स्टीम रोटरी इंजिन आणि स्टीम एक्सियल पिस्टन इंजिन

वाफ रोटरी इंजिन(स्टीम इंजिन रोटरी प्रकार) अद्वितीय आहे पॉवर मशीन, ज्याच्या उत्पादनाच्या विकासाचा आजपर्यंत योग्य विकास झालेला नाही.

एकीकडे, रोटरी इंजिनच्या विविध डिझाईन्स 19व्या शतकाच्या शेवटच्या तिसऱ्या काळात अस्तित्वात होत्या आणि त्यांनी चांगले काम केले, ज्यामध्ये डायनॅमो तयार करण्याच्या हेतूने ड्रायव्हिंगचा समावेश होता. विद्युत ऊर्जाआणि सर्व वस्तूंचा वीजपुरवठा. परंतु अशा वाफेच्या इंजिनांच्या (स्टीम इंजिनांच्या) उत्पादनाची गुणवत्ता आणि अचूकता फारच आदिम होती, त्यामुळे त्यांची कार्यक्षमता कमी आणि कमी शक्ती होती. तेव्हापासून लहान वाफेची इंजिनेभूतकाळातील गोष्ट आहे, परंतु खरोखरच कुचकामी आणि आशाहीन पिस्टन स्टीम इंजिनांसह, चांगल्या भविष्यासह स्टीम रोटरी इंजिन देखील भूतकाळातील गोष्ट आहे.

मुख्य कारण म्हणजे 19व्या शतकाच्या उत्तरार्धात तंत्रज्ञानाच्या पातळीवर, खरोखर उच्च-गुणवत्तेचे, शक्तिशाली आणि टिकाऊ रोटरी इंजिन बनवणे शक्य नव्हते.
म्हणून, स्टीम इंजिन आणि स्टीम मशीनच्या संपूर्ण विविधतेपैकी, केवळ प्रचंड शक्तीच्या (20 मेगावॅट आणि त्याहून अधिक) स्टीम टर्बाइन, जे आज आपल्या देशात सुमारे 75% वीज तयार करतात, आजपर्यंत सुरक्षितपणे आणि सक्रियपणे टिकून आहेत. अधिक स्टीम टर्बाइन उच्च शक्तीक्षेपणास्त्र वाहून नेणाऱ्या लढाऊ पाणबुड्या आणि मोठ्या आर्क्टिक आइसब्रेकरमध्ये आण्विक अणुभट्ट्यांमधून ऊर्जा प्रदान करते. पण एवढेच मोठ्या गाड्या. स्टीम टर्बाइनचा आकार कमी झाल्यामुळे त्यांची सर्व कार्यक्षमता नाटकीयरित्या गमावते.

…. म्हणूनच जगात 2000 - 1500 kW (2 - 1.5 mW) पेक्षा कमी पॉवर असलेली कोणतीही पॉवर स्टीम इंजिन आणि वाफेची इंजिने नाहीत, जी स्वस्त घन इंधन आणि विविध मुक्त ज्वलनशील कचऱ्याच्या ज्वलनातून मिळवलेल्या वाफेवर प्रभावीपणे कार्य करू शकतील. .
आज तंत्रज्ञानाच्या या रिकाम्या क्षेत्रात (आणि उत्पादन पुरवठ्याची नितांत गरज आहे, परंतु व्यावसायिक कोनाडा), कमी-शक्तीच्या पॉवर मशीन्सच्या या बाजारपेठेत, स्टीम रोटरी इंजिने त्यांचा वापर करू शकतात आणि करू शकतात. योग्य जागा. आणि एकट्या आपल्या देशात त्यांची गरज दहापट आणि हजारो आहे... विशेषत: मोठ्या शहरांपासून दुर्गम भागात लहान आणि मध्यम आकाराच्या उद्योगांना स्वायत्त वीज निर्मिती आणि स्वतंत्र वीज पुरवठ्यासाठी लहान आणि मध्यम आकाराच्या वीज यंत्रांची गरज आहे. मोठे पॉवर प्लांट:- छोट्या करवतीच्या खाणींमध्ये, दुर्गम खाणींमध्ये, शेताच्या छावण्यांमध्ये आणि वन भूखंडांमध्ये, इ.
…..

..
रोटरी स्टीम इंजिनांना त्यांच्या जवळच्या नातेवाईकांपेक्षा चांगले बनवणारे निर्देशक पाहू या - पिस्टन स्टीम इंजिनच्या स्वरूपात स्टीम इंजिन आणि स्टीम टर्बाइन.
… — 1) रोटरी इंजिन आहेत पॉवर मशीन्सव्हॉल्यूमेट्रिक विस्तार - पिस्टन इंजिनसारखे. त्या. त्यांचा प्रति युनिट वाफेचा वापर कमी आहे, कारण वाफेचा पुरवठा त्यांच्या कार्यरत पोकळ्यांना वेळोवेळी आणि काटेकोरपणे डोसच्या भागांमध्ये केला जातो आणि सतत मुबलक प्रवाहात नाही, जसे की स्टीम टर्बाइन. म्हणूनच स्टीम रोटरी इंजिन आउटपुट पॉवरच्या प्रति युनिट स्टीम टर्बाइनपेक्षा अधिक किफायतशीर आहेत.
— 2) रोटरी स्टीम इंजिनमध्ये ऑपरेटिंगचा एक ऍप्लिकेशन आर्म असतो गॅस फोर्स(टॉर्क आर्म) पिस्टन स्टीम इंजिनपेक्षा लक्षणीय (अनेक वेळा) जास्त आहे. म्हणून, ते विकसित केलेली शक्ती स्टीम पिस्टन इंजिनपेक्षा खूप जास्त आहे.
— 3) रोटरी स्टीम इंजिनमध्ये पिस्टन स्टीम इंजिनपेक्षा जास्त स्ट्रोक असतो, म्हणजे. वाफेच्या अंतर्गत ऊर्जेचे बहुतेक भागांमध्ये रूपांतरित करण्याची क्षमता आहे उपयुक्त काम.
— 4) स्टीम रोटरी इंजिन संतृप्त (ओल्या) वाफेवर प्रभावीपणे कार्य करू शकतात, स्टीम रोटरी इंजिनच्या कार्यरत विभागांमध्ये वाफेचा महत्त्वपूर्ण भाग थेट पाण्यात घट्ट होऊ देत नाही. यामुळे स्टीम रोटरी इंजिन वापरून स्टीम पॉवर प्लांटची कार्यक्षमता देखील वाढते.
— 5 ) स्टीम रोटरी इंजिन 2-3 हजार क्रांती प्रति मिनिट वेगाने कार्य करतात, जो खूप कमी-वेगाच्या विरूद्ध वीज निर्मितीसाठी इष्टतम वेग आहे पिस्टन इंजिन(200-600 rpm) पारंपारिक लोकोमोटिव्ह-प्रकारचे स्टीम इंजिन, किंवा खूप हाय-स्पीड टर्बाइनमधून (10-20 हजार rpm).

त्याच वेळी, तांत्रिकदृष्ट्या, स्टीम रोटरी इंजिन तयार करणे तुलनेने सोपे आहे, ज्यामुळे त्यांचा उत्पादन खर्च तुलनेने कमी होतो. स्टीम टर्बाइनच्या विरूद्ध, ज्यांचे उत्पादन करणे अत्यंत महाग आहे.

तर, या लेखाचा थोडक्यात सारांश — स्टीम रोटरी इंजिन हे घन इंधन आणि ज्वलनशील कचरा जाळण्याच्या उष्णतेपासून वाफेचा दाब यांत्रिक शक्ती आणि विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी एक अतिशय प्रभावी स्टीम पॉवर मशीन आहे.

या साइटच्या लेखकाने स्टीम रोटरी इंजिनच्या डिझाइनच्या विविध पैलूंवरील शोधांसाठी 5 पेक्षा जास्त पेटंट आधीच प्राप्त केले आहेत. 3 ते 7 किलोवॅट क्षमतेची अनेक लहान रोटरी इंजिन देखील तयार केली गेली आहेत. 100 ते 200 किलोवॅट क्षमतेच्या स्टीम रोटरी इंजिनची रचना सध्या सुरू आहे.
परंतु रोटरी इंजिनमध्ये "जेनेरिक दोष" असतो - सीलची एक जटिल प्रणाली, जी लहान इंजिनांसाठी खूप जटिल, सूक्ष्म आणि उत्पादनासाठी महाग असते.

त्याच वेळी, साइटचे लेखक पिस्टनच्या विरोधाभासी - काउंटर-मोव्हमेंटसह स्टीम अक्षीय पिस्टन इंजिन विकसित करीत आहेत. ही मांडणीसर्वांमध्ये सर्वात ऊर्जा-कार्यक्षम भिन्नता आहे संभाव्य योजनापिस्टन प्रणालीचा वापर.
लहान आकारातील ही इंजिन काहीशी स्वस्त आणि सोपी आहेत रोटरी मोटर्सआणि ते वापरत असलेले सील सर्वात पारंपारिक आणि सोपे आहेत.

खाली एक लहान अक्षीय पिस्टन वापरण्याचा व्हिडिओ आहे बॉक्सर इंजिनपिस्टनच्या प्रति-हालचालीसह.

सध्या, असे 30 kW अक्षीय पिस्टन विरोधित इंजिन तयार केले जात आहे. इंजिनचे आयुष्य कित्येक लाख तास असण्याची अपेक्षा आहे कारण स्टीम इंजिनचा वेग इंजिनच्या वेगापेक्षा 3-4 पट कमी असतो. अंतर्गत ज्वलन, घर्षण जोडीमध्ये " पिस्टन-सिलेंडर"- व्हॅक्यूम वातावरणात आयन प्लाझ्मा नायट्राइडिंगच्या अधीन आणि घर्षण पृष्ठभागांची कठोरता 62-64 HRC युनिट्स आहे. नायट्राइडिंग पद्धतीचा वापर करून पृष्ठभाग कडक करण्याच्या प्रक्रियेच्या तपशीलांसाठी, पहा.

येथे काउंटर-मूव्हिंग पिस्टनसह समान अक्षीय पिस्टन बॉक्सर इंजिनच्या ऑपरेटिंग तत्त्वाचे ॲनिमेशन आहे

टॉवर स्टीम इंजिन 3 सप्टेंबर 2016

येथून काय आहे ते येथे आहे मनोरंजक इंजिनआम्ही तुमच्याशी आधीच चर्चा केली आहे: येथे, परंतु येथे एक सुप्रसिद्ध आहे

आज आपण आणखी एका असामान्य पर्यायावर चर्चा करू. नेहमीच्या सिलिंडरऐवजी या वाफेच्या इंजिनला गोल होता. एक पोकळ गोल ज्यामध्ये सर्वकाही घडले.

गोलामध्ये एक डिस्क फिरली आणि दोलायमान झाली, ज्याच्या प्रत्येक बाजूला बॉलचे चतुर्थांश "फेकले" गेले. तुम्ही बघू शकता, हे शब्दात स्पष्ट करणे खूप कठीण आहे, म्हणून येथे ॲनिमेशन आहे:

लाल बाण - ताजे स्टीम पुरवठा, निळा - एक्झॉस्ट स्टीम.

शाफ्ट एकमेकांना 135 अंशांच्या कोनात ठेवले होते. वाफ, क्वार्टरमधील एका छिद्रातून, डिस्कवर दाबलेल्या विमानाच्या खाली प्रवेश करते, विस्तारित होते (उपयुक्त कार्य तयार करते) आणि क्वार्टर वळवल्यानंतर, त्याच छिद्रातून बाहेर पडते. क्वार्टर अशा प्रकारे स्टीम सप्लाय/रिमूव्हल व्हॉल्व्ह म्हणून काम करतात. सामान्य स्टीम इंजिनमध्ये पिस्टन जे करतो ते डँगलिंग डिस्कने केले. पण विक्षिप्तपणाची यंत्रणा अजिबात नव्हती, त्यामुळे परस्पर गतीचे रोटेशनल मोशनमध्ये रूपांतर करण्याची गरज नव्हती.

मुख्य नोड:

क्वार्टरच्या एका बाजूला कार्यरत स्ट्रोक (वाफेचा विस्तार) होता, तर दुसऱ्या बाजूला निष्क्रिय(एक्झॉस्ट स्टीम रिलीझ). डिस्कच्या दुसऱ्या बाजूला, 90 अंशांच्या फेज शिफ्टसह समान गोष्ट घडली. क्वार्टर्सच्या सापेक्ष स्थितीमुळे, डिस्कला रोटेशन आणि कंपने दिली गेली.

मूलत:, ते अंतर्गत उर्जा स्त्रोतासह कार्डन ड्राइव्ह होते. ग्रीन क्रॉस डिस्क कार्डन ट्रान्समिशनसमान रोटेशनल-ओसीलेटरी हालचाली करते:

मोटरमधून बाहेर पडणाऱ्या दोन शाफ्टमध्ये रोटेशन प्रसारित केले गेले. दोन्हीमधून ऊर्जा काढून टाकणे शक्य होते, परंतु सराव मध्ये, रेखांकनांनुसार, एकाचा वापर ड्राइव्हसाठी केला गेला.

नमूद केल्याप्रमाणे फ्रेंच मासिक 1884 च्या "ला नेचर", गोलाकार इंजिनने त्याच्या पिस्टन समकक्षांच्या तुलनेत जास्त रोटेशन गती दिली आणि म्हणूनच, इलेक्ट्रिक जनरेटर ड्राइव्ह म्हणून योग्य होते.
इंजिन होते कमी पातळीआवाज आणि कंपन आणि खूप कॉम्पॅक्ट होते. 3 एटीएमच्या वाफेच्या दाबाने 10 सेमीच्या बॉलचा अंतर्गत व्यास आणि 500 ​​आरपीएमच्या रोटेशन गतीसह मोटरने 1 उत्पादन केले. अश्वशक्ती, 8.5 atm - 2.5 hp वर. सारखे मोठे मॉडेल 63 सेमी व्यासासह, त्याची शक्ती 624 "घोडे" होती.

परंतु. गोलाकार मोटर त्या काळातील तांत्रिक स्तरासाठी तयार करणे कठीण होते आणि आवश्यक पातळीसह सहनशीलतेसह भाग तयार करणे अशक्यतेमुळे उच्च वाफेचा वापर आवश्यक होता. ब्रिटीश नौदलात जनरेटर ड्राइव्ह म्हणून काही काळ ते तयार केले गेले आणि प्रत्यक्षात वापरले गेले रेल्वे ah ग्रेट ईस्टर्न रेल्वे (स्टीम बॉयलरवर बसवलेले आणि कॅरेजच्या इलेक्ट्रिक लाइटिंगसाठी दिलेले). मात्र, या त्रुटींमुळे ते रुजले नाही.

P.S. हे नोंद घ्यावे की गोलाकार घोडा इंजिनचा शोधकर्ता, ब्यूचॅम्प टॉवर, अभियांत्रिकीमध्ये हरवला नाही.

वरवर पाहता, साध्या बेअरिंगमध्ये “तेल वेज” पाहणारे आणि त्यातील दाब मोजणारे ते पहिले होते. त्या. आधुनिक यांत्रिक अभियांत्रिकी आजही मिस्टर टॉवरच्या संशोधनाचा वापर करते.

स्रोत

रशियामध्ये विकसित झालेल्या आणि तंत्रज्ञान आणि वाहतुकीच्या विविध क्षेत्रात सक्रियपणे वापरल्या गेलेल्या काही स्टीम रोटरी इंजिनांपैकी एक म्हणजे यांत्रिक अभियंता एन.एन.चे स्टीम रोटरी इंजिन (रोटरी मशीन) होते. Tverskoy. इंजिन टिकाऊपणा, कार्यक्षमता आणि उच्च टॉर्क द्वारे वैशिष्ट्यीकृत होते. पण स्टीम टर्बाइनच्या आगमनाने ते विसरले गेले. खाली या साइटच्या लेखकाने संग्रहित केलेली सामग्री आहे. साहित्य खूप विस्तृत आहे, म्हणून त्यापैकी फक्त एक भाग येथे सादर केला आहे.

फोटो, व्हिडिओ, अनेक अक्षरे:

N. Tverskoy च्या स्टीम रोटरी इंजिनच्या ऑपरेशनची योजना:

चाचणी स्क्रोल संकुचित हवा(3.5 एटीएम) स्टीम रोटरी इंजिन.
मॉडेल 28-30 एटीएमच्या स्टीम प्रेशरवर 1500 आरपीएमवर 10 किलोवॅट पॉवरसाठी डिझाइन केले आहे.

19व्या शतकाच्या अखेरीस, "एन. टवर्स्कॉयची रोटरी मशीन" विसरली गेली कारण पिस्टन स्टीम इंजिने उत्पादनासाठी (त्या काळातील उद्योगांसाठी) अधिक सोपी आणि अधिक तांत्रिकदृष्ट्या प्रगत होती आणि स्टीम टर्बाइनने अधिक शक्ती प्रदान केली.
परंतु टर्बाइनबद्दलची टिप्पणी केवळ त्यांच्या मोठ्या वजनात आणि एकूण परिमाणांमध्येच खरी आहे. खरंच, 1.5-2 हजार किलोवॅटपेक्षा जास्त शक्तीसह, मल्टी-सिलेंडर स्टीम टर्बाइन सर्व बाबतीत स्टीम रोटरी इंजिनला मागे टाकतात, अगदी टर्बाइनची उच्च किंमत असतानाही. आणि 20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, जेव्हा जहाजे पॉवर प्लांट्सआणि पॉवर युनिट्सपॉवर प्लांट्सची क्षमता हजारो किलोवॅट्सची होऊ लागली, त्यानंतर फक्त टर्बाइनच अशी क्षमता देऊ शकतात.

पण - टर्बाइनमध्ये आणखी एक कमतरता आहे. त्यांच्या वस्तुमान-आयामी मापदंडांना खालच्या दिशेने स्केलिंग करताना, स्टीम टर्बाइनची कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये झपाट्याने खराब होतात. विशिष्ट शक्ती लक्षणीयरीत्या कमी होते, कार्यक्षमता कमी होते, तर उत्पादनाची उच्च किंमत आणि मुख्य शाफ्टची उच्च गती (गिअरबॉक्सची आवश्यकता) राहते. म्हणूनच - 1 हजार kW (1 mW) पेक्षा कमी शक्तीच्या क्षेत्रात, भरपूर पैशासाठीही, सर्व बाबतीत कार्यक्षम वाफेची टर्बाइन शोधणे जवळजवळ अशक्य आहे ...

म्हणूनच या पॉवर रेंजमध्ये विदेशी आणि अल्प-ज्ञात डिझाईन्सचा संपूर्ण "पुष्पगुच्छ" दिसू लागला. परंतु बहुतेकदा, ते महाग आणि कुचकामी देखील असतात... स्क्रू टर्बाइन, टेस्ला टर्बाइन, अक्षीय टर्बाइनआणि असेच.
परंतु काही कारणास्तव प्रत्येकजण स्टीम "रोटरी मशीन" बद्दल विसरला. दरम्यान, ही यंत्रे कोणत्याही ब्लेड आणि स्क्रू यंत्रणेपेक्षा कितीतरी पटीने स्वस्त आहेत (मी हे या प्रकरणाच्या ज्ञानाने म्हणतो, ज्याने स्वतःच्या पैशाने अशा डझनहून अधिक मशीन आधीच बनवल्या आहेत). त्याच वेळी, N. Tverskoy च्या स्टीम "रोटरी रोटरी मशीन्स" मध्ये खूप कमी वेगाचा शक्तिशाली टॉर्क असतो आणि 800 ते 1500 rpm पर्यंत पूर्ण वेगाने मुख्य शाफ्टच्या फिरण्याचा वेग कमी असतो. त्या. अशा मशीन्स, मग ते इलेक्ट्रिक जनरेटरसाठी किंवा स्टीम कारसाठी (ट्रॅक्टर, ट्रॅक्टर), गीअरबॉक्स, क्लच इ.ची आवश्यकता नसते, परंतु त्यांच्या शाफ्टसह डायनॅमो, कारच्या चाकांशी थेट जोडलेले असते.
तर, स्टीम रोटरी इंजिनच्या रूपात - "N Tverskoy रोटरी मशीन" प्रणाली, आमच्याकडे एक सार्वत्रिक वाफेचे इंजिन आहे जे दूरच्या जंगलात किंवा टायगा गावात, एक घन इंधन बॉयलरद्वारे वीज तयार करेल. , किंवा ग्रामीण भागातील बॉयलर रुममध्ये वीज निर्माण करणे किंवा वीट किंवा सिमेंट कारखान्यातील उष्णतेच्या कचऱ्यावर (गरम हवा) प्रक्रिया करणे, फाउंड्री इ. इ. 1 mW, म्हणूनच येथे पारंपारिक टर्बाइनचा फारसा उपयोग होत नाही. परंतु परिणामी वाफेचा दाब कार्यान्वित करून उष्णतेचा पुनर्वापर करणाऱ्या इतर यंत्रांबद्दल सामान्य तांत्रिक अभ्यासाला अद्याप माहिती नाही. त्यामुळे ही उष्णता कोणत्याही प्रकारे वापरली जात नाही - ती फक्त मूर्खपणाने आणि अपरिवर्तनीयपणे गमावली जाते.
मी आधीच 10 किलोवॅट इलेक्ट्रिक जनरेटर चालविण्यासाठी एक "स्टीम रोटरी मशीन" तयार केली आहे, जर सर्व काही नियोजित प्रमाणे चालले तर लवकरच 25 आणि 40 किलोवॅटचे मशीन असेल. घन इंधन बॉयलर किंवा कचरा प्रक्रिया उष्णता ग्रामीण इस्टेट, लहान शेत, फील्ड कॅम्प, इत्यादींना स्वस्त वीज पुरवण्यासाठी फक्त काय आवश्यक आहे.
तत्वतः, रोटरी इंजिने वरच्या दिशेने चांगले स्केल करतात, म्हणून, एका शाफ्टवर अनेक रोटर विभाग ठेवून, अशा मशीनची शक्ती वारंवार वाढवणे सोपे आहे, फक्त मानक रोटर मॉड्यूल्सची संख्या वाढवून, उदा. 80-160-240-320 किलोवॅट किंवा त्याहून अधिक क्षमतेची स्टीम रोटरी मशीन तयार करणे शक्य आहे...

स्टीम इंजिनचा मुख्य फायदा असा आहे की ते जवळजवळ कोणत्याही उष्णता स्त्रोताचा वापर करू शकतात यांत्रिक काम. हे त्यांना अंतर्गत ज्वलन इंजिनपासून वेगळे करते, ज्याच्या प्रत्येक प्रकारासाठी विशिष्ट प्रकारचे इंधन वापरणे आवश्यक आहे. हा फायदा अणुऊर्जेच्या वापरामध्ये सर्वात लक्षणीय आहे, कारण अणुभट्टी यांत्रिक ऊर्जा निर्माण करू शकत नाही, परंतु केवळ उष्णता निर्माण करते, ज्याचा वापर स्टीम इंजिन (सामान्यतः स्टीम टर्बाइन) चालविण्यासाठी वाफे निर्माण करण्यासाठी केला जातो. याव्यतिरिक्त, इतर उष्णता स्त्रोत आहेत जे अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये वापरले जाऊ शकत नाहीत, जसे की सौर ऊर्जा. एक मनोरंजक दिशा म्हणजे जागतिक महासागरातील तापमानातील फरकांपासून वेगवेगळ्या खोलीत ऊर्जेचा वापर

इतर प्रकारच्या इंजिनांमध्ये देखील समान गुणधर्म आहेत. बाह्य ज्वलन, जसे स्टर्लिंगचे इंजिन, जे खूप उच्च कार्यक्षमता प्रदान करू शकते, परंतु आधुनिक प्रकारच्या स्टीम इंजिनपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त वजन आणि आकार आहे.

वाफेचे लोकोमोटिव्ह उच्च उंचीवर चांगले कार्य करतात, कारण कमी वायुमंडलीय दाबामुळे त्यांची कार्यक्षमता कमी होत नाही. लॅटिन अमेरिकेच्या डोंगराळ प्रदेशात वाफेचे लोकोमोटिव्ह अजूनही वापरले जातात, जरी फ्लॅटलँड्समध्ये ते बर्याच काळापासून बदलले गेले आहेत. आधुनिक प्रकारलोकोमोटिव्ह

स्वित्झर्लंड (Brienz Rothorn) आणि ऑस्ट्रिया (Schafberg Bahn) मध्ये, कोरड्या वाफेचा वापर करून नवीन स्टीम इंजिनांनी त्यांची कार्यक्षमता सिद्ध केली आहे. या प्रकारचे लोकोमोटिव्ह 1930 च्या स्विस लोकोमोटिव्ह अँड मशीन वर्क्स (SLM) मॉडेल्सच्या आधारे विकसित केले गेले होते, ज्यामध्ये अनेक आधुनिक सुधारणा जसे की रोलर बेअरिंग्ज, आधुनिक थर्मल इन्सुलेशन, इंधन म्हणून हलक्या तेलाचे अंश जळणे, सुधारित स्टीम पाइपलाइन इ. परिणामी, अशा लोकोमोटिव्हमध्ये 60% कमी इंधनाचा वापर आणि देखभालीची आवश्यकता लक्षणीयरीत्या कमी असते. अशा लोकोमोटिव्हचे आर्थिक गुण आधुनिक डिझेल आणि इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्हशी तुलना करता येतात.

याव्यतिरिक्त, स्टीम लोकोमोटिव्ह डिझेल आणि इलेक्ट्रिक लोकांपेक्षा खूपच हलके असतात, जे विशेषतः माउंटन रेल्वेसाठी महत्वाचे आहे. स्टीम इंजिनचे एक विशेष वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांना ट्रान्समिशनची आवश्यकता नसते, थेट चाकांवर शक्ती प्रसारित करते. त्याच वेळी, स्टीम इंजिनचे स्टीम इंजिन जरी चाके थांबले (भिंतीवर लक्ष केंद्रित करून) ट्रॅक्शन विकसित करणे सुरू ठेवते, जे वाहतुकीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या इतर सर्व प्रकारच्या इंजिनांपेक्षा वेगळे असते.

कार्यक्षमता

वातावरणात वाफ सोडणाऱ्या स्टीम इंजिनची व्यावहारिक कार्यक्षमता (बॉयलरसह) 1 ते 8% असते, परंतु कंडेन्सर आणि प्रवाह मार्गाचा विस्तार असलेले इंजिन कार्यक्षमता 25% किंवा त्याहूनही अधिक वाढवू शकते. थर्मल पॉवर प्लांटसह सुपरहीटरआणि रीजनरेटिव्ह वॉटर हीटिंग 30 - 42% ची कार्यक्षमता प्राप्त करू शकते. एकत्रित-सायकल वनस्पतीएकत्रित चक्र, ज्यामध्ये इंधन ऊर्जा प्रथम वाहन चालविण्यासाठी वापरली जाते गॅस टर्बाइन, आणि नंतर स्टीम टर्बाइनसाठी, गुणांकापर्यंत पोहोचू शकते उपयुक्त क्रिया 50 - 60%. थर्मल पॉवर प्लांट्समध्ये, हीटिंग आणि उत्पादन गरजांसाठी अंशतः संपलेल्या वाफेचा वापर करून कार्यक्षमता वाढवली जाते. या प्रकरणात, 90% पर्यंत इंधन ऊर्जा वापरली जाते आणि केवळ 10% वातावरणात निरुपयोगीपणे उधळली जाते.

परिणामकारकतेतील हे फरक वैशिष्ट्यांमुळे उद्भवतात थर्मोडायनामिक चक्रवाफेची इंजिने. उदाहरणार्थ, सर्वात मोठा हीटिंग लोड होतो हिवाळा कालावधीत्यामुळे हिवाळ्यात थर्मल पॉवर प्लांटची कार्यक्षमता वाढते.

कार्यक्षमता कमी होण्याचे एक कारण म्हणजे कंडेन्सरमधील वाफेचे सरासरी तापमान तापमानापेक्षा किंचित जास्त असते. वातावरण(तथाकथित तापमान फरक). मल्टी-पास कॅपेसिटरच्या वापराद्वारे सरासरी तापमान फरक कमी केला जाऊ शकतो. इकॉनॉमायझर्स, रिजनरेटिव्ह एअर हीटर्स आणि स्टीम सायकल ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी इतर माध्यमांचा वापर देखील कार्यक्षमता वाढवते.

स्टीम इंजिनमध्ये खूप असते महत्वाची मालमत्ताम्हणजे समतापीय विस्तार आणि आकुंचन सतत दाबाने होते. म्हणून, हीट एक्सचेंजर कोणत्याही आकाराचे असू शकते आणि कार्यरत द्रवपदार्थ आणि कूलर किंवा हीटरमधील तापमानाचा फरक जवळजवळ 1 अंश आहे. परिणामी, उष्णतेचे नुकसान कमी केले जाऊ शकते. तुलनेसाठी, हीटर किंवा कूलर आणि स्टर्लिंगमधील कार्यरत द्रव यांच्यातील तापमानातील फरक 100 °C पर्यंत पोहोचू शकतो.

पिस्टन स्टीम इंजिन व्यतिरिक्त, रोटरी स्टीम इंजिन सक्रियपणे 19 व्या शतकात वापरले गेले. रशियामध्ये, 19 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात, त्यांना "रोटरी मशीन" (म्हणजे "कोलो" - "व्हील" या शब्दावरून "चाक फिरवणे") म्हटले गेले. तेथे अनेक प्रकार होते, परंतु सर्वात यशस्वी आणि कार्यक्षम सेंट पीटर्सबर्ग यांत्रिक अभियंता एन. एन. टवर्स्कॉयचे "रोटरी मशीन" होते. N. N. Tverskoy चे स्टीम इंजिन. मशीन एक दंडगोलाकार शरीर होते ज्यामध्ये रोटर-इंपेलर फिरत होते आणि विस्तार कक्ष विशेष लॉकिंग ड्रमसह लॉक केलेले होते. N. N. Tverskoy च्या "Rotary Machine" मध्ये एकही भाग नव्हता जो परस्पर हालचाली करेल आणि पूर्णपणे संतुलित असेल. Tverskoy इंजिन मुख्यत्वे त्याच्या लेखकाच्या उत्साहावर तयार केले गेले आणि चालवले गेले, परंतु ते लहान जहाजांवर, कारखान्यांमध्ये आणि डायनॅमो चालविण्यासाठी अनेक प्रतींमध्ये वापरले गेले. इंपीरियल यॉट "स्टँडर्ड" वर देखील एक इंजिन स्थापित केले गेले होते आणि ए विस्तार मशीन- संकुचित अमोनिया वायूसह सिलेंडरद्वारे चालविलेल्या, या इंजिनने पहिल्या प्रायोगिक पाणबुडींपैकी एक पाणबुडी पाण्याखाली नेली - एक "पाण्याखालील विनाशक", ज्याची चाचणी 19 व्या शतकाच्या 80 च्या दशकात फिनलंडच्या खाडीच्या पाण्यात एन. एन. टवर्स्कॉय यांनी केली होती. तथापि, कालांतराने, जेव्हा स्टीम इंजिनची जागा अंतर्गत ज्वलन इंजिन आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सने घेतली, तेव्हा N. N. Tverskoy चे "रोटरी मशीन" व्यावहारिकरित्या विसरले गेले. तथापि, या "रोटरी मशीन" आजच्या रोटरी अंतर्गत ज्वलन इंजिनचे प्रोटोटाइप मानले जाऊ शकतात

पी

स्थिर स्टीम इंजिन त्यांच्या वापराच्या पद्धतीनुसार दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात:

व्हेरिएबल ड्यूटी मशीन, ज्यामध्ये मशीनचा समावेश आहे मेटल रोलिंग मिल्स, स्टीम विंच आणि तत्सम उपकरणे जी वारंवार थांबली पाहिजेत आणि रोटेशनची दिशा बदलली पाहिजेत.

• पॉवर मशीन जे क्वचितच थांबतात आणि रोटेशनची दिशा बदलू नयेत. त्यामध्ये एनर्जी इंजिन चालू असतात पॉवर प्लांट्स, आणि औद्योगिक इंजिन, कारखाने, कारखाने आणि वापरले केबल रेल्वेइलेक्ट्रिक ट्रॅक्शनचा व्यापक वापर करण्यापूर्वी. समुद्री मॉडेल्सवर आणि विशेष उपकरणांमध्ये कमी पॉवर इंजिनचा वापर केला जातो.

स्टीम विंच मूलत: आहे स्थिर इंजिन, परंतु सपोर्ट फ्रेमवर माउंट केले आहे जेणेकरून ते हलविले जाऊ शकते. ते एका अँकरवर केबलसह सुरक्षित केले जाऊ शकते आणि त्याच्या स्वत: च्या कर्षणाने नवीन ठिकाणी हलविले जाऊ शकते.

बऱ्याच परस्पर वाफेच्या इंजिनांमध्ये, वाफे ऑपरेटिंग सायकलच्या प्रत्येक स्ट्रोकवर दिशा बदलते, त्याच मॅनिफोल्डमधून सिलेंडरमध्ये प्रवेश करते आणि सोडते. पूर्ण चक्रइंजिन एक घेते पूर्ण वळणक्रँक आणि त्यात चार टप्पे असतात - सेवन, विस्तार (कार्यरत टप्पा), एक्झॉस्ट आणि कॉम्प्रेशन. हे टप्पे सिलेंडरला लागून असलेल्या "स्टीम बॉक्स" मध्ये वाल्वद्वारे नियंत्रित केले जातात. वाल्व्ह कार्यरत सिलेंडरच्या प्रत्येक बाजूला असलेल्या मॅनिफोल्ड्सला इनटेकसह मालिकेत जोडून वाफेचा प्रवाह नियंत्रित करतात आणि एक्झॉस्ट मॅनिफोल्डवाफेचे इंजिन. वाल्व काही प्रकारच्या वाल्व यंत्रणेद्वारे चालविले जातात. सर्वात सोपी वाल्व यंत्रणा ऑपरेटिंग टप्प्यांचा एक निश्चित कालावधी देते आणि सहसा मशीन शाफ्टच्या रोटेशनची दिशा बदलण्याची क्षमता नसते. बहुसंख्य वाल्व यंत्रणाअधिक प्रगत आहेत, एक उलट यंत्रणा आहे आणि आपल्याला "स्टीम कटऑफ" बदलून मशीनची शक्ती आणि टॉर्क नियंत्रित करण्याची परवानगी देते, म्हणजेच सेवन आणि विस्तार टप्प्यांचे गुणोत्तर बदलून. सामान्यतः समान स्लाइडिंग व्हॉल्व्ह इनलेट आणि आउटलेट स्टीम फ्लो दोन्ही नियंत्रित करत असल्याने, हे टप्पे बदलल्याने एक्झॉस्ट आणि कॉम्प्रेशन टप्प्यांच्या गुणोत्तरावर देखील परिणाम होतो. आणि येथे एक समस्या आहे, कारण या टप्प्यांचे गुणोत्तर आदर्शपणे बदलू नये: जर एक्झॉस्ट टप्पा खूप लहान झाला तर बहुतेक एक्झॉस्ट स्टीमला सिलेंडर सोडण्यास वेळ मिळणार नाही आणि कम्प्रेशनमध्ये लक्षणीय पाठीचा दाब निर्माण होईल. टप्पा 1840 आणि 1850 च्या दशकात, या मर्यादांवर मात करण्यासाठी अनेक प्रयत्न केले गेले, मुख्यतः मुख्य नियंत्रण वाल्ववर अतिरिक्त शट-ऑफ वाल्वसह सर्किट्स तयार करून, परंतु अशा यंत्रणा समाधानकारकपणे कार्य करू शकल्या नाहीत आणि त्या खूप महाग आणि जटिल देखील होत्या. तेव्हापासून, एक सामान्य तडजोड उपाय म्हणजे स्पूल वाल्व्हच्या सरकत्या पृष्ठभागांना लांब करणे जेणेकरून इनलेट पोर्ट आउटलेट पोर्टपेक्षा जास्त काळ बंद होईल. नंतर, वेगळ्या इनलेटसह सर्किट्स आणि एक्झॉस्ट वाल्व्ह, जे जवळजवळ आदर्श कार्य चक्र प्रदान करू शकते, परंतु या योजना त्यांच्या जटिलतेमुळे आणि ऑपरेशनल समस्यांमुळे, व्यवहारात, विशेषतः वाहतुकीमध्ये क्वचितच वापरल्या गेल्या.

एकाधिक विस्तार

कंपाऊंड योजनेचा तार्किक विकास म्हणजे त्यात अतिरिक्त विस्ताराचे टप्पे जोडणे, ज्यामुळे कामाची कार्यक्षमता वाढली. याचा परिणाम एक एकाधिक विस्तार सर्किट होता ज्याला तिहेरी किंवा चौपट विस्तार मशीन म्हणून ओळखले जाते. या स्टीम इंजिनांनी दुहेरी-अभिनय सिलिंडरची मालिका वापरली, ज्याची मात्रा प्रत्येक टप्प्यात वाढली. कधीकधी सिलेंडरची मात्रा वाढवण्याऐवजी कमी दाबकाही कंपाउंडिंग मशीन्सप्रमाणेच त्यांच्या संख्येत वाढ वापरली गेली.

उजवीकडील प्रतिमा तिहेरी विस्तार स्टीम इंजिनचे ऑपरेशन दर्शवते. वाफ यंत्रातून डावीकडून उजवीकडे जाते. प्रत्येक सिलेंडरचा वाल्व ब्लॉक संबंधित सिलेंडरच्या डावीकडे स्थित आहे.

या प्रकारच्या स्टीम इंजिनचा उदय विशेषत: फ्लीटसाठी प्रासंगिक बनला, कारण जहाज इंजिनसाठी आकार आणि वजनाची आवश्यकता फारशी कठोर नव्हती आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, या डिझाइनमुळे कंडेन्सर वापरणे सोपे झाले जे कचरा वाफेच्या रूपात परत करते. ताजे पाणी बॉयलरमध्ये परत (खारट समुद्राचे पाणी वापरा बॉयलरला शक्ती देणे अशक्य होते). जमीन-आधारित वाफेच्या इंजिनांना सहसा पाणीपुरवठ्यात समस्या येत नाहीत आणि त्यामुळे कचरा वाफे वातावरणात सोडू शकतात. म्हणून, अशी योजना त्यांच्यासाठी कमी संबंधित होती, विशेषत: त्याची जटिलता, आकार आणि वजन लक्षात घेऊन. स्टीम टर्बाइनच्या आगमनाने आणि व्यापक वापराने अनेक विस्तारित स्टीम इंजिनांचे वर्चस्व संपले. तथापि, आधुनिक स्टीम इंजिनमध्ये

थेट प्रवाह स्टीम इंजिन

अंतर्निहित एक कमतरता दूर करण्याच्या प्रयत्नामुळे वाफेच्या इंजिनची निर्मिती झाली वाफेची इंजिनेपारंपारिक स्टीम वितरणासह. वस्तुस्थिती अशी आहे की पारंपारिक स्टीम इंजिनमधील स्टीम सतत त्याच्या हालचालीची दिशा बदलत असते, कारण सिलेंडरच्या प्रत्येक बाजूला समान खिडकी वाफेचे सेवन आणि बाहेर पडण्यासाठी वापरली जाते. जेव्हा एक्झॉस्ट स्टीम सिलेंडरमधून बाहेर पडते तेव्हा ते त्याच्या भिंती आणि स्टीम वितरण वाहिन्यांना थंड करते. ताजी वाफ, त्यानुसार, त्यांना गरम करण्यासाठी विशिष्ट प्रमाणात ऊर्जा खर्च करते, ज्यामुळे कार्यक्षमतेत घट होते. वन्स-थ्रू स्टीम इंजिनमध्ये अतिरिक्त विंडो असते, जी प्रत्येक टप्प्याच्या शेवटी पिस्टनद्वारे उघडली जाते आणि ज्याद्वारे स्टीम सिलेंडरमधून बाहेर पडतो. यामुळे यंत्राची कार्यक्षमता वाढते कारण वाफ एका दिशेने फिरते आणि सिलेंडरच्या भिंतींचे तापमान ग्रेडियंट कमी-अधिक प्रमाणात स्थिर राहते. थेट प्रवाह मशीनएकल विस्तार यंत्रे पारंपारिक स्टीम वितरणासह कंपाऊंड मशीन्स सारखीच कार्यक्षमता दर्शवतात. याव्यतिरिक्त, ते अधिक काम करू शकतात उच्च गती, आणि म्हणूनच, स्टीम टर्बाइनच्या आगमनापूर्वी, ते सहसा इलेक्ट्रिक जनरेटर चालविण्यासाठी वापरले जात होते. उच्च गतीरोटेशन

डायरेक्ट-फ्लो स्टीम इंजिन सिंगल आणि डबल ॲक्शनमध्ये येतात.

मी एकटा कोळसा आणि पाण्यावर जगतो आणि अजूनही 100 mph जाण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा आहे! स्टीम लोकोमोटिव्ह हेच करू शकते. जरी हे महाकाय यांत्रिक डायनासोर आता जगातील बहुतेक रेल्वे मार्गांवर नामशेष झाले असले तरी, वाफेचे तंत्रज्ञान लोकांच्या हृदयात जिवंत आहे आणि यासारखे लोकोमोटिव्ह अजूनही अनेक ऐतिहासिक रेल्वे मार्गांवर पर्यटकांचे आकर्षण म्हणून काम करतात.

18 व्या शतकाच्या सुरुवातीस इंग्लंडमध्ये प्रथम आधुनिक स्टीम इंजिनचा शोध लागला आणि औद्योगिक क्रांतीची सुरुवात झाली.

आज आपण पुन्हा वाफेवर परतलो. त्याच्या रचनेमुळे, स्टीम इंजिनची ज्वलन प्रक्रिया अंतर्गत ज्वलन इंजिनपेक्षा कमी प्रदूषण निर्माण करते. या व्हिडिओ पोस्टमध्ये, ते कसे कार्य करते ते पहा.

स्टीम इंजिनच्या कृतीची रचना आणि यंत्रणा

प्राचीन वाफेच्या इंजिनला कशाची शक्ती होती?

तुम्ही विचार करू शकता अशा सर्व गोष्टी करण्यासाठी ऊर्जा लागते: स्केटबोर्ड चालवणे, विमान उडवणे, खरेदीला जाणे किंवा रस्त्यावर कार चालवणे. आज आपण दळणवळणासाठी वापरत असलेली बहुतेक ऊर्जा तेलातून येते, परंतु हे नेहमीच नव्हते. 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत, कोळसा हे जगातील पसंतीचे इंधन होते, जे राईट बंधूंचे प्रारंभिक प्रतिस्पर्धी, अमेरिकन शास्त्रज्ञ सॅम्युअल पी. लँगले यांनी शोधून काढलेल्या ट्रेन आणि जहाजांपासून ते दुर्दैवी वाफेच्या विमानांपर्यंत सर्व गोष्टींना ऊर्जा पुरवत होते. कोळशात विशेष काय आहे? पृथ्वीच्या आत ते भरपूर आहे, म्हणून ते तुलनेने स्वस्त आणि मोठ्या प्रमाणावर उपलब्ध होते.

कोळसा हे सेंद्रिय रसायन आहे, याचा अर्थ ते कार्बन या घटकावर आधारित आहे. कोळसा लाखो वर्षांमध्ये तयार होतो जेव्हा मृत वनस्पतींचे अवशेष खडकाखाली गाडले जातात, दाबाखाली दाबले जातात आणि पृथ्वीच्या अंतर्गत उष्णतेने शिजवले जातात. म्हणूनच त्याला जीवाश्म इंधन म्हणतात. कोळशाचे ढेकूळ हे खऱ्या अर्थाने ऊर्जेचे गठ्ठे आहेत. त्यांच्यातील कार्बन हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनच्या अणूंशी रासायनिक बंध म्हणतात. जेव्हा आपण कोळसा आगीत जाळतो तेव्हा बंध तुटतात आणि उर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात सोडली जाते.

गॅसोलीनसारख्या स्वच्छ जीवाश्म इंधनाच्या तुलनेत कोळशात प्रति किलोग्रॅम ऊर्जा असते. डिझेल इंधनआणि केरोसीन - स्टीम इंजिनला इतके जळण्याचे एक कारण आहे.