Τετάρτη, 29 Απριλίου 2015

Πως λειτουργεί μια ατμομηχανή

Δείτε στο διπλανό βίντεο την εξομοίωση της λειτουργίας μιας ατμομηχανής. Ως μέσο κίνησης η ατμάμαξα χρησιμοποιεί τον ατμό, ο οποίος παράγεται με θέρμανση νερού με τη χρήση άνθρακα, ξύλων ή πετρελαίου ως καυσίμου. Το υλικό αυτό καίγεται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο, το θάλαμο καύσης (αγγλ. firebox) και ο ατμός παράγεται στον ατμολέβητα (αγγλ. boiler). Ο ατμός στη συνέχεια κινεί έμβολα, τα οποία μεταδίδουν την κίνηση στους τροχούς της ατμομηχανής. Καύσιμο υλικό και νερό φέρονται είτε επί της ίδιας της ατμάμαξας είτε σε ειδικά διαμορφωμένο βαγόνι, την εφοδιοφόρο, (κοινώς "καρβουνιέρα", αγγλ. tender) που σύρεται συζευγμένο πίσω από την ατμάμαξα.


Η χρήση των ατμαμαξών γενικεύτηκε σε παγκόσμια κλίμακα κατά το 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα, με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες, αλλά λόγω υψηλού κόστους συντήρησης και άλλων μειονεκτημάτων η χρήση τους άρχισε να περιορίζεται σταδιακά, καθώς ήδη από το 1930 είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται άλλου τύπου κινητήριες μηχανές, για να εγκαταλειφθεί οριστικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Σήμερα ορισμένες ατμάμαξες παραμένουν σε χρήση, κυρίως για τουριστικούς λόγους.

Η ατμομηχανή είναι εμβολοφόρος θερμική μηχανή εξωτερικής καύσεως, που μετατρέπει την ενέργεια των υδρατμών σε μηχανικό έργο. Στήριξαν ενεργειακά τη Βιομηχανική Επανάσταση από τα μέσα του 18ου αιώνα και μετά, ενώ σήμερα η εφαρμογή τους έχει εκλείψει.

Η πρώτη υποτυπώδης ατμομηχανή κατασκευάστηκε το 100 π.Χ. από τον Ήρωνα τον Αλεξανδρέα και έμεινε στην ιστορία σαν η "μηχανή του Ήρωνα" ή "αιολική σφαίρα". Η πρώτη εμβολοφόρος ατμομηχανή κατασκευάστηκε από το Σκώτο μηχανικό Τζαίημς Βαττ το 18ο αιώνα, η οποία έφτασε στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής στις 9 Σεπτεμβρίου 1753, ενώ ο Τζώρτζ Στέφενσον τη χρησιμοποίησε πρώτος για την κίνηση ατμαμαξών και ο Ρόμπερτ Φούλτον για την κίνηση πλοίων.

Ο ατμός που παράγεται στο λέβητα περνά από τον υπερθεμαντήρα, όπου υπερθερμαίνεται και μετά οδηγείται στον κύλινδρο. Στον κύλινδρο υπάρχει το έμβολο και τέσσερις βαλβίδες στα τοιχώματα. Η είσοδος του ατμού στον κύλινδρο γίνεται από μια βαλβίδα που κλείνει και ανοίγει και κλείνει περιοδικά με ατμοσύρτη. Όταν το έμβολο φτάσει στο τέρμα της διαδρομής του, τότε ο σύρτης φράζει τη θυρίδα από την οποία μπαίνει ατμός στον κύλινδρο, που πιέζει το έμβολο και το μεταφέρει στο σημείο της αφετηρίας του. Με τη μετακίνηση του εμβόλου έχουμε απαγωγή του ατμού από τον κύλινδρο στο συμπυκνωτή, όπου και υγροποιείται, ενώ την ίδια στιγμή ανοίγει ξανά η πρώτη θυρίδα από τον ατμοσύρτη και ξαναμπαίνει ατμός στον κύλινδρο. Το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται συνέχεια.
Συνοπτικά έχουμε τις εξής φάσεις διαδρομής του εμβόλου: εισροή, εκτόνωση, απαγωγή, συμπίεση. Έτσι το έμβολο κινείται παλινδρομικά. Με το ειδικό σύστημα έμβολο-διωστήρας-στρόφαλος η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο μετατρέπεται σε περιστροφική στο στρόφαλο. Η περιστροφική αυτή κίνηση χρησιμοποιείται για να μπουν σε λειτουργία διάφοροι άξονες κινήσεως.

Στο επόμενο βίντεο προσομοίωσης μπορεί κανείς να δει τα βασικά χειριστήρια και τον τρόπο μηχανοδήγησης μια ατμομηχανής.














Τέλος ακολουθεί ένα βίντεο που δείχνει τον μηχανοδηγό και τον θερμαστή να οδηγούν μια πραγματική ατμομηχανή.













Πηγές:
- wikipedia: Ατμάμαξα
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CF%84%CE%BC%CE%AC%CE%BC%CE%B1%CE%BE%CE%B1

- wikipedia: Ατμομηχανή
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CF%84%CE%BC%CE%BF%CE%BC%CE%B7%CF%87%CE%B1%CE%BD%CE%AE

- livepedia: Ατμομηχανή
http://www.livepedia.gr/index.php/%CE%91%CF%84%CE%BC%CE%BF%CE%BC%CE%B7%CF%87%CE%B1%CE%BD%CE%AE

- www.eirinika.gr: Δείτε πως λειτουργούσε μια ατμομηχανή όπως την τελειοποίησε ο «πατέρας» της James Watt -194 χρόνια σήμερα από τον θάνατο του
http://www.eirinika.gr/article/16087/ekpliktiko-spanio-vinteo-deite-pos-leitoyrgoyse-mia-atmomihani-opos-tin-teleiopoiise-o

- Animation of How a Steam Locomotive's Boiler Works
https://www.youtube.com/watch?v=g8LrAsL4oH0

-  Steam Locomotive Operation
https://www.youtube.com/watch?v=4VZSiJJKo4s

- Steam Train Driving, Great Central Railway, Loughborough
https://www.youtube.com/watch?v=wD-1vKTwoyg

- ΑΤΜΑΜΑΞΑ ή ΑΤΜΟΜΗΧΑΝΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΣΥΡΜΩΝ ( 25 ΙΟΥΛΙΟΥ 1814 οΤζορτζ Στέφενσον πατεντάρει την ατμομηχανή)
http://thanos29.blogspot.gr/2015/07/25-1814.html?spref=fb


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου