Parní stroje, parní turbíny, parní kotle

Parní stroje sloučené

Podrobnými zkouškami zjistilo se, že pára ve válci expandující nesděluje veškerou sílu pístu, nýbrž že odchází nevyčerpaná. Ku dokonalému vyčerpání síly parní užil Woolf v systému, tak zvaném Woolfickém, taktéž dvou válců a umístil je buď vedle sebe nebo na společné ose za sebou, ale s tím rozdílem, že se jen jedinému dostává čerstvé páry o plném tlaku z kotle, kdežto druhému dostává se ještě nevyčerpané páry z prvního válce. První válec nazývá se válcem pro vysoký tlak h a jest menší než druhý válec pro nízký tlak n (obr. 92.).

Do válce pro vysoký tlak h přivádí se pára obyčejným rozvodem směrem šípu nad píst, a pod pístem uniká pára ještě úplně nevyčerpaná průtokem r, směrem šípu nad píst válce většího n. Účinek její ve válci a jest tentýž jako čerstvé páry ve válci h, má však menší napjetí. Z válce a uniká pára do kondensatoru. Oba válce jsou rozděleny příčnou stěnou s a mají buď každý svůj zvláštní rozvod, nebo účinkuje pro oba rozvod jediný. Pohybují-li se oba písty současně stejným směrem, působí pára z válce h do válce n proudící na píst menšího válce protivným směrem. Plocha malého pístu jest kupř. třikráte menší, tudíž působí naň tlak čerstvé páry třikráte mocněji než obnáší odpor, který klade pára válce h do většího válce n proudící, účinkuje tudíž na malý píst rozdíl mezi tlakem páry z kotle přicházející a expandující parou, a na veliký píst rozdíl mezi tlakem této expandující páry a napjetím v kondensatoru. Součet tlaků obou pístů za jediný zdvih jest větší, než účinek expanse ve válci stroje jednoválcového. Veliký píst jest ku př. jak výše uvedeno, třikráte větší, stlačuje jej z malého válce unikající pára silou třikráte větší, než jaká působí na malý píst jako odpor vzhůru. Jelikož však oba písty soustřeďují veškerou svou výkonnou sílu na společnou část stroje, jest součet obou výše uvedených rozdílů značně větší než odpor, který klade z malého válce h do velikého n vytlačovaná pára. Při přechodu z malého válce do většího zvětší se objem páry a zmenší její napjetí tolikráte, kolikrát prostor v menším válci, který pára původně zaujímala byl menší, než nově zaujatý prostor ve válci větším. Proudění páry trvá neustále a popsaný přechod páry a její účinek v obou válcích jest stále ve střídavém chodu. Úprava chodu pístů může býti také taková, že se pohybují ve směrech opačných. I v tomto případě jest společný účinek obou pístů po celý zdvih skorem stále stejný. Upraví-li se malý válec ještě pro expansi, nastane využitkování parní síly nejvíce možnou měrou. Soustava tato jest dosti stará, ale pro veliké a značné přednosti užívá se jí u velikých strojů s různými obměnami hojnou měrou. Jak v úvodu k této stati podotknuto, mohou oba válce býti vedle sebe, nebo za sebou nebo také jeden v druhém. Jsou-li oba válce za sebou, účinkují jejich písty na společnou kliku. Stroje tyto nazývají se tandemové. Pohyb obou pístů přenáší se na kliky buď stejnoměrné nebo proti sobě se otáčející. V prvém případě nemají obě kliky žádného úhlu odchylky, ve druhém se odchylují o 180 stupňů, v obou případech však přicházejí stejně do mrtvé polohy. Má-li se u strojů této soustavy užíti klik s týmž úhlem odchylky jako u strojů spřažených, musí se umístiti mezi oba válce nádoba, která by přechodně přijala páru v době, kdy malý píst by se nacházel uprostřed válce a veliký píst v úvrati. Okolnost tato jest přirozeným následkem naklínování klik s odchylkou 90 stupňů, jinak by neměla pod malým pístem unikající pára žádného odtoku. V podstatě jest to pouze rozšířená spojovací trubice, avšak tvar její i umístění u různých konstrukcí rozličně bývá řešen. Tak u válců stojatých nenachází se vůbec mezi válci, nýbrž v prostoru mezi malým válcem a jeho pláštěm. V každém z těchto případů nazývá se přijímačem páry či receiverem. Receiver vyhřívá se horkou párou, čímž zamezí se nejen srážení páry na stěnách, ale pára se v něm opět vyhřeje. Stroje receiverem opatřené nazývají se sloučenými či compoundními a expanse páry provádí se u nich ve válcích postupně, u prvního válce na vysoký tlak, u druhého na nízký tlak.

Připojený obraz 93. znázorňuje sloučený (compoundní) parní stroj s receiverem a rozvodem Reimannovým. Provádějí je ak. sp. strojírny H. Paucksche v Landsbergu n. W. V receiveru setrvá pára tak dlouho, až v nízkotlakém válci pošine se píst z úvratě tou měrou, aby znovu vyhřáté páře uvolnil cestu. Stroje tyto mají stejnoměrný chod a užívá se jich hojně, jak s válci vedle sebe, tak i jako strojů tandemových, které vyžadují méně místa a méně složitého ústrojí, jelikož veškerá síla se soustřeďuje na jediné klice. Provádí-li se expanse páry ve třech různě velikých válcích, obdržíme stroje trojnásobně sloučené, u nichž se vždy mezi dvěma válci nachází receiver. První z válců jest nejmenší a nazývá se vysokotlakým, druhý větší středotlakým a třetí největší nízkotlakým. Písty jejich účinkují buď každý na zvláštní kliku, zařízení toto vyskytuje se hlavně u strojů stojatých, nebo se u ležatých strojů válec vysokotlaký a středotlaký upraví tandemově a nízkotlaký zvlášť, ve kterémž případě oba první válce působí společně na jedinou kliku, poslední pak ovládá kliku zvláštní. V prvém případě jsou kliky naklínovány s odchylkou 120 stupňů, v posledním případě, kde jsou pouze dvě kliky, iní odchylka 90 až 100 stupňů. Někdy u strojů stojatých rozděluje se válec nízkotlaký na dva menší válce, z nichž jeden se spojí tandemově s válcem vysokotlakým, druhý s válcem středotlakým, každé skupení účinkuje na jednu kliku a celek má pouze dvě kliky. Receivery umístí se mezi válcem vysokotlakým a středotlakým a oběma válci nízkotlakými. Setrvačník umístí se mezi oběma klikami. Největší výhodou těchto strojů jest úplné vyčerpání síly z přivozené páry a tím i velmi malá její spotřeba, dále pak stejnoměrný klidný chod, kteréž výhody spočívají v účelném rozdělení celé práce na více válců, čímž i tlaky na jednotlivé součásti stroje značně se zmenší. Vůči těmto výhodám uvádí se v jejich neprospěch značná složitost mechanismu a tím i vznikající veliký náklad nákupní, jakož i okolnost, že nelze výkonnost tohoto stroje libovolně zvýšiti, aníž by se tím nepoškodil účinek celého systému, nezhoršilo se přiměřené rozdělení práce na jednotlivé součásti připadající a nezvýšila se spotřeba páry, kteráž v tom případě by nijak nesouhlasila s vykonanou prací. Pokud se posledního případu týče, ubývá zvýšenou spotřebou páry vysokotlakému válci stále výkonnosti, načež jí nízkotlakému nepoměrně přibývá. Chceme-li ve zvláštních případech mimořádného zvýšení výkonnosti u těchto strojů dosíci, dosáhneme toho přívodem čerstvé páry každému válci, takže výhody postupné expanse pomíjejí a stroj pracuje pak jako obyčejný spřažený stroj. Další nevýhodou compoundních strojů jest okolnost, že není možno je uvésti v pohyb za každé polohy kliky. nachází-li se u válce vysokotlakého klika v poloze pro spuštění stroje nepříznivé, spouští se stroj opět válcem nízkotlakým, kterému se musí však dostati přímé páry, což souvisí opět s dalším rozmnožením již tak dosti složitého mechanismu. Nastal-li v receiveru značný protitlak, kterýž případ nastává netěsností rozvodu u válce vysokotlakého, nastávají vzdor příznivému postavení kliky obtíže při spouštění stroje. Této obtíži čelíme umístěním bezpečnostních a vypouštěcích ventilů na receiveru a válci nízkotlakém. Aby nenastalo kondensování páry ve válcích, vytápějí se tyto, jakož i jejich víka. K vytápění válce vysokotlakého a jeho víka béře se vždy čerstvá pára z kotle, u válce středo a nízkotlakého užívá se k vytápění buď páry čerstvé nebo rdousené. V následujícím podáváme vyobrazení některých strojů, stavěných dle výše uvedených zásad. Trojnásobný sloučený stroj jest znázorněn na obr 94. Proveden jest akc. spol. zhořelické strojírny a slévárny ve Zhořelci. Má tři válce, z nichž válec vysokotlaký a středotlaký sloučeny jsou ve stroj tandemový, válec nízkotlaký jest uložen stranou. Pára proudí do válce vysokotlakého, odtud do středotlakého a konečně do nízkotlakého. Oba válce tandemově sloučené účinkují na zvláštní kliku, rovněž píst válce nízkotlakého. Tandemové sloučení obou válců provedeno jest tak, že končí válcem vysokotlakým, vedle něhož se nachází regulátor. Kliky jsou odchýleny o úhel 90 stupňů. Stroj trojnásobně sloučený vyžaduje dvou receiverů, z nichž vkládá se jeden mezi válec vysokotlaký a středotlaký, druhý mezi středotlaký a nízkotlaký.Rozvodů užívá se ventilových, mrtvých poloh kliky není ve smyslu pro rozbíhání stoje nepříznivém, proto také odpadá zařízení, kterým se setrvačníku rozbíhání usnadňuje.

Stroje tyto využitkují dokonale témě veškerou sílu páry, jmenovitě při vyšším napjetí, a následkem toho jest spotřeba páry poměrně malá, ale počet hybných součástí stroje zvyšuje se zavedením třetího válce asi o třetinu, čímž vznikají větší náklady na obsluhu a opravy. Rovněž utěsnění parního potrubí při značném napjetí páry působí obtíže.