Un motore a vapore stazionario utilizza la potenza del vapore per azionare strumenti diversi da se stessi. Di solito venivano usati per alimentare ponti, barriere, azionare mulini e macchinari di fabbrica. I modelli successivi sono stati utilizzati per generare elettricità. Tali motori funzionano da una posizione fissa e non sono utilizzati come mezzi di trasporto, sebbene alcuni siano stati utilizzati per azionare le ruote delle navi a vapore.
I motori a vapore di base funzionano quando il vapore ad alta pressione è consentito in un cilindro. Questo cilindro ha un pistone che viene spinto in una direzione dal vapore, espellendo il vapore di scarico raffreddato da uno sfiato e creando movimento attraverso l’asta del pistone. Questo movimento muove le ruote di un treno a vapore, spingendo il motore in avanti. Tali motori spingono il pistone in una direzione, quindi nell’altra alternando l’estremità del cilindro in cui entra il vapore.
Il primo motore a vapore fisso fu inventato da Thomas Savery e poi migliorato dal collega inglese Thomas Newcomen e dallo scozzese, James Watt. Nel 1698 Savery inventò un motore a vapore che avrebbe pompato l’acqua da una miniera di carbone della Cornovaglia. Il suo design di base è stato migliorato nel XVIII e XIX secolo, ma è stato sostituito dall’elettricità e dal motore a combustione nel XX.
Nel 1705, Newcomen inventò il primo motore a travi. Questo motore a vapore fisso impiegava una trave imperniata collegata a un cilindro a pistone verticale sottostante. Watt, tra gli altri, migliorò il motore aggiungendo un compressore. Il motore a trave veniva utilizzato principalmente per pompare acqua e per far funzionare le ruote dei mulini. Veniva impiegato anche sulle navi a vapore.
Una variante di breve durata del motore immobile era il motore da tavolo. Questo motore era simile al motore a trave, ma poggiava su una base da tavolo ed era collegato a un volano tramite una biella e una testa a croce. James Sadler ha inventato il motore e lo ha usato ai Portsmouth Block Mills. Rispetto ad altri motori, era sia lento che debole.
George Henry Corliss, un americano, ha aggiunto valvole rotative all’idea di base del motore a vapore stazionario per creare il motore Corliss. Costruito per la prima volta nel 1848, il Corliss consentiva tempi variabili nel funzionamento delle sue valvole. Veniva utilizzato principalmente per l’estrazione di alberi nelle fabbriche e la generazione di elettricità tramite dinamo, poiché era molto efficiente nei consumi.
Nel 1828, James Perkins sviluppò il motore Uniflow che utilizzava un mezzo cilindro e permetteva al pistone di muoversi in una sola direzione. Poiché il vapore di scarico e del carburante entravano sempre nelle rispettive estremità del cilindro, ciò portava a una maggiore efficienza termica. L’Uniflow è stato adattato per vari motori a vapore, ma è stato utilizzato principalmente per la generazione di elettricità.
L’inventore britannico James Hornblower ha creato il primo motore a vapore stazionario composto nel 1781. Ha ragionato che se energia e azione possono essere generate dal vapore pressurizzato in un cilindro, allora lo stesso vapore potrebbe essere spostato in un altro cilindro per generare più potenza. Hornblower costruiva motori in cui c’erano almeno due cilindri e ogni pistone dopo il primo reagiva a una pressione più bassa.