Maszyna do odwadniania podziemnych wyrobisk uruchomiona w styczniu 1788 r. w kopalni Fryderyk w Bobrownikach pod Tarnowskimi Górami budziła zainteresowanie nawet w ludziach nie związanych z górnictwem. Wielu z tych, co tu specjalnie przyjechali, by ją zobaczyć a później podziwiać, nie miało pojęcia o siłach, jakie Thomas Newcomen zaprzągł w niej do poruszania tłoków pomp odwadniających podziemia kopalni
W silniku parowo-atmosferycznym zastosowanym przez niego w kopalni węgla w Staffordshire już w 1712 r. tymi siłami było ciśnienie atmosferyczne i właściwość pary polegająca na zmianie jej objętości po skropleniu, czyli powrocie do stanu ciekłego.
Jedynie w Encyklopedii PWN można znaleźć wzmiankę, że „jego moc szacuje się na nieco ponad 5 KM”. Niektórzy rozciągają to błędnie na inne silniki systemu Newcomena.
Składały się z cylindra zainstalowanego pionowo nad kotłem oraz tłoczyska i tłoka znajdujących się w cylindrze i przymocowanych łańcuchem do końca belki drewnianej lub żelaznej wahającej się na czopie łożyska.
Do drugiego końca belki podłączono, też łańcuchem, tłoczysko i tłok pompy. Ciężar części tej strony zawieszonej na wahaczu był większy, więc tłok roboczy unosił się niemal do krawędzi otwartego u góry cylindra maszyny. W przestrzeń między tłokiem i dnem cylindra wpuszczano z kotła parę o niewielkim nadciśnieniu (ok. 0,1 bara).
Po odcięciu jej dopływu wtryskiwano do cylindra chłodną wodę. Większość znajdującej się w nim pary ulegała oziębieniu i skropleniu, zmniejszając swą objętość.
Pod tłokiem powstawało więc podciśnienie, a parcie ciśnienia powietrza atmosferycznego na górną powierzchnię tłoka przesuwało go do dolnego położenia. Wtedy przerywano wtryskiwanie wody, usuwano ją z cylindra i wpuszczano do niego nową parę z kotła pod tłok przesuwający się do góry. Dla przyspieszenia tego ruchu dodawano w razie potrzeby dodatkowy obciążnik po stronie pomp. Opisane dwa suwy były początkiem cyklu sterowanego automatycznie, aż do celowego zatrzymania lub awarii urządzenia.
Wszyscy autorzy piszący o maszynach atmosferycznych, w tym też tej w Bobrownikach, wyraźnie unikali określenia jej mocy. Niektóre teksty niemiecko- i polskojęzyczne dotyczące kopalni z lat 1784–1786 sugerowały, że ta maszyna zastąpiła 120 koni pracujących przez całą dobę na trzy zmiany jako siła napędzającą pompy trzech kieratów odwadniających podziemne wyrobiska.
Ponieważ już pod koniec XVIII w. ustalono empirycznie, że przeciętny koń w zaprzęgu osiąga moc 1 KM, sprawiało to wrażenie, że trzy kieraty dawały łączną moc 120 KM.
W publikacji wydanej na 100-lecie kopalni jej dyrektor Hugo Koch podał, że każdy z nich był w stanie wypompować w ciągu 1 minuty ok. 927 litrów wody z głębokości 19 metrów. Wyliczyć więc można, że trzy kieraty usuwały w dobę ok. 1300 ton wody, a każdy miał 3,9 KM chwilowej mocy użytecznej. Przy ok. 12 KM teoretycznej, zainstalowanej w jednym kieracie, tracono na tarciu i nieszczelnościach prawie 70%.
Sprawdźmy teraz moc pierwszej maszyny Newcomena z 1712 r. Wyposażona w cylinder o średnicy 21 cali (53,34 cm), podnosiła w minucie 120 galonów (452 litrów) wody z głębokości 51 jardów (około 46,6 m). Z tych danych obliczyć można jej moc użyteczną na 4,68 KM (452 kg x 46,6 m /60sek/75 kgm).
Inne źródło podaje, że przy każdym z 12 suwów w minucie tłok pompy zasysał 45 litrów wody i wypychał ją na wysokość 46 metrów. Maszyna wyzwalałaby więc moc około 5,5 KM (12x45x46/60/75).
Zastąpiłaby więc nawet dwa z ww. kieratów, a jej przewaga manifestowała się też zdolnością do nieprzerwanej pracy, podczas gdy w kieratach konieczne było w dobie kilka przerw na wymianę koni. Mniejsze też były koszty eksploatacyjne, chociaż tylko tam, gdzie dostępny był tani węgiel.
Jaka była moc maszyny uruchomionej na stałe w lipcu 1788 r. w Tarnowskich Górach? Kilku poważnych autorów informujących o niej podało w swych publikacjach rozbieżnie dane o efektach jej pracy, a tylko one mogą być podstawą do wyliczenia mocy.
Najbardziej wiarygodny, bo najbliższy czasowi w jakim pracowała, jest H. Koch. Wg. niego maszyna z cylindrem o średnicy 32 cale ang. pompowała w minucie 1316 kg wody z głębokości 34,5 m. Obliczyć więc można moc rzeczywistą całego agregatu silnik-pompy na 10,1 KM.
Moc maszyn Newcomena zależała od średnicy cylindra/tłoka i ciśnienia atmosferycznego. Maksymalna, teoretyczna, nie uwzględniająca żadnego obciążenia i strat moc tej maszyny była prawie cztery razy większa.
Druga i trzecia maszyna atmosferyczna uruchomiona w Bobrownikach miały cylindry z większymi średnicami i osiągały moc rzeczywistą 20–22 KM.
Mieczysław Filak