Kotel parní lokomotivy

10. listopadu 2022 Edited Nahrávám... 3043 view(s) 6 min read

Historie parního stroje

První parní stroje byly stacionární a pracovaly s nízkým tlakem. James Watt zdokonalil Newcomenovu konstrukci zavedením samostatného kondenzátoru a vyvinul výkonnější a účinnější řešení, například přenosné parní stroje. Se zlepšováním konstrukce kotlů, zejména po zavedení mobilního kotle, začal experimentovat s párou o vyšším tlaku, která dokázala přímo pohánět píst. Tím se otevřela cesta ke kompaktnějším strojům schopným zajišťovat pohon lokomotiv. Sám Watt získal v roce 1794 patent na parní lokomotivu.

Již před využitím parní síly bylo známo, že koně dokážou po pevných dřevěných kolejnicích táhnout těžší náklady než po nerovných cestách. Na některých místech se tyto kolejnice už používaly, zejména v důlních oblastech, a koně brzy nahradily nové parní stroje. Železnice, původně vyvíjené pro snazší přepravu surovin a hotových výrobků, si nečekaně získaly oblibu i u cestujících. Ve Spojeném království prošly železniční lokomotivy v první polovině 19. století rychlým vývojem: ve 30. letech 19. století existovalo méně než 100 mil tratí, zatímco v roce 1860 jich bylo už více než 10 000.

Ve stejném období vznikla řada parních silničních vozidel, například parní válce, lokomobily, a dokonce i parní lodě. Tato ostatní parní silniční vozidla však nikdy nedosáhla takové obliby jako parní lokomotiva.

Jak funguje kotel lokomotivy?

Základní konstrukce lokomotivních kotlů zůstala po celou éru parního stroje v podstatě stejná, zatímco konstrukční úpravy a doplňkové prvky zvyšovaly jejich účinnost a bezpečnost. Lokomotivní kotle jsou žárotrubné kotle.

Horké spaliny

To znamená, že oheň vytváří horké spaliny, které procházejí soustavou vodorovných kouřových trubek kotle (odtud označení vodorovné osy válcového pláště) a předávají teplo okolní vodě v plášti kotle. V kotli lokomotivy vzniká pára, která stoupá vzhůru, kde regulační ventil řídí její proudění do válců.

Výfuková pára

Po vykonání práce na pístech proudí zbylá výfuková pára do dýmnice a poté výfukovou trubkou. Výfuková trubka následně odvádí páru ven. Tím vzniká částečný podtlak, který nasává vzduch přes topeniště a podporuje spalování.

Původně byl parní kotel lokomotivy vytápěn pevným palivem, především uhlím, které se ručně lopatou přikládalo do topeniště (nebo do dýmnice). Později byly zavedeny automatické přikládací systémy. Přívod vody do kotle lokomotivy zajišťují injektory pracující na principu přivádění výfukové páry. Proud páry je vháněn do vody a vytváří dostatečnou sílu k tomu, aby se pára dostala do kotle lokomotivy přes jednocestný regulační ventil.

Pro povrch podlahy topeniště nebo dýmnice můžete použít náš žáruvzdorný potěr.

Trubky kotle

První parní stroje pracovaly tak, že vyráběly sytou páru, která se shromažďovala v horní části kotle lokomotivy a hlavním parním potrubím byla vedena přímo do válců.

Později byla konstrukce upravena tak, aby se tato sytá pára znovu ohřívala, čímž se odstranila voda a zvýšila její teplota. Tento proces se nazývá přehřívání.

Parní stroj s přehřátou párou

Přehříváky byly zavedeny na počátku 20. století a pro parní stroj představovaly zásadní změnu. Přehřívák se skládá ze sběrače přehříváku, parního dómu, trubek přehřívacích článků a několika dalších kouřových trubek.

Sběrač přehříváku přijímá páru vyrobenou v hlavním parním potrubí, zatímco doplňkové trubky vedou páru trubkami přehřívacích článků k dalšímu ohřevu, čímž se zvyšuje výkon vyrobené přehřáté páry. Přehřátá pára se následně vrací do parního potrubí.

Poslední parní vlaky byly z běžného provozu staženy v roce 1967, kdy je nahradila dieselová trakce, ale pára rozhodně nezmizela. Tisíce nadšenců, z nichž mnozí jsou dobrovolníci, dál podporují, restaurují a provozují historické parní železnice po celé zemi. V roce 2008 dokončila parní lokomotiva s názvem Tornado, postavená od základu s podporou A1 Steam Locomotive Trust, zkoušky a získala povolení k provozu na síti Network Rail. Přestože vycházela z konstrukce z 50. let, kotel lokomotivy musel splňovat moderní bezpečnostní požadavky podle směrnice EU pro tlaková zařízení. Žádný britský výrobce nebyl považován za vhodného, a proto byl kotel vyroben v dílnách Meiningen Steam Locomotive Works v Německu, které se staly centrem restaurování parních lokomotiv a každé září hostí festival věnovaný parním strojům.

Výhody lokomotivního kotle

Jednou z výhod lokomotivního kotle je jeho hospodárnost a velmi rychlá výroba páry.

Nevýhody lokomotivního kotle

Jednou z hlavních nevýhod lokomotivního kotle je nutnost udržovat bezpečný provozní tlak páry, kontrolovaný manometrem, a zároveň zabránit nadměrnému tlaku v kotli, který by způsobil otevření pojistného ventilu.

Když kotel lokomotivy pracuje na vysoký výkon, mohou být částice spáleného pevného paliva vyfukovány výfukovou trubkou a komínem. To představuje riziko požárů podél železniční trati.

Další nevýhodou lokomotivního kotle, zejména v oblastech s tvrdou vodou, je problém koroze a tvorby vodního kamene.

Žáruvzdorné materiály používané v kotli parní lokomotivy

Žáruvzdorné materiály hrají zásadní roli při stavbě a údržbě kotle parní lokomotivy. Níže najdete několik žáruvzdorných materiálů, které můžete potřebovat.

Žáruvzdorná klenba topeniště

Klenba ze šamotových cihel je umístěna nad ohněm a slouží k tomu, aby bránila částicím spáleného paliva ve vstupu přímo do kouřových trubek. Tato klenba může být provedena ze šamotových cihel a žáruvzdorné malty, nebo vytvořena na místě ze žárobetonu. Někdy se klenba odlévá po částech ze žárobetonu a následně se sestavuje pomocí žáruvzdorné malty.