Parný stroj vlastnými rukami. Vynález parného stroja Moderné ICE parné stroje

parný motor

Čas výroby: Jeden deň

Dostupné materiály: ████████░░ 80 %

V tomto článku vám poviem, ako vyrobiť parný stroj vlastnými rukami. Motor bude malý, jednopiestový s cievkou. Výkon je celkom dostatočný na to, aby sa rotor malého generátora roztočil a tento motor sa používal ako autonómny zdroj elektriny pri turistike.

• Teleskopická anténa (dá sa odstrániť zo starého televízora alebo rádia), priemer najhrubšej trubice musí byť aspoň 8 mm
• Malá trubica pre piestový pár (inštalatérsky obchod).
• Medený drôt s priemerom cca 1,5 mm (nájdete v trafo cievke alebo v predajni rádia).
• Skrutky, matice, skrutky
• Olovo (z rybárskeho obchodu alebo nájdené v starej autobatérii). Je potrebné formovať zotrvačník. Našiel som hotový zotrvačník, ale táto položka sa vám môže hodiť.
• Drevené tyče.
• Špice pre kolesá bicyklov
• Stojan (v mojom prípade z plátu textolitu s hrúbkou 5 mm, ale vhodná je aj preglejka).
• Drevené bloky (kusy dosiek)
• Olivová nádoba
• Rúrka

• Superglue, zváranie za studena, epoxidová živica (stavebný trh).
• Emery
• Vŕtajte
• spájkovačka
• Píla na železo

Ako vyrobiť parný stroj




Schéma motora






Trubka valca a cievky.

Odrežte 3 kusy z antény:
? Prvý kus je dlhý 38 mm a má priemer 8 mm (samotný valec).
? Druhý kus je dlhý 30 mm a má priemer 4 mm.
? Tretia je 6 mm dlhá a 4 mm v priemere.




Vezmite rúrku č.2 a urobte do nej dieru s priemerom 4 mm v strede. Vezmite tubu č. 3 a prilepte ju kolmo na tubu č. 2, po zaschnutí superlepidla všetko zakryte studeným zváraním (napríklad POXIPOL).




Okrúhlu železnú podložku s dierou v strede upevníme na kus č.3 (priemer - o niečo viac ako rúrka č.1), po zaschnutí spevníme studeným zváraním.


Okrem toho pre lepšiu tesnosť pokryjeme všetky švy epoxidovou živicou.

Ako vyrobiť piest s ojnicou

Vezmeme skrutku (1) s priemerom 7 mm a upneme ju do zveráka. Začneme okolo neho navíjať medený drôt (2) asi 6 otáčok. Každé otočenie natrieme superlepidlom. Prebytočné konce skrutky sme odrezali.




Drôt pokryjeme epoxidom. Po zaschnutí upravíme piest brúsnym papierom pod valec tak, aby sa tam voľne pohyboval bez prepúšťania vzduchu.




Z hliníkového plechu vyrobíme pás dlhý 4 mm a dlhý 19 mm. Dáme mu tvar písmena P (3).




Na oboch koncoch vyvŕtame otvory (4) s priemerom 2 mm, aby sa dal vložiť kúsok pletacej ihlice. Strany časti v tvare U by mali byť 7x5x7 mm. Prilepíme ho k piestu stranou, ktorá je 5 mm.





Spojovaciu tyč (5) vyrobíme z cyklistickej pletacej ihlice. Prilepte na oba konce lúčov dva malé kúsky trubičiek (6) z antény s priemerom a dĺžkou 3 mm. Vzdialenosť medzi stredmi ojnice je 50 mm. Ďalej vložíme ojnicu jedným koncom do časti v tvare písmena U a zafixujeme ihlou na pletenie.


Ihlicu na pletenie prilepíme na oboch koncoch, aby nevypadla.






Trojuholníková spojovacia tyč

Trojuholníková spojovacia tyč je vyrobená podobným spôsobom, iba na jednej strane bude kus pletacej ihly a na druhej strane rúrka. Dĺžka ojnice 75 mm.







Trojuholník a cievka


Z plechu vystrihnite trojuholník a vyvŕtajte doň 3 otvory.
Cievka. Piest cievky je dlhý 3,5 mm a musí sa voľne pohybovať po rúrke cievky. Dĺžka predstavca závisí od veľkosti vášho zotrvačníka.






Kľuka piestnice by mala byť 8 mm a kľuka cievky by mala byť 4 mm.


• parný kotol

  
  Parný kotol bude nádoba s olivami s utesneným vekom. Prispájkoval som aj maticu, aby sa cez ňu dala naliať voda a pevne dotiahnuť skrutkou. Rúrku som prispájkoval aj na vrchnák.
  Tu je fotka:
  

  

  
  

  Foto zostavy motora

  
  

  Motor montujeme na drevenú plošinu a každý prvok umiestnime na podperu

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  Video z parného motora

  
  
  
  

• Verzia 2.0

  
  Kozmetická úprava motora. Nádrž má teraz vlastnú drevenú plošinu a tanierik na suchú palivovú tabletu. Všetky detaily sú maľované v krásnych farbách. Mimochodom, ako zdroj tepla je najlepšie použiť domáce

História vývoja parného stroja je dostatočne podrobne popísaná v tomto článku. Tu sú najznámejšie riešenia a vynálezy z čias 1672-1891.

Prvá práca.

Začnime tým, že ešte v sedemnástom storočí sa para začala považovať za dopravný prostriedok, robili sa s ňou všelijaké pokusy a až v roku 1643 Evangelista Torricelli objavil silové pôsobenie tlaku pary. Christian Huygens o 47 rokov neskôr skonštruoval prvý energetický stroj poháňaný výbuchom strelného prachu vo valci. Bol to prvý prototyp spaľovacieho motora. Na podobnom princípe je usporiadaný stroj na príjem vody opáta Otfeyho. Čoskoro sa Denis Papin rozhodol nahradiť silu výbuchu menej silnou silou pary. V roku 1690 postavil prvý parný stroj, známy aj ako parný kotol.

Pozostával z piestu, ktorý sa pomocou vriacej vody posúval vo valci nahor a následným ochladzovaním sa opäť spúšťal – tak vznikla sila. Celý proces prebiehal takto: pod valcom, ktorý súčasne plnil funkciu kotla, bola umiestnená pec; keď bol piest v hornej polohe, pec sa posunula späť, aby sa uľahčilo chladenie.

Neskôr dvaja Angličania, Thomas Newcomen a Cowley - jeden kováč, druhý sklenár - vylepšili systém tým, že oddelili kotol a valec a pridali nádrž so studenou vodou. Tento systém fungoval pomocou ventilov alebo kohútikov, jedného na paru a jedného na vodu, ktoré sa striedavo otvárali a zatvárali. Potom Angličan Bayton prerobil ovládanie ventilov na skutočne taktované.

Využitie parných strojov v praxi.

Newcomenov stroj sa čoskoro stal známym všade a najmä bol vylepšený dvojitým systémom, ktorý vyvinul James Watt v roku 1765. Teraz Parný motor Ukázalo sa, že je dostatočne kompletný na použitie vo vozidlách, hoci vzhľadom na svoju veľkosť bol vhodnejší pre stacionárne inštalácie. Watt ponúkol svoje vynálezy aj priemyslu; staval aj stroje pre textilné továrne.

Prvý parný stroj používaný ako dopravný prostriedok vynašiel Francúz Nicolas Joseph Cugnot, inžinier a amatérsky vojenský stratég. V roku 1763 alebo 1765 vytvoril auto, ktoré dokázalo prepraviť štyroch pasažierov pri priemernej rýchlosti 3,5 a maximálne 9,5 km/h. Po prvom pokuse nasledoval druhý - objavilo sa auto na prepravu zbraní. Testovala ho, samozrejme, armáda, no pre nemožnosť dlhodobej prevádzky (nepretržitý cyklus nového stroja nepresiahol 15 minút) sa vynálezca podpory od úradov a finančníkov nedočkal. Medzitým sa v Anglicku parný stroj zdokonaľoval. Po niekoľkých neúspešných Wattových pokusoch Moora, Williama Murdocha a Williama Symingtona sa objavilo koľajové vozidlo Richarda Travisicka, ktoré objednala Welsh Colliery. Na svet prišiel aktívny vynálezca: z podzemných baní vyliezol na zem a v roku 1802 predstavil ľudstvu výkonný osobný automobil, ktorý dosahoval rýchlosť 15 km/h na rovine a 6 km/h na stúpaní.

Vozidlá poháňané trajektom sa čoraz častejšie používali aj v Spojených štátoch: Nathan Reed v roku 1790 prekvapil obyvateľov Philadelphie svojím model parného auta. Ešte slávnejším sa však stal jeho krajan Oliver Evans, ktorý o štrnásť rokov neskôr vynašiel obojživelné vozidlo. Po napoleonských vojnách, počas ktorých sa neuskutočňovali „automobilové experimenty“, sa opäť začalo pracovať na vynález a zdokonalenie parného stroja. V roku 1821 sa dal považovať za dokonalý a celkom spoľahlivý. Odvtedy každý krok vpred v oblasti vozidiel na parný pohon určite prispel k vývoju vozidiel budúcnosti.

V roku 1825 zorganizoval Sir Goldsworth Gurney na 171 km dlhom úseku z Londýna do Bathu prvú osobnú linku. Zároveň používal ním patentovaný koč, ktorý mal parný stroj. To bol začiatok éry rýchlostných cestných povozov, ktoré však v Anglicku zanikli, no rozšírili sa v Taliansku a Francúzsku. Takéto vozidlá dosiahli svoj najvyšší vývoj, keď sa v roku 1873 objavili „Curts“ od Amede Balle s hmotnosťou 4500 kg a „Mansel“ – kompaktnejšie, vážiace niečo cez 2500 kg a dosahujúce rýchlosť 35 km/h. Obaja boli predchodcami techniky, ktorá sa stala charakteristickou pre prvé „skutočné“ autá. Napriek vysokej rýchlosti účinnosť parného stroja bol veľmi malý. Bolle bol ten, kto si dal patentovať prvý dobre fungujúci systém riadenia, usporiadal ovládanie a ovládače tak dobre, že to na palubnej doske vidíme dodnes.

Napriek obrovskému pokroku v oblasti spaľovacích motorov parný pohon stále zabezpečoval rovnomernejší a plynulejší chod stroja, a preto mal mnoho priaznivcov. Rovnako ako Bollet, ktorý postavil iné ľahké autá, ako Rapide v roku 1881 s rýchlosťou 60 km/h, Nouvelle v roku 1873, ktorý mal prednú nápravu s nezávislým zavesením kolies, Leon Chevrolet uviedol na trh v rokoch 1887 až 1907 niekoľko áut. ľahký a kompaktný parný generátor, ktorý si nechal patentovať v roku 1889. Spoločnosť De Dion-Bouton, založená v Paríži v roku 1883, vyrábala autá na parný pohon prvých desať rokov svojej existencie a dosiahla v tom významný úspech – jej autá vyhrali v roku 1894 preteky Paríž – Rouen.

Úspech Panharda et Levassora v používaní benzínu však viedol De Diona k prechodu na spaľovacie motory. Keď bratia Bolleovci prevzali firmu svojho otca, urobili to isté. Potom spoločnosť Chevrolet prebudovala svoju výrobu. Autá poháňané parou mizli z obzoru čoraz rýchlejšie, hoci sa v USA používali už pred rokom 1930. Práve v tomto momente sa výroba zastavila a vynález parných strojov

Presne pred 212 rokmi, 24. decembra 1801, v malom anglickom meste Camborne mechanik Richard Trevithick predviedol verejnosti prvý psí vozík na parný pohon. Dnes by sa táto udalosť dala bezpečne klasifikovať ako pozoruhodná, ale nie významná, najmä preto, že parný stroj bol známy už predtým a dokonca sa používal na vozidlách (hoci by to bolo veľmi veľké nazvať ich autami) ... Ale tu je to zaujímavé: práve teraz technologický pokrok vytvoril situáciu, ktorá nápadne pripomína éru veľkej „bitky“ pary a benzínu na začiatku 19. storočia. Bojovať budú musieť len batérie, vodík a biopalivá. Chcete vedieť, ako to celé skončí a kto vyhrá? nebudem navrhovať. Tip: technológia s tým nemá nič spoločné ...

1. Vášeň pre parné stroje pominula a nastal čas pre motory s vnútorným spaľovaním. Pre dobro veci opakujem: v roku 1801 sa po uliciach Camborne prevalil štvorkolesový koč, ktorý bol schopný relatívne pohodlne a pomaly prepraviť osem cestujúcich. Auto poháňal jednovalcový parný stroj a ako palivo slúžilo uhlie. Vytvorenie parných vozidiel sa ujalo s nadšením a už v 20. rokoch 19. storočia osobné parné omnibusy prepravovali cestujúcich rýchlosťou až 30 km / h a priemerný počet najazdených kilometrov pri generálnej oprave dosiahol 2,5 - 3 000 km.

Teraz porovnajme tieto informácie s ostatnými. V tom istom roku 1801 dostal Francúz Philippe Lebon patent na konštrukciu piestového spaľovacieho motora, ktorý bežal na ľahký plyn. Stalo sa, že o tri roky neskôr Lebon zomrel a iní museli vyvinúť technické riešenia, ktoré navrhol. Až v roku 1860 belgický inžinier Jean Etienne Lenoir zostavil plynový motor so zapaľovaním z elektrickej iskry a posunul jeho dizajn na úroveň vhodnosti pre inštaláciu na vozidlo.

Automobilový parný stroj a spaľovací motor sú teda prakticky rovnakého veku. Účinnosť parného stroja tejto konštrukcie bola v tých rokoch asi 10%. Účinnosť motora Lenoir bola iba 4 %. Len o 22 rokov neskôr, v roku 1882, ho August Otto vylepšil natoľko, že účinnosť teraz už benzínového motora dosiahla ... až 15 %.

2. Parná trakcia je len krátkym momentom v histórii pokroku. História parnej dopravy od roku 1801 aktívne pokračovala takmer 159 rokov. V roku 1960 (!) sa v USA ešte vyrábali autobusy a nákladné autá s parnými strojmi. Parné stroje sa za túto dobu výrazne zlepšili. V roku 1900 bolo v USA 50 % vozového parku „zaparených“. Už v tých rokoch vznikla konkurencia medzi parou, benzínom a – pozor! - elektrické vozne. Po trhovom úspechu Fordovho modelu-T a zdalo by sa, že porážke parného stroja prišiel v 20. rokoch minulého storočia nový nárast popularity parných áut: náklady na ich palivo (nafta, petrolej) bola výrazne nižšia ako cena benzínu.

Do roku 1927 vyrábal Stanley asi 1000 parných áut ročne. V Anglicku parné nákladné autá až do roku 1933 úspešne konkurovali benzínovým nákladným autám a prehrali len vďaka zavedeniu dane na prepravu ťažkých nákladov úradmi a zníženiu ciel na dovoz tekutých ropných produktov zo Spojených štátov.

3. Parný stroj je neefektívny a nehospodárny.Áno, kedysi to tak bolo. „Klasický“ parný stroj, ktorý vypúšťal výfukové pary do atmosféry, má účinnosť najviac 8 %. Parný stroj s kondenzátorom a profilovanou prietokovou časťou má však účinnosť až 25–30 %. Parná turbína poskytuje 30–42 %. Zariadenia s kombinovaným cyklom, kde sa plynové a parné turbíny používajú „v spojení“, majú účinnosť až 55 – 65 %. Posledná okolnosť podnietila inžinierov BMW, aby začali pracovať na možnostiach využitia tejto schémy v automobiloch. Mimochodom, účinnosť moderných benzínových motorov je 34%.

Náklady na výrobu parného motora boli vždy nižšie ako náklady na karburátorové a dieselové motory rovnakého výkonu. Spotreba kvapalného paliva v nových parných strojoch pracujúcich v uzavretom cykle na prehriatu (suchú) paru a vybavených modernými mazacími systémami, kvalitnými ložiskami a elektronickými systémami regulácie pracovného cyklu je len 40 % predchádzajúcej.

4. Parný stroj sa pomaly rozbieha. A bolo to raz ... Dokonca aj sériové autá Stanley "chovali páry" od 10 do 20 minút. Zlepšenie konštrukcie kotla a zavedenie režimu kaskádového vykurovania umožnilo skrátiť čas pripravenosti na 40-60 sekúnd.

5. Parné auto je príliš pomalé. To nie je pravda. Rýchlostný rekord z roku 1906 - 205,44 km/h - patrí parnému vozňu. V tých rokoch autá s benzínovými motormi nevedeli jazdiť tak rýchlo. V roku 1985 išiel parný vozeň rýchlosťou 234,33 km/h. A v roku 2009 skupina britských inžinierov navrhla parnú turbínu „bolide“ s parným pohonom s výkonom 360 koní. s., ktorá sa v pretekoch dokázala pohybovať rekordnou priemernou rýchlosťou – 241,7 km/h.

6. Parný vozeň dymí, je neestetický. Pri pohľade na staré kresby zobrazujúce prvé parné posádky vyhadzujúce husté oblaky dymu a ohňa zo svojich komínov (čo mimochodom naznačuje nedokonalosť pecí prvých „parných strojov“) pochopíte, kde je pretrvávajúca asociácia pary motor a sadze pochádzali.

Čo sa týka vzhľadu strojov, pointa tu, samozrejme, závisí od úrovne konštruktéra. Je nepravdepodobné, že niekto povie, že parné autá Abnera Dobleho (USA) sú škaredé. Naopak, sú elegantné aj na dnešné pomery. A okrem toho jazdili ticho, hladko a rýchlo – až 130 km/h.

Zaujímavosťou je, že moderný výskum v oblasti vodíkového paliva pre automobilové motory dal vzniknúť množstvu „vedľajších odvetví“: vodík ako palivo pre klasické piestové parné stroje a najmä pre parné turbínové motory poskytuje absolútnu šetrnosť k životnému prostrediu. "Dym" z takéhoto motora je ... vodná para.

7. Parný stroj je rozmarný. Nie je to pravda. Je konštrukčne oveľa jednoduchší ako spaľovací motor, čo už samo o sebe znamená väčšiu spoľahlivosť a nenáročnosť. Zdrojom parných strojov je mnoho desiatok tisíc hodín nepretržitej prevádzky, čo nie je typické pre iné typy motorov. Vec sa však neobmedzuje len na toto. Na základe princípov činnosti parný stroj nestráca účinnosť pri poklese atmosférického tlaku. Práve z tohto dôvodu sú vozidlá poháňané parou mimoriadne vhodné na použitie vo vysokohorských oblastiach, na náročných horských priesmykoch.

Je zaujímavé poznamenať ešte jednu užitočnú vlastnosť parného stroja, ktorý je mimochodom podobný jednosmernému elektromotoru. Zníženie otáčok hriadeľa (napríklad so zvýšením zaťaženia) spôsobuje zvýšenie krútiaceho momentu. Vďaka tejto vlastnosti autá s parnými strojmi v zásade nepotrebujú prevodovky - samotné sú veľmi zložité a niekedy rozmarné mechanizmy.

Priemyselná revolúcia začala v polovici 18. storočia. v Anglicku vznikom a zavádzaním technologických strojov do priemyselnej výroby. Priemyselná revolúcia bola nahradením ručnej, remeselnej a manufaktúrnej výroby strojovou továrenskou výrobou.

Rast dopytu po strojoch, ktoré sa už nestavali pre každý konkrétny priemyselný objekt, ale pre trh a stali sa komoditou, viedol k vzniku strojárstva, nového odvetvia priemyselnej výroby. Zrodila sa výroba výrobných prostriedkov.

Široké využitie technologických strojov urobilo druhú fázu priemyselnej revolúcie absolútne nevyhnutnou – zavedenie univerzálneho motora do výroby.

Ak staré stroje (paličky, buchary a pod.), ktoré prijímali pohyb od vodných kolies, boli pomalé a mali nerovnomerný priebeh, potom nové, najmä spriadacie a tkáčske stroje, vyžadovali rotačný pohyb veľkou rýchlosťou. Požiadavky na technické vlastnosti motora tak získali nové vlastnosti: univerzálny motor musí pracovať vo forme jednosmerného, ​​nepretržitého a rovnomerného rotačného pohybu.

Za týchto podmienok sa objavujú konštrukcie motorov, ktoré sa snažia splniť naliehavé požiadavky výroby. V Anglicku bolo vydaných viac ako tucet patentov na univerzálne motory rôznych systémov a konštrukcií.

Za prvé prakticky fungujúce univerzálne parné stroje sa však považujú stroje, ktoré vytvorili ruský vynálezca Ivan Ivanovič Polzunov a Angličan James Watt.

V Polzunovovom aute sa z kotla potrubím striedavo do dvoch valcov s piestami privádzala para s tlakom o niečo vyšším ako atmosférickým. Na zlepšenie tesnenia boli piesty naplnené vodou. Pomocou tyčí s reťazami sa pohyb piestov prenášal na kožuchy troch pecí na tavenie medi.

Stavba Polzunovovho auta bola dokončená v auguste 1765. Mal výšku 11 metrov, objem kotla 7 metrov, výšku valca 2,8 metra a výkon 29 kW.

Polzunovov stroj vytvoril súvislú silu a bol prvým univerzálnym strojom, ktorý sa dal použiť na uvedenie do pohybu akýchkoľvek továrenských mechanizmov.

Watt začal svoju prácu v roku 1763 takmer súčasne s Polzunovom, ale s iným prístupom k problému motora a v inom prostredí. Polzunov začal všeobecným energetickým vyjadrením problému úplného nahradenia vodných elektrární v závislosti od miestnych podmienok univerzálnym tepelným motorom. Watt začal so súkromnou úlohou – zlepšiť účinnosť motora Newcomen v súvislosti s prácou, ktorá mu bola zverená ako mechanikovi na univerzite v Glasgowe (Škótsko) pri oprave modelu odvodňovacej parnej elektrárne.

Wattov motor bol dokončený v roku 1784. Vo Wattovom parnom stroji boli dva valce nahradené jedným uzavretým. Para pôsobila striedavo na obe strany piesta a tlačila ho najprv jedným smerom, potom druhým. V takomto dvojčinnom stroji sa výfuková para kondenzovala nie vo valci, ale v od neho oddelenej nádobe - kondenzátore. Konštantnosť otáčok zotrvačníka udržiaval odstredivý regulátor otáčok.

Hlavnou nevýhodou prvých parných strojov bola nízka, nepresahujúca 9 %, účinnosť.

Špecializácia parných elektrární a ďalší rozvoj

parný motor

Rozširovanie záberu parného stroja si vyžadovalo stále širšiu všestrannosť. Začala sa špecializácia tepelných elektrární. Vodoťažné a banské parné zariadenia sa naďalej zlepšovali. Rozvoj hutníckej výroby podnietil zdokonaľovanie dúchadiel. Objavili sa odstredivé dúchadlá s vysokorýchlostnými parnými strojmi. V hutníctve sa začali používať valivé parné elektrárne a parné buchary. Nové riešenie našiel v roku 1840 J. Nesmith, ktorý spojil parný stroj s kladivom.

Samostatný smer tvorili lokomotívy – mobilné parné elektrárne, ktorých história sa začína v roku 1765, kedy anglický staviteľ J. Smeaton vyvinul pojazdnú jednotku. Lokomotívy sa však výrazne rozšírili až od polovice 19. storočia.

Po roku 1800, keď sa skončilo desaťročné obdobie privilégií Watta a Boltona, ktoré priniesli spoločníkom obrovský kapitál, dostali konečne voľnú ruku aj ďalší vynálezcovia. Takmer okamžite boli implementované progresívne metódy, ktoré Watt nepoužíval: vysoký tlak a dvojitá expanzia. Odmietnutie kladiny a použitie viacnásobnej expanzie pary vo viacerých valcoch viedlo k vytvoreniu nových konštrukčných foriem parných strojov. Dvojexpanzné motory sa začali formovať do podoby dvoch valcov: vysokotlakového a nízkotlakového, buď ako zložené stroje s uhlom zaklinenia medzi kľukami 90°, alebo ako tandemové stroje, v ktorých sú oba piesty namontované na spoločnej tyči a práca na jednej kľuke.

Veľký význam pre zvýšenie účinnosti parných strojov malo od polovice 19. storočia používanie prehriatej pary, na účinok ktorej poukázal francúzsky vedec G.A. Girn. Prechod na používanie prehriatej pary vo valcoch parných strojov si vyžiadal dlhú prácu na návrhu valcových cievok a ventilových distribučných mechanizmov, vývoj technológie na získavanie minerálnych mazacích olejov, ktoré odolajú vysokým teplotám, ako aj vývoj nových typov. tesnení, najmä s kovovým tesnením, aby sa postupne prešlo z nasýtenej pary na prehriatu paru s teplotou 200 - 300 stupňov Celzia.

Posledným veľkým krokom vo vývoji parných piestových motorov bol vynález jednopriechodového parného stroja, ktorý vyrobil nemecký profesor Stumpf v roku 1908.

V druhej polovici 19. storočia sa v podstate sformovali všetky konštrukčné formy parných piestových motorov.

Nový smer vo vývoji parných strojov nastal, keď sa používali ako motory elektrických generátorov v elektrárňach z 80. - 90. rokov 19. storočia.

Na primárny motor elektrického generátora bola kladená požiadavka na vysokú rýchlosť, vysokú rovnomernosť rotačného pohybu a neustále sa zvyšujúci výkon.

Technické možnosti piestového parného stroja - parného stroja, ktorý bol univerzálnym motorom priemyslu a dopravy počas celého 19. storočia, už nezodpovedali potrebám, ktoré vznikli koncom 19. storočia v súvislosti s výstavbou elektrární. rastliny. Spokojní mohli byť až po vytvorení nového tepelného stroja – parnej turbíny.

parný kotol

Prvé parné kotly využívali paru za atmosférického tlaku. Prototypmi parných kotlov bola konštrukcia tráviacich kotlov, z ktorých vzišiel dodnes zachovaný pojem „kotol“.

Nárast výkonu parných strojov podnietil v stavbe kotolní stále pretrvávajúci trend: nárast v r

kapacita pary - množstvo pary vyrobenej kotlom za hodinu.

Na dosiahnutie tohto cieľa boli nainštalované dva alebo tri kotly na napájanie jedného valca. Najmä v roku 1778 bola podľa projektu anglického inžiniera D. Smeatona postavená trojkotolňa na čerpanie vody z kronštadtských morských dokov.

Ak si však rast jednotkového výkonu parných elektrární vyžadoval zvýšenie parného výkonu kotlových jednotiek, tak na zvýšenie účinnosti bolo potrebné zvýšenie tlaku pary, na čo boli potrebné odolnejšie kotly. Tak vznikol druhý a stále aktívny trend v konštrukcii kotlov: zvyšovanie tlaku. Už koncom 19. storočia dosahoval tlak v kotloch 13-15 atmosfér.

Požiadavka na zvýšenie tlaku bola v rozpore s túžbou zvýšiť parný výkon kotlov. Guľa je najlepším geometrickým tvarom nádoby, ktorá znesie vysoký vnútorný tlak, dáva minimálny povrch pre daný objem a na zvýšenie produkcie pary je potrebný veľký povrch. Najprijateľnejšie bolo použitie valca – geometrický tvar nadväzujúci na loptičku z hľadiska pevnosti. Valec umožňuje ľubovoľne zväčšovať jeho povrch zväčšením dĺžky. V roku 1801 O. Ehns v USA postavil valcový kotol s valcovou vnútornou pecou s na tú dobu extrémne vysokým tlakom, asi 10 atmosfér. V roku 1824 sv. Litvínov v Barnaule vypracoval projekt pôvodnej parnej elektrárne s jednopriechodovou kotolňou pozostávajúcou z rebrovaných rúr.

Pre zvýšenie tlaku kotla a výkonu pary bolo potrebné zmenšiť priemer valca (pevnosť) a zväčšiť jeho dĺžku (produktivita): kotol sa zmenil na potrubie. Boli dva spôsoby drvenia kotlových jednotiek: drvenie plynovej cesty kotla alebo vodného priestoru. Takto boli definované dva typy kotlov: teplovodné a teplovodné.

V druhej polovici 19. storočia boli vyvinuté dostatočne spoľahlivé parogenerátory, ktoré umožňovali mať parný výkon až stovky ton pary za hodinu. Parný kotol bol kombináciou tenkostenných oceľových rúr malého priemeru. Tieto rúry s hrúbkou steny 3-4 mm znesú veľmi vysoké tlaky. Vysoký výkon je dosiahnutý vďaka celkovej dĺžke rúr. Do polovice 19. storočia sa vyvinul konštruktívny typ parného kotla so zväzkom rovných, mierne naklonených rúr zvinutých do plochých stien dvoch komôr - takzvaný vodný kotol. Koncom 19. storočia sa objavil vertikálny vodorúrový kotol v tvare dvoch valcových bubnov spojených zvislým zväzkom rúr. Tieto kotly by so svojimi bubnami mohli odolať vyšším tlakom.

V roku 1896 sa na Všeruskom veľtrhu v Nižnom Novgorode predviedol kotol V.G. Shukhova. Pôvodný skladací kotol Shukhov bol prenosný, mal nízke náklady a nízku spotrebu kovu. Shukhov ako prvý navrhol sito pece, ktoré sa používa v našej dobe. t£L ##0#lfo 9-1* #5^^^

Vodoprubné parné kotly umožnili do konca 19. storočia získať výhrevnú plochu nad 500 m a výkon nad 20 ton pary za hodinu, ktorý sa v polovici 20. storočia zvýšil 10-krát.

Často sa vám pri pomyslení na „parné stroje“ vybavia parné lokomotívy alebo autá Stanley Steamer, ale použitie týchto mechanizmov sa neobmedzuje len na prepravu. Parné stroje, ktoré boli prvýkrát vytvorené v primitívnej forme asi pred dvetisíc rokmi, sa za posledné tri storočia stali najväčšími zdrojmi elektrickej energie a dnes parné turbíny vyrábajú asi 80 percent svetovej elektriny. Aby ste lepšie porozumeli povahe fyzikálnych síl za takýmto mechanizmom, odporúčame vám vyrobiť si vlastný parný stroj z bežných materiálov pomocou jednej z tu navrhovaných metód! Ak chcete začať, prejdite na krok 1.

Kroky

Parný stroj z plechovky (pre deti)

Odrežte spodok hliníkovej plechovky vo vzdialenosti 6,35 cm. Pomocou nožníc na kov rovnomerne odrežte dno hliníkovej plechovky asi na tretinu jej výšky.

Ohnite a stlačte lunetu kliešťami. Aby ste sa vyhli ostrým okrajom, ohnite okraj plechovky dovnútra. Pri vykonávaní tohto úkonu dávajte pozor, aby ste sa nezranili.

Zatlačte na dno nádoby zvnútra, aby bola plochá. Väčšina hliníkových plechoviek od nápojov bude mať okrúhlu základňu, ktorá sa ohýba dovnútra. Spodok vyrovnajte tak, že naň zatlačíte prstom alebo použijete malé sklo s plochým dnom.

Vytvorte dva otvory na opačných stranách nádoby, pričom ustúpte 1,3 cm od vrchu. Na vytváranie otvorov je vhodný dierovač na papier aj klinec s kladivom. Budete potrebovať otvory s priemerom tesne nad tri milimetre.

Do stredu nádoby umiestnite malú vyhrievaciu sviečku. Zmačkajte fóliu a umiestnite ju pod sviečku a okolo nej, aby sa nehýbala. Takéto sviečky sa zvyčajne dodávajú v špeciálnych stojanoch, takže vosk by sa nemal roztaviť a tiecť do hliníkovej plechovky.

Stredovú časť medenej rúrky o dĺžke 15-20 cm omotajte okolo ceruzky na 2 alebo 3 otáčky, aby ste vytvorili cievku. 3 mm trubica by sa mala okolo ceruzky ľahko ohýbať. Budete potrebovať dostatočne zakrivené hadičky, ktoré prechádzajú cez vrch nádoby, plus ďalších 5 cm rovných na každej strane.

Vložte konce rúrok do otvorov v nádobe. Stred hada by mal byť nad knôtom sviečky. Je žiaduce, aby rovné časti rúrky na oboch stranách mohli mať rovnakú dĺžku.

Ohnite konce rúrok pomocou klieští, aby vytvorili pravý uhol. Ohnite rovné časti trubice tak, aby vyzerali v opačných smeroch z rôznych strán plechovky. Potom znova ohnite ich tak, aby padali pod dno nádoby. Keď je všetko pripravené, malo by sa ukázať nasledovné: hadovitá časť trubice je umiestnená v strede nádoby nad sviečkou a prechádza do dvoch naklonených „trysiek“, ktoré sa pozerajú v opačných smeroch na oboch stranách nádoby.

Ponorte nádobu do misky s vodou, pričom konce trubice by mali byť ponorené. Vaša "loď" by mala bezpečne držať na hladine. Ak konce trubice nie sú dostatočne ponorené vo vode, skúste nádobu trochu oťažiť, ale v žiadnom prípade ju neutopte.

Naplňte trubicu vodou. Najjednoduchšie je ponoriť jeden koniec do vody a ťahať z druhého konca ako slamku. Môžete tiež zablokovať jeden vývod z trubice prstom a druhý nahradiť prúdom vody z kohútika.

Zapáľte sviečku. Po chvíli sa voda v skúmavke zahreje a vrie. Keď sa premení na paru, bude vychádzať cez „dýzy“, čo spôsobí, že sa celá nádoba v miske začne otáčať.

Parný stroj na plechovku farby (pre dospelých)

1. V blízkosti základne 4-litrovej plechovky na farbu vyrežte obdĺžnikový otvor. Vytvorte vodorovný obdĺžnikový otvor 15 x 5 cm na boku nádoby blízko základne.

   • Treba sa uistiť, že táto plechovka (aj druhá použitá) obsahovala iba latexovú farbu a pred použitím ju tiež dôkladne umyť mydlovou vodou.

2. Odstrihnite pás z kovovej siete s rozmermi 12 x 24 cm. Ohnite 6 cm po dĺžke od každého okraja pod uhlom 90 o. Vznikne vám štvorcová „plošina“ s rozmermi 12 x 12 cm s dvomi 6 cm „nohami". Vložte ju do pohára „nohami" nadol a zarovnajte ju s okrajmi vyrezaného otvoru.

   Po obvode veka urobte polkruh otvorov. Následne budete spaľovať uhlie v plechovke, aby ste poskytli teplo parnému stroju. Pri nedostatku kyslíka bude uhlie horieť zle. Aby dóza mala potrebné vetranie, vyvŕtajte alebo vyrazte niekoľko otvorov vo veku, ktoré tvoria polkruh pozdĺž okrajov.

   • V ideálnom prípade by mal byť priemer vetracích otvorov asi 1 cm.

3. Vytvorte cievku z medenej rúrky. Vezmite asi 6 m mäkkej medenej rúrky s priemerom 6 mm a odmerajte 30 cm od jedného konca. Od tohto bodu urobte päť závitov s priemerom 12 cm. Zvyšnú dĺžku rúry ohnite na 15 závitov po 8 cm v priemere. Malo by vám zostať asi 20 cm.

   Prevlečte oba konce cievky cez vetracie otvory v kryte. Ohnite oba konce cievky tak, aby smerovali nahor, a prevlečte obidva cez jeden z otvorov v kryte. Ak dĺžka potrubia nestačí, budete musieť mierne ohnúť jeden zo závitov.

   Vložte had a drevené uhlie do nádoby. Umiestnite hada na sieťovú platformu. Vyplňte priestor okolo a vo vnútri cievky dreveným uhlím. Pevne zatvorte veko.

   Vyvŕtajte otvory pre trubicu v menšej nádobe. Do stredu viečka litrovej nádoby vyvŕtajte otvor s priemerom 1 cm. Na boku nádoby vyvŕtajte dva otvory s priemerom 1 cm – jeden pri dne nádoby a druhý nad ňou blízko veko.

   Vložte utesnenú plastovú trubicu do bočných otvorov menšej nádoby. Pomocou koncov medenej rúrky vytvorte otvory v strede dvoch zástrčiek. Do jednej zátky vložte pevnú plastovú rúrku dlhú 25 cm a tú istú rúrku dlhú 10 cm do druhej zátky. Mali by pevne sedieť v zátke a trochu vyčnievať. Vložte korok s dlhšou trubičkou do spodného otvoru menšej nádoby a korok s kratšou trubičkou do horného otvoru. Zaistite hadičku ku každej zátke pomocou svoriek.

   Pripojte rúrku väčšej nádoby k rúrke menšej nádoby. Umiestnite menšiu nádobu na vrch väčšej nádoby so zátkou smerujúcou preč od otvorov väčšej nádoby. Pomocou kovovej pásky pripevnite rúrku od spodnej zátky k rúrke vychádzajúcej zo spodnej časti medenej cievky. Potom podobne pripevnite hadičku od hornej zátky k hadici vychádzajúcej z hornej časti cievky.

   Vložte medenú rúrku do spojovacej skrinky. Pomocou kladiva a skrutkovača odstráňte stred okrúhlej kovovej elektrickej skrinky. Upevnite svorku pod elektrický kábel pomocou poistného krúžku. Vložte 15 cm 1,3 cm medenej hadičky do káblovej pásky tak, aby hadička vyčnievala niekoľko centimetrov pod otvor v krabici. Okraje tohto konca otupte dovnútra kladivom. Vložte tento koniec trubice do otvoru vo veku menšej nádoby.

   Vložte špíz do hmoždinky. Vezmite obyčajný drevený BBQ špíz a vložte ho do jedného konca 1,5 cm dlhej, 0,95 cm priemeru dutej drevenej hmoždinky.

   • Počas prevádzky nášho motora bude špíz a hmoždinka pôsobiť ako „piest“. Aby ste lepšie videli pohyb piestu, môžete naň pripevniť malú papierovú „vlajku“.

4. Pripravte motor na prácu. Odstráňte spojovaciu skrinku z menšej vrchnej plechovky a naplňte vrchnú plechovku vodou, aby mohla pretiecť do medenej cievky, kým plechovka nebude do 2/3 plná vody. Skontrolujte netesnosti na všetkých spojoch. Pevne upevnite viečka pohárov poklepaním kladivom. Spojovaciu skrinku vložte späť na miesto cez menšiu hornú nádobu.

5. Naštartujte motor! Pomačkajte kúsky novín a umiestnite ich do priestoru pod sieťkou v spodnej časti motora. Keď sa drevené uhlie zapáli, nechajte ho horieť asi 20-30 minút. Keď sa voda v špirále zohreje, para sa začne hromadiť v hornom brehu. Keď para dosiahne dostatočný tlak, vytlačí hmoždinku a špíz nahor. Po uvoľnení tlaku sa piest pod vplyvom gravitačnej sily posunie nadol. V prípade potreby odrežte časť špajle, aby ste znížili hmotnosť piestu - čím je ľahší, tým častejšie bude "plávať". Pokúste sa vyrobiť špíz takej hmotnosti, aby piest „kráčal“ konštantným tempom.

   • Proces horenia môžete urýchliť zvýšením prúdenia vzduchu do prieduchov pomocou fénu.

6. Zostať v bezpečí. Sme presvedčení, že je samozrejmé, že pri práci a manipulácii s podomácky vyrobeným parným strojom je potrebné dávať pozor. Nikdy ho nespúšťajte v interiéri. Nikdy ho nespúšťajte v blízkosti horľavých materiálov, ako sú suché lístie alebo prevísajúce konáre stromov. Motor prevádzkujte iba na pevnom, nehorľavom povrchu, ako je betón. Ak pracujete s deťmi alebo tínedžermi, nemali by ste ich nechať bez dozoru. Deti a mladiství sa nesmú približovať k motoru, keď v ňom horí drevené uhlie. Ak nepoznáte teplotu motora, predpokladajte, že je taký horúci, že by ste sa ho nemali dotýkať.

   • Uistite sa, že para môže vychádzať z horného „kotla“. Ak sa piest z akéhokoľvek dôvodu zasekne, vo vnútri menšej plechovky sa môže vytvoriť tlak. V najhoršom prípade môže banka vybuchnúť, čo veľmi nebezpečné.
• Umiestnite parný stroj na plastovú loď, ponorte oba konce do vody a vytvorte parnú hračku. Jednoduchý tvar člna môžete vyrezať z plastovej fľaše sódy alebo bielidla, aby bola vaša hračka viac „zelená“.

Domov » brzdy » Parný stroj vlastnými rukami. Vynález parného stroja Moderné ICE parné stroje