INTRODUZIONE Innovazioni tecniche   Il settore dove vi furono le prime invenzioni fu il settore tessile con l’invenzione della spoletta volante e della macchina filatrice, che diede un impulso immediato alle industrie tessili che cominciarono ad abbandonare il lavoro a domicilio per costruire nuove fabbriche vicino a corsi d’acqua per sfruttarne la sua energia potenziale. L’invenzione più importante fu la macchina a vapore di Watt (1769), realizzata perfezionando un modello di Newcomen. La macchina a vapore fu rivoluzionaria perché permetteva di costruire le fabbriche non vicino alle zone ricche di materie prime, ma vicino alle zone di consumo e vendita del prodotto finito. Così ci fu una richiesta sempre maggiore di carbone, che spinse allo sviluppo l’industria estrattiva e dei trasporti. Infatti, furono costruite le prime ferrovie, su progetto di Stephenson (1830), che collegavano i bacini carboniferi con le città per trasportare il carbone in quantità maggiori e più velocemente. Altre innovazioni furono il telegrafo perfezionato da Morse (1845), il cemento a presa rapida (1824) e la vulcanizzazione del caucciù (1843). Le innovazioni tecnologiche alla base della I Rivoluzione industriale sono sempre più rappresentate da nuovi brevetti: in Inghilterra dai circa 100 all’anno del 1650-1750 si passa agli oltre 450 del 1780.

Le invenzioni nel tempo 1689 macchina a vapore di Thomas Savery per drenare l’acqua dalle miniere 1705 macchina a vapore di Thomas Newcomen, applicata a una pompa per le miniere 1709 Darby utilizza il carbon coke 1733 navetta volante di Kay 1764 filatoio multiplo meccanico (jenny) di James Hargreaves 1765 prima macchina a vapore di James Watt: ne risulta il moto circolare di un asse 1769 telaio idraulico di Richard Arkwright 1774 primi utilizzi industriali della macchina a vapore 1779 macchina filatrice (mule) di Crompton 1784 nuove tecniche di fonderia di Henry Cort 1785 telaio meccanico di Edmund Cartwright che sfrutta l’energia motrice del vapore

Nel 1698 Thomas Savery deposita un brevetto su una pompa per l' aspirazione dell' acqua dal fondo delle miniere, che opera con vapore. In questa idea venne direttamente ispirato dal lavoro di Edward Somerset e dalla pentola a pressione di Denis Papin. E' la prima macchina a vapore effettivamente funzionante. Il principio è semplice e si basa su un contenitore con due valvole. Il vapore spinge l' acqua contenuta nel serbatoio verso l'alto, quindi il vuoto istituito dalla condensazione provoca una depressione che aspira l'acqua che proviene dal basso. Si tratta di una macchina senza pistone destinata ad un unico uso: lo svuotamento delle acque dal fondo delle miniere. E 'probabilmente dopo aver visto questa macchina che Denis Papin nel 1707, aveva ripreso le sue idee e introdotto lo stantuffo [1]. Questa macchina venne utilizzata per il pompaggio delle miniere in Cornovaglia. Anche se semplice ed assai avida di carbone, è stata la salvezza di molte miniere in rovina e ha aperto la strada a Denis Papin e, in particolare, Thomas Newcomen per una più efficiente macchina. Pompa Savery

macchina a vapore di Thomas Newcomen La macchina di Newcomen, sostanzialmente la prima applicazione del vapore ad un processo industriale, è in sostanza una pompa a pistone azionata da un motore a vapore a condensazione interna. Essa fu protagonista della prima rivoluzione industriale, in quanto appunto primo esempio di applicazione dell'energia trasmissibile con il vapore, ossia della trasformazione di energia chimica (data dalla ossidazione combustiva del carbonio con ossigeno) in energia meccanica (espressa in lavoro di sollevamento). Storia [modifica] La macchina di Newcomen apparve nel 1705, prodotta da un fabbro della Cornovaglia (Thomas Newcomen), che si era posto il problema di un pompaggio efficiente dell'acqua dalle miniere di stagno, a seguito dell'inondazione in una miniera. È precursore di tutte le macchine a vapore industriali che sarebbero seguite. (Con riferimento all'immagine storica a destra) La caldaia A produce vapore, che si espande nella camera B (il cilindro del motore), raggiungendo la pressione che compete alla temperatura raggiungibile dall'acqua. Il pistone D si solleva (la forza, e quindi la pressione necessaria, sono limitate grazie al contrappeso K). Nel suo movimento, il pistone libera il bilanciere H - P che, grazie al contrappeso, si sposta verso il basso nel lato (nella figura) sinistro. Quando il pistone raggiunge il punto morto superiore, dal serbatoio L viene alimentata acqua, sia sulla faccia superiore del pistone che all'interno del cilindro. Il vapore presente all'interno di questo è così condensato, e la pressione interna cade a valori molto bassi: la pressione atmosferica agisce allora sul pistone facendolo scendere, e quindi abbassando il braccio destro del bilanciere e contemporaneamente sollevando il sinistro; il pistone della pompa I si solleva, estraendo acqua (o comunque compiendo lavoro meccanico). Al termine dell'estrazione, l'acqua viene drenata, e il ciclo si ripete. Il serbatoio L, nella configurazione originale, era alimentato, tramite la tubazione N, da una pompa ausiliaria azionata dal tirante/puntone M. La forza esercitata sul tirante H dipendeva evidentemente dalla dimensione del cilindro; un cilindro con alesaggio 1 piede (304,8 mm) consentiva il pompaggio di circa 600 litri di acqua (incluse le forze necessarie al movimento del contrappeso), per una portata dell'ordine dei 10 m3/h, di tutto rispetto per i tempi Questa macchina fu poi perfezionata da James Watt, che concepì il condensatore esterno, consentendo così sia lo sfruttamento della pressione del vapore, normalmente superiore all'atmosferica, che il funzionamento del cilindro su ambo i lati (sfruttando il distributore di sua invenzione).

Navetta volante La spoletta volante o navetta lanciata (in inglese flying shuttle) è un congegno inventato nel 1733 da John Kay per consentire la tessitura automatica. Consiste in una navetta (piccolo manufatto in legno di forma affusolata) che contiene una spoletta dove è avvolto il filato. Essa viene lanciata da un lato all'altro dell'ordito da un apposito congegno posizionato sul porta pettine (cassa battente) di un telaio da tessitura. Correndo velocemente attraverso il passo (il varco aperto tra la serie dei fili di ordito pari e quelli dispari), scivola sulla serie inferiore, srotolando il filato della trama e va a collocarsi sull'altro lato del telaio nell'apposito alloggiamento da dove verrà lanciata alla battuta successiva. Il lancio era ottenuto, nei primi telai meccanizzati, con il tirare una maniglia che azionava la molla di lancio, successivamente l'operazione divenne completamente automatica. Prima della sua invenzione il tessitore doveva mettere la navetta nel passo con una mano, spingerla con forza e acchiapparla con l'altra mano quando arrivava sul lato opposto, poi lasciarla per mettere le mani sul pettine e battere per avvicinare il filo di trama. Con la navetta lanciata serve solo una mano per far muovere la navetta, l'altra rimane sul pettine per la battuta, quindi consente in pochi secondi di effettuare un lavoro che richiedeva un tempo molto maggiore e su un telaio di misura superiore a m.1,20 (la larghezza delle braccia) evita la presenza di due tessitori. Oggi i telai industriali più recenti non hanno più la spoletta lanciata, è stata sostituita da un getto d'aria compressa o da apposite pinze. Il congegno inizialmente non fu né compreso né utilizzato, ma in seguito incrementò notevolmente la produzione dell'industria tessile del XVIII secolo.