Dampfmaschine- eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung, die Dampfenergie in umwandelt mechanische Arbeit Hin- und Herbewegung des Kolbens und dann in die Drehbewegung der Welle. Im weiteren Sinne ist eine Dampfmaschine jede externe Verbrennungsmaschine, die Dampfenergie in mechanische Arbeit umwandelt.

Liegende stationäre Zweizylinder-Dampfmaschine zum Antrieb von Werksgetrieben. Ende des 19. Jahrhunderts Ausstellung des Museums Industriekultur. Nürnberg

Die Bedeutung von Dampfmaschinen

Dampfmaschinen wurden verwendet Antriebsmotor in Pumpstationen, Lokomotiven, Dampfschiffen, Traktoren, Dampfautos und anderen Fahrzeugen. Dampfmaschinen trugen zur weit verbreiteten kommerziellen Nutzung von Maschinen in Unternehmen bei und waren die Energiegrundlage der industriellen Revolution des 18. Jahrhunderts. Späte Dampfmaschinen wurden durch Motoren ersetzt Verbrennungs, Dampfturbinen und Elektromotoren, deren Wirkungsgrad höher ist.

Dampfturbinen, formal eine Vielzahl Dampfmaschinen, sind als Antriebe für Stromgeneratoren immer noch weit verbreitet. Etwa 86 % des weltweit produzierten Stroms wird mit Dampfturbinen erzeugt.

Funktionsprinzip

Zum Antrieb einer Dampfmaschine wird ein Dampfkessel benötigt. Der expandierende Dampf drückt auf den Kolben oder auf die Schaufeln der Dampfturbine, deren Bewegung auf andere mechanische Teile übertragen wird. Einer der Vorteile von Verbrennungsmotoren ist, dass durch die Trennung des Kessels von der Dampfmaschine fast jeder Brennstoff verwendet werden kann - von Dung bis Uran.

Erfindung und Entwicklung

Das erste bekannte dampfbetriebene Gerät wurde im ersten Jahrhundert von Hero of Alexandria beschrieben. Der tangential aus den an der Kugel befestigten Düsen austretende Dampf versetzte diese in Rotation. Die echte Dampfturbine wurde viel später im mittelalterlichen Ägypten von dem arabischen Philosophen, Astronomen und Ingenieur Tagi-al-Dinome aus dem 16. Jahrhundert erfunden. Er schlug eine Methode vor, den Spieß mittels eines Dampfstrahls zu drehen, der auf die am Rand des Rades befestigten Schaufeln gerichtet ist. Eine ähnliche Maschine wurde 1629 vom italienischen Ingenieur Giovanni Branca zum Drehen einer zylindrischen Ankervorrichtung vorgeschlagen, die abwechselnd ein Paar Stößel in Mörsern anhob und freigab. Dampf strömt in diesen früh ein Dampfturbine wurde nicht konzentriert, und der größte Teil seiner Energie wurde in alle Richtungen abgeführt, was zu erheblichen Energieverlusten führte.

aber weitere Entwicklung Die Dampfmaschine verlangte nach einem wirtschaftlichen Umfeld, in dem Motorenentwickler ihre Ergebnisse nutzen konnten. Solche Verhältnisse gab es weder in der Antike, noch im Mittelalter, noch in der Renaissance. Erst im späten 17. Jahrhundert wurden Dampfmaschinen als einzigartige Kuriositäten geschaffen. Die erste Maschine wurde vom spanischen Erfinder Jeronimo Ajans de Beaumont entwickelt, dessen Erfindungen das Patent von T. Severi beeinflussten (siehe unten). Das Funktionsprinzip und der Einsatz von Dampfmaschinen wurde 1655 auch von dem Engländer Edward Somerset beschrieben. 1663 veröffentlichte er einen Entwurf und installierte eine dampfbetriebene Vorrichtung zum Heben von Wasser an der Wand des Großen Turms von Raglan Castle (die Vertiefungen in der Wand, in denen der Motor installiert war, waren noch im 19. Jahrhundert sichtbar). Allerdings war niemand bereit, Geld für dieses revolutionäre neue Konzept zu riskieren, und die Dampfmaschine blieb unentwickelt. Eines der Experimente des französischen Physikers und Erfinders Denis Papin war die Erzeugung eines Vakuums in einem geschlossenen Zylinder. Mitte der 1670er Jahre arbeitete er in Paris mit dem niederländischen Physiker Huygens an einer Maschine, die Luft aus einem Zylinder zwang, indem sie darin Schießpulver explodierte. Als Papin die Unvollständigkeit des dadurch erzeugten Vakuums sah, schuf er nach seiner Ankunft in England im Jahr 1680 eine Version desselben Zylinders, in der er mit Hilfe von kochendem Wasser, das im Zylinder kondensierte, ein vollständigeres Vakuum erzielte. So konnte er ein Gewicht anheben, das mit einem über eine Rolle geworfenen Seil am Kolben befestigt war. Das System funktionierte wie eine Demo, aber um den Vorgang zu wiederholen, musste der gesamte Apparat zerlegt und wieder zusammengebaut werden. Papen erkannte schnell, dass zur Automatisierung des Kreislaufs der Dampf separat in einem Kessel erzeugt werden musste. Daher gilt Papin als Erfinder des Dampfkessels und ebnete damit den Weg für die Newcomen-Dampfmaschine. Er schlug jedoch nicht die Konstruktion einer funktionierenden Dampfmaschine vor. Papen entwarf auch ein Boot, das von einem düsengetriebenen Rad angetrieben wird, in einer Kombination der Konzepte von Taghi-al-Din und Severi; ihm wird auch zugeschrieben, viele erfunden zu haben wichtige Geräte wie ein Sicherheitsventil.

Keine der beschriebenen Vorrichtungen wurde tatsächlich als Mittel zur Lösung nützlicher Probleme verwendet. Erstmals in der Produktion eingesetzt Dampfmaschine war ein "Feuerwerk", das 1698 vom englischen Militäringenieur Thomas Savery entworfen wurde. Severi erhielt 1698 ein Patent für sein Gerät. Es war eine hin- und hergehende Dampfpumpe und offensichtlich nicht sehr effizient, da die Wärme des Dampfes jedes Mal verloren ging, wenn der Behälter gekühlt wurde, und ziemlich gefährlich im Betrieb, weil aufgrund hoher Druck Dampftanks und Motorleitungen explodierten manchmal. Da dieses Gerät sowohl zum Drehen der Räder einer Wassermühle als auch zum Pumpen von Wasser aus Bergwerken verwendet werden konnte, nannte der Erfinder es einen "Freund des Bergmanns".

Dann demonstrierte der englische Schmied Thomas Newcomen 1712 seine „atmosphärische Maschine“. Dies war eine verbesserte Severi-Dampfmaschine, bei der Newcomen den Betriebsdruck des Dampfes erheblich reduzierte. Die erste Anwendung des Newcomen-Motors bestand darin, Wasser aus einer tiefen Mine zu pumpen. In der Minenpumpe war die Wippe mit einer Stange verbunden, die in die Mine zur Pumpenkammer hinabstieg. Die hin- und hergehenden Bewegungen des Schubs wurden auf den Kolben der Pumpe übertragen, die Wasser nach oben lieferte. Es war die Newcomen-Maschine, die als erste Dampfmaschine weite Verbreitung fand praktischer Nutzen, mit dem man üblicherweise den Beginn der industriellen Revolution in England in Verbindung bringt. Die erste Zweizylinder-Vakuumdampfmaschine in Russland wurde 1763 von dem Mechaniker I. I. Polzunov entworfen und 1764 gebaut, um die Gebläsebälge in den Fabriken von Barnaul Kolyvano-Voskresensky anzutreiben. Eine weitere Effizienzsteigerung war der Einsatz von Hochdruckdampf (Amerikaner Oliver Evans und Engländer Richard Trevithick). R. Trevithick baute erfolgreich industrielle Eintakt-Hochdruckmotoren, die als "Cornish-Motoren" bekannt sind. Sie arbeiteten bei 50 psi oder 345 kPa (3,405 Atmosphären). Mit zunehmendem Druck stieg jedoch auch die Gefahr von Explosionen in Maschinen und Kesseln, was zunächst zu zahlreichen Unfällen führte. Aus dieser Sicht war das wichtigste Element der Hochdruckmaschine das Sicherheitsventil, das den Überdruck abließ. Zuverlässig u sichere Operation begann erst mit dem Sammeln von Erfahrungen und der Standardisierung von Verfahren für Bau, Betrieb und Wartung von Anlagen. Der französische Erfinder Nicolas-Joseph Cugno demonstrierte 1769 die erste funktionierende selbstfahrende Dampfmaschine. Fahrzeug: "fardier à vapeur" (Dampfwagen). Vielleicht kann seine Erfindung als das erste Auto angesehen werden. Der selbstfahrende Dampftraktor erwies sich als sehr nützlich als mobile Quelle mechanischer Energie, die andere landwirtschaftliche Maschinen in Bewegung setzte: Dreschmaschinen, Pressen usw. Bereits 1788 fuhr ein von John Fitch gebautes Dampfschiff regelmäßig entlang des Delaware Fluss zwischen Philadelphia (Pennsylvania) und Burlington (Bundesstaat New York). Er hob 30 Passagiere an Bord und fuhr mit einer Geschwindigkeit von 7-8 Meilen pro Stunde. Am 21. Februar 1804 wurde die erste Eisenbahndampflokomotive mit Eigenantrieb, gebaut von Richard Trevithick, in den Penydarren Iron Works in Merthyr Tydfil in Südwales vorgeführt.

Kolbendampfmaschinen

Hubkolbenmotoren verwenden Dampfkraft, um einen Kolben in einer abgedichteten Kammer oder einem Zylinder zu bewegen. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens kann mechanisch in eine lineare Bewegung umgewandelt werden Kolbenpumpen oder in Drehbewegung, um die rotierenden Teile von Werkzeugmaschinen oder Fahrzeugrädern anzutreiben.

Vakuummaschinen

Gravur eines Newcomen-Motors. Dieses Bild ist von einer Zeichnung in Desaglieers' A Course in Experimental Philosophy, 1744, kopiert, die eine modifizierte Kopie eines Stichs von Henry Beaton aus dem Jahr 1717 ist. Wahrscheinlich abgebildet ist der zweite [hoy] Newcomen-Motor, der um 1714 in der Zeche Greef in Workshire installiert wurde.

Frühe Dampfmaschinen wurden zunächst "Feuerwehrautos" und auch "atmosphärische" oder "kondensierende" Wattmaschinen genannt. Sie arbeiteten für Vakuumprinzip und daher auch bekannt als Vakuummotoren". Solche Maschinen arbeiteten zum Antrieb von Kolbenpumpen, jedenfalls gibt es keine Hinweise darauf, dass sie für andere Zwecke verwendet wurden. Beim Betrieb einer Vakuum-Dampfmaschine zu Beginn des Dampfkreislaufs niedriger Druck in die Arbeitskammer oder den Zylinder eingelassen wird. Einlassventil Danach schließt es sich und der Dampf kühlt ab und kondensiert. Bei einem Newcomen-Motor wird das Kühlwasser direkt in den Zylinder gespritzt und das Kondensat entweicht in einen Kondensatsammler. Dadurch entsteht im Zylinder ein Vakuum. Der atmosphärische Druck an der Oberseite des Zylinders drückt auf den Kolben und bewirkt, dass er sich nach unten bewegt, dh den Arbeitshub.

Der Kolben ist durch eine Kette mit dem Ende eines großen Kipphebels verbunden, der sich um seine Mitte dreht. Die unter Last stehende Pumpe ist durch eine Kette mit dem gegenüberliegenden Ende des Kipphebels verbunden, der unter der Wirkung der Pumpe den Kolben durch Schwerkraft an die Oberseite des Zylinders zurückführt. So geschieht das Umgekehrte. Der Dampfdruck ist niedrig und kann der Bewegung des Kolbens nicht entgegenwirken.

Das ständige Kühlen und Wiedererhitzen des Arbeitszylinders der Maschine war sehr verschwenderisch und ineffizient, aber diese Dampfmaschinen ermöglichten es, Wasser aus einer größeren Tiefe zu pumpen, als dies vor ihrem Erscheinen möglich war. 1774 erschien eine Version der Dampfmaschine, die von Watt in Zusammenarbeit mit Matthew Boulton entwickelt wurde und deren Hauptinnovation die Entfernung des Kondensationsprozesses in einer speziellen separaten Kammer (Kondensator) war. Diese Kammer wurde in ein Bad mit gestellt kaltes Wasser, und war mit dem Zylinder durch ein Rohr verbunden, das von einem Ventil überlappt wurde. An der Kondensationskammer war ein spezieller kleiner angebracht Vakuumpumpe(ein Prototyp einer Kondensatpumpe), die von einer Wippe angetrieben und zum Entfernen von Kondensat aus dem Kondensator verwendet wird. Das dabei entstehende heiße Wasser wurde durch eine spezielle Pumpe (ein Prototyp der Speisepumpe) wieder dem Kessel zugeführt. Eine weitere radikale Neuerung war der Verschluss des oberen Endes des Arbeitszylinders, an dessen Spitze sich nun Niederdruckdampf befand. Derselbe Dampf war im Doppelmantel des Zylinders vorhanden und stützte ihn konstante Temperatur. Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens wurde dieser Dampf durch spezielle Rohre in den unteren Teil des Zylinders geleitet, um beim nächsten Hub zu kondensieren. Die Maschine war tatsächlich nicht mehr "atmosphärisch", und ihre Leistung hing jetzt von der Druckdifferenz zwischen Niederdruckdampf und dem erreichbaren Vakuum ab.

Watts Version der Dampfmaschine

Bei der Newcomen-Dampfmaschine wurde der Kolben geschmiert eine kleine Menge Wasser darüber gegossen, dies wurde bei Watts Auto unmöglich, da nun Dampf im oberen Teil des Zylinders war, musste auf eine Schmierung mit einem Fett-Öl-Gemisch umgestellt werden. Das gleiche Fett wurde in der Zylinderstangen-Stopfbuchse verwendet.

Vakuumdampfmaschinen waren trotz der offensichtlichen Einschränkungen ihrer Effizienz relativ sicher, da sie Niederdruckdampf verwendeten, was durchaus mit dem allgemeinen niedrigen Niveau der Kesseltechnologie im 18. Jahrhundert übereinstimmte. Die Leistung der Maschine wurde durch den niedrigen Dampfdruck, die Zylindergröße, die Verbrennungsrate des Kraftstoffs und die Wasserverdampfung im Kessel sowie die Größe des Kondensators begrenzt. Der maximale theoretische Wirkungsgrad wurde durch die relativ kleine Temperaturdifferenz auf beiden Seiten des Kolbens begrenzt; Dies machte Vakuummaschinen für den industriellen Einsatz zu groß und teuer.

Um 1811 musste Richard Trewitnick Watts Maschine verbessern, um sie an die neuen kornischen Kessel anzupassen. Der Dampfdruck über dem Kolben erreichte 275 kPa (2,8 Atmosphären), und er gab die Hauptkraft, um den Arbeitshub abzuschließen. außerdem wurde der Kondensator deutlich verbessert. Solche Maschinen wurden Cornish Machines genannt und bis in die 1890er Jahre gebaut. Zahlreiche alte Watt-Maschinen wurden auf dieses Niveau umgebaut. Einige Cornish-Maschinen waren ziemlich groß.

Hochdruckdampfmaschinen

Bei Dampfmaschinen strömt Dampf vom Kessel in den Arbeitsraum des Zylinders, wo er sich ausdehnt, Druck auf den Kolben ausübt und nützliche Arbeit verrichtet. Der expandierte Dampf kann dann in die Atmosphäre entlüftet werden oder in den Kondensator eintreten. Ein wichtiger Unterschied zwischen Hochdruckmaschinen und Vakuummaschinen besteht darin, dass der Druck des Abdampfes größer oder gleich dem atmosphärischen Druck ist, also kein Vakuum entsteht. Der Abdampf hatte normalerweise einen Druck über Atmosphärendruck und wurde oft in den Schornstein geworfen, wodurch der Zug des Kessels erhöht werden konnte.

Die Bedeutung der Erhöhung des Dampfdrucks besteht darin, dass er dadurch mehr erhält hohe Temperatur. Damit arbeitet die Hochdruck-Dampfmaschine an größerer Unterschied Temperaturen als die, die in Vakuummaschinen erreicht werden können. Nachdem Hochdruckmaschinen Vakuummaschinen abgelöst hatten, wurden sie zur Grundlage für die Weiterentwicklung und Verbesserung aller Kolbendampfmaschinen. Der Druck, der um 1800 als hoch galt (275-345 kPa), gilt heute jedoch als sehr niedrig - der Druck in modernen Dampfkesseln ist zehnmal höher.

Ein weiterer Vorteil von Hochdruckmaschinen ist, dass sie bei gleicher Leistung deutlich kleiner und damit wesentlich kostengünstiger sind. Außerdem kann eine solche Dampfmaschine leicht und kompakt genug sein, um in Fahrzeugen verwendet zu werden. Die daraus resultierenden Dampftransporte (Dampflokomotiven, Dampfschiffe) revolutionierten den Handel u Personenbeförderung, militärische Strategie, und betraf im Allgemeinen fast jeden Aspekt des öffentlichen Lebens.

Schema einer liegenden Einzylinder-Hochdruckdampfmaschine, Doppelte Aktion. Der Nebenabtrieb erfolgt über einen Antriebsriemen:

Doppeltwirkende Dampfmaschinen

Der nächste wichtige Schritt in der Entwicklung von Hochdruck-Dampfmaschinen war das Erscheinen doppeltwirkender Maschinen. Bei einfachwirkenden Maschinen bewegte sich der Kolben durch die Kraft des expandierenden Dampfes in eine Richtung, kehrte jedoch entweder unter dem Einfluss der Schwerkraft oder aufgrund des Trägheitsmoments eines rotierenden Schwungrads zurück, das mit der Dampfmaschine verbunden war.

Bei doppeltwirkenden Dampfmaschinen wird Frischdampf abwechselnd auf beiden Seiten des Arbeitszylinders zugeführt, während der Abdampf auf der anderen Seite des Zylinders ins Freie oder zum Kondensator austritt. Dies erforderte die Schaffung eines ziemlich komplexen Dampfverteilungsmechanismus. Das Doppelwirkungsprinzip erhöht die Geschwindigkeit der Maschine und verbessert die Laufruhe.

Der Kolben einer solchen Dampfmaschine ist mit einer Gleitstange verbunden, die sich von dem Zylinder erstreckt. An dieser Stange ist eine schwingende Pleuelstange befestigt, die die Schwungradkurbel antreibt. Das Dampfverteilsystem wird über einen weiteren Kurbeltrieb angetrieben. Der Dampfverteilungsmechanismus kann eine Umkehrfunktion haben, so dass die Drehrichtung des Schwungrads der Maschine geändert werden kann.

Eine doppelt wirkende Dampfmaschine ist etwa doppelt so stark wie eine herkömmliche Dampfmaschine und kann auch mit einem viel leichteren Schwungrad betrieben werden. Dies reduziert das Gewicht und die Kosten der Maschinen.

Die meisten Kolbendampfmaschinen verwenden dieses Funktionsprinzip, was am Beispiel von Dampflokomotiven deutlich zu sehen ist. Wenn eine solche Maschine zwei oder mehr Zylinder hat, werden die Kurbeln auf 90 Grad eingestellt, um sicherzustellen, dass die Maschine in jeder Position der Kolben in den Zylindern gestartet werden kann. Einige Raddampfer hatten eine doppelt wirkende Einzylinder-Dampfmaschine, und sie mussten sicherstellen, dass das Rad nicht an einem Totpunkt stoppte, dh in einer Position, in der die Maschine nicht gestartet werden konnte.

Chancen in der Nutzung der Dampfenergie waren schon zu Beginn unserer Zeitrechnung bekannt. Dies wird durch ein Gerät namens Heron's Aeolipil bestätigt, das vom antiken griechischen Mechaniker Heron von Alexandria entwickelt wurde. Eine alte Erfindung kann einer Dampfturbine zugeschrieben werden, deren Kugel sich aufgrund der Kraft von Wasserdampfstrahlen drehte.

Im 17. Jahrhundert wurde es möglich, Dampf für den Betrieb von Motoren anzupassen. Sie nutzten eine solche Erfindung nicht lange, aber sie trug wesentlich zur Entwicklung der Menschheit bei. Darüber hinaus ist die Geschichte der Erfindung der Dampfmaschine sehr faszinierend.

Konzept

Die Dampfmaschine besteht aus Wärmekraftmaschineäußere Verbrennung, die aus der Energie des Wasserdampfes entsteht mechanische Bewegung Kolben, der wiederum die Welle dreht. Die Leistung einer Dampfmaschine wird üblicherweise in Watt gemessen.

Erfindungsgeschichte

Die Geschichte der Erfindung von Dampfmaschinen ist mit dem Wissen der antiken griechischen Zivilisation verbunden. Lange Zeit Niemand benutzte die Werke dieser Zeit. Im 16. Jahrhundert wurde versucht, eine Dampfturbine zu bauen. Daran arbeitete der türkische Physiker und Ingenieur Takiyuddin ash-Shami in Ägypten.

Das Interesse an diesem Problem tauchte im 17. Jahrhundert wieder auf. 1629 schlug Giovanni Branca seine eigene Version der Dampfturbine vor. Die Erfindungen verloren jedoch viel Energie. Weiterentwicklungen forderte angemessene wirtschaftliche Bedingungen, die später erscheinen werden.

Der erste Erfinder der Dampfmaschine ist Denis Papin. Die Erfindung war ein Zylinder mit einem durch Dampf steigenden und durch seine Verdickung fallenden Kolben. Die Geräte von Savery und Newcomen (1705) hatten das gleiche Funktionsprinzip. Die Ausrüstung wurde verwendet, um Wasser aus Gruben bei der Gewinnung von Mineralien zu pumpen.

Watt gelang es 1769, das Gerät endgültig zu verbessern.

Erfindungen von Denis Papin

Denis Papin war ausgebildeter Arzt. In Frankreich geboren, zog er 1675 nach England. Er ist für viele seiner Erfindungen bekannt. Einer von ihnen ist ein Schnellkochtopf, der "Papenovs Kessel" genannt wurde.

Es gelang ihm, die Beziehung zwischen zwei Phänomenen aufzudecken, nämlich dem Siedepunkt einer Flüssigkeit (Wasser) und dem auftretenden Druck. Dadurch schuf er einen versiegelten Kessel, in dem der Druck erhöht wurde, wodurch das Wasser später als gewöhnlich kochte und die Temperatur der Verarbeitung der darin platzierten Produkte anstieg. Somit erhöhte sich die Kochgeschwindigkeit.

1674 schuf ein medizinischer Erfinder eine Pulvermaschine. Seine Arbeit bestand darin, dass sich beim Zünden des Schießpulvers ein Kolben im Zylinder bewegte. Im Zylinder bildete sich ein leichtes Vakuum, und der atmosphärische Druck brachte den Kolben an seinen Platz zurück. Die resultierenden gasförmigen Elemente traten durch das Ventil aus und die verbleibenden wurden gekühlt.

Bis 1698 gelang es Papin, eine Einheit zu schaffen, die auf dem gleichen Prinzip beruhte und nicht mit Schießpulver, sondern mit Wasser arbeitete. So entstand die erste Dampfmaschine. Trotz des erheblichen Fortschritts, zu dem die Idee führen könnte, brachte sie ihrem Erfinder keine wesentlichen Vorteile. Dies lag daran, dass ein anderer Mechaniker, Savery, zuvor bereits eine Dampfpumpe patentiert hatte und zu diesem Zeitpunkt noch keine andere Anwendung für solche Einheiten gefunden hatte.

Denis Papin starb 1714 in London. Obwohl die erste Dampfmaschine von ihm erfunden wurde, verließ er diese Welt in Not und Einsamkeit.

Erfindungen von Thomas Newcomen

Erfolgreicher in Sachen Dividende war der Engländer Newcomen. Als Papin seine Maschine entwickelte, war Thomas 35 Jahre alt. Er studierte sorgfältig die Arbeit von Savery und Papin und war in der Lage, die Mängel beider Entwürfe zu verstehen. Von ihnen nahm er die besten Ideen.

Bereits 1712 schuf er in Zusammenarbeit mit dem Glas- und Klempnermeister John Calley sein erstes Modell. So setzte sich die Geschichte der Erfindung der Dampfmaschine fort.

Kurz kann man das erstellte Modell wie folgt erklären:

• Das Design kombinierte einen vertikalen Zylinder und einen Kolben, wie bei Papin.
• Die Dampferzeugung erfolgte in einem separaten Kessel, der nach dem Prinzip der Savery-Maschine arbeitete.
• Die Dichtheit im Dampfzylinder wurde durch die Haut erreicht, die mit einem Kolben bedeckt war.

Die Newcomen-Einheit förderte Wasser aus den Minen mit Hilfe von atmosphärischem Druck. Die Maschine zeichnete sich durch ihre soliden Abmessungen aus und benötigte zum Betrieb eine große Menge Kohle. Trotz dieser Mängel wurde Newcomens Modell ein halbes Jahrhundert lang in Bergwerken eingesetzt. Es ermöglichte sogar die Wiedereröffnung von Bergwerken, die aufgrund von Grundwasserüberschwemmungen aufgegeben worden waren.

1722 bewies Newcomens Idee ihre Wirksamkeit, indem sie in nur zwei Wochen Wasser aus einem Schiff in Kronstadt pumpte. Das Windmühlensystem könnte es in einem Jahr schaffen.

Da die Maschine auf frühen Versionen basierte, konnte der englische Mechaniker sie nicht zum Patent anmelden. Die Designer versuchten, die Erfindung auf die Bewegung des Fahrzeugs anzuwenden, scheiterten jedoch. Die Geschichte der Erfindung der Dampfmaschine hörte hier nicht auf.

Watts Erfindung

Erste erfundene Ausrüstung kompakte Abmessungen, aber stark genug, James Watt. Die Dampfmaschine war die erste ihrer Art. Ein Mechaniker der Universität Glasgow begann 1763 mit der Reparatur der Newcomen-Dampfmaschine. Als Ergebnis der Reparatur verstand er, den Kraftstoffverbrauch zu senken. Dazu war es notwendig, den Zylinder in einem konstant beheizten Zustand zu halten. Die Dampfmaschine von Watt konnte jedoch nicht fertig sein, bis das Problem der Dampfkondensation gelöst war.

Die Lösung kam, als ein Mechaniker an den Wäschereien vorbeiging und Dampfschwaden bemerkte, die unter den Deckeln der Boiler hervorkamen. Er erkannte, dass Dampf ein Gas ist und in einem Unterdruckzylinder transportiert werden muss.

Enge im Inneren erreichen Dampfzylinder Mit Hilfe eines in Öl getränkten Hanfseils konnte Watt auf atmosphärischen Druck verzichten. Dies war ein großer Schritt nach vorn.

1769 erhielt ein Mechaniker ein Patent, das besagte, dass die Temperatur des Motors in einer Dampfmaschine immer gleich der Temperatur des Dampfes sei. Die Angelegenheiten des unglücklichen Erfinders liefen jedoch nicht so gut wie erwartet. Er war gezwungen, das Patent für Schulden zu verpfänden.

1772 traf er Matthew Bolton, einen wohlhabenden Industriellen. Er kaufte Watt seine Patente und gab sie zurück. Der Erfinder kehrte mit Unterstützung von Bolton an die Arbeit zurück. 1773 wurde die Dampfmaschine von Watt getestet und zeigte, dass sie viel weniger Kohle verbraucht als ihre Gegenstücke. Ein Jahr später begann die Produktion seiner Autos in England.

1781 gelang es dem Erfinder, seine nächste Kreation zu patentieren - eine Dampfmaschine zum Antrieb von Industriemaschinen. All diese Technologien werden es mit der Zeit ermöglichen, Züge und Dampfschiffe mit Hilfe von Dampf zu bewegen. Es wird das Leben eines Menschen komplett verändern.

Einer der Menschen, die das Leben vieler veränderten, war James Watt, dessen Dampfmaschine den technischen Fortschritt beschleunigte.

Polzunovs Erfindung

Das Design der ersten Dampfmaschine, die eine Vielzahl von Arbeitsmechanismen antreiben konnte, wurde 1763 erstellt. Es wurde vom russischen Mechaniker I. Polzunov entwickelt, der in den Bergbaubetrieben des Altai arbeitete.

Der Leiter der Fabriken war mit dem Projekt vertraut und erhielt grünes Licht für die Erstellung des Geräts aus St. Petersburg. Die Polzunov-Dampfmaschine wurde anerkannt und die Arbeit an ihrer Erstellung wurde dem Autor des Projekts anvertraut. Letzterer wollte zunächst ein Miniaturmodell zusammenbauen, um mögliche, auf dem Papier nicht sichtbare Mängel zu identifizieren und zu beseitigen. Ihm wurde jedoch befohlen, mit dem Bau einer großen, leistungsstarken Maschine zu beginnen.

Polzunov wurden Assistenten zur Verfügung gestellt, von denen zwei zur Mechanik neigten und zwei Hilfsarbeiten verrichten sollten. Ein Jahr und neun Monate dauerte der Bau der Dampfmaschine. Als Polzunovs Dampfmaschine fast fertig war, erkrankte er an Schwindsucht. Der Schöpfer starb wenige Tage vor den ersten Tests.

Alle Aktionen in der Maschine liefen automatisch ab, sie konnte kontinuierlich arbeiten. Dies wurde 1766 bewiesen, als Polzunovs Studenten die letzten Tests durchführten. Einen Monat später wurde die Anlage in Betrieb genommen.

Das Auto zahlte nicht nur das ausgegebene Geld zurück, sondern gab seinen Besitzern auch einen Gewinn. Im Herbst begann der Kessel zu lecken und die Arbeit wurde eingestellt. Das Gerät konnte repariert werden, was die Werksleitung jedoch nicht interessierte. Das Auto wurde aufgegeben und ein Jahrzehnt später als unnötig demontiert.

Funktionsprinzip

Für den Betrieb der gesamten Anlage ist ein Dampfkessel erforderlich. Der entstehende Dampf dehnt sich aus und drückt auf den Kolben, was zur Bewegung mechanischer Teile führt.

Das Funktionsprinzip lässt sich am besten anhand der folgenden Abbildung studieren.

Wenn Sie die Details nicht malen, besteht die Arbeit der Dampfmaschine darin, die Energie des Dampfes in eine mechanische Bewegung des Kolbens umzuwandeln.

Effizienz

Der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine wird bestimmt durch das Verhältnis der nutzbaren mechanischen Arbeit zur aufgewendeten Wärmemenge, die im Brennstoff enthalten ist. Die Energie, die als Wärme an die Umgebung abgegeben wird, wird nicht berücksichtigt.

Der Wirkungsgrad einer Dampfmaschine wird in Prozent gemessen. Die praktische Effizienz beträgt 1-8%. Bei Vorhandensein eines Kondensators und einer Erweiterung des Strömungswegs kann der Indikator bis zu 25 % ansteigen.

Vorteile

Der Hauptvorteil der Dampfausrüstung besteht darin, dass der Kessel jede Wärmequelle, sowohl Kohle als auch Uran, als Brennstoff verwenden kann. Das unterscheidet ihn deutlich vom Verbrennungsmotor. Je nach Art des letzteren bestimmte Art Kraftstoff.

Die Geschichte der Erfindung der Dampfmaschine zeigte Vorteile, die bis heute spürbar sind, da für das Dampfpendant Kernenergie genutzt werden kann. Ein Kernreaktor selbst kann seine Energie nicht in mechanische Arbeit umwandeln, aber er ist in der Lage, eine große Menge Wärme zu erzeugen. Es wird dann verwendet, um Dampf zu erzeugen, der das Auto in Bewegung setzt. Solarenergie kann auf die gleiche Weise genutzt werden.

Dampfbetriebene Lokomotiven funktionieren gut in großer Höhe. Die Effizienz ihrer Arbeit leidet nicht unter dem niedrigen Luftdruck in den Bergen. In den Bergen Lateinamerikas werden noch immer Dampflokomotiven eingesetzt.

In Österreich und der Schweiz werden neue Versionen von Dampflokomotiven verwendet, die mit Trockendampf betrieben werden. Sie weisen dank vieler Verbesserungen eine hohe Effizienz auf. Sie sind wartungsarm und verbrauchen Leichtölfraktionen als Brennstoff. In Bezug auf die wirtschaftlichen Kennzahlen sind sie mit modernen Elektrolokomotiven vergleichbar. Gleichzeitig sind Dampflokomotiven viel leichter als ihre Diesel- und Elektro-Pendants. Dies ist ein großer Vorteil in bergigem Gelände.

Nachteile

Zu den Nachteilen gehört vor allem ein geringer Wirkungsgrad. Hinzu kommen die Sperrigkeit des Designs und die niedrige Geschwindigkeit. Dies machte sich besonders nach dem Aufkommen des Verbrennungsmotors bemerkbar.

Anwendung

Wer die Dampfmaschine erfunden hat, ist bereits bekannt. Wo sie eingesetzt wurden, bleibt abzuwarten. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Dampfmaschinen in der Industrie eingesetzt. Sie wurden auch für den Eisenbahn- und Dampftransport eingesetzt.

Fabriken, die Dampfmaschinen betrieben:

• Zucker;
• passen;
• Papiermühlen;
• Textil;
• Lebensmittelunternehmen (in einigen Fällen).

Auch Dampfturbinen gehören zu dieser Ausrüstung. Stromgeneratoren funktionieren noch immer mit ihrer Hilfe. Etwa 80 % des weltweiten Stroms wird mit Dampfturbinen erzeugt.

Zu einer Zeit wurden verschiedene Arten von Transportmitteln geschaffen, die von einer Dampfmaschine angetrieben wurden. Einige haben sich aufgrund ungelöster Probleme nicht etabliert, während andere bis heute weiterarbeiten.

Dampfbetriebener Transport:

• Automobil;
• Traktor;
• Bagger;
• Flugzeug;
• Lokomotive;
• Schiff;
• Traktor.

Das ist die Geschichte der Erfindung von Dampfmaschinen. Betrachten Sie kurz ein gutes Beispiel für Rennauto Serpolle, gegründet 1902. Es stellte einen Geschwindigkeitsweltrekord auf, der an Land 120 km/h betrug. Aus diesem Grund waren Dampfautos im Vergleich zu Elektro- und Benzinfahrzeugen wettbewerbsfähig.

So wurden in den USA um 1900 vor allem Dampfmaschinen produziert. Sie trafen sich auf den Straßen bis in die dreißiger Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts.

Die meisten dieser Fahrzeuge wurden nach dem Aufkommen des Verbrennungsmotors unbeliebt, dessen Wirkungsgrad viel höher ist. Solche Maschinen waren sparsamer, während sie leicht und schnell waren.

Steampunk als Trend der Ära der Dampfmaschinen

Apropos Dampfmaschinen, ich möchte die beliebte Richtung - Steampunk - erwähnen. Der Begriff setzt sich aus zwei zusammen englische Wörter- "Dampf" und "Protest". Steampunk ist eine Art Science-Fiction, die in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts im viktorianischen England spielt. Diese Periode in der Geschichte wird oft als das Dampfzeitalter bezeichnet.

Alle Werke haben eine Besonderheit – sie erzählen vom Leben in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, während der Erzählstil an den Roman „Die Zeitmaschine“ von H. G. Wells erinnert. Die Plots beschreiben Stadtlandschaften, öffentliche Gebäude, Technik. Einen besonderen Platz nehmen Luftschiffe, alte Autos und bizarre Erfindungen ein. Alle Metallteile wurden mit Nieten befestigt, da noch nicht geschweißt wurde.

Der Begriff „Steampunk“ entstand 1987. Seine Popularität ist mit dem Erscheinen des Romans " Unterschied Motor". Es wurde 1990 von William Gibson und Bruce Sterling geschrieben.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden mehrere berühmte Filme in dieser Richtung veröffentlicht:

• "Zeitmaschine";
• "Die Liga der außergewöhnlichen Gentlemen";
• "Van Helsing".

Zu den Vorläufern des Steampunk gehören die Werke von Jules Verne und Grigory Adamov. Das Interesse an dieser Richtung zeigt sich von Zeit zu Zeit in allen Lebensbereichen - vom Kino bis zur Alltagskleidung.

Industrie England brauchte viel Treibstoff, und der Wald wurde immer kleiner. In diesem Zusammenhang ist die Förderung von Kohle äußerst relevant geworden.
Das Hauptproblem des Bergbaus war Wasser, es überschwemmte die Minen schneller, als sie Zeit hatten, es abzupumpen, sie mussten die entwickelten Minen aufgeben und nach neuen suchen.
Aus diesen Gründen wurden dringend Mechanismen zum Pumpen von Wasser benötigt, also wurden die ersten Dampfmaschinen dazu.

Die nächste Stufe in der Entwicklung von Dampfmaschinen war die Schaffung (in 1690) eine Kolbendampfmaschine, die durch Erhitzen und Kondensieren von Dampf nützliche Arbeit leistete.

1647 in der französischen Stadt Blois geboren. An der Universität Angers studierte er Medizin und promovierte, wurde aber kein Arzt. Sein Schicksal war in vielerlei Hinsicht vorbestimmt durch eine Begegnung mit dem niederländischen Physiker H. Huygens, unter dessen Einfluss Papen begann, Physik und Mechanik zu studieren. 1688 veröffentlichte er eine Beschreibung (mit seinen konstruktiven Ergänzungen) eines Projekts eines Pulvermotors in Form eines Zylinders mit einem Kolben, das Huygens der Pariser Akademie der Wissenschaften vorlegte.
Papin schlug auch die Konstruktion einer Kreiselpumpe vor, entwarf einen Glasschmelzofen, einen Dampfwagen und ein U-Boot, erfand einen Schnellkochtopf und mehrere Maschinen zum Heben von Wasser.

Der erste Schnellkochtopf der Welt:

1685 musste Papin aus Frankreich (wegen der Hugenottenverfolgung) nach Deutschland fliehen und arbeitete dort weiter an seiner Maschine.
1704 goss er im Veckerhagener Werk den weltweit ersten Zylinder für eine Dampfmaschine und baute im selben Jahr ein dampfbetriebenes Boot.

Denis Papins erste "Maschine" (1690)

Das Wasser im Zylinder verwandelte sich beim Erhitzen in Dampf und bewegte den Kolben nach oben, und beim Abkühlen (der Dampf kondensierte) wurde ein Vakuum erzeugt und atmosphärisch Druck drückt den Kolben nach unten.

Damit die Maschine funktioniert, war es notwendig, den Ventilschaft und den Stopfen zu manipulieren, die Flammenquelle zu bewegen und den Zylinder mit Wasser zu kühlen.

1705 entwickelte Papin die zweite Dampfmaschine.

Beim Öffnen des Hahns (D) strömte der Dampf aus dem Kessel (rechts) in den mittleren Tank und drückte mit Hilfe des Kolbens Wasser in den linken Tank. Danach wurde das Ventil (D) geschlossen, die Ventile (G) und (L) geöffnet, Wasser in den Trichter gegeben und der mittlere Behälter mit einer neuen Portion gefüllt, die Ventile (G) und (L) geschlossen geschlossen und der Zyklus wurde wiederholt. So war es möglich, das Wasser auf eine Höhe zu heben.

1707 kam Papin nach London, um ein Patent für seine Arbeit von 1690 anzumelden. Die Arbeiten wurden nicht anerkannt, da zu diesem Zeitpunkt bereits die Maschinen von Thomas Savery und Thomas Newcomen erschienen waren (siehe unten).

1712 starb Denis Papin mittellos und wurde in einem anonymen Grab begraben.

Die ersten Dampfmaschinen waren sperrige stationäre Pumpen zum Pumpen von Wasser. Dies lag daran, dass Wasser aus Bergwerken und Kohlengruben abgepumpt werden musste. Je tiefer die Minen waren, desto schwieriger war es, das restliche Wasser aus ihnen abzupumpen, weshalb die nicht ausgearbeiteten Minen aufgegeben und an einen neuen Ort verlegt werden mussten.

1699, ein englischer Ingenieur, erhielt ein Patent für die Erfindung eines „Feuerwehrautos“, das Wasser aus Bergwerken pumpen soll.
Severis Maschine ist eine Dampfpumpe, kein Motor, sie hatte keinen Zylinder mit Kolben.

Das wichtigste Highlight in Severis Maschine war, dass Dampf erzeugt wurde separater Kessel.

Hinweis

Thomas Savery-Auto

Wenn der Hahn 5 geöffnet wurde, wurde Dampf aus dem Kessel 2 dem Behälter 1 zugeführt, wodurch Wasser von dort durch das Rohr 6 ausgetrieben wurde. Gleichzeitig war das Ventil 10 geöffnet und das Ventil 11 geschlossen. Am Ende der Injektion wurde Ventil 5 geschlossen und Behälter 1 durch Ventil 9 mit kaltem Wasser versorgt. Der Dampf in Gefäß 1 kühlte ab, kondensierte und der Druck fiel ab, wodurch Wasser durch Rohr 12 hineingesaugt wurde. Ventil 11 öffnete und Ventil 10 schloss.

Severis Pumpe war zu schwach, verbrauchte viel Kraftstoff und arbeitete mit Unterbrechungen. Aus diesen Gründen war Severis Maschine nicht weit verbreitet und wurde durch "Kolbendampfmaschinen" ersetzt.

1705 Kombination der Ideen von Severi (ein freistehender Kessel) und Papin (Zylinder mit einem Kolben) gebaut Kolbendampfpumpe in den Minen zu arbeiten.
Versuche zur Verbesserung der Maschine dauerten etwa zehn Jahre, bis sie richtig zu arbeiten begann.

Über Thomas Newcomen

Geboren am 28. Februar 1663 in Dartmouth. Schmied von Beruf. 1705 baute er zusammen mit dem Kesselflicker J. Cowley eine Dampfpumpe. Diese für die damalige Zeit sehr effektive Dampf-Atmosphären-Maschine wurde zum Pumpen von Wasser in Bergwerken eingesetzt und fand im 18. Jahrhundert weite Verbreitung. Diese Technologie wird derzeit von Betonpumpen auf Baustellen eingesetzt.
Newcomen konnte kein Patent erhalten, da der Dampf-Wasser-Lift bereits 1699 von T. Severi patentiert wurde. Die Newcomen-Dampfmaschine war keine Universalmaschine und konnte nur als Pumpe arbeiten. Newcomens Versuche, die Hin- und Herbewegung eines Kolbens zu nutzen, um ein Schaufelrad auf Schiffen zu drehen, waren erfolglos.

Er starb am 7. August 1729 in London. Newcomens Name ist die „Society of British Historians of Technology“.

Das Auto von Thomas Newcomen

Zuerst hob der Dampf den Kolben an, dann wurde etwas kaltes Wasser in den Zylinder eingespritzt, der Dampf kondensierte (wodurch ein Vakuum im Zylinder entstand) und der Kolben fiel unter dem Einfluss des atmosphärischen Drucks.

Im Gegensatz zum "Papin-Zylinder" (bei dem der Zylinder als Kessel diente) war bei Newcomens Maschine der Zylinder vom Kessel getrennt. Dadurch konnte ein mehr oder weniger gleichmäßiges Arbeiten erzielt werden.
In den ersten Versionen der Maschine war die Ventilsteuerung manuell, aber später entwickelte Newcomen einen Mechanismus, der sich automatisch öffnet und schließt richtiger Moment entsprechende Hähne.

Ein Foto

Über Zylinder

Die ersten Zylinder der Newcomen-Maschine bestanden aus Kupfer, die Rohre aus Blei und die Wippe aus Holz. Kleinteile wurden aus Temperguss hergestellt. Die späteren Maschinen von Newcomen, nach etwa 1718, hatten einen gusseisernen Zylinder.
Die Zylinder wurden in der Gießerei von Abraham Derby in Colbrookdale hergestellt. Darby verbesserte die Gießtechnik, wodurch es möglich wurde, genügend Zylinder zu erhalten gute Qualität. Um mehr oder weniger richtig zu werden und glatte Oberfläche Wände des Zylinders wurde eine Maschine verwendet, um die Mündung von Waffen zu bohren.

Irgendwie so:

Mit einigen Modifikationen blieben die Maschinen von Newcomen 50 Jahre lang die einzigen Maschinen, die für den industriellen Einsatz geeignet waren.

1720 beschrieb eine Zweizylinder-Dampfmaschine. Die Erfindung wurde in seinem veröffentlicht Hauptarbeit"Theatri Machinarum Hydraulicarum". Dieses Manuskript war die erste systematische Analyse des Maschinenbaus.

Maschine vorgeschlagen von Jacob Leopold

Es wurde angenommen, dass die Kolben aus Blei durch Dampfdruck angehoben und durch ihr Eigengewicht abgesenkt würden. Kurios ist die Idee eines Krans (zwischen den Zylindern), mit dessen Hilfe Dampf in einen Zylinder eingelassen und gleichzeitig aus dem anderen abgelassen wird.
Jacob hat dieses Auto nicht gebaut, er hat es nur entworfen.

1766 Der russische Erfinder, der als Mechaniker in den Bergbau- und Hüttenwerken des Altai arbeitete, schuf die erste in Russland und die erste Zweizylinder-Dampfmaschine der Welt.
Polzunov rüstete Newcomens Maschine auf (er verwendete zwei Zylinder anstelle von einem, um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten) und schlug vor, sie zu verwenden, um die Bälge von Schmelzöfen in Bewegung zu setzen.

traurige Hilfe

In Russland wurden zu dieser Zeit praktisch keine Dampfmaschinen eingesetzt, und Polzunov erhielt alle Informationen aus dem Buch „Eine detaillierte Anleitung zum Bergbau“ (1760) von I. A. Schlatter, in dem die Newcomen-Dampfmaschine beschrieben wurde.

Das Projekt wurde Kaiserin Katharina II. gemeldet. Sie genehmigte ihn, ordnete an, dass I. I. Polzunov zum „Mechaniker im Rang und Rang eines Ingenieurkapitänsleutnants“ befördert und mit 400 Rubel belohnt wurde ...
Polzunov schlug vor, zunächst zu bauen kleines Auto, auf der alle bei der neuen Erfindung unvermeidlichen Mängel erkannt und beseitigt werden könnten. Die Werksbehörden waren damit nicht einverstanden und beschlossen, sofort zu bauen riesiges Auto. Im April 1764 begann Polzunov mit dem Bau.
Im Frühjahr 1766 war der Bau größtenteils abgeschlossen und es wurden Tests durchgeführt.
Aber am 27. Mai starb Polzunov an Schwindsucht.
Allein seine Schüler Levzin und Chernitsyn begannen mit den letzten Tests der Dampfmaschine. In der „Tagesnotiz“ vom 4. Juli wurde „ordnungsgemäßer Maschinenbetrieb“ vermerkt und am 7. August 1766 die gesamte Anlage, Dampfmaschine und kräftiges Gebläse, in Betrieb genommen. In nur drei Monaten Arbeit rechtfertigte Polzunovs Maschine nicht nur alle Baukosten in Höhe von 7233 Rubel 55 Kopeken, sondern erzielte auch einen Nettogewinn von 12640 Rubel 28 Kopeken. Am 10. November 1766 stand die Maschine jedoch, nachdem der Kessel an der Maschine ausgebrannt war, 15 Jahre, 5 Monate und 10 Tage still. 1782 wurde der Wagen demontiert.

(Enzyklopädie des Altai-Territoriums. Barnaul. 1996. Bd. 2. S. 281-282; Barnaul. Chronik der Stadt. Barnaul. 1994. Teil 1. S. 30).

Polzunovs Auto

Das Funktionsprinzip ähnelt dem der Newcomen-Maschine.
Wasser wurde in einen der mit Dampf gefüllten Zylinder eingespritzt, der Dampf kondensierte und im Zylinder wurde ein Vakuum erzeugt, unter dem Einfluss des atmosphärischen Drucks ging der Kolben nach unten, im selben Moment trat Dampf in den anderen Zylinder ein und stieg auf.

Die Wasser- und Dampfversorgung der Zylinder erfolgte vollautomatisch.

Modell der Dampfmaschine I.I. Polzunov, hergestellt nach den Originalzeichnungen in den 1820er Jahren.
Regionalmuseum von Barnaul.

1765 an James Watt arbeitete als Mechaniker an der Universität Glasgow und wurde beauftragt, ein Modell von Newcomens Maschine zu reparieren. Es ist nicht bekannt, wer es gemacht hat, aber sie war mehrere Jahre an der Universität.
Professor John Anderson schlug vor, dass Watt prüfen sollte, ob etwas gegen dieses merkwürdige, aber launische Gerät getan werden könnte.
Watt hat die Maschine nicht nur repariert, sondern auch verbessert. Er fügte einen separaten Behälter zum Kühlen des Dampfes hinzu und nannte ihn einen Kondensator.

Newcomen Dampfmaschinenmodell

Das Modell war mit einem Zylinder (Durchmesser 5 cm) mit einem Arbeitshub von 15 cm ausgestattet. Watt führte eine Reihe von Experimenten durch, insbesondere ersetzte er den Metallzylinder durch einen Holzzylinder, der mit Leinöl geschmiert und in einem Ofen getrocknet wurde. reduzierte die in einem Zyklus angehobene Wassermenge und das Modell begann zu arbeiten.
Während der Experimente wurde Watt von der Ineffizienz der Maschine überzeugt.
Bei jedem neuen Zyklus wurde ein Teil der Dampfenergie zum Erhitzen des Zylinders aufgewendet, der gekühlt wurde, nachdem Wasser zum Kühlen des Dampfes eingespritzt wurde.
Nach einer Reihe von Experimenten kam Watt zu dem Schluss:
„... Um eine perfekte Dampfmaschine zu bauen, ist es notwendig, dass der Zylinder immer heiß ist, ebenso wie der Dampf, der in ihn eintritt; Andererseits musste die Kondensation von Dampf zur Bildung eines Vakuums bei einer Temperatur von nicht mehr als 30 Grad Réaumur (38 Grad Celsius) erfolgen ...

Modell der Newcomen-Maschine, mit der Watt experimentiert hat

Wie alles begann...

Zum ersten Mal interessierte sich Watt für Dampf im Jahr 1759, ermöglicht wurde dies durch seinen Freund Robison, der damals mit der Idee herumlief, „die Kraft einer Dampfmaschine zu nutzen, um die Wagen in Bewegung zu setzen“.
Im selben Jahr trat Robison zum Kampf an Nordamerika, und Watt war ohne sie überwältigt.
Zwei Jahre später kehrte Watt zur Idee der Dampfmaschinen zurück.

„Um 1761-1762“, schreibt Watt, „machte ich einige Experimente über die Kraft des Dampfes in einem Papen-Kessel und baute so etwas wie eine Dampfmaschine, an der eine Spritze mit einem Durchmesser von etwa 1/8 Zoll und einem starken Kolben befestigt war , ausgestattet mit einem Einlassventil Dampf aus dem Kessel, sowie um ihn aus der Spritze in die Luft abzugeben. Als der Hahn vom Kessel zum Zylinder geöffnet wurde, hob der in den Zylinder eintretende und auf den Kolben einwirkende Dampf eine erhebliche Last (15 Pfund), mit der der Kolben belastet war. Als die Last auf die gewünschte Höhe angehoben wurde, wurde die Verbindung mit dem Kessel geschlossen und ein Ventil geöffnet, um Dampf in die Atmosphäre abzulassen. Der Dampf kam heraus und das Gewicht sank. Dieser Vorgang wurde mehrmals wiederholt, und zwar dieses Instrument Der Kran wurde von Hand gedreht, es war jedoch nicht schwierig, eine Vorrichtung zum automatischen Drehen zu finden.

A - Zylinder; B - Kolben; C - eine Stange mit einem Haken zum Aufhängen einer Last; D - äußerer Zylinder (Gehäuse); E und G - Dampfeinlässe; F - Rohr, das den Zylinder mit dem Kondensator verbindet; K - Kondensator; P - Pumpe; R - Panzer; V - Ventil für den Auslass von durch Dampf verdrängter Luft; K, P, R - mit Wasser gefüllt. Dampf tritt durch G in den Raum zwischen A und D und durch E in den Zylinder A ein. Bei leichtem Anheben des Kolbens im Pumpenzylinder P (Kolben in der Abbildung nicht dargestellt) sinkt der Wasserspiegel in K und Dampf aus A tritt aus in K und fällt dann aus. In A entsteht ein Vakuum, und der zwischen A und D befindliche Dampf drückt auf den Kolben B und hebt ihn samt der daran hängenden Last an.

Die Grundidee, die Watts Maschine von Newcomens Maschine unterschied, war die isolierte Kondensationskammer (Kühlung des Dampfes).

Visuelles Bild:

Bei Watts Maschine war der Kondensator „C“ vom Arbeitszylinder „P“ getrennt, er musste nicht ständig geheizt und gekühlt werden, wodurch der Wirkungsgrad leicht gesteigert werden konnte.

In den Jahren 1769-1770, in der Mine des Bergmanns John Roebuck (Roebuck interessierte sich für Dampfmaschinen und finanzierte Watt für einige Zeit), a großes Modell Watts Maschine, für die er 1769 sein erstes Patent erhielt.

Das Wesen des Patents

Watt definierte seine Erfindung als "eine neue Methode zur Reduzierung des Dampfverbrauchs und damit des Kraftstoffverbrauchs in Feuerwehrfahrzeugen".
Das Patent (Nr. 013) skizzierte eine Reihe neuer technischer. Positionen, die Watt in seiner Engine verwendet:
1) Aufrechterhaltung der Temperatur der Zylinderwände gleich der Temperatur des eintretenden Dampfes aufgrund von Wärmeisolierung, Dampfmantel
und fehlender Kontakt mit kalten Körpern.
2) Kondensation von Dampf in einem separaten Behälter - einem Kondensator, dessen Temperatur auf Umgebungsniveau gehalten werden musste.
3) Entfernung von Luft und anderen nicht kondensierbaren Stoffen aus dem Kondensator mittels Pumpen.
4) Anwendung von übermäßigem Dampfdruck; bei Wassermangel zur Dampfkondensation nur Einsatz von Überdruck mit Abführung in die Atmosphäre.
5) Die Verwendung von "rotierenden" Maschinen mit einem in einer Richtung rotierenden Kolben.
6) Betrieb mit Teilkondensation (d. h. mit reduziertem Vakuum). Derselbe Absatz des Patents beschreibt die Konstruktion der Kolbendichtung und einzelner Teile. Bei den damals verwendeten Dampfdrücken von 1 atm bedeutete dies die Einführung eines separaten Kondensators und die Evakuierung der Luft daraus echte Chance Dampf- und Kraftstoffverbrauch mehr als verdoppelt.

Nach einiger Zeit ging Roebuck bankrott und der englische Industrielle Matthew Bolton wurde Watts neuer Partner.
Nach der Abwicklung von Watts Vertrag mit Roebuck wurde das gebaute Auto demontiert und zum Bolton-Werk in Soho geschickt. Watt testete darauf lange Zeit fast alle seine Verbesserungen und Erfindungen.

Über Matthew Bolton

Wenn Roebuck in Watts Maschine zunächst nur eine verbesserte Pumpe sah, die seine Minen vor Überschwemmungen retten sollte, dann sah Bolton in Watts Erfindungen die neue art Motor, der das Wasserrad ersetzen sollte.
Bolton selbst versuchte, Verbesserungen an Newcomens Auto vorzunehmen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Er schuf ein Modell, das zahlreiche Freunde und Gönner der Londoner High Society begeisterte. Bolton korrespondierte mit dem amerikanischen Wissenschaftler und Diplomaten Benjamin Franklin darüber, wie man am besten Kühlwasser in den Zylinder einspritzt, über das beste Ventilsystem. Franklin konnte in diesem Bereich nichts Vernünftiges raten, machte aber auf einen anderen Weg aufmerksam, um Kraftstoff zu sparen, ihn besser zu verbrennen und Rauch zu beseitigen.
Bolton träumte von nichts Geringerem als einem weltweiten Monopol auf die Produktion von Neuwagen. „Meine Idee war“, schrieb Bolton an Watt, „neben meiner Fabrik ein Unternehmen einzurichten, in dem ich alle technischen Mittel, die zum Bau von Maschinen erforderlich sind, konzentrieren würde und von wo aus wir die ganze Welt mit Maschinen jeglicher Art beliefern würden Größe."

Bolton war sich der Voraussetzungen dafür klar bewusst. Neues Auto kann nicht in der alten handwerklichen Weise gebaut werden. „Ich bin davon ausgegangen“, schrieb er an Watt, „dass Ihre Maschine Geld, sehr genaue Arbeit und umfangreiche Verbindungen benötigt, um sie möglichst profitabel in Umlauf zu bringen. Die beste Weise seinen Ruf zu wahren und der Erfindung Ehre zu machen, bedeutet, seine Produktion aus den Händen vieler Techniker zu nehmen, die aufgrund ihrer Unwissenheit, ihres Mangels an Erfahrung und technischen Mitteln eine schlechte Arbeit leisten würden, und dies würde auch den Ruf des Unternehmens beeinträchtigen Erfindung.
Um dies zu vermeiden, schlug er den Bau einer speziellen Fabrik vor, in der „wir mit Ihrer Hilfe eine bestimmte Anzahl ausgezeichneter Arbeiter anwerben und ausbilden könnten, die, ausgestattet mit den besten Werkzeugen, diese Erfindung um zwanzig Prozent billiger und mit demselben ausführen könnten großer Unterschied genau die Art von Arbeit, die zwischen der Arbeit eines Schmieds und eines Meisters mathematischer Instrumente liegt.
Ein Kader hochqualifizierter Arbeitskräfte, neue technische Ausstattung – das war nötig, um eine Maschine im großen Stil zu bauen. Bolton dachte bereits in Begriffen und Konzepten des fortgeschrittenen Kapitalismus des 19. Jahrhunderts. Aber im Moment war es noch ein Traum. Nicht von Bolton und Watt, sondern von ihren Söhnen wurde es dreißig Jahre später organisiert Massenproduktion Maschinen - der erste Maschinenbaubetrieb.

Bolton und Watt besprechen die Produktion von Dampfmaschinen im Werk Soho

Die nächste Stufe in der Entwicklung von Dampfmaschinen war die Abdichtung des oberen Teils des Zylinders und die Dampfzufuhr nicht nur zum unteren, sondern auch zum oberen Teil des Zylinders.

Also Watt und Bolton, wurde gebaut doppeltwirkende Dampfmaschine.

Nun wurde beiden Hohlräumen des Zylinders abwechselnd Dampf zugeführt. Die Zylinderwände wurden thermisch von der äußeren Umgebung isoliert.

Watts Maschine, obwohl es wurde effizienter als ein Auto Newcomen, aber die Effizienz war immer noch extrem niedrig (1-2%).

Wie Watt und Bolton ihre Autos bauten und PR machten

Von Herstellbarkeit und Produktionskultur war im 18. Jahrhundert keine Rede. Watts Briefe an Bolton sind voll von Beschwerden über Trunkenheit, Diebstahl und Faulheit der Arbeiter. „Wir können sehr wenig auf unsere Arbeiter in Soho zählen“, schrieb er an Bolton. - James Taylor begann stärker zu trinken. Er ist stur, eigensinnig und unglücklich. Die Maschine, an der Cartwright gearbeitet hat, ist eine kontinuierliche Reihe von Fehlern und Fehlern. Smith und die anderen sind ignorant und müssen täglich überwacht werden, um sicherzustellen, dass nichts Schlimmeres daraus wird."
Er forderte striktes Handeln von Bolton und war generell geneigt, die Autoproduktion in Soho einzustellen. „Allen Faulen muss gesagt werden“, schrieb er, „dass sie, wenn sie so unaufmerksam sind wie bisher, aus der Fabrik vertrieben werden. Der Bau einer Maschine in Soho geht uns teuer zu stehen, und wenn die Produktion nicht verbessert werden kann, muss sie komplett eingestellt und die Arbeit zur Seite verteilt werden.

Die Herstellung von Teilen für Maschinen erforderte eine geeignete Ausrüstung. Daher wurden verschiedene Maschinenkomponenten in verschiedenen Fabriken hergestellt.
So wurden im Werk Wilkinson Zylinder gegossen und gebohrt, Zylinderköpfe, ein Kolben, eine Luftpumpe und ein Kondensator wurden dort ebenfalls hergestellt. Das gusseiserne Gehäuse für den Zylinder wurde in einer der Gießereien in Birmingham gegossen, Kupferrohre wurden aus London gebracht und Kleinteile am Standort der Maschine hergestellt. Alle diese Teile wurden von Bolton und Watt auf Kosten des Kunden – des Eigentümers der Mine oder Mühle – bestellt.
Nach und nach wurden einzelne Teile an den Ort gebracht und unter der persönlichen Aufsicht von Watt zusammengebaut. Später hat er zusammengestellt detaillierte Anleitung für Maschinenmontage. Der Kessel wurde normalerweise vor Ort von lokalen Schmieden genietet.

Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme einer Entwässerungsmaschine in einer der Minen in Cornwall (die als die schwierigste Mine gilt) erhielten Bolton und Watt viele Aufträge. Die Besitzer der Minen sahen, dass Watts Maschine erfolgreich war, wo Newcomens Maschine machtlos war. Und sie fingen sofort an, Watt-Pumpen zu bestellen.
Watt wurde mit Arbeit überschwemmt. Er saß wochenlang an seinen Zeichnungen, ging an die Installation von Maschinen – nirgendwo ging es ohne seine Hilfe und Aufsicht. Er war allein und musste überall mithalten.

Damit die Dampfmaschine andere Mechanismen antreiben konnte, war es notwendig, hin- und hergehende Bewegungen in Drehbewegungen umzuwandeln und für eine gleichmäßige Bewegung das Rad als Schwungrad anzupassen.

Zunächst mussten Kolben und Balancer fest verbunden werden (bisher wurde eine Kette oder ein Seil verwendet).
Watt beabsichtigte, die Übertragung vom Kolben zum Balancer mit einem Zahnradband durchzuführen und einen Zahnradsektor auf dem Balancer zu platzieren.

Gezahnter Sektor

Dieses System erwies sich als unzuverlässig und Watt musste es aufgeben.

Transfer Drehmoment Es war geplant, mit Hilfe eines Kurbelmechanismus zu implementieren.

Kurbelmechanismus

Aber die Kurbel musste aufgegeben werden, da dieses System bereits (1780) von James Pickard patentiert worden war. Picard bot Watt Cross-Licensing an, aber Watt lehnte das Angebot ab und benutzte es in seinem Auto Planetengetriebe. (es gibt Unklarheiten über Patente, die Sie am Ende des Artikels lesen können)

Planetengetriebe

Watt-Motor (1788)

Bei der Entwicklung einer Maschine mit kontinuierlicher Rotationsbewegung musste Watt eine Reihe nicht trivialer Probleme lösen (Dampfverteilung über zwei Zylinderhohlräume, automatische Geschwindigkeitsregelung und geradlinige Bewegung Kolbenstange).

Watts Parallelogramm

Der Watt-Mechanismus wurde erfunden, um dem Schub des Kolbens eine geradlinige Bewegung zu verleihen.

Dampfmaschine nach dem Patent von James Watt 1848 in Freiberg in Deutschland gebaut.

Fliehkraftregler

Das Funktionsprinzip des Fliehkraftreglers ist einfach: Je schneller sich die Welle dreht, desto höher divergieren die Lasten unter Einwirkung der Fliehkraft und desto mehr wird die Dampfleitung blockiert. Gewichte werden abgesenkt - die Dampfleitung wird geöffnet.
Ein ähnliches System ist in der Mühlenbranche seit langem bekannt, um den Abstand zwischen den Mahlsteinen einzustellen.
Watt passte den Regler für die Dampfmaschine an.

Dampfverteilungsvorrichtung

Kolbenventilsystem

Die Zeichnung wurde 1783 von einem Assistenten Watts angefertigt (Briefe dienen der Klärung). B und B - Kolben, die durch Rohr C miteinander verbunden sind und sich in Rohr D bewegen, das mit dem Kondensator H und den Rohren E und F mit Zylinder A verbunden ist; G - Dampfleitung; K - ein Stab, der dazu dient, Sprengstoffe zu bewegen.
In der in der Zeichnung gezeigten Position der Kolben BB ist der Raum des Rohrs D zwischen den Kolben B und B sowie der untere Teil des Zylinders A unter dem Kolben (in der Figur nicht gezeigt), benachbart zu F, sind mit Dampf gefüllt, während sie im oberen Teil des Zylinders A über dem Kolben durch E und durch C mit einem Kondensator H in Verbindung stehen - ein Verdünnungszustand; Wenn BB über F und E angehoben wird, kommuniziert der untere Teil von A bis F mit H, und Oberer Teil durch E und D - mit einer Dampfleitung.

auffällige Zeichnung

Bis 1800 verwendete Watt jedoch weiterhin Tellerventile (Metallscheiben, die über den entsprechenden Fenstern angehoben oder abgesenkt und von einem komplexen Hebelsystem angetrieben werden), da die Herstellung eines Systems von "Kolbenventilen" hohe Präzision erforderte.

Die Entwicklung des Dampfverteilungsmechanismus wurde hauptsächlich von Watts Assistent William Murdoch durchgeführt.

Murdoch, verbesserte den Dampfverteilungsmechanismus weiter und patentierte 1799 die D-förmige Spule (Kastenspule).

Abhängig von der Position der Spule kommunizieren die Fenster (4) und (5) mit einem geschlossenen Raum (6), der die Spule umgibt und mit Dampf gefüllt ist, oder mit dem Hohlraum 7, der mit der Atmosphäre oder dem Kondensator verbunden ist.

Nach all den Verbesserungen wurde folgende Maschine gebaut:

Dampf wurde über einen Dampfverteiler abwechselnd verschiedenen Hohlräumen des Zylinders zugeführt, und der Fliehkraftregler steuerte das Dampfzufuhrventil (wenn die Maschine zu stark beschleunigte, wurde das Ventil geschlossen und umgekehrt geöffnet, wenn es zu stark verlangsamte).

visuelles Video

Diese Maschine könnte bereits nicht nur als Pumpe arbeiten, sondern auch andere Mechanismen betätigen.

1784 Watt erhielt ein Patent für universelle Dampfmaschine(Patent Nr. 1432).

Über die Mühle

1986 bauten Bolton und Watt in London eine Mühle (die „Albion Mill“), die von einer Dampfmaschine angetrieben wurde. Als die Mühle in Betrieb genommen wurde, begann eine regelrechte Wallfahrt. Die Londoner waren sehr an technischen Verbesserungen interessiert.

Watt, der sich mit Marketing nicht auskennt, ärgerte sich darüber, dass Zuschauer seine Arbeit störten, und forderte, Außenstehenden den Zugang zu verweigern. Bolton hingegen war der Meinung, dass sie so viel wie möglich über das Auto herausfinden sollten mehr Leute und lehnte daher Watts Anträge ab.
Im Allgemeinen erlebten Bolton und Watt keinen Mangel an Kunden. 1791 brannte die Mühle ab (oder wurde angezündet, weil die Müller Konkurrenz fürchteten).

In den späten Achtzigern hört Watt auf, sein Auto zu verbessern. In Briefen an Bolton schreibt er:
„Es ist sehr gut möglich, dass außer einigen Verbesserungen im Mechanismus der Maschine nichts Besseres als das, was wir bereits produziert haben, von der Natur nicht zugelassen wird, die für die meisten Dinge ihr nec plus ultra (lat. „nirgendwo anders“) bestimmt hat. .“
Und später behauptete Watt, er könne an der Dampfmaschine nichts Neues entdecken, und wenn er sich damit beschäftigte, dann nur die Verbesserung von Details und die Überprüfung seiner früheren Schlussfolgerungen und Beobachtungen.

Liste der russischen Literatur

Kamensky A.V. James Watt, sein Leben und seine wissenschaftlichen und praktischen Aktivitäten. Sankt Petersburg, 1891
Weisenberg L.M. James Watt, Erfinder der Dampfmaschine. M.-L., 1930
Lesnikov MP James Watt. M, 1935
Konföderierte I.Ya. James Watt ist der Erfinder der Dampfmaschine. M., 1969

Somit können wir davon ausgehen, dass die erste Stufe in der Entwicklung von Dampfmaschinen abgeschlossen ist.

Zitat von TSB

Der Universalmotor von Watt war aufgrund seiner Effizienz weit verbreitet und spielte eine große Rolle beim Übergang zum Kapitalismus maschinelle Produktion. „Das große Genie Watts“, schrieb K. Marx, „zeigt sich darin, dass das von ihm im April 1784 erteilte Patent, das die Dampfmaschine beschreibt, sie nicht nur als Erfindung für besondere Zwecke, sondern als Universalmotor Großindustrie “(K. Marx, Capital, Bd. 1, 1955, S. 383-384).

Die Fabrik von Watt and Bolton wurde um 1800 von St. 250 Dampfmaschinen, und 1826 gab es in England bis zu 1.500 Maschinen mit einer Gesamtleistung von ca. 80000 PS Mit seltenen Ausnahmen waren dies Watt-Maschinen. Ab 1784 beschäftigte sich Watt hauptsächlich mit der Verbesserung der Produktion und zog sich nach 1800 vollständig zurück.

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Dampfmaschine

Dampfmaschine- eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung, die die Energie des Wasserdampfs in mechanische Arbeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens und dann in die Drehbewegung der Welle umwandelt. Im weiteren Sinne ist eine Dampfmaschine jede externe Verbrennungsmaschine, die Dampfenergie in mechanische Arbeit umwandelt.

Die erste Dampfmaschine wurde im 17. Jahrhundert gebaut. Papen im Jahr 1690 und stellte einen Zylinder mit einem Kolben dar, der durch die Einwirkung von Dampf angehoben und nach Eindicken des Abdampfs durch den Druck der Atmosphäre abgesenkt wurde. Nach dem gleichen Prinzip wurden 1705 die Dampfmaschinen von Savery und Newcomen gebaut, um Wasser aus den Minen zu pumpen. Die letzten Verbesserungen an der Dampfmaschine wurden 1769 von James Watt vorgenommen.

Erfindung und Entwicklung

Motor Dampf Watt Manufaktur

Das erste bekannte dampfbetriebene Gerät wurde im ersten Jahrhundert von Hero of Alexandria beschrieben. Der tangential aus den an der Kugel befestigten Düsen austretende Dampf versetzte diese in Rotation. Die echte Dampfturbine wurde viel später im mittelalterlichen Ägypten von dem türkischen Astronomen, Physiker und Ingenieur Takiyuddin al-Shami aus dem 16. Jahrhundert erfunden. Er schlug eine Methode vor, den Spieß mittels eines Dampfstrahls zu drehen, der auf die am Rand des Rades befestigten Schaufeln gerichtet ist. Eine ähnliche Maschine wurde 1629 vom italienischen Ingenieur Giovanni Branca vorgeschlagen, um eine zylindrische Ankervorrichtung zu drehen, die abwechselnd ein Paar Stößel in Mörsern anhob und freigab. Der Dampfstrom in diesen frühen Dampfturbinen war nicht konzentriert und der größte Teil seiner Energie wurde in alle Richtungen abgeführt, was zu erheblichen Energieverlusten führte.

Die Weiterentwicklung der Dampfmaschine erforderte jedoch wirtschaftliche Rahmenbedingungen, unter denen Motorenentwickler ihre Ergebnisse nutzen konnten. Solche Verhältnisse gab es weder in der Antike, noch im Mittelalter, noch in der Renaissance. Die erste Maschine wurde vom spanischen Erfinder Hieronimo Ayans de Beaumont entwickelt, dessen Erfindungen das Patent von T. Severi beeinflussten. Das Funktionsprinzip und die Anwendung von Dampfmaschinen wurde 1655 auch von dem Engländer Edward Somerset beschrieben. 1663 veröffentlichte er einen Entwurf und installierte eine dampfbetriebene Vorrichtung zum Heben von Wasser an der Wand des Großen Turms von Raglan Castle (die Aussparungen in der Wand, in denen der Motor installiert war, waren noch im 19. Jahrhundert sichtbar). Allerdings war niemand bereit, Geld für dieses revolutionäre neue Konzept zu riskieren, und die Dampfmaschine blieb unentwickelt. Eines der Experimente des französischen Physikers und Erfinders Denis Papin war die Erzeugung eines Vakuums in einem geschlossenen Zylinder. Mitte der 1670er Jahre arbeitete er in Paris mit dem niederländischen Physiker Huygens an einer Maschine, die Luft aus einem Zylinder zwang, indem sie darin Schießpulver explodierte. Als Papin die Unvollständigkeit des dadurch erzeugten Vakuums sah, schuf er nach seiner Ankunft in England im Jahr 1680 eine Variante desselben Zylinders, bei der er mit Hilfe von kochendem Wasser, das im Zylinder kondensierte, ein vollständigeres Vakuum erzielte. So konnte er ein Gewicht anheben, das mit einem über eine Rolle geworfenen Seil am Kolben befestigt war. Die Anlage funktionierte nur als Demonstrationsmodell: Um den Vorgang zu wiederholen, musste die gesamte Apparatur demontiert und wieder zusammengesetzt werden. Papen erkannte schnell, dass zur Automatisierung des Kreislaufs der Dampf separat in einem Kessel erzeugt werden musste. Daher gilt Papin als Erfinder des Dampfkessels und ebnete damit den Weg für die Newcomen-Dampfmaschine. Er schlug jedoch nicht die Konstruktion einer funktionierenden Dampfmaschine vor. Papin entwarf auch ein Boot, das von einem düsengetriebenen Rad angetrieben wird, in einer Kombination der Konzepte von Taqi al-Din und Severi; ihm wird auch die Erfindung vieler wichtiger Geräte zugeschrieben, wie z. B. des Sicherheitsventils.

Keine der beschriebenen Vorrichtungen wurde tatsächlich als Mittel zur Lösung nützlicher Probleme verwendet. Die erste in der Produktion verwendete Dampfmaschine war die „Feuerwehrmaschine“, die 1698 vom englischen Militäringenieur Thomas Savery entworfen wurde. Severi erhielt 1698 ein Patent für sein Gerät. Es war eine hin- und hergehende Dampfpumpe und offensichtlich nicht sehr effizient, da die Wärme des Dampfes jedes Mal verloren ging, wenn der Behälter gekühlt wurde, und ziemlich gefährlich im Betrieb, da aufgrund des hohen Drucks des Dampfes manchmal die Tanks und Motorleitungen beschädigt wurden explodiert. Da dieses Gerät sowohl zum Drehen der Räder einer Wassermühle als auch zum Pumpen von Wasser aus Bergwerken verwendet werden konnte, nannte der Erfinder es "einen Freund des Bergmanns".

Dann demonstrierte der englische Schmied Thomas Newcomen 1712 seine „atmosphärische Maschine“. Dies war eine verbesserte Severi-Dampfmaschine, bei der Newcomen den Betriebsdruck des Dampfes erheblich reduzierte. Die erste Anwendung des Newcomen-Motors bestand darin, Wasser aus einer tiefen Mine zu pumpen. In der Minenpumpe war die Wippe mit einer Stange verbunden, die in die Mine zur Pumpenkammer hinabstieg. Die hin- und hergehenden Bewegungen des Schubs wurden auf den Kolben der Pumpe übertragen, die Wasser nach oben lieferte. Es war die Newcomen-Pumpe, die die erste Dampfmaschine war, die in der Praxis weit verbreitet war.

1781 patentierte James Watt eine Dampfmaschine, die eine kontinuierliche Drehbewegung einer Welle erzeugte (im Gegensatz zur Newcomen-Dampfpumpe). Watt-Motor, Leistung zehn Pferdestärke, wurde es mit der Verfügbarkeit von Kohle und Wasser möglich, überall für jeden Zweck zu installieren und zu verwenden. Es ist üblich, den Beginn der industriellen Revolution in England mit dem Watt-Motor in Verbindung zu bringen.

Die erste Zweizylinder-Vakuumdampfmaschine in Russland wurde vom Mechaniker I.I. Polzunov im Jahr 1763 und 1764 gebaut, um Gebläsebälge in den Fabriken von Barnaul Kolyvano-Voskresensky zu betreiben.

Eine weitere Effizienzsteigerung war der Einsatz von Hochdruckdampf (Amerikaner Oliver Evans und Engländer Richard Trevithick). Trevithick baute erfolgreich industrielle Hochdruck-Eintaktmotoren, die als "Cornish-Motoren" bekannt sind. Sie arbeiteten bei 50 psi oder 345 kPa (3,405 Atmosphären). Mit zunehmendem Druck stieg jedoch auch die Gefahr von Explosionen in Maschinen und Kesseln, was zunächst zu zahlreichen Unfällen führte. Aus dieser Sicht war das wichtigste Element der Hochdruckmaschine das Sicherheitsventil, das den Überdruck abließ. Ein zuverlässiger und sicherer Betrieb begann erst mit dem Sammeln von Erfahrungen und der Standardisierung von Verfahren für den Bau, Betrieb und die Wartung von Geräten.

Der französische Erfinder Nicolas-Joseph Cugnot demonstrierte 1769 das erste funktionierende selbstfahrende Dampffahrzeug: den „fardier a vapeur“ (Dampfwagen). Vielleicht kann seine Erfindung als das erste Auto angesehen werden. Der selbstfahrende Dampftraktor erwies sich als sehr nützlich als mobile Quelle mechanischer Energie, die andere landwirtschaftliche Maschinen in Bewegung setzte: Dreschmaschinen, Pressen usw. Bereits 1788 fuhr ein von John Fitch gebautes Dampfschiff regelmäßig entlang des Delaware Fluss zwischen Philadelphia (Pennsylvania) und Burlington (Bundesstaat New York). Er hob 30 Passagiere an Bord und fuhr mit einer Geschwindigkeit von 7-8 Knoten. Am 21. Februar 1804 wurde die erste Eisenbahndampflokomotive mit Eigenantrieb, gebaut von Richard Trevithick, in den Penydarren Iron Works in Merthyr Tydfil, Südwales, vorgeführt.

DAMPFMASCHINE - eine Wärmekraftmaschine, bei der die potenzielle Energie des Dampfes aus einem Dampfkessel in mechanische Arbeit der Hin- und Herbewegung des Kolbens umgewandelt wird.

Der Arbeitsprozess einer Dampfmaschine beruht auf periodischen Dampfdrücken in qi-lin-d-re (Dampf, Vorbeigehen in das Chi-lindr einer Dampfmaschine, ras-shi-rya-et-sya und re- me-scha-et Kolben). Zurück-aber-auf-Schrittbewegung des Kolbens pre-ob-ra-zu-et-sya mit Hilfe von cr-in-thorn-no-go me-ha-bottom -ma in der Rotationsbewegung des Va- la. In einer Dampfmaschine mit doppelter Wirkung (erhöht die Arbeitsgeschwindigkeit, verbessert die Laufruhe) Dampf mit Hilfe von si-ste-we pa-ro-ras-pre-de-le-niya wiederum- ryod-aber ja-et-sya auf beiden Seiten von qi-li-nd-ra, von-ra-bo-tan-ny Dampf mit einem weiteren hundert-ro-du du-ho-dit in at-mo-sphere oder in kon-den-sat. Um die gleichen te-p-lo-out-Verluste des Chi-lindr der Dampfmaschine zu reduzieren, ok-ru-zha-et-sya pa-ro-how ru-head-koy (ka-me-ra für unter-der -zh-niya zum Beispiel, aber in einem hundert-Yang-ten Temperatur der Wände von qi-lin-d-ra).

Dampfmaschinen sind de-la-yut-by-the-name - in stationär, nicht stationär, nicht stationär (Wieder-Umzug und Transport -nye); je nach Verwendung des Pa-Ru - Niederdruck (bis 1,2 MPa), Mitteldruck (bis 6 MPa), You-so-co-go-Druck (über 6 MPa); je nach Drehzahl va-la - leiser Lauf (bis 50 U / min), schneller Lauf (bis 1000 U / min); durch Druck, you-pus-kae-mo-go-pa-ra - con-den-sa-qi-on-nye (Druck in con-den-sa-to-re 0,01- 0,02 MPa), Auspuff (Druck 0,11 -0,12 MPa), thermisch für einen praktikablen Zweck oder für ein Paar Tour-Bins (Give-le-ni-eat von 0,12 MPa bis 6 MPa) je nach Wert von -bo-ra (z. ge-not-ration, tech-no-logische Prozesse); gemäß der Rasse-gemäß dem qi-lin-d-Graben - go-ri-zone-tal-nye, on-clone-nye, ver-ti-kal-nye; entsprechend der Anzahl von qi-lin-d-graben - eins-aber-qi-lin-d-ro-vye, viele-qi-lin-d-ro-vye, doppelt-en-nye, stro-en-nye und andere, in gewisser Weise, jedes tsi-lindr pi-ta-et-sya primäres Paar ein und derselben Parameter (einschl. -wir sind para-ral-lel-aber). Sind Dampfmaschinen von vielen Malen-ra-shi-re-niya, in einigen Paaren nach-to-wa-tel-aber ras-shi-rya-et-Xia in 2, 3, 4 qi-lin-d-rah v-ras-schmelzendes volumen-e-ma, zurückgehen von qi-lin-d-ra zu qi-lindr durch das sogenannte re-si-ve-ry (kol-lek-to-ry). Ein spezielles Gruppen-pu besteht aus gradgenauen Dampfmaschinen, die in einigen Fällen Dampf aus dem los-ti qi-lin-d-ra osu-more-st-in-la-et-is-the edge of starten der Kolben-nya (durch ein zusätzliches Fenster-aber, Öffnen des Kolbens am Ende der ka-zh-doy-Phase, durch einen Dampfschwarm auf-ki-da-et qi-lindr), der die Effizienz des erhöht Maschine.

Der erste bekannte Geräteschwarm-st-in, wenn-in-di-mine in der Bewegung des Dampfes (eo-li-trank), es war-lo opi-sa-no Gero-nome Alek-san- d-riy-skim. Die ersten Experimente mit Dampf im Ka-che-st-ve Medium-st-va zur Herstellung wurden bereits im 17. Jahrhundert durchgeführt. 1680 erfand D. Pa-pen ein pa-ro-howl ko-tel, 1698 erfand T. Se-ve-ri eine Dampfmaschine zum Pumpen von Wasser aus Minen (pa-ro-howl on-gne-ta-tel -aber-vsa-sy-vayu-shchy on-sos). 1707 wurde das na-sos Se-ve-ri von Peter I. und us-ta-nov-len im Sommergarten in St. Peter-ter-burg-ge für da-chi-Wasser im Hintergrund-tan geschrieben .

So-ver-shen-st-in-va-nie und in-ten-siv-noe Die Verwendung einer Dampfmaschine begann im 18. Jahrhundert, als die wichtigste no-dos-ta - die Strömung des hyd-ro-si -lo-vyh us-ta-no-wok (für-vi-si-Brücke aus me-st-ny-Bedingungen) begann vor der Entstehung von Metallurgie-Unternehmen vor-fünf-st-in-v- -dre-tion in der Produktion von Spinnereien, Webmaschinen und anderen. 1712 erfand T. New-ko-men eine Dampfmaschine zum Antrieb von Grubenpumpen. In Russland wurde die Dampfmaschine New-ko-me-na was-la us-ta-nov-le-na 1772 in Kronstadt zum Pumpen von Wasser aus der Do-ka. Die erste Dampfmaschine in Russland, gebaut auf I.I. Half-zu-no-vym in den Jahren 1764-1766 für die Lieferung von Air-du-ho-Blaspelzen von Pla-Vil-Öfen. Die erste Dampfmaschine als Universalmaschine wurde erstmals von J. Wat-tom in den Jahren 1774-1784 entwickelt. In Russland wurde die Uat-ta-Dampfmaschine zum ersten Mal unter der Führung von K.K. Gas-coy-na auf Alek-san-d-rov-sky ma-well-fak-tu-re im Jahr 1805; eine der Maschinen mit einer Leistung von 60 Litern. von. (44,1 kW) im Jahr 1820 would-la-stave-le-na auf dem St. Petersburger Mo-no-ny-Hof. Na-chi-naya seit 1820 E.A. und ich. Che-re-pa-but-you baut etwa 20 Dampfmaschinen mit einer Leistung von 2 bis 60 PS. von. (von 1,47 bis 44,1 kW). Dampfmaschinen wurden als Drive-by-Water-Motor in Pumpstationen eingesetzt-qi-yah, steam-ro-in-zah, steam-ro-ho-dah, pa-ro-av-to-mo-bi-lyah und andere Transportmedien-st-wah.

In der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts hatte die Dampfmaschine das dos-tig-la you-so-coy step-pe-no so-ver-shen-st-va erreicht. In 100 Jahren Entwicklung ist die Leistung einer Dampfmaschine von 5-10 PS gestiegen. von. (3,68-7,35 kW) bis 20.000 Liter. von. (14,7 MW); Druck auf-da-vae-mo-go-Paar von 0,01 MPa bis 12 MPa; Dampftemperatur von 100 bis 400 °C; Drehzahl von 20-30 bis 1000 U/min.

In der Mitte des 20. Jahrhunderts würden Dampfmaschinen jedoch Sie-test-nicht-wir bewegen ga-te-la-mi Verbrennungsmotor, pa-ro-you-mi tour-bi-nami, die Effizienz von etwas ist höher. Dampfmaschinen sind in ihrer eigenen Entwicklung in der Lage, neue Wissensgebiete zu erfinden; erstellt auf der Grundlage von Produktionserfahrungen, Dampfmaschinen in-hundert-vi-ob vor Wissenschaftlern-wir-mi eine Reihe von Fragen, Auflösung jemand erstellt-ja-lo neue Wissenschaft-ku - technischer Begriff ter-mo-di-na-mi -ku.