A gőzgép története
Az első gőzgépek helyhez kötöttek voltak, és alacsony nyomáson működtek. James Watt továbbfejlesztette Newcomen konstrukcióját egy külön kondenzátor bevezetésével, és erősebb, hatékonyabb megoldásokat dolgozott ki, például hordozható gőzgépeket. A kazánépítés fejlődésével, különösen a mozgatható kazán bevezetése után, magasabb nyomású gőzzel kísérletezett, amely közvetlenül képes volt működtetni a dugattyút. Ezzel megnyílt az út a kompaktabb gépek előtt, amelyek már mozdonyok hajtására is alkalmasak voltak. Watt maga 1794-ben szabadalmat kapott egy gőzmozdonyra.
Már a gőzerő alkalmazása előtt ismert volt, hogy a lovak erős fa síneken nagyobb terheket tudnak vontatni, mint egyenetlen utakon. Egyes helyeken ezek a sínek már használatban voltak, főként bányavidékeken, és a lovakat hamarosan felváltották az új gőzgépek. A vasutakat eredetileg a nyersanyagok és késztermékek szállításának megkönnyítésére fejlesztették ki, de váratlanul a közönség körében is népszerűvé váltak személyszállítási eszközként. Az Egyesült Királyságban a 19. század első felében a vasúti mozdonyok gyors fejlődésen mentek keresztül: az 1830-as években kevesebb mint 100 mérföldnyi vasútvonal létezett, 1860-ra viszont már több mint 10 000 mérföld.
Ugyanebben az időszakban számos gőzhajtású közúti jármű is készült, például úthengerek, lokomobilok, sőt gőzhajók is. Ezek a gőzhajtású közúti járművek azonban soha nem érték el a gőzmozdony népszerűségét.
Hogyan működik a mozdonykazán?
A mozdonykazánok alapfelépítése a gőzgép korszakában lényegében változatlan maradt, miközben a konstrukciós módosítások és a kiegészítő elemek növelték a hatásfokot és javították a biztonságot. A mozdonykazánok füstcsöves kazánok.
Forró égéstermékek
Ez azt jelenti, hogy a tűz forró égéstermékeket hoz létre, amelyek a kazán vízszintes füstcsöveinek rendszerén haladnak át — innen ered a hengeres kazántest vízszintes tengelyű kialakítása —, és hőt adnak át a kazánköpenyben lévő környező víznek. A mozdonykazánban gőz keletkezik, amely felfelé emelkedik, ahol egy szabályozószelep vezérli az áramlását a hengerek felé.
Fáradt gőz
Miután munkát végzett a dugattyúkon, a visszamaradó fáradt gőz a füstszekrénybe, majd a kifúvócsövön keresztül távozik. A kifúvócső ezután a gőzt a szabadba vezeti. Így részleges vákuum jön létre, amely levegőt szív át a tűzszekrényen, és elősegíti az égést.
Eredetileg a gőzmozdony kazánját szilárd tüzelőanyaggal, főként szénnel fűtötték, amelyet kézzel, lapáttal adagoltak a tűzszekrénybe vagy a füstszekrénybe. Később automatikus adagolórendszereket vezettek be. A mozdonykazán vízellátását injektorok biztosítják, amelyek a fáradt gőz bevezetésének elvén működnek. Egy gőzsugarat vezetnek a vízbe, amely elegendő erőt hoz létre ahhoz, hogy a gőz egy egyirányú szabályozószelepen keresztül bejusson a mozdonykazánba.
A tűzszekrény vagy a füstszekrény padlófelületéhez használhatja hőálló esztrichünket.
Kazáncsövek
Az első gőzgépek telített gőz előállításával működtek, amely a mozdonykazán felső részében gyűlt össze, majd a fő gőzvezetéken keresztül közvetlenül a hengerekhez jutott.
Később a konstrukciót úgy módosították, hogy ezt a telített gőzt újra felmelegítették, eltávolítva belőle a vizet és növelve a hőmérsékletét. Ezt a folyamatot túlhevítésnek nevezik.
Túlhevített gőzzel működő gőzgép
A túlhevítőket az 1900-as évek elején vezették be, és alapvető változást jelentettek a gőzgép számára. A túlhevítő túlhevítő-gyűjtőből, gőzdómból, túlhevítő elemcsövekből és több további füstcsőből áll.
A túlhevítő-gyűjtő fogadja a fő gőzvezetékből érkező gőzt, míg a kiegészítő csövek a gőzt a túlhevítő elemcsöveken vezetik át további felmelegítés céljából, növelve az előállított túlhevített gőz teljesítményét. A túlhevített gőz ezután visszatér a gőzvezetékbe.
Az utolsó gőzvonatokat 1967-ben vonták ki a menetrend szerinti forgalomból, amikor dízelvontatás váltotta fel őket, de a gőz korántsem tűnt el. Több ezer lelkes rajongó, sokan önkéntesként, továbbra is támogatja, restaurálja és üzemelteti a történelmi gőzvasutakat országszerte. 2008-ban egy Tornado nevű gőzmozdony, amelyet az A1 Steam Locomotive Trust támogatásával teljesen újonnan építettek, befejezte a próbákat, és engedélyt kapott a Network Rail hálózatán való közlekedésre. Bár az 1950-es évek konstrukcióján alapult, a mozdonykazánnak meg kellett felelnie az EU nyomástartó berendezésekről szóló irányelvében előírt modern biztonsági követelményeknek. Egyetlen brit gyártót sem találtak megfelelőnek, ezért a kazánt a németországi Meiningen Steam Locomotive Works műhelyeiben építették meg, amely a gőzmozdonyok felújításának központjává vált, és minden szeptemberben gőzgépeknek szentelt fesztiválnak ad otthont.
A mozdonykazán előnyei
A mozdonykazán egyik előnye a gazdaságossága és a gőz gyors előállítása.
A mozdonykazán hátrányai
A mozdonykazán egyik fő hátránya, hogy biztonságos üzemi gőznyomást kell fenntartani, amelyet nyomásmérővel ellenőriznek, miközben el kell kerülni a kazán túlzott nyomását, mert az a biztonsági szelep nyitását okozná.
Amikor a mozdonykazán nagy teljesítménnyel működik, az elégett szilárd tüzelőanyag részecskéi a kifúvócsövön és a kéményen keresztül távozhatnak. Ez tűzveszélyt jelent a vasútvonal mentén.
A mozdonykazán másik hátránya, különösen kemény vizű területeken, a korrózió és a vízkőképződés problémája.
A gőzmozdony kazánjában használt tűzálló anyagok
A tűzálló anyagok alapvető szerepet játszanak a gőzmozdony kazánjának építésében és karbantartásában. Az alábbiakban néhány olyan tűzálló anyagot talál, amelyre szüksége lehet.
A tűzszekrény tűzálló boltíve
A tűzálló téglából készült boltív a tűz fölött helyezkedik el, és megakadályozza, hogy az elégett tüzelőanyag-részecskék közvetlenül a füstcsövekbe jussanak. Ez a boltív készülhet tűzálló téglából és tűzálló habarcsból, vagy helyben kialakítható tűzálló betonból. Előfordul, hogy a boltívet szakaszonként öntik ki tűzálló betonból, majd tűzálló habarccsal szerelik össze.
A mozdonykazán szigetelése
A mozdonykazán szigeteléséhez használhat kerámiaszálas paplant, amelyet a kazánköpeny köré tekerhet, majd burkolólemezekkel fedhet le.
Csapágyak
Fehérfém csapágyak öntéséhez használja Premium 1P termékünket tömítéshez és tömítőmasszaként.
További tűzálló termékeket a Történelmi vasutak részben talál.
