Watt (simbol: W,
W ) este unitatea SI de măsurare a puterii. Unitatea este numită după inventatorul mecanic scoțian-irlandez James Watt (Watt), creatorul motorului universal cu aburi.Wattul ca unitate de măsură a puterii a fost adoptat pentru prima dată la cel de-al doilea Congres britanic Asociația științificăîn 1889. Înainte de aceasta, majoritatea calculelor foloseau puterea de intrare de cai putere a lui James Watt, precum și piciorul pe kilogram. Pe
XIX Conferința generală privind greutățile și măsurile din 1960, wattul a fost inclus în sistemul internațional.În ingineria sunetului, cuvântul „Watt” este imediat asociat cu puterea sistem de boxeși puterea de ieșire a amplificatorului, dar nu numai. De mare putere nu este principalul indicator în electroacustică, dar este un parametru foarte important.
James Watt (englez James Watt; 19 ianuarie 1736, Greenock, Scoția - 19 august 1819, Handsworth, Birmingham, Anglia) - un inginer scoțian remarcabil, inventator-mecanic.
Membru al Societății Regale din Edinburgh (1784), al Societății Regale din Londra (1785), al Academiei de Științe din Paris (1814). Creatorul motorului universal cu aburi dublă acțiune... Invenția sa a motorului cu aburi a marcat începutul revoluției industriale. Unitatea de putere îi poartă numele - Watt.James s-a născut într-o sănătate fragilă. Mama lui l-a învățat să citească, iar tatăl său l-a învățat scrisul și aritmetica. Deși a început să frecventeze liceul Greenock, sănătatea lui slabă și afecțiunile sale constante i-au pus capăt. Cea mai mare parte a anului, a fost limitat la pereții camerei sale, unde a studiat singur. Odată ce un prieten al tatălui său a văzut că băiatul desenează niște linii și unghiuri pe vatră cu cretă, el a întrebat: „De ce îi permiți copilului să piardă timpul; de ce să nu-l trimiți la școală? " James Watt Sr. a răspuns: „Nu-l judeca prea repede; întâi să-ți dai seama ce face. " S-a dovedit că el caută o soluție la problema lui Euclid.
În adolescență, era pasionat de astronomie, de experimente chimice, a învățat să facă totul cu propriile mâini, pentru care a primit titlul de „jack al tuturor meseriilor” de la cei din jur.
La 18 ani merge la Glasgow pentru a obține o specialitate. În 1754, tatăl său l-a trimis pe Watt la Londra pentru a fi instruit ca lăcătuș. După ce a stăpânit un program de șapte ani într-un an, Watt s-a întors în Scoția și a primit un loc de muncă ca producător de instrumente optice și de precizie la Universitatea din Glasgow.
La Universitatea din Watt l-a cunoscut pe chimistul Joseph Black. Această întâlnire a contribuit la dezvoltarea unui număr de noi instrumente chimice necesare în cercetările ulterioare ale lui Black.
În 1763, James Watt a fost abordat de un profesor de fizică la Universitatea din Glasgow, John Anderson, cu o cerere de reparare a modelului de lucru al motorului cu aburi al lui Newcomen (adică „motorul de pompieri” inventat de inginerul englez Thomas Newcomen), care de fapt niciodată nu a funcționat normal. Manechinul era echipat cu un cilindru de 2 "și avea o cursă a pistonului de 6". Watt a efectuat o serie de experimente, în special, a înlocuit un cilindru metalic cu unul din lemn, uleiat cu ulei de in și uscat într-un cuptor, a redus cantitatea de apă ridicată într-un ciclu, iar aspectul a funcționat în cele din urmă. În același timp, Watt a devenit convins de ineficiența mașinii și a adus numeroase îmbunătățiri la design. Prima îmbunătățire semnificativă pe care Watt a brevetat-o în 1769 a fost o cameră de condensare izolată. S-a izolat cilindru de abur, iar în 1782 a inventat o mașină cu efect dublu. Împreună cu îmbunătățiri mai mici, această invenție a crescut productivitatea motorului cu abur cu un factor de patru sau mai mult. În plus, mașina în sine a devenit ușor de controlat. Mașina cu aburi a început să fie folosită în fabrici și fabrici ca motor, ceea ce a dus la o creștere bruscă a productivității muncii.
Dificultățile financiare l-au obligat pe Watt, deja la vârsta adultă, să efectueze inspecții geodezice, să lucreze la construcția de canale și să construiască porturi și porturi de agrement. Poziția de numerar a lui Watt s-a redus după ce a intrat într-o relație de afaceri cu industriașul din Birmingham, Matthew Bolton. În acest moment, Watt a primit o ofertă de la Academia Rusă de Științe pentru a lucra în Rusia. Guvernul rus i-a oferit inginerului englez „o ocupație în conformitate cu gustul și cunoștințele sale” și cu un salariu anual de 1.000 de lire sterline. Intenția lui Watt de a pleca în Rusia a făcut furori. Poetul Erasmus Darwin a scris: „O, Doamne, cât de speriat am fost când am auzit că ursul rus te-a agățat cu labă uriașă și te atrage în Rusia! Vă rog să nu mergeți, doar dacă este posibil ... Sper că mașina dvs. de incendiu vă va lăsa aici. " Bolton, realizând ce beneficii ar putea aduce invențiile lui Watt, a făcut tot posibilul pentru a se asigura că Watt rămâne în patria sa.
În 1785, Watt a brevetat invenția unui nou cuptor pentru cazane, iar în același an una dintre mașinile lui Watt a fost instalată la Londra la fabrica de bere Samuel Whitbread pentru măcinarea malțului. Mașina a făcut treaba a 24 de cai. Mașina a supraviețuit până în prezent.
Watt a fost supradotat în multe feluri, a învățat limbi ușor, a citit mult. Walter Scott, în prefața unuia dintre romanele sale, își exprimă surprinderea față de eterogenitatea cunoștințelor lui Watt, pe care le cunoștea din anul trecut viata lui.
A murit la vârsta de 83 de ani și a fost înmormântat în biserica parohială din Handsworth. În curând, un monument la Watt a fost ridicat la Westminster Abbey, realizat de talentatul sculptor Huantry.
Motorul cu aburi al lui T. Newcomen.
În 1705, mecanicul Thomas Newcomen a primit un brevet pentru motor termic... Pompa de abur Newcomen a început să fie folosită în Anglia pentru a pompa apa din mine. Partea sa principală era un piston echilibrat de o greutate și care se mișca într-un cilindru vertical mare (2). Presiunea aburului furnizat cilindrului de la cazan (1) a ridicat pistonul. Injecţie apă rece vaporii au fost depuși din rezervor (5) și s-a creat un vid în cilindru. Presiunea atmosferică a condus pistonul în jos. Apa de răcire și aburul condensat au fost descărcate din cilindru printr-o conductă (6), iar excesul de abur din cazan printr-o supapă de siguranță (7).
După aceea, motorul a fost din nou gata pentru următoarea injecție de abur. Principalul dezavantaj al mașinii Newcomen era că cilindrul sclav din acesta era în același timp un condensator.
Din cauza asta trebuia să ia rânduri apoi se răcește, apoi se încălzește cilindrul, iar consumul de combustibil s-a dovedit a fi foarte mare.
Mașina Newcomen era voluminoasă, lentă și intermitentă.
Inventatorii ulteriori au adus multe îmbunătățiri pompei Newcomen. Dar schema circuitului Mașinile Newcomen au rămas neschimbate timp de 50 de ani.
Mașină cu aburi James Watt.
În 1765, mecanicul englez James Watt creează motor cu aburi. În anii 1763-1764, a trebuit să repare un eșantion de mașinărie Newcomen care aparținea universității. Watt a realizat un mic model și a început să studieze funcționarea acestuia. Pentru Watt a fost imediat clar că pentru mai multe muncă economică este recomandabil să mențineți cilindrul încălzit constant. În 1768, pe baza acestui model a fost construită o mașină Watt mare la mina proprietarului minei Rebuk, pentru invenția căruia a primit primul său brevet în 1769.
Cea mai fundamentală și importantă din invenția sa a fost separarea cilindrului de abur și a condensatorului, datorită căreia energia nu a fost cheltuită pentru încălzirea constantă a cilindrului. Mașina a devenit mai economic... Eficiența sa a crescut.
De când a început 1776 producția fabricii motoare cu aburi. Mai multe îmbunătățiri fundamentale au fost aduse mașinii din 1776 în comparație cu proiectarea din 1765. Pistonul a fost plasat în interiorul cilindrului, înconjurat de o manta de abur. Capacul a fost închis în partea de sus și cilindrul a fost deschis. Aburul a intrat în cilindru din cazan printr-o conductă laterală. Cilindrul a fost conectat la condensator printr-o conductă echipată cu o supapă de eliberare a aburului. Deasupra acestei supape, a fost plasată o altă supapă de echilibrare.
Cu toate acestea, mașina a făcut o singură mișcare de lucru, a lucrat în spurtsși, prin urmare, ar putea fi folosit doar ca pompă. Pentru ca motorul cu aburi să poată conduce alte mașini, a fost necesar să creeze o mișcare circulară uniformă. Acest motor cu acțiune dublă a fost dezvoltat de Watt în 1782. De la Watt a fost nevoie de eforturi enorme pentru a crea un mecanism de transmitere a mișcării de la piston la arbore, dar Watt a realizat și acest lucru, creând un dispozitiv special de transmisie, care se numește paralelogram de Watt. Acum motor nou Watt era bun pentru a conduce alte mașini de lucru. În perioada 1785-1795, au fost produse 144 dintre aceste motoare cu aburi, iar până în 1800, în Anglia funcționau deja 321 de motoare cu aburi.
Pentru a măsura puterea motoarelor cu aburi, Watt a introdus conceptul "Putere", care este încă folosit ca unitate de putere general acceptată. Una dintre mașinile lui Watt a fost cumpărată de un fabricant de bere pentru a înlocui calul care a alimentat pompa de apă. Atunci când a ales puterea necesară a motorului cu aburi, producătorul de bere a definit forța de muncă a calului ca fiind opt ore de lucru non-stop până când calul a fost complet epuizat. Calculul a arătat că în fiecare secundă calul ridica 75 kg de apă la o înălțime de 1 metru, care a fost luată ca unitate de putere în 1 cai putere.
Motoarele cu aburi erau utilizate în toate ramurile industriei. Au fost utilizate pe scară largă în industrie, transporturi și au devenit odată „motoare ale progresului tehnic”.
dar coeficient acțiune utilă cele mai bune motoare cu aburi nu au depășit 5%! Pentru fiecare 1000 kg de combustibil, lucru util s-au cheltuit doar 50 kg!
Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, schema centralei cu abur a fost îmbunătățită semnificativ, iar principiile sale de bază au supraviețuit până în prezent.
___
Interesant este că, în 1735, primul ventilator din istorie a fost instalat în clădirea Parlamentului englez, care era acționat de o mașină cu aburi.
___
În 1800, un american, proprietarul unei mine de cărbune, a inventat primul lift cu aburi. În 1835, acest ascensor cu aburi a intrat în uz în industria de ridicare a fabricilor din Anglia, apoi a devenit răspândit în Statele Unite.
Și în anii 1850, compania Otis Steam Lift Company a instalat prima lift pentru pasageriîntr-un magazin cu cinci etaje de pe Broadway. Liftul a luat până la cinci persoane și le-a transportat cu o viteză de 20 cm pe secundă.
La 19 ianuarie 1736, s-a născut un inginer scoțian remarcabil, inventatorul mecanic James Watt, ale cărui lucrări au marcat începutul revoluției industriale, mai întâi în Anglia și apoi în întreaga lume. Am decis să vorbim despre cinci dintre invențiile lui Watt.
Motor cu aburi
V sens deplin din acest cuvânt, James Watt nu a fost prima persoană care a inventat mașina cu aburi. Un dispozitiv similar a fost descris de Heron din Alexandria în secolul I d.Hr. Real turbină cu abur a fost inventat mult mai târziu, în Egiptul medieval, de un inginer arab din secolul al XVI-lea, care a propus o metodă de rotire a scuipatului prin forța unui curent de abur îndreptat către lamele fixate de-a lungul marginii roții. James Watt a inventat versatila mașină cu aburi, îmbunătățind motorul cu aburi Newcomen, care era folosit pe vremea lui Watt pentru a pompa apa din minele de cărbune. Prima inovație atât de semnificativă a fost camera izolată de condensare: James Watt a depus un brevet pentru invenția sa în 1769. În același timp, documentul preciza că a inventat nu o nouă mașină cu aburi, ci o mașină cu aburi, a cărei temperatură era întotdeauna egală cu temperatura aburului. Următoarea îmbunătățire a avut ca scop punerea pistonului în cilindru să lucreze util nu datorită presiunii atmosferice, ci folosind presiunea aburului. Mai târziu, el a izolat și cilindrul de abur, iar în 1782 a inventat o mașină cu acțiune dublă care a cvadruplat puterea motorului cu abur, ducând la o economie de 75% a costurilor cu cărbunele. Pe lângă diverse alte îmbunătățiri ale motorului cu aburi, Watt a inventat și regulatorul centrifugal, prin intermediul căruia control automatîn spatele vitezei mașinii, a manometrului și a supapei de accelerație.
Video
Ciocan cu aburi
Pe lângă motorul cu aburi și îmbunătățirile aduse acestuia, Watt a inventat și ciocanul cu aburi. Inventatorul a primit un brevet pentru acesta în 1784, imediat după ce a primit un brevet pentru o mașină cu aburi. Acest dispozitiv a fost echipat cu un volant pentru acționarea ciocanului cu pârghie, care era răspândit la acea vreme. Primul dintre ciocanele lui Watt cântărea 54,5 kilograme și se ridica la o înălțime de 203 milimetri. Apoi Watt a construit un ciocan cu abur de tip pârghie cu piese în cădere cu o greutate de aproximativ 380 de kilograme, producând 300 de lovituri pe minut. Ciocanul cu aburi a fost unul dintre cele mai importante mașini din timpul său și a dominat ingineria mecanică timp de 90 de ani.
Copiați presa
În 1780, Watt a inventat și brevetat presa de copiat portabilă, care consta dintr-o cutie care conține compartimente pentru creioane, pixuri, rigle și hârtie și un compartiment dedicat copierii hârtiei. Cutia metalizată conținea o sursă de vopsea și apă pentru 24 de foi de copiere. Pentru a fixa foaia originală s-a folosit un capac metalic. Înainte de a începe lucrul, foile de copiere au fost păstrate într-o compoziție specială timp de 12 ore. Copierea efectivă a fost făcută prin rotirea mânerului aparatului, care rotea două role de alamă situate în partea de jos a carcasei. Documentul original a fost plasat pe o placă de copiere între capacele liftului. A fost presat pe hârtie de copiere umedă pentru a face o impresie și, astfel, a fost obținută o copie oglindă a documentului pe foile de copiere, care după 24 de ore de uscare a fost gata de utilizare. Compania, fondată de Watt, a produs mașini similare până la sfârșitul secolului al XIX-lea și a fost folosită în munca lor de oameni celebri precum Benjamin Franklin, George Washington și Thomas Jefferson.
În anii săi avansați, inventatorul a lucrat și la o mașină de copiat sculpturi, un eidograf - un dispozitiv mecanic care vă permite să copiați basoreliefuri, medalioane, statui și alte lucruri de cea mai complexă formă cu o precizie ridicată.
Video
Paralelogram de Watt
Un mecanism inventat de Watt în 1784 pentru a da unui piston un motor cu abur mișcare dreaptă... Paralelogramul este format din două brațe orizontale atașate pivotant la capetele brațului vertical, care este fixat în centrul grinzii podului și este rotativ. Virajele neuniforme sunt compensate prin pivotarea brațului vertical. Folosit astăzi pe puntea spateîn unele suspensii auto.
Măsurarea puterii
Watt a sugerat utilizarea conceptului de „cai putere” ca măsură a puterii. Această unitate de măsură a fost utilizată în majoritatea calculelor până în 1882, când Asociația Britanică a Inginerilor a decis să numească unitatea de putere cu numele de Watt - Watt. Acesta a fost primul caz de însușire din istoria tehnologiei. nume propriu unitate de măsură.
Pe vremuri, motorul cu aburi Newcomen a fost folosit cu succes pentru a pompa apa în mine și șantierele navale, care a durat mai mult de 50 de ani. În același timp, întreaga structură a avut dimensiuni impresionante și a necesitat realimentarea constantă a rezervelor de cărbune. Uneori, până la 50 de cai trebuiau folosiți pentru alimentarea cu combustibil a motorului cu aburi. În general, totul indica faptul că această unitate necesită îmbunătățiri, întreaga întrebare era doar cine va veni mai întâi cu această idee.
Începutul unei noi ere în mecanică
La mijlocul anilor 1860, talentatul mecanic James Watt lucra la Universitatea din Glasgow. Odată ce a primit ordinul de a repara o mașină cu aburi Newcomen și, după ce a înțeles proiectarea unității, Watt a decis să încerce să o îmbunătățească puțin. El a sugerat că ar fi posibil să se reducă consumul de combustibil scump dacă cilindrul motorului cu aburi ar fi încălzit constant. La urma urmei, înainte de aceasta, pistonul s-a deplasat în jos și a făcut o muncă utilă datorită faptului că recipientul cu abur a fost răcit prin injecție de apă. Dar, pentru a pune în aplicare această idee, a fost necesar să abordăm problema condensării aburului, pe care Watt a rezolvat-o destul de elegant.
Potrivit unor surse istorice, ideea modului de condensare a aburului a venit în capul lui Watt destul de accidental când și-a văzut avioanele scăpând din cazanele rufelor sub presiune. James a realizat că aburul este un gaz obișnuit, care poate fi direcționat cu ușurință de la un cilindru la alt container, creând o presiune mai mică în el. În aceste scopuri, Watt a decis să folosească o pompă de evacuare și un sistem de țevi de evacuare metalice care luau abur din cilindru.
Motorul cu aburi al lui James Watt
Următoarea îmbunătățire a avut ca scop punerea pistonului în cilindru să lucreze util nu datorită presiunii atmosferice, ci folosind presiunea aburului. Principala dificultate a fost aceea de a face întreaga structură etanșă la aer, deoarece în acel moment nu era ușor să se realizeze acest lucru. Dar Watt a arătat și aici o gândire excelentă - în mașina sa a folosit o frânghie de cânepă înmuiată în ulei ca sigiliu. A fost înfășurat în jurul pistonului în caneluri speciale, ceea ce a făcut posibilă rezolvarea acestei probleme în cea mai mare parte.
Semnificația noului motor cu aburi pentru construcția de locomotive cu aburi
James Watt a înregistrat un brevet pentru invenția sa în 1769. În același timp, documentul preciza că a inventat nu un nou motor cu aburi, ci un motor cu aburi, a cărui temperatură era întotdeauna egală cu temperatura aburului. Probabil, mecanicul talentat nici măcar nu știa atunci cât de semnificativă va deveni îmbunătățirea sa în viitor pentru locomotivele cu aburi. Datorită faptului că pistonul din noul motor s-a deplasat sub influența aburului, a fost posibil să-și crească puterea de mai multe ori, pur și simplu creând mai multă presiune. Astfel, nu a fost nevoie să măriți din nou dimensiunile - ultimul cuvant a rămas pentru compact motoare cu aburi, care foarte curând a început să fie folosit în toate industriile.
James Watt s-a născut pe 19 ianuarie 1736 - Inventator englez, care poartă numele unității de putere watt. Îmbunătățirea Watt la motorul cu aburi este una dintre cele mai semnificative evoluții din istoria tehnologiei. A fost una dintre acele invenții care au început Revoluția Industrială în Anglia în a doua jumătate a secolului al XVII-lea.
Biografia lui James Watt este extrem de interesantă și instructivă. Ea poate fi un exemplu de biografie a unui mare inginer care nu numai că inventează ceva, dar aduce și problema la producerea și utilizarea pe scară largă a invenției sale.
La motorul cu aburi
James Watt s-a născut în micul oraș scoțian Greenock. Tatăl său a construit case și nave și, de asemenea, a avut un atelier în care se fabricau diverse instrumente. Micul James Watt era un copil slab. Deși a fost dat devreme gratuit scoala primara, din cauza bolii, a rămas deseori acasă. Am dobândit independent o bună cunoaștere a științelor fizice și matematice. A fost impresionat în special de cartea savantului olandez Gravesand „Principiile de bază ale fizicii”, scrisă sub influența ideilor lui Newton. În atelierul părinților mei am stăpânit diverse instrumente.
Când Watt avea 18 ani, au decis să-l învețe să fie mecanic - acesta era numele maestrului care făcea instrumente matematice, geofizice și fizice precise în general. În vara anului 1754, James Watt a plecat să studieze meșteșuguri la Glasgow, rămânând cu unchiul său Muirhead, profesor de limbi străvechi la Universitatea din Glasgow. Am petrecut un an ca ucenic într-un singur atelier, dar a devenit clar că era imposibil să urmez o pregătire temeinică acolo. Mulțumită unchiului meu, am întâlnit mai mulți profesori universitari, care ulterior au fost de folos.
Cu acordul tatălui său, Watt a plecat la Londra. S-a dovedit că aici, pentru a deveni maestru, conform legilor breslei, trebuia să fii ucenic timp de șapte ani și să plătești o sumă semnificativă a taxelor de școlarizare. James a reușit să găsească un loc liber cu un ceasornicar, care l-a învățat și gravarea. După ceva timp, Watt a devenit ucenic în atelierul lui John Morgan timp de un an, cu o taxă de școlarizare de 20 de lire sterline. Afacerile tatălui s-au înrăutățit, tânărul Watt trăia foarte economic, îl căuta Venit suplimentar... În ciuda acestui fapt, Watt a arătat o mare dorință de a stăpâni ambarcațiunea. Începând prin a face meserii simple, un an mai târziu a produs instrumente atât de sofisticate precum sextantul reflectorizant.
La sfârșitul anului 1756, J. Watt a plecat la Glasgow, unde a dorit să-și deschidă propriul atelier pentru fabricarea instrumentelor matematice, dar nu a primit permisiunea atelierului. Din fericire, cu ajutorul unor profesori cunoscuți, a reușit să devină mecanic la Universitatea din Glasgow. Cu siguranță a avut un loc de muncă universitar crucial pentru viitor și Watt și istoria tehnologiei. În special, Watt l-a întâlnit pe celebrul fizician și chimist J. Black, care a descoperit așa-numita căldură latentă de vaporizare. Watt s-a împrietenit și cu mulți studenți. Celebrul profesor Robison și-a amintit cum, în calitate de student, l-a întâlnit pe Watt și a fost uimit de cunoștințele sale. Elevii care se confruntă cu dificultăți s-au adresat adesea la tânărul mecanic pentru sfaturi. Și el, dacă nu știa răspunsul la întrebare, a început să-l studieze. Pentru a citi una dintre primele lucrări pe mașini, Watt a studiat limba germană și, mai târziu, cu o ocazie similară, italiana.
Invenţie
Serios, Watt a început să lucreze la motorul cu aburi după iarna 1763-1764. a reparat un model al motorului cu aburi al lui Newcomen care aparținea Facultății de Filosofie Naturală a Universității Glasgow.
Motorul cu aburi Newcomen a fost inventat în 1711 și în cele din urmă a găsit o utilizare pe scară largă pentru pomparea apei din minele de cărbune. Mașina Newcomen îmbunătățită a funcționat după cum urmează. Apa fierbea în ceaun. Deasupra cazanului era un cilindru de mașină atașat la o grindă a casei. Când pistonul s-a ridicat, a fost introdus abur în cilindru. După ce a ajuns la piston poziția superioară, alimentarea cu abur a fost oprită și apa rece a fost injectată în cilindru. Aburul s-a condensat, s-a creat un vid și, din cauza presiunii atmosferice, pistonul s-a deplasat în jos - aceasta a fost mișcarea de lucru a mașinii.
Când Watt a reparat un model Newcomen, sa dovedit că are nevoie de o injecție excesivă de apă rece. Intrigat de acest fenomen, Watt a început cercetări ample. El a concluzionat că performanța slabă a modelului în comparație cu mașină adevărată Newcomen este cauzat de condensarea aburului viu la intrarea în cilindru. El a efectuat experimente în care a studiat proprietățile de bază ale aburului: relația dintre presiune și temperatură, determinarea volumului specific de abur, căldura latentă de vaporizare. După aceea, el caută un mijloc de a reduce condensul inițial al aburului. Am decis asta pt o utilizare mai bună abur, este necesar ca cilindrul să aibă temperatura aburului care pătrunde în el și să nu se răcească. În consecință, lui Watt i-a venit ideea condensării aburului într-un frigider separat. Trebuie remarcat faptul că, efectuând experimente, Watt s-a consultat cu J. Black.
În plus față de un frigider separat, Watt a făcut alte câteva îmbunătățiri: a sugerat utilizarea ceară sau grăsime pentru a sigila pistonul, închideți partea superioară a cilindrului cu un capac prin care trece o tijă rotundă. În plus, el a sugerat ca cilindrul să fie acoperit cu lemn sau altă izolație.
Implementarea invenției
În 1765 Watt construiește din ce în ce mai mult modele mari mașina lui și se asigură că deciziile luate, dar nu au existat fonduri suficiente pentru a continua cercetarea. Prietenii, în special Black, au încercat să-l ajute pe Watt organizând sprijinul unor capitalisti. În primul rând, Watt a fost ajutat de prietenul lui Black, Dr. Rebuk, un renumit chimist și producător de fier.
Acordul încheiat de Watt și Rebuk prevedea că acesta din urmă va primi două treimi din profiturile obținute din utilizarea mașinii cu aburi. În schimb, el s-a angajat să finanțeze experimente cu mașina și să plătească pentru un brevet. La 5 ianuarie 1769, Watt a primit un brevet pentru „o metodă de reducere a consumului de abur și, ca rezultat, de combustibil în mașini de pompieri". Brevetul a fost acordat timp de 14 ani. Fabricarea a început mașini mari, dar ulterior afacerile lui Rebuk s-au deteriorat și munca a încetat.
Trebuie remarcat faptul că în 1768 J. Watt a întâlnit un inginer și antreprenor remarcabil M. Bolton - proprietarul unei fabrici de prelucrare a metalelor din Birmingham - și a vrut să-l atragă ca al treilea din companie, dar Bolton a refuzat. Când Rebuk a dat faliment în 1773, mașina lui Watt și drepturile la venituri viitoare au trecut în jurisdicția departamentului de faliment al creditorilor, iar Bolton le-a cumpărat. În același timp, a încheiat un acord cu Watt în aceleași condiții ca Rebuk: și-a asumat costurile asociate experimentelor și fabricării mașinii cu abur, precum și latura comercialăîntreprinderi. Watt s-a angajat să efectueze cercetări suplimentare și proiectarea mașinii.
În 1774 Watt s-a mutat la Birmingham și de atunci a început cea mai fructuoasă perioadă a activității sale - implementarea proiectului inițial al unei mașini de ridicat apa și crearea unui nou tip de mașină - în special în scopuri de fabrică.
În primul rând, au reproiectat unele piese, au asamblat și au pornit mașina, fabricată la fabrica Rebuka, cu un cilindru cu un diametru de 18 inci (457 mm) și o cursă a pistonului de 5 picioare (1,5 m). Testele au arătat că această mașină este de 3-4,5 ori mai economică decât mașinile Newcomen.
Dar înainte de a organiza producția de mașini, Watt și Bolton s-au ocupat de extinderea brevetului. Această problemă a fost luată în considerare de parlament, care a prelungit brevetul pentru 25 de ani, adică până în 1800.
Comenzile pentru mașini au început să sosească. În 1780, Watt a construit 40 de mașini, dintre care jumătate au fost instalate în minele de cupru din Cornwall. Bolton a făcut afaceri la uzină, iar Watt a trebuit să petreacă mult timp în Cornwall - instalând mașini, pornind-le, testându-le, calcule financiare cu proprietarii minelor. La început, producția nu a dat profit: organizarea producției necesita costuri fixe. În plus, proprietarii minelor au plătit brevetul la un moment nepotrivit. Procesele au fost încălcate împotriva contravenienților, care, după cum se obișnuiește în Anglia, au fost foarte lente și costisitoare. Abia în 1786-1787. cazurile s-au îmbunătățit, în special, au fost câștigate proceduri împotriva proprietarilor de mine în ceea ce privește remunerația.
Au fost și alte dificultăți. În special, fabrica nu avea suficienți muncitori buni. Din cauza lipsei de asistenți calificați, Watt însuși a efectuat experimente, a făcut desene și și-a instalat mașinile. De-a lungul timpului, fabrica a dezvoltat un tip „normal” de mașini de ridicat apa acțiune simplă(vezi Figura), care a fost utilizată pentru a pompa apa.
Îmbunătățirea motorului cu aburi
Prima și una dintre cele mai importante îmbunătățiri ale motorului cu aburi a fost utilizarea expansiunii aburului, alimentarea cu abur a cilindrului nu a fost viteza maxima piston. Watt a obținut un brevet pentru această invenție în 1782. În descrierea invenției, Watt a indicat un sfert din cursa pistonului ca o durată avantajoasă a injecției cu abur.
Pentru ca motorul cu aburi să poată fi utilizat pentru acționarea mașinilor-unelte, a fost necesar să se convertească mișcarea oscilatorie a fasciculului de echilibru în rotație continuă a arborelui. Cel mai simplu mod de a face acest lucru a fost utilizarea unei biele cu manivelă. Dar în 1780, unii Picard au obținut un brevet pentru utilizarea unei manivele în „mașinile de pompieri”. Prin urmare, Watt a găsit alte modalități de a rezolva problema, în special, a inventat un mecanism, așa-numita „roată solară și planetară”, care a fost utilizată în mașinile lui Watt până la expirarea brevetului Picard.
Watt a scos apoi un brevet pentru o mașină cu efect dublu, în care aburul apăsa pe un piston alternativ pe ambele părți. Dar crearea unei mașini cu acțiune dublă a necesitat o schimbare a metodei de transfer a forței de la piston la echilibror: transmisia cu lanț, care a fost folosită anterior, nu putea transfera forțe de compresie. Apoi Watt a creat așa-numitul paralelogram al lui Watt.
O mașină proiectată să conducă mașini-unelte trebuie să aibă o uniformitate ridicată a mișcării. Pentru a asigura acest lucru, Watt a inventat regulator automat- regulator central conectat la supapa de accelerație.
Ulterior, el a făcut multe alte inovații - a folosit un manometru de mercur pentru a măsura presiunea într-un cazan, un gabarit de apă din cazane, un vid de mercur într-un condensator. De asemenea, a făcut multe alte invenții.
Ulterior, meritele lui Watt au devenit general recunoscute. În 1784 a fost ales membru al Societății Regale din Edinburgh, în 1785 - la Londra și în 1814 - la Academia de Științe din Paris.