Parní stroje, parní turbíny, parní kotle

Parní turbina Parsonova

Skoro v téže době jako de Laval, řešil Angličan Parsons nesnadný úkol parní turbíny s praktickým úspěchem. Přehledné znázornění základní myšlenky, na níž dnes vyráběná parní turbína Parsonova spočívá, znázorňuje v řezu obr. 112. Do turbíny ventilem V vnikající pára proudí ku vchodu A a prochází turbínou směrem na pravo, při čemž působí na soustavu kol a uniká východem v B buď do ovzduší nebo do kondensatoru.

Turbina tato má dvojí druh lopatkových kol a sice pevná a otáčející se. Přehledně znázornění směru lopatek spatřujeme na obr. 113. Pevná kola a b nazývají se rozváděcí, otáčející se pak turbinová.

Dělnost páry nevyčerpává se u turbiny Parsonovy najednou, nýbrž postupně. Za tím účelem upravuje se na válcovém hřídeli, jehož průměr se stupňovitě zvětšuje, řada kruhových věnců s lopatkami. Věnce tyto s hřídelem jsou nejúčinnější částí turbiny a uložení jich děje se na hřídeli v jistých mezerách. Hřídel i s věnci uložen jest do dvoudílného nehybného pouzdra, v němž se nacházejí s pouzdrem v jediný kus slité věnce postupně téže velikosti, jako věnce na hybné ose s lopatkami na opačnou stranu směřujícími. Mezi nimi jsou utvořeny taktéž postupně mezery o stejné vzdálenosti, jako mezi věnci na hřídeli umístěnými. Věnce jsou v pouzdře tak umístěny, že za prvním z nich sleduje taktéž první z věnců na hřídeli, kteréž uspořádání se opakuje. Pevné kotouče s lopatkami v pouzdře udělují páře směr, takže v mezerách proudící pára naráží v určitém úhlu na lopatky kol turbinových, jimiž jest hřídel opatřen a otáčí jimi jakož i zároveň hřídelem, na němž jsou namontovány. pára, z lopatek prvého kola turbinového unikající, vstupuje do lopatek nejbližšího pevného kola rozváděcího, z tohoto dále do lopatek následujícího kola turbinového atd., až konečně z lopatek posledního kola turbinového uniká buď do ovzduší nebo do kondensatoru. Průběhem pochodu z kola na kolo expanduje pára, sděuje dělnost kolu turbinovému a teplo její mění se v mechanickou práci. Na obr. 113. jest znázorněna přehledně partie lopatek z turbiny Parsonovy, k níž doplňkem k výše již uvedenému pojmenování připomínáme, že rozváděcí lopatky a b jsou upraveny na kolech dvoudílného pouzdra a turbinové lopatky A B na kolech turbinových, upevněných na otáčivém hřídeli. Zároveň poskytuje tento náčrtek názor o postupu a řadění se jednotlivých druhů kol za sebou. Druhý náčrtek na obr. 112. znázorněný, u něhož jsme výše vstup a výstup páry uvedli, doplňujeme dalším vysvětlením. U E do turbiny vstupující pára octne se nejdříve v parní komoře, odkud proudí dvojsedlým ventilem V do výše uvedeného dvoudílného litinového pouzdra a mezi lopatky. Hřídel turbiny opatřen jest na straně, lopatkovým kolům protilehlé, kotouči K1 K2 K3 s drážkami po obvodu, které vyrovnávají jednostranný tlak páry ve směru osy. Vyrovnávání toho jest třeba, neboť pára účinkující na kola turbinová, neuvádí je pouze do oběhu, ale tlačí na ně plnou silou, kterýž tlak může být vyrovnán pouze kotouči, jichž průměr rovná se postupně průměru kol turbinových; hřídel jest pak ve dvou protivných a s jeho osou rovnoběžných směrech stejnoměrně zatížen. Aby bylo stejnoměrné vyrovnávání tlaku na obě strany usnadněno, spojují se jednotlivé partie kol turbinových s příslušnými partiemi kotoučů vyrovnávacích přiměřeným parním potrubím, jehož průměr musí býti tak volen, aby pára mohla nerušeně na obě strany účinkovati. Při probíhání lopatkami kol zvětšuje pára, čím blíže k východu B, tím více svůj objem následkem expanse. Z této příčiny mají kola turbinová čím dále k východu páry, tím větší průměr, jehož velikost jest úměrná s rostoucí expansí. Aby turbinová kola nepřišla ve styk s koly rozváděcími a nenastalo tření kol o sebe zmenšením mezery mezi nimi ponechané, pojišťuje se hřídel proti pošinutí ve směru osy hřebenovým ložiskem S. Ložisko toto může se pomocí šroubů ve směru osy hřídele ustaviti, za účelem správného uložení kol turbinových mezi koly rozvodnými. Vůči tlaku ve směru osy pojištěný hřídel vystupuje z pouzdra na místech písmenem D označených a sice beze všeho tření a úplně, zvláštním způsobem, utěsněný. Veškeré obyčejné způsoby těsnění neposkytovaly příznivých výsledků, jmenovitě značné tření, následkem vyvinujícího se tepla, bylo nebezpečnou překážkou. Proto zvoleno těsnění labyrintové. Na hřídeli upravena jest v místech, písmenem D označených, řada obvodových drážek, do nichž zapouštějí se kruhy obvodové, vykroužené v obou hrdlech pouzdra, takže příslušná část hřídele i pouzdra stýká se ve zvětšeném obvodu. Proudí-li pára mezi řadou těchto kroužků a drážek, musí mnohonásobně měniti náhle směr, čímž její napjetí tou měrou poklesne, že neobnáší více než napjetí okolního vzduchu, tedy jednu atmosféru. Otáčením hřídele uvádí se i pára do labyrintu vniklá v pohyb otáčivý a podlehne síle odstředivé, která ji tlačí ku stěnám těsnící objímky a tvoří novou přepážku v podobě jakéhosi závoje, jenž unikající páře vydatně čelí. Mezi jednotlivými kroužky labyrintu jest ponechán sice nepatrný, ale účelu svému vyhovující prostor, jímž se mírní tření, aniž by utěsnění doznalo újmy. Tímtéž způsobem dociluje se utěsnění na obvodech kotoučů K1 K2 K3, jímž se taktéž, ač má zde pára odchylné napjetí, dociluje přiměřené uzavírky bez větších ztrát. Aby se předešlo vnikání vzduchu tímto utěsněním při kondensaci do vakua, používá se k vyplnění mezer páry, jíž dodává regulátor.páry k tomuto účelu upotřebené spotřebuje se jen velmi málo. Z uvedeného jest patrná snaha vynálezce, ab yu turbíny jím sestrojené mohlo se užíti na značný stupeň přehřáté páry, ze kteréž příčiny volil takový druh utěsnění, na něž přehřátí nemá rušivého vlivu. Rovněž i zvýšenému, v podobných případech spíše většímu než menšímu tření se vyhnul a hřídel velice praktickým způsobem odlehčil. Ložiska hřídele L1 L2 nacházejí se mimo dosah páry a kvůli veliké rotaci hřídele upuštěno od obvyklého uspořádání, které v mnohých případech jest na závadu volnému a klidnému uložení hřídele. Místo dvoudílných pánví užívá se zde většího počtu cívek, navlečených volně na sebe. Volnost cívek dodává ložisku jakési pružnosti, takže se hřídel beze všeho napjetí může ustaviti a nabýti volné osy, jaká jest nezbytnou pro klidný chod při velikém počtu obrátek. Mezi jdnotlivé cívky i čep hřídele vtlačuje se olej a tenká jeho vrstva tvoří nejen mezi jednotlivými oddíly pružné prostředí, ale obmezuje také tření na nejmenší míru. Dvoudílné pouzdro s koly rozvodnými i hřídel s koly turbinovými a vyrovnávacími kotouči nevykazuje nikde míst, jež by se třela, a není tudíž třeba do pouzdra vpravovati olej nebo mastiti páru. Spotřebovaná pára vychází z turbiny prosta úplně oleje a může ihned býti kondensována a nabyté vody beze všeho dalšího čištění, jako skutečného destilátu opět užito k napájení kotle. Veškeré dosud popsané součásti turbíny stýkají se, jak výše uvedeno, s olejem pouze v ložiskách, do nichž se olej vtlačuje tlakem 0.5 až 1 atmosféry zvláštní pumpou, čímž se udržuje mazání a přívod oleje v nepřetržitém proudu. Upotřebený olej stéká do bubnu, ve kterém se ochlazuje a k dalšímu mazání užívá. Veškeré plochy, s nimiž se olej na své cestě setkává, jsou naprosto čisté, a jelikož se olej s okolím, jež by mu příležitost ke znečištění poskytovalo, naprosto nestýká, udržuje se ve stavu pro mazání výhodném delší dobu, načež teprve se filtrováním jemných kovových částeček zbavuje a znova se k mazání upotřebí. Jen ona část oleje, která při filtrování přichází na zmar, nahrazuje se olejem novým. Rovněž vody, v tomto případě ku chlazení potřebné, není třeba mnoho.