James Watt nie tylko wynalazł maszynę parową. Poprawił to.
Urodzony w Greenlock w Szkocji w 1736 roku Watt był w dużej mierze samoukiem. Karierę rozpoczął jako konstruktor instrumentów. Później pracował na kanale Forth and Clyde. Wiedział, jak działają mechanizmy i wiedział, jak się psują.
Kilka dekad wcześniej Thomas Newcomen stworzył pierwszy praktyczny silnik parowy. Wypompowywał wodę z kopalni. Było nieporęczne. Zużyło dużo paliwa. Był nieskuteczny.
Watt dostrzegł problem. Po każdym zwolnieniu ciśnienia silnik ochładzał się. Energia została utracona w postaci ciepła. Wymyślił, jak temu zapobiec.
Pojedynczy kondensator, który zmienił wszystko
W 1769 roku Watt opatentował oddzielny skraplacz.
To był przełom. Zamiast chłodzić cały cylinder, chłodził oddzielną komorę. Główny cylinder pozostawał gorący. Para skrapla się gdzie indziej. Ta niewielka zmiana radykalnie zwiększyła wydajność.
Nie zbudował ich sam. Matthew Bolton zapewnił finansowanie i przestrzeń produkcyjną. Razem rozpoczęli produkcję nowego silnika w 1775 roku.
Bolton i Watt zostali partnerami. Biznes rósł. Rosnące zapotrzebowanie na efektywną energię zostało zaspokojone.
Od pchania do ciągnięcia: rewolucja rotacyjna
Oryginalne silniki poruszały się tylko w górę i w dół. To był ruch do przodu. Większość maszyn wymagała rotacji.
W 1781 roku Watt dodał ruch obrotowy. Użył przekładni planetarnej łączącej Słońce z planetą, aby przekształcić ruch posuwisto-zwrotny w obrót. Teraz silnik mógł napędzać mechanizmy fabryczne. Mógł skręcić kołami. Mógłby zastąpić konie.
Ale nadal miał ograniczenia.
Silnik dwustronnego działania i waga przemysłowa
W 1782 roku Watt wprowadził maszynę parową dwustronnego działania.
Wcześniej para popychała tłok w jednym kierunku. Teraz pchał i ciągnął. Moc wzrosła dwukrotnie. Wydajność ponownie się poprawiła.
Wymagało to nowego sposobu połączenia tłoka z wahaczem. Pręt musiał poruszać się po linii prostej. Nie powinien był zdumiewać.
Watt rozwiązał ten problem w 1784 roku. Opracował system połączonych prętów. Tłoczysko było skierowane prostopadle. Mechanika była trudna. Silnik był stabilny.
Zarządzanie, bezpieczeństwo i dziedzictwo
Silnik, który wymknął się spod kontroli, jest niebezpieczny. Watt dbał o zarządzanie.
W 1788 zastosował regulator odśrodkowy. Urządzenie to automatycznie kontrolowało prędkość obrotową silnika. Reagował na zmiany obciążenia. Jeśli silnik kręcił się zbyt szybko, gubernator zwalniał go. Jeśli zwalniał, gubernator przyspieszał. Sterowanie automatyczne. Wyprzedza swoje czasy o dekady.
W 1790 roku wynalazł także manometr. Bezpieczeństwo miało znaczenie. Monitorowanie ciśnienia zrobiło różnicę.
Te dodatki praktycznie uzupełniły silnik Watta.
Dlaczego jest to dziś ważne?
Silnik Watta miał ogromne konsekwencje. Dało energię rewolucji przemysłowej. Fabryki nie musiały już być lokalizowane w pobliżu rzek. Mogą być wszędzie. Produkcja wzrosła o rzędy wielkości. Miasta rosły.
Watt wprowadził pojęcie mocy, aby reklamować swoje silniki. Potrzebował sposobu, aby rolnicy i producenci mogli zrozumieć, ile energii kupują.
Zmarł w 1819 roku w Heathfield Hall, niedaleko Birmingham.
Ale jego imię pozostało.
Wat to jednostka mocy.
