Альтернативна та мала енергетика на паровому двигуні. Паровий двигун своїми руками Паровий двигун високого тиску

Революція у промисловості розпочалася у середині XVIII в. в Англії з виникненням та впровадженням у промислове виробництво технологічних машин. Промисловий переворот був заміною ручного, ремісничого та мануфактурного виробництва, машинним фабрично-заводським.

Зростання попиту машини, які будували не для кожного конкретного промислового об'єкта, але в ринок і що стали товаром, призвело до виникнення машинобудування, нової галузі промислового виробництва. Зароджувалося виробництво засобів виробництва.

Широке поширення технологічних машин унеможливило другу фазу промислового перевороту -впровадження у виробництво універсального двигуна.

Якщо старі машини (тільки, молоти і т.д), що отримували рух від водяних коліс, були тихохідними і мали нерівномірний хід, то нові, особливо прядильні і ткацькі, вимагали обертального руху з великою швидкістю. Таким чином, вимоги до технічним характеристикамдвигуна набули нових рис: універсальний двигун повинен віддавати роботу у вигляді односпрямованого, безперервного та рівномірного обертального руху.

У умовах з'являються конструкції двигунів, які намагаються задовольнити назрілі вимоги виробництва. В Англії було видано понад десяток патентів на універсальні двигуни найрізноманітніших систем та конструкцій.

Однак першими практично діючими універсальними паровими машинами вважаються машини, створені російським винахідником Іваном Івановичем Ползуновим та англійцем Джеймсом Уаттом.

У машині Ползунова з котла по трубах пара з тиском, що трохи перевищує атмосферне, надходив почергово у два циліндри з поршнями. Для покращення ущільнення поршні заливали водою. Через тяги з ланцюгами рух поршнів передавався хутрам трьох мідеплавильних печей.

Будівництво машини Ползунова було закінчено у серпні 1765 року. Вона мала висоту 11 метрів, ємність казана 7 м, висоту циліндрів 2,8 метра, потужність 29 кВт.

Машина Ползунова створювала безперервне зусилля і була першою універсальною машиною, яку можна було застосовувати для руху будь-яких заводських механізмів.

Уатт почав свою роботу в 1763 майже одночасно з Ползуновим, але з іншим підходом до проблеми двигуна і в іншій обстановці. Повзунов починав із загальноенергетичної постановки завдання про повну заміну залежних від місцевих умов гідро силових установокуніверсальний тепловий двигун. Уатт починав з приватного завдання - підвищення економічності двигуна Ньюкомена у зв'язку з дорученою йому як механіку університету в Глазго (Шотландія) роботою з ремонту моделі водовідливної парової установки.

Остаточне промислове завершення двигун Уатта отримав 1784 року. У паровій машині Уатта два циліндри замінили одним закритим. Пара надходила поперемінно по обидва боки поршня, штовхаючи його то в один, то в інший бік. У такій машині подвійної дії пар, що відпрацював, конденсувався не в циліндрі, а в окремій від нього посудині - конденсаторі. Постійність числа оборотів маховика підтримувалося відцентровим регулятором швидкості.

Головним недоліком перших парових машинбув низький, що не перевищував 9%, ККД.

Спеціалізація паросилових установок та подальший розвиток

Парових машин

Розширення сфери застосування парового двигуна вимагало дедалі ширшої універсальності. Почалася спеціалізація теплових силових установок. Продовжували вдосконалюватись водопідйомні та шахтні парові установки. Розвиток металургійного виробництва стимулював удосконалення повітродувних установок. З'явилися відцентрові повітродувки зі швидкохідними паровими машинами. У металургії почали застосовувати прокатні паросилові установки та парові молоти. Нове рішення було знайдено в 1840 Дж. Несмітом, що об'єднав паровий двигун з молотом.

Самостійний напрямок склали локомобілі – пересувні паросилові установки, історія яких починається у 1765 році, коли англійський будівельник Дж. Смітон розробив пересувну установку. Проте помітне поширення локомобілі набули лише з середини XIX століття.

Після 1800 року, коли закінчився десятирічний термін привілеїв фірми " Уатт і Болтон " , який доставив компаньйонам величезні капітали, інші винахідники отримали нарешті свободу дій. Майже одночасно були реалізовані прогресивні методи, що не застосовувалися Уаттом: високий тиск і подвійне розширення. Відмова від балансу і використання багаторазового розширення пари в декількох циліндрах призвели до створення нових конструктивних форм парових двигунів. Двигуни дворазового розширення стали оформлятися у вигляді двох циліндрів: високого тискуі низького тискуабо як компаунд-машини з кутом заклинювання між кривошипами 90°, або як тандем-машини, в яких обидва поршні насаджені на загальний шток і працюють на один кривошип .

Велике значення підвищення ККД парових двигунів мало використання з середини ХІХ століття перегрітої пари, ефект якого вказав французький вчений Г.А. Гірн. Перехід до використання перегрітої пари в циліндрах парових машин зажадав тривалої роботи з конструювання циліндричних золотників та клапанних розподільчих механізмів, освоєння технології одержання мінеральних пар мастил, здатних витримувати високу температуру, і за конструюванням нових типів ущільнень, зокрема з металевим набиванням, щоб поступово перейти від насиченої пари до перегрітої з температурою 200 - 300 градусів Цельсія.

Останній великий крок у розвитку парових поршневих двигунів-винахід прямоточної парової машини, зроблене німецьким професором Штумпфом в 1908 році.

У другій половині XIX століття здебільшого склалися всі конструктивні форми парових поршневих двигунів.

Новий напрямок у розвитку парових машин виникло при їх використанні як двигуни електрогенераторів електричних станцій з 80 - 90 років XIX століття.

До первинного двигуна електричного генератора висувалася вимога великої швидкості, високої рівномірності обертального руху і безперервно зростаючої потужності.

Технічні можливостіпоршневого парового двигуна - парової машини - що був універсальним двигуном промисловості та транспорту протягом усього ХІХ століття не відповідали потребам, що виникли наприкінці ХІХ століття у зв'язку з будівництвом електростанцій. Вони могли бути задоволені лише після створення нового теплового двигуна – парової турбіни.

Паровий котел

У перших парових казанах застосовувалася пара атмосферного тиску. Прототипами парових котлів послужила конструкція травних котлів, звідки і виник термін "котел", що зберігся до наших днів.

Зростання потужності парових двигунів викликало до життя і досі існуючу тенденцію котлобудування: збільшення

паропродуктивності - кількості пари, що виробляється котлом на годину.

Для досягнення цієї мети встановлювали по два-три казани для живлення одного циліндра. Зокрема, в 1778 році за проектом англійського машинобудівника Д. Смітона було споруджено трикотельну установку для відкачування води з Кронштадських морських доків.

Однак якщо зростання одиничної потужності паросилових установок вимагало підвищення паропродуктивності котлоагрегатів, то для збільшення ККД потрібно підвищення тиску пари, для чого були потрібні міцніші котли. Так виникла друга і нині чинна тенденція котлобудування: збільшення тиску. Вже до кінця XIX століття тиск у котлах досягав 13-15 атмосфер.

Вимога підвищення тиску суперечила прагненням збільшити паропродуктивність котлоагрегатів. Куля - найкраща геометрична форма судини, що витримує великий внутрішній тиск, дає мінімальну поверхню при даному обсязі, а для збільшення паропродуктивності потрібна велика поверхня. Найбільш прийнятним виявилося використання циліндра - наступної за кулею геометричної формищодо міцності. Циліндр дозволяє як завгодно збільшувати його поверхню за рахунок збільшення довжини. У 1801 році О. Е'анс в США побудував циліндричний котел з циліндричною внутрішньою топкою з надзвичайно високим для того часу тиском близько 10 атмосфер. У 1824 році СВ. Литвинов у Барнаулі розробив проект оригінальної паросилової установки з прямоточним котлоагрегатом, що складається з ореброваних труб.

Для збільшення котельного тиску та паропродуктивності знадобилося зменшення діаметра циліндра (міцність) та збільшення його довжини (продуктивність): котел перетворювався на трубу. Існували два способи дроблення котлоагрегатів: дробилися газовий тракт котла або водяний простір. Так визначилися два типи котлів: жаротрубні та водотрубні.

У другій половині XIX століття були розроблені досить надійні парогенератори, що дозволяють мати паропродуктивність до сотень тонн пари на годину. Паровий котел був комбінацією сталевих тонкостінних труб невеликого діаметру. Ці труби при товщині стінки 3-4 мм дозволяють витримувати дуже високий тиск. Висока продуктивність досягається за рахунок сумарної довжини труб. До середини XIX століття склався конструктивний тип парового котла з пучком прямих, трохи нахилених труб, ввальцьованих у плоскі стінки двох камер - так званий водотрубний котел. До кінця XIX століття з'явився вертикальний водотрубний котел, що має вигляд двох циліндричних барабанів, з'єднаних вертикальним пучком труб. Ці котли з їх барабанами витримували вищий тиск.

1896 року на Всеросійському ярмарку в Нижньому Новгороді демонструвався котел В.Г.Шухова. Оригінальний розбірний котел Шухова був транспортабельний, мав невисоку вартістьта малу металомісткість. Шухов вперше запропонував топковий екран, що застосовується у наш час. т£Л №№0№lfo 9-1* #5^^^

До кінця XIX століття водотрубні парові котли дозволяли отримати поверхню нагріву понад 500 м та продуктивність понад 20 тонн пари на годину, яка в середині XX століття зросла в 10 разів.

Процес винаходу парового двигуна, як це часто буває в техніці, розтягнувся чи не на сторіччя, тому вибір дати для цієї події є досить умовним. Втім, ніким не заперечується, що прорив, який призвів до технологічної революції, був здійснений шотландцем Джеймсом Уаттом.

Над використанням пари в якості робочого тіла люди замислювалися ще в давнину. Однак лише на рубежі XVII–XVIII ст. вдалося знайти спосіб робити корисну роботу за допомогою пари. Одна з перших спроб поставити пару на службу людині була зроблена в Англії в 1698: машина винахідника Сейвері призначалася для осушення шахт і перекачування води. Щоправда, винахід Сейвері ще був двигуном у сенсі цього терміну, оскільки, крім кількох клапанів, відкривалися і закривалися вручну, у ньому був рухливих частин. Машина Сейвері працювала наступним чином: спочатку герметичний резервуар наповнювався парою, потім зовнішня поверхня резервуара охолоджувалася холодною водою, через що пара конденсувалася, і в резервуарі створювався частковий вакуум. Після цього вода - наприклад, з дна шахти - засмоктувала в резервуар через забірну трубу і після впуску чергової порції пара викидалася назовні.

Перша парова машина з поршнем була побудована французом Дені Папеном в 1698 р. Вода нагрівалася всередині вертикального циліндра з поршнем, і пара, що утворилася, штовхала поршень вгору. Коли пара охолоджувалась і конденсувалася, поршень опускався вниз під впливом атмосферного тиску. За допомогою системи блоків парова машина Папена могла приводити в дію різні механізми, наприклад, насоси.

Більш досконалу машину 1712 р. побудував англійський коваль Томас Ньюкомен. Як і в машині Папена, поршень переміщався у вертикальному циліндрі. Пара з котла надходила в основу циліндра і піднімала поршень вгору. При впорскуванні в циліндр холодної води пара конденсувалася, в циліндрі утворювався вакуум і під впливом атмосферного тиску поршень опускався вниз. Цей зворотний хід видаляв воду з циліндра і за допомогою ланцюга, з'єднаного з коромислом, що рухався як гойдалка, піднімав вгору шток насоса. Коли поршень знаходився в нижній точці свого ходу, в циліндр знову надходила пара, і за допомогою противаги, закріпленої на штоку насоса або на коромислі, поршень піднімався у вихідне положення. Після цього цикл повторювався.

Машина Ньюкомена широко використовувалася у Європі понад 50 років. У 1740-х роках машина з циліндром довжиною 2,74 м і діаметром 76 см за один день виконувала роботу, яку бригада з 25 осіб та 10 коней, працюючи позмінно, виконувала за тиждень. І все-таки її ККД був надзвичайно низький.

Найбільш яскраво промислова революція виявилася в Англії, насамперед у текстильній промисловості. Невідповідність пропозиції тканин і попиту, що стрімко зростає, залучило кращі конструкторські уми до розробки прядильних і ткацьких машин. До історії англійської техніки назавжди увійшли імена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгрівса. Але створені ними прядильні та ткацькі верстати потребували якісно нового, універсальному двигуніякий би безперервно і рівномірно (саме цього не могло забезпечити водяне колесо) приводив верстати в односпрямований обертальний рух. Ось тут у всьому своєму блиску з'явився талант знаменитого інженера, «чарівника з Гринока» Джеймса Уатта.

Уатт народився у шотландському містечку Гринок у сім'ї кораблебудівника. Працюючи учнем у майстернях у Глазго, за перші два роки Джеймс набув кваліфікації гравірувальника, майстра з виготовлення математичних, геодезичних, оптичних приладів, різноманітних навігаційних інструментів. За порадою дядька-професора Джеймс вступив до місцевого університету на посаду механіка. Саме тут Уатт почав працювати над паровими машинами.

Джеймс Уатт намагався вдосконалити пароатмосферну машину Ньюкомена, яка, загалом, годилася тільки для перекачування води. Йому було ясно, що основний недолік машини Ньюкомена полягав у поперемінному нагріванні та охолодженні циліндра. У 1765 р. Уатт дійшов думки, що циліндр може залишатися гарячим, якщо до конденсації відводити пару окремий резервуар через трубопровід із клапаном. Крім того, Уатт зробив ще кілька удосконалень, що остаточно перетворили пароатмосферну машину на парову. Наприклад, він винайшов шарнірний механізм – «паралелограм Уатта» (називається так тому, що частина ланок – важелів, що входять до його складу, утворює паралелограм), який перетворював зворотно-поступальний рух поршня у обертальний рух головного валу. Тепер ткацькі верстати могли працювати безперервно.

У 1776 р. машина Уатта пройшла випробування. Її ККД виявився вдвічі більшим, ніж у машини Ньюкомена. У 1782 р. Уатт створив першу універсальну парову машину подвійного впливу. Пара надходила в циліндр поперемінно то з одного боку поршня, то з іншого. Тому поршень робив і робітник, і зворотний хід за допомогою пари, чого не було в колишніх машинах. Оскільки в паровій машині подвійної дії шток поршня здійснював тягнучу і штовхаючу дію, колишню приводну систему з ланцюгів і коромисла, яка реагувала лише на тягу, довелося переробити. Уатт розробив систему зв'язаних тяг і застосував планетарний механізм для перетворення поворотно-поступального руху штока поршня у обертальний рух, використовував важкий маховик, відцентровий регулятор швидкості, дисковий клапан та манометр для вимірювання тиску пари. Запатентована Уаттом ротативна парова машина спочатку широко застосовувалася на прядильних і ткацьких фабриках, а пізніше і на інших промислових підприємствах. Двигун Уатта годився для будь-якої машини, і цим негайно скористалися винахідники механізмів, що саморухаються.

Парова машина Уатта воістину стала винаходом століття, який започаткував промислову революцію. Але винахідник не обмежився. Сусіди неодноразово з подивом спостерігали за тим, як Уатт ганяє по лузі коней, які тягнуть спеціально підібрані тяжкості. Так з'явилася одиниця потужності – кінська сила, що згодом отримала загальне визнання.

На жаль, фінансові труднощі змусили Уатта вже в зрілому віці проводити геодезичні пошуки, працювати на будівництві каналів, споруджувати порти і пристані, піти нарешті на економічно кабальний союз із підприємцем Джоном Ребеком, який незабаром зазнав повного фінансового краху.

Про історію розвитку парового двигуна досить докладно описано в цій статті. Тут же - найвідоміші рішення та винаходи часів 1672-1891 року.

Перші напрацювання.

Почнемо з того, що ще в сімнадцятому столітті пар стали розглядати як засіб для приводу, проводили з ним усілякі досліди, і лише в 1643 Еванджеліста Торричеллі було відкрито силову дію тиску пари. Крістіан Гюйгенс через 47 років спроектував першу силову машину, що наводилася на дію вибухом пороху в циліндрі. Це був перший прототип двигуна внутрішнього згоряння. На аналогічному принципі влаштовано водозабірну машину абата Отфея. Незабаром Дені Папен вирішив замінити силу вибуху менш потужною парою. У 1690 році їм було збудовано перша парова машина, відома також як паровий казан.

Вона складалася з поршня, який за допомогою окропу переміщався в циліндрі вгору і за рахунок подальшого охолодження знову опускався - так створювалося зусилля. Весь процес відбувався таким чином: під циліндром, який виконував одночасно функцію кип'ятільного котла, розміщували піч; при знаходженні поршня у верхньому положенні піч відсувалася для полегшення охолодження.

Пізніше два англійці, Томас Ньюкомен і Коулі – один коваль, інший скляр, – удосконалили систему шляхом поділу кип'ятільного котла та циліндра та додавання бака з холодною водою. Ця система функціонувала за допомогою клапанів або кранів – одного для пари та одного для води, які по черзі відкривалися та закривалися. Потім англієць Бейтон перебудував клапанне управління в тактове.

Застосування парових машин практично.

Машина Ньюкомена незабаром стала відома всюди і, зокрема, була вдосконалена, розроблена Джеймсом Уаттом у 1765 році системою подвійної дії. Тепер парова машинавиявилася досить завершеною для використання в транспортних засобах, хоча через свої розміри краще підходила для стаціонарних установок. Уатт запропонував свої винаходи та в промисловості; він також побудував машини для текстильних фабрик.

Перша парова машина, що використовується як засіб пересування, була винайдена французом Ніколя Жозефом Куньо, інженером і військовим стратегом-аматором. У 1763 або 1765 році він створив автомобіль, який міг перевозити чотирьох пасажирів при середньої швидкості 3,5 та максимальної – 9,5 км/год. За першою спробою була друга – з'явився автомобіль для транспортування гармат. Випробовувався він, природно, військовими, але через неможливість тривалої експлуатації (безперервний цикл роботи) нової машинине перевищував 15 хвилин) винахідник не отримав підтримки влади та фінансистів. Тим часом в Англії вдосконалювалася парова машина. Після кількох безуспішних спроб, що базувалися на машині Уатта Мура, Вільяма Мердока і Вільяма Саймінгтона, з'явився рейковий транспортний засіб Річарда Тревісіка, створений на замовлення Уельської вугільної шахти. У світ прийшов активний винахідник: з підземних шахт він піднявся на землю і в 1802 представив людству потужний легковий автомобіль, що досягав швидкості 15 км/год на рівній місцевості та 6 км/год на підйомі.

Приведені в рух парою транспорті засобивсе частіше використовувалися і в США: Натан Рід в 1790 здивував жителів Філадельфії своєї моделлю парового автомобіля. Однак ще більше прославився його співвітчизник Олівер Еванс, який через чотирнадцять років винайшов автомобіль-амфібію. Після наполеонівських воєн, під час яких «автомобільні експерименти» не проводилися, знову розпочалася робота над винаходом та удосконаленням парової машини. У 1821 році її можна було вважати досконалою та досить надійною. З тих пір кожен крок вперед у сфері транспортних засобів, що приводилися в рух парою, безумовно сприяв розвитку майбутніх автомобілів.

У 1825 сер Голдсуорт Гарні на ділянці завдовжки 171 км від Лондона до Бата організував першу пасажирську лінію. При цьому він використав запатентовану ним карету, що мала паровий двигун. Це стало початком епохи швидкісних дорожніх екіпажів, які, однак, зникли в Англії, але набули широкого поширення в Італії та у Франції. Подібні транспортні засоби досягли найвищого розвитку з появою в 1873 «Реверансу» Амеде Балле вагою 4500 кг і «Манселя» - компактнішого, що важив трохи більше 2500 кг і досягав швидкості 35 км / год. Обидва були провісниками тієї техніки виконання, яка стала характерною для перших «справжніх» автомобілів. Незважаючи на велику швидкість ккд парової машинибув дуже малий. Болле був тим, хто запатентував першу добре діючу систему кермового управління, він так вдало розташував керуючі та контрольні елементи, що ми і сьогодні це бачимо на щитку приладів.

Незважаючи на грандіозний прогрес у галузі створення двигуна внутрішнього згоряння, сила пари все ще забезпечувала рівномірніший і плавніший хід машини і, отже, мала багато прихильників. Як і Болле, який побудував та інші легкі автомобілі, наприклад Rapide у 1881 році зі швидкістю руху 60 км/год, Nouvelle у 1873 році, яка мала передню вісь з незалежною підвіскоюколіс, Леон Шевроле в період між 1887 і 1907 роками запустив кілька автомобілів з легким та компактним парогенератором, запатентованим ним у 1889 році. Компанія De Dion-Bouton, заснована в Парижі в 1883 році, перші десять років свого існування виробляла автомобілі з паровим двигунами і досягла при цьому значного успіху - її автомобілі виграли гонки Париж-Руан у 1894 році.

Успіхи компанії Panhard et Levassor у використанні бензину привели, однак, до того, що De Dion перейшов на двигуни внутрішнього згоряння. Коли брати Болле почали керувати компанією свого батька, вони зробили те саме. Потім компанія Chevrolet перебудувала своє виробництво. Автомобілі з паровими двигунами дедалі швидше зникали з горизонту, хоча США вони використовувалися ще до 1930 року. На цьому самому моменті і припинилося виробництво та винахід парових машин

Огляд музейної експозиції я пропущу та перейду одразу до машинного залу. Кому цікаво, той може знайти повну версію посту в мжжж. Машинний зал знаходиться у цьому будинку:

29. Зайшовши всередину, у мене сперло подих від захоплення - всередині зали була найкрасивіша парова машина з усіх, що мені доводилося бачити. То справжній храм стимпанка - сакральне місце всім адептів естетики парової ери. Я був вражений побаченим і зрозумів, що недаремно заїхав у це містечко і відвідав цей музей.

30. Крім величезної парової машини, яка є головним музейним об'єктом, тут також були представлені різні зразки парових машин поменше, а на численних інфостендах розповідалась історія парової техніки. На цьому знімку ви бачите повністю функціонувальну парову машину потужністю 12 к.с.

31. Рука для масштабування. Машина була створена у 1920 році.

32. Поруч із головним музейним екземпляром експонується компресор 1940 року випуску.

33. Цей компресор у минулому використовувався у залізничних майстернях вокзалу Вердау.

34. Ну а тепер розглянемо детальніше центральний експонат музейної експозиції - парову 600-сильну машину 1899 випуску, якій і буде присвячена друга половина цієї посади.

35. Парова машина є символом індустріальної революції, що сталася в Європі наприкінці 18-го – початку 19-го століття. Хоча перші зразки парових машин створювалися різними винахідниками ще на початку 18-го століття, але всі вони були непридатні для промислового використання так як мали ряд недоліків. Масове застосування парових машин в індустрії стало можливим лише після того, як шотландський винахідник Джеймс Уатт удосконалив механізм парової машини, зробивши її легкою в управлінні, безпечною і в п'ять разів потужнішою до цього зразків.

36. Джеймс Уатт запатентував свій винахід у 1775 році і вже в 1880-х роках його парові машини починають проникати на підприємства, ставши каталізатором індустріальної революції. Сталося це передусім тому, що Джеймсу Уатту вдалося створити механізм перетворення поступального руху парової машини на обертальне. Всі існуючі до цього парові машини могли виробляти лише поступальні рухи і використовуватися тільки як насоси. А винахід Уатта вже міг обертати колесо млина чи привід фабричних верстатів.

37. У 1800 році фірма Уатта і його компаньйона Болтона виробила 496 парових машин з яких лише 164 використовувалися як насоси. А вже 1810 року в Англії налічувалося 5 тисяч парових машин, і ця кількість у найближчі 15 років потроїлася. У 1790 році між Філадельфією і Берлінгтоном в США став курсувати перший паровий човен, що перевозив до тридцяти пасажирів, а в 1804 Річард Тревінтік побудував перший діючий паровий локомотив. Почалася ера парових машин, яка тривала все дев'ятнадцяте століття, а на залізниціі першу половину двадцятого.

38. Це була коротка історична довідкаТепер повернемося до головного об'єкту музейної експозиції. Парова машина, яку ви бачите на знімках, була виготовлена ​​фірмою Zwikauer Maschinenfabrik AG в 1899 році і встановлена ​​в машинному залі прядильної фабрики "C.F. Schmelzer und Sohn". Парова машина призначалася для приводу прядильних верстатів і в цій ролі використовувалася до 1941 року.

39. Шикарний шильдик. У той час індустріальна техніка робилася з великою увагою до естетичного вигляду та стилю, була важлива не лише функціональність, а й краса, що відображено у кожній деталі цієї машини. На початку ХХ століття негарну техніку просто ніхто не купив би.

40. Прядильна фабрика "C.F.Schmelzer und Sohn" була заснована у 1820 році на місці теперішнього музею. Вже в 1841 році на фабриці була встановлена ​​перша парова машина потужністю 8 к.с. для приводу прядильних машин, яка в 1899 році була замінена новою більш потужною та сучасною.

41. Фабрика проіснувала до 1941 року, потім провадження було зупинено у зв'язку з початком війни. Всі сорок два роки машина використовувалася за призначенням, як привод прядильних верстатів, а після закінчення війни в 1945 - 1951 роки служила як резервне джерело електроенергії, після чого була остаточно списана з балансу підприємства.

42. Як і багатьох її побратимів, машину чекав би розпив, якби не один фактор. Дана машина була першою паровою машиною Німеччини, яка отримувала пару трубами від розташованої на відстані котельні. Крім того вона мала систему регулювання осей від фірми PROELL. Завдяки цим факторам машина отримала у 1959 році статус історичної пам'ятки та стала музейною. На жаль, усі фабричні корпуси та корпус котельні були знесені у 1992 році. Ця машинна зала - єдине, що залишилося від колишньої прядильної фабрики.

43. Чарівна естетика парової ери!

44. Шильдик на корпусі системи регулювання осей фірми PROELL. Система регулювала відсічення - кількість пари, яка впускається в циліндр. Більше відсікання - більше економічність, але менша потужність.

45. Прилади.

46. ​​За своєю конструкцією дана машинає паровою машиною багаторазового розширення (або як їх ще називають компаунд-машиною). У машинах цього пар послідовно розширюється у кількох циліндрах зростаючого обсягу, переходячи з циліндра в циліндр, що дозволяє значно підвищити коефіцієнт корисної дії двигуна. Ця машина має три циліндри: в центрі кадру знаходиться циліндр високого тиску - саме в нього подавався свіжа пара з котельні, потім після циклу розширення, пара перепускалася в циліндр середнього тиску, що розташований праворуч від циліндра високого тиску.

47. Здійснивши роботу, пара з циліндра середнього тиску переміщалася в циліндр низького тиску, який ви бачите на цьому знімку, після чого, здійснивши останнє розширення, випускався назовні окремою трубою. Таким чином досягалося найбільш повне використанняенергії пара.

48. Стаціонарна потужність цієї установки становила 400-450 л.с., максимальна 600 л.с.

49. Гайковий койч для ремонту та обслуговування машини вражає розмірами. Під ним канати, за допомогою яких обертальний рух передавався з маховика машини на трансмісію, з'єднану з прядильними верстатами.

50. Бездоганна естетика Belle Époque у кожному гвинтику.

51. На цьому фото можна детально розглянути пристрій машини. Пар, що розширюється в циліндрі, передавав енергію на поршень, який у свою чергу здійснював поступальний рух, передаючи його на кривошипно-повзунний механізм, в якому воно трансформувалося в обертальне і передавалося на маховик і далі на трансмісію.

52. У минулому з паровою машиною також був з'єднаний генератор електричного струму, який також зберігся у чудовому оригінальному стані.

53. У минулому генератор знаходився на цьому місці.

54. Механізм передачі крутного моменту з маховика на генератор.

55. Зараз на місці генератора встановлений електродвигун, за допомогою якого кілька днів на рік парову машину надають руху на потіху публіці. У музеї щороку проводяться "Дні пари" - захід, що поєднує любителів та модельістів парових машин. Цими днями парова машина теж наводиться в рух.

56. Оригінальний генератор постійного струму тепер стоїть осторонь. У минулому він використовувався для вироблення електрики для освітлення фабрики.

57. Вироблено фірмою "Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther" у Вердау 1899 року, якщо вірити інфотабличці, але на оригінальному шильдику стоїть рік 1901 року.

58. Так як я був єдиним відвідувачем музею того дня, ніхто не заважав мені насолоджуватися естетикою цього місця наодинці з машиною. До того ж, відсутність людей сприяла отриманню хороших фотографій.

59. Тепер кілька слів про трансмісію. Як видно на цьому знімку, поверхня маховика має 12 канавок для канатів, за допомогою яких обертальний рух маховика передавався далі на елементи трансмісії.

60. Трансмісія, що складається з коліс різного діаметра, з'єднаних валами, розподіляла обертальний рух на кілька поверхів фабричного корпусу, на яких розташовувалися прядильні верстати, що працюють від енергії, переданої за допомогою трансмісії від парової машини.

61. Маховик з канавками для канатів крупним планом.

62. Тут добре видно елементи трансмісії, за допомогою яких момент, що крутить, передавався на вал, що проходить під землею і передає обертальний рух в прилеглий до машинного залу корпус фабрики, в якому розташовувалися верстати.

63. На жаль, фабрична будівля не збереглася і за дверима, що вела до сусіднього корпусу, тепер лише порожнеча.

64. Окремо варто відзначити щит управління електрообладнанням, який сам по собі є витвором мистецтва.

65. Мармурова дошка в красивій дерев'яній рамці з рядами важелів і запобіжників, розкішний ліхтар, стильні прилади - Belle Époque у всій красі.

66. Два величезні запобіжники, розташовані між ліхтарем та приладами, вражають.

67. Запобіжники, важелі, регулятори – все обладнання естетично привабливе. Видно, що при створенні цього щита про зовнішньому виглядідбали далеко не в останню чергу.

68. Під кожним важелем і запобіжником розташований "гудзик" з написом, що цей важіль включає/вимикає.

69. Пишність техніки періоду "прекрасної епохи".

70. На завершення розповіді повернемося до машини і насолодимося чудовою гармонією та естетикою її деталей.

71. Вентилі керування окремими вузлами машини.

72. Краплинні масляни, призначені для змащення вузлів, що рухаються, і агрегатів машини.

73. Цей прилад називається прес-маслянка. Від рухомої частини машини наводяться в рух черв'яки, що переміщають поршень масляни, а він нагнітає масло до поверхонь, що труться. Після того, як поршень дійде до мертвої точки, його обертанням ручки піднімають назад і цикл повторюється.

74. Як гарно! Чисте захоплення!

75. Циліндри машини з колонками впускних клапанів.

76. Ще масляни.

77. Естетика стимпанку у класичному вигляді.

78. Розподільний валмашини, що регулює подачу пари в циліндри.

79.

80.

81. Все це дуже гарно! Я отримав величезний заряд натхнення та радісних емоцій під час відвідин цієї машинної зали.

82. Якщо вас раптом доля занесе до регіону Цвікау, відвідайте обов'язково цей музей, не пошкодуєте. Сайт музею та його координати: 50°43"58"N 12°22"25"E

ПАРОВИЙ РОТОРНИЙ ДВИГУН і ПАРОВИЙ АКСІАЛЬНО-ПОРШНЕВИЙ ДВИГУН

Паровий роторний двигун (парова машина роторного типу) є унікальною силовою машиною, розвиток виробництва якої досі не набув належного розвитку.

З одного боку-різноманітні конструкції роторних двигунів існували ще в останній третині 19-го століття і навіть непогано працювали, в тому числі і для приводу динамо-машин з метою вироблення електричної енергіїта електропостачання будь-яких об'єктів. Але якість і точність виготовлення таких парових двигунів (парових машин) була дуже примітивною, тому вони мали малий ККД та невисоку потужність. З того часу малі парові машини пішли в минуле, але разом із дійсно малоефективними і безперспективними поршневими паровими машинами в минуле пішли і парові роторні двигуни, що мають гарну перспективу.

Головна причина - на рівні технологій кінця 19-го століття зробити справді якісний, потужний і довговічний роторний двигун не було можливим.
Тому з усього різноманіття парових двигунів та парових машин до нашого часу благополучно та активно дожили лише парові турбіни величезної потужності (від 20 мВт і вище), на яких сьогодні здійснюється близько 75% вироблення електроенергії у нашій країні. Ще парові турбіни великої потужності дають енергію від атомних реакторів у бойових підводних човнах-ракетоносцях та на великих арктичних криголамах. Але це все величезні машини. Парові турбіни різко втрачають всю ефективність при зменшенні їх розмірів.

…. Саме тому силових парових машин і парових двигунів потужності нижче 2000 — 1500 кВт (2 — 1,5 мВт), які ефективно працювали б на парі, одержуваній від спалювання дешевого твердого палива та різних безкоштовних горючих відходів, зараз у світі немає.
Ось у цій порожній сьогодні області техніки (і абсолютно голій, але дуже потребує товарної пропозиції комерційної ніші), в цій ринковій ніші силових машин невеликої потужності, можуть і повинні зайняти своє дуже гідне місце парові роторні двигуни. І потреба в них тільки в нашій країні — на десятки і десятки тисяч... Особливо такі малі та середні за потужністю силові машини для автономної електрогенерації та незалежного електропостачання потребують малі та середні підприємства у віддалених від великих міст та великих електростанцій місцевостях: — на малих тартаках, віддалених копальнях, на польових станах і лісових ділянках, та ін.
…..

..
Давайте розглянемо показники, через які парові роторні двигуни виявляються кращими за їхні найближчі родичі — парові машини в образі поршневих парових двигунів і парових турбін.
… — 1) Роторні двигуни є силовими машинами об'ємного розширення як поршневі двигуни. Тобто. вони мають невелике споживання пари на одиницю потужності, тому що пара подається в їх робочі порожнини іноді, і строго дозованими порціями, а не постійним рясним потоком, як у парових турбінах. Саме тому парові роторні двигуни набагато економічніші за парові турбіни на одиницю потужності, що видається.
— 2) Роторні парові двигуни мають плече застосування діючих газових сил (плечо моменту, що крутить) значно (в рази) більше, ніж поршневі парові двигуни. Тому потужність, що розвивається ними, набагато вища, ніж у парових поршневих машин.
— 3) Парові роторні двигуни мають набагато більше робочого ходу, ніж поршневі парові двигуни, тобто. мають можливість переводити більшу частину внутрішньої енергії пари на корисну роботу.
— 4) Парові роторні двигуни можуть ефективно працювати на насиченій (вологій) парі, без утруднень допускати конденсацію значної частини пари з переходом її у воду прямо в робочих секціях парового роторного двигуна. Це також підвищує ККД роботи паросилової установки з використанням парового роторного двигуна.
— 5 ) Парові роторні двигуни працюють на оборотах в 2-3 тис. оборотів в хвилину, що є оптимальною частотою обертання для вироблення електрики, на відміну від тихохідних поршневих двигунів (200-600 оборотів в хвилину) традиційних парових машин паровозного типу, або від занадто швидкохідних турбін (10-20 тис. оборотів за хвилину).

При цьому технологічно парові двигуни роторні відносно прості у виготовленні, що робить витрати на їх виготовлення відносно невисокими. На відміну від вкрай дорогих у виробництві парових турбін.

ОТЖЕ, КОРОТКИЙ ПІДСУМОК ЦЕЙ СТАТТІ — паровий роторний двигун є дуже ефективною паровою силовою машиною для перетворення тиску пари від тепла твердого палива, що згорає, і горючих відходів в механічну потужність і в електричну енергію.

Автором цього сайту вже отримано більше 5 патентів на винаходи з різних аспектів конструкцій парових роторних двигунів. А так само виготовлено кілька невеликих роторних двигунів потужністю від 3 до 7 кВт. Наразі йде проектування парових роторних двигунів потужністю від 100 до 200 кВт.
Але роторні двигуни мають «родовий недолік» — складну систему ущільнень, які для маленьких за розмірами двигунів виявляються занадто складними, мініатюрними і дорогими у виготовленні.

При цьому автором сайту ведеться розробка парових аксіально-поршневих двигунів з оппозитним - зустрічним рухом поршнів. Дане компонування є найбільш енерго - продуктивною за потужністю варіацією зі всіх можливих схем застосування поршневої системи.
Дані двигуни в малих розмірах виходять дещо дешевше і простіше роторних моторів і ущільнення в них використовують найтрадиційніші і найпростіші.

Внизу розміщено відео використання маленького аксіально-поршневого оппозитного двигунаіз зустрічним рухом поршнів.

В даний час відбувається виготовлення такого аксіально-поршневого опозитного двигуна на 30 кВт. Ресурс двигуна очікується в кілька сотень тисяч мотогодин бо обороти парового двигуна в 3-4 рази нижче оборотів двигуна внутрішнього згоряння, в пара тертя поршень-циліндр» - піддана іонно-плазмовому азотуванню у вакуумному середовищі і твердість поверхонь тертя становить 62-64 од. за HRC. Детально про процес зміцнення поверхні методом азотування дивись.

Ось анімація принципу роботи схожого з компонування такого аксіально-поршневого оппозитного двигуна із зустрічним рухом поршнів