Hoe het kwam dat de chronometermaker Edward John Dent de torenklok van Big Ben maakte.

Antique Clock English Gude & Meis

English Edward John DentIk wilde een keer lezing geven n.a.v. een boek dat ik had gelezen. Het is geschreven door Vaudrey Mercer en is gebaseerd op de correspondentie van Edward John Dent die grotendeels bewaard is gebleven. In dit boek worden een aantal gebeurtenissen verteld aan de hand van deze brieven. Zoals zijn compagnonschap met Arnold, een aantal uitvindingen en zijn werkrelatie met G. Airy de astronomer Royal.

Het leek me leuk om één van deze verhalen te vertellen om de gang van zaken in die tijd en alle zaken. Aangezien de Big Ben heel bekend is en de Westminster Chimes zelfs in sommige deurbellen klinken zou dit een verhaal kunnen zijn dat veel mensen aanspreekt.

English clockmaker chronometer antique clockTen eerste moeten de hoofdrolspelers even voorgesteld worden.

 

Edward John Dent werd geboren in 1790 in Londen. In 1807 werd hij leerling bij Edward Gauding en waarschijnlijk heeft hij ook geleerd van zijn neef Richard Rippon. Tussen 1815 en 1829 bouwt hij gestaag zijn goede naam op van chronometer en precisieklokkenmaker en krijgt de Amiraliteit en het observatorium in Greenwich als klant.

Edward John Dent antique clock chronometerIn 1829 wint hij zelfs de eerste prijs voor de beste chronometer. Er zijn meerdere patenten van Dent op het gebied van chronometer balansen. Hij bedenkt zelfs een glazen balans met glazen veer die niet beïnvloed wordt door temperatuurverschillen. Tussen 1830 en 1840 heeft hij een compagnonschap met Roger Arnold (zoon van en één van de chronometer pioniers). Rond 1847 had hij drie winkels in Londen.

(* Jonathan D. Betts, Encyclopaedia Britannica online)

Hier zijn afbeeldingen van enkele balanstypen van Dent en zijn glazen balans.Edward John Dentglass balance Edward Dent

portrait GB AiryGeorge B. Airy werd geboren in 1801 (stierf 1892). Hij studeerde af in 1823 Trinity College Cambridge, werd in 1826 professor in de wiskunde en professor in de astronomie in 1828 en directeur van het Cambridge observatorium. In 1835 werd hij de zevende astronomer Royal, directeur van het Greenwich observatorium een post die hij meer dan 45 jaar zou bekleden.(*)

b 3 Royal-Observatory-Greenwich-Meridian-Building1Dent en Airy zouden heel wat jaren samenwerken en men zou vandaag de dag verwachten dat hun relatie vriendschappelijk zou worden. Toch blijkt uit de brieven en de volgende voorbeelden dat deze heel formeel bleef. Airy was degene die bovenliggend was en Dent (hoewel heel capabel) bleef gewoon de handwerksman. Bij de publicatie van een stuk dat Dent geschreven had voor een vakblad wilde hij een opdracht toevoegen gericht aan Airy ; ‘to G.B. Airy, by his obedient and humble servant, E.J. Dent’. Airy bedankte voor de eer omdat hij geen scheve ogen wilde met andere makers maar uit de woordkeuze blijkt duidelijk hoe de verhouding was. Maar Dent keek ook erg op tegen de kennis en kunde van Airy. In een briefwisseling met professor Plana over een technisch probleem schreef hij het volgende; “when Airy was appointed as astronmer royal, science lost a genius”.

Zoals hier boven al genoemd was Dent gespecialiseerd in chronometers en precisieklokken waarbij de afwerking, materiaalgebruik, technische vindingen etc allemaal moeten bijdragen aan een grote precisie.

Maar wat moet Dent dan met torenklokken? Tot circa 1840 waren torenklokken, grote zware uurwerken die prima de tijd aangaven maar onmogelijk konden wedijveren met de precisie van een chronometer of  regulateur. Dit werd ook als onmogelijk beschouwd door de invloeden van weer en wind op het uurwerk en vooral de wijzers.

Om te verduidelijken; de uurwerken staan meestal opgesteld in de toren waar de temperatuurverschillen grote invloed hebben door het krimpen en uitzetten van metaal. Hierdoor kan het soepel lopen van een uurwerk beïnvloed worden maar ook de lengte van een slinger varieert hierdoor wat een klok sneller of langzamer doet lopen. Maar een andere grote factor is de wind die zijn invloed op de wijzers uitoefent. Hierdoor kan een uurwerk ‘geduwd’ worden maar ook tegengewerkt waardoor zelfs een echappement kan trippen.

In 1842 kunnen we zelfs lezen in een briefwisseling dat Dent niet met torenklokken te maken wilde hebben. In Juli 1842 reist Dent met twaalf chronometers in Engeland om het verschil tussen twee meridianen te meten. In Derby bezoekt hij Whitehurst die groot was in de wereld van torenklokken. Het is een aangenaam bezoek en Dent is vol lof over Whitehurst en zijn werk. Na een bezoek van Whitehurst in augustus aan Dent zegt deze dat al zijn toekomstige aanvragen voor torenklokken rechtstreeks naar Whitehurst zullen gaan.

De klok voor de ‘Royal Exchange’.

c 1 royal-exchange-att5Tijdens een demonstratie van Airy’s echappement in oktober 1842 leert Dent de architect Tite kennen die het nieuwe gebouw van de Royal Exchange gaat bouwen. Tijdens hun gesprek laat Tite weten dat hij overweegt een klok te plaatsen in het gebouw maar dat hij niets van klokken weet. Dent zegt hem meteen dat hij het werk door Whitehurst zou laten doen. Dat laat hij Whitehurst ook schriftelijk weten. In een brief meldt hij dit ook aan Airy en schrijft hij terloops dat naar zijn mening torenklokken technisch inferieur zijn aan chronometers en regulateurs en over het algemeen slecht gemaakt.

b 4 Airy's escapementHier is een afbeelding van Airy’s echappement. De werking is als volgt; Er zijn twee ankerraderen die met elkaar verbonden zijn door een kleine veer. Het eerste ankerrad stopt het gaande werk en vangt dus de kracht op van het raderwerk. Het tweede ankerrad dat aangedreven wordt door de kleine veer drijft de slinger aan, dus met een kleine constante kracht. c 2 800px-Royal_Exchange_from_above

In april 1843 neemt Tite contact op met Airy omdat het Gresham comité vindt dat de klok een voorbeeld van horologisch kunnen en technisch vernuft moet worden, liefst met chimes. Tite is op zoek naar advies en wie beter te vragen dan de Astronomer Royal?

 

Airy neemt het toezicht op de bouw van de klok op zich en eigenlijk ook meteen over. Hij legt direct een aantal eisen op tafel waaraan de klok moet voldoen. Het uitlichten van het slagwerk en muziek mag de gang niet verstoren. De klok moet een rustende gang hebben zoals bijvoorbeeld een Grahamgang of pennengang, maar in ieder geval geen gewone ankergang. De slinger moet gecompenseerd zijn voor temperatuurverschillen. De eerste slag van het slagwerk moet binnen de seconde vallen van het uur. En het frame moet zo geconstrueerd worden dat ieder onderdeel er afzonderlijk uitgehaald kan worden in verband met onderhoud. Tenslotte bepaald Airy dat hij zelf de klok moet keuren als deze af is voordat de maker betaald mag worden.

Benjamin Lewis VulliamyVervolgens neemt Airy contact op met Whitehurst en Vulliamy die ook in de torenklokkenbusiness zat en vraagt of ze mee willen doen aan de aanbesteding voor deze klok.

Tussen april en Juli 1843 moet er iets veranderd zijn in de gedachtegang van Dent waar we alleen maar naar kunnen gissen. Want bij terugkomst van een reis naar Parijs ligt er ook een uitnodiging voor hem klaar om aan de aanbesteding mee te doen. Over hoe het precies gegaan is kunnen we alleen maar speculeren. We weten dat Dent bijna iedere maandag by Airy op bezoek ging en dat ze een goede verstandhouding hadden. Het kan ook best zijn dat Airy Dent om advies heeft gevraagd bij de eisen die hij had neergelegd over de bouw van deze klok. Misschien heeft Airy tijdens gesprekken over de makers die hij aanbeveelde wel gezegd; ‘waarom doe jij niet mee?’. Zelf zal hij een jaar later in een open pamflet verklaren nadat er polemiek is ontstaan dat hij zelf met Tite te hebben gesproken bij de demonstratie van het echappement van Airy.

Nadat Whitehurst de uitnodiging voor de aanbesteding heeft ontvangen gaat hij meteen naar Londen. Hij ontmoet er Tite die hem verteld dat Airy hoog over hem opgaf. Whitehurst dankt Airy hiervoor in een brief voor deze woorden en denkt de buit eigenlijk al binnen te hebben.

In het najaar stuurt Dent een brief naar Whitehurst waarin hij vraagt wat zijn prijs is. Whitehurst is hierover erg beledigd en voelt zich waarschijnlijk verraden. Dent had immers meerdere keren verklaart dat hij niets met torenuurwerken te maken wilde hebben. Whitehurst is ‘not amused’ en reageert niet op de brief. Het is te begrijpen dat de relatie tussen Whitehurst en Dent hierna meteen bekoeld is. De schrijver denkt dat Dent alleen maar wilde samenwerken. Dat Whitehurst het grote werk zou doen en Dent het precisie-gedeelte van het werk. Ik ben hier nog niet zo overtuigd. Ik denk dat Dent hier een mogelijkheid zag om goede publiciteit te krijgen en dat hij zoals vaker een mogelijkheid zag om zijn zaak uit te breiden. Hij had bijvoorbeeld ook al eerder verbeterde kompassen gemaakt, een dipleidoscoop en bijvoorbeeld een aneroïde barometer.

Dent stuurt zijn aanbesteding in en zijn prijs is ongeveer de helft van die van Whitehurst. We weten niet of Dent werkelijk zo veel goedkoper kon leveren. Of dat hij inzag dat deze klok hem veel publiciteit kon opleveren en daarom dat verlies wel wilde nemen.

Hij krijgt de opdracht en gaat meteen aan de slag.

Hij gaat naar Frankrijk en België en vooral daar ziet hij fraaie torenklokken.  In Parijs doet hij het idee op om in de klok een remontoir te verwerken. Een remontoir is een mechaniek in een uurwerk dat steeds een kleine veer of gewicht opwindt. Die kleine veer of gewicht drijft het echappement aan. Het grote voordeel is dat het echappement zo een constante aandrijving heeft terwijl de veerspanning van de grote veer kan verschillen. Bij een klok die op gewichten loopt is het grote voordeel dat het zware gewicht genoeg kracht geeft om de invloeden van de wind teniet te doen. Maar dat dit zware gewicht dus niet werkt op het echappement. Voor de precisie is het beter dat er zo min mogelijk kracht wordt uitgeoefend op het echappement en/of de slinger.

remontoire GB AiryDe remontoir die in de klok komt wordt ontwikkeld door Dent maar is eigenlijk ook een idee van Airy. Een arm met een gewicht drijft het echappement aan en wordt na 15 seconden weer opgewonden door het hoofdgewicht. Als u op de knop hieronder klikt ziet een filmpje van een uurwerk met een ander echappement maar vergelijkbare remontoir.

Ondertussen is er veel weerstand tegen deze klok in bepaalde groepen. Er circuleert een anoniem pamflet van 8 pagina’s waarin Airy wordt aangevallen als amateur die geen klokkenmaker is. En dat Dent als chronometermaker  geheel onbekend is met de bouw van torenuurwerken. Ook wordt er gesuggereerd dat er steekpenningen zijn betaald tussen Dent en Airy.

De klok wordt uiteindelijk een fraai technisch hoogstandje, waaruit de combinatie van Airy’s theoretische vernuft en Dent’s praktische oplossingen en kennis blijken.

 

Het uurwerk was uitgerust met een Graham deadbeat echappement. Verder had de klok een zeer zware slinger van 2.2m lang en een compensatie d.m.v. een zink en staal.

Royal Exchange pendulum regulationIn een brief meldt Dent aan Airy dat hij problemen heeft om de zware slinger precies af te regelen. Airy komt met een idee; Hij zegt Dent de slinger een fractie achter te laten lopen. Een kleine veer die geregeld kan worden met een stelgewichtje die werkt tegen de slingerlens kan dan voor de fijne afstelling zorgen.

GB Airy maintaining powerOok de ‘maintaining power’ dat is de inrichting die er voor zorgt dat de klok tijdens het opwinden toch aangedreven wordt, is bedacht door Airy. Bij een gewone klok wordt meestal Harrison’s maintaining power gebruikt die er uit bestaat dat een hulpveer de aandrijving overneemt tijdens het opwinden. Bij een torenklok die wordt aangedreven door een gewicht van meer da 100 kg zou men een veer moeten hebben die deze kracht in zich had en toch flexibel genoeg was. Dit is niet werkbaar.

Airy’s remontoir bestaat uit een extra arm met een hulpgewicht of een arm waarover de kabel van het hoofdgewicht loopt zorgt voor de aandrijving tijdens het opwinden.

Ook zorgt Dent voor een beveiliging bij de gaffel. De gaffel is de ‘vork’ waartussen de slingerstaaf loopt.  Een gevaar bij torenklokken is dat de wijzers worden tegengehouden door de wind of vorst. Op dat moment zou het ankerrad stil kunnen komen te staan terwijl het anker door beweegt. Het anker kan dan op een punt van het ankerrad terecht komen waardoor één van de twee kan afbreken. Vooral door het gebruik van zo’n zware slinger. Dent voorkwam dit gevaar door veren te plaatsen aan de vork waardoor bij een geblokkeerd anker de slinger kan blijven bewegen zonder het ankerrad te beschadigen.

c 7 bayleafUit de correspondentie komen nog een aantal zaken naar voren die Dent moest oplossen en ontwikkelen. Zo zijn er de rondsels. Rondsels zijn de kleine tandwielen, vaak van staal die in een groter tandwiel ingrijpen (vaak messing). Het eerste probleem was het gieten van de rondsels door de grootte er van. Omdat de buitenkant eerder afkoelt kunnen er scheuren ontstaan doordat het midden nog krimpt tijdens het latere afkoelen.

Hij denkt eerst aan gietijzeren rondsels met een geharde ijzeren of stalen mantel maar laat idee varen omdat hij bang is dat de mantel gaat slijten. Ook ziet hij problemen met vuil dat in de rondsels kan geraken, zoals bij de gebruikelijke vorm ‘bayleaf’ . (zie boven) Uiteindelijk kiest hij voor lantaarnrondsels. (zie onder) Hij heeft deze vorm onder andere gezien in Holland. De draaiende spijlen hebben weinig olie nodig, de vorm geeft minder probleem met het gieten en ook het vuil kan er veel moeilijker in ophopen.c 6 img_86 lantaarnrondsel

Gears_largeDent ziet een kans op verbetering ten opzichte van de eerdere torenklokken in de tandwielen die van het uurwerk naar de wijzers gaan. Hij merkt op dat andere makers daar eigenlijk geen extra aandacht aan besteden. De normale vorm (bayleaf) geeft echter speling en hierdoor is de invloed van de wind op het uurwerk via de wijzers heel groot. Hij zoekt een vorm die heel direct en een grote kracht kan overbrengen.

In het verleden had Dent al eens geprobeerd om een andere vorm tandwielen en rondsels te laten maken. Hij vroeg het bedrijf dat de tandwielen leverde of ze tandwielen konden leveren naar zijn ontwerp. Ze antwoordden dat ze dat wel konden maar de huidige vorm het mooiste was en het beste functioneerde. Dent schreef dat dit allemaal wel zo kon zijn maar dat hij dat toch heel graag wilde. Nu antwoordde het bedrijf dat ze dat wel konden maar dat dit heel erg kostbaar zou zijn. Dent schreef dat hij dat toch graag wilde ondanks een hogere prijs. Tenslotte kwam de aap uit de mouw; het bedrijf antwoordde deze keer dat ze dit toch niet konden.

Maar Dent heeft nu zelf machines om rondsels en tandwielen te maken en gaat zelf experimenteren met tandwielen. Ook schrijft hij met geleerden over deze kwestie en krijgt hij hulp van Airy die over deze materie al een boek had gepubliceerd. Uiteindelijk komt hij op de volvente tandvorm die nu nog heel veel gebruikt wordt in transmissies.

Ook krijgt Dent kritiek van Tite de architect. Die beschuldigt Dent ervan dat hij messing in plaats van brons (bell brass) gebruikt. Maar Dent heeft voor gehamerd messing gekozen omdat dit sterker en beter van samenstelling is. In een brief aan Airy waarin hij steun vraagt legt hij het uit. Hij schrijft dat messing inderdaad wat gekoper is maar dat het een volle dag hameren door twee man ook geld kost en het daardoor minstens zo duur is.

 

Tenslotte heeft Dent veel problemen met de quarter chimes en het speelwerk. Eerst beklaagt Dent zich bij Airy dat hij professor Taylor, die de muziek zou componeren. Hij krijgt hem maar niet aan zijn verstand dat er twee cilinders zijn, één voor de quarter chime en een grotere voor het speelwerk dat eens per drie uur zal spelen. En dat daarom de lengte van de melodieën en quarter chime heel anders is.

 

Maar de grootste ergernis geven de bellen op zich. De firma Mears is verantwoordelijk voor het gieten van de luidklokken.

Op 26 augustus schrijft Dent Mears een brief; of hij de volgende keer meer dan één persoon wil sturen want één man kan nooit al dat gewicht tillen.

In een andere brief nu aan Airy beklaagt hij zich dat er puin in de klokkenkamer is gevallen. Gelukkig stond het uurwerk er nog niet want het had anders heel veel schade opgeleverd.

In een andere brief op 31 augustus aan Airy beklaagt hij zich weer dat ze de hele dag bezig zijn geweest maar dat er maar drie bellen hangen!

Royal Exchange clock Edward John DentOp 22 oktober 1844 is de klok klaar voor inspectie door Airy. Na deze inspectie verklaart hij dat dit veruit de meest precieze publieke klok ter wereld is. Dent stelt zelfs in een brief aan Airy dat deze klok beter loopt dan de regulateur die hij gemaakt heeft voor het observatorium.

Maar het gedoe met de bellen is nog lang niet over. De klok loopt wel maar het slagwerk blijft problemen geven.

Op 4 december schrijft hij aan Airy dat de mensen van Mears de hele dag bezig zijn geweest met een grote bel maar dat deze er morgen weer uit moet om er een andere in te hangen!

In januari 1845 schrijft hij in een brief dat hij wat aan het kwartierslagwerk heeft aangepast zodat de ‘valse bel’ niet meer aangeslagen wordt.

Op 5 februari laat Dent trots weten dat de klok voor het eerst helemaal goed slaat. Het was dan wel 14 dagen werk en de klok kon twee dagen niet lopen.

Maar hij heeft te vroeg gejuicht, de ellende blijft doorgaan. Er blijken sommige bellen vals te zijn en moeten overnieuw. Ook zijn er meerdere brieven bekend waarin Dent Airy om hulp vraagt. De architect beklaagt zich voortdurend bij Dent dat de klok goed moet slaan. Terwijl Dent daar eigenlijk niet zoveel aan kan doen omdat de fout vooral ligt bij Mears.

 

Uiteindelijk zal het tot 1852 duren voordat alle problemen met het slagwerk zijn opgelost. Terwijl het uurwerk heel goed en precies loopt levert het falende slagwerk amunitie op voor de criticasters van Dent en Airy.

Het tweede deel van mijn stuk over de totstandkoming van de torenklok van de houses of parliament zal spoedig volgen.