James Watt (Magyar)

18 éves korában édesanyja meghalt, és apja egészségi állapota meghibásodott. Watt Londonba utazott, és egy évig képes volt kiképezni hangszerkészítőként (1755/56) , majd visszatért Skóciába, Glasgow nagy kereskedelmi városában telepedett le, és saját hangszergyártó vállalkozásának megalapítását tervezte. Még nagyon fiatal volt, és nem volt teljes tanulószerződéses gyakorlata, és nem volt szokásos kapcsolata egy korábbi mesterrel, hogy megalapítsa magát. mint utazó műszergyártó.

Wattot megmentette ebből a zsákutcából az, hogy Jamaikából érkeztek olyan csillagászati eszközök, amelyeket Alexander Macfarlane hagyott örökbe a glasgow-i egyetemre, amelyek szakértői figyelmet igényeltek. Watt visszaállította őket munkarend és díjazott volt. Ezeket a műszereket végül a Macfarlane Obszervatóriumba telepítették. Ezt követően három professzor felajánlotta neki a lehetőséget, hogy egy kis műhelyt hozzon létre az egyetemen. 1757-ben kezdeményezték, és két professzor, Joseph Black fizikus és vegyész, valamint a híres Adam Smith Watt barátai lettek.

Először a tudományos műszerek karbantartásával és javításával foglalkozott. az egyetem, segített a demonstrációkban és bővítette a kvadránsok termelését. Többek között sárgaréz visszaverő kvadránsokat, párhuzamos vonalzókat, mérlegeket, teleszkóp alkatrészeket és barométereket készített és javított.

Néha hamisan állítják hogy a Trades House ellenállása miatt küzdött Glasgow-ban, de ezt a mítoszt a történész, Lumsden alaposan megcáfolta. Ebből az időszakból származó feljegyzések elvesznek, de ismert, hogy teljesen normálisan tudott dolgozni és kereskedni mint szakmunkás fémmunkás, ezért a Hammermen bejegyzett társaságának meg kellett győződnie arról, hogy megfelel-e a tagságra vonatkozó követelményeiknek. Az is ismert, hogy a fémiparban más embereket azért üldöztek, hogy dolgozzanak anélkül, hogy tagjai lennének. Az alapítás már a 19. században is megtörtént, így a szabályokat mindenképpen betartották, amikor Watt az egész városban szabadon kereskedett.

1759-ben partnerséget kötött John Craig építész és üzletemberrel gyártás és értékesítés céljából. termékcsalád, beleértve a hangszereket és játékokat. Ez a partnerség a következő hat évben tartott, és legfeljebb tizenhat munkavállalót alkalmazott. Craig 1765-ben halt meg. Az egyik alkalmazott, Alex Gardner végül átvette a huszadik századig tartó üzletet.

1764-ben Watt feleségül vette unokatestvérét, Margaret (Peggy) Millert, akivel öt gyermeke született. , közülük kettő felnőttkorig élt: ifjabb James (1769–1848) és Margaret (1767–1796). Felesége 1772-ben szülés közben halt meg. 1777-ben ismét feleségül vette Ann MacGregort, egy glasgow-i festékgyártó lányát, akivel két gyermeke született: Gregory (1777–1804), aki geológus és ásványtanász lett, valamint Janet (1779–1794). Ann 1832-ben halt meg. 1777 és 1790 között a Regent Place-ben, Birminghamben élt.

Watt és a vízforraló

Van egy népszerű történet, hogy Wattot a gőzgép feltalálására inspirálta. látva, hogy forral egy vízforraló, a gőz a fedelet felemelkedésre kényszeríti, és ezzel megmutatja Wattnak a gőz erejét. Ezt a történetet sokféle formában mesélik el; egyeseknél Watt egy fiatal legény, másokban idősebb, néha az anyja vízforralója, néha a nagynénje. Watt valójában nem találta ki a gőzgépet, amint azt a történet is mutatja, de drámai módon javította a a meglévő Newcomen motort külön kondenzátor hozzáadásával. Ezt nehéz megmagyarázni annak, aki nem ismeri a hő és a hőhatékonyság fogalmát. Úgy tűnik, hogy a történetet valószínűleg Watt fia, James Watt Jr. készítette, és azért is tart, mert a gyerekek könnyen megértik és emlékeznek rá. Ebben a megvilágításban hasonló lehet Isaac Newton és a lehulló alma történetéhez, valamint a gravitáció felfedezéséhez.

Bár ezt gyakran mítoszként elvetik, Watt és a kannás történetének van egy valójában. James Watt a hő és a gőz termodinamikájának megértésében számos laboratóriumi kísérletet végzett, és naplói arról számoltak be, hogy ezek elvégzése során vízforralót használt kazánként gőz előállításához.

Korai kísérletek gőzzel

1759-ben Watt barátja, John Robison felhívta a figyelmét a gőz motoros erőforrásként történő használatára.A bányákból származó víz szivattyúzására majdnem 50 évig használt Newcomen motor kialakítása az első megvalósításhoz képest alig változott. Watt kísérletezni kezdett a gőzzel, bár még soha nem látott működő gőzgépet. Megpróbálta elkészíteni a modellt; nem működött kielégítően, de folytatta kísérleteit, és elkezdett mindent elolvasni a témáról. Ráébredt a látens hő – az állandó hőmérsékletű folyamat során felszabaduló vagy elnyelt hőenergia – jelentőségére a motor megértésében, amelyet Watt számára ismeretlen barátja, Joseph Black korábban néhány évvel korábban felfedezett. A gőzgép megértése nagyon primitív állapotban volt, mivel a termodinamika tudománya még közel 100 évig nem formalizálódott.

1763-ban Wattot arra kérték, hogy javítsa meg az egyetemhez tartozó Newcomen motort. . A motor a javítás után is alig működött. Hosszas kísérletezés után Watt bebizonyította, hogy a gőz hőenergiájának körülbelül háromnegyede a motorhenger fűtésében minden ciklusban elfogyasztásra került. Ezt az energiát pazarolták, mert később a ciklusban hideg vizet juttattak a palackba a gőz kondenzálására, hogy csökkentse nyomását. Így a henger ismételt felmelegítésével és hűtésével a motor elvesztette hőenergiájának nagy részét, ahelyett, hogy mechanikai energiává alakította volna.

Watt kritikus felismerése, amelyre 1765 májusában érkezett, arra késztette a gőzt, hogy a dugattyútól eltekintve egy külön kamrában kondenzálódik, és a henger hőmérsékletét ugyanazon a hőmérsékleten tartja, mint a befecskendezett gőzt azáltal, hogy “gőzköpennyel” veszi körül. Így a henger minden ciklusban nagyon kevés energiát vett fel, így elérhetőbb a hasznos munka elvégzésére. Wattnak ugyanebben az évben később működött egy modellje.

A potenciálisan működőképes kialakítás ellenére még mindig jelentős nehézségek merültek fel egy teljes méretű motor felépítésében. apitális, némelyik fekete származású. Jelentősebb támogatást John Roebuck, a Falkirk közelében lévő ünnepelt Carron Vasmű megalapítója kapott, akivel most partnerséget kötött. Roebuck a Kinneil házban lakott Bo “ness-ben. Ez idő alatt Watt gőzgépének tökéletesítésén dolgozott egy ház mellett, a ház mellett. A ház héja és egyik projektjének nagyon nagy része még mindig hátul van .

A fő nehézséget a dugattyú és a henger megmunkálása okozta. A korabeli vasmunkások inkább kovácsok voltak, mint modern gépészek, és nem tudták kellő pontossággal előállítani az alkatrészeket. Sok tőkét költöttek egy szabadalom Watt találmányára. Erőforrások miatt Watt nyolc éven át kénytelen volt munkát vállalni – először földmérőként, majd építőmérnökként.

Roebuck csődbe ment, Matthew Boulton pedig, aki a Soho Manufaktúra tulajdonosa, Birmingham közelében dolgozik. , megszerezte szabadalmi jogait. 1775-ben sikeresen meghosszabbították a szabadalmat 1800-ig.

Boulton keresztül Watt végül a világ legjobb vasmunkásaihoz juthatott. A szorosan illeszkedő dugattyúval ellátott nagy henger gyártásának nehézségeit John Wilkinson oldotta meg, aki az észak-walesi Wrexham közelében, Bershamben precíziós fúrási technikákat dolgozott ki az ágyúkészítéshez. Watt és Boulton rendkívül sikeres partnerséget, Boultont és Wattot kötött, amely a következő huszonöt évig tartott.

Első motorok

1776-ban az első motorokat üzembe helyezték és kereskedelmi vállalkozásokban működtek. Ezeket az első motorokat a szivattyúk meghajtására használták, és csak a tengely alján lévő szivattyúrudak mozgatásához hoztak csak mozgást. A tervezés kereskedelmileg sikeres volt, és a következő öt évben Watt nagyon elfoglalt volt több motor telepítésével, főleg Cornwallban, hogy kiszivattyúzza a bányákból a vizet.

Ezeket a korai motorokat nem a Boulton és a Watt gyártotta, hanem mások készítették Watt rajzai alapján, aki mérnöki tanácsadó szerepet töltött be. A motor felállítását és lerázását először Watt, majd a cég alkalmazottai felügyelték. Ezek nagy gépek voltak. Az elsőnek például volt egy körülbelül 50 hüvelyk átmérőjű henger és egy A teljes magasság körülbelül 24 láb, és egy külön épület megépítését igényelte az elhelyezéséhez. Boulton és Watt éves fizetést számolt fel, amely megtakarított szén értékének egyharmada volt, összehasonlítva az azonos munkát végző Newcomen motorral.

A találmány alkalmazási területe nagymértékben kiszélesedett, amikor Boulton felszólította Watt-ot, hogy a dugattyú oda-vissza mozgását alakítsa át forgácsolási teljesítmény előállításához csiszoláshoz, szövéshez és maráshoz. Bár egy hajtókar tűnt az átalakítás kézenfekvő megoldásának, Watt és Boulton erre szabadalommal bírt, amelynek tulajdonosa, James Pickard és munkatársai a külső kondenzátor keresztengedélyezését javasolták. Watt határozottan ellenezte ezt, és 1781-ben a nap és a bolygó felszerelésével kijátszották a szabadalmat.

A következő hat évben számos más fejlesztést és módosítást hajtott végre a gőzgépen. Kettős működésű motor, amelyben a gőz a dugattyú két oldalán váltakozva működött. Leírta a gőz “kiterjedt” megmunkálásának módszereit (vagyis a gőz felhasználását jóval a légköri nyomáson). Összetett motort írtak le, amely két vagy több motort csatlakoztatott. Ezekre további két szabadalmat adtak ki 1781-ben és 1782-ben. Számos további fejlesztést hajtottak végre, amelyek megkönnyítették a gyártást és a telepítést. Ezek egyike a gőzjelző használatát tartalmazta, amely informatív ábrát adott a hengerben lévő nyomásnak a térfogatához viszonyítva, amelyet üzleti titokként őriz. Egy másik fontos találmány, amelyre Watt a legbüszkébb volt, a párhuzamos mozgás volt, amely elengedhetetlen volt a kettős működésű motoroknál, mivel a hengerrúdhoz és a szivattyúhoz szükséges egyenes vonalú mozgást hozta létre a csatlakoztatott lengőnyalábból, amelynek vége körív. Ezt 1784-ben szabadalmaztatták. Nagyon fontos volt egy fojtószelep a motor teljesítményének szabályozására, valamint egy 1788-ban szabadalmaztatott centrifugális kormányzó, amely megakadályozza, hogy “elrohanjon”. Ezek a fejlesztések együttesen olyan motort eredményeztek, amely ötször hatékonyabb volt az üzemanyag-felhasználásában, mint a Newcomen motor.

A robbanásveszélyes kazánok veszélye miatt, amelyek a fejlesztés nagyon primitív szakaszában voltak, és a szivárgás folyamatban lévő problémáival Watt korlátozta a nagynyomású gőz használatát – minden motorja légköri közeli nyomáson használta a gőzt.

Szabadalmi vizsgálatok

Edward Bull elkezdte az építkezést motorok Boulton és Watt számára Cornwallban 1781-ben. 1792-ig saját tervezésű motorokat kezdett gyártani, amelyek azonban külön kondenzátort tartalmaztak, és ezzel megsértette Watt szabadalmait. Két testvér, Jabez Carter Hornblower és Jonathan Hornblower Jnr is hozzávetőlegesen egy időben kezdtek motorokat építeni. Mások kondenzátor hozzáadásával kezdték módosítani a Newcomen motorjait, és Cornwallban a bányatulajdonosok meggyőződtek arról, hogy Watt szabadalma nem érvényesíthető. Elkezdték visszatartani a Boulton és Watt miatti kifizetéseket, amelyek 1795-re csökkentek. 21 000 (2019-ben 2 190 000 fontnak megfelelő) tartozás, csak 2500 font érkezett be. Watt kénytelen volt bírósághoz fordulni követelései érvényesítéséhez.

Először 1793-ban perelte be Bullot. Az esküdtszék Wattra talált , de az a kérdés, hogy a szabadalom eredeti specifikációja érvényes volt-e vagy sem, egy másik tárgyaláson maradt. Időközben a jogsértőkkel szemben bírósági intézkedéseket hoztak, kényszerítve letétbe helyezni a jogdíjak befizetését. A következő évben megtartott előírások érvényessége nem volt meggyőző, de a végzések továbbra is érvényben voltak, és a jogsértők, kivéve Jonathan Hornblowert, mind elkezdték rendezni az ügyeiket. Hornblower hamarosan bíróság elé került, és a négy bíró ítélete (1799-ben) határozottan Watt mellett állt. John Wilkinson barátjuk, aki megoldotta a pontos hengerfúrás problémáját, különösen súlyos eset volt. Körülbelül húsz motort épített Boulton és Watts ismerete nélkül. Végül 1796-ban megállapodtak a jogsértés rendezésében. Boulton és Watt soha nem gyűjtött be mindent, ami tartozik nekik, de a vitákat mind közvetlenül a felek között, vagy választottbírósági úton rendezték. Ezek a kísérletek pénzben és időben egyaránt rendkívül költségesek voltak, de végül a cég számára sikeresek voltak.

Másológép

1780 előtt nem volt jó levél vagy rajz másolat készítésének módszere. Az egyetlen módszer, amelyet néha mechanikusan alkalmaztak, összekapcsolt több tollat használt. Watt először kísérletezett ennek a módszernek a javításával, de hamar feladta ezt a megközelítést, mert annyira nehézkes volt. Ehelyett úgy döntött, hogy megpróbál fizikailag áthelyezni egy kis tintát az eredeti elülső oldaláról egy másik lap hátuljára, oldószerrel megnedvesítve és az eredetihez nyomva. A második lapnak vékonynak kellett lennie, hogy a festék rajta keresztül látható legyen, amikor a másolatot a fénynek tartják, így pontosan reprodukálva az eredetit.

Watt 1779-ben kezdte el fejleszteni a folyamatot, és számos kísérletet végzett a tinta összeállítására, a vékony papír kiválasztására, a speciális vékony papír nedvesítésére szolgáló módszer kidolgozására, valamint a nyomtatáshoz alkalmas sajtó készítésére. helyes nyomás az átadáshoz. Mindezek sok kísérletezést igényeltek, de hamarosan elég sikere volt ahhoz, hogy egy évvel később szabadalmaztassa a folyamatot. Watt újabb partnerséget kötött Boultonnal (aki finanszírozást nyújtott) és James Keirrel (a vállalkozás irányításához) a James Watt and Co. nevű cégben. A találmány tökéletessége sokkal több fejlesztési munkát igényelt, mielőtt mások rutinszerűen felhasználhatták volna, de ez az elkövetkező néhány évben. Boulton és Watt 1794-ben feladta részvényeit fiaiknak. Kereskedelmi siker lett, és az irodákban még a XX. Századig is széles körben használták.

Kémiai kísérletek

Kora kortól kezdve Wattot nagyon érdekelte a kémia. 1786 végén, miközben Párizsban volt, tanúja volt Berthollet kísérletének, amelyben sósavat reagáltatott mangán-dioxiddal klór előállítására. Már megállapította, hogy a klór vizes oldata fehérítheti a textíliákat, és közzétette eredményeit, amelyek sok potenciális rivális körében nagy érdeklődést váltottak ki. Amikor Watt visszatért Nagy-Britanniába, ezen a vonalon kezdte meg a kísérleteket abban a reményben, hogy kereskedelmileg életképes eljárást talál. Felfedezte, hogy só, mangán-dioxid és kénsav keverékéből klór keletkezhet, amely Watt szerint olcsóbb módszer lehet. A klórt gyenge lúgos oldatba juttatta, és zavaros oldatot kapott, amely jó fehérítő tulajdonságokkal bír. Ezeket az eredményeket hamarosan közölte apósával, James McGrigorral, aki fehérítő volt Glasgow-ban. Egyébként megpróbálta titokban tartani módszerét.

McGrigorral és feleségével, Annie-val elkezdte fokozni a folyamatot, és 1788 márciusában McGrigor 1500 méter ruhát tudott kielégíteni. Körülbelül ekkor fedezte fel Berthollet a só- és kénsav-eljárást, és közzétette, így nyilvánossá vált. Sokan mások kezdtek kísérletezni a folyamat javításával, amelynek még mindig sok hiányossága volt, nem utolsósorban a folyékony termék szállításának problémája. Watt riválisai hamarosan megelőzték a folyamat kifejlesztésében, és kiesett a versenyből. Csak 1799-ben, amikor Charles Tennant szabadalmaztatta a szilárd fehérítő por (kalcium-hipoklorit) előállítási eljárását, ez kereskedelmi siker lett.

1794-re Thomas Beddoes Wattot választotta a gázgyártó, -tisztító és -tároló készülékek gyártására a bristoli Hotwells új Pneumatikus Intézetében. Watt több évig folytatta a kísérletezést különféle gázokkal, de 1797-ig a “tényszerű levegő” orvosi felhasználása zsákutcába került.

Személyiség

Watt a tudomány elméleti tudását ötvözte a gyakorlatias alkalmazás képességével. Humphry Davy elmondta “Azok, akik James Wattot csak nagyszerű gyakorlati szerelőnek tartják, nagyon téves elképzelést alkotnak karakteréről ; természettudományi filozófusként és vegyészként egyaránt megkülönböztették, és találmányai bizonyítják e tudományok mély ismeretét és a zsenialitás sajátos jellemzőjét, azok egyesülését a gyakorlati alkalmazás érdekében “.

Nagyon tisztelték az Ipari Forradalom más prominens emberei. Fontos tagja volt a Hold Társaságnak, és nagyon keresett beszélgetõ és társ volt, akit mindig érdekelt látókörének bõvítése. Személyes kapcsolatai barátaival és partnereivel mindig jóindulatúak és hosszúak voltak. -tartós.

Watt termékeny tudósító volt. Cornwallban töltött évei alatt hetente többször is hosszú leveleket írt Boultonnak. Idegenkedett attól, hogy eredményeit közzé tegye például a The Philosophical Transactions of the A Royal Society azonban inkább ötleteit szabadalmakban közölte. Kiváló fogalmazó volt.

Eléggé szegény üzletember volt, különösen utálta az alkudozás és a tárgyalási feltételeket. azokkal, akik a gőzgépet akarták használni. 1772-ben William Smallnak írt levelében Watt bevallotta, hogy “inkább egy megrakott ágyúval néz szembe, minthogy elszámolna vagy alkut kötne”. Nyugdíjba vonulásáig mindig nagyon foglalkoztatta pénzügyi ügyei, és valami aggasztóbb volt. Egészsége gyakran gyenge volt, és gyakran ideges fejfájást és depressziót szenvedett.

Soho öntöde

A partnerség eleinte elkészítette a motorok rajzát és specifikációit, valamint felügyelte a vevők ingatlanán történő felállításának munkáját. Maguk szinte egyetlen alkatrészt sem gyártottak. Watt munkájának nagy részét a birminghami Harper “Hill-i otthonában végezte, Boulton pedig a Soho Manufaktúrában dolgozott. Fokozatosan a partnerek egyre több alkatrészt kezdtek gyártani, és 1795-re egy mérföldnyire lévő ingatlant vásároltak. a Soho manufaktúrából, a Birmingham-csatorna partján, hogy új öntödét hozzanak létre a motorok gyártására. A Soho Öntöde hivatalosan 1796-ban nyílt meg, amikor Watt fiai, Gregory és James Jr. a vállalkozás vezetése. 1800-ban, Watt visszavonulásának évében a cég összesen 41 motort gyártott.

Későbbi évek

Watt 1800-ban vonult nyugdíjba, ugyanabban az évben, amikor alapvető szabadalma és partnersége a Boultonnal A híres partnerség a férfiak fiaira, Matthew Robinson Boultonra és James Watt Jr-ra került. William Murdoch hosszú távú mérnökből hamarosan partner lett, és a cég boldogult.

Watt folytatta a többi találmány feltalálását. félnyugdíjazása előtti és alatti dolgokat. A staffordshire-i Handsworth-i otthonában Watt műhelyként használta a helyiségszobát, és itt dolgozott számos találmányán. Többek között kitalált és megalkotott számos olyan szobrot és medaliont másoló gépet, amelyek nagyon jól működtek, de amelyeket soha nem szabadalmaztatott. Az egyik első szobor, amelyet a géppel készített, régi professzor barátja, Adam Smith kis feje volt. Fenntartotta érdeklődését az építkezés iránt, és számos jelentős projekt tanácsadója volt. Javasolta például a hajlékony cső megépítésének módszerét, amelyet a víz szivattyúzására használnak a glasgow-i Clyde alatt.

Második feleségével Franciaországba és Németországba utaztak, és közepén birtokot vásárolt. -Wales a Doldowlod-háznál, egy mérföldre délre Llanwrthwltől, amin sokat javított. .

1819. augusztus 25-én hunyt el 83 éves korában a Hordsfield Hall otthonában, Handsworth közelében, Staffordshire-ben (ma Birmingham része). Szeptember 2-án temették el a Szent Mária temetőben. s templom, Handsworth. A templomot azóta kibővítették, sírja pedig a templom belsejében van.