Parna lokomotiva - opis delov in delovanje

Debata okoli voznega parka
Odgovori
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

Barbarpapa1 napisal/-a:Ko sem gledal risbe in Švajgerjeve knjige, ki jih tukaj objavlja kolega hlapon, so se mi zdele zelo znane, pa omenjene knjige še nikoli nisem držal v rokah. In glej ga vraga, sam imam knjigo, iz katere je g. Švajger po verjetnosti "plonkal" omenjene risbe (in jih seveda opremil s slovenskimi opisi in razlago).
Ja, najbrž tudi Verij Švajgar ni odkrival "tople vode" na področju parne vleke. Kot piše v uvodniku knjige "Parna vleka na slovenskem" je Verij Švajgar obvladal več svetovnih jezikov, poznal tujo strokovno literaturo, lotiti pa se je moral prve tehniške slovenščine za železniške naprave in delo, saj je pred letom 1918 še ni bilo.

Tu navajam nekaj literature s katero si je pomagal pri pripravi knjige "Železniška vozila"

Slika
Slika

MMG, tudi jaz sem ob obisku Železniškega muzeja pred dvema mesecema kupil knjigo "Parna vleka na slovenskem" in dejansko stane celih 10,50€ :shock: . Je pa res, da je v njej bolj malo opisov posameznih tehničnih rešitev pri izdelavi parlok.
Uporabniški avatar
Dolfe
Kontrolni
Kontrolni
Prispevkov: 12687
Pridružen: 02.03.2006, 8:52
Kraj: Na cesti

Odgovor Napisal/-a Dolfe »

železocestnik napisal/-a:
Še enkrat: avtor je Verij Švajgar
Hehe, hitro branje je hudič. Tudi našega Jožeka marsikdo poimenuje kar z Barbapapa, namesto Barbarpapa. Med grešnike se štejem tudi sam, ampak se kar kmalu opazil da ga fiksam. :lol:
LP, Dolfe
Pa zakwa glih jst?!!
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

Florjan napisal/-a:Tlačni izenačevalec pa poveže prednjo in zadnjo stran cilindra in se tako izenačujeta pritiska pred in za batom. 33 serija ima avtomatskega in je skrit v pločevinasti škatli z pokrovom nad razvodnikom.
Ker me je zanimalo kako naj bi tak avtomatski tlačni izenačevalec deloval, sem pobrskal po nemški knjigi o BR 50 (starejši sestri naše serije 33) in našel spodnjo sliko. Ker moje znanje nemščine ni niti za rubriko "čvek" :oops:, bi lepo prosil za prevod opisa delovanja. Zanima me tudi o čem govori opozorilna ploščica.
Sem poskusil s "stričkom Googlom" pa je bil prevod nerazumljiv. :roll:

Slika
Uporabniški avatar
Tono
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 4017
Pridružen: 13.05.2007, 15:44
Kraj: Ptuj

Odgovor Napisal/-a Tono »

AHTUNK!

Tlačni izenačevalnik "Trofimow"

Pri prehodu iz obremenitve v prosti tek:
Regulator zapreti. Krmiljenje nastaviti na 55 %, nato po padcu tlaka v ohišju drsnika (preveri terminološko ustreznost), krmiljenje nastaviti na 10 % v smeri vožnje.

Pri prehodu iz prostega teka na obremenitev:
Pred dovodom pare krmiljenje nastaviti na sredino.

Op. p.: malce me "dribla" nepoznavanje parnoajzenpanarske terminologije :)

Lp,

Tono
Zadnjič spremenil Tono, dne 11.01.2009, 10:44, skupaj popravljeno 1 krat.
Uporabniški avatar
železocestnik
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 9511
Pridružen: 30.12.2007, 22:01
Kraj: Ljubljana

Odgovor Napisal/-a železocestnik »

@hlapon, mislim, da bo potrebno začeti z opisom parnega stroja, tako kot si zastavil pri parnem kotlu, sicer bodo forumaši vse zamešali...

V začetek teme o parnem kotlu z izenačevalnikom pritiska /tlaka/ so (smo) te zavedli s fotkami in vprašaji... :lol:

Večina forumašev ne pozna regulacije parnega stroja z razvodniki niti sestavnih delov stroja. Mislim, da je prav, da se najprej razloži to, potem bodo razumeli tudi Trofimowa...pa vse bo na enem mestu.

MMG pa še en link za opis naprav za izenačevanje pritiska...
(na žalost nemščina, pa saj imamo Florjana, pa Tonota...)

http://www.mediakueche.de/railroad/drckausg.htm

še wikipedia:

http://de.wikipedia.org/wiki/Trofimoff-Schieber

Pa brez zamere, da se ti mešam v predavanje... :wink: :pamet
Florjan
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 659
Pridružen: 16.11.2005, 18:56
Kraj: Šmartno pri Litiji

Odgovor Napisal/-a Florjan »

Glede na odprto temo, bom na kratko podal nekaj o razvodniku parnega stroja. Je eden glavnih delov parnega stroja, s katerim se krmili pravočasen vstop in izstop ter količina pare v parni stroj. Pogon se vrši preko zunanjega krmilnega mehanizma ob strani lok. Notranji del se nahaja zgoraj na samem parnem stroju. Je več vrst izvedb in to: ploščati (starejša izvedba le pri lok na svežo paro, neprimerni za pregreto paro zaradi toplotnih deformacij in posledično nezanesljivega delovanja sl.lok U37), batni razvodniki z notranjo ali zunanjo polnitvijo (na kateri strani bata je tlak dotočne pare), omenjeni Trofimov, kateri je tudi batni je najnovejše izvedbe. Pri tem razvodniku se v prostem teku bata ločita od batnice in počivata v sredini, ter ne krmilita. Prostora pred glavnim batom sta tako direktno povezana in se ne ustvarja kompresija med gibanjem glavnega bata. Ponova vklopitev batnice na bat se izvrši s tlakom pri odprtem parnem regulatorju. Da je »nasaditev« bata na batnico čim mehkejše, je zato opozorilna tablica na kateri je opisan postopek ob ravnanju z krmilnim mehanizmom. V nasprotnem primeru lahko pride do hudih poškodb razvodnika. Obstaja tudi ventilsko (Lentzovo) krmiljenje z vertikalnimi ali novejša izvedba z horizontalnimi ventili. Tako krmiljenje so imele pri nas na primer tudi lok serije 10 (10 005) sedaj v Avstriji lastnika Brenner @ Brenner lok 33. 132 in serija 53 pa še kaj bi se našlo. Nastavitev krmiljenja ob popravilu lok je precej zahtevno s točno izmerjavo elementov krmiljenja. Pri netočni izmerjavi se pojavi med vožnjo »žaganje« lokomotive« zaradi neenakomerne polnitve parnega stroja.

Slika
Uporabniški avatar
Dolfe
Kontrolni
Kontrolni
Prispevkov: 12687
Pridružen: 02.03.2006, 8:52
Kraj: Na cesti

Odgovor Napisal/-a Dolfe »

Dve izredno nazorni animaciji delovanja parnega stroja.

Slika





Menjava smeri vožnje.


Slika



Vir: ....... ga je treba še poiskat. ..... Eh, hvalabogu za domači arhiv ....
LP, Dolfe
Pa zakwa glih jst?!!
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

Hvala vsem za prispevke. =D>
Sicer pa naj ta tema ne izgleda kot predavanje (sam niti približno nisem kvalificiran za kaj takega :oops: ), ampak skupno odkrivanje skrivnosti delovanja parne lokomotive. Zato je najbolje, da se držimo reka: "vsak nekaj ve, vsi skupaj pa vse". No, skoraj vse. :wink:
Sicer pa ima @železocestnik prav in smo mogoče res malce preskočili na razvodnike, sesalne ventile in izenačevalce, ampak nič hudega.
Če sledimo "parni poti" moramo še malce pogledati pregrevalec pare, nato pa se lotimo parnega stroja bolj od začetka.
kurjač
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 456
Pridružen: 13.05.2006, 21:06
Kraj: kurilnica

Odgovor Napisal/-a kurjač »

Evo še en prikaz kako se na lok ustvari para

http://www.haworth-village.org.uk/steam ... boiler.asp
kurjač
Florjan
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 659
Pridružen: 16.11.2005, 18:56
Kraj: Šmartno pri Litiji

Odgovor Napisal/-a Florjan »

V novejših parnih lokomotivah so vgrajeni pregrevalci pare. Sveža para preko parnega regulatorja teče po komunikacijski cevi v prekat sveže pare v pregrevalni omari, katera se nahaja v dimnici. Od tu pa preko zanke pregrevalnih cevi (2 ali 4 cevi vezane v pregrevalni element) katere ležijo v dimovodnih ceveh in se segreje na 300-400 stopinj celzija tako, da se tudi delci vodnih kapljic kateri so še v sveži pari uparijo, naraste tlak in v pari je vgrajene več energije. Nato se vrača v prekat pregrete (suhe) pare v pregrevalni omari in dalje po parodotočni cevi v parni stroj. Nekatere lok so imele v kabini vgrajen termometer pregrete pare.
http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Superheater.jpg
http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Loko ... chnitt.jpg
Gorchi
Kontrolni
Kontrolni
Prispevkov: 6518
Pridružen: 23.10.2006, 12:25
Kraj: Cerklje na Gorenjskem

Odgovor Napisal/-a Gorchi »

Sedaj pa tudi meni stvari postajajo bistveno bolj jasne! Hvala kurjač in Florjan za dodatna pojasnila! =D> =D> =D> =D>
Goran
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

Hvala za pojasnila in zanimive povezave. =D>
Kot je bilo že rečeno, parni kotel proizvaja nasičeno paro, ki pri tlaku 15 bar doseže temperaturo okoli 200°C. Ta temperatura je istočasno tudi največja, ki jo para pri tem tlaku v stiku z vrelo vodo lahko doseže. Zato jo tudi imenujemo nasičena para, saj pod to temperaturo že začne kondenzirati.
Za pridobivanje pregrete pare moramo to nasičeno paro popolnoma ločeno od vrele vode dodatno segreti za najmanj 100-120°C. Pregreta para tako doseže temperaturo najmanj 320°C in še zadnji delci kapljevine izhlapijo.
Pri parnih strojih igra pregreta para izredno važno vlogo, saj z njeno uporabo dosežemo prihranke pri gorivu.
Pa poskusimo čimbolj preprosto obrazložiti na kakšen način.
Pri lokomotivah brez pregrevalca pare se nasičena para iz parojema dovaja v cilinder parnega stroja. Na tej poti se ohlaja (oddaja toploto stenam cevi), najbolj pa se ohladi v cilindru kjer se širi in opravlja delo. Neizbežna posledica ohlajanja pa je kondenzacija in s tem slabšanje pretočnosti (hitrosti) izrabljene pare.

V nasprotju s tem pa se z uporabo pregrete pare izognemo kondenzaciji izrabljene pare zaradi določene "toplotne zaloge" ki jo vsebuje.
Za lažje razumevanje si poglejmo primer:
Recimo, da razpolagamo s pregreto paro, ki ima pri tlaku 15 bar temperaturo 340°C. Že zgoraj smo ugotovili, da ima nasičena para pri tem tlaku 200°C. Razlika v temperaturi med obema vrstama pare je 140°C.
Iz izkušenj je ugotovljeno, da temperatura izrabljene pare po opravljenem delu tudi v najslabših pogojih pade za največ 90-100°C. V našem primeru imamo torej še 40-50°C "v dobrem" preden se sploh začne kondenzacija.
Izrabljena para torej bolj hitro in brez kondenzacije zapusti parni stroj pa tudi manj je potrebujemo saj ima večjo specifično prostornino.
Specifična prostornina pri tlaku 15 bar:
Nasičena para pri 200°C = 0,127 m3/kg
Pregreta para pri 300°C = 0,172 m3/kg
Prihranek pri pari tako znaša 20-25%, pri gorivu pa 15-20%

Seveda je to zelo poenostavljena razlaga, ampak mislim, da sedaj približno vemo, kakšna je razlika med nasičeno in pregreto paro :wink:

Poglejmo še eno slikico pregrevalca pare

Slika


Tukaj pa še malo večja, kjer se vidi pot pare po komunikacijski cevi v prekate v pregrevalni omari.
Slika

Na obeh slikah se vidijo lopute (oznaka 4 in N), ki naj bi pri zaprtem regulatorju preprečevale prevelik vlek in posledično pregrevanje praznih cevi. Pri novejših lokomotivah so te lopute odpravili, ker naj ne bi imele velikega učinka.
Zanima me, ali v praksi pregrevanje praznih cevi res ni predstavljalo težav (življenska doba) in kako je potekalo čiščenje dimnovodnih cevi v katerih so bili vstavljeni pregrevalni elementi?
Ali je bilo potrebno v primeru puščanja izvleči vse pregrevalne elemente?

Za konec pa še ena slikica pregrevalnika naše "megamrhe", serije 36. No, mislim da vsi vemo, da je to pogled v dimnico.
Slika

V ospredju slike vidimo še pihalnik o katerem bi tudi lahko še kakšno rekli.
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

No, mislim da smo do sedaj ža spoznali, kako parni kotel proizvaja paro in kako to paro tudi pregrejemo.
Kot vsak plin tudi para teži k temu, da se širi. Ta lastnost se še posebej izkaže, ko pride para iz prostora z večjim pritiskom (kotel) v prostor z manjšim pritiskom (parni valj). V parnem valju se para zaradi manjšega pritiska širi in opravlja delo (premika parni bat).

Vsak lokomotivski stroj mora imeti najmanj dva parna valja, ki sta pri lokomotivah na enostopenjsko parno raztezanje enakih premerov in simetrično pritrjena na okvir.
Pri zveznih lokomotivah, ki izkoriščajo parno raztezanje dvostopenjsko pa so parni valji različnih premerov. Para najprej opravi delo v manjšem-visokotlačnem valju, nato pa potuje še v večji-nizkotlačni valj, kjer se pri manjšem pritisku še dodatno razširi.
Gibanje bata v parnem stroju dosežemo tako, da s pomočjo razvodnika usmerjamo paro izmenično na obe strani bata.
To delovanje je lepo vidno na animaciji, ki jo je prispeval Dolfe nekaj postov nazaj. Premikanje razvodnika je odvisno od lokomotivnega krmila s katerim določamo smer vožnje in stopnjo polnitve valjev (koliko časa se pusti dotok pare).
Seveda je lokomotivsko krmilje postalo skozi razvoj parne vleke cela znanost o kateri bomo kasneje še kakšno rekli (vsaj osnovne stvari).

Sedaj pa na spodnji sliki poglejmo kako izgleda trivaljni lokomotivski stroj s sprednje strani. Lepo se vidijo trije valji z razvodniki, ki skupaj tvorijo trdno celoto-podlago močnemu sedlu na katerega pride pritrjen lokomotivski kotel. Vedeti moramo da kotel, parni vodi, parni stroj z razvodniki in valji tvorijo z okvirjem nerazdružljivo celoto, saj je to najbolj obremenjen del lokomotive

Slika

Vsako, tudi najmanjšo zračnost v pritrditvi teh delov moramo takoj odpraviti, saj lahko pride do težkih poškodb.
Ker pa se kotel segreva in je na tem sedlu togo pritrjen mu moramo omogočiti na zadnjem delu lokomotive premikanje zaradi raztezanja. Kasneje bomo pogledali kako to omogočiti in koliko sploh znašajo ti raztezki.


Sedaj pa poglejmo sliko parnega stroja starejše parne lokomotive, ki uporablja nasičeno paro. Razvodnik je pri tem stroju ploščate izvedbe s školjkasto vdoblino za lažji pretok izrabljene pare
Slika


Pri lokomotivah s pregreto paro pa imamo batni razvodnik, saj bi se ploščati zaradi višjih temperatur zvil in s tem nepopolno tesnil. Na spodnji sliki vidimo parni stroj na pregreto paro, kjer je označen vstop pare (E), batni razvodnik (B) in izstop pare (A)
Slika



Da pa bi dobili občutek o kakšnem kosu :shock: litega železa govorimo, poglejmo spodnjo sliko, ki prikazuje kontrolni postopek po izdelavi parnega valja (cilinderskega bloka) nemške lokomotive BR 50 v tovarni BMAG

Slika
Gorchi
Kontrolni
Kontrolni
Prispevkov: 6518
Pridružen: 23.10.2006, 12:25
Kraj: Cerklje na Gorenjskem

Odgovor Napisal/-a Gorchi »

Torej pri pregreti pari se uporablja okrogel razvodnik pare, ki se v celoti premika po svojem valju. Zaradi okrogle oblike je potem pritisk enakomeren na stene valje, mar ne? Zanimivo pa, da tega že niso uporabili pri parnem stroju na nasičeno paro in uporabili ploščati razvodnik. Predvidevam, da bi ga lahko okrogel razvodnik uporabili tudi pri starejšem parnem stroju za nasičeno paro?

Mimogrede pa še en skok v sedanjost. Razvodnik in delovni valj, ki ga uporablja parna lokomotiva na nasičeno paro se v neki meri uporablja danes ampak preko razvodnika (oz. kontrolnega valja) se ne vodi pregreta para temveč hidravlično olje. V letalstvu tem napravam rečemo "aktuatorji" (zelo lepa slovenska beseda kajne?), kjer je tlak olja 3000 psi (cca 207 bar). Razvodnik upravljalec (pilot) premakne v določeno lego in delovni valj se premika toliko časa, da se razvodnik postavi v nevtralno lego, kjer se izenači tlak na obeh straneh bata. Pa brez zamere za tak vskok v temo ampak bolj kot primer, kako se stari izumi lahko uporabljajo tudi danes ;)
Goran
hlapon
Strojevodja I
Strojevodja I
Prispevkov: 142
Pridružen: 06.08.2008, 22:03

Odgovor Napisal/-a hlapon »

Goran, točno tako.

Ploščati razvodniki so imeli kar nekaj slabosti:
- veliko trenja na drsnici in posledično velika obraba in poraba maziva. Razvodnik iz fosforjevega brona se je pri opravljenih 10.000 km obrabil za okrog 300-500 gramov, litoželezni pa 20-200 gramov.
- pri temperaturi nad 200°C se radi deformirajo in postanejo prepustni.
- radi se "zajedo" v drsnico, kar povzroči potrebo po ponovnem prilagajanju ali tuširanju naležne površine.
- vsi ploščati razvodniki morajo imeti zunanji dotok pare in notranji odtok. To pomeni, da mora biti tesnenje razvodniškega pokrova in vodila razvodniškega droga brezhibno, drugače pride do izgub dotočne pare.

Batne razvodnike pa je prvi uporabil Ricour pri francoskih železnicah leta 1883, torej pred splošno uvedbo pregrete pare.
Nemški inženir Wilhelm Schmidt sicer ni bil prvi, ki se je ukvarjal s pregrevanjem pare, je pa ta postopek okoli leta 1890 tako izpopolnil, da se je parne lokomotive po letu 1901 začelo množično opremljati s pregrevalci.
Skratka, batni razvodniki so bili uporabljeni že pri lokomotivah na nasičeno paro, torej pred uvedbo pregrete pare.
Po uvedbi pregrete pare pa se je, seveda z določenimi spremembami, uporabljalo izključno še batne razvodnike (seveda poleg ventilskih, ki pa se zaradi kompliciranosti niso najbolj prijeli).

Seveda pa je zaželjen tudi "vskok" v temo :wink:
Odgovori