Parní lodě, modely

06/2015: Teorie - Expanzní šoupátkový jednoválec

Dřív jsem přemýšlel jak by se dal zkonstruovat expanzní strojek. Pára měla být přiváděna nad píst část zdvihu a výfuk měl probýhat celý zdvih. Žádné řešení mě nenapadlo. V klasickém šoupátkovém stroji to totiž nejde. Pokud plnění probíhá část zdvihu, výfuk by musel probíhat také jen část zdvihu.

Docílí se toho prodloužením šoupátkových pístů, popřípadě jejich lehkým posunutím na pístní tyči, také se upravý úhel natočení excentru šoupátka.

Podrobnější popis můžu ukázat na konkrétním případu. Konkrétně tento návrh ještě nebyl dotažený 100% do konce, šlo mi o to zda je to možné v praxi zrealizovat.

Plnění by probíhalo nějakých 70 - 80 % zdvihu. O moc nižší hodnoty bych nevolil z důvodu nižších tlaků u těchto malých modelů a nestálosti tlaku v kotlíku - přidá se výkon strojku nebo například když dochází voda v kotlíku nebo v mém případě se může hypoteticky stát kombinace předimenzovaného strojku - tzn. úbytek tlaku. Hodnoty volim podle plánovaných provozních tlaků a samozřejmě počítam s rezervou (objemový úbytek, předchozí zmíněné důvody). Expanze se spočítá podle adiabaty.

Výška rozvaděcího pístu musí být minimálně jako je průměr/délka otvoru do hlavního válce - aby nedocházelo zároveň k výfuku i plnění. Pokud píst navíc prodloužim, zkracuju dobu plnění a výfuku. Může se mi hodit lehce zkrátit dobu plnění oproti výfuku, tak písty posunu na pístní tyči lehce směrem k sobě (v případě vnitřního plnění - tlaková pára příchází přes prostřední prostor šoupátka).

Obrázek: z grafu se dá vyčíst průběh plnění (128°) a výfuku (136°). Úhly značí pootočení klikové hřídele s excentrem, to je snad jasné. Například "předstih" plnění je zde 10°... Úhel plnění a výfuku musí mít společnou osu - ta šikmá pod úhlem 54°. Tento úhel značí natočení excentru (vnitřní plnění, pro vnější by byl 126°) oproti klice hřídele, pozn.: v případě rovnotlakého stroje se toto natočení prý volí 83°, respektive 97°.

Závěr: původně jsem chtěl článek označit jako "praxe", přotože řeší již hotovou otázku, ale rozmyslel jsem si to, jsou to úvahy bez praktického odzkoušení (zatim). Uvedl jsem postup jak na to, při výpočtu je potřeba rozkreslit si každou polohu klikovky, zjistit délku a posunutí pístů, zkontrolovat posouvání se pístu během otáčení klikovkou - vliv délky ojnice.