Изум и развој парног мотора

Парни мотори су механизми који користе топлоту за стварање паре, која заузврат изводи механичке процесе, познате углавном као посао. Док је неколико проналазача и иноватора радило на различитим аспектима употребе паре за напајање, главни развој раних парних мотора укључује три проналазача и три главна дизајна мотора.

Први парни мотор коришћен за рад патентирао је Енглез Тхомас Савери 1698. године и коришћена је за испумпавање воде из рудничких шахтова. Основни поступак подразумевао је цилиндар који је био напуњен водом. Затим је пару испоручен у цилиндар, замењује воду која је истјекла кроз једносмјерни вентил. Једном када се сва вода избаци, цилиндар је испран хладном водом да би се спустила температура у цилиндру и кондензовала пара изнутра. Ово је створило вакуум унутар цилиндра, који је затим повукао додатну воду за поновно пуњење цилиндра, завршавајући циклус пумпе.

Још један Енглез, Тхомас Невцомен, побољшан на Славери-овој пумпи дизајном који је развио око 1712. године. Невцомен-ов мотор имао је клип у унутрашњости цилиндра. Врх клипа био је повезан на један крај кретне греде. Механизам пумпе је био повезан на други крај снопа тако да се вода извлачила сваки пут када се греда нагињала на крају пумпе. За покретање пумпе, пара је допремљена у клипни цилиндар. У исто време, протутежа је повукла греду на крају пумпе, због чега се клип подигао до врха парног цилиндра. Једном када је цилиндар напуњен паром, хладна вода је прскана унутар цилиндра, брзо кондензирајући пару и стварајући вакуум унутар цилиндра. То је узроковало пад клипа, померајући греду доле на крају клипа и горе на крају пумпе. Циклус се затим аутоматски понављао све док се пара ставила на цилиндар.

Невцоменова конструкција клипа ефикасно је створила раздвајање између воде која се испумпава и цилиндра који се користи за стварање снаге црпања. То се увелике побољшало ефикасношћу оригиналног дизајна Славери-а. Међутим, будући да је Савери'с имао широки патент на своју парну пумпу, Невцомен је морао сарађивати са Савери-ом да би патентирао клипну пумпу.

Сцотсман Јамес Ватт значајно побољшао и развио парни строј током друге половине 18. век, чинећи то заиста одрживим дијелом машинерије који је помогао у покретању Индустријска револуција. Прва велика Ватт-ова иновација била је укључивање одвојеног кондензатора, тако да пара није морала да се хлади у истом цилиндру у коме се налазио клип. То је значило да клипни цилиндар остаје на знатно конзистентнијој температури, што знатно повећава економичност горива. Ватт је такође развио мотор који може да ротира осовину, уместо радње пумпе надоле-доле, као и замашњак који омогућава несметан пренос снаге између мотора и радног оптерећења. Уз ове и друге иновације, парни мотор је постао применљив у разним фабрикама процеси, а Ватт и његов пословни партнер, Маттхев Боултон, изградили су неколико стотина мотора за индустријска употреба.

У раном 19. веку дошло је до великих иновација парних мотора високог притиска, који су били много ефикаснији од дизајна Ватт-а и осталих пионира са парним мотором са ниским притиском. То је довело до развоја много мањих, снажнијих парних машина које би се могле користити за напајање возова и чамаца и за обављање ширег спектра индустријских задатака, као што су покретање тестере у млиновима. Два важна иноватора ових мотора били су Американац Оливер Еванс и Енглез Рицхард Тревитхицк. Временом су парни стројеви замењени мотором са унутрашњим сагоревањем за већину типова локомотива и индустријских рад, али употреба генератора паре за стварање електричне енергије остаје важан део производње електричне енергије данас.