3.5.5. Новий пошук джерел рушійної сили

(Парова машина Джеймса Уатта)

На початку 70-х років ХVІІІ століття механізація бавовняно-паперової промисловості досягла такого рівня, коли існуючі джерела рушійної сили перестали задовольняти зростаючі потреби. Лише металургія й важке машинобудування (а в кінці століття й легке машинобудування ) не поступались за темпами розвитку текстильній промисловості. Все це сприяло безперервному удосконаленню відомих машин, у тому числі й парової машини. Для розвитку металургії й важкого машинобудування потрібні були крупні печі, а відтак і більш крупні повітродувні установки, важкі прокатні стани, свердлильні верстати і т.п. У свою чергу для цих машин потрібні були потужні приводи.

Такими були стимули, що спонукали створювати більш досконалі двигунові установки. Такими були обставини, що спонукали Джеймса Уатта взятись за перероблення парового двигуна Ньюкомена в дійсно ефективну машину. Як показали спостереження Уатта, головною причиною малої ефективності двигуна Ньюкомена була конденсація пари в циліндрі. Циліндр треба було охолоджувати після кожного ходу поршня. У результаті значна частина пари втрачалась даремно на повторне нагрівання циліндра. Тому нововведення Уатта зводилось головним чином до того, щоб помістити циліндр у парову сорочку, підтримуючи його постійно в нагрітому стані, а конденсацію пари здійснювати в самостійнім конденсаторі, що знаходиться постійно в холодному стані (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Схема дії насосної парової машини Уатта

(робочий хід поршня)

Це, як видно при порівнянні з рис. 3.18, поки що атмосферна машина, що діє за тим принципом, що і машина Ньюкомена, з тією лиш різницею, що: а) парова сорочка постійно підігріває циліндр; б) конденсація здійснюється в окремому конденсаторі, який постійно охолоджується водою при видаленні конденсату пари насосом; на цій діаграмі показано лиш головні частини машини без винайдених Уаттом деталей. Наприклад, конденсатор у дійсності був впорскуючим приладом, хоч тут насоси не наведені. Сам робочий цикл в Уатта був значно складнішим, ніж це тут ілюструється.

1 – атмосферний тиск; 2 – парова сорочка, постійно заповнена парою із котла; 3 – клапан А (закритий під час ходу поршня вверх); 4 – клапан В (відкритий під час ходу поршня вгору); 5 – конденсатор; 6 – пристрій для водяного охолодження конденсатора; 7 – рудничний насос.

У 1765 році він побудував модель, і тільки в 1769 році йому вдалось виклопотати патент на машину й змусити її працювати за повним циклом. Незабаром машина Уатта (70-ті роки ХVІІІ ст.) зайняла своє панівне становище.

У час, коли почався регулярний випуск парових машин для насосів, повністю виявився попит на більш досконалі двигуни для текстильної та інших галузей промисловості. У 1781 році Уатт одержав патент на таку машину, а наступного року створив універсальну парову машину подвійної дії. У 1788 році він поставив на ній відцентровий регулятор (рис. 3.20) для підтримки постійного числа обертів вала, а в 1796 році обладнав паровий двигун ще й індикатором. Починаючи з 1800 року, використання сили водяної пари в промисловості стало звичайним явищем.

Рис. 3.20. Одна з вертикальних парових машин Уатта,

обладнана окремим конденсатором (як на рис. 3.19)

Це машина подвійної дії, яка працює з розширенням пари. Планетарний механізм дозволяє використати таку машину як привід.

Незважаючи на широке розповсюдження, машини Уатта залишались машинами низького тиску. Перехід до сучасного двигуна високого тиску залежав від удосконалення способів обробки і виплавляння чорних металів, зроблених близько вкінці ХVІІІ ст..

У результаті дійсно ефективна парова машина подібного роду була побудована тільки в 1845 році Макнотом.

,