První skutečný strojek, který pracoval s vodní párou, sestrojil Denis Papin. Válec strojku měl průměr 63 mm a mohl při jednom zdvihu zvednout 27 kg. Papin ho popsal v srpnu 1690 v lipských Actis eruditorum a na konci uvádí, že se může používat k čerpání vody a rudy z dolů, k vrhání koulí na velké vzdálenosti i k pohonu lodí proti větru. Věděl, že vyrobení velkých válců v té době bude nad síly řemeslníků.
Papinovi postupně rostla konkurence v Anglii. Vojenský inženýr Thomas Savery prý jednou seděl v hospodě a popíjel víno. Prázdnou láhev hodil do krbu a požádal o mísu s vodou, aby si umyl ruce. Všiml si, že se z láhve vypařil zbytek vína, dostal nápad, papadl horkou láhev a ponořil ji hrdlem do umyvadla. Vzápětí se do láhve nahrnula voda. To byl prý začátek Saveryho vynálezu ohňového stroje. Po řadě pokusů s párou se úspěch dostavil 25. července 1698, kdy získal patent na “nový vynález k zvedání vody a k uskutečnění pohybu pro všechny druhy rukodílen hybnou silou ohně; bude velmi důležitý pro vysoušení dolů, k zásobování měst vodou a k pohonu rukodílen všeho druhu, které nemají vodní síly ani stálého větru.“ Jeho práce na zdokonalování stroje pokračovala další čtyři roky, kdy se mu podařilo jeden stroj prodat do uhelného dolu u Broadwaters u Wednesbury. Měl však řadu nedostatků – výkon asi 1 koňskou sílu a velkou spotřebu paliva. Při potřebě vyššího výkonu a tím i většího tlaku páry nakonec vybuchl. I přes tento neúspěch se Saveryho stroj stal inspirací pro další vynálezce.
Saveryho ohňový stroj:
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
V Dartmouthu, asi 24 km daleko od Saveryho, pracoval na ohňovém stroji jiné konstrukce Thomas Newcomen. Snažil se zkonstruovat stroj na Papinově principu, ale nakonec přišel s úplně novou konstrukcí – parní kotel a parní válec od sebe oddělil a pod pístem získával postříkáním válce studenou vodou vakuum. Stroj doplnil ještě jedním zdokonalením. Aby píst nepropouštěl do vakua vzduch, byl utěsněn látkou nebo kůží a ještě nad ním byla nalitá voda, která se pro vznik většího vakua vstřikovala pod píst do válce. První takový stroj byl postaven v roce 1712 a později sloužil k čerpání vody v celé Evropě. Podobně jako u Papinova stroje, pára sloužila pouze k vytvoření vzduchoprázdna pod pístem. Práci konal atmosférický tlak. Velkou nevýhodou všech těchto strojů byla potřeba velkého pístu, značného množství páry a tím i paliva.
Newcomenův ohňový stroj pocházející z čtvrté edice Meyerova Konversationslexikon (1885 – 1890).
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Na Glasgovské univerzitě pracoval mechanik James Watt. Kolem roku 1760 dostal na opravu polámaný Newcomenův ohňový stroj. Brzy si všiml, že má řadu nedostatků, to mu nedalo a začal nad nimi přemýšlet. Zkonstruoval model, ve kterém oddělil Newcomenův parní válec od kondensátoru, kde se srážela pára. Parní válec se už zbytečně neochlazoval a Watt ušetřil až tři čtvrtiny paliva. Další zlepšení přišlo s uzavřením válce z obou stran a zavedením ventilů. Po řadě komplikací se zhotovením dobře pracujícího modelu, si konečně v roce 1769 dal parní stroj patentovat. Patent s číslem 913 mu byl 29. dubna 1769 udělen. Parní stroj se skládá z parního kotle, pojistného ventilu, válce parního motoru s pístem, klikového mechanismu a kondenzátoru. Pod parním kotlem hoří uhlí a vaří se v něm voda. Vznikající horká pára se vede potrubím k válci parního straje a tlačí na píst. Pojsitný ventil zabraňuje tomu, aby parní kotel vybuchl, kdyby se pod kotlem moc topilo a pára dosáhla příliš vysokého tlaku. Pára tlačí na píst válce parního otoru a pohybuje jím. Šoupátka páru pouštějí buď na jednu nebo na druhou stranu pístu. Klikový mechanismus mění pohyb pístu sem-tam na otáčení hřídele. Kondenzátor nakonec slouží k ochlazení páry a přeměně zpět na vodu.
Wattův parní stroj.
Zdroj: MERTA, F. James Watt. Praha: Československá grafická Unie, 1936.
Podobný vývoj probíhal i v Americe. První americký parní stroj byl postaven v roce 1801 Oliverem Evansem. Oproti Wattovým strojům byly Evansovy parní stroje při stejném výkonu lehčí, a proto i levnější. První Evansovou zakázkou byla výroba parní stroje pro bagr na čištění doků. Jenže Evansova dílna byla 2,5 km daleko od řeky Schuylkill, po které se měl bagr dopravit, proto zkonstruoval Evans parní stroj pro vůz.
Oruktor amphibolos – obojživelný bagr zkonstruovaný Oliverem Evansem.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Illustration from „The Boston mechanic and journal of the useful arts and sciences“ Boston: G.W. Light&Co., July 1834, p. 17. Public domain.
Vývoj pokračoval konstrukcí vysokotlakých parních strojů, jejichž průkopníkem byl Jacob Perkins. V roce 1886 se objevil nebezpečný soupeř pro parní stroj – parní turbína, kterou si nechal patentovat Charles Parsons.
V Čechách postavil první parní stroj František Gerstner díky financím hrabětě Rudolfa z Vrbna, majitele železáren v Komárově u Hořovic. Stroj byl postaven v letech 1806 – 1807 v objektu polytechniky, kde sloužil jako učební pomůcka. Zpočátku se k nám parní stroje dovážely, až ve dvacátých letech 19. století se začaly o výrobu parních strojů pokoušet české a moravské strojírny. Jako první na Moravě vyrobila parní stroj v roce 1815 železárna ve Štěpánově u Olomouce, kterou měl v nájmu Angličan Baildon. Parní stroj koupila soukenická firma Wünsch z Brna, ale stroj se neosvědčil. Úspěšnější byla v roce 1821 strojnická dílna Schöll a Luz ve Šlapanicích u Brna. Mezi zákazníky patřily mimo textilní továrny zejména řepné cukrovary, doly, porcelánky a pily.
