Big Stuff

Kathedralen voor Stoom

In mijn jeugd was de stoommachine al bijna verdwenen uit de Zaanstreek. Maar uit de papierfabriek van Van Gelder Zonen in Wormer werd er nog op grote schaal gebruik gemaakt van stoom. In de elektrische centrale (‘het ketelhuis’) aan de overkant van de Westerveersloot dreef de stoom uit de grote Babcock & Wilcox ketels van Stork de turbines aan. Deze turbines dreven op hun beurt de generatoren aan die de vele elektromotoren in de fabriek van stroom voorzagen. De ketels leverden ook de stoom voor de verwarming van de droog- en glanscilinders van de papiermachines. De combinatie van de zoemende elektromotoren en de vochtige warme omgeving was kenmerkend voor de paperfabriek.

In de Zaanstreek is niet veel meer wat nog aan stoomaandrijving herinnert. Er zijn bijna geen ketelhuizen of machinekamers bewaard. Bij het gemaal Ceres is de kolenloods herstelt. Het gemaal Soeteboom is een voormalig stoomgemaal. Hoewel er in Nederland een aantal bijzonder interessante stoomgemalen zijn te bezoeken is het echte spectaculaire werk vooral in Engeland te zien. In dit verhaal gaat het over de geschiedenis van de stoommachine en de toepassing in gemalen van waterleiding en riolering in Engeland.

turbine vgz ketel 8

Voorbereiding voor nog meer stoom bij Van Gelder Zonen in Wormer. Links het uitlijnen van de hoge-druk zijde van de nieuwe turbine nr. 4. Rechts het droogstoken van de nieuwe B&W ketel nr. 8 met stukken turf. Beide foto’s zijn uit 1951.

Thuis hadden wij ook een stoommachine die mijn vader, in opdracht van Sinterklaas, had gebouwd naar een tekening uit de Modelbouwer. De brandstof was spiritus.
Op de Veerdijk in Wormer was nog een machinekamer met een stoommachine; waarschijnlijk een Unaflow machine; of wel een stoommotor. Het was de machinekamer van de voormalige veevoederfabriek de Pijl. Deze machinekamer leverde nu energie voor fabrieken van de chemicaliënfabriek van Jan Dekker. Behalve de sleepboot Johanna, voeren er geen stoomschepen meer op de Zaan. Alleen de drijvende bokken van Gebr. Goedkoop hadden stoomaandrijving. Op het Noordzeekanaal voeren tot ongeveer 1970 nog stoomsleepboten van Gebr. Goedkoop. De nieuwste stoomsleepboten waren gebouwd in 1945, de Winston Churchill en de President Roosevelt. In IJmuiden lagen de stoomsleepboten Hector, Nestor en Stentor van Bureau Wijsmuller. Veel houtschepen in de zeehaven van Zaandam waren oude derde of vierdehandse stoomschepen. De Russen hebben ook nog lang stoomschepen gebouwd. In de sluizen van IJmuiden waren ook nog veel stoomschepen te zien. Natuurlijk de Liberties, die in de oorlog in de USA waren gebouwd. Verder kwamen er veel oude Scandinavische, Panamese, Liberiaanse en Griekse schepen. Maar de meeste stoomschepen werden toen al aangedreven door stoomturbines; Victories, T-2 tankers etc.

bok goedkoop johanna

Stoom op de Zaan. Links de drijvende bok ‘Antilope’ van N.V. Reederij v/h Goedkoop uit Amsterdam bij de bouw van de Coenbrug in Koog aan de Zaan in 1965. De Wilhelminasluis gezien van noordwest naar zuidoost, in de sluiskolk ligt de sleepboot ‘Johanna’ in 1950 te wachten op het schutten.
Foto‘s: Gemeentearchief Zaanstad

Rond 1972 ontdekte ik wat industriële archeologie was. In Engeland werd ‘de Industriële Revolutie’ verantwoordelijk geacht voor een enorme verandering van samenleving en landschap. De Engelsen stelden deze vreedzame revolutie tegenover de gewelddadige Franse Revolutie. De Industriële Revolutie was gebaseerd op stoom, steenkool, spoorwegen, ijzer, aardewerk en katoen. Er kwam een sterke beweging opgang om allerlei overblijfselen van de Industriële Revolutie te behouden. Dat had te maken met het snelle verval van de industrie in het Verenigd Koninkrijk in de jaren zestig van de twintigste eeuw. Het ging om het behoud van spoorwegen, stations, fabrieken, pompstations, mijnbokken en talloze andere manifestaties van de het grootse industriële verleden. In Nederland kreeg deze beweging ook weerklank. Bijvoorbeeld met de inrichting van de opgeheven spoorlijn van Hoorn naar Medemblik als museumspoorweg. Ook waren er enthousiastelingen die stoomlocomotieven kochten om ze te restaureren. Het Koninklijke Instituut voor Ingenieurs had in 1933 er voor gezorgd dat het gemaal Cruquius als technisch monument was behouden. Vanaf de jaren zeventig zouden nog vele stoomgemalen volgen.
Ik was gegrepen door het onderwerp. Ik kocht verschillende boeken over het onderwerp. Bijvoorbeeld ‘Victorian Engineering’ van Tom Rolt. Tom Rolt was een merkwaardige man. In zijn jeugd was hij van de kostschool weggelopen en werd automonteur. Maar eigenlijk wilde hij schrijver worden. Hij stond aan de basis van de ‘Vintage Car Club’. Hij kocht een Engelse narrowboat. Hij bouwde deze om tot woonboot en ging reizen over het Engelse kanalensysteem. Het Engelse kanalensysteem was voor de oorlog al een transportsysteem in verval. Hij schreef over het leven van de ‘Boat People’ die de kanalen bevolkten. Zijn boek ‘Narrowboat’ verscheen in 1944. Het werd een enorm succes omdat de Engelsen in de donkere jaren van de oorlog blijkbaar een grote behoefte hadden aan een beschrijving van een ‘onbedorven en landelijk’ Engeland. Na de oorlog was Lionel Thomas Caswall Rolt (bekend als Tom Rolt) betrokken bij de strijd voor het behoud van de kanalen. Ook was hij betrokken bij het behoud van de eerste smalspoorlijn in Wales. Hij voorzag later in zijn levensonderhoud door het schrijven van biografieën van de grote Engelse en Schotse ingenieurs. Hij was een van de oprichters van de ‘Association for Industrial Archeology’ en ook actief in de Newcomen Society. Dit was de eerste Engelse verenging voor techniekgeschiedenis.
In 1991 mocht ik lid worden de Engelse Newcomen Society.

Van vuurmachine tot stoommachine

newcomen newcomen

Links een principe tekening van de Newcomen Atmosheric Engine.
Overgenomen van de website van het ‘MARKHAM GRANGE STEAM MUSEUM’.

Rechts een animatie van dezelfde Atmosheric Engine.
Overgenomen van Wikimedia Commons.

Thomas Newcomen had in 1712 een bruikbare stoompomp geconstrueerd om mijnen droog te pompen. In een rechtopstaande cilinder zonder bovendeksel werd stoomgeblazen onder de zuiger. De zuiger bewoog omhoog. Daarna werd er een stroom koud water onder de zuiger gespoten. Hierdoor condenseerde de stoom en ontstond een vacu├╝m. De zuiger bewoog naar beneden. De zuiger was via een zuigerstang verbonden met een balans. Aan de andere kant van de balans hing een pompstang. De vuurmachine of ‘atmosferische stoommachine van Newcomen’ maakte zo'n 6 slagen per minuut.
Er zijn heel wat Newcomen machines gebouwd bij mijnen. Vooral bij kolenmijnen omdat die de beschikking over goedkope steenkool hadden. Na het aflopen van het patent probeerden talloze constructeurs deze atmosferische machine te verbeteren. Het was uiteindelijk James Watt die een enorme verbetering realiseerde. Op de eerste plaats liet hij de stoom condenseren in een apart condensorvat zodat de cilnder niet steeds afgekoeld en verwarmd werd. Ten tweede sloot hij de cilinder van boven af zodat de stoom beurtelings aan beide zijden van de zuiger kon worden ingelaten. De machine was dubbelwerkend geworden. Vervolgens bedacht hij een geleidemechanisme voor de zuigerstang, het parallellogram van Watt, zodat de wrijving werd verminderd. Ten slotte zorgde hij er voor dat de stoommachine werktuigen kon aandrijven door het ronddraaien van een as. Eerst deed hij dat door het ‘zon-en-planeet-kamwiel-mechanisme’. Later door gebruik te maken van een krukas. James Watt en zijn zakenpartner Mattew Boulton werkten eerst als een soort raadgevend ingenieurs die al het werk uitbesteedden. Bijvoorbeeld het maken van cilinders werd aanvankelijk opgedragen aan John Wilkinson, die eigenlijk een gieterij en werkplaats had om kanonlopen te gieten en uit te boren. Later bouwden zij in Birmingham de Soho Foundry. De eerste machinefabriek ter wereld.

james watt

Een van de eerste stoommachines van James Watt.
Overgenomen uit: ‘Werktuigkunde Taakboek’ ten dienste van het technisch onderwijs, uitgegeven in 1958.

zon en planeet james watt

Links een animatie van het ‘zon en planeet tandwiel’ principe. Zon en planeet tandwiel was een van de manieren om een op- en neergaande beweging om te zetten in een roterende beweging en werd veelvuldig toegepast in stoommachines. Het systeem is waarschijnlijk ontwikkeld door de Schotse ingenieur William Murdoch, een medewerker van Boulton and Watt. Watt heeft in 1781 patent patent aangevraagd voor deze vinding.
Rechts een opstelling van een later model van een Boulton and Watt steam engine in het museum van de ‘Universidad Polit├ęcnica de Madrid’.
Bron: Wikipedia
Voor de werking van de balansstoommachine volgens James Watt kunt u kijken op: Animated Engines - Watt Beam Engine

Alle uitvindingen van James Watt waren beschermd door patenten. Er was een enorme juridisch strijd rond deze patenten. In feite werd bijna iedereen die een verbetering op de atmosferische stoommachine van Newcomen bedacht, gedaagd door de advocaten van Boulton en Watt. Watt heeft enorme verdiensten gehad voor de ontwikkeling van de stoommachine. Maar de patenten hebben mogelijk de ontwikkeling van de stoommachine vertraagd. De grootse conflicten rond de patenten van Boulton & Watt waren in Cornwall. De tinmijnbouw had grote behoefte aan pompen. Maar Cornwall had geen steenkool. De transportkosten waren hoog. Er was een sterke behoefte aan stoommachines die zuiniger waren in het kolenverbruik. Verder speelde de eigenaardige bedrijfspolitiek van Bouton & Watt een rol. Zij verkochten geen stoommachines maar gaven een stoommachine in huur voor een deel van de besparing op steenkool ten opzichte van een standaard Newcomen atmosferische machine. In feite leverden zij efficiëntie. Er werden in Cornwall allerlei verbetering bedacht. Bijvoorbeeld de hoge druk stoommachine van Richard Trevithick en de compound stoommachine van Jonathan Hornblower waar de stoom expandeerde in twee cilinders.
Na het aflopen van de patenten van Boulton & Watt ontstond in Cornwall een enorme ontwikkeling op het gebied van de stoommachine. Er werden talloze vernieuwingen ingevoerd; zoals een verbeterd stoomklepmechanisme waardoor de efficiëntie en het vermogen geweldig toenamen. De ‘Cornish Engine’ was het hoogtepunt in de ontwikkeling van de balansstoommachine. Het was een echte pompmachine en geen fabrieksmachine.

Voor de werking van een ‘Cornish Engine’ kunt u kijken op: BBC History - The Beam Engine Animation (vergeet niet op de ON/OFF knop te drukken !).

newcomen newcomen

Links een Atmosferische stoommachine volgens Newcomen als pompmachine bij een mijn. Rechts een verder ontwikkelde Newcomen stoommachine. Zo zag hij er uit in de tijd dat James Watt deze machine sterk verbeterde.

Text: Jur Kingma - maart 2009
Beeldmateriaal: Archief Jur Kingma,
tenzij anders aangegeven
Valid HTML 4.01 Transitional