Vapormaŝino

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Jam neutilaj vapormaŝinoj estas uzataj kiel monumentoj, kiaj tiu de 1817 de Boulton and Watt, uzita en Netherton, West Midlands, ĉe ferlaborejo de M W Grazebrook, Restarigita ĉe la A38(M) en Birmingham, Britio
Animea skemo de laboro de maŝino.

Vapormaŝino estas varmomotormaŝino, kiu la varmoenergion transformas parte al mekanika laboro. La hodiaŭ industrie disvastiĝinta konstruformo estas la vaporturbino. Oni ĝenerale komprenas sub la nocio vapormaŝino piŝtan vapormaŝinon, vapormovitan piŝtan maŝinon.

Funkciado[redakti | redakti fonton]

En atmosfera vapormaŝino, la cilindrospaco sub la piŝto estas plena je vaporo, kiu estas malvarmigita ĝis kondensado. La piŝton premis la ekstera atmosfera premo en la cilindron. La elira movo de la piŝto okazis ekstere, ekz. per svinga maso. La plej konata reprezentanto de tiu ĉi konstrumetodo estas la atmosfera vapormaŝino de Thomas Newcomen ekde 1712 (legu sube).

Ĉe malaltprema vapormaŝino, la aldona vaporo premas kun 100 mbara tropremo al la alia piŝtoflanko. Je la piŝto efikas tiel la tropremo plus atmosfera premo, kio altigas la povuman potencialon. La plej konata reprezentanto de tiu ĉi konstrumetodo estas la vapormaŝinoj de James Watt ekde ĉ. 1769.

Ĉe altpremaj vapormaŝinoj, oni varmigas la akvon super 100 °C, tiel estiĝas pli granda premo. Oni rezignas pri la malvarmigo de la elira akvovaporo el la cilindro, tiel la kondensilo iĝas superflua, kio igas la maŝinon pli malpeza ol la supre skizitaj. Tiu ĉi vapormaŝino estas uzebla jam – pro la relativa malpezeco – en vaporlokomotivoj kaj vaporaŭtomobiloj. Reprezentantoj de tiu ĉi konstrumetodo estas preskaŭ ĉiuj piŝtaj vapormaŝinoj en veturiloj ekde Richard Trevitchik ekde ĉ. 1802.

Komponantoj[redakti | redakti fonton]

Historio de la vapormaŝino[redakti | redakti fonton]

aeolipile

La unua vapore movita ilo estis elpensita fare de la greka Herono de Aleksandrio en la 1-a jarcento, sed estis uzata nur kiel ludilo (Aeolipile). Ĝin sekvis pliaj provoj, sen grava apliko, en la 16-a jarcento (1543 en la haveno de Barcelono) far iu Blasco de Garay, en la 17-a jc de Denis Papin 1690 kaj Thomas Savery 1698.

Tiuepoke ankaŭ Ferdinand Verbiest elpensis unuan surteran vaporveturilon.

La unuan utiligeblan vapormaŝinon konstruis en 1712 Thomas Newcomen Ĝi servis por pumpi akvon el minejo. Tiu estis la t.n. atmosfera vapormaŝino, kiu produktis subpremon kontraŭ la atmosfero per alŝpruco de akvo en vaporplenigitan cilindron. Tiu premodiferenco (favore al la aero) premis la piŝton suben kaj la memmaso de la pumpila stango tiris ĝin supren en la elirpozicion. La fortotransdono inter la piŝtostango kaj balancilo okazis pere de ĉeno. La efikeco de la Newcomen-a maŝino estis ĉ. 0,5 procento.

James Watt, kiun oni nomas ofte erare eltrovinto de la vapormaŝino, altigis grave la efikecon de la Newcomen-a vapormaŝino, en kiu li ekde 1769 unuflanke lokigis la malvarmigan procezon el la cilindro al aparta kondensilo, aliflanke la piŝtoj alterne - de la unua kaj de la alia flanko – la vaporon kaj la kontraŭsituanta flanko permesis la eliĝon al la kondensilo. Tiel Watt povis rezigni pri la mekanika reiro de la piŝtoj kaj la maŝino plenumis ĉe ambaŭdirekta piŝtoiro laboron. Kun la eltrovo de la Paralelogramo de Watt ebliĝis turnigi la maŝinon en inercirado. Oni povas ekkoni tiun ĉi paralelogramon sur la apuda figuro kun literoj a, b, r, s, t, u. James Watt nomis tiun ĉi eltrovon sia plej grava; ĝi validas ankaŭ hodiaŭ kiel ekzemplo por taskosolvo, la rondiran moviĝon transformi al rektalinia per turnoartiko.

James Watt validas kiel eltrovinto de la vaporekspansia utiligo. Ĉe la vapormaŝino oni atingas tiun efikon per antaŭtempa fermo de ventilo, tiel la plukonduko de la vaporo en la cilindron rompiĝas, dum la enfermita vaporo pludonas povumon. krom tio, James Watt enkondukis la regulilon de la centrifuga forto por kontroli la rapidecon de la maŝino. Antaŭe tio estis enkonstruita kiel maŝinelemento ĉe la muelejoj.

La Watt-a vapormaŝino ŝparis per la plibonigoj pli da varmoenergio ol la antaŭuloj, kio estis necesa por funkciigo de la maŝinoj. La efikeco de lia maŝino atingis fine 3,0 procentojn.

Kun sia komercista kompaniano Matthew Boulton vendis li ne la maŝinojn, sed donis ilin je dispono de la aĉetantoj, por ricevi parton de la ŝparitaj brulaĵkostoj. Tiel naskiĝis eĉ la frua formo de la maŝinolizingo.

La altprema vapormaŝino estis konstruita en 1784 fare de Oliver Evans. La unua ekzemplero estis konstruita do nur en 1812. Antaŭ tio konstruis Richard Trevithick en 1801 al unua altprema vapormaŝino, voja veturilo. Antaŭkondiĉo por la funkciado de la altprema vapormaŝino estis la evoluo en la metalprodukta kaj prilabora tekniko tiutempe, ĉar en la altprema vapormaŝino devas la maŝinpartoj tre precize almezuri. Sen tio aperis la danĝero de la eksplodo de la kaldrono.

historia vapormaŝino

Kun tiuj teknikaj evoluoj iĝis la vapormaŝinoj nur en la dua duono de la 18-a jc. ekonomie gravaj.

La kontinua pluevoluo de preme movitaj vapormaŝinoj kondukis unuafoje al t.n. "plenvapora" laboro, poste tra unucilindra varmegvapora maŝino al du- aŭ tricilindra Compound-maŝino kaj fine al plurcilindra varmegvapora-altprema- vapormaŝino, kiun vendis Kemna.

Ĉe la plenvapora maŝino troviĝas en la kaldrono ĉiuj boltuboj por la vaporprodukto en akvolito, la varmegvapora maŝino posedas duan tubosistemon. tiel la vaporo atingas la temperaturon de ĉ. 350 Celsio. La Compound-maŝino aŭ la Verbund-maŝino estis ekipita per altprema cilindro kun eta boraĵo kaj unu aŭ pli da malaltpreman cilindron, ŝaltitajn laŭ serio.

La plej bonaj maŝinoj havis jam ĉ. en 1910 tre bonan efikecon kaj atingis per mezkvalita ŝtonkarbo foruzon de ĉ. 0,5 kg/ĈP-horo.

La plej unuaj uzoj de la vapormaŝinoj okazis en la teksaĵindustrio por movo de teksaĵmaŝinoj kaj en minejoj por akvoprizorgon. Tion sekvis la vaporlokomotivoj, vaporŝipoj. Ankaŭ la unua aerŝipo estis pelita en 1852 per vapormaŝino. La industrian revolucion ebligis nur la uzo de vapormaŝinoj.

Nuntempe[redakti | redakti fonton]

Kiel movilo de veturiloj, la vapormaŝino malvenkis kontraŭ eksplodmotoroj, kiuj sen varmiĝa tempo kapablas starti kaj havas pli grandan efikecon, povumon je pli malgranda maso. Oni uzas vapormaŝinojn ankoraŭ dum la ŝtonkarba minado en liverinstalaĵoj.

Kvankam reciproka vapormaŝino jam ne plu estas en disvastigata komerca uzado, variaj kompanioj estas esplorantaj aŭ ekspluatantaj la energipovon de la vapormaŝino kiel alternativo al internaj bruligmaŝinoj. La entrepreno Energiprojekt AB en Svedio faras progresojn en la uzado de modernaj materialoj por harnisi la energion de vaporo. La efikeco de la vapormaŝino de Energiprojekt atingas ĉirkaŭ 27-30% en alt-premaj motoroj. Temas pri unusolmova, 5-cilindra motoro (sen kompono) kun supervarma vaporo kaj konsumas proksimume 4 kg da vaporo por kWh.[1]

Tipoj de motoroj[redakti | redakti fonton]

Vaporŝipoj[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Vaporŝipo.
Bailey Gatzert, vaporŝipo sur la Rivero Kolumbio ĉ. 1910

Vaporŝipo estas ŝipo, movita per vapormaŝinovaporturbino. La unuan funkciantan vaporŝipon konstruis la franca Claude de Jouffroy d'Abbans en 1783. La unuan vaporŝipon patentigis la 1-an de februaro 1788 Isaac Briggs kaj William Longstreet. La usona Robert Fulton patentigis en 1809 modifitan vaporŝipon, kiu estis ekonomie sukcesa. Lia rada vaporŝipo North River Steam Boat (konstruita en 1807, kaj nomata post generacioj kiel Clermont) estis ekipita ankoraŭ kun veloj. Ĝi atingis la rapidon de 4,5 knotoj (8,3 km/h) kaj estis uzata inter Novjorko kaj Albany kiel linia veturŝipo sur la rivero Hudson. Ĝi faris la vojon dum kvarona tempo ol la velŝipoj.

La teknika trairo de velŝipo al vaporŝipo daŭris dum jarcento. La vaporŝipoj vere konkuris kun la velŝipoj ekde la 1850-aj jaroj kaj traveturis regule la oceanon. La unua senvela vaporŝipo ekis en 1889 - konstruita de Alexander Carlisle - kaj rapida de 20 knotoj Teutonic de la entrepreno White Star Line.

Vaporlokomotivoj[redakti | redakti fonton]

Loupe.svg Pli detalaj informoj troveblas en la artikolo Vaporlokomotivo.
Vaporlokomotivo en la Stacidomo de Dieringhausen, Germanio

La vaporlokomotivo estis la unuafoje uzita tirveturilo kun maŝina forto. Ĝia fortomaŝino estas vapormaŝino, por kies funkciado la necesan vaporon oni produktas en kaldrono de la lokomotivo. La brulaĵo en la kaldrono estas plej ofte ŝtonkarbo, malofte ligno aŭ pakuro.

La malkovrintoj de la vaporlokomotivo estis Richard Trevithick (1804), Timothy Hackworth (1808), John Blenkinsop (1812), William Hedley (1813) kaj George Stephenson (1814). La industrio decidis fine por la lokomotivoj konstruitaj de Stephenson.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Notoj[redakti | redakti fonton]

  1. Energiprojekt LTD – Biomass power plant, Steam pow. Alirita 2010-02-03.

Literaturo[redakti | redakti fonton]

Angle[redakti | redakti fonton]

  • (2007) A Brief History of the Age of Steam: From the First Engine to the Boats and Railways. 
  • (1989) Power from Steam: A history of the stationary steam engine. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0 521 34356 9. 
  • (1985) A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930, Vol. 2: Steam Power. Charolttesville: University Press of Virginia. 
  • (2004) Watt's Perfect Engine: Steam and the Age of Invention. Columbia University Press. 
  • Robinson, Eric H. "The Early Diffusion of Steam Power" Journal of Economic History Vol. 34, No. 1, (March 1974), pp. 91–107
  • Rose, Joshua. Modern Steam Engines (1887, reprint 2003)
  • Stuart, Robert, A Descriptive History of the Steam Engine (London: J. Knight and H. Lacey, 1824.)
  • Van Riemsdijk, J. T. Pictorial History of Steam Power (1980)

Germane[redakti | redakti fonton]

  • Heinrich Dubbel, Entwerfen und Berechnen der Dampfmaschinen, 2. verbesserte Auflage, Berlin, Springer 1907
  • F. Fröhlich, Kolbendampfmaschinen, in: Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, 11. völlig neu bearbeitete Auflage 1953, Zweiter Band, S.93ff
  • Conrad Matschoss, Geschichte der Dampfmaschine: ihre kulturelle Bedeutung, techn. Entwicklung u. ihre grossen Männer, 3. Aufl. Berlin 1901, Reprint bei: Gerstenberg, Hildesheim, ISBN 3-8067-0720-0
  • Technik leicht verständlich Fachredaktion Technik des Bibliographischen Instituts unter Leitung von Johannes Kunsemüller, Fackel-Buchklub
  • Lucian Haas, Tim Schröder, Monika Wimmer, Bewegungssignale Maschinen und Welten (Broschüre zum Jahr der Technik), Bonn : Bundesministerium für Bildung und Forschung, 2004, Download: http://www.bmbf.de/pub/bewegungssignale_maschinen_und_welten.pdf
  • Sigvard Strandh, Die Maschine, Geschichte - Elemente - Funktion, Freiburg im Breisgau [u.a.] : Herder, 1980, ISBN 3-451-18873-2
  • Otfried Wagenbreth, Helmut Düntzsch, Albert Gieseler, Die Geschichte der Dampfmaschine, Aschendorff Verlag, Münster 2001, ISBN 3-402-05264-4

Eksteraj ligiloj[redakti | redakti fonton]