Поводом к этому послужил неожиданно вспыхнувший пожар на двух конных водоподъемных машинах («погонах»). Пожаром были уничтожены машина, колесо, вал; в шахте обгорели бревна крепления.
Сооружение паровой машины не было для Черепановых новым делом, — они, как указывалось выше, сумели построить небольшую паровую машину еще в 1824 г. Но создавать сложную металлическую машину без теоретически обоснованных расчетных данных было очень трудно. Трудности, однако, не испугали Черепановых, они смело взялись за работу. Их самоотверженный труд увенчался успехом: в октябре 1827 г. паровая машина двойного действия была построена. Это в условиях крепостнического государства было настоящим подвигом.
Какой, действительно, громадной одаренностью, талантом, необычайной силой воли, выдержкой и настойчивостью должны были обладать Черепановы, чтобы в такой короткий срок при общем низком уровне техники того времени, при отсутствии у них специального образования, создать, точный механизм, предварительно разработав собственную его конструкцию и произведя все технические расчеты!
Что строительство паровой машины было делом беспримерным и необычно трудным, понимал и Демидов. В одном из его писем, присланных на имя Нижне-Тагильской конторы еще до постройки машины, имеются такие строки: «В полной мере знаю, сколько трудно устройство паровой машины. Есть ли одна маленькая штучка в оной не будет хорошо потрафлена, то вся машина не действительна!» Далее Демидов указывал, что если бы Черепанов мог «устроить оную (т. е. паровую машину — Ф. Б. ), то бы это было чудо, почти не постижимое».
Паровая водоотливная машина Черепановых развивала мощность до 36 л. с. и заменила 216 лошадей. Это был сложный механизм, основанный на точных расчетах. Демидов писал, что «сия машина многодельная и премудреная в расчислениях верности». Машина обошлась заводу 15 тыс. рублей. За сутки она сжигала 2 куб. сажени дров и подавала в минуту от 35 до 38 пудов воды. Ее работа стоила в 12 раз дешевле, чем работа конной машины; содержание ее обходилось 5 тыс. рублей в год[18].
Машину установили на Анатольской шахте, где она приводила в действие два насоса, диаметр поршней которых достигал 5 вершков, а ход — 12 вершков. Полностью установка для выкачивания воды из шахты была закончена в марте 1828 г. Черепановы были вполне удовлетворены работой машины. Ефим Алексеевич 17 марта 1828 г. писал Демидову: «Паровая машина пущена мною в действие, — труды мои и моего сына увенчались, и даже сверх чаяния моего, совершенным успехом! Она пошла в действие, как лучше нельзя желать».
Несколько ранее закончил сооружение своей штанговой водоотливной машины Козопасов. Машина Козопасова действовала от водяного колеса, установленного у плотины заводского пруда.
Заводская контора использовала обе машины. Они работали поочередно: штанговая летом, пока в пруду было много воды, а паровая — зимой.
Одновременно с постройкой паровой машины Е. А. Черепанов в апреле 1828 г. построил золотопромывальную машину оригинальной конструкции, которая промывала в день от 800 до 1000 пудов золотоносного песка и заменяла 24 рабочих и 8 лошадей. В том же году Черепановы построили еще две таких же золотопромывальных машины.
После того, как первая паровая машина Черепановых показала хорошую работу, «механическое заведение» получило заказ на постройку второй паровой машины.