Vapeur

Le moteur de vapeur était l'un des mécanismes essentiels qui ont conduit la révolution industrielle. Cependant, comme beaucoup d'autres développements du temps, le moteur de vapeur n'a pas été inventé alors mais a été amélioré ; son existence avait débuté dans des périodes antiques.

La première mention formelle du vapeur-moteur en littérature scientifique a été faite par le héros égyptien antique, cependant l'invention de plusieurs des mécanismes qu'il énumère est souvent attribué à Cestibus. Il a proposé l'utilisation de la puissance de vapeur - l'expansion de l'eau de chauffage pour forcer le mouvement et pour effectuer le travail - dans une variété de mécanismes, tels que des porte-ouvreurs et des libations mécanisées d'autel activés en chauffant des chambres à air, aussi bien que les petites chambres de vapeur qui ont sifflé pendant que la vapeur de chauffage partait d'elles. Celles-ci ont semblé avoir été adoptées seulement pour l'usage dans des autels, et très peu progrès a été fait en trouvant une application plus pratique jusqu'à la période médiévale tôt.

Il avait lieu pendant cette période que l'intérêt des scientifiques et des inventeurs dans la puissance de la vapeur a été rallumée. À Reims en douzième siècle tôt, une horloge vapeur-actionnée a été construite pour une église. Plusieurs disciples ont étudié les propriétés et les applications de la puissance de vapeur. Le da Vinci tout de cardan, de Matthesius, d'Augostino Ramelli, et de Leonardo de Hieronymus a écrit les travaux théoriques sur la matière. Blasco de Garay a censément employé la puissance de vapeur d'actionner des roues à aubes sur un bateau ; d'autres modèles fonctionnels des moteurs de vapeur pour soulever l'eau au-dessus du niveau auquel on le trouve ont été conçus par Porta, Salomon de Caus, Giovanni Branea, David Ramseye, et John Wilkins tout au long du dix-septième siècle. Cependant, la période l'où la puissance de vapeur a hérité l'utilisation pratique a commencé par les travaux d'Edouard Somerset, marquis de Worcester. Bien qu'il n'ait pas été réussi dans le marketing son appareil, il a créé un modèle à grande échelle pour le déplacement de l'eau des mines.

Ceci déclenché une période du développement sérieux du sujet. Jean Hautefeuille a présenté le piston dans le moteur de vapeur afin de transférer la pression de l'eau d'évaporation à l'énergie cinétique. En Huygens 1680 présenté un moteur entièrement actionné au gaz, avec des cylindres et des pistons, à l'académie des sciences en Hollande. Plus tard, à Paris, son apprenti Denis Papin modifierait le moteur, en utilisant la condensation de la vapeur dans une chambre froide pour créer un vide et pour propulser l'eau vers le haut. Là où Huygens avait employé la poudre pour lancer l'action du moteur, Papin a proposé l'introduction d'un peu de l'eau dans la chambre à parois minces et puis allumer un feu sous lui pour la chaleur. Papin créerait une série de chaudières d'efficacité croissante, et suggère leur utilisation pour d'autres applications, telles que les roues à aubes de propulsion dans des bateaux et les moulins, cependant ceux-ci, aussi, n'ont jamais hérité la pratique au delà de l'expérimental.

À environ cette fois, les ingénieurs anglais ont gagné du terrain sous l'encouragement de Charles I. La pression montait également pour concevoir un moteur de vapeur efficace en raison du besoin croissant de charbon dans les diverses industries qui ont commencé à se développer vers la fin des dix-septièmes et dix-huitième siècles. Vers la fin du dix-septième siècle, Thomas Savery conçu et dans 1699 a construit un moteur pratique pour le déplacement de l'eau des mines.

La vapeur a été chauffée, pression croissante jusqu'à ce qu'elle ait sorti la chambre ; alors elle a été refroidie, créant un vide et tirant l'eau vers le haut du réservoir ci-dessous quand la valve a été ouverte. Savery a également ajouté une chaudière secondaire, pour présenter l'eau dans la chaudière primaire sans interrompre son action. Le premier un tel moteur a été installé chez Kensington, soulevant 3.000 gallons de l'eau par heure et employant une moyenne d'un boisseau de charbon chaque jour ouvrable. Ceci a permis à des mineurs de fouiller de plus en plus plus profond dans des gisements de charbon. Cependant, il y avait plusieurs problèmes liés au moteur de Savery. La haute pression dans des mines plus profondes, sans soupapes de sûreté, a mené à l'explosion occasionnelle des chaudières à partir de la pression excessive. L'appareil était également relativement petit, signifiant que plusieurs ont dû être installés pour vidanger efficacement une mine, et menant à une dépense coûteuse de charbon. De diverses améliorations ont été apportées sur la machine.

Thomas Newcomen, associé de Savery, essayé pour attacher un faisceau au piston afin de dériver le travail mécanique du moteur. Cependant, ce mouvement ne pourrait pas être effectué sans à-coup et sans interruption, pendant que la chambre de condensation devait être refroidie et de chauffage encore, ayant pour résultat un mouvement lançant. Plus tard, le watt de James autre a amélioré l'efficacité du système en séparant les chambres d'ébullition et de condensation. Ceci a éliminé le besoin de refroidissement, et a réduit la quantité de charbon utilisée parce que le piston a maintenant voyagé deux fois dans chaque cycle d'opération, donnant deux fois le rendement. Des pistons et les cylindres ont pu maintenant être fabriqués pour assortir avec précision avec le foreur de John Wilkinson. Employer un lien de trois-barre qui a relié le piston mobile à fixe et les tiges jointes, vers l'avant-et-vers l'arrière le mouvement du piston pourrait fournir le mouvement rotatoire dans une tige.

Ces innovations ont finalement rendu l'utilisation du moteur de vapeur répandue et accessible aux opérations industrielles. À l'aide de Mathew Boulton, le watt a formé une compagnie qui a fabriqué des moteurs de vapeur, produisant des milliers de modèles dans leur pratique. L'introduction de moteur de vapeur a eu un grand effet sur l'Angleterre rapidement d'industrialisation. Les mines pourraient fonctionner plus efficacement pendant que l'eau trouvée dans leurs extensions plus profondes devenait démontable. L'eau a pu être maintenant pompée également plus efficacement aux villes industrielles serrées et exigeantes. Waterwheels aussi bien que des machines plus compliquées d'usine pourrait être actionné avec la vapeur, et essentiellement le même mécanisme pourrait être employé pour actionner un bateau à vapeur.

L'application rotatoire de moteur de vapeur serait par la suite employée dans la création des chemins de fer. Dans chaque aspect d'industrie, le moteur de vapeur a apporté un moyen accéléré et plus efficace pour la production, le transport, et l'accélération.

Sources:

Bellis, Mary. “The History of Steam Engines” Inventors . < http://inventors.about.com/library/inventors/blsteamengine.htm  >

Thurston, Robert H. “A HISTORY OF THE GROWTH OF THE STEAM-ENGINE.” 1878, D. Appleton and Co., New York . 2 December 2005 . <http://www.history.rochester.edu/steam/thurston/1878 >