Wat is een stationaire stoommachine?

Een stationaire stoommachine gebruikt stoomkracht om andere instrumenten dan zichzelf aan te drijven. Ze werden meestal gebruikt om bruggen, barrières, aandrijvingsmolens en fabrieksmachines van stroom te voorzien. Latere modellen werden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dergelijke motoren werken vanuit een vaste positie en worden niet gebruikt als transportmiddelen, hoewel sommige zijn gebruikt om wielen op stoomschepen aan te drijven.

Basisstoommachines werken wanneer hogedrukstoom in een cilinder wordt toegelaten. Deze cilinder heeft een zuiger die in één richting wordt geduwd door de stoom, waardoor gekoelde uitlaatstoom uit een ventilatieopening wordt verdreven en beweging door de zuigerstang wordt gecreëerd. Deze beweging beweegt de wielen van een stoomtrein en duwt de motor naar voren. Zulke motoren drukken de zuiger één kant op, dan de andere kant door afwisselend welk uiteinde van de cilinder de stoom binnenkomt.

De eerste stationaire stoommachine werd uitgevonden door Thomas Savery en vervolgens verbeterd door collega-Engelsman Thomas Newcomen en Scot, James Watt. In 1698 vond Savery een stoommachine uit die water uit een kolenmijn in Cornwall zou pompen. Zijn basisontwerp werd verbeterd in de 18e en 19e eeuw, maar werd vervangen door elektriciteit en de verbrandingsmotor in de 20e.

In 1705 vond Newcomen de eerste straalmotor uit. Deze stationaire stoommachine gebruikte een draaibare balk gekoppeld aan een verticale zuiger-cilinder hieronder. Watt verbeterde onder andere de motor door een compressor toe te voegen. De straalmotor werd voornamelijk gebruikt om water te pompen en molenwielen te laten draaien. Het werd ook gebruikt op stoomschepen.

Een kortstondige variant van de onbeweeglijke motor was de tafelmotor. Deze motor was vergelijkbaar met de straalmotor, maar zat op een tafelbasis en was via een drijfstang en kruiskop verbonden met een vliegwiel. James Sadler vond de motor uit en gebruikte hem bij de Portsmouth Block Mills. In vergelijking met andere motoren was het zowel langzaam als zwak.

George Henry Corliss, een Amerikaan, voegde roterende kleppen toe aan het idee van de stationaire stoommachine om de Corliss-motor te maken. Voor het eerst gebouwd in 1848, liet de Corliss variabele timing toe in de werking van zijn kleppen. Het werd meestal gebruikt voor assen in fabrieken en de opwekking van elektriciteit met dynamo's, omdat het zeer zuinig was.

In 1828 ontwikkelde James Perkins de Uniflow-motor die een halve cilinder gebruikte en de zuiger in slechts één richting liet bewegen. Omdat de uitlaat- en brandstofstoom altijd hun respectieve uiteinden van de cilinder binnengingen, leidde dit tot een verhoogde warmte-efficiëntie. De Uniflow was aangepast voor verschillende stoommachines, maar werd meestal gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.

De Britse uitvinder James Hornblower creëerde de eerste samengestelde stationaire stoommachine in 1781. Hij redeneerde dat als energie en actie kan worden gegenereerd uit stoom onder druk in één cilinder, dezelfde stoom in een andere cilinder kan worden verplaatst om meer vermogen te genereren. Hornblower bouwde motoren waarbij er minstens twee cilinders waren en elke zuiger na de eerste reageerde op lagere druk.