Parní stroje, parní turbíny, parní kotle

Parní píst

Parní píst tvoří ve válci pohyblivou stěnu, která proměňuje expansi páry v pohyb. Má-li přeměna tato se díti bez zbytečných ztrát, musí píst v parním válci dokonale hustiti, nesmí být příliš těžký, pohyb jeho ve válci nemá buditi nadbytečné tření a mimo to má jeho utěsnění vydržeti delší dobu bez oprav. Dokonalého a trvalého hustění dociluje se pružnými kroužky kovovými, jichž výroba a uložení na obvodu parního pístu doznává v praxi strojnické značných odchylek a podnes nebyl nalezen naprosto dokonalý způsob, který by podával naprostou záruku úplné bezvadné funkce pro delší dobu.

Pružné kroužky pro parní píst hotoví se ze železné litiny. Pokud se týče úpravy parních pístů, užívá se pístů jednodílných (obr- 28-) a pístů dvoudílných nebo dutých (obr. 29., 30., 31. a 32.)

Jednodílný píst (obr. 28.) čí švédský upotřebený hlavně u lokomotiv, hotoví se buď lisováním z kujného železa, nebo se lije z ocele. Hustění děje se dvěma pružnými kroužky, uloženými ve dvou drážkách. Aby pružnost jejich mohla bez závady účinkovati na obvod válce, nenechávají se celé, nýbrž se proříznou (obr. 33., 34. a 35.), při čemž povstalé otvory neukládají se přímo nad sebou, ale ve směrech opáčných, aby pára povstalou průchozí mezerou neunikala kolem pístu. Z téže příčiny upravuje se šířka pružných kroužků a jich plochy čelné velice bedlivě, aby přesně zapadaly do drážek, v nichž se však nesmí pohybovati příliš upjatě, aby pružnost kroužků netrpěla ujmy. Pružné kroužky upravují se na soustruhu a sice vždy pro vypravení jednoho pístu z téhož litinového válce, který se ulije se ztracenou hlavou. Válec vytočí se na soustruhu na průměr D1, který jest větší než průměr válce D. Obyčejně řídí se obrábění dle vzorce D1=1,045+3 mm, při čemž brává se zevně o onu část více, která se na soustruhu ubere. Utáčení děje se vůči vnitřnímu průměru válce výstředně a obnáší větší tloušťka s pružného kroužku 1/40 průměru válce D více 3 mm, menší tloušťka s1 pak pouze 0,7 tloušťky s. Z upraveného válce, jehož vnitřní plocha se nevytáčí, jelikož neopracovaný vnitřek dodává kroužkům větší pružnosti, odpíchne se vždy do zásoby dvakrát tolik kroužků, než kolik jich píst vyžaduje, o výšce v=1/20 až 1/25 průměru válce D, a čelné jich plochy se bedlivě opracují. Nejužší část kroužku se rozřízne a vyjme se z jednoho konce část 1/10 průměru válce a z druhé části 1/25 průměru válce více 10 mm. Další postup práce záleží ve vytočení kroužků na průměr válce D. K tomu cíli se oba konce kroužků stlačí a pevně případným způsobem spojí, aby se vytáčení na soustruhu na průměr válce D bez závady mohlo provésti, načež se čelné plochy jejich vybrousí a konečně kroužky do drážek pístu zatlačí. U velice silných kroužků děje se spojení uvolněných konců za příčinou vytáčení provrtáním otvorů, do nichž se zapustí roubík, otvory pak po uvolnění konců vzniklé se přiměřeným způsobem vyplňují. Oba ubrané konce kroužků při umístění pístu ve válci nesmí se dotýkati, mezera mezi nimi povstalá a na obraze označená x obnáší 1/200 průměru válce.

Na obrázku 33. znázorněn jest kroužek vpravený do válce, na obr. 34. a 35. tentýž kroužek dohotovený a vypnutý z válce a pístu. Zapouštění kroužků do drážek pístu děje se u pístů jednolitých roztažením volných konců a navléknutím pístu do takto zvětšeného otvoru kroužku, kterýž výkon, nechť se koná i velice opatrně, předce zanechává stopy. Nedostatku tomu čelí se písty dvoudílnými (obr. 29. a 30.). Tělo pístu K jest opatřeno drážkou pro pružné kroužky R, R1, která se po uložení kroužků přikrývá víkem D. Na vnitřní straně těla pístu nachází se pět nálitků, do nichž se zapouštějí šrouby S, které udržují víko v pevném spojení s tělem pístu. Závit těchto šroubů nenašroubuje se přímo do nálitků, nýbrž do zvláštních konických bronzových matek M. Bronzových matek užívá se z té příčiny, že při opravě dají se i po dlouhém upotřebení pístu snadno sejmouti, čehož u železných matek pro značné rezavění se snadno nedocílí. Jak šrouby S, tak i matky M jsou v pístu úplně zapuštěné, takže čela pístu mohou dosedati téměř na víko válce. Dosedání pružných kroužků čelnými plochami na sebe není výhodné, proto ukládá se mezi kroužky oba R, R1 měděná kruhová deska B. Šroubová matka M1, která udržuje pístnici v pevném spojení s pístem, hotoví se také z bronzu. Ve víku parního válce jest pro ni ponecháno vyhloubené místo. U pístů právě popsaných hustily pružné kroužky samočinně bez zvláštních jiných pomůcek. V praxi ujaly se však písty se zvláštními napínadly kroužků (obr. 31. a 32.). Píst sestává u zde z těla K a víka D, mezi nimiž na obvodě ve zvláštní drážce uloženy jsou pružné kroužky R a R1, které dosedají přímo na sebe. Kroužky jsou rozříznuty v kolmém směru na obvod a z obou konců vybírá se část, která se nahrazuje klínem K u kroužku R, a klínem K1 u kroužku R1. Oba klíny uloženy jsou v pístu na poncích průměru. Klín K i K1 udržuje oba konce kroužků v jisté vzdálenosti od sebe, napíná kroužky a tiskne je ku stěnám válce pomocí šroubů S a S1, jichž matice nacházejí se v pružném ocelovém kruhu, který poskytuje šroubům opory. Klíny jsou bronzové, neboť časem po otření kroužků vniká jejich ostří až ku stěně válce a vyhloubilo by jednostranným tlakem na ni podélné rýhy, kdyby bylo z látky tvrdé, měkký bronz nezanechává však na stěně stopy. Čelné plochy kroužků dosedají přímo na sebe a jsou vzájemně velice bedlivě zabroušeny, aby pára nevnikala do nitra pístu. Píst tento hustí dokonale, ale časem předce vybrousí konci kroužků následkem jednostranného tlaku klínu a šroubu do stěny válce podélné rýhy.

Dokonaleji upraven jest píst (obr. 36. a 37.), u něhož dociluje se napjetí kroužků pružnou podložkou ze železné litiny R. Píst tento je dvojdílný, sestává z litinového těla a víka, které se spojují šrouby a ponechávají na obvodě drážku pro pružnou podložku R a oba kroužky, které čelnými plochami přímo na sebe dosedají. Napjetí podlohy R dociluje se ocelovým pérem F, jehož konce opírají se o konce podlohy R a udržují toto v napjetí. Tlak ocelového péra reguluje se šroubem S. Podloha R působí téměř celým obvodem, vyjímaje malou část vybranou pro uložení konců péra F, na oba kroužky, jež napíná a ku stěně válce tiskne. Pružnosti oběma kroužkům dostává se naříznutím a výše popsanou úpravou. Zhusta užívá se pouhé podlohy R bez péra F. V tomto případě se R upravuje týmž způsobem, jako i jiné pružné kroužky, i vyjmutí čísti pro ocelové péro odpadá, takže působí úplným obvodem. V praxi při provádění této myšlenky brává se buď pro oba pružné kroužky jediná napínací podloha, nebo každý kroužek opatřuje se podlohou zvláštní. Jiného druhu úpravy pístu dociluje se napínáním kroužků zvláště udobeným spirálovým pérem, jehož zevní obvod má podobu otupeného klínu a účinkuje rozpínavě na dva kroužky, jichž vnitřní obvod jest taktéž klínovitě vybrán. Úprava tato osvědčila se i u pístů největších průměrů. Písty tyto sestrojila původně strojírna Schumannova v Lipsku. U pístů dvoudílných opatřuje se víko několika otvory se šrouby, jež nejsou dotaženy a jichž konce sahají pouze k tělu pístu. Opatření toho užívá se za tou příčnou, aby víko při nahodilé opravě mohlo býti snadno s těla sejmuto, při čemž třeba pouze dotáhnouti zmíněné šrouby, načež víko, dříve ovšem odpoutané, snadno se nazvedne. Upevnění víka k tělu děje se výhradně šrouby, které se kvůli snadnějšímu uvolnění při opravách zapouštějí do bronzových matic. Hlavy šroubů bývají buď šestihranné, nebo jsou válcovité se dvěma rýhami po obvodu pro kolíky klíče. Tloušťka šroubů rovná se celkové tloušťce víka, častěji však jest menší, počet jejich se řídí velikostí průměru válce a obecně brává se počet sudý. Pro průměr až do 400 mm dostačují 4 šrouby, do 700 mm 6 šroubů, do 90 mm 8 šroubů, přes 900 mm 10 šroubů. Veškeré šrouby jak v parním válci, tak i na jeho pístu musí být pojištěny proti samovolnému uvolnění. Opomenutí tohoto opatření mohlo by míti neblahé následky pro válec, píst i pro okolí, jelikož každý šroub stále a často se opakujícími nárazy a otřesy časem uvolní. Obyčejných a obvyklých pojištění šroubů, jaká shledáváme u součástek strojových snadno přístupných a stálému dozoru podléhajících, nemožno užíti, neboť přímý dozor na šrouby parního pístu jest znemožněn parním válcem, a i v případě potřeby, kdy uvolnění šroubů by se zjistilo, znamenala by oprava porušení činnosti stroje. Jmenovitě nemožno užíti pojištění šroubové matky protimatkou nebo závlačkou, neboť u obou těchto způsobů tisícerými otřesy a střídavým nestejným tlakem nastalo by záhy uvolnění šroubu. Dobře osvědčuje se pojištění matky šroubové 3 až 4 mm měděnou podložkou, jejíž jedna strana ohne se ku stěně matky, druhá protilehlá se zahne do rýhy v pístu. Některé strojírny opatřují šrouby pístové pouze závitem lichoběžníkovým bez jakéhokoliv jiného pojištění. V jiném případě ponechává se na dosedací ploše matky široký kraj v podobě tenké podlohy, jejíž část obvodu se do navrtaného otvoru v pístu důlčíkem prohne. pojištění toto jest výhodné. Veškerá jiná pojištění, u nichž se užívá kroužků s otvory pro hrany matek, nebo podložek podobně upravených, které však vyžadují k upevnění pomocných šroubků, odstraňují nedokonalost jiným nedostatkem, neboť pomocné šroubky, byť i hlavy jejich na obvodu byly dulčíkem neb dlátem prohloubeny do předmětu, přece v nedlouhé době se uvolňují. Parní válec má na obou koncích z příčin výše uvedených větší vnitřní průměr než uprostřed. Pružné kroužky přesahují na konci zdvihu v mrtvé poloze pístu část tohoto zvětšeného vývrtu asi o 1 mm, takže skutečná délka těsného běhu pístu jest celkem o 2x1 mm menší než součet délky zdvihu a tloušťky pístu. Přebíhá-li kroužek o více než 1 mm, stlačuje ho pára při větším napjetí, čímž nastává ztráta páry, kroužky nehustí dokonale a často se lámou. Aby kondensovaná voda nevnikala mezi tělo pístu a pružné kroužky, opatřuje se část obvodu jejich v místech, kde se oba konce stýkají, zvláštní sponou, která však nekryje celou výši kroužku, nýbrž jen asi polovici. U pístů velice širokých nepřebíhají kroužky vůbec, nýbrž jen konce vík. V tomto případě musí se občas povstalé ve válci švy odstraniti.

Postup práce při hotovení parního pístu jest následující: Soustružník vytočí tělo pístu, vyvrtá otvor pro pístnici, opracuje podobně i víko pístu, upraví předběžně pružné kroužky, vytočí šrouby, vytočí a vyvrtá matky a dokončí úpravu pružných kroužků. Pak následuje vyvrtání otvorů pro šrouby ve víku a v těle pístu. Zámečník prolomí pružné kroužky a zabrousí je, upraví pojištění šroubů a je-li třeba, i spojku na pružné kroužky.