Паровая машина Ньюкомена — пароатмосферная машина, которая использовалась для откачки воды в шахтах и получила широкое распространение в XVIII веке.

История

К началу XVIII века в Англии возникли условия, при которых создание индустриальной техники стало выгодным владельцам мануфактур и иx финансистам. Таких условий не было ни в античную эпоху, ни в средневековье, ни в эпоху Возрождения. Только в конце XVII столетия паровые двигатели были созданы как единичные курьёзы. В 1705 году кузнец по профессии Томас Ньюкомен совместно с лудильщиком Дж. Коули построил паровой насос, опыты по совершенствованию которого продолжались около десяти лет, пока он не начал исправно работать (1712). В этой установке двигатель был соединён с насосом. Это была довольно эффективная для своего времени машина, которая впервые соединила паровой двигатель (цилиндр, в котором происходило расширение и конденсация пара) с кривошипно-шатунным механизмом.

Однако на своё изобретение Ньюкомен не смог получить патент, так как паровой водоподъёмник был запатентован ещё в 1698 году Т. Севери, с которым Ньюкомен позднее сотрудничал, поскольку патент Севери получил по акту Парламента право действия до 1733 года. Устройством Севери был поршневой паровой насос, и, очевидно, не слишком эффективный, так как тепло пара каждый раз терялось во время охлаждения контейнера, и довольно опасный в эксплуатации, так как вследствие высокого давления пара ёмкости и трубопроводы двигателя иногда взрывались. Так как это устройство можно было использовать как для вращения колёс водяной мельницы, так и для откачки воды из шахт изобретатель назвал его «другом рудокопа».

Устройство

При работе паровой машины вакуумного типа в начале такта пар низкого давления впускается в рабочую камеру или цилиндр. Впускной клапан после этого закрывается, и пар охлаждается, конденсируясь. В двигателе Ньюкомена охлаждающая вода распыляется непосредственно в цилиндр и конденсат сбегает в сборник конденсата. Атмосферное давление в верхней части цилиндра давит на поршень и вызывает его перемещение вниз, то есть рабочий ход. Машина работала путём создания в огромном цилиндре пара с последующим охлаждением его впрыском холодной воды, что создавало вакуум в цилидре в свою очередь опускавший цилиндр тем самым производя полезную работу Поскольку отдельный конденсатор в машине отсутствовал, то машина была более рентабельной при увеличении размера и, следовательно, объема цилиндра. Cмазка поршня осуществлялась небольшим количеством налитой на него сверху воды.

Поршень связан цепью с концом большого коромысла, вращающегося вокруг своей середины. Насос под нагрузкой связан цепью с противоположным концом коромысла, которое под действием насоса возвращает поршень к верхней части цилиндра силой гравитации. Так происходит обратный ход. Давление пара низкое и не может противодействовать движению поршня^[1].

Постоянное охлаждение и повторное нагревание рабочего цилиндра машины было очень расточительным и неэффективным, тем не менее, эти паровые машины позволяли откачивать воду с большей глубины, чем это было возможно до их появления. Паровая машина Ньюкомена не была универсальным двигателем и могла работать только как насос. Попытки Ньюкомена использовать возвратно-поступательное движение поршня для вращения гребного колеса на судах оказались неудачными. Однако заслуга Ньюкомена в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы. Его машина стала предшественницей универсального двигателя Дж. Уатта.

Схожую технологию в наше время используют бетононасосы на стройках

Примечания