蒸気機関の発明

ベットマン/寄稿者/ゲッティイメージズ

蒸気エンジンは、熱を使用して蒸気を生成するメカニズムであり、蒸気は次に一般的に知られている機械的プロセスを実行します。 仕事。 何人かの発明者と革新者が動力として蒸気を使用するさまざまな側面に取り組みましたが、初期の蒸気エンジンの主要な開発には 3 人の発明者と 3 つの主要なエンジン設計が関与していました。

Thomas Savery と最初の蒸気ポンプ

仕事に使用された最初の蒸気機関はイギリス人によって特許を取得した トーマス・サヴェリー 1698 年に、坑道から水を汲み出すために使用されました。基本的なプロセスには、水で満たされたシリンダーが含まれていました。次に、蒸気がシリンダーに送られ、水が置換され、水は一方向弁を通って流出しました。すべての水が排出されたら、シリンダーに冷水を噴霧してシリンダーの温度を下げ、内部の蒸気を凝縮させました。これにより、シリンダー内に真空が作成され、追加の水が引き上げられてシリンダーが補充され、ポンプ サイクルが完了します。

トーマス・ニューコメンのピストンポンプ

別のイギリス人、 トーマス・ニューコメン 、サヴェリーのポンプを 1712 年頃に開発したデザインで改良した。 ニューコメンのエンジンはシリンダーの中にピストンを含んでいた。ピストンの上部は、ピボットビームの一端に接続されていました。ポンプ機構がビームのもう一方の端に接続され、ビームがポンプ側で上に傾くたびに水が汲み上げられるようになっていました。ポンプを推進するために、蒸気がピストン シリンダーに送られました。同時に、カウンターウェイトがポンプ側のビームを引き下げ、ピストンが蒸気シリンダーの上部まで上昇しました。シリンダーが蒸気で満たされると、シリンダー内に冷水が噴霧され、蒸気が急速に凝縮し、シリンダー内に真空が作成されます。これによりピストンが下がり、ビームがピストン側で下に移動し、ポンプ側で上に移動しました。このサイクルは、蒸気がシリンダーに適用されている限り、自動的に繰り返されます。

Newcomen のピストン設計は、汲み出される水とポンプ力を生み出すために使用されるシリンダーとの間を効果的に分離しました。これにより、Savery の元の設計の効率が大幅に向上しました。しかし、Savery は彼自身の蒸気ポンプに関する広範な特許を保持していたため、Newcomen は Savery と協力してピストン ポンプの特許を取得しなければなりませんでした。

ジェームズ・ワットの改善

スコッツマン ジェームズ・ワット 後半にかけて大幅に改良・開発された蒸気機関 18世紀 、それを真に実行可能な機械にして、 産業革命 .ワットの最初の主要な技術革新は、ピストンを含む同じシリンダーで蒸気を冷却する必要がないように、独立したコンデンサーを含めることでした。これにより、ピストン シリンダーの温度がより一定に保たれ、エンジンの燃料効率が大幅に向上しました。ワットはまた、上下のポンピング動作ではなく、シャフトを回転させることができるエンジンと、エンジンとワークロードの間のスムーズな動力伝達を可能にするフライホイールも開発しました。これらおよびその他の技術革新により、蒸気エンジンはさまざまな工場プロセスに適用できるようになり、ワットと彼のビジネス パートナーであるマシュー ボールトンは、産業用に数百のエンジンを製造しました。

後の蒸気機関

19 世紀初頭に高圧蒸気エンジンの主要な技術革新が見られ、これはワットやその他の蒸気エンジンのパイオニアの低圧設計よりもはるかに効率的でした。これにより、はるかに小型でより強力な蒸気エンジンが開発され、列車やボートに動力を供給したり、工場でのこぎりを動かすなど、より広い範囲の産業作業を実行したりできました。これらのエンジンの 2 人の重要な革新者は、アメリカ人のオリバー エバンスとイギリス人のリチャード トレビシックでした。時が経つにつれて、蒸気エンジンは、ほとんどの種類の移動および産業作業で内燃機関に置き換えられましたが、電気を生成するための蒸気発生器の使用は、今日でも電力生産の重要な部分です.