First engines

n jurul anului 1600 mai multi experimentatori au utilizat aburul la mici fntni functionand pe principiul filtrului de cafea. Aburul generat intrun recipient cu ap, era apoi expulzat printro duz plasata la partea de sus a acestuia. Aceste dispozitive aveau eficiena scazuta i serveau numai pentru a demonstra ca functioneaza.

n 1662 Edward Somerset, a publicat o carte in care avanseaza ideea unei pompe cu abur folosita pentru a furniza ap unei fntni: condensand aburul dintr-un recipient prin stropirea acestuia cu ap rece, se crea in interiorul sau vid. Acesta fcea sa se ridice apa din putul la care recipientul era apoi conectat. Apa astfel aspirata in recipient era in continuare evacuata prin fierbere la un nivel superior dupa care ciclul se relua..

n 1673, la Paris, unde lucra cu Christian Huygens i Gottfried Leibniz, hughenotul Denis Papin s-a interesat prima data de folosirea vidului pentru propulsie.

A lucrat apoi (din 1676 pana in 1679) la Londra, cu Robert Boyle. n aceast perioad, Papin a inventat autoclava cu abur, un fel de oala de gatit sub presiune cu supap de siguran, pentru brevetarea careia s-a adresat n 1679, Royal Society. A rmas la Londra, pn in 1687, cnd a plecat n Germania pentru a prelua un post academic.

Autoclava cu abur Denis Papin (1679).

Oal de gtit "Papin", sfritul secolului XVIII.La Marburg, pe baza observatiilor legate de fuctionarea autoclavei sale, construieste in 1690 un prim model de motor cu abur cu piston. n timpul ederii sale la Kassel (Germania), n 1704, el a construit si o barca propulsata de motorul su cu abur, iar in 1705, cu ajutorul lui Gottfried Leibniz, Papin dezvolta al doilea motor cu abur al sau, bazat pe o invenie a lui Thomas Savery.

Primul motor cu abur cu

piston al lui Papin, 1690.

Al doilea motor cu abur Papin, 1707

Pe 2 iulie 1698 Thomas Savery patentase la Royal Society, in Anglia, primul sau motor cu aburi despre care afirma ca se poate folosi pentru evacuarea apei din mine, pentru stingerea incendiilor, aprovizionarea cu apa a oraselor etc.

Fire pump, Savery system, 1698.

The 1698 Savery Engine, based on the designs of Denis PapinMotor lui Savery nu avea piston, i nici alte parti in miscare cu excepia robinetilor. Aburul produs in boiler era admis in vasul de lucru, impingand de acolo apa care era astfel ridicata printr-o conducta. Cand vasul de lucru era plin cu abur, robinetul dintre boiler i vasul de lucru se nchidea. Apoi vasul de lucru era racit din exterior, ceea ce avea ca efect condensarea aburului si scaderea presiunii in vas. Astfel, o noua transa de apa era atrasa prin conducta inferioara, in boiler si ciclul se relua.

Savery a a fost primul care a folosit, prin comparatie, termenul cal putere.Totusi, datorita pierderilor mari de caldura, masina lui avea un randament scazut, necesita reparatii frecvente si nu putea ridica apa decat pana la inaltimea de 12m.

Intors la Londra, Papin a depuns ntre 1707 i 1712, mai multe lucrari ale sale pentru a fi brevetate la Royal Society, insa fara succes.

No higher resolution available.Newcomen_atmospheric_engine_animation.gif (290 419 pixels, file size: 72 KB,

Motorul atmosferic cu abur, cu piston, al lui Thomas Newcomen patentat n 1712, valorifica forta aburului pentru a produce lucru mecanic.Asemenea motoare au fost utilizate atat n Marea Britanie cat i n Europa, n principal pentru a pompa apa din mine.

James Watt (n. 19 ianuarie 1736 - d. 19 / 25 august 1819) inventator i inginer scoian, care a activat ntr-o perioad de efervescen a revoluiei industriale, fiind cel care a adus importante mbuntiri funcionrii mainii cu abur a lui Thomas Newcomen, prin inventarea camerei de condensare a aburului separat, respectiv reproiectarea i adaptarea regulatorului centrifugal la mainile sale cu abur. James Watt este, de asemenea, inventatorul i deintorul patentului primei locomotive cu abur.

S-a nscut n localitatea Greenock din Scoia. Studiile i le-a terminat la Londra, unde si-a nceput i activitatea de fabricant de instrumente matematice (1754). Revenit pe plaiurile natale, a fabricat mai nti instrumente matematice pentru Universitatea din Glasgow. Aici i s-a oferit ocazia s repare o main cu abur Newcomen. Aa i-a venit ideea imbunatatirii performanelor acesteia.

Astfel au aprut "camera separat de condensare a aburului" (1769).Ulterior se mut n Anglia la Birmingham. Aici se nscrie ntr-un club, Lunar Society (traducere aproximativ Societatea fantezitilor), care - n ciuda numelui - era de fapt un club tiinific format din inventatori. Multe din originalele lucrrilor sale se gsesc la "Birmingham Cultural Library" (Biblioteca Central din Birmingham).

James Watt, mpreun cu un industria britanic, Matthew Boulton, reuesc s creeze o intreprindere care a fabricat ceea ce se numea maina cu abur a lui Watt, mbuntit (1774). Primele motoare instalate i puse la lucru n ntreprinderi comerciale n 1776, produceau insa, numai micare alternativa, fiind utilizate pentru pomparea apei din mine. Boulton l-a ndemnat pe Watt s converteasc micarea alternativa a pistonului pentru a produce energie de rotaie. Dei arborele cotit (crank shaft) prea o soluie logic i evident pentru aceast conversie, Watt i Boulton erau blocai de existena unui brevet, al crui titular, James Pickard i asociaii propuseser o licen n cruce cu condensatorul extern, dar Watt s-a opus. Impreun cu un alt inventator scoian William Murdoch, au creat un angrenaj de convertire a micrii verticale n micare de rotaie, angrenajul soare cu planetare (sun and planet gear) pe care l-au brevetat n 1781. Astfel, domeniul de utilizare al masinii sale s-a extins si la mcinat, esut i prelucrat.Ulterior, a mai realizat o main cu dubl aciune (dublu efect), la care aburul acioneaza alternativ pe cele dou fete ale pistonului (1782). Cea mai mare realizare a sa este considerat brevetarea n anul 1784 a locomotivei cu abur. n urmtorii ase ani, James Watt a fcut o serie de alte mbuntiri i modificri la motorul cu abur, printre care o clapeta de acceleraie pentru a controla puterea motorului, un regulatorator centrifugal, pentru mentinerea turatiei la un anumit nivel, brevetat n (1788) etc.Toate aceste mbuntiri luate mpreun au avut ca rezultat cresterea randamentului utilizrii combustibilului de catre motor, de pn la cinci ori fata de cel al motorului Newcomen.

Steam engine designed by Boulton& Watt. Engraving of a 1784 engine.

Reproduction of James Watt's steam engine

Original Condenser by James Watt.

Watt este cel care, pentru a putea compara puterile diferitelor maini cu abur ale timpului, a introdus calul-putere ca unitate de msur pentru putere, echivalentul ridicrii a 550 livre ntr-o secund, adic a 745,7 Watt (n Sistemul Internaional).

Din cauza pericolului de explozie al cazanelor de nalt presiune i problemelor cu scurgerile de fluid, Watt a utilizat la toate motoarele lui numai abur de joasa presiune.