Pomp

Pas als in de 14e en 15e eeuw ook koperen klokken, deuren en standbeelden in zwang raken, en Britse bronzen kanonnen in 1453 de 100-jarige oorlog met de Fransen beslechten, moeten de mijnbouwers dieper gaan graven. Ze leerden de energie van watermolens te benutten, niet alleen om erts te malen en blaasbalgen aan te drijven, maar vooral om het water weg te pompen waarmee de diepere mijnschachten telkens volstromen.

Het drooghouden van de mijngangen valt niet mee. Provisorisch gebeurde dat met bundels vodden aan een touw. Een verbetering is de schroef van Archimedes: een ronddraaiende spiraalvormige schroef in een schuin omhooglopende buis. Varianten daarop zijn nog steeds in gebruik in de havens, voor het laden en lossen van graan of stukgoed.

Het is de Duitser Georg Bauer –gelatiniseerd tot Georgius Agricola– die in 1556 in Basel een gezaghebbend boek over mijnbouw publiceert: ”De re metallica”. Het boek bevat de eerste beschrijving van de zuigpomp of pistonpomp. Waarschijnlijk is de pomp al eerder uitgevonden, maar metaalbewerkers en mijnbouwers behoren tot een gilde en klappen dus niet snel uit de school.

Wie wel eens limonade met een rietje heeft gedronken, begrijpt hoe deze zuigpomp werkt: plaats een buis in de vloeistof en trek een zuiger in de buis omhoog. Omdat onder de zuiger een vacuüm ontstaat, beweegt de vloeistof zich omhoog in de buis. De zuigpomp is beperkt, omdat hij het water maximaal 10 meter omhoog kan verplaatsen.

De verschillende typen pompen volgen elkaar snel op. Een militair ingenieur van de Franse koning Hendrik III, Agostino Ramelli, beschrijft in 1588 in zijn ”De verschillende vernuftige machines” niet minder dan honderd soorten pompen. In 1617 verschijnt het ”Overzicht van alle soorten door water, wind, dieren of met de hand gedreven molens en fraaie en nuttige pompen” van Jacopo Strada.

Korte tijd later, in 1628, beschrijft de Brit William Harvey dat de bloedsomloop in het menselijk lichaam niet door eb en vloed geregeld wordt, maar dat het hart als een pomp functioneert, met kleppen, die de stroomrichting van het bloed bepalen. Dat inzicht draagt bij aan de ontwikkeling van de pompen.

Een van de problemen is het maken van de cilinders. Het materiaal is hout, want nauwkeurig gieten van metaal is in die tijd nog niet mogelijk. Vooral het precies passen van de zuiger in de cilinder is lastig. In 1674 beschrijft Samuel Morland hoe lekkage van water langs de zuiger te voorkomen is door leren ringen, pakkingen, om de zuiger aan te brengen.

Vlak daarvoor, in 1671, bedenken de broers Van der Heyden de zogenaamde duplexpomp, met twee cilinders en een luchtkamer. De centrifugaalpomp dateert van 1680: een schoepenrad draait snel rond in een pomphuis, zuigt vloeistof aan door een opening en slingert die tegen de wand van het pomphuis. Beide typen pompen leveren een ononderbroken straal en zijn daarom geschikt om branden te bestrijden.

Het wegpompen van water uit mijnen blijft een belangrijk probleem. Om een industriële voorsprong te behouden, moet er een machine komen die de pompen aandrijft en de paarden kan vervangen. Dat brengt Thomas Savery al in 1698 tot het ontwerp van „een machine die water omhoogbrengt met vuur.” Het principe van deze 'motor' is dat bij het afkoelen van stoom de waterdamp condenseert en een vacuüm veroorzaakt. Savery benut dat vacuüm om water omhoog te pompen. De machine heeft echter veel kolen nodig om een klein beetje water te verplaatsen. Pas 70 jaar later vindt James Watt de echte stoommachine uit, de grote doorbraak van de Industriële Revolutie.