Die Dampfmaschine von Watt (wechselweise bekannt als die Dampfmaschine von Boulton und Watt) war der erste Typ der Dampfmaschine, um vom Dampf an einem Druck gerade über dem atmosphärischen Gebrauch zu machen, um den durch ein teilweises Vakuum geholfenen Kolben zu steuern. Das Design des 1712-Motors von Newcomen übertreffend, war die Dampfmaschine von Watt, entwickelt sporadisch von 1763 bis 1775, der folgende große Schritt in der Entwicklung der Dampfmaschine. Eine dramatische Zunahme in der Kraftstoffleistungsfähigkeit anbietend, hat das neue Design Motoren von Newcomen in Gebieten ersetzt, wo Kohle teuer war, und dann fortgesetzt hat, im Platz von den meisten natürlichen Macht-Quellen wie Wind und Wasser verwendet zu werden. Das Design von James Watt ist synonymisch mit Dampfmaschinen geworden, die in keinem kleinen Teil seinem Teilhaber, Matthew Boulton erwartet sind.

Einführung

1698 hat der englische mechanische Entwerfer Thomas Savery ein Dampfpumpen-Gerät erfunden, das Wasser direkt von gut durch ein Vakuum gezogen hat, es dann bis zu einem höheren Niveau durch den Dampfdruck gesandt hat. Das Gerät wurde auch vorgeschlagen, um Gruben zu dränieren, aber seine pumpende Höhe wurde beschränkt, das undurchführbar machend. Es hat einen großen Betrag des Brennstoffs im Vergleich zu späteren Motoren verbraucht.

Die Lösung der Trockenlegung tiefer Gruben wurde von Thomas Newcomen gefunden, der einen "atmosphärischen" Motor entwickelt hat, der auch am Vakuumgrundsatz arbeitet. Es hat einen Zylinder verwendet, der einen beweglichen Kolben enthält, der durch eine Kette mit einem Ende eines wackelnden Balkens der verbunden ist, gearbeitet eine mechanische Liftpumpe von seinem entgegengesetzten Ende. Die Spitze des Dampfzylinders war für die Atmosphäre offen. Am Ende jedes Schlags wurde Dampf in den Zylinder unter dem Kolben eingeführt, der von Wasser gefolgt ist. Dieses Wasser hat den Dampf kondensiert und hat ein teilweises Vakuum unter dem Kolben geschaffen, es unten ziehend und so das entgegengesetzte Ende des Balkens erhebend.

Der Newcomen Motor war stärker als der Motor von Savery. Für das erste Mal konnte Wasser von einer Tiefe von mehr als 150 Fuß erhoben werden. Das erste Beispiel von 1711 ist im Stande gewesen, eine Mannschaft von 500 Pferden zu ersetzen, die verwendet worden waren, um die Mine zu lenzen. Fünfundsiebzig Newcomen pumpende Motoren wurden an Gruben in Großbritannien, Frankreich, Holland, Schweden und Russland installiert. In den nächsten fünfzig Jahren wurden nur einige kleine Änderungen mit dem Motordesign vorgenommen.

Während Newcomen Motoren praktische Vorteile gebracht haben, waren sie in Bezug auf den Gebrauch der Energie ineffizient, sie anzutreiben. Das System, abwechselnd Strahlen des Dampfs dann zu senden, hat das kalte Wasser in den Zylinder bedeutet, dass die Wände des Zylinders abwechselnd geheizt wurden, dann jeden Schlag abgekühlt haben. Da jede Anklage des Dampfs eingeführt wurde, würde es fortsetzen sich zu verdichten, bis sich der Zylinder Arbeitstemperatur wieder genähert hat. So an jedem Schlag-Teil des Potenzials des Dampfs wurde verloren.

Getrennter Kondensator

Einem schottischen Instrument-Schöpfer, James Watt, wurde der Job 1763 gegeben, einen Mustermotor von Newcomen für die Universität Glasgows zu reparieren und bemerkt, wie ineffizient es war.

1765 Watt konzipiert die Idee von einem getrennten Kondensationsraum. Die Idee des Watts war, den Motor mit einem zweiten, kleinen Zylinder auszustatten, der mit dem wichtigen verbunden ist. Im Design des Watts wurde das kalte Wasser nur in den Kondensationsraum eingespritzt. Dieser Typ des Kondensators ist als ein Strahlkondensator bekannt. Weil die Räume, diese verursachte Kondensation ohne bedeutenden Verlust der Hitze verbunden wurden. Der Kondensator ist kalt und unter dem weniger atmosphärischen Druck geblieben als der Zylinder, während der Zylinder heiß geblieben ist. Als der Kolben, der durch den Dampf angetrieben ist, die Spitze des Zylinders, das Dampfeinlassventil geschlossen und die Klappe erreicht hat, den Durchgang zum geöffneten Kondensator kontrollierend. Atmosphärischer Außendruck hat den Kolben zum Kondensator gestoßen.

Eine weitere Verbesserung zum System der Kondensation sollte auf das Strahl von kaltem Wasser verzichten, und den Kondensator durch das Untertauchen davon in eine kalte Wasserzisterne abkühlen. Dieser Typ des Kondensators ist als ein Oberflächenkondensator bekannt.

Bei jedem Schlag wurde das warme Kondensat zurückgezogen und bis zu einem heißen gut durch eine Vakuumpumpe gesandt, die auch geholfen hat, den Dampf unter dem Macht-Zylinder auszuleeren. Das noch warme Kondensat wurde als feedwater für den Boiler wiederverwandt.

Die folgende Verbesserung des Watts zum Design von Newcomen sollte die Macht des Motors durch das Siegeln der Spitze des Zylinders und das Einspritzen des Unterdruckdampfs in den oberen Teil des Zylinders vergrößern, anstatt sich auf den atmosphärischen Druck zu verlassen. Die Macht des Unterdruckdampfs würde dem durch die Kondensation geschaffenen Vakuum helfen, die Macht unten Schlag und die Geschwindigkeit des Motors vergrößernd.

Diese Verbesserungen haben zur völlig entwickelten Version von 1775 geführt, der wirklich in Produktion eingetreten ist.

Die Partnerschaft von Matthew Boulton und James Watt

Der getrennte Kondensator hat dramatisches Potenzial für Verbesserungen auf dem Motor von Newcomen gezeigt, aber Watt wurde noch durch anscheinend unüberwindliche Probleme entmutigt, bevor ein marktfähiger Motor vervollkommnet werden konnte. Es trat nur in Partnerschaft mit Matthew Boulton danach ein, der solcher Wirklichkeit geworden ist. Watt hat Boulton über seine Ideen erzählt, den Motor zu verbessern, und Boulton, ein begieriger Unternehmer, ist bereit gewesen, Entwicklung eines Testmotors an Soho in der Nähe von Birmingham finanziell zu unterstützen. An letztem Watt hatte Zugang zu Möglichkeiten und der praktischen Erfahrung von Handwerkern, die bald im Stande gewesen sind, das erste Motorarbeiten zu bekommen. Wie völlig entwickelt, hat es um ungefähr 75 % weniger Brennstoff verwendet als ähnlicher Newcomen ein.

1775 hat Watt zwei große Motoren entworfen: Ein für die Bloomfield Kohlengrube an Tipton, vollendet im März 1776, und ein für das Stahlwerk von John Wilkinson an Willey, Shropshire, der bei der Arbeit im nächsten Monat war. Ein dritter Motor, an Stratford-le-Bow im östlichen London, arbeitete auch in diesem Sommer.

Watt hatte erfolglos seit mehreren Jahren versucht, einen genau langweiligen Zylinder für seine Dampfmaschinen zu haben, und wurde zu verwendetem gehämmertem Eisen gezwungen, das außer der runden und verursachten Leckage vorbei am Kolben war. Der folgende Kostenvoranschlag ist vom Reh (1916):

1774 hat John Wilkinson eine Bohrmaschine mit der Welle erfunden, die das Schneidwerkzeug gehalten hat, das auf beiden Enden unterstützt ist, sich durch den Zylinder verschieden von den dann verwendeten cantilevered Bohrern ausstreckend. Boulton hat 1776 geschrieben, dass "Herr Wilkinson uns mehrere Zylinder fast ohne Fehler getragen hat; das des 50-Zoll-Diameters, das wir an Tipton aufgestellt haben, irrt sich auf der Dicke eines alten Schillings in keinem Teil".

Boultons Praxis und Watts sollte Mineneigentümern und anderen Kunden helfen, Motoren zu bauen, Männer versorgend, um sie und einige Spezialteile aufzustellen. Jedoch haben sie hauptsächlich von ihrem Patent profitiert, indem sie eine Lizenzgebühr den Motoreigentümern beladen haben, die auf den Kosten des Brennstoffs gestützt sind, den sie gespart haben. Die größere Kraftstoffleistungsfähigkeit ihrer Motoren hat bedeutet, dass sie in Gebieten am attraktivsten waren, wo Brennstoff, besonders Cornwall teuer war, für das drei Motoren 1777, für den Wheal Beschäftigt, Ting Tang meinige und Gruben von Chacewater bestellt wurden.

Spätere Verbesserungen

Das Fahren der Motoren durch das Druck-Differenzial zwischen dem Unterdruckdampf und einem teilweisen Vakuum hat die Möglichkeit erhoben, Motorentwicklung zu erwidern. Eine Einordnung von Klappen konnte Dampf zulassen, jedes Ende mit dem Kondensator entweder zu beenden, oder zu verbinden. Folglich könnte die Richtung des Macht-Schlags umgekehrt werden. Die resultierende doppelte Handlung hat eine sehr gleiche Bewegung dem Kolben gegeben.

Vor der Entwicklung des doppelten stellvertretenden Kolbens war die Verbindung zum Balken und der Kolbenstange mittels einer Kette gewesen, die bedeutet hat, dass Macht nur in einer Richtung durch das Ziehen angewandt werden konnte. Das war in Motoren wirksam, die verwendet wurden, um Wasser zu pumpen, aber die doppelte Handlung des Kolbens hat bedeutet, dass es sowie Ziehen stoßen konnte. Das war nicht möglich, so lange der Balken und die Stange durch eine Kette verbunden wurden. Außerdem war es nicht möglich, die Kolbenstange des gesiegelten Zylinders direkt zum Balken zu verbinden, weil, während sich die Stange vertikal in einer Gerade bewegt hat, der Balken an seinem Zentrum mit jeder Seite drehbar gelagert wurde, die einen Kreisbogen einschreibt. Um die widerstreitenden Handlungen des Balkens und des Kolbens zu überbrücken, hat Watt seine parallele Bewegung entwickelt. Dieses Meisterwerk der Technik verwendet eine vier mit einem pantograph verbundene Bar-Verbindung, um die erforderliche Bewegung der Gerade viel preiswerter zu erzeugen, als wenn er einen slider Typ der Verbindung verwendet hatte. Er war auf seine Lösung sehr stolz.

des Balkens zur Kolbenwelle durch ein Mittel, das Kraft abwechselnd in beiden Richtungen auch angewandt hat, hat bedeutet, dass das ist, war möglich, die Bewegung des Balkens zu verwenden, ein Rad zu drehen. Die einfachste Lösung des Umwandelns der Handlung des Balkens in eine rotierende Bewegung sollte den Balken mit einem Rad durch eine Kurbel verbinden, aber weil eine andere Partei offene Rechte auf dem Gebrauch der Kurbel hatte, war Watt verpflichtet, eine andere Lösung zu präsentieren. Er hat die epicyclic Sonne und das Planet-Zahnrad-System angenommen, das von einem Angestellten William Murdoch, nur späterer Rückkehr angedeutet ist, einmal waren die offenen Rechte zur vertrauteren Kurbel abgelaufen, die auf den meisten Motoren heute gesehen ist. Das der Kurbel beigefügte Hauptrad war groß und schwer, als eine Schwungscheibe dienend, die, einmal in Gang gesetzt, durch seinen Schwung eine unveränderliche Macht aufrechterhalten hat und die Handlung der Wechselschläge geglättet hat. Zu seiner rotierenden Hauptwelle konnten Riemen und Getriebe beigefügt werden, um eine große Vielfalt der Maschinerie zu steuern.

Weil Fabrikmaschinerie mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit funktionieren musste, hat Watt eine Dampfgangregler-Klappe mit einem Schleudergouverneur verbunden, den er von denjenigen angepasst hat, die verwendet sind, um die Geschwindigkeit von Windmühlen automatisch zu kontrollieren.

Diese Verbesserungen haben der Dampfmaschine erlaubt, das Wasserrad und die Pferde als die Hauptquellen der Macht für die britische Industrie zu ersetzen, dadurch es von geografischen Einschränkungen befreiend und einer der Hauptfahrer in der Industriellen Revolution werdend.

Watt ist auch mit Grundlagenforschung auf der Wirkung der Dampfmaschine beschäftigt gewesen. Sein bemerkenswertestes Messgerät, noch im Gebrauch heute, ist der Indikator Watt, der ein Manometer vereinigt, um Dampfdruck innerhalb des Zylinders gemäß der Position des Kolbens zu messen, einem Diagramm ermöglichend, erzeugt zu werden, den Druck des Dampfs als eine Funktion seines Volumens überall im Zyklus vertretend.

Bewahrte Watt-Motoren

Der älteste überlebende Motor von Watt ist Alte Bess von 1777, jetzt im Wissenschaftsmuseum, London.

Der älteste Arbeitsmotor in der Welt ist der Smethwick Motor, der in den Dienst im Mai 1779 und jetzt an der Denkfabrik in Birmingham (früher am jetzt verstorbenen Museum der Wissenschaft und Industrie, Birminghams) gebracht ist.

Das älteste noch in seinem ursprünglichen Motorhaus und noch fähig dazu, den Job zu tun, für den es installiert wurde, ist der 1812-Motor von Boulton und Watt am Crofton Pumpende Station. Das wurde verwendet, um Wasser für Kennet und Avon Canal zu pumpen; an bestimmten Wochenenden im Laufe des Jahres werden die modernen Pumpen ausgeschaltet, und die zwei Dampfmaschinen an Crofton führen noch diese Funktion durch.

Die älteste noch vorhandene Rotationsdampfmaschine (von 1785, der dritte Rotationsmotor jemals gebaut) wird im Maschinenhaus-Museum in Sydney, Australien gelegen.

Ein Boulton-Watt-Motor von 1788 kann im Wissenschaftsmuseum, London gefunden werden., während ein 1817-Schlag-Motor, der früher am Stahlwerk von Netherton der M W Grazebrook jetzt verwendet ist, Dartmouth Zirkus, eine Verkehrsinsel am Anfang des A38 (M) Autobahn in Birmingham schmückt.

Das Museum von Henry Ford in Dearborn, Michigan nimmt einen Watt Rotationsmotor verfertigt 1788 von Charles Summerfield auf. Das ist ein umfassender Arbeitsboulton-Watt-Motor. Der amerikanische Industrielle Henry Ford hat den Motor zu Dearborn 1930 bewegt.

Siehe auch

• Boulton und Watt
• Zyklus von Carnot
• Heizen Sie Motor
• Thermodynamik
• James Watt
• Dampfmaschine von Newcomen

Links

• Watt atmosphärischer Motor - Michiganer Staatliche Universität, Chemische Technik
• Der 'vollkommene Motor des Watts' - Exzerpte von Transaktionen der Newcomen Gesellschaft.
• Motor von Boulton & Watt am Nationalen Museum Schottlands
• Boulton und Watt Steam Engine am Maschinenhaus-Museum, Sydney