Documenti e brevetti

Incoraggiati dal conseguimento del certificato e anche dalle prove sperimentali sul motore costruito dalle Officine Benini, il 21 ottobre 1854 Barsanti e Matteucci costituirono l’Associazione per la Costruzione di un nuovo motore al fine di sfruttare nel migliore dei modi i futuri brevetti e i frutti dell’applicazione dell’invenzione. L’Associazione era aperta “a chi può piacere di concorrere in questa impresa con partecipazione degli utili in modo proporzionale all’impegno economico”. Si tratta di un’anteprima della Società che nascerà 5 anni dopo.

Nel 1854, o forse nell’anno successivo, sembra che Barsanti e Matteucci abbiano fatto costruire un motore secondo il progetto del certificato inglese. Si tratta di un motore bicilindrico ad azione differita, con due cilindri gemelli in azione sullo stesso albero.

Sicuramente nel 1856 fu costruito dalla Fonderia Benini un motore bicilindrico conforme al certificato inglese del 1854, capace di sviluppare una potenza di 8 cavalli.

Il motore, venne impiegato per azionare alcune macchine utensili nell’Officina della stazione ferroviaria Maria Antonia in Firenze, come viene riportato negli Atti del R. Istituto Lombardo di Scienze, Lettere ed Arti , vol. III, fasc. XVII, Milano 1863.

Dopo aver conseguito il certificato in Inghilterra, Barsanti e Matteucci lo lasciarono decadere per mancato pagamento della rata o per ignoranza delle leggi inglesi in merito ai brevetti o per altro motivo che non conosciamo.

Intanto il motore subì nuovi e continui perfezionamenti che misero in condizione i nostri scienziati di richiedere un altro e nuovo brevetto nello stesso paese.

Questa operazione, a detta degli esperti del settore, doveva essere svolta nel più stretto silenzio, senza pubblicità anche da parte della stampa o altro. In questi termini si espresse il sig. Newton, addetto all’Ufficio brevetti di Londra.

Il 12 giugno 1857, finalmente Barsanti e Matteucci conseguirono un secondo brevetto inglese, il n°1655. Il certificato provvisorio del brevetto venne loro spedito il 29 giugno dello stesso anno.

Il 12 dicembre 1857 il Great Seal Patent Office concede il brevetto n°1655 a Barsanti e Matteucci per l’invenzione di un Improved Apparatus For Obtaining Motive Power From Gases.

Le soluzioni costruttive per questo brevetto erano due: la prima è quella del motore a stantuffo ausiliario o, come viene indicato nelle specifiche del brevetto del motore, dotato di counter-piston, la seconda è quella del motore senza stantuffo ausiliario.

Il motore, che era del tipo ad azione differita, impiegava ancora una cremagliera ed un rocchetto dotato di cric per la conversione del moto longitudinale del pistone in rotatorio.

Il cilindro era posto verticalmente con la testa in basso; era aperto superiormente in modo da consentire lo spostamento del pistone in aria. La parte inferiore era chiusa da un robusto tappo di ferro per mezzo di bulloni (in modo simile alle testate dei motori attuali).

Nel tappo erano alloggiate due valvole di tipo conico (come quelle dei motori attuali) con molle che si aprono verso l’esterno. Nella parte inferiore del cilindro (camera d’esplosione), dove avveniva appunto l’esplosione della miscela gassosa, poteva scorrere un secondo pistone (pistone ausiliario o “counter-piston”), comandato da un eccentrico a sua volta messo in moto dall’albero motore; la sua funzione era quella di aspirare i gas della miscela ed espellere dal cilindro i prodotti della precedente combustione.

Lateralmente alla camera di combustione era posto un dispositivo, simile al “cassetto” delle macchine a vapore, che regolava l’introduzione dell’aria e dell’idrogeno nella camera di scoppio attraverso due fori (luci) in comunicazione tra loro. Il cassetto era messo in movimento da due aste comandate da due eccentrici messi in rotazione dall’albero motore.

Nello stesso brevetto, Barsanti e Matteucci presentarono anche il progetto di un motore più semplice che poteva fare un numero maggiore di giri. Il motore non aveva il pistone ausiliario e l’unico pistone percorreva tutta la lunghezza del cilindro compiendo le stesse funzioni di quello ausiliario, cioè aspirava la miscela dei gas ed espelleva quelli di scarico al termine della corsa “utile”; le varie fasi erano organizzate da un cassetto che provvedeva a chiudere le luci di entrata dell’aria e del gas. Si trattava sostanzialmente di un motore simile, se non eguale, a quello già sperimentato nell’officina della stazione ferroviaria Maria Antonia di Firenze, anche se rispetto a questo differiva per avere un solo cilindro.

La scarica elettrica nella miscela aveva luogo quando la luce di entrata del gas era chiusa e il pistone era in fase di salita nel cilindro, scollegato con l’albero motore dal solito cric del rocchetto che ingranava sulla cremagliera del pistone.

Notiamo che il testo di questo brevetto non era mai stato portato a conoscenza da parte degli studiosi che si sono interessati dell’opera di Barsanti e Matteucci (anche se si era a conoscenza della sua esistenza). Esso precede di pochissimo tempo il brevetto francese e può quindi considerarsi il primo importante brevetto ufficiale del motore di Barsanti e Matteucci.

A margine di quanto sopra, si riportano due osservazioni.

In primo luogo, Barsanti e Matteucci avevano intenzione di affrontare il tema dell’applicazione del loro motore alla locomotiva. Infatti, essi scrivono:

“ … when applying this Invention to a locomotive engine, as it is intended to supply the place of two double action (or high-pressure) cylinders, four cylinders must be employed, one on each of two pairs of driving wheels, the main shafts being made to drive these wheels by means of connecting rods or gearing combined in such a manner as to change the direction of rotation by means of clutches.”

In secondo luogo, poiché durante il funzionamento il motore raggiungeva temperature molto elevate, era previsto che la camera di scoppio fosse circondata da una intercapedine (racket) dove poteva scorrere acqua per il raffreddamento:

“…This cylinder is divided into two unequal parts, the smallest of which u,v,s,x, is intended for the working of the piston. This chamber is surrounded with a racket filled with water for the purpose of preventing it from attaining too high a temperature.”

Il 9 gennaio 1858, Barsanti e Matteucci ottennero il brevetto anche in Francia. I disegni in esso contenuti sono assolutamente uguali a quelli del brevetto inglese, eccetto le lettere, che in alcune parti dei disegni sono differenti. Si tratta quindi del brevetto francese per lo stesso motore già sottoposto a brevetto in Inghilterra.

Il brevetto francese era stato preceduto da un analogo brevetto ottenuto nello stato piemontese il 30 dicembre 1857 con il n°579 del Volume VI dell’Ufficio Brevetti sabaudo. Barsanti e Matteucci si erano rivolti all’agenzia di Capuccio e Latini, che aveva svolto le relative pratiche.

Il 2 gennaio 1858, presentarono a Torino la richiesta di brevetto relativo alla prima versione del motore a pistoni contrapposti: la privativa reca il n° 700 del Volume VII dell’Ufficio Brevetti del Regno del Piemonte.

Nell’agosto del 1861, Barsanti, Matteucci e Babacci, (il forlivese aveva iniziato a collaborare sin dal febbraio 1857), presentarono all’Ufficio Brevetti del Regno del Piemonte la richiesta di privativa relativa ad un nuovo tipo di motore ad azione differita a pistoni contrapposti.

Il brevetto venne concesso il 28 ottobre 1861, Volume III n°141, dal titolo Nuovo metodo perfezionato per impiegare la esplosione di una mescolanza d’aria atmosferica e di un gas infiammabile per conseguire una forza utile.

L’esame del brevetto mostra che il testo è simile a quello del brevetto inglese del 31 dicembre 1861 n°3270 dal titolo Improved apparatus for obtaining motive power from esplosive compounds, registrato il 29 aprile 1862.

Questo brevetto contiene anche un riferimento ad una macchina già costruita dagli inventori che corrisponde senz’altro al motore costruito dalla Escher-Wyss di Zurigo.

Nel marzo del 1862, Matteucci si era recato a Parigi per conto della Società del Nuovo Motore con lo scopo di rinnovare i brevetti scaduti e rivendicare la priorità dell’invenzione nei confronti del motore ad azione diretta di Lenoir. Il 31 marzo deposita un secondo brevetto francese, il n°53609, che viene rilasciato soltanto a nome di Felice Matteucci, dal titolo Un système perfectionné de moteurs à air et à gaz, registrato il 24 maggio 1862.

Il 16 luglio 1862, il brevetto inglese viene registrato anche in Belgio con il n°12922 rilasciato a Barsanti, Matteucci e Babacci con la dicitura “Brevet d’importation” e dal titolo Nouveaux Systèmes perfectionnés pour obtenir une force motrice par la détonnation d’un mélange d’air atmosphérique et d’un gaz inflammable et par une autre composition détonnante quelconque.

Dopo la morte di Barsanti e l’estromissione di Matteucci alla direzione tecnica della Società del Nuovo motore, Felice continuò ad occuparsi del motore e ad immaginare nuove soluzioni, che brevettò in Italia il 25 giugno 1866 con la privativa n°3096 rilasciata a Felice Matteucci e compagni di Firenze dal titolo Motore igneo-pneumatico a doppio effetto, registrato sul Bollettino Industriale del Regno d’Italia Volume VI n°485.

Anche Babacci, che aveva abbandonato la Società del Nuovo Motore nel 1862, aveva continuato ad interessarsi del motore a scoppio, tanto che il 5 aprile 1868 presenta in Italia la privativa n°3849 dal titolo Nuovi sistemi di motori a gas, sistemi Babacci, registrata sul Bollettino Industriale del Regno d’Italia il 7 maggio 1868 Volume VIII n°195.

I brevetti ad oggi documentati ottenuti da Barsanti, Matteucci e Babacci sono qui di seguito riassunti.

Le pratiche dei brevetti inglesi sono state sempre svolte dall’agenzia londinese di Newton. Le pratiche del brevetto belga furono seguite dall’agenzia Bosquet.