Garo variklio išradimas

Bettmann / bendradarbis / Getty Images

Garo varikliai yra mechanizmai, kurie naudoja šilumą garui gaminti, o tai savo ruožtu atlieka mechaninius procesus, paprastai žinomus kaip dirbti. Nors keli išradėjai ir novatoriai dirbo su įvairiais garo panaudojimo energijai aspektais, pagrindinis ankstyvųjų garo variklių kūrimas apima tris išradėjus ir tris pagrindines variklių konstrukcijas.

Thomas Savery ir pirmasis garo siurblys

Pirmąjį darbui naudotą garo mašiną užpatentavo anglas Tomas Saveris 1698 m. ir buvo naudojamas vandeniui iš kasyklų siurbti. Pagrindinis procesas buvo susijęs su cilindru, kuris buvo užpildytas vandeniu. Tada į cilindrą buvo tiekiamas garas, išstumiant vandenį, kuris ištekėjo per vienpusį vožtuvą. Kai visas vanduo buvo išstumtas, cilindras buvo apipurškiamas šaltu vandeniu, kad sumažėtų cilindro temperatūra ir kondensuotųsi garai. Tai sukūrė vakuumą cilindro viduje, kuris vėliau ištraukė papildomą vandenį, kad būtų galima užpildyti cilindrą ir užbaigti siurblio ciklą.

Thomaso Newcomeno stūmoklinis siurblys

Kitas anglas, Tomas Newcomenas , patobulintas Savery siurblio konstrukcija, kurią jis sukūrė apie 1712 m. Newcomen variklyje buvo cilindro viduje esantis stūmoklis. Stūmoklio viršus buvo sujungtas su vienu besisukančios sijos galu. Siurblio mechanizmas buvo prijungtas prie kito sijos galo, kad vanduo būtų įtrauktas kiekvieną kartą, kai sija pakrypdavo aukštyn ant siurblio galo. Siurbliui varyti garai buvo tiekiami į stūmoklio cilindrą. Tuo pačiu metu atsvara nutempė siją žemyn siurblio gale, todėl stūmoklis pakilo į garo cilindro viršų. Kai balionas buvo pilnas garų, į cilindrą buvo purškiamas šaltas vanduo, greitai kondensuojantis garus ir sukuriant vakuumą cilindro viduje. Dėl to stūmoklis nukrito, stūmoklio galas nukreiptas žemyn, o siurblio gale - aukštyn. Tada ciklas kartojamas automatiškai tol, kol į cilindrą buvo tiekiami garai.

„Newcomen“ stūmoklio konstrukcija efektyviai atskyrė išpumpuojamą vandenį ir cilindrą, naudojamą siurbimo galiai sukurti. Tai labai pagerino pradinio Savery dizaino efektyvumą. Tačiau, kadangi Savery's turėjo platų patentą savo garų siurbliui, Newcomenas turėjo bendradarbiauti su Savery, kad patentuotų stūmoklinį siurblį.

Jameso Watto patobulinimai

škotas Džeimsas Vatas antroje pusėje gerokai patobulino ir išplėtojo garo mašiną 18-ojo amžiaus , todėl tai tikrai gyvybinga mašina, padėjusi pradėti Pramonės revoliucija . Pirmoji didelė Watt's naujovė buvo atskiro kondensatoriaus įtraukimas, kad garų nereikėtų aušinti tame pačiame cilindre, kuriame buvo stūmoklis. Tai reiškė, kad stūmoklio cilindro temperatūra išliko daug pastovesnė, o tai labai padidino variklio degalų naudojimo efektyvumą. Watt taip pat sukūrė variklį, galintį sukti veleną, o ne siurbti aukštyn ir žemyn, taip pat smagratį, kuris leido sklandžiai perduoti galią tarp variklio ir darbo krūvio. Dėl šių ir kitų naujovių garo variklis tapo pritaikytas įvairiems gamyklos procesams, o Wattas ir jo verslo partneris Matthew Boulton sukūrė kelis šimtus pramoniniam naudojimui skirtų variklių.

Vėliau garo varikliai

XIX amžiaus pradžioje buvo įdiegtos didelės aukšto slėgio garo variklių naujovės, kurios buvo daug efektyvesnės nei Watt's ir kitų garo variklių pradininkų žemo slėgio konstrukcijos. Tai paskatino sukurti daug mažesnius, galingesnius garo variklius, kurie galėtų būti naudojami traukiniams ir valtims varyti ir atlikti įvairesnes pramonines užduotis, pavyzdžiui, pjauti pjūklus malūnuose. Du svarbūs šių variklių novatoriai buvo amerikietis Oliveris Evansas ir anglas Richardas Trevithickas. Laikui bėgant garo varikliai buvo pakeisti vidaus degimo varikliais daugeliui judėjimo ir pramonės darbų, tačiau garo generatorių naudojimas elektros energijai gaminti šiandien išlieka svarbi elektros energijos gamybos dalis.