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Modello sezionato di macchina a vapore

Questo modello di macchina a vapore è costituito da un cilindro orizzontale, un sistema di trasmissione del movimento e un regolatore centrifugo a sfere collegato ad una valvola a farfalla. Esso è utilizzabile a scopi didattici per mostrare il funzionamento del motore inventato da Watt. L'asta del pistone si articola direttamente sull'albero motore attraverso una biella. Il regolatore di Watt è stato il primo sistema di controllo meccanico della velocità, datato nell’anno 1871. Esso è fondato sull' inerzia di due sfere metalliche che, all'aumentare della velocità di rotazione dell'albero motore della macchina, si sollevano allontanandosi dall'asse di rotazione del regolatore; sullo stesso asse è presente un collare scorrevole collegato tramite leve alla valvola a farfalla. Tale valvola determina lo strozzamento del canale di uscita del vapore, limitando la velocità del pistone e frenando il motore. La continuità del movimento del pistone è determinata da una valvola orizzontale che permette l'immissione del vapore in sincronismo con la posizione del pistone stesso. Quando il pistone è al punto morto superiore (sulla sinistra) la valvola determinerà l'immissione del vapore sulla testa del pistone, spingendolo a destra; mentre, quando il pistone è al punto morto inferiore (sulla destra) la stessa valvola immetterà questa volta vapore in pressione sul fondo del pistone spostandolo a sinistra. Il ciclo continua finchè c'è vapore in pressione.

Approfondimento

Inventore scozzese (Greenock 1736 - Heathfield, Birmingham, 1819). Impiegato come fabbricante di strumenti di precisione presso l'univ. di Glasgow, nel 1763 ebbe l'incarico  di riparare un modello di macchina a vapore di Th. Newcomen. Nel corso del lavoro individuò correttamente le cause dell'eccessivo consumo di vapore e, alcuni anni dopo, riuscì a ridurre tale spreco, facendo in modo che il vapore, dopo aver agito sullo stantuffo, fosse scaricato in un recipiente (condensatore) a bassa temperatura, distinto ma comunicante con il cilindro. La nuova macchina ebbe grande successo, in quanto permetteva il risparmio di circa un terzo del carbone necessario per le altre macchine. Per questo W. è ricordato come l'inventore della macchina a vapore; per questo motivo, inoltre, l'unità di misura della potenza, pari a 1 Joule al secondo, porta il suo nome.