Parní stroje

Myšlenka užití síly páry k nějaké práci se vyskytuje po prvé u Brancy v jeho spisu Le Machine (1629), zobrazuje tu parní kolo (p. turbinu). Rok poté, r. 1630, dostává Angličan D. Ramsey patent na „zvedání vody v hlubokých dolech ohněm“ – jaký stroj to byl, není známo.

E. Somerset markýz z Worcesteru popsal ve svém spisu A. Century of the names and scantings of such invention etc., Londýn 1663 (Stovka jmen a ukázek těch vynálezů...) jakýsi vysokotlaký parní stroj na čerpání vody, na nějž dostal rok předtím patent. Historie tohoto vynálezu je podnes nejasná. Jedni badatelé tvrdí, že W-ův p. stroj byl skutečně proveden, jiní zase, že šlo jen o návrh jakési parní pumpy zvedající vodu tlakem páry.

Samuel Moreland: tento anglický fyzik hovoří v rukopisném pojednání z r. 1683, že r. 1682 vynalezl stroj na zvedání vody silou páry, podrobněji však jej nepopisuje; šlo nejspíše také jen o parní pumpu.

Denis Papin: pokusy, které konal (s Ch. Huygensem) s plynovým čerpadlem ho přivedly na myšlenku, užít k zvedání pístu tlaku páry a k zpětnému pohybu pístu zase tlaku vzduchu (atmosférický p. stroj). Pojednal o tom r. 1690 v prvním vědeckém časopisu, v lipských Acta Eruditorum. Dověděv se r. 1705 o parní pumpě Saveryho, sestrojil druhý p. stroj vysokotlaký a s kondensací, zhola odlišný od prvního. Popsal jej ve spisku vydaném r. 1706 ve Frankfurtě (Nový způsob, jak zvedati vydatně vodu ohněm). Konal s tímto strojem r. 1706 zkoušky v zámku kasselském, ale pro technické i jiné překážky musil s nimi ustat, ač se zprvu dařily.

Thomas Savery: tomu byl r. 1698 udělen anglický patent na parní čerpadlo k čerpání vody, složené z parního kotle a dvou nádrží; do nádrží se vpouštěla střídavě pára: zatím co z jedné nádrže vodu vypuzovala, sála ji z druhé tím, že tam kondensovala, a vyvolala tak částečně vakuum. Tento stroj popsal S. ve spisu The miner´s Friend (Horníkův přítel) vyd. v Londýně r. 1702, a první postavil r. 1706.

Guillaume Amonton, franc. fyzik navrhl r. 1699 rotační parní stroj tzv. „ohňové kolo“, jehož důkladný popis podal až Leupold v Theatrum machinarum generale (Lipsko 1724).

Thomas Newcomen a John Calley vystoupili r. 1710 na veřejnost s „ohňovým strojem“, tj. s parním strojem pístovým atmosférickým, velmi příbuzným s prvním strojem Papinovým. Předhistorie jejich vynálezu není zcela jasná, neví se dobře, jak připadli (především Newcomen, mající na vynálezu hlavní podíl) na takovou myšlenku. N-ův stroj měl vstřikovou kondensaci, značný to pokrok proti stroji Papinovu. První stroj postavil Newcomen r. 1711 na jednom dole, ale s nevalným úspěchem, povedlo se mu až se strojem druhým, vodárenským, postaveným r. 1712. H. Beighton opatřil N-ův stroj r. 1718 samočinným rozvodem. R. 1724 byl postaven N-ův stroj na dole Nová baňa u Chemnice na Slovensku.

James Watt: dostav r. 1763 k opravě N-ův stroj, byl podnícen k myšlence, zlepšit jej podstatně. R. 1765 oddělil kondensátor s vývěvou od parního válce a dal p. válci parní plášť (dosáhl tak lepšího výkonu stroje a menší spotřeby páry), za nedlouho poté pak vynalezl povrchovou kondensaci. R. 1768 postavil tento zlepšený stroj na dole v Kinneil; byl to zatím ještě parní stroj atmosférický, pára působila na píst jen s jedné strany, s druhé tlak vzduchu. R. 1769 dostává Watt první proslulý patent, v němž se mluví o expansi páry jako prostředku k zmenšení spotřeby páry, r. 1782 pak patent druhý, již na stroj dvojčinný, tj. jen parní W-ovy p. stroje byly nízkotlaké.

Přes poměrnou dokonalost proti p. s. předchozím měl Wattův stroj ještě daleko do dokonalosti. Dokázal sice vykonat s tepelnou energií 1 kg uhlí práci 25krát větší než stroj Savyerův a 7,5krát větší než s. Newcomenův, zato 2,5krát menší než první moderní stroj, Corlissův, v 50. letech 19. století. Kromě velké spotřeby páry měl i tuze velkou váhu a velké rozměry (přepočítáno na 1 k. s.). A pracoval dost nepravidelně a zdlouhavě.

Úsilí techniků o zdokonalení W-ova p. s. se bralo k zmenšení spotřeby páry na 1 k. s., k většímu výkonu při stejných rozměrech válce nebo k zmenšení p. s. při témž výkonu, k pravidelnějšímu a tiššímu chodu, k rychloběžnosti a k úspoře místa i materiálu.

P. s. s násobnou expanzí. R. 1776 si dal patentovat Wattův soupeř J. Hornblower p. s. se 2 válci, aby se lépe využilo expanze páry, a tím zmenšila spotřeba jí. Myšlenku H-ovu zdokonalil r. 1804 A. Woolf, přidav kondensaci a zvýšiv tlak páry. R. 1829 přišel holand. technik Roentgen s druhým exp. strojem sdruženým (kompaundním) velmi úsporným. V 2. polovině 19. století se přešlo k p. s. s trojí expansí.

P. s. vysokotlaké: první sestrojil Američan O. Ewans r. 1800, po něm Trevithick r. 1802; Američan J. Perkins (průk. chladírenských strojů) sestrojil vysokotlaký p. s. v 1. 1823-27. Od r. 1822 do 1850 se v-ými p. s. zabýval něm. technik E. Alban. Ale doba pro tento typ p. s. uzrála v 2. pol. 19. století.

P. s. rychloběžné: první se zabýval konstrukcí jich J. Perkins. Po něm E. Album, ale doba byla pro tento typ zralá až později. V 60. letech se objevuje r-žný p. s. Allenův a Porterův (se 150-180 otáč. za min.). Plně se uplatňují r-žné p. s. až po zavedení výroby elektr. energie, v 80. letech. K nejlepším konstrukcím r-žných p. s. té doby patří Westinghousovy a Willansovy (300-1500 ot. za min.).

První moderní p. s. sestrojil r. 1852 americký konstruktér G. H. Corliss. Měl tichý a pravidelný chod, malou spotřebu páry, poměrně malé rozměry a malou váhu. Stal se východiskem stavby opravdu racionálních p. s.

P. s. na přehřátou páru: první myšlenka se objevuje v 50. letech, ale první praktické konstrukce až v 90. letech (W. Schmidt aj.).

P. s. jednosměrný: pro ještě lepší využití tepelné energie páry sestrojil poč. 20. století něm. konstr. Stumpf p. s., v jehož válci se pára pohybovala jen jedním směrem. Ale to už byl nadobro rozhodnut dlouhý boj mezi p. s. a parní turbinou ve prospěch p. turbiny.

Rozvody p. stroje: 1. šoupátkové – první sestrojil W. Murdock r. 1799; r. 1802 si dal patentovat š. r. Murray, r. 1842 obdržel J. Meyer patent na dvojité expansní š., r. 1855 byl udělen patent Trickovi na š. kanálové, r. 1865 Riderovi na š. expansní řízené regulátorem. Potom různé konstr. obměny uvedených typů. 2. Ventilové – kol. r. 1800 sestrojil J. Hornblower dvojsedlový ventil; r. 1841 se objevil v. r. F. E. Siecklese pohybovaný pákovým převodem z r. 1846 je v. r. Flachatův, pohybovaný vačkou (neokr. kotoučem); r. 1848 precizní rozvod G. H. Corlisse, zlepšený r. 1849, který umožnil velmi hospodárný výkon C-ova p. s. (prvního opravdu moderního). R. 1867 precisní c. r. Sulzerův, který se stal východiskem četných v. r. pozdějších.