van garen een klein stapje dichterbij de me­chanisatie. Tot in de 18e eeuw – en de nadering van de industriële revolutie – werden stoffen hoofdzakelijk vervaardigd door middel van het systeem van ‘uitbesteden’. Een stoffenfabrikant verstrekte ruwe wol, ruwe katoen of vlas aan spinners en wevers. Die maakten er balen stof van, die ze aan de koopman teruggaven. Ze wer­den betaald naar
stukwerktarieven. Het geheel was dus grotendeels gebaseerd op huisindustrie.

james watt 23Het spinnen van kinnen door een Iers plattelandsgezin. Voor de invoering van de jenny en de mule werd al het spinnen en weven als huisindustrie bedreven.

Over Hargreaves’ tijd en plaats van geboorte en zijn eerste levensjaren is niets bekend. We weten alleen dat hij rond 1760 in het dorpje Standhill in Lancashire woonde. Hij was daar zo’n thuiswe­ver, in het bezit van eigen spinnewiel en weefge­touw. Mogelijk heeft een tijdelijke betrekking bij een katoendrukkerij zijn technische vaardigheid verhoogd. In elk geval kwam in 1764 het idee van een spinmachine bij hem op. Hargreaves kwam op de gedachte dat één enkel wiel een aantal staande spindels moest kunnen aandrijven. Hij bouwde een proefmodel met acht spindels, waarop de draden gesponnen werden van een rij van acht spinrokkens. Alle acht draden konden met de spierkracht van één man of vrouw gespon­nen worden. Een beperking lag in het feit dat het geproduceerde garen nogal grof was en niet zo sterk. Maar Hargreaves kwam met zijn uitvinding precies op het goede ogenblik, in de periode waarin het fabriekssysteem zijn intrede deed. Zijn uitvinding kwam dertig jaar na de invoering van John Kay’s schietspoel, die het weven versnelde door het mechaniseren van het heen en weer be­wegen van de spoel door de schering. Het gebruik van de schietspoel had de vraag naar geschikte ga­rens doen toenemen.

jjames watt 22De spinning jenny, één van de machines die de industriële revolutie mogelijk maakten en het huidige industriële tijdperk inluidden. De vezels liepen in de jenny via een geleidebeugel naar de spindels, waarop ze gewonden werden. Verder rekte en twijnde de jenny de vezels tot draden.

Hargreaves begon zijn machines voor algemene verkoop te bouwen. Hij verbeterde ze zodanig, dat elk ervan tot dertig spindels kon hebben. Al gauw kreeg hij het aan de stok met de thuiswe­vers, die zich in hun broodwinning en hun onaf­hankelijkheid bedreigd voelden. Een groepje van hen brak in 1786 bij hem in en vernielde al zijn machines en werktuigen. Daarop verhuisde Hargreaves naar Nottingham, waar hij een compagnonschap sloot met een zakenman. Ze bouwden een fabriekje waarin de spinmachines gebruikt werden om garens te spinnen voor de textielindustrie.

Helaas stelde Hargreaves het aanvragen van patent op zijn spinmachine nogal lang uit. Pas in 1770 kreeg hij zijn patent. Een jaar na zijn dood – in 1779 – werd Hargreaves’ spinning   jenny   verbeterd   door   Samuel Crompton. De garens die met Cromptons machi­ne (spinning mule) werden verkregen, hadden een treksterkte die vergelijkbaar was met die van met de hand gesponnen garens. Deze machine maakte ook gebruik van enkele principes van het zoge­naamde waterframe, een oorspronkelijk door wa­terkracht aangedreven spinmachine die tien jaar daarvoor door Richard Arkwright ontwikkeld was. Met Cromptons ‘spinning mule’ kon één man tot 1000 draden tegelijk spinnen. Hoewel er rond 1812 zo’n 360 fabrieken waren die Cromptons uitvinding gebruikten, trok hij er zelf weinig profijt van. Hij had slechts 60 Engelse ponden ontvangen, omdat de fabrikanten in ge­breke bleven hun beloften aan hem na te komen. Een door het parlement verstrekte subsidie van 5000 Engelse ponden maakte wel wat goed. Maar het meeste ervan stak hij in speculatieve onderne­mingen die failliet gingen.

james watt 24Samuel Cromtons spinning mule in werking. Deze machine was een verbeterde en uitgebreide versie van Hargreaves’ jenny en produceerde een fijnere en ook veel sterkere draad.

Het drietal: Hargreaves, Arkwright en Cromp­ton, met Hargreaves als eerste, maakte door vin­dingrijkheid de enorme bloei van de textielin­dustrie in Noord-Engeland in de 19e eeuw moge­lijk. Het is een deel van het proces van de industri­alisatie, dat de geschiedenis is ingegaan onder de naam ‘industriële revolutie’.

0-0-0

Richard Arkwright 1732-1792

Arkwright, de Engelse uitvinder van onder andere door waterkracht aangedreven spin- en weefmachines, is waarschijnlijk nog het belangrijkst
ge­weest doordat met deze machines een enorme in­dustrie op gang werd gebracht, die vele duizenden werk verschafte.

Arkwright

Richard Arkwrighwerd in december 1732 gebo­ren in Preston, in het graafschap Lancashire, als de jongste van een gezin met 13 kinderen. Hij be­gon zijn loopbaan als reizend barbier en pruiken­maker, waarbij hij alle uithoeken van zijn vader­land bezocht. In elk geval begon hij al in deze pe­riode met zich door zelfstudie verder ontwikke­len. Dat zou hij tot zijn dood blijven doen. De fundamenten voor de mechanisatie van het weven en spinnen waren al gelegd door John Kay met zijn schietspoel en door James Hargreaves met zijn spinning jenny, een spinmachine. Ark­wright wilde nog een stapje verder gaan door de mankracht voor de bediening van de machines te vervangen door een andere krachtbron. Met de hulp van een klokkenmaker – voor de technische moeilijkheden – ging hij aan de slag. In 1769 kreeg hij zijn eerste patent op zijn spinning frame, een spinmachine die niet met de hand bediend werd.

Arkwright 2Arkwrights spinning frame, de eerste spinmachine die door een onafhankelijke krachtbron werd aangedreven. Ten slotte besloot Arkwright dat waterkracht hiervoor het geschiktst was. Daarna werd deze spinmachine water frame genoemd. De machine vormde een van de grondslagen van de moderne textielindustrie.

Omdat er in zijn geboortestreek Lancashire grote weerstanden waren tegen de mechanisatie, die uit­liepen op rellen, richtte hij met een aantal andere zakenlieden een aantal fabrieken op in Nottingham en in Cromford. In het begin gebruikte hij paarden als krachtbron, maar in 1775 schakelde hij over op waterkracht. De machine raakte daar­om bekend onder de naam water frame. De be­langrijkste vernieuwing eraan was feitelijk het ge­bruik van cilinders voor het lostrekken van de ve­zels die naar de spindels gevoerd werden. Dit wa­ter frame was het model waarnaar alle latere spinmachines ontworpen werden. Het gebrek van Hargreaves’ spinning jenny, dat de gesponnen draad alleen als inslag gebruikt kon worden om­dat de draad te zwak was om als scheringdraad voor het weefgetouw te kunnen dienen, was er ook mee overwonnen.

Arkwright was één van de eerste industriëlen. Hij verrichtte op grote schaal pionierswerk op het ge­bied van het fabriekssysteem. Daarmee legde hij de basis voor de niet meer te stuiten opmars van de industrialisatie tegen het eind van de 18e eeuw en in het begin van de 19e eeuw. In 1773, toen grove wollen stoffen uit de mode raakten, begon Arkwright met het vervaardigen van calicot, een fijne, witte, gemakkelijk te ver­werken stof van katoen, waar onmiddellijk grote vraag naar was. Ruw katoen was inmiddels in grote hoeveelheden verkrijgbaar van de slavenplantages in West-Indië en het zuiden van Noord-Amerika. Binnen enkele jaren vormde het weven van katoen de belangrijkste industrie in het noor­den van Engeland. Rond 1840, zo’n 50 jaar na Arkwrights dood, verzorgde deze industrie 40 procent van de totale Britse export. Er is veel kritiek op Arkwright uitgeoefend omdat hij uitvindingen van anderen zou hebben overge­nomen en gebruikt. Maar het feit blijft dat hij die uitvindingen bruikbaar en winstgevend maakte en dat hij het hele systeem opbouwde waarin dat kon gebeuren. Na zijn eerste patent van 1769 ver­kreeg hij er nog meer, maar die werden voortdu­rend geschonden en aangevochten. Toen hij naar de rechtbank ging om zijn recht te halen, luidde het vonnis in zijn nadeel. In 1785 werden al zijn patenten nietig verklaard.

Hoewel Arkwright rechtstreeks verantwoordelijk was voor de vestiging van het fabriekssysteem, dat het ambacht van de thuiswevers en -spinners ondermijnde en uiteindelijk te gronde richtte, werd Arkwright algemeen erkend als een goede en loyale werkgever. Hij had eens 5000 werknemers in zijn fabrieken. Hij hield voortdurend in het oog dat deze mensen moesten worden voorzien van behoorlijke behuizing en goede arbeids­omstandigheden. In ruil eiste hij wel de grootst mogelijke doelmatigheid en voortvarendheid. In 1785 was Arkwright de eerste die de nieuwe stoommachine van James Watt gebruikte om er de machines van een katoenfabriek mee aan te drijven. Dat gebeurde in zijn fabriek in Nottingham. In 1786 werd Arkwright in de adelstand ver­heven, en het jaar daarop werd hij benoemd tot sheriff van Derbyshire, waarin zijn woonplaats Cromford lag. Daar bouwde hij een kasteel – Willersbey Castle – als woning. Ook bekostigde hij de herbouw van de plaatselijke kerk, St. Mary’s church. Hij stierf op 3 augustus 1792 op
Willersbey Castle.

Arkwright 3Boven: klos- en draadtrekmachines
Onder: het bedrukken van de stof

Katoenfabriek tijdens de industriële revolutie:

Arkwright 4Het schoonmaken van de vezels in een machine waarin rollen met draadtanden ronddraaien. Dit heet het kaarden.

James Watt 1736-1819

De Schot James Watt was de uitvinder van de moderne stoommachine. Hij veranderde en ver­beterde reeds bestaande stoommachines zodanig, dat ze echt doelmatig werden. Het is wel zeker dat de industriële revolutie pas goed kon doorzetten, toen hij met zijn werk de noodzakelijke, doeltref­fende krachtbron ter beschikking stelde.

James Watt werd op 19 januari 1736 geboren in Woodall, aan de rivier de Clyde in Schotland. Zijn vader was daar scheepsbouwer en -eigenaar. Omdat hij zwak van gezondheid was, kreeg hij zijn eerste onderricht thuis, van zijn moeder.

Wat later ging hij toch nog naar de middelbare school, waar hij vooral in de wiskunde uitblonk. Zijn eerste technische kennis vergaarde hij in de werk­plaats van zijn vader, waar hij zelf modellen bouwde van objecten als hijskranen. In 1755 ging hij naar Londen, waar hij in de leer ging om in­strumentmaker te worden. Twee jaar later keerde hij terug naar Schotland. Hij opende er binnen de universiteit van Glasgow een werkplaats voor het maken en repareren van instrumenten. In 1764 kreeg Watt van een klant een stoomma­chine ter reparatie in zijn werkplaats. Het was een exemplaar van de machine die in het begin van die eeuw door Newcomen uitgevonden was. Watt be­sefte dat er ontzaglijk veel energie verloren ging doordat de zuiger beurtelings verhit en afgekoeld moest worden. Hij ging zoeken naar een andere oplossing. Een jaar later had hij die gevonden. Hij liet de stoom niet meer in de cilinder zelf con­denseren, maar in een aparte condensatiekamer, die met de cilinder in verbinding stond. Watt bouwde een demonstratiemodel van zijn machine, dat hij in 1769 patenteerde als ‘een nieu­we methode om het verbruik van stoom en brandstof te verminderen in vuurmachines’. Zijn vernieuwing leverde inderdaad een brandstof­besparing op van 75 procent. Zijn machine trok de aandacht van een ingenieur en fabriekseige­naar, Matthew Boulton, in Birmingham. Hij kocht een aandeel in Watts patent om de mogelijkheden van diens machine voor zijn fabriek onderzoeken.

In 1775 aanvaardde hij een compagnonschap met Boulton, wiens fabriek in Birmingham een grote naam had om de kwaliteit van haar metalen producten, van munten en knopen tot Sheffieldtafelgerei en zilverwerk. Al gauw werd Watts stoommachine er ook vervaardigd, waarbij ook deze onderneming voorspoedig opbloeide.
Kort nadat Boulton en Watt een compagnonschap waren aangegaan, namen ze een jonge technicus in dienst, William Murdock geheten. Met Murdocks hulp verkregen ze contracten voor het plaatsen van Watts machine in de tin- en kopermijnen van Cornwall. Ze vervingen daar vele van de oude Newcomen-machines, die daar al 50 jaar dienst hadden gedaan.
Watt werkte voortdurend aan het verbeteren zijn machine. Toen Boulton voorzag dat er  in de industrie behoefte zou zijn aan een ronddraaiende as in plaats van een zuigerstang die beperkt was tot een recht op- en neergaande beweging, construeerde Watt het mechanisme dat in die verandering van soort van beweging voorzag: het planeetwiel. Vervolgens ontwikkelde hij de zuig-perscilinder, waarin de stoom beurtelings aan de beide zijden van de zuiger ingelaten wordt. Daardoor werd het vermogen van zijn machine sterk vergroot.
Verder ontwikkelde hij centrifugaal-regulateur, een onderdeel dat de snelheid van de stoommachine  auto~matisch constant houdt door het regelen van de stoom toevoer. Verder ontwikkelde Watt ook nog een drukmeter.

Door de veelzijdige bruikbaarheid en het hoge rendement van Watts stoommachines, vonden ze een enorm aantal verschillende toepassingen toen de industrialisatie hand over hand toenam. Zo werden ze gebruikt in papierfabrieken, de meelindustrie, katoenindustrie, ijzerfabrieken en ijzer­gieterijen, graanstokerijen en bij de aanleg van kanalen en andere waterwerken. Aan het eind van de 18e eeuw waren er bijna 500 machines ge­bouwd.
Watt was toen een gefortuneerd man. Hij had in 11 jaar 76.000 pond aan rechten op zijn pa­tent ontvangen. De erkenning kwam ook: in 1785 werden hij en Boulton gekozen tot lid van de Royal Society.

Nadat Watt met zijn vrouw wat door Europa had gereisd, trok hij zich terug in zijn buitenhuis in Heathfield. Daar werkte hij nog jaren in een zelf­gebouwde werkplaats op de vliering van zijn woning, waar hij ook nog zeer produktief was. Hij maakte een machine waarmee borstbeelden en dergelijke beeldhouwwerken nauwkeurig geko­pieerd konden worden. Verder nog een kopieer­pers, die met behulp van een speciale inkt kopieën maakte. Hij stierf in zijn woning, op 25 augustus 1819. Hij werd begraven naast zijn compagnon, Matthew Boulton, in een kerk nabij Birmingham. In de Westminster Abbey in Londen werd een borstbeeld van hem geplaatst. De eenheid van elektrisch arbeidsvermogen, de watt, werd te zij­ner ere zo genoemd.

Hargreaves en Arkwright

Advertenties

5 Reacties op “VRIJESCHOOL – Geschiedenis – 8e klas (3)

  1. Pingback: VRIJESCHOOL – Vertelstof – biografieën – Kay, Cartwright, Jacquard | VRIJESCHOOL

  2. Pingback: VRIJESCHOOL – Vertelstof – biografieën – Hargreaves en Arkwright | VRIJESCHOOL

  3. Pingback: VRIJESCHOOL – Vertelstof – biografieën – Trevithick | VRIJESCHOOL

  4. Pingback: VRIJESCHOOL – Vertelstof – biografieën – Hargreaves en Arkwright | VRIJESCHOOL

  5. Pingback: VRIJESCHOOL – Geschiedenis – alle artikelen | VRIJESCHOOL

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s