Parní stroje, parní turbíny, parní kotle

Parní válec

V parním válci proměňuje se síla v páře uložená v účelný pohyb. Parní válec vyrábí se z tvrdé litiny nebo ze zvláštní litinové směsi, která vyniká tvrdostí a hustotou a jest prosta bublin a pece. Vnitřek parního válce upravuje se vrtáním na soustruhu, při čemž má se přesně přihlížeti k tomu, aby umístění a upevnění surového válce na vrtacím stroji bylo bezvadné a vrtání aby se nedělalo rychle, jinak vyvrtaný otvor by nebyl kruhový nýbrž ováný. Poslední vývrt musí se konati v nepřetržitém řezu. Válce větších rozměrů vrtávají se v oné poloze, jakou později ve stroji zaujmou, tudíž u stojatých strojů děje se vrtání svisle. Někdy vyskytují se válce, jichž rozměry na obou koncích jsou odchylné, vnitřní poloha jejich není tudíž válcovitá, nýbrž konická. Chyba tato vyskytuje se při rychlém vrtání nebo při nástrojích nedokonale napuštěných, které mezi prací pozbývají část tvrdosti a ostří. Objevily-li se při vrtání ve válci bubliny nebo pecky, vyšetří se jejich hloubka a pak se, dá-li se bublina novým řezem odstraniti, vrtá se znovu, nebo se kaz provrtá, a povstalý otvor opatří se závitem a vyplní šroubem. Podobných vývrtů a šroubů nesmí však býti mnoho. Z okolnosti v předchozím odstavci udané vysvítá, že průměr vývrtu nemůže vždy souhlasiti na vlas s kotou, na rysu uvedenou a s možností tou se při hotovení válce účtuje. Oba konce vnitřní plochy válcovité vrtají se v průměru větším asi o 5 až 10 mm. Děje se tak z ohledu na snažší vpravení pístu do válce, jednak na pozdější vyběhání válce, v němž by se, kdyby opatření toho nebylo užito, utvořily na obou koncích vyčnívající místa nevyběhaná, která by byla na závadu nutnému někdy vyjmutí pístu. Rozšíření vývrtu sahá až k ústí kanálů parních a přechod z většího průměru na průměr menší musí bbýti nenáhlý. Poslední vývrt má býti hladký, avšak k upravení úplně hladné plochy nemá se užívati brusidel nebo polírovacích hmot, neboť úplné jich odstranění po dokonalém vybrušování jest téměř nemožné a zbývající část působí mezi chodem stroje zhoubně na píst i na válec. Parní válec jest dobrým vodičem tepla, povrch jeho rychle se ochlazuje a unikání tepla působí nepříznivě na páru uvnitř válce, seslabuje její účinek a část se jí zkapalní. Nepříznivé tyto okolnosti panují dosud u všech parních válců, ale omezují se pokud možno na nejmenší míru. Hlavně setkáváme se s kondensovanou vodou, když po delší přestávce stroj opět pracovati začíná. Mezi chode stroje činí se však opatření, aby ochlazování páry nenastalo, čehož docílí se opatřením povrchu obalem čili pláštěm, obyčejně plechovým, mezi nějž a válec se ukládá vrstva špatných vodičů tepla. Také vyhříváním válce na tentýž stupeň tepla, jaký má pára, která ve válci na píst účinkuje, zamezuje se kondensování páry. Aby vyhřívání dělo se rationelně, nechává se prouditi ostrá pára v mezerách, které za tímto účelem jsou upraveny ve stěnách válce, nebo jednodušeji, válec opatří se dvojitou stěnou. Úprava dvojité stěny činí při formování a lití dosti značné obtíže, ze kteréž příčiny se u větších strojů hotoví válec ze dvou válců, jichž stěny jsou rovnoběžné, ale nedotýkají se, nýbrž tvoří mezeru, které se využívá k vytápění válce parou. Vnitřní část dvoudílného pláště či duše, utěsňuje se na obou koncích k zevnímu válci kroužky buď kaučukovými nebo měděnými. Duše dvoudílného válce hotoví se z litiny tvrdší, výměna při vyběhání nebo při jiném poškození jest dosti snadná a vždy výhodnější, než hotovení a montování válce úplně nového.

Na připojeném obr. 25. znázorněn jest přehledně jednoduchý parní válec stroje s rozvodem šoupátkovým, na němž aa znamenají víka válce, D parní komoru, v níž se nachází šoupátko, ee kanály průchodní či parní, kterými se pára do válce přivádí, mezi nimiž nachází se kanál vypouštěcí pro odvádění spotřebované páry. parní komora uzavírá se víkem a v povstalé prostoře pohybuje se na sedle šoupátko, jehož tyč prochází ucpávkou. S jest ucpávka ve víku parního válce, někdy u strojů ležatých opatřuje se každé víko ucpávkou pro pístnici. Komora šoupátková bývá u strojů menších ulita s válcem v jediný celek, u větších strojů se však spojuje s válcem šrouby. Jak výše podotknuto, nezamezuje se i při dokonalém vytápění válce tvoření se vody jak v kanálech, tak i uvnitř válce. Aby se voda tato odstranila, opatřuje se válec na nejnižším místě otvory s kohouty, syčáky, z kterých se voda občas vypouští, nebo zřízeno bývá zvláštní ústrojí, kterým se voda samočinně odstraňuje. Víka i oba konce válce opatřeny jsou flančemi, kterými se pomocí šroubů a utěsňovacích kroužků dociluje úplného a neprodyšného závěru. Tloušťka flančí řídí se dle tloušťky stěny válce a brává se obyčejně 9/8 nebo 4/3 této tloušťky. Šrouby, kterými se spojení víka s válcem dociluje, nemají býti více od sebe vzdáleny než 100 až 150 mm a průměr jejich rovná se tloušťce stěny válce, rovněž flanče víka mají tutéž tloušťku. Aby odstranění válce po uvolnění šroubů spojovacích dělo se bez námahy a poškození hran, opatřuje se víko dvěma šrouby, které flančí neprocházejí a při upevněném víku nejsou utaženy, utažení jich se děje po uvolnění šroubů spojovacích, čímž se současně víko nadzvedne. Šrouby tyto umístěny jsou na koncích průměru víka. Stěny šoupátkové komory jsou slabší než stěna válce, a volívá se obyčejně 2/3 až 1/4 této síly. Při hotovené otvorů pro šrouby k upevnění víka na šoupátkovou komoru, dlužno dbáti toho, aby spojovací přímka středu dvou nárožních otvorů neprotínala roh dutiny komorové, nýbrž aby se nechala v utěsnění. Práce spojené s úpravou surového odlitku provádějí se v následujícím pořadí: Válec se nejprve vyvrtá a flanče se vysoustruhují. Má-li válec býti opatřen vnitřním válcem či duší, obrábí se tato uvnitř i na povrchu, pk vyvrtá se otvor pro tyč šoupátkovou v ucpávce šoupátkové, ohoblují se plochy šoupátkové a flanče válce a konečně vyvrtají se otvory pro šrouby, kohouty a mazničky. Strojní zámečník zapouští a usazuje šrouby pro víka válce, ucpávky a šoupátko a upraví plášť. Plášť parního válce hotoví se buď z plechu železného nebo ocelového neb ze dřeva.Plech na plášť mívá tloušťku 3/4 až 2 mm dle velikosti válce. Upevnění plechu na válec děje se šroubky železnými nebo mosaznými buď na flanči nebo na zvláštních nálitcích neb žebrech nebo u komory šoupátkové pomocí úhlového plechu. Při úpravě komory šoupátkové a ucpávky pro tyč šoupátkovou ohoblují se utěsňovací plochy a kraje víka komory šoupátkové, vytvoří a sestaví se ucpávky a jich kroužky, pak navrtají se potřebné otovry do skříně šoupátkové a ucpávek a konečně strojní zámečník osadí víko a sestaví ucpávky.

Víka parního válce

Přední víko nachází se mezi křížovou hlavou a parním válcem a jest v každém případě opatřeno ucpávkou (obr. 26.). Celkové zařízení ucpávky sestává z hrdla t, v němž se provede utěsnění dvoudílným kroužkem r, na nějž doléhá pletenec konopný, neb azbestový, prosáklý převařeným lojem. Aby pletence přiléhaly těsně k tyči a ku stěně hrdla, stlačují se vložkou f a víkem b pomocí šroubů s. Vložka bývá bronzová, otvor její jakož i kroužku r bývá o něco málo větší než průměr tyče.

Ucpávky s kovovým utěsněním

Ucpávky s kovovým utěsněním docházejí stále většího a širšího upotřebení u parních strojů, ale vyžadují nejpřesnější a nejbedlivější úpravy nejen tyče, která jimi prochází, ale i veškerých součástí ucpávky. Kovové utěsnění vyžaduje zcela nepatrné obsluhy, dodatečného utahování není třeba a vyběhání jest zcela nepatrné, ale jen při náležitém mazání. V prvém čase po uvedení v činnost těsní tyto ucpávky méně dokonale, avšak během krátké doby zabrousí se tyč v ucpávce a těsnění jest pak naprosto bezvadné. Dobře osvědčila se ucpávka Howaldtových strojíren v Kýlu. Sestává z klínových kroužků, které se ukládají v hrdle ucpávky tak, aby vždy dva tvořily dutý válec. První z nich jest uložen klínovitě v konicky upraveném dnu hrdla, ostatní se ukládají ve třech vrstvách, z nichž každá se skládá ze dvou kroužků. Na kovové kroužky ukládá se pletenec konopěný, nebo dřevěný kroužek, jež vyrovnává tlak mezi kroužky, nastalý zvýšením teploty při chodu stroje. Opatření toto poskytuje výhodu, že není třeba šrouby povolovati záhy po uvedení stroje v činnost. Vkládání a případné vyjímání kroužků usnadňují malé, závitem opatřené otvory na stranách k víku obrácených. Aby kroužky snáze se k tyči tiskly, naříznou se po obvodu, při čemž řezy jednotlivých vrstev nenacházejí se v jedné rovině. Při sestavování této ucpávky, jmenovitě však při vkládání jednotlivých partií kroužků těsnících, musí být zachována největší opatrnost, jednak aby se jednotlivé hrany neporanily, jednak aby mezi jednotlivé vrstvy a části neuložila se nečistota. Před ukládáním každá jednotlivá část se po všech stranách bedlivě potře olejem. Utažení šroubů má býti mírné, těsnění dociluje se hlavně kroužky, které k tyči přiléhají. Třením kovu o kov se během doby vytvoří z oleje a otřených jemných částic kovových směs, která za jistých okolností mohla by býti příčinou, že na tyči by povstaly podélné rýhy a přesné utěsnění doznalo by nenapravitelné ujmy.

Příčina tato byla pohnutkou ku sestrojení kovové ucpávky Gminderovy (obr. 27.), jejíž úprava jest v celku souhlasná s konstrukcí ucpávky předchozí, ale jednotlivé kroužky opatřeny jsou na obvodu drážkami, které jednak zadržují přebytečný olej a usnadňují mazání, jednak se v nich pohodlně může soustřediti veškerý kal, během chodu tyče z kondensované vody a z kovových částic ucpávky se utvořivší. Rovněž poslední kroužek není uložen klínově do dna hrdla, nýbrž spočívá plnou základnou na rovném dně. Jiného druhu ucpávek užívá se s jediným konickým kroužkem, opatřeným zářezy, vybíhajícími ze spodní a vrchní základny střídavě přes střední obvod konusu. Základna konusu obrácena jest směrem k víku a opatřuje se vrstvou konopěného pletence. konus uložen jest v hrdle taktéž konicky udobeném, nebo obkládá se jiným konusem, který ukládá se na dno válcovitého hrdla. Konstruktérem této ucpávky jest W. Lordts v Hamburce. Pohodlnější a méně nákladné kovové ucpávky,, která se nechá v každém válcovitém hrdle bez námahy provésti, poskytuje ucpávka Misselova. Užívá se k její provedení platinové slitiny v podobě jemných třísek, které se hojně zavlaží olejem, až povstane husté těsto, jímž se hrdlo ucpávky naplní a pomocí dřevěné lopatky kol tyče pevně upěchuje a konečně víkem a šrouby zatáhne.. Není-li prostor v hrdle po utažení dokonale vyplněn, doplní se zbývající prostor novou dávkou, což se opakuje i v případu, kdy ucpávka dlouho trvajícím upotřebením se otřela. Mezi ucpávku a víko klade se pletenec bavlněný, naplněný práškem mastku, kterým se zachycuje kondensovaná voda, tvořící se vždy při spouštění stroje po delší přestávce, za níž parní válec vychladl. Mazání děje se mazničkou připojenou na ucpávce nebo natírá se tyč občas olejem. Je-li otvor ve dnu hrdla ucpávky delším upotřebením vyběhán, vyjme se utěsnění a dno obloží se měděnými kroužky, jichž otvor má přiměřenou velikost. Způsobem tím se zamezí unikání třísek kovového těsnění vyběhaným otvorem, těsnění upraví se pak znovu výše uvedeným způsobem. Ucpávka tato hustí dokonale a zkouškami zjištěno, že vytrvala po dobu několika roků beze vší opravy. Výhodou při níž jest okolnost, že se nechá upraviti na jakékoliv víko s nepatrným nákladem. Čím větší jest prostor mezi stěnou hrdla a mezi tyčí, tím lépe účinkuje ucpávka. Avšak i v této příčině dlužno dbáti náležité střední cesty, kterou ním určitě vymezuje zkušenost, neboť vzdor lepšímu hustění není radno voliti pro těsnění veliký prostor, jelikož vyvozeným větším třením spotřebuje se i více síly a tyč se rychle opotřebuje. Výška hrdla brává se u ležatých strojů větší z příčiny, že spočívá na ní tíha pístnice, u strojů stojatých příčina tato odpadá. Víko ucpávky má býti udobeno tak, aby se v případě potřeby vsunulo snadně celé do hrdla a aby tyč bez tření jeho otvorem procházela. Ucpávek kovových užívá se hlavně u strojů o vysokém napjetí, u nichž značný stupeň tepla páry na ucpávku z rostlinného vlákna by zhoubně působil. Ucpávek užívá se i při zadním víku parního válce, mají-li pístnici prodlouženou za příčinou odlehčení pístu, který pak nepůsobí jednostranně na spodní stranu válce. Průměr šroubů k utužení víka ucpávky nebrává se menší, než půl anglického palce. U menších strojů není třeba více než dvou šroubů při víku oválovém, u strojů velikých bývá víko kruhové a poet šroubů bývá větší, tři i více, ale vždy v symetrickém uložení, aby utahováním jich mohlo se díti stejnoměrněji. U stojatých strojů bývá vrchní kraj víka ohrnut do výše (obr. 26.) a tvoří jakýsi druh mazničky nebo nádržky na olej, kterým tyč prochází.

Při obrábění vík parního válce postupuje práce následovně: Nejdříve okrouží se vnitřní dosedací plochy vík, pak zevní strana, jmenovitě ona část povrchu, na níž přiléhají matky šroubů, pak se vyvrtají otovry pro ucpávky a kroužky, jakož i otvory pro šrouby. Další práce týče se vykroužení a úpravy ucpávek a přiléhání jednotlivých jejich částí. Práce zakončí strojní zámečník sestavením a uložením obou vík na válec a ucpávek do víka.

Odvodnění válce, pláště a komory šoupátkové

Jak výše podotknuto, kondensuje se pára jak v parním válci a v komoře šoupátkové, tak i v ochranném plášti, byl-li vytápěn parou, jmenovitě tehdy, spouští-li se vychladlý stroj do běhu. Množství kondensované vody bývá dosti značné a učiněna proto přiměřená opatření, aby se mohla pohodlně odstraniti. U parních válců užívá se k odvodnění dříve již na jiném místě tohoto odstavce uvedených syčáků. U válců parních strojů stojatých stačí jediný syčák na dně válce, u válců ležatých umístí se na každém konci po kohoutu odvodňovacím, rovněž po jednom u komory šoupátkové a u pláště, je-li parou vytápěn. Spojení vnějších, výtokových otvorů těchto kohoutů společnou trubicí jest naprosto nevýhodné, pročež opatřují se každý samostatně vlastním odtokem. V obyčejných případech u menších stálých strojů stačí k odvodnění kohout, u strojů větších, u lokomotiv, lodních strojů a jmenovitě u strojů s ventilovým rozvodem, užívá se samočinných odvodňovacích ventilů, které účinkují tlakem páry, při čemž u ležatých strojů pro odvodnění parního válce výborně se osvědčuje ventil s dvěma dosedacími plochami, uložený v trubici T. Střídavý tlak páry ve válci utěsňuje vždy jednu z dosedacích ploch ventilu, kolem druhé uvolněné odchází kondensovaná voda trubicí ke směru osy ventilové kolmou. Ventil tento účinkuje stále při každém zdvihu válce. U lokomotiv užívá se ventilu zatíženého mírně účinkujícím pérem, při čemž péro vytlačuje ventil z dosedací plochy tak dlouho, pokud naň neúčinkuje tlak páry. Kondensovaná voda odtéká z válce ventilové skříně postranním otvorem v době, kdy tlak páry na ventil nepůsobí.