James Watt

De Watt-motor

Tijdens het repareren van een model Newcomen-stoommachine in 1764, was Watt onder de indruk van zijn stoomverspilling. In mei 1765, na te hebben geworsteld met het probleem om het te verbeteren, kwam hij plotseling op een oplossing – de afzonderlijke condensor, zijn eerste en grootste uitvinding. Watt had zich gerealiseerd dat het verlies van latente warmte (de warmte die betrokken is bij het veranderen van de toestand van een stof – bijvoorbeeld vast of vloeibaar) het ergste defect was van de Newcomen-motor en dat daarom condensatie moet plaatsvinden in een kamer die verschilt van de cilinder, maar ermee verbonden. Kort daarna ontmoette hij de Britse arts, chemicus en uitvinder John Roebuck, de oprichter van de Carron Works, die hem aanspoorde om een motor te maken. Hij ging in 1768 een partnerschap met hem aan, nadat hij met behulp van leningen van Joseph Black een kleine testmotor had gemaakt. Het jaar daarop nam Watt het beroemde octrooi op voor “Een nieuwe uitgevonden methode om het verbruik van stoom en brandstof in brandweerwagens te verminderen”.

Ondertussen werd Watt in 1766 landmeter; de daaropvolgende acht jaar was hij continu bezig met het uitstippelen van routes voor kanalen in Schotland, waardoor hij geen verdere vooruitgang kon boeken met de stoommachine. Nadat Roebuck in 1772 failliet ging, nam de Engelse fabrikant en ingenieur Matthew Boulton, de fabrikant van de Soho Works in Birmingham, een aandeel in Watts patent over. Verveeld met landmeetkunde en met Schotland, emigreerde Watt in 1774 naar Birmingham.

Nadat Watts octrooi door een wet van het Parlement was verlengd, begonnen hij en Boulton in 1775 een partnerschap dat 25 jaar duurde. De financiële steun van Boulton maakte snelle vorderingen met de motor mogelijk. In 1776 werden twee motoren geïnstalleerd: een voor het pompen van water in een mijn van Staffordshire, de andere voor het blazen van lucht in de ovens van de Britse industrieel John Wilkinson, de beroemde ijzermeester. Dat jaar trouwde Watt opnieuw; zijn tweede vrouw, Ann MacGregor, baarde hem nog twee kinderen.

Gedurende de volgende vijf jaar, tot 1781, bracht Watt lange periodes door in Cornwall, waar hij talloze pompmotoren voor de koper- en tinmijnen installeerde en bewaakte. , waarvan de managers de brandstofkosten wilden verlagen. Watt, die geen zakenman was, moest scherpe onderhandelingen doorstaan om voldoende royaltys op de nieuwe motoren te krijgen. In 1780 deed hij het financieel goed, hoewel Boulton nog steeds problemen had met het aantrekken van kapitaal. In het daaropvolgende jaar drong Boulton, die een nieuwe markt in de maïs-, mout- en katoenfabrieken voorzag, er bij Watt op aan om een roterende beweging voor de stoommachine uit te vinden, om de heen en weer gaande werking van het origineel te vervangen. Hij deed dat in 1781 met zijn zogenaamde zon-en-planeetoverbrenging, waarmee een as twee omwentelingen produceerde voor elke cyclus van de motor. In 1782, op het hoogtepunt van zijn vindingrijkheid, patenteerde hij de dubbelwerkende motor, waarbij de zuiger zowel duwde als trok. De motor had een nieuwe methode nodig om de zuiger stevig met de balk te verbinden. Hij loste dat probleem op in 1784 met zijn uitvinding van de parallelle beweging – een opstelling van verbonden stangen die de zuigerstang in een loodrechte beweging geleiden – die hij beschreef als een van de meest ingenieuze, eenvoudige onderdelen van het mechanisme dat ik heb bedacht. Vier jaar later voltooide zijn toepassing van de centrifugaalregelaar voor automatische regeling van het toerental van de motor, op voorstel van Boulton, en in 1790 zijn uitvinding van een manometer, vrijwel de Watt-motor.