Mecanismo de vapor. Historia de las máquinas de vapor. Cilindro y tubo de carrete

Me saltaré la inspección de la exposición del museo e iré directamente a la sala de máquinas. Aquellos que estén interesados ​​pueden encontrar la versión completa de la publicación en mi LiveJournal. La sala de máquinas se encuentra en este edificio:

29. Al entrar, me quedé sin aliento de placer: dentro de la sala estaba la máquina de vapor más hermosa que he visto en mi vida. Era un verdadero templo del steampunk, un lugar sagrado para todos los seguidores de la estética de la era del vapor. Me quedé asombrado por lo que vi y me di cuenta de que no fue en vano que conduje hasta esta ciudad y visité este museo.

30. Además de la enorme máquina de vapor, que es el objeto principal del museo, aquí también se presentaron varias muestras. máquinas de vapor pequeños y numerosos paneles informativos contaban la historia de la tecnología del vapor. En esta imagen se ve una máquina de vapor de 12 hp en pleno funcionamiento.

31. Mano para escala. La máquina fue creada en 1920.

32. Un compresor de 1940 se exhibe junto al espécimen principal del museo.

33. Este compresor se utilizó en el pasado en los talleres ferroviarios de la estación de Werdau.

34. Bueno, ahora echemos un vistazo más de cerca a la exhibición central de la exposición del museo: una máquina de vapor de 600 caballos de fuerza fabricada en 1899, a la que se dedicará la segunda mitad de esta publicación.

35. La máquina de vapor es un símbolo de la revolución industrial que tuvo lugar en Europa a finales del siglo XVIII y principios del XIX. Aunque las primeras muestras de máquinas de vapor fueron creadas por varios inventores a principios del siglo XVIII, todas eran inadecuadas para uso industrial, ya que tenían una serie de inconvenientes. El uso masivo de las máquinas de vapor en la industria solo fue posible después de que el inventor escocés James Watt mejorara el mecanismo de la máquina de vapor, haciéndola fácil de operar, segura y cinco veces más potente que los modelos que existían antes.

36. James Watt patentó su invento en 1775 y ya en la década de 1880, sus máquinas de vapor comenzaron a infiltrarse en las fábricas, convirtiéndose en el catalizador de la revolución industrial. Esto sucedió principalmente porque James Watt logró crear un mecanismo para convertir el movimiento de traslación de una máquina de vapor en rotacional. Todas las máquinas de vapor que existían antes solo podían producir movimientos de traslación y usarse solo como bombas. Y el invento de Watt ya podía hacer girar la rueda de un molino o impulsar máquinas de fábrica.

37. En 1800, la firma de Watt y su compañero Bolton produjeron 496 máquinas de vapor, de las cuales solo 164 se usaron como bombas. Y ya en 1810 en Inglaterra había 5 mil máquinas de vapor, y este número se triplicó en los siguientes 15 años. En 1790, el primer barco de vapor con capacidad para treinta pasajeros comenzó a operar entre Filadelfia y Burlington en los Estados Unidos, y en 1804 Richard Trevintik construyó la primera locomotora de vapor en funcionamiento. Comenzó la era de las máquinas de vapor, que duró todo el siglo XIX, y en ferrocarril y la primera mitad del siglo XX.

38. Fue corto referencia histórica, ahora de vuelta al objeto principal de la exposición del museo. La máquina de vapor que ve en las imágenes fue fabricada por Zwikauer Maschinenfabrik AG en 1899 e instalada en la sala de máquinas de la hilandería "C.F.Schmelzer und Sohn". La máquina de vapor estaba destinada a impulsar máquinas de hilar y se usó en este papel hasta 1941.

39. Elegante placa de identificación. En ese momento, la maquinaria industrial se fabricaba con gran atención a la apariencia estética y el estilo, no solo la funcionalidad era importante, sino también la belleza, que se refleja en cada detalle de esta máquina. A principios del siglo XX, simplemente nadie habría comprado equipos feos.

40. La hilandería "C.F.Schmelzer und Sohn" fue fundada en 1820 en el sitio del actual museo. Ya en 1841 se instaló en la fábrica la primera máquina de vapor con una potencia de 8 hp. para el accionamiento de máquinas de hilar, que en 1899 fue sustituida por una nueva, más potente y moderna.

41. La fábrica existió hasta 1941, luego la producción se detuvo debido al estallido de la guerra. Durante los cuarenta y dos años, la máquina se usó para el propósito previsto, como motor para máquinas de hilar, y después del final de la guerra en 1945-1951, sirvió como fuente de electricidad de respaldo, después de lo cual finalmente se escribió. fuera del balance de la empresa.

42. Al igual que muchos de sus hermanos, el automóvil se habría cortado, si no fuera por un factor. Esta maquina fue la primera máquina de vapor en Alemania, que recibía vapor a través de tuberías desde una sala de calderas ubicada en la distancia. Además, contaba con un sistema de ajuste de ejes de PROELL. Gracias a estos factores, el automóvil recibió el estatus de monumento histórico en 1959 y se convirtió en museo. Desafortunadamente, todos los edificios de la fábrica y el edificio de la caldera fueron demolidos en 1992. Esta sala de máquinas es lo único que queda de la antigua hilandería.

43. ¡La estética mágica de la era del vapor!

44. Placa de identificación en el cuerpo del sistema de ajuste de ejes de PROELL. El sistema regulaba el corte: la cantidad de vapor que entra en el cilindro. Más corte: más eficiencia, pero menos potencia.

45. Instrumentos.

46. ​​Por su diseño, esta máquina es una máquina de vapor de expansión múltiple (o como también se les llama máquina compuesta). En máquinas de este tipo, el vapor se expande secuencialmente en varios cilindros de volumen creciente, pasando de cilindro en cilindro, lo que permite aumentar significativamente la eficiencia del motor. Esta máquina tiene tres cilindros: en el centro del marco hay un cilindro de alta presión: en él se suministró vapor fresco de la sala de calderas, luego, después del ciclo de expansión, el vapor se transfirió al cilindro de presión media, que está ubicado a la derecha del cilindro de alta presión.

47. Habiendo completado el trabajo, el vapor del cilindro de media presión se trasladó al cilindro de baja presión, que se ve en esta imagen, después de lo cual, habiendo completado la última expansión, se liberó al exterior a través de una tubería separada. Así, se logró el uso más completo de la energía del vapor.

48. La potencia estacionaria de esta instalación fue de 400-450 hp, máximo 600 hp.

49. La llave para reparación y mantenimiento de automóviles tiene un tamaño impresionante. Debajo están las cuerdas, con la ayuda de las cuales se transmitieron los movimientos de rotación desde el volante de la máquina a la transmisión conectada a las máquinas de hilar.

50. Perfecta estética Belle Époque en cada tornillo.

51. En esta imagen se puede ver en detalle el dispositivo de la máquina. El vapor que se expandía en el cilindro transfería energía al pistón, que a su vez realizaba un movimiento de traslación, transfiriéndola al mecanismo de manivela-deslizador, en el que se transformaba en rotacional y se transmitía al volante y luego a la transmisión.

52. En el pasado, también se conectó un generador de corriente eléctrica a la máquina de vapor, que también se conserva en excelente estado original.

53. En el pasado, el generador estaba ubicado en este lugar.

54. Un mecanismo para transmitir par desde el volante al generador.

55. Ahora, en lugar del generador, se ha instalado un motor eléctrico, con cuya ayuda se pone en marcha una máquina de vapor para diversión del público durante varios días al año. Cada año, el museo organiza "Steam Days", un evento que reúne a fanáticos y modelistas de máquinas de vapor. En estos días también se pone en marcha la máquina de vapor.

56. Generador original corriente continua ahora está al margen. En el pasado, se utilizó para generar electricidad para la iluminación de fábricas.

57. Producido por "Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther" en Werdau en 1899, según la placa de información, pero el año 1901 está en la placa original.

58. Como yo era el único visitante del museo ese día, nadie me impidió disfrutar de la estética de este lugar uno a uno con un automóvil. Además, la ausencia de gente contribuyó a conseguir buenas fotos.

59. Ahora unas pocas palabras sobre la transmisión. Como puede ver en esta imagen, la superficie del volante tiene 12 ranuras para cables, con la ayuda de las cuales el movimiento de rotación del volante se transmitió a los elementos de transmisión.

60. Una transmisión, compuesta por ruedas de varios diámetros conectadas por ejes, distribuía el movimiento de rotación a varios pisos del edificio de una fábrica, en los que se ubicaban máquinas de hilar, accionadas por energía transmitida por una transmisión de una máquina de vapor.

61. Primer plano del volante con ranuras para cuerdas.

62. Los elementos de transmisión son claramente visibles aquí, con la ayuda de los cuales el par se transmitía a un eje que pasaba bajo tierra y transmitía el movimiento de rotación al edificio de la fábrica adyacente a la sala de máquinas, en el que se encontraban las máquinas.

63. Desafortunadamente, el edificio de la fábrica no se conservó y detrás de la puerta que conducía al edificio vecino, ahora solo hay un vacío.

64. Por separado, vale la pena señalar el panel de control eléctrico, que en sí mismo es una obra de arte.

65. Tablero de mármol en un hermoso marco de madera con filas de palancas y fusibles ubicados en él, una lujosa linterna, electrodomésticos elegantes: Belle Époque en todo su esplendor.

66. Los dos fusibles enormes ubicados entre la linterna y los instrumentos son impresionantes.

67. Fusibles, palancas, reguladores: todo el equipo es estéticamente agradable. Se puede ver que al crear este escudo, se cuidó la apariencia no menos importante.

68. Debajo de cada palanca y fusible hay un "botón" con la inscripción que esta palanca enciende / apaga.

69. El esplendor de la tecnología del período de la "era hermosa".

70. Al final de la historia, volvamos al auto y disfrutemos de la encantadora armonía y estética de sus detalles.

71. Válvulas de control para componentes individuales de máquinas.

72. Aceiteras por goteo diseñadas para lubricar partes móviles y ensambles de la máquina.

73. Este dispositivo se llama engrasador. Desde la parte móvil de la máquina, los gusanos se ponen en movimiento, moviendo el pistón del engrasador y bombea aceite a las superficies de fricción. Después de que el pistón alcanza el punto muerto, se levanta girando la manija y se repite el ciclo.

74. ¡Qué hermoso! Puro placer!

75. Cilindros de máquinas con columnas de válvulas de admisión.

76. Más latas de aceite.

77. Una estética steampunk clásica.

78. El árbol de levas de la máquina, que regula el suministro de vapor a los cilindros.

79.

80.

81. ¡Todo esto es muy, muy hermoso! Recibí una gran carga de inspiración y emociones alegres mientras visitaba esta sala de máquinas.

82. Si el destino te trae de repente a la región de Zwickau, no dejes de visitar este museo, no te arrepentirás. Sitio web del museo y coordenadas: 50°43"58"N 12°22"25"E

La invención de las máquinas de vapor fue un punto de inflexión en la historia de la humanidad. En algún lugar a finales de los siglos XVII y XVIII, el trabajo manual ineficiente, las ruedas hidráulicas y los mecanismos completamente nuevos y únicos comenzaron a ser reemplazados: las máquinas de vapor. Fue gracias a ellos que se hicieron posibles las revoluciones técnica e industrial y, de hecho, todo el progreso de la humanidad.

Pero, ¿quién inventó la máquina de vapor? ¿A quién le debe esto la humanidad? ¿Y cuándo fue? Intentaremos encontrar respuestas a todas estas preguntas.

Incluso antes de nuestra era

La historia de la creación de una máquina de vapor comienza en los primeros siglos antes de Cristo. Hero of Alexandria describió un mecanismo que solo comenzaba a funcionar cuando estaba expuesto al vapor. El dispositivo era una bola en la que se fijaban boquillas. El vapor salía tangencialmente de las boquillas, haciendo que el motor girara. Fue el primer dispositivo que funcionó con vapor.

El creador de la máquina de vapor (o mejor dicho, de la turbina) es Tagi al-Dinome (filósofo, ingeniero y astrónomo árabe). Su invento se hizo ampliamente conocido en Egipto en el siglo XVI. El mecanismo estaba dispuesto de la siguiente manera: las corrientes de vapor se dirigían directamente al mecanismo con cuchillas, y cuando caía el humo, las cuchillas giraban. Algo similar fue propuesto en 1629 por el ingeniero italiano Giovanni Branca. El principal inconveniente de todos estos inventos era demasiado Alto flujo vapor, que a su vez requería una enorme cantidad de energía y no era aconsejable. El desarrollo se suspendió, ya que el conocimiento científico y técnico de entonces de la humanidad no era suficiente. Además, la necesidad de tales inventos estaba completamente ausente.

Desarrollos

Hasta el siglo XVII, la creación de una máquina de vapor era imposible. Pero tan pronto como se disparó la barra para el nivel de desarrollo humano, aparecieron de inmediato las primeras copias e invenciones. Aunque nadie los tomó en serio en ese momento. Así, por ejemplo, en 1663, un científico inglés publicó en la prensa un borrador de su invento, que instaló en el castillo de Raglan. Su aparato servía para elevar agua en los muros de las torres. Sin embargo, como todo lo nuevo y desconocido, este proyecto fue aceptado con dudas y no hubo patrocinadores para su desarrollo posterior.

La historia de la creación de una máquina de vapor comienza con la invención de una máquina de vapor. En 1681, un científico de Francia inventó un dispositivo que bombeaba agua de las minas. Al principio, la pólvora se utilizó como fuerza motriz y luego se reemplazó con vapor de agua. Así nació la máquina de vapor. Los científicos de Inglaterra, Thomas Newcomen y Thomas Severen, hicieron una gran contribución a su mejora. El inventor autodidacta ruso Ivan Polzunov también brindó una ayuda invaluable.

El intento fallido de Papin

La máquina atmosférica de vapor, que estaba lejos de ser perfecta en ese momento, atrajo una atención especial en el campo de la construcción naval. D. Papin gastó sus últimos ahorros en la compra de un pequeño barco, en el que se dispuso a instalar una máquina atmosférica de vapor elevadora de agua de su propia producción. El mecanismo de acción consistía en que, al caer desde una altura, el agua comenzaba a hacer girar las ruedas.

El inventor realizó sus pruebas en 1707 en el río Fulda. Mucha gente se reunió para mirar un milagro: un barco que avanzaba por el río sin velas ni remos. Sin embargo, durante las pruebas ocurrió un desastre: el motor explotó y varias personas murieron. Las autoridades se enojaron con el desafortunado inventor y le prohibieron cualquier trabajo y proyecto. El barco fue confiscado y destruido, y el propio Papen murió unos años después.

Error

El vapor Papin tenía el siguiente principio de funcionamiento. En el fondo del cilindro era necesario verter una pequeña cantidad de agua. Debajo del propio cilindro se ubicaba un brasero, que servía para calentar el líquido. Cuando el agua comenzó a hervir, el vapor resultante, al expandirse, levantó el pistón. El aire se expulsó del espacio sobre el pistón a través de una válvula especialmente equipada. Después de que el agua hirvió y el vapor comenzó a caer, fue necesario quitar el brasero, cerrar la válvula para eliminar el aire y enfriar las paredes del cilindro con agua fría. Gracias a tales acciones, el vapor en el cilindro se condensó, se formó un vacío debajo del pistón y, debido a la fuerza de la presión atmosférica, el pistón volvió a su lugar original. Durante su movimiento hacia abajo, se realizó un trabajo útil. Sin embargo, la eficiencia de la máquina de vapor de Papen fue negativa. El motor del vapor era extremadamente antieconómico. Y lo más importante, era demasiado complicado e inconveniente de usar. Por lo tanto, el invento de Papen no tenía futuro desde el principio.

Seguidores

Sin embargo, la historia de la creación de la máquina de vapor no terminó ahí. El siguiente, ya mucho más exitoso que Papen, fue el científico inglés Thomas Newcomen. Estudió durante mucho tiempo las obras de sus predecesores, centrándose en puntos débiles. Y tomando lo mejor de su trabajo, creó su propio aparato en 1712. La nueva máquina de vapor (foto mostrada) se diseñó de la siguiente manera: se utilizó un cilindro, que estaba en posición vertical, así como un pistón. Este Newcomen tomó de las obras de Papin. Sin embargo, ya se había formado vapor en otra caldera. Se fijó una piel entera alrededor del pistón, lo que aumentó significativamente la estanqueidad dentro del cilindro de vapor. Esta máquina también era vapor-atmosférica (el agua subía de la mina utilizando la presión atmosférica). Las principales desventajas de la invención fueron su voluminosidad e ineficiencia: la máquina "comió" una gran cantidad de carbón. Sin embargo, trajo muchos más beneficios que la invención de Papin. Por lo tanto, se ha utilizado en mazmorras y minas durante casi cincuenta años. Se utilizó para bombear agua subterránea, así como para secar barcos. trató de convertir su automóvil para que fuera posible usarlo para el tráfico. Sin embargo, todos sus intentos fueron en vano.

El siguiente científico que se declaró a sí mismo fue D. Hull de Inglaterra. En 1736, presentó su invento al mundo: una máquina atmosférica de vapor, que tenía ruedas de paletas como motor. Su desarrollo fue más exitoso que el de Papin. Inmediatamente, varios de esos buques fueron liberados. Se utilizaron principalmente para remolcar barcazas, barcos y otras embarcaciones. Sin embargo, la confiabilidad de la máquina atmosférica de vapor no inspiraba confianza y los barcos estaban equipados con velas como motor principal.

Y aunque Hull tuvo más suerte que Papen, sus inventos fueron perdiendo relevancia y fueron abandonados. Aún así, las máquinas atmosféricas de vapor de esa época tenían muchas deficiencias específicas.

La historia de la creación de una máquina de vapor en Rusia.

El siguiente avance ocurrió en el Imperio Ruso. En 1766, se creó la primera máquina de vapor en una planta metalúrgica en Barnaul, que suministraba aire a los hornos de fusión mediante fuelles especiales. Su creador fue Ivan Ivanovich Polzunov, a quien incluso se le otorgó el rango de oficial por los servicios a su patria. El inventor presentó a sus superiores dibujos y planos de una "máquina de fuego" capaz de accionar fuelles.

Sin embargo, el destino le jugó una broma cruel a Polzunov: siete años después de que se aceptara su proyecto y se armara el auto, enfermó y murió de tisis, justo una semana antes de que comenzaran las pruebas de su motor. Sin embargo, sus instrucciones fueron suficientes para arrancar el motor.

Entonces, el 7 de agosto de 1766, la máquina de vapor de Polzunov fue botada y cargada. Sin embargo, en noviembre del mismo año, se averió. La razón resultó ser paredes demasiado delgadas de la caldera, no destinadas a la carga. Además, el inventor escribió en sus instrucciones que esta caldera solo se puede usar durante la prueba. La fabricación de una nueva caldera valdría la pena fácilmente, porque la eficiencia de la máquina de vapor de Polzunov fue positiva. ¡Durante 1023 horas de trabajo, se fundieron más de 14 libras de plata con su ayuda!

Pero a pesar de esto, nadie comenzó a reparar el mecanismo. La máquina de vapor de Polzunov estuvo acumulando polvo durante más de 15 años en un almacén, mientras que el mundo de la industria no se detuvo y se desarrolló. Y luego fue completamente desmantelado por piezas. Aparentemente, en ese momento Rusia aún no había llegado a las máquinas de vapor.

Las exigencias de la época

Mientras tanto, la vida no se detuvo. Y la humanidad pensó constantemente en crear un mecanismo que permitiera no depender de la naturaleza caprichosa, sino controlar el destino mismo. Todos querían abandonar la vela lo antes posible. Por lo tanto, la cuestión de crear un mecanismo de vapor estaba constantemente en el aire. En 1753, se presentó en París un concurso entre artesanos, científicos e inventores. La Academia de Ciencias anunció un premio a quienes puedan crear un mecanismo que pueda reemplazar la energía del viento. Pero a pesar de que en el concurso participaron mentes como L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix y otros, nadie hizo una propuesta sensata.

Los años pasaron. Y la revolución industrial cubrió más y más países. La superioridad y el liderazgo entre otros poderes invariablemente fueron para Inglaterra. A fines del siglo XVIII, fue Gran Bretaña la que se convirtió en la creadora de la industria a gran escala, gracias a la cual ganó el título de monopolio mundial en esta industria. La cuestión de un motor mecánico cada día se hizo más y más relevante. Y tal motor fue creado.

La primera máquina de vapor del mundo.

El año 1784 fue para Inglaterra y para el mundo entero un punto de inflexión en la revolución industrial. Y el responsable de esto fue el mecánico inglés James Watt. La máquina de vapor que creó fue el mayor descubrimiento del siglo.

Durante varios años estudió los dibujos, la estructura y los principios de funcionamiento de las máquinas atmosféricas de vapor. Y en base a todo esto, concluyó que para la eficiencia del motor, es necesario igualar las temperaturas del agua en el cilindro y el vapor que ingresa al mecanismo. La principal desventaja de las máquinas atmosféricas de vapor era la necesidad constante de enfriar el cilindro con agua. Era costoso e inconveniente.

La nueva máquina de vapor fue diseñada de manera diferente. Entonces, el cilindro estaba encerrado en una camisa de vapor especial. Así, Watt logró su estado de calor constante. El inventor creó un recipiente especial sumergido en agua fría (condensador). Se le adjuntó un cilindro con un tubo. Cuando el vapor se agotaba en el cilindro, ingresaba al condensador a través de una tubería y allí se convertía nuevamente en agua. Trabajando en la mejora de su máquina, Watt creó un vacío en el condensador. Así, todo el vapor procedente del cilindro se condensaba en él. Gracias a esta innovación, el proceso de expansión del vapor se incrementó considerablemente, lo que a su vez permitió extraer mucha más energía de la misma cantidad de vapor. Fue el pináculo del éxito.

El creador de la máquina de vapor también cambió el principio del suministro de aire. Ahora el vapor primero caía debajo del pistón, elevándolo, y luego se acumulaba sobre el pistón, bajándolo. Por lo tanto, ambas carreras del pistón en el mecanismo comenzaron a funcionar, lo que antes ni siquiera era posible. Y el consumo de carbón para uno. caballo de fuerza era cuatro veces menor que, respectivamente, para las máquinas atmosféricas de vapor, que era lo que James Watt estaba tratando de lograr. La máquina de vapor conquistó muy rápidamente primero Gran Bretaña y luego el mundo entero.

"Charlotte Dundas"

Después de que el mundo entero se asombrara con la invención de James Watt, comenzó el uso generalizado de las máquinas de vapor. Entonces, en 1802, apareció el primer barco para una pareja en Inglaterra: el barco Charlotte Dundas. Su creador es William Symington. El barco se utilizó como barcazas de remolque a lo largo del canal. El papel del motor en el barco lo desempeñaba una rueda de paletas montada en la popa. El barco pasó con éxito las pruebas la primera vez: remolcó dos enormes barcazas 18 millas en seis horas. Al mismo tiempo, el viento en contra interfirió mucho con él. Pero se las arregló.

Y, sin embargo, lo suspendieron porque temían que debido a las fuertes olas que se crearon debajo de la rueda de paletas, las orillas del canal serían arrastradas. Por cierto, a la prueba de "Charlotte" asistió un hombre a quien todo el mundo considera hoy el creador del primer barco de vapor.

en el mundo

Un constructor naval inglés desde su juventud soñaba con un barco con una máquina de vapor. Y ahora su sueño se ha hecho realidad. Después de todo, la invención de las máquinas de vapor fue un nuevo impulso en la construcción naval. Junto con el enviado de América, R. Livingston, quien se hizo cargo del lado material del problema, Fulton asumió el proyecto de un barco con una máquina de vapor. Fue un invento complejo basado en la idea de un motor de remo. A lo largo de los costados del barco se extendían en fila placas que imitaban muchos remos. Al mismo tiempo, las placas de vez en cuando interferían entre sí y se rompían. Hoy podemos decir fácilmente que se podría lograr el mismo efecto con solo tres o cuatro mosaicos. Pero desde el punto de vista de la ciencia y la tecnología de esa época, no era realista ver esto. Por lo tanto, los constructores navales lo pasaron mucho más difícil.

En 1803, el invento de Fulton fue presentado al mundo. El vapor se movió lenta y uniformemente a lo largo del Sena, llamando la atención y la imaginación de muchos científicos y personalidades de París. Sin embargo, el gobierno napoleónico rechazó el proyecto y los constructores navales descontentos se vieron obligados a buscar fortuna en Estados Unidos.

Y en agosto de 1807, el primer barco de vapor del mundo llamado Claremont, en el que estaba involucrada la máquina de vapor más poderosa (se presenta la foto), recorrió la Bahía de Hudson. Muchos entonces simplemente no creían en el éxito.

El Claremont realizó su viaje inaugural sin carga y sin pasajeros. Nadie quería viajar a bordo de un barco que escupe fuego. Pero ya en el camino de regreso, apareció el primer pasajero: un granjero local que pagó seis dólares por un boleto. Se convirtió en el primer pasajero en la historia de la naviera. Fulton estaba tan conmovido que le dio al temerario un viaje gratis de por vida en todos sus inventos.

El motivo de la construcción de esta unidad fue una idea estúpida: "¿es posible construir una máquina de vapor sin máquinas ni herramientas, usando solo piezas que puedes comprar en una tienda" y hacerlo tú mismo? El resultado es este diseño. Todo el montaje y la configuración tardaron menos de una hora. Aunque el diseño y selección de piezas llevó seis meses.

La mayor parte de la estructura consiste en accesorios de plomería. Al final de la epopeya, las preguntas de los vendedores de ferreterías y otras tiendas: “¿puedo ayudarte?” y “¿para qué estás?” realmente me cabrearon.

Y así recogemos la base. Primero, el travesaño principal. Aquí se utilizan tees, barriles, esquinas de media pulgada. Fijé todos los elementos con un sellador. Esto es para que sea más fácil conectarlos y desconectarlos a mano. Pero para terminar el ensamblaje, es mejor usar cinta de plomería.

Luego los elementos longitudinales. Se les adjuntará una caldera de vapor, un carrete, un cilindro de vapor y un volante. Aquí todos los elementos son también de 1/2".

Luego hacemos bastidores. En la foto, de izquierda a derecha: el soporte para la caldera de vapor, luego el soporte para el mecanismo de distribución de vapor, luego el soporte para el volante y finalmente el soporte para el cilindro de vapor. El soporte del volante está hecho de una T de 3/4" (rosca macho). Los cojinetes de un kit de reparación de patines son ideales para él. Los cojinetes se mantienen en su lugar mediante una tuerca de compresión. Estas tuercas se pueden encontrar por separado o se pueden tomar de un T para tuberías multicapa esquina derecha (no se usa en el diseño) También se usa una T de 3/4" como soporte para el cilindro de vapor, solo que la rosca es toda hembra. Los adaptadores se utilizan para sujetar elementos de 3/4" a 1/2".

Recogemos la caldera. Para la caldera se usa un tubo de 1". Encontré uno de segunda mano en el mercado. De cara al futuro, quiero decir que la caldera resultó ser pequeña y no produce suficiente vapor. Con una caldera así, el motor funciona demasiado lento. Pero funciona. Las tres partes de la derecha son: tapa, adaptador 1 "-1/2" y escobilla de goma. La eslinga se inserta en el adaptador y se cierra con una tapa. Así, la caldera se vuelve hermética.

Entonces la caldera resultó inicialmente.

Pero el sukhoparnik no tenía la altura suficiente. El agua entró en la línea de vapor. Tuve que poner un cañón adicional de 1/2" a través de un adaptador.

Este es un quemador. Cuatro publicaciones antes fue el material "Lámpara de aceite casera de tuberías". Inicialmente, el quemador fue concebido así. Pero no había combustible adecuado. El aceite de lámpara y el queroseno se fuman mucho. Necesitas alcohol. Así que por ahora solo hice un soporte para combustible seco.

Este es un detalle muy importante. Distribuidor de vapor o carrete. Esta cosa dirige el vapor al cilindro de trabajo durante la carrera de trabajo. Cuando el pistón retrocede, se corta el suministro de vapor y se produce la descarga. El carrete está hecho de un travesaño para tubos de metal y plástico. Uno de los extremos debe sellarse con masilla epoxi. Con este extremo, se acoplará al rack mediante un adaptador.

Y ahora el detalle más importante. Dependerá de si el motor funcionará o no. Este es el pistón de trabajo y la válvula de carrete. Aquí, se usa una horquilla M4 (que se vende en los departamentos de herrajes para muebles, es más fácil encontrar una larga y cortar la longitud deseada), arandelas de metal y arandelas de fieltro. Las arandelas de fieltro se utilizan para sujetar vidrios y espejos con otros accesorios.

El fieltro no es el mejor material. No proporciona suficiente estanqueidad y la resistencia al desplazamiento es importante. Posteriormente, logramos deshacernos del fieltro. Las arandelas no del todo estándar eran ideales para esto: M4x15 para el pistón y M4x8 para la válvula. Estas arandelas deben estar lo más apretadas posible, a través de una cinta de plomería, colocar una horquilla y envolver 2-3 capas con la misma cinta desde la parte superior. Luego frote bien con agua el cilindro y el carrete. No tomé una foto del pistón mejorado. Demasiado perezoso para desmontar.

En realidad es un cilindro. Hecho de un barril de 1/2", está asegurado dentro de la T de 3/4" con dos tuercas de unión. Por un lado, con el máximo sellado, se sujeta firmemente un accesorio.

Ahora volante. El volante está hecho de un panqueque con mancuernas. Se inserta una pila de arandelas en el orificio central y se coloca un pequeño cilindro de un kit de reparación de patines en línea en el centro de las arandelas. Todo está sellado. Para el titular del portaequipajes, un colgador para muebles y cuadros era ideal. Parece un ojo de cerradura. Todo se ensambla en el orden que se muestra en la foto. Tornillo y tuerca - M8.

Tenemos dos volantes en nuestro diseño. Debe haber una fuerte conexión entre ellos. Esta conexión es proporcionada por una tuerca de acoplamiento. Todas las conexiones roscadas se fijan con esmalte de uñas.

Estos dos volantes parecen ser iguales, sin embargo, uno estará conectado al pistón y el otro a la válvula de carrete. En consecuencia, el soporte, en forma de tornillo M3, se fija a diferentes distancias del centro. Para el pistón, el portador está ubicado más lejos del centro, para la válvula, más cerca del centro.

Ahora hacemos que la válvula y el pistón funcionen. La placa de conexión para muebles era ideal para la válvula.

Para el pistón, se utiliza una almohadilla de bloqueo de ventana como palanca. Vino como familia. Gloria eterna al que inventó el sistema métrico.

Unidades ensambladas.

Todo está montado en el motor. Las conexiones roscadas se fijan con barniz. Esta es la transmisión por pistón.

Accionamiento de válvula. Tenga en cuenta que las posiciones del portapistón y de la válvula difieren en 90 grados. Dependiendo de en qué dirección lleve el portaválvulas al portapistones, la dirección en la que girará el volante dependerá.

Ahora queda conectar las tuberías. Estas son mangueras de acuario de silicona. Todas las mangueras deben estar aseguradas con alambre o abrazaderas.

Cabe señalar que no se proporciona ninguna válvula de seguridad. Por lo tanto, se debe tener la máxima precaución.

Voilá. Echamos agua. Le prendimos fuego. Esperando a que el agua hierva. Durante el calentamiento, la válvula debe estar en la posición cerrada.

Todo el proceso de montaje y el resultado en el vídeo.

MOTOR ROTATIVO DE VAPOR y MOTOR DE PISTONES AXIALES DE VAPOR

La máquina de vapor rotativa (máquina de vapor de tipo rotativo) es una máquina de potencia única, cuyo desarrollo aún no se ha desarrollado adecuadamente.

Por un lado, en el último tercio del siglo XIX existían varios diseños de motores rotativos que incluso funcionaban bien, incluso para accionar dínamos para generar energía eléctrica y abastecer todo tipo de objetos. Pero la calidad y precisión de la fabricación de tales máquinas de vapor (máquinas de vapor) era muy primitiva, por lo que tenían baja eficiencia y baja potencia. Desde entonces, las pequeñas máquinas de vapor se han convertido en una cosa del pasado, pero junto con las máquinas de vapor alternativas realmente ineficientes y poco prometedoras, las máquinas de vapor rotativas que tienen buenas perspectivas también se han convertido en una cosa del pasado.

La razón principal es que al nivel de tecnología de finales del siglo XIX no era posible fabricar un motor rotativo realmente potente, duradero y de alta calidad.
Por lo tanto, de toda la variedad de máquinas de vapor y máquinas de vapor, solo las turbinas de vapor de enorme potencia (a partir de 20 MW) han sobrevivido exitosa y activamente hasta nuestros días, que hoy representan aproximadamente el 75% de la generación de electricidad en nuestro país. Más turbinas de vapor Alto Voltaje proporcionar energía de reactores nucleares en submarinos de combate que transportan misiles y en grandes rompehielos del Ártico. Pero todos son grandes coches. Las turbinas de vapor pierden drásticamente toda su eficiencia cuando se reducen de tamaño.

…. Es por eso que las máquinas de vapor de potencia y las máquinas de vapor con una potencia inferior a 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), que operarían efectivamente con vapor obtenido de la combustión de combustible sólido barato y varios desechos combustibles libres, no están ahora en el mundo.
Es en este campo vacío de la tecnología actual (y un nicho comercial absolutamente vacío, pero muy necesitado), en este nicho de mercado de máquinas de baja potencia, donde los motores rotativos de vapor pueden y deben ocupar su lugar digno. Y la necesidad de ellos solo en nuestro país es de decenas y decenas de miles ... Las pequeñas y medianas empresas en áreas alejadas de las grandes ciudades y grandes centrales eléctricas: - en pequeños aserraderos, minas remotas, en campamentos y terrenos forestales, etc., etc.
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Echemos un vistazo a los factores que hacen que las máquinas de vapor rotativas sean mejores que sus primos más cercanos, las máquinas de vapor en forma de máquinas de vapor alternativas y turbinas de vapor.
… — 1) Los motores rotativos son máquinas de potencia de expansión volumétrica, como los motores de pistón. Aquellas. tienen un bajo consumo de vapor por unidad de potencia, porque el vapor se suministra a sus cavidades de trabajo de vez en cuando, y en porciones estrictamente medidas, y no en un flujo abundante constante, como en las turbinas de vapor. Es por eso que los motores rotativos de vapor son mucho más económicos que las turbinas de vapor por unidad de potencia de salida.
— 2) Las máquinas de vapor rotatorias tienen un hombro para aplicar las fuerzas de gas que actúan (hombro de par) significativamente (muchas veces) más que las máquinas de vapor alternativas. Por lo tanto, la potencia que desarrollan es muy superior a la de los motores de pistón de vapor.
— 3) Los motores rotativos de vapor tienen una carrera de potencia mucho mayor que los motores de vapor alternativos, es decir, tienen la capacidad de convertir la mayor parte de la energía interna del vapor en trabajo útil.
— 4) Los motores rotativos de vapor pueden operar eficientemente con vapor saturado (húmedo), permitiendo sin dificultad la condensación de una parte significativa del vapor con su transición al agua directamente en las secciones de trabajo del motor rotativo de vapor. Esto también aumenta la eficiencia de la planta de energía de vapor que utiliza un motor rotativo de vapor.
— 5 ) Los motores rotativos de vapor funcionan a una velocidad de 2-3 mil revoluciones por minuto, que es la velocidad óptima para generar electricidad, en contraste con los motores de pistón de velocidad demasiado baja (200-600 revoluciones por minuto) de las locomotoras de vapor tradicionales. motores, o de turbinas de velocidad demasiado alta (10-20 mil revoluciones por minuto).

Al mismo tiempo, los motores rotativos de vapor son tecnológicamente relativamente fáciles de fabricar, lo que hace que sus costes de fabricación sean relativamente bajos. En contraste con las turbinas de vapor extremadamente costosas de fabricar.

ENTONCES, RESUMEN DE ESTE ARTÍCULO - un motor rotativo de vapor es una máquina de vapor muy eficiente para convertir la presión de vapor del calor de la quema de combustible sólido y desechos combustibles en potencia mecánica y en energía eléctrica.

El autor de este sitio ya ha recibido más de 5 patentes de invenciones en varios aspectos de los diseños de motores rotativos de vapor. También se produjeron una serie de pequeños motores rotativos con una potencia de 3 a 7 kW. Ahora estamos diseñando motores rotativos de vapor con potencia de 100 a 200 kW.
Pero los motores rotativos tienen un "defecto genérico": un complejo sistema de sellos, que para los motores pequeños resulta ser demasiado complejo, en miniatura y costoso de fabricar.

Al mismo tiempo, el autor del sitio está desarrollando motores de pistones axiales de vapor con movimiento de pistón opuesto. Esta disposición es la variación más eficiente energéticamente en términos de potencia de todos los esquemas posibles para el uso de un sistema de pistón.
Estos motores en tamaños pequeños son algo más baratos y simples que los motores rotativos y los sellos en ellos se usan de la manera más tradicional y simple.

A continuación se muestra un video usando un pistón axial pequeño motor bóxer con pistones opuestos.

En la actualidad, se está fabricando un motor bóxer de pistones axiales de 30 kW. Se espera que el recurso del motor sea de varios cientos de miles de horas, porque la velocidad del motor de vapor es 3-4 veces menor que la velocidad del motor de combustión interna, el par de fricción pistón-cilindro está sujeto a nitruración de plasma iónico en un ambiente de vacío y la fricción la dureza de la superficie es de 62 a 64 unidades HRC. Para detalles sobre el proceso de endurecimiento superficial por nitruración, ver.

Aquí hay una animación del principio de funcionamiento de un motor bóxer de pistones axiales de este tipo, de diseño similar, con un movimiento de pistón que se aproxima.

El interés por el vapor de agua, como fuente de energía asequible, apareció junto con los primeros conocimientos científicos de los antiguos. La gente ha estado tratando de domar esta energía durante tres milenios. ¿Cuáles son las principales etapas de este camino? ¿Qué reflexiones y proyectos han enseñado a la humanidad a sacar el máximo provecho de ello?

Requisitos previos para el surgimiento de las máquinas de vapor.

La necesidad de mecanismos que puedan facilitar procesos intensivos en mano de obra siempre ha existido. Hasta aproximadamente mediados del siglo XVIII, se utilizaron molinos de viento y ruedas hidráulicas para este propósito. La posibilidad de utilizar directamente la energía eólica depende de los caprichos del clima. Y para usar ruedas hidráulicas, las fábricas tenían que construirse a lo largo de las orillas de los ríos, lo que no siempre es conveniente y conveniente. Y la efectividad de ambos fue extremadamente baja. Esencialmente necesario motor nuevo, fácilmente manejable y desprovisto de estas deficiencias.

La historia de la invención y mejora de las máquinas de vapor.

La creación de una máquina de vapor es el resultado de mucho pensar, el éxito y el fracaso de las esperanzas de muchos científicos.

El comienzo del camino

Los primeros proyectos individuales eran solo curiosidades interesantes. Por ejemplo, Arquímedes construyó una pistola de vapor Garza de Alejandría utilizó la energía del vapor para abrir las puertas de los templos antiguos. Y los investigadores encuentran notas sobre la aplicación práctica de la energía del vapor para accionar otros mecanismos en las obras. leonardo da vinci

Considere los proyectos más significativos sobre este tema.

En el siglo XVI, el ingeniero árabe Tagi al Din desarrolló un diseño para una turbina de vapor primitiva. Sin embargo, no recibió aplicación práctica debido a la fuerte dispersión del chorro de vapor suministrado a las palas de la rueda de la turbina.

Avance rápido a la Francia medieval. El físico e inventor talentoso Denis Papin, después de muchos proyectos fallidos, se detiene en el siguiente diseño: un cilindro vertical se llenó de agua, sobre el cual se instaló un pistón.

El cilindro se calentó, el agua hirvió y se evaporó. El vapor en expansión levantó el pistón. Se fijó en el punto más alto de la elevación y se esperaba que el cilindro se enfriara y el vapor se condensara. Después de que el vapor se condensara, se formó un vacío en el cilindro. El pistón, liberado de la sujeción, se precipitó al vacío bajo la acción de la presión atmosférica. Era esta caída del pistón la que se suponía que debía usarse como carrera de trabajo.

Entonces, la carrera útil del pistón fue causada por la formación de un vacío debido a la condensación de vapor y presión externa (atmosférica).

Porque la máquina de vapor Papin como la mayoría de los proyectos posteriores, se denominaron máquinas atmosféricas de vapor.

Este diseño tenía un inconveniente muy importante: no se proporcionó la repetibilidad del ciclo. A Denis se le ocurre la idea de obtener vapor no en un cilindro, sino por separado en una caldera de vapor.

Denis Papin entró en la historia de la creación de máquinas de vapor como inventor de una muy detalle importante- Caldera de vapor.

Y como comenzaron a recibir vapor fuera del cilindro, el propio motor pasó a la categoría de motores de combustión externa. Pero debido a la falta de un mecanismo de distribución que garantice un funcionamiento ininterrumpido, estos proyectos apenas han encontrado aplicación práctica.

Una nueva etapa en el desarrollo de las máquinas de vapor

Durante unos 50 años, se ha utilizado para bombear agua en las minas de carbón. Bomba de vapor de Thomas Newcomen. Repitió en gran medida los diseños anteriores, pero contenía novedades muy importantes: una tubería para la extracción de vapor condensado y una válvula de seguridad para liberar el exceso de vapor.

Su inconveniente importante era que el cilindro tenía que calentarse antes de inyectar vapor y luego enfriarse antes de que se condensara. Pero la necesidad de este tipo de motores era tan alta que, a pesar de su evidente ineficiencia, los últimos ejemplares de estas máquinas sirvieron hasta 1930.

en 1765 el mecánico inglés james watt, comprometido en la mejora de la máquina de Newcomen, separó el condensador del cilindro de vapor.

Se hizo posible mantener el cilindro constantemente calentado. La eficiencia de la máquina aumentó inmediatamente. En los años siguientes, Watt mejoró significativamente su modelo, equipándolo con un dispositivo para suministrar vapor de un lado al otro.

Se hizo posible utilizar esta máquina no solo como bomba, sino también para impulsar varias máquinas herramienta. Watt recibió una patente por su invención: una máquina de vapor continua. Comienza la producción en masa de estas máquinas.

A principios del siglo XIX, en Inglaterra funcionaban máquinas de vapor de más de 320 vatios. Otros países europeos también comenzaron a comprarlos. Esto contribuyó a un aumento significativo de la producción industrial en muchas industrias, tanto en la propia Inglaterra como en los estados vecinos.

Veinte años antes que Watt, en Rusia, el mecánico de Altai Ivan Ivanovich Polzunov trabajó en el proyecto de la máquina de vapor.

Las autoridades de la fábrica le sugirieron que construyera una unidad que accionaría el soplador del horno de fundición.

La máquina que construyó era de dos cilindros y aseguraba el funcionamiento continuo del dispositivo conectado a ella.

Después de haber trabajado con éxito durante más de un mes y medio, la caldera comenzó a tener fugas. El propio Polzunov ya no estaba vivo en ese momento. El coche no fue reparado. Y se olvidó la maravillosa creación de un solo inventor ruso.

Debido al atraso de Rusia en ese momento. el mundo se enteró de la invención de I. I. Polzunov con gran retraso ...

Entonces, para impulsar una máquina de vapor, es necesario que el vapor generado por la caldera de vapor, expandiéndose, presione sobre el pistón o sobre los álabes de la turbina. Y luego su movimiento se transfirió a otras partes mecánicas.

El uso de máquinas de vapor en el transporte.

A pesar de que la eficiencia de las máquinas de vapor de esa época no excedía el 5%, a fines del siglo XVIII comenzaron a usarse activamente en la agricultura y el transporte:

• en Francia hay un automóvil con máquina de vapor;
• en EE.UU., un barco de vapor comienza a circular entre las ciudades de Filadelfia y Burlington;
• en Inglaterra, se demostró una locomotora ferroviaria a vapor;
• un campesino ruso de la provincia de Saratov patentó el tractor con una capacidad de 20 l. con.;
• Se han hecho intentos repetidamente para construir un avión con una máquina de vapor, pero, desafortunadamente, la baja potencia de estas unidades con el gran peso del avión hizo que estos intentos fracasaran.

A finales del siglo XIX, las máquinas de vapor, habiendo desempeñado su papel en el progreso técnico de la sociedad, dieron paso a los motores eléctricos.

Dispositivos de vapor en el siglo XXI

Con la llegada de las nuevas fuentes de energía en los siglos XX y XXI, vuelve a aparecer la necesidad de utilizar la energía del vapor. Las turbinas de vapor se están convirtiendo en una parte integral de las centrales nucleares. El vapor que los alimenta se obtiene del combustible nuclear.

Estas turbinas también son muy utilizadas en centrales térmicas de condensación.

En varios países se están realizando experimentos para obtener vapor gracias a la energía solar.

Tampoco se olvidan las máquinas de vapor alternativas. En zonas montañosas como locomotora todavía se utilizan locomotoras de vapor.

Estos trabajadores confiables son más seguros y más baratos. No necesitan líneas eléctricas, y el combustible (madera y carbón barato) está siempre a mano.

Las modernas tecnologías permiten capturar hasta el 95% de las emisiones a la atmósfera y aumentar la eficiencia hasta en un 21%, por lo que la gente ha decidido no desprenderse de ellas todavía y están trabajando en una nueva generación de locomotoras a vapor.

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