Dampfmaschinen Motoren auf Dampfwasser. Tverskoy Rotationsdampfmaschine - Rotationsdampfmaschine

Zum ersten Mal erschien vor 15 Jahren eine Infa über diesen Motor auf den Websites der wissenschaftlichen Neuheiten der Welt. Cooles Aussehen, aber ... Und was eigentlich revolutionär? Das Prinzip der Umwandlung einer Kolbenbewegung in eine Drehbewegung entspricht einem Standard-Plungermotor, bei dem mehrere Kolben eine Kegelscheibe drehen. Und auch in der Pneumatik ist das Drehventil für die Dampfverteilung weit verbreitet und ist dem klassischen Kastenventil von Dampfmaschinen strukturell unterlegen. Bei dieser lässt die Dichtigkeit mit dem Verschleiß nach, bei der kastenartigen nicht.
Welche weiteren Vorteile hat dieses System? Ein Stück flexibles Kabel begrenzt die Wirkleistung dieses Antriebs auf das Niveau von mehreren zehn Watt oder Bruchteilen eines Gramms pro Meter, wenn wir es in Sachen Drehmoment nehmen.

Was die Motoren betrifft - "Verwender" der Restwärme, die in den Abgasen, Kühlmitteln und anderen "Abfallprodukten" von leistungsstärkeren Wärmekraftmaschinen verbleibt, dann ist Stirling konkurrenzlos. S. zu. in der Lage, bei Temperaturunterschieden von weniger als 100 Grad zu arbeiten.
Nun, auch die Anwendung für innovative Kompaktheit steht in Frage. Eine Dampfmaschine des klassischen Schemas und des gleichen Arbeitsvolumens hat ungefähr die gleichen Abmessungen wie die Grüne.

Es gibt sehr interessante Dampfmaschinen, die in Autos eingebaut werden können und einen hohen Wirkungsgrad haben. Diese Dampfmaschinen entwickeln mit billigem Brennstoff: Torf, Kohle, Holzpellets eine sehr hohe Motorleistung. Eine solche Dampfmaschine kann in ein Auto eingebaut werden - und Sie haben Ihren eigenen holzbefeuerten Dampfwagen. Und Sie können billigen Strom bekommen.

In den letzten Jahren hat sich in der Modellierung eine neue Richtung entwickelt. Ihr Ideologe war der Animator Yi-Wei Huang, dem offensichtlich die Idee gefiel, Zeichentrickfiguren ohne Hilfe von Computergrafiken zu animieren. Der ganze Clou liegt darin, dass er in seinen „Spielzeugen“ keine Akkus verwendet, sondern Miniaturdampfmaschinen, die er selbst herstellt. I-Wei bezieht seine Inspiration aus der Richtung der Science-Fiction namens "Steampunk" oder "Steampunk". "Steampunk" ist eine Alternative zu "Cyberpunk", das von der totalen Computerisierung geprägt war, die sich zu Beginn der Diabetiker entwickelte.

Steampunk wiederum basiert auf der Geschichte des viktorianischen Englands mit seinen riesigen donnernden und johlenden Maschinen, Ruß und Kraft. Steampunk-Motive tauchen in den unterschiedlichsten Werken der modernen Kunst auf und dass sie zum Modeln kamen, ist nicht verwunderlich. Jetzt finden Zeichentrickfiguren neues Leben, wenn auch im Spielzeugmaßstab. I-Wei hat 2005 das erste "Spielzeug" gesammelt. Seitdem baut er durchschnittlich eine Mechanik im Monat mit eigenen Händen zusammen. Ein Großteil dieser Zeit wird darauf verwendet, Modellen mit sperrigen Tanks und Dampfkesseln Eleganz zu verleihen. Hier kam sein Animationstalent zum Tragen.

Eine weitere Bestätigung dafür waren mehrere preisgekrönte Plätze beim Festival „RoboGames-2006“. Egal wie blasphemisch es für die russische Seele erscheinen mag, I-Veys Ideen arbeiten mit Alkohol. Und obwohl dies nicht die einzige Option ist, hält er diesen Treibstoff für optimal für seine Roboter. Die Betriebszeit beträgt je nach Modell fünf Minuten bis zu einer halben Stunde.

Auf die Batterien hat er jedoch noch nicht ganz verzichtet, obwohl deren Energie ausschließlich für die Organisation der Funksteuerung verwendet wird. Aber es ist unwahrscheinlich, dass seine Spielzeuge bald in den Regalen der Geschäfte erscheinen werden, denn ihr Inhalt impliziert besondere Sicherheitsanforderungen, die den Mechanismen entsprechen müssen, die mit Alkohol und unter ausreichend hohem Druck betrieben werden.

Wirkungsgrad der Dampfmaschine

Brennholz ist das letzte Jahrhundert. Intern befindet sich dieser Thread im Modellierungsabschnitt, und es werden einzigartige Konstruktionen für den realen Gebrauch diskutiert. Ein Fährwagen nach diesem Prinzip scheint mir sehr interessant zu sein. In der Datscha wird zum Beispiel ein UAZ-Laib platziert, im Inneren befindet sich ein wärmeisolierter Tank mit Dampf bei 250 Grad, auf dem Dach der mit diesem Tank verbundenen Röhren unter Glas werden von der Sonne erwärmt. Unter der Woche steht es einfach in der Sonne, am Wochenende bist du angekommen und kannst 10 Kilometer fahren, was meinst du, wie vergleichbar ist das mit der Option Solarpanel + Batterie?

1890 in Hamburg als Schiffbauunternehmen gegründet, hat Spilling sein Geschäft seit jeher innovativ aufgebaut und ist heute eine Weltmarke für die Produktion und Lieferung von modularen Einheiten mit einer Anlagenleistung von 100 - 5000 kW für effiziente Einsatz in dezentralen Stromversorgungssystemen. Das einzigartigste Produkt dieser Firma sind Dampfmaschinen.

Verschüttete Dampfmaschinen sind weltweit einzigartig!

Die Dampfmaschine vereint die Vorteile der thermodynamischen Eigenschaften einer Kolbendampfmaschine mit den Konstruktionsmerkmalen moderner Dieselmotoren. Sein einzigartiges Design gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit beim Einsatz als Antrieb für einen elektrischen Generator auch bei variabler elektrischer Last und wechselndem Dampfverbrauch.

Der Vorteil dieser Energiequelle für kompakte Nahversorgungssysteme gegenüber der Option mit Dampfturbine ist die einfache Bedienung und die geringen Kosten der Dampfmaschine. Dies macht es ideal für den Einsatz in kleinen bis mittleren Dampfkesselräumen, einschließlich:

• Kraftwerke zur Stromerzeugung aus Biokraftstoffen, Leistung ab 2 MW Brennstoff
• Aggregate zur Nutzung von Abdampf mit einer Durchflussmenge von 2,5 t/h
• Müllverbrennungsanlagen.

Die Spilling Dampfmaschine ist ideal in Kombination mit Sattdampfkesseln sowie Mitteldruckdampferzeugern. Gleichzeitig bietet der modulare Aufbau des Hubkolbenmotors Flexibilität bei der Aufrüstung des Heizraums für unterschiedlichste Kundenanforderungen.

Dies ist insbesondere beim Umbau von Dampfkesselhäusern wichtig, um den Wirkungsgrad zu steigern und den eigenen Strom zu produzieren.

In Kraftwerken kleiner und mittlerer Leistung, die sehr oft als Mini-BHKW bezeichnet werden, zeichnet sich SPILLING als Motor zum Antrieb eines elektrischen Generators oder einer technologischen Ausrüstung im Vergleich zu einer Dampfturbine mit vergleichbaren Leistungs- und Dampfparametern durch folgende positive Eigenschaften aus: Qualitäten:

• großer dynamischer Bereich der Leistungsregelung;
• praktische Unempfindlichkeit gegenüber Dampfqualität;
• die Möglichkeit des Direktantriebs eines elektrischen Generators oder einer technologischen Ausrüstung ohne mechanische Zwischengetriebe;
• hohe Betriebssicherheit und die Notwendigkeit einer minimal notwendigen technischen Infrastruktur für die Wartung;
• ein Schmiersystem, das das Eindringen von Öl in den Dampf ausschließt.

Die SPILLING Dampfmaschine wird mit einem Elektrogenerator als betriebsbereite Einheit inklusive automatischem Bedienpanel mit Programmlogik und Bedienpanel geliefert.

Technische Daten der Dampfmaschine

Die British Steam Car Challenge ist ein enthusiastisches Team aus Rennfahrern, Enthusiasten und Hobbyisten, das seit Jahren Inspiration baut, um den Geschwindigkeitsrekord für dampfbetriebene Autos zu brechen. Der Geschwindigkeitsrekord für Dampfwagen wird seit 1906 gehalten. Dann erreichte der Rennfahrer Fred Marriott in den USA in einem Dampfwagen der Stanley-Brüder eine Geschwindigkeit von 205,44 Stundenkilometern.

Jetzt könnte der Rekord gebrochen werden, da das Fahrzeug sein neuestes dynamisches Testprogramm durchläuft, das für Ende März 2009 auf dem Gelände des Verteidigungsministeriums in der Nähe von Chichester, West Sussex, geplant ist. Dies wird der letzte Test des Fahrzeugs in Großbritannien sein, bevor es in die USA transportiert wird, um einen Geschwindigkeitsweltrekord für ein dampfbetriebenes Landfahrzeug aufzustellen.

Der Chefdesigner des Teams, Glynn Bowsher, stand einst vor einer schwierigen Aufgabe, da es nicht einfach ist, mit einer Dampfmaschine mit einer geringen Größe und einem geringen Gewicht der Anlage eine hohe Leistung zu erzielen. Geplant war, dass das Bowcher-Dampfkraftwerk bis zu 300 PS auf der Welle bei einer Turbinendrehzahl von 12.000 pro Minute entwickelt und auch in den schmalen und niedrigen Körper der Inspiration passt. Seine Länge beträgt übrigens 5,25 Meter; Breite - 1,7 Meter; Höhe - 1,1 Meter.

Der Brennstoff ist verflüssigtes Propan. Hinter dem Rücken des Fahrers befinden sich vier Dampfgeneratoren. Jeder Dampferzeuger verfügt über 28 dünne horizontale Rohre aus hitzebeständigem Edelstahl. Sie nehmen das Hauptvolumen im Wagen ein und versorgen die Dampfmaschine mit etwa 10 Kilogramm Dampf pro Minute. Dampfdruck und Temperatur betragen etwa 40 Atmosphären und über 380 Grad Celsius. Jeder Dampferzeuger kann separat gesteuert werden, was die Zuverlässigkeit des Systems erhöht. Dampf wird durch vier Düsen zu einer zweistufigen Dampfturbine geleitet, die über ein Untersetzungsgetriebe die Hinterräder der Maschine dreht. Der Turbinendurchmesser beträgt 33 Zentimeter.

Ingenieure erwarten, dass das Auto auf 320 Stundenkilometer beschleunigen kann, aber wenn wir den geringen Stromlinienförmigkeitskoeffizienten der Karosserie berücksichtigen - nur 0,2, kann die Geschwindigkeit höher sein.

Der wichtigste und sehr wertvolle Vorteil von Dampfmaschinen ist heute der geringe Gehalt an Kohlendioxid und Stickoxiden im Abgas von Dampfmaschinen, insbesondere wenn sie Gase wie Inspiration verwenden.

Britische Enthusiasten hoffen, nicht nur den Geschwindigkeitsrekord für Dampfautos brechen zu können, sondern auch die Öffentlichkeit für die Umweltfreundlichkeit von Dampfautos zu sensibilisieren.

Quellen: steampunker.ru, diy.infcat.ru, www.chipmaker.ru, www.hansaenergo.ru, techvesti.ru

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Dampfmaschinen wurden als Antriebsmaschine in Pumpstationen, Lokomotiven, Dampfschiffen, Traktoren, Dampfwagen und anderen Fahrzeugen verwendet. Dampfmaschinen trugen zum weit verbreiteten kommerziellen Einsatz von Maschinen in Fabriken bei und lieferten die Energiegrundlage für die industrielle Revolution im 18. Jahrhundert. Später wurden Dampfmaschinen durch Verbrennungsmotoren, Dampfturbinen, Elektromotoren und Kernreaktoren ersetzt, deren Wirkungsgrad höher ist.

Dampfmaschine in Aktion

Erfindung und Entwicklung

Das erste bekannte Gerät, das mit Dampf betrieben wird, wurde im ersten Jahrhundert von Heron von Alexandria beschrieben - das sogenannte "Reiherbad" oder "Eolipil". Aus den an der Kugel befestigten Düsen tangential austretender Dampf ließ diese rotieren. Es wird angenommen, dass die Umwandlung von Dampf in mechanische Bewegung in Ägypten während der Römerzeit bekannt war und in einfachen Geräten verwendet wurde.

Erste Industriemotoren

Keine der beschriebenen Vorrichtungen wurde tatsächlich als Mittel zur Lösung nützlicher Probleme verwendet. Die erste in der Produktion verwendete Dampfmaschine war ein "Feuerwehrauto", das 1698 vom englischen Militäringenieur Thomas Severy entworfen wurde. Severy erhielt 1698 ein Patent für sein Gerät. Es war eine Kolbendampfpumpe, und offensichtlich nicht sehr effizient, da die Wärme des Dampfes bei jedem Abkühlen des Behälters verloren ging, und im Betrieb ziemlich gefährlich, da aufgrund des hohen Dampfdrucks die Behälter und Rohrleitungen der Maschine manchmal explodiert. Da man mit diesem Gerät sowohl die Räder einer Wassermühle drehen als auch Wasser aus Bergwerken pumpen konnte, nannte ihn der Erfinder „den Bergmannsfreund“.

Dann demonstrierte der englische Schmied Thomas Newcomen 1712 seine "Atmosphärenmaschine", die erste Dampfmaschine, die kommerziell nachgefragt werden konnte. Es war eine verbesserte Severy-Dampfmaschine, bei der Newcomen den Arbeitsdampfdruck erheblich reduzierte. Newcomen beruhte möglicherweise auf einer Beschreibung von Papens Experimenten in der Royal Society of London, zu der er möglicherweise über seinen Kollegen Robert Hooke Zugang hatte, der mit Papen zusammenarbeitete.

Schema der Newcomen-Dampfmaschine.
- Dampf wird violett angezeigt, Wasser wird blau angezeigt.
- Offene Ventile werden grün, geschlossene Ventile rot dargestellt

Die erste Anwendung des Newcomen-Motors bestand darin, Wasser aus einem tiefen Schacht zu pumpen. Bei der Minenpumpe war der Kipphebel mit einem Schub verbunden, der in die Mine bis zur Pumpenkammer ging. Hin- und hergehende Schubbewegungen wurden auf den Pumpenkolben übertragen, der nach oben Wasser lieferte. Die Ventile der frühen Newcomen-Motoren wurden manuell geöffnet und geschlossen. Die erste Verbesserung war die Automatisierung der Ventile, die von der Maschine selbst angetrieben wurden. Die Legende besagt, dass diese Verbesserung 1713 von dem Jungen Humphrey Potter vorgenommen wurde, der die Ventile öffnen und schließen musste; als er es satt hatte, band er die Ventilgriffe mit Seilen fest und ging mit den Kindern spielen. Bereits 1715 wurde ein Hebelsteuerungssystem geschaffen, das vom Mechanismus des Motors selbst angetrieben wurde.

Die erste in Russland zweizylindrige Vakuum-Dampfmaschine wurde 1763 von dem Mechaniker I.I.Polzunov entworfen und 1764 gebaut, um die Blasebälge in den Werken Barnaul Kolyvano-Voskresensk anzutreiben.

Humphrey Gainsborough baute in den 1760er Jahren ein Modell einer Dampfmaschine mit Kondensator. Im Jahr 1769 patentierte der schottische Mechaniker James Watt (möglicherweise nach Gainsboroughs Ideen) die ersten signifikanten Verbesserungen an Newcomens Vakuummotor, die ihn deutlich kraftstoffsparender machten. Watts Beitrag bestand darin, die Kondensationsphase des Vakuummotors in einer separaten Kammer zu trennen, während Kolben und Zylinder eine Dampftemperatur hatten. Watt fügte dem Motor von Newcomen einige weitere wichtige Details hinzu: Er platzierte einen Kolben in den Zylinder, um Dampf auszustoßen, und wandelte die Hin- und Herbewegung des Kolbens in die Drehbewegung des Antriebsrads um.

Basierend auf diesen Patenten baute Watt in Birmingham eine Dampfmaschine. Bis 1782 hatte Watts Dampfmaschine mehr als das Dreifache der Kapazität von Newcomens Maschine. Die Verbesserung des Wirkungsgrades der Wattmaschine führte zur Nutzung der Dampfenergie in der Industrie. Darüber hinaus ermöglichte der Watt-Motor im Gegensatz zum Newcomen-Motor die Übertragung von Drehbewegungen, während bei frühen Dampfmaschinenmodellen der Kolben mit dem Kipphebel und nicht direkt mit der Pleuelstange verbunden war. Diese Lokomotive verfügte bereits über die Grundausstattung moderner Dampfmaschinen.

Eine weitere Effizienzsteigerung war der Einsatz von Hochdruckdampf (Amerikaner Oliver Evans und Engländer Richard Trevithick). R. Trevithick hat erfolgreich industrielle Eintakt-Hochdruckmotoren gebaut, die als "Cornish Engines" bekannt sind. Sie arbeiteten bei 50 psi oder 345 kPa (3,405 Atmosphären). Mit steigendem Druck bestand jedoch auch eine große Explosionsgefahr an Maschinen und Kesseln, die zunächst zu zahlreichen Unfällen führte. Aus dieser Sicht war das wichtigste Element der Hochdruckmaschine das Sicherheitsventil, das den Überdruck abließ. Ein zuverlässiger und sicherer Betrieb begann erst mit dem Sammeln von Erfahrungen und der Standardisierung von Verfahren für den Bau, den Betrieb und die Wartung von Geräten.

Der französische Erfinder Nicholas-Joseph Cugno demonstrierte 1769 das erste funktionsfähige selbstfahrende Dampffahrzeug: den "fardier à vapeur" (Dampfwagen). Vielleicht kann seine Erfindung als das erste Auto angesehen werden. Der selbstfahrende Dampftraktor erwies sich als sehr nützlich als mobile mechanische Energiequelle, die andere landwirtschaftliche Maschinen in Bewegung setzte: Dreschmaschinen, Pressen usw. Bereits 1788 verrichtete ein von John Fitch gebautes Dampfschiff seinen regulären Dienst am Delaware River zwischen Philadelphia (Pennsylvania) und Burlington (New York State). Er hob 30 Passagiere an Bord und ging mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 8 Meilen pro Stunde. Der Dampfer von J. Fitch war kommerziell nicht erfolgreich, da eine gute Überlandstraße mit seiner Route konkurrierte. 1802 baute der schottische Ingenieur William Symington einen wettbewerbsfähigen Dampfer, und 1807 nutzte der amerikanische Ingenieur Robert Fulton Watts Dampfmaschine, um den ersten kommerziell erfolgreichen Dampfer anzutreiben. Am 21. Februar 1804 wurde die erste selbstfahrende Eisenbahn-Dampflokomotive, gebaut von Richard Trevithick, in den Penidarren Steel Works in Merthyr Tydville in Südwales ausgestellt.

Kolbendampfmaschinen

Hubkolbenmotoren verwenden Dampfenergie, um einen Kolben in einer abgedichteten Kammer oder einem Zylinder zu bewegen. Die Hubbewegung des Kolbens kann mechanisch in eine Linearbewegung von Kolbenpumpen oder in eine Drehbewegung zum Antrieb rotierender Teile von Werkzeugmaschinen oder Fahrzeugrädern umgewandelt werden.

Vakuummaschinen

Die frühen Dampfmaschinen wurden zunächst als "Feuerwehrfahrzeuge" und Watts "atmosphärische" oder "kondensierende" Maschinen bezeichnet. Sie arbeiten nach dem Vakuumprinzip und werden daher auch als „Vakuummotoren“ bezeichnet. Solche Maschinen dienten dem Antrieb von Kolbenpumpen, jedenfalls gibt es keine Hinweise darauf, dass sie für andere Zwecke verwendet wurden. Beim Betrieb einer Vakuumdampfmaschine wird zu Beginn des Hubes Niederdruckdampf in die Arbeitskammer oder den Zylinder eingelassen. Anschließend wird das Einlassventil geschlossen und der Dampf abgekühlt und kondensiert. Bei einem Newcomen-Motor wird Kühlwasser direkt in den Zylinder gesprüht und das Kondensat fließt in einen Kondensatsammler. Dadurch entsteht im Zylinder ein Unterdruck. Der Atmosphärendruck im oberen Teil des Zylinders drückt auf den Kolben und bewirkt, dass er sich nach unten bewegt, also den Arbeitshub.

Das ständige Kühlen und Nachheizen des Nehmerzylinders der Maschine war sehr verschwenderisch und ineffektiv, aber diese Dampfmaschinen ermöglichten es, Wasser aus tieferen Tiefen zu pumpen, als dies vor ihrem Erscheinen möglich war. Im Jahr erschien eine von Watt in Zusammenarbeit mit Matthew Boulton entwickelte Version der Dampfmaschine, deren Hauptinnovation die Entfernung des Kondensationsprozesses in einer speziellen separaten Kammer (Kondensator) war. Diese Kammer wurde in ein Bad mit kaltem Wasser gestellt und durch ein von einem Ventil überlapptes Rohr mit dem Zylinder verbunden. An die Kondensationskammer wurde eine spezielle kleine Vakuumpumpe (ein Prototyp einer Kondensatpumpe) angeschlossen, die von einem Kipphebel angetrieben wurde und verwendet wurde, um Kondensat aus dem Kondensator zu entfernen. Das dabei entstehende Warmwasser wurde über eine spezielle Pumpe (ein Prototyp einer Speisepumpe) wieder dem Kessel zugeführt. Eine weitere radikale Neuerung war der Verschluss des oberen Endes des Arbeitszylinders, in dessen oberem Teil sich nun Niederdruckdampf befand. Der gleiche Dampf war im Doppelmantel des Zylinders vorhanden und hielt seine Temperatur konstant. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens wurde dieser Dampf durch spezielle Rohre in den unteren Teil des Zylinders geleitet, um beim nächsten Hub zu kondensieren. Tatsächlich war die Maschine nicht mehr "atmosphärisch", und ihre Leistung hing jetzt von der Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckdampf und dem Vakuum ab, das sie erreichen konnte. Bei der Newcomen-Dampfmaschine wurde der Kolben mit etwas Wasser von oben geschmiert, bei Watts Auto war dies unmöglich, da sich jetzt im oberen Teil des Zylinders Dampf befand, musste auf Schmierung mit umgestellt werden eine Mischung aus Fett und Öl. Das gleiche Fett wurde in der Öldichtung der Zylinderstange verwendet.

Vakuumdampfmaschinen waren trotz der offensichtlichen Einschränkungen ihres Wirkungsgrades relativ sicher, sie verwendeten Niederdruckdampf, was dem allgemeinen niedrigen Niveau der Kesseltechnologie im 18. Jahrhundert durchaus entsprach. Die Maschinenleistung wurde durch den niedrigen Dampfdruck, die Zylindergröße, die Geschwindigkeit der Brennstoffverbrennung und die Wasserverdampfung im Kessel sowie die Größe des Kondensators begrenzt. Der maximale theoretische Wirkungsgrad wurde durch die relativ kleine Temperaturdifferenz auf beiden Seiten des Kolbens begrenzt; dies machte Vakuummaschinen für den industriellen Einsatz zu groß und zu teuer.

Kompression

Die Austrittsöffnung des Zylinders der Dampfmaschine schließt etwas früher, als der Kolben seine Endstellung erreicht, wodurch ein Teil des Abdampfes im Zylinder verbleibt. Dies bedeutet, dass es im Arbeitszyklus eine Kompressionsphase gibt, die das sogenannte "Dampfkissen" bildet, das die Bewegung des Kolbens in seinen Extrempositionen verlangsamt. Es beseitigt auch den plötzlichen Druckabfall ganz am Anfang der Ansaugphase, wenn Frischdampf in den Zylinder eintritt.

Vorauszahlung

Die beschriebene Wirkung des "Dampfpolsters" wird noch dadurch verstärkt, dass die Frischdampfzufuhr in den Zylinder etwas früher beginnt, als der Kolben die Endstellung erreicht, dh die Zufuhr etwas voreilt. Dieser Vorschub ist notwendig, damit, bevor der Kolben unter Frischdampfeinwirkung seinen Arbeitshub beginnt, der Dampf Zeit hat, den durch die vorangegangene Phase entstandenen Totraum, d Volumen des Zylinders, das nicht für die Kolbenbewegung verwendet wird.

Einfache Erweiterung

Die einfache Expansion geht davon aus, dass der Dampf nur dann funktioniert, wenn er sich im Zylinder ausdehnt und der Abdampf direkt in die Atmosphäre abgegeben wird oder in einen speziellen Kondensator gelangt. Dabei kann die Restwärme des Dampfes beispielsweise zur Beheizung eines Raumes oder eines Fahrzeugs sowie zur Vorwärmung des in den Kessel eintretenden Wassers genutzt werden.

Verbindung

Beim Expansionsvorgang im Zylinder der Hochdruckmaschine sinkt die Temperatur des Dampfes proportional zu seiner Expansion. Da in diesem Fall kein Wärmeaustausch stattfindet (adiabatischer Prozess), stellt sich heraus, dass Dampf mit einer höheren Temperatur in den Zylinder eintritt als er austritt. Solche Temperaturänderungen im Zylinder führen zu einer Verringerung der Effizienz des Prozesses.

Eine der Methoden, mit dieser Temperaturdifferenz umzugehen, wurde 1804 von dem englischen Ingenieur Arthur Wolfe vorgeschlagen, der sich patentieren ließ Wolfe Hochdruck-Verbunddampfmaschine... In dieser Maschine wurde Hochtemperaturdampf aus einem Dampfkessel in einen Hochdruckzylinder geleitet, und danach trat der darin mit einer niedrigeren Temperatur und einem niedrigeren Druck ausgestoßene Dampf in den Niederdruckzylinder (oder die Zylinder) ein. Dies reduzierte den Temperaturabfall in jedem Zylinder, was im Allgemeinen die Temperaturverluste verringerte und den Gesamtwirkungsgrad der Dampfmaschine verbesserte. Niederdruckdampf hatte ein größeres Volumen und erforderte daher ein größeres Zylindervolumen. Daher hatten Niederdruckzylinder in Verbundmaschinen einen größeren Durchmesser (und manchmal auch länger) als Hochdruckzylinder.

Dies wird auch als Doppelexpansion bezeichnet, da die Expansion des Dampfes in zwei Stufen erfolgt. Manchmal wurde ein Hochdruckzylinder mit zwei Niederdruckzylindern verbunden, was zu drei ungefähr gleich großen Zylindern führte. Diese Anordnung war leichter auszubalancieren.

Zweizylinder-Compoundiermaschinen können klassifiziert werden als:

• Kreuzverbindung- Die Zylinder sind nebeneinander angeordnet, ihre Dampfleitungen sind gekreuzt.
• Tandemverbindung- Die Zylinder sind in Reihe angeordnet und verwenden eine Spindel.
• Eckverbindung- Die Zylinder sind zueinander abgewinkelt, normalerweise 90 Grad, und arbeiten an einer Kurbel.

Nach den 1880er Jahren verbreiteten sich Verbunddampfmaschinen in Produktion und Transport und wurden praktisch der einzige Typ, der auf Dampfschiffen verwendet wurde. Ihr Einsatz auf Dampflokomotiven war nicht so verbreitet, da sie sich als zu schwierig herausstellten, auch weil die Arbeitsbedingungen der Dampflokomotiven im Eisenbahnverkehr schwierig waren. Trotz der Tatsache, dass Verbundlokomotiven nie zu einem Massenphänomen wurden (insbesondere in Großbritannien, wo sie nach den 1930er Jahren sehr selten und überhaupt nicht mehr verwendet wurden), erlangten sie in mehreren Ländern eine gewisse Popularität.

Mehrfachverlängerung

Vereinfachtes Diagramm einer Dreifachexpansionsdampfmaschine.
Hochdruckdampf (rot) aus dem Kessel strömt durch die Maschine und verlässt den Kondensator mit niedrigem Druck (blau).

Die logische Weiterentwicklung des Verbundschemas war die Hinzufügung zusätzlicher Ausbaustufen, die die Effizienz der Arbeit erhöhten. Das Ergebnis war ein Mehrfachexpansionsschema, das als Dreifach- oder sogar Vierfachexpansionsmaschinen bekannt ist. Diese Dampfmaschinen verwendeten eine Reihe von doppeltwirkenden Zylindern, deren Volumen mit jeder Stufe zunahm. Anstatt das Volumen der Niederdruckzylinder zu erhöhen, wurde manchmal, wie bei einigen Verbundmaschinen, eine Erhöhung der Anzahl verwendet.

Das rechte Bild zeigt den Betrieb einer Dreifachexpansionsdampfmaschine. Dampf strömt von links nach rechts durch das Auto. Der Ventilblock jedes Zylinders befindet sich links vom entsprechenden Zylinder.

Das Aufkommen dieser Art von Dampfmaschinen wurde für die Flotte besonders relevant, da die Größen- und Gewichtsanforderungen für Schiffsfahrzeuge nicht sehr streng waren und vor allem ein solches Schema es einfach machte, einen Kondensator zu verwenden, der Abdampf in der Form zurückführt von Frischwasser zurück zum Kessel (die Verwendung von Salzwasser zum Betreiben der Kessel war nicht möglich). Bodengestützte Dampfmaschinen hatten normalerweise keine Probleme mit der Wasserversorgung und konnten daher Abdampf in die Atmosphäre ableiten. Daher war ein solches Schema für sie weniger relevant, insbesondere angesichts seiner Komplexität, Größe und seines Gewichts. Die Dominanz der Mehrfachexpansionsdampfmaschinen endete erst mit dem Aufkommen und der weit verbreiteten Verwendung von Dampfturbinen. Moderne Dampfturbinen verwenden jedoch das gleiche Prinzip der Aufteilung der Strömung in Hoch-, Mittel- und Niederdruckzylinder.

Direktstrom-Dampfmaschinen

Direktstrom-Dampfmaschinen sind als Ergebnis eines Versuchs entstanden, einen Nachteil zu überwinden, der Dampfmaschinen mit traditioneller Dampfverteilung innewohnt. Tatsache ist, dass der Dampf in einer herkömmlichen Dampfmaschine ständig seine Bewegungsrichtung ändert, da auf jeder Seite des Zylinders das gleiche Fenster sowohl für den Dampfeinlass als auch für den Dampfauslass verwendet wird. Wenn der Abdampf den Zylinder verlässt, kühlt er die Wände und die Dampfverteilungskanäle. Frischer Dampf verbraucht dementsprechend einen gewissen Teil der Energie für das Erhitzen, was zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führt. Direktstrom-Dampfmaschinen haben ein zusätzliches Fenster, das am Ende jeder Phase von einem Kolben geöffnet wird und durch das der Dampf den Zylinder verlässt. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Maschine, da sich der Dampf in eine Richtung bewegt und der Temperaturgradient der Zylinderwände mehr oder weniger konstant bleibt. Einfachexpansions-Gleichstrommaschinen zeigen etwa den gleichen Wirkungsgrad wie Verbundmaschinen mit konventioneller Dampfverteilung. Darüber hinaus können sie mit höheren Drehzahlen betrieben werden und wurden daher vor dem Aufkommen von Dampfturbinen häufig zum Antrieb von elektrischen Generatoren verwendet, die eine hohe Drehzahl erfordern.

Direktstrom-Dampfmaschinen sind sowohl in Einfach- als auch in Doppelwirkung erhältlich.

Dampfturbine

Eine Dampfturbine besteht aus einer Reihe von rotierenden Scheiben, die auf einer einzigen Achse montiert sind und als Turbinenrotor bezeichnet werden, und einer Reihe von abwechselnden stationären Scheiben, die auf einer Basis befestigt sind, die als Stator bezeichnet wird. Die Rotorscheiben sind außen beschaufelt, diesen wird Dampf zugeführt und dreht die Scheiben. Die Statorscheiben haben ähnliche, im entgegengesetzten Winkel angeordnete Leitschaufeln, die dazu dienen, den Dampfstrom auf die nachfolgenden Rotorscheiben umzuleiten. Jede Rotorscheibe und ihre entsprechende Statorscheibe werden als Turbinenstufe bezeichnet. Anzahl und Größe der Stufen jeder Turbine werden so gewählt, dass die Nutzenergie des zugeführten Dampfes mit gleicher Geschwindigkeit und gleichem Druck maximiert wird. Der die Turbine verlassende Abdampf tritt in den Kondensator ein. Turbinen drehen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, daher werden normalerweise spezielle Untersetzungsgetriebe verwendet, wenn die Rotation auf andere Geräte übertragen wird. Außerdem können Turbinen ihre Drehrichtung nicht ändern und erfordern oft zusätzliche Umkehrmechanismen (manchmal werden zusätzliche Stufen der Umkehrdrehung verwendet).

Turbinen wandeln Dampfenergie direkt in Rotation um und benötigen keine zusätzlichen Mechanismen, um die Hin- und Herbewegung in Rotation umzuwandeln. Außerdem sind Turbinen kompakter als Kolbenmaschinen und haben eine konstante Kraft auf die Abtriebswelle. Da Turbinen einfacher konstruiert sind, benötigen sie in der Regel weniger Wartung.

Andere Arten von Dampfmaschinen

Anwendung

Dampfmaschinen lassen sich nach ihrer Anwendung wie folgt einteilen:

Stationäre Maschinen

Dampfhammer

Dampfmaschine in einer alten Zuckerfabrik, Kuba

Stationäre Dampfmaschinen lassen sich je nach Einsatzart in zwei Typen einteilen:

• Maschinen mit variabler Leistung, darunter Walzwerksmaschinen, Dampfwinden und ähnliche Geräte, die häufig anhalten und die Drehrichtung ändern müssen.
• Kraftmaschinen, die selten anhalten und die Drehrichtung nicht ändern sollten. Dazu gehören Leistungsmotoren in Kraftwerken sowie Industriemotoren, die in Fabriken, Fabriken und Seilbahnen verwendet wurden, bevor die elektrische Traktion weit verbreitet war. Bei Schiffsmodellen und Sondergeräten werden Motoren mit geringer Leistung eingesetzt.

Die Dampfwinde ist im Wesentlichen ein stationärer Motor, der jedoch beweglich auf einem Grundrahmen montiert ist. Er kann mit einem Seil am Anker befestigt und durch Eigenzug an einen neuen Ort bewegt werden.

Transportmaschinen

Dampfmaschinen wurden verwendet, um verschiedene Arten von Fahrzeugen anzutreiben, darunter:

• Landfahrzeuge:
  • Dampfauto
  • Dampftraktor
  • Dampfbagger und sogar
• Dampfflugzeug.

In Russland wurde 1834 die erste betriebsfähige Dampflokomotive von E. A. und M. E. Cherepanov im Werk Nizhne-Tagil zum Transport von Erzen gebaut. Er entwickelte eine Geschwindigkeit von 13 Werst pro Stunde und transportierte mehr als 200 Pud (3,2 Tonnen) Fracht. Die Länge der ersten Eisenbahn betrug 850 m.

Die Vorteile von Dampfmaschinen

Der Hauptvorteil von Dampfmaschinen besteht darin, dass sie fast jede Wärmequelle nutzen können, um sie in mechanische Arbeit umzuwandeln. Dies unterscheidet sie von Verbrennungsmotoren, bei denen jeder Typ die Verwendung einer bestimmten Kraftstoffsorte erfordert. Dieser Vorteil macht sich am deutlichsten bei der Nutzung von Kernkraft bemerkbar, da ein Kernreaktor keine mechanische Energie erzeugen kann, sondern nur Wärme erzeugt, die zur Erzeugung von Dampf verwendet wird, der Dampfmaschinen (meist Dampfturbinen) antreibt. Darüber hinaus gibt es andere Wärmequellen, die in Verbrennungsmotoren nicht genutzt werden können, wie zum Beispiel Solarenergie. Eine interessante Richtung ist die Nutzung der Energie der Temperaturdifferenz des Weltozeans in verschiedenen Tiefen.

Auch andere Typen von Verbrennungsmotoren weisen ähnliche Eigenschaften auf, wie beispielsweise der Stirling-Motor, der einen sehr hohen Wirkungsgrad bieten kann, jedoch in Gewicht und Größe deutlich größer ist als moderne Typen von Dampfmaschinen.

Dampflokomotiven funktionieren in großen Höhen gut, da ihre Effizienz aufgrund des niedrigen Atmosphärendrucks nicht abnimmt. Noch heute werden in den Bergregionen Lateinamerikas Dampflokomotiven eingesetzt, obwohl sie im Flachland längst durch modernere Lokomotiven ersetzt wurden.

In der Schweiz (Brienz Rothhorn) und Österreich (Schafberg Bahn) haben sich neue Trockendampflokomotiven bewährt. Dieser Dampflokomotivtyp wurde auf Basis der Modelle der Schweizerischen Lokomotiv- und Maschinenwerke (SLM) entwickelt, mit vielen modernen Verbesserungen, wie dem Einsatz von Wälzlagern, moderner Wärmedämmung, Verbrennung von Leichtölfraktionen als Kraftstoff, verbesserte Dampfleitungen , usw. ... Dadurch haben diese Lokomotiven einen um 60 % geringeren Kraftstoffverbrauch und einen deutlich geringeren Wartungsaufwand. Die wirtschaftlichen Qualitäten solcher Lokomotiven sind mit denen moderner Diesel- und Elektrolokomotiven vergleichbar.

Zudem sind Dampflokomotiven deutlich leichter als Diesel- und Elektrolokomotiven, was vor allem bei Bergbahnen wichtig ist. Die Besonderheit von Dampfmaschinen besteht darin, dass sie kein Getriebe benötigen und die Kraft direkt auf die Räder übertragen.

Effizienz

Ein Dampfmotor, der Dampf in die Atmosphäre ablässt, hat einen praktischen Wirkungsgrad (einschließlich eines Kessels) von 1 bis 8 %, aber ein Kondensatormotor mit erweitertem Strömungsweg kann den Wirkungsgrad um bis zu 25 % oder mehr verbessern.

Die moderne Welt zwingt viele Erfinder, wieder auf die Idee zurückzukommen, eine Dampfanlage in Bewegungsmitteln zu verwenden. Die Maschinen haben die Möglichkeit, mehrere Optionen für mit Dampf betriebene Aggregate zu verwenden.

Kolbenmotor

Moderne Dampfmaschinen können in mehrere Gruppen eingeteilt werden:

Strukturell umfasst die Installation:

• Startvorrichtung;
• das Aggregat ist ein Zweizylinder;
• ein Dampfgenerator in einem speziellen Behälter, der mit einer Spule ausgestattet ist.

Der Prozess ist wie folgt. Nach dem Einschalten der Zündung beginnt Strom aus der Batterie der drei Motoren zu fließen. Von Anfang an wird ein Gebläse in Betrieb genommen, das Luftmassen durch den Kühler pumpt und durch Luftkanäle zu einer Mischvorrichtung mit Brenner befördert.

Gleichzeitig aktiviert der nächste Elektromotor die Kraftstoffförderpumpe und fördert Kondensatmassen aus dem Tank durch die Serpentinenvorrichtung des Heizelements zum Körper des Wasserabscheiders und die im Economiser befindliche Heizung zum Dampferzeuger.
Vor dem Starten des Dampfes ist es nicht möglich, zu den Zylindern zu gelangen, da der Weg durch die Drosselklappe oder den Schieber blockiert wird, die von der Wippenmechanik gesteuert werden. Durch Drehen der Griffe zur für die Bewegung notwendigen Seite und Öffnen des Ventils aktiviert der Mechaniker den Dampfmechanismus.
Die verbrauchten Brüden werden durch einen einzigen Sammler dem Verteilerventil zugeführt, in dem sie in ein Paar ungleicher Anteile aufgeteilt werden. Ein kleinerer Teil tritt in die Mischbrennerdüse ein, vermischt sich mit der Luftmasse, entzündet sich an der Kerze. Die entstehende Flamme beginnt den Behälter aufzuheizen. Danach gelangt das Verbrennungsprodukt in den Wasserabscheider, es kommt zur Kondensation von Feuchtigkeit, die in einen speziellen Wassertank fließt. Das restliche Gas strömt aus.

Die Dampfanlage kann direkt an den Antriebsstrang des Maschinengetriebes angeschlossen werden und beim Anfahren setzt sich die Maschine in Bewegung. Um die Effizienz zu steigern, empfehlen Experten jedoch den Einsatz von Kupplungsmechanik. Dies ist nützlich für das Abschleppen und verschiedene Inspektionsaktivitäten.

Das Gerät zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, praktisch ohne Einschränkungen zu arbeiten, Überlastungen sind möglich, es gibt eine breite Palette von Leistungsparametern. Es sollte hinzugefügt werden, dass die Dampfmaschine bei jedem Stopp aufhört zu arbeiten, was über den Motor nicht gesagt werden kann.

Bei der Konstruktion muss kein Getriebe, kein Anlasser, kein Luftfilter, kein Vergaser oder kein Turbolader installiert werden. Außerdem gibt es das Zündsystem in einer vereinfachten Version, es gibt nur eine Kerze.

Zusammenfassend kann hinzugefügt werden, dass die Herstellung solcher Autos und ihr Betrieb billiger sein werden als Autos mit Verbrennungsmotor, da der Kraftstoff billig ist und die bei der Herstellung verwendeten Materialien am billigsten sind.

Es begann seine Expansion zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Und schon damals wurden nicht nur große Einheiten für industrielle Zwecke gebaut, sondern auch dekorative. Die meisten ihrer Käufer waren wohlhabende Adlige, die sich und ihre Kinder amüsieren wollten. Nachdem Dampfmaschinen ein Teil des gesellschaftlichen Lebens wurden, wurden dekorative Maschinen in Universitäten und Schulen als Bildungsmodelle verwendet.

Moderne Dampfmaschinen

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begann die Bedeutung von Dampfmaschinen zu sinken. Eine der wenigen Firmen, die weiterhin dekorative Mini-Motoren herstellten, war die britische Firma Mamod, die es Ihnen noch heute ermöglicht, ein Muster dieser Ausrüstung zu erwerben. Aber die Kosten für solche Dampfmaschinen können leicht über zweihundert Pfund steigen, was für ein Schmuckstück für ein paar Nächte nicht so wenig ist. Darüber hinaus ist es für diejenigen, die gerne alle möglichen Mechanismen selbst zusammenbauen, viel interessanter, eine einfache Dampfmaschine mit eigenen Händen zu bauen.

Es ist sehr einfach. Das Feuer heizt den Kessel mit Wasser auf. Unter Temperatureinfluss verwandelt sich das Wasser in Dampf, der den Kolben drückt. Solange Wasser im Tank ist, dreht sich das mit dem Kolben verbundene Schwungrad. Dies ist die Standardausführung für eine Dampfmaschine. Aber Sie können ein Modell mit einer ganz anderen Konfiguration zusammenbauen.

Nun, lass uns vom theoretischen Teil zu lustigeren Dingen übergehen. Wenn Sie daran interessiert sind, etwas mit Ihren eigenen Händen zu machen, und Sie von solchen exotischen Autos überrascht sind, dann ist dieser Artikel für Sie. Wir informieren Sie darin gerne über verschiedene Möglichkeiten, wie Sie eine Dampfmaschine mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen können. Gleichzeitig bereitet der Prozess der Schaffung eines Mechanismus nicht weniger Freude als sein Start.

Methode 1: DIY Mini-Dampfmaschine

Also, lass uns beginnen. Lassen Sie uns die einfachste Dampfmaschine mit unseren eigenen Händen zusammenbauen. Zeichnungen, komplexe Werkzeuge und Spezialkenntnisse sind nicht erforderlich.

Zu Beginn nehmen wir unter jedem Getränk hervor. Schneiden Sie das untere Drittel davon ab. Da scharfe Kanten entstehen, müssen diese mit einer Zange nach innen gebogen werden. Wir tun dies sorgfältig, um uns nicht zu schneiden. Da die meisten Aluminiumdosen einen konkaven Boden haben, muss er nivelliert werden. Es reicht aus, es mit dem Finger fest auf eine harte Oberfläche zu drücken.

In einem Abstand von 1,5 cm von der Oberkante des resultierenden "Glases" müssen zwei gegenüberliegende Löcher gebohrt werden. Es empfiehlt sich hierfür einen Locher zu verwenden, da diese einen Durchmesser von mindestens 3 mm aufweisen müssen. Stellen Sie eine dekorative Kerze auf den Boden des Glases. Jetzt nehmen wir gewöhnliche Tischfolie, falten sie und wickeln dann unseren Minibrenner von allen Seiten ein.

Minidüsen

Als nächstes müssen Sie ein Stück Kupferrohr mit einer Länge von 15-20 cm nehmen.Es ist wichtig, dass es innen hohl ist, da dies unser Hauptmechanismus ist, um die Struktur in Bewegung zu setzen. Der mittlere Teil der Tube wird 2 oder 3 mal um den Bleistift gewickelt, so dass eine kleine Spirale entsteht.

Nun müssen Sie dieses Element so platzieren, dass sich die gebogene Stelle direkt über dem Kerzendocht befindet. Geben Sie dazu der Tube die Form des Buchstabens "M". Gleichzeitig zeigen wir die Abschnitte an, die durch die Löcher in der Bank hinuntergehen. Somit ist das Kupferrohr starr über dem Docht befestigt und seine Kanten sind eine Art Düsen. Damit sich die Struktur drehen kann, müssen die gegenüberliegenden Enden des "M-Elements" um 90 Grad in verschiedene Richtungen gebogen werden. Der Bau der Dampfmaschine ist fertig.

Motorstart

Das Glas wird in einen Behälter mit Wasser gestellt. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Kanten des Rohres unter seiner Oberfläche liegen. Sollten die Düsen nicht lang genug sein, kann am Dosenboden ein kleines Gewicht angebracht werden. Aber achten Sie darauf, nicht den ganzen Motor zu versenken.

Jetzt müssen Sie das Rohr mit Wasser füllen. Dazu können Sie eine Kante ins Wasser absenken und mit der zweiten wie durch einen Schlauch Luft ansaugen. Wir senken das Glas ins Wasser. Wir zünden den Docht der Kerze an. Nach einer Weile verwandelt sich das Wasser in der Spirale in Dampf, der unter Druck aus den gegenüberliegenden Enden der Düsen herausfliegt. Das Glas beginnt sich schnell genug im Behälter zu drehen. So haben wir mit unseren eigenen Händen eine Dampfmaschine bekommen. Wie Sie sehen, ist alles einfach.

Dampfmaschinenmodell für Erwachsene

Jetzt komplizieren wir die Aufgabe. Lassen Sie uns mit unseren eigenen Händen eine ernsthaftere Dampfmaschine zusammenbauen. Zuerst müssen Sie eine Farbdose nehmen. Dabei sollten Sie darauf achten, dass es absolut sauber ist. Schneiden Sie 2-3 cm vom Boden ein Rechteck mit den Maßen 15 x 5 cm an die Wand und legen Sie die lange Seite parallel zum Dosenboden. Schneiden Sie aus dem Metallgitter ein Stück von 12 x 24 cm aus, messen Sie 6 cm von beiden Enden der Längsseite und biegen Sie diese Abschnitte in einem Winkel von 90 Grad. Wir bekommen einen kleinen "Plattformtisch" mit einer Fläche von 12 x 12 cm mit 6 cm Beinen. Wir installieren die resultierende Struktur auf dem Boden der Dose.

Um den Umfang des Deckels müssen mehrere Löcher gebohrt und halbkreisförmig entlang einer Hälfte des Deckels platziert werden. Es ist wünschenswert, dass die Löcher einen Durchmesser von etwa 1 cm haben, dies ist notwendig, um eine ausreichende Belüftung des Innenraums zu gewährleisten. Eine Dampfmaschine funktioniert nicht gut, wenn nicht genug Luft vorhanden ist, um den Brandherd zu erreichen.

Hauptelement

Wir machen eine Spirale aus einem Kupferrohr. Nehmen Sie etwa 6 Meter weiches Kupferrohr von 1/4 Zoll (0,64 cm). Wir messen 30 cm von einem Ende, von diesem Punkt aus ist es notwendig, fünf Windungen einer Spirale mit einem Durchmesser von jeweils 12 cm zu machen. Der Rest des Rohres wird zu 15 Ringen mit einem Durchmesser von 8 cm gebogen, so dass am anderen Ende 20 cm Rohr frei sein sollten.

Beide Leitungen werden durch Öffnungen im Deckel der Dose geführt. Sollte sich herausstellen, dass die Länge des geraden Abschnitts dafür nicht ausreicht, kann eine Spiralwindung aufgebogen werden. Kohle wird auf eine vorinstallierte Plattform gelegt. In diesem Fall sollte die Spirale direkt über dieser Plattform platziert werden. Die Kohle wird sorgfältig zwischen den Windungen ausgelegt. Das Glas kann nun geschlossen werden. Als Ergebnis haben wir eine Feuerbüchse, die den Motor antreibt. Die Dampfmaschine ist fast mit unseren eigenen Händen fertig. Ein bisschen geblieben.

Wassertank

Jetzt müssen Sie eine andere Farbdose nehmen, jedoch bereits in einer kleineren Größe. In die Mitte des Deckels wird ein Loch von 1 cm Durchmesser gebohrt, an der Seite der Dose zwei weitere Löcher - eines fast unten, das zweite - höher, am Deckel selbst.

Nehmen Sie zwei Krusten, in deren Mitte ein Loch aus den Durchmessern des Kupferrohrs gemacht wird. In die eine Kruste wird ein 25 cm langes Plastikrohr gesteckt, in die andere 10 cm, so dass ihr Rand kaum aus den Korken herausschaut. In die untere Öffnung einer kleinen Dose wird eine Kruste mit einer langen Röhre und in die obere Öffnung eine kürzere Röhre eingesetzt. Stellen Sie die kleinere Dose so auf die große Farbdose, dass sich das Loch im Boden auf der gegenüberliegenden Seite der Belüftungsöffnungen der großen Dose befindet.

Ergebnis

Als Ergebnis sollten Sie die folgende Konstruktion erhalten. Wasser wird in ein kleines Gefäß gegossen, das durch ein Loch im Boden in ein Kupferrohr fließt. Unter der Spirale wird ein Feuer entzündet, das den Kupferbehälter aufheizt. Heißer Dampf steigt das Rohr nach oben.

Damit der Mechanismus vollständig ist, müssen am oberen Ende des Kupferrohrs ein Kolben und ein Schwungrad angebracht werden. Als Ergebnis wird die thermische Energie der Verbrennung in mechanische Rotationskräfte des Rades umgewandelt. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Schemata zur Herstellung eines solchen Verbrennungsmotors, aber bei allen sind immer zwei Elemente beteiligt - Feuer und Wasser.

Zusätzlich zu diesem Design können Sie Dampf sammeln, dies ist jedoch Material für einen völlig separaten Artikel.

Bei der Erwähnung von "Dampfmaschinen" denkt man oft an Dampfmaschinen oder Stanley Steamer Cars, aber diese Mechanismen sind nicht auf den Transport beschränkt. Dampfmaschinen, die vor etwa zwei Jahrtausenden erstmals in primitiver Form entstanden, haben sich in den letzten drei Jahrhunderten zu den größten Stromquellen entwickelt, und heute produzieren Dampfturbinen etwa 80 Prozent des weltweiten Stroms. Um die Natur der physikalischen Kräfte, auf deren Grundlage ein solcher Mechanismus funktioniert, besser zu verstehen, empfehlen wir Ihnen, Ihre eigene Dampfmaschine aus gewöhnlichen Materialien mit einer der hier vorgeschlagenen Methoden herzustellen! Um zu beginnen, gehen Sie zu Schritt 1.

Schritte

Blechdosendampfmaschine (für Kinder)

Schneiden Sie den Boden der Aludose im Abstand von 6,35 cm ab. Schneiden Sie den Boden der Aluminiumdose mit einer Metallschere gleichmäßig auf etwa ein Drittel der Höhe ab.

Klappen Sie die Blende zusammen und drücken Sie sie mit einer Zange nach unten. Um scharfe Kanten zu vermeiden, falten Sie den Rand der Dose nach innen. Achten Sie darauf, sich dabei nicht zu verletzen.

Drücken Sie von innen auf den Boden der Dose, um sie flach zu drücken. Die meisten Getränkedosen aus Aluminium haben einen runden Boden und einen gewölbten Boden. Begradigen Sie den Boden, indem Sie mit dem Finger drücken oder ein kleines Glas mit flachem Boden verwenden.

Stanzen Sie zwei Löcher an gegenüberliegenden Seiten der Dose, 1,3 cm von der Oberseite entfernt. Um Löcher zu machen, funktioniert entweder ein Papierlocher oder ein Nagel mit einem Hammer. Sie benötigen Löcher mit einem Durchmesser von etwas mehr als drei Millimetern.

Stellen Sie eine kleine Teelichtkerze in die Mitte des Glases. Zerknülle die Folie und lege sie unter und um die Kerze herum, damit sie sich nicht bewegt. Solche Kerzen kommen meist in speziellen Ständern, damit das Wachs nicht schmelzen und in die Aludose fließen sollte.

Wickeln Sie das mittlere Stück Kupferrohr 15-20 cm lang um den Bleistift 2 oder 3 Umdrehungen, um eine Spule zu bilden. Das 3-mm-Rohr sollte sich leicht um den Bleistift biegen lassen. Sie benötigen genügend gebogene Schläuche, um sich über die Oberseite der Dose zu erstrecken, plus zusätzliche 5 cm gerade auf jeder Seite.

Fädeln Sie die Enden der Röhrchen durch die Löcher im Glas. Die Mitte der Spule sollte sich über dem Docht der Kerze befinden. Es ist wünschenswert, dass die geraden Abschnitte des Rohres auf beiden Seiten der Dose gleich lang sind.

Biegen Sie die Enden der Rohre mit einer Zange zu einem rechten Winkel. Biegen Sie die geraden Abschnitte der Tube so, dass sie von gegenüberliegenden Seiten der Dose in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Dann wieder falten Sie sie nach unten, so dass sie unter den Boden der Dose fallen. Wenn alles fertig ist, sollten Sie Folgendes erhalten: Der schlangenförmige Teil der Röhre befindet sich in der Mitte der Dose über der Kerze und geht in zwei schräge, in entgegengesetzte Richtungen blickende "Düsen" auf beiden Seiten der Dose über.

Tauchen Sie das Glas in eine Schüssel mit Wasser, während die Enden des Röhrchens untergetaucht werden sollten. Ihr "Boot" muss fest auf der Oberfläche stehen. Wenn die Enden des Schlauchs nicht ausreichend in Wasser eingetaucht sind, versuchen Sie, das Gefäß etwas schwerer zu machen, aber versenken Sie es nie.

Füllen Sie das Röhrchen mit Wasser. Am einfachsten ist es, ein Ende ins Wasser zu tauchen und am anderen Ende wie an einem Strohhalm zu ziehen. Sie können auch einen Auslass des Schlauchs mit dem Finger blockieren und den anderen unter dem Wasserstrahl aus dem Wasserhahn ersetzen.

Zünde eine Kerze an. Nach einer Weile erhitzt sich das Wasser in der Röhre und kocht. Wenn es sich in Dampf verwandelt, entweicht es durch die "Düsen", wodurch sich das gesamte Glas in der Schüssel dreht.

Lackierkanne Dampfmaschine (für Erwachsene)

Schneiden Sie ein rechteckiges Loch in der Nähe des Bodens der 4-Liter-Farbdose. Machen Sie ein horizontales rechteckiges Loch von 15 x 5 cm in die Seite der Dose in der Nähe des Bodens.

• Stellen Sie sicher, dass diese Dose (und die andere verwendete) nur Latexfarbe enthält und waschen Sie sie vor Gebrauch gründlich mit Seifenwasser aus.

1. Schneiden Sie einen 12 x 24 cm großen Streifen Metallgitter zu. Biegen Sie von jeder Kante 6 cm in einem Winkel von 90 o entlang der Länge ab. Sie erhalten eine quadratische Plattform von 12 x 12 cm mit zwei 6 cm langen Beinen. Legen Sie sie mit den Beinen nach unten in das Glas und richten Sie sie an den Kanten des ausgeschnittenen Lochs aus.

   Machen Sie einen Halbkreis aus den Löchern um den Umfang des Deckels. Anschließend verbrennen Sie Kohle in der Dose, um die Dampfmaschine mit Wärme zu versorgen. Bei Sauerstoffmangel verbrennt die Kohle nicht gut. Um die notwendige Belüftung des Gefäßes zu gewährleisten, bohren oder stanzen Sie mehrere Löcher in den Deckel, die an den Rändern einen Halbkreis bilden.

   • Idealerweise sollte der Durchmesser der Belüftungslöcher etwa 1 cm betragen.

2. Machen Sie eine Spule aus einem Kupferrohr. Nehmen Sie ca. 6 m weiches Kupferrohr mit einem Durchmesser von 6 mm und messen Sie an einem Ende 30 cm. Beginnen Sie an dieser Stelle fünf Windungen mit einem Durchmesser von 12 cm. Falten Sie die verbleibende Länge des Rohres in 15 Windungen mit einem Durchmesser von 8 cm. Sie sollten ca. 20 cm haben ...

   Führen Sie beide Enden der Spule durch die Öffnungen in der Abdeckung. Biegen Sie beide Enden der Spule so, dass sie nach oben zeigen und führen Sie beide durch eines der Löcher in der Abdeckung. Wenn die Länge des Rohrs nicht ausreicht, müssen Sie eine der Windungen leicht aufbiegen.

   Legen Sie die Spule und Holzkohle in das Glas. Legen Sie die Spule auf die Mesh-Plattform. Füllen Sie den Raum um und innerhalb der Spule mit Holzkohle. Schließen Sie die Abdeckung sicher.

   Bohren Sie die Schlauchlöcher in die kleinere Dose. Bohren Sie ein 1 cm großes Loch in die Mitte des Deckels einer Literdose Bohren Sie zwei 1 cm große Löcher an der Seite der Dose - eines in der Nähe des Dosenbodens und das zweite darüber in der Nähe des Deckels.

   Stecken Sie das versiegelte Plastikrohr in die seitlichen Löcher der kleineren Dose. Verwenden Sie die Enden des Kupferrohrs, um Löcher in die Mitte der beiden Stopfen zu stanzen. Stecken Sie in den einen Stopfen ein 25 cm langes starres Plastikrohr und in den anderen Stopfen das gleiche Rohr mit 10 cm Länge, sie sollten im Stau fest sitzen und ein wenig herausschauen. Stecken Sie den Stopfen mit dem längeren Rohr in das untere Loch der kleineren Dose und den Stopfen mit dem kürzeren Rohr in das obere Loch. Befestigen Sie die Rohre an jedem Stopfen mit Schlauchschellen.

   Verbinden Sie das Rohr der größeren Dose mit dem Rohr der kleineren Dose. Stellen Sie das kleinere Glas über das größere Glas, wobei das Röhrchen und der Stopfen von den Öffnungen des größeren Glases weg zeigen. Befestigen Sie den Schlauch vom unteren Stopfen mit Metallband an dem Schlauch, der aus dem Boden der Kupferspule herauskommt. Befestigen Sie dann auf die gleiche Weise das Rohr vom oberen Stopfen, wobei das Rohr oben aus der Spule herauskommt.

   Stecken Sie das Kupferrohr in die Anschlussdose. Entfernen Sie mit einem Hammer und einem Schraubendreher den Mittelteil des runden Metallschaltkastens. Sichern Sie die Kabelklemme mit dem Sicherungsring. Führen Sie 15 cm Kupferrohr mit 1,3 cm Durchmesser in den Kabelbinder ein, so dass das Rohr einige Zentimeter unter das Loch in der Dose ragt. Die Kanten dieses Endes mit einem Hammer nach innen stumpfen. Stecken Sie dieses Ende des Röhrchens in das Loch im Deckel des kleineren Glases.

   Stecken Sie den Spieß in den Dübel. Nehmen Sie einen normalen Holz-Grillspieß und stecken Sie ihn in ein Ende eines 1,5 cm langen hohlen Holzdübels mit einem Durchmesser von 0,95 cm. Stecken Sie den Dübel mit dem Spieß in das Kupferrohr im Metallanschlusskasten mit dem Spieß nach oben.

   • Während des Betriebs unseres Motors wirken der Spieß und der Dübel als "Kolben". Um die Bewegung des Kolbens besser zu sehen, können Sie eine kleine Papierfahne daran anbringen.

3. Bereiten Sie den Motor für den Betrieb vor. Entfernen Sie die Anschlussdose von der kleineren oberen Dose und füllen Sie die obere Dose mit Wasser. Lassen Sie es in die Kupferspule fließen, bis die Dose zu 2/3 mit Wasser gefüllt ist. Alle Anschlüsse auf Dichtheit prüfen. Befestigen Sie die Glasdeckel fest, indem Sie mit einem Hammer darauf klopfen. Bringen Sie die Anschlussdose wieder über dem kleineren oberen Glas an.

4. Den Motor starten! Zerknüllen Sie Zeitungsstücke und legen Sie sie in den Raum unter dem Netz an der Unterseite des Motors. Wenn die Holzkohle angezündet ist, lassen Sie sie etwa 20-30 Minuten brennen. Wenn sich das Wasser in der Rohrschlange erwärmt, baut sich Dampf in der oberen Kanne auf. Wenn der Dampf einen ausreichenden Druck erreicht hat, drückt er den Dübel und Spieß nach oben. Nachdem der Druck abgelassen wurde, bewegt sich der Kolben durch die Schwerkraft nach unten. Schneiden Sie bei Bedarf einen Teil des Spießes ab, um das Gewicht des Kolbens zu reduzieren - je leichter er ist, desto häufiger "springt er" auf. Versuchen Sie, einen Spieß mit einem solchen Gewicht herzustellen, dass sich der Kolben mit konstanter Geschwindigkeit "bewegt".

   • Sie können den Brennvorgang beschleunigen, indem Sie den Luftstrom in die Lüftungsöffnungen mit einem Haartrockner erhöhen.

5. Beachten Sie die Sicherheit. Sorgfalt beim Umgang mit einer selbstgebauten Dampfmaschine ist für uns selbstverständlich. Führen Sie es niemals in Innenräumen aus. Betreiben Sie es niemals in der Nähe von brennbaren Materialien wie trockenen Blättern oder überhängenden Ästen. Verwenden Sie den Motor nur auf einer festen, nicht brennbaren Oberfläche wie Beton. Wenn Sie mit Kindern oder Jugendlichen arbeiten, sollten Sie diese nicht unbeaufsichtigt lassen. Kindern und Jugendlichen ist es untersagt, sich dem Motor zu nähern, während Holzkohle darin brennt. Wenn Sie die Temperatur des Motors nicht kennen, gehen Sie davon aus, dass er so heiß ist, dass er nicht berührt werden kann.

   • Achten Sie darauf, dass Dampf aus dem oberen „Kessel“ entweichen kann. Sollte der Kolben aus irgendeinem Grund stecken bleiben, kann sich in der kleineren Dose Druck aufbauen. Im schlimmsten Fall kann die Bank explodieren, was sehr gefährlich.

• Stellen Sie die Dampfmaschine in ein Plastikboot und tauchen Sie beide Enden in das Wasser, um ein Dampfspielzeug zu schaffen. Sie können ein einfaches Boot aus einer Plastik-Soda- oder Bleichmittelflasche schneiden, um Ihr Spielzeug nachhaltiger zu machen.