Watt,
studiando la macchina di Newcomen, apportò gradualmente le seguenti
modifiche:
notò che il consumo del
vapore era tale da provocare l'arresto dello stantuffo dopo alcune
corse soltanto; egli attribuì tale inconveniente alla perdita di
calore per conduzione attraverso le pareti del cilindro la cui
superficie era maggiore, rispetto al volume, di quella di macchine
più grandi. Durante tale ricerca egli scoprì per proprio conto il
fenomeno del calore latente del vapore; per abolire catene e
contrappeso, trova un sistema di aste per muovere il
bilanciere, il cosiddetto parallelogramma
articolato; pensò che il metodo di
Newcomen, che prevedeva il ritorno dello stantuffo creando una
depressione interna al cilindro con immissione di acqua fredda,
doveva essere abbandonato, perché era in contrasto con il principio
di mantenere il cilindro più caldo possibile e che, per lo stesso
motivo, la pressione atmosferica non doveva agire direttamente sullo
stantuffo. Si accorse che 3/4 del vapore prodotto andava sciupato a
causa del raffreddamento. Decise quindi di applicare al cilindro
un coperchio, provvisto di foro e di premistoppa
[G], per consentire il
passaggio dello stelo dello stantuffo e di impiegare, anche dalla
parte superiore, il vapore invece della pressione atmosferica per
spingere lo stantuffo in basso. Per ottenere ciò inserì una
seconda valvola per l'immissione del vapore. L'apertura alternata
delle due valvole di immissione e delle due di scarico venne
ottenuta collegandole al parallelogramma articolato, comandato dal
moto stesso del pistone. Successivamente introdusse il cassetto
di distribuzione con un unica valvola mobile. Ottenne in questo
modo una macchina a doppio effetto che
aveva un rendimento decisamente superiore, consentiva un movimento
alternato del pistone molto più rapido e permetteva di ottenere
elevate potenze; costruì, contemporaneamente,
un condensatore
separato, mantenuto freddo, mentre il cilindro non veniva più
raffreddato; nel 1769, fu concesso a Watt
lo storico brevetto "il nuovo metodo per diminuire il consumo
di combustibile e di vapore nelle macchine a vapore". Per
cominciare a produrre le nuove macchine a Watt mancavano i soldi che
arrivarono quando conobbe Matthew Boulton, uno degli industriali
più importanti dell'Inghilterra; mediante un sistema
biella-manovella, inizialmente aggiunto al bilanciere, trasformò
il moto rettilineo alternativo in moto rotatorio e, con
l'aiuto di un volano, regolarizzò il
funzionamento della macchina, che prima era soggetta a forti
strappi; nel 1787, per assicurare alla
macchina la velocità costante con carichi variabili, dotò la
macchina di un regolatore centrifugo a
pendolo conico (governor) per la regolazione di una valvola a
farfalla del tubo di immissione del vapore. Tali regolatori erano
già in uso per mettere a punto le macchine dei mulini ad acqua, ma
Watt fu il primo a farne uso come regolatore delle macchine a
vapore.
|