Střípky z historie – Parní kotle – 6. část

Čtenářům Topin přinášíme unikátní a velmi zajímavý materiál, který byl publikován v encyklopedii Kronika práce, osvěty, průmyslu a nálezův, vydávané již od roku 1846 pražským nakladatelem I. L. Koberem. V roce 1905 zde byly v IX. díle souhrnně publikovány všechny tehdy známé poznatky věnované páře a parním kotlům. Obsáhlý článek je natolik pozoruhodný a odborně zajímavý i v současnosti, že ho publikujeme v našem časopise bez krácení, a tedy na pokračování.

V dnešním vydání časopisu Topin předkládáme čtenářům 6. pokračování článku Parní kotle. Předchozí části jsme uveřejnili v sešitech Topin č. 3, 4–5, 7/2021 a 1, 3/2022.

Měření napnutí parního v kotli.

Zákon:
Každý kotel budiž aspoň jedním spolehlivým a správným manometrem opatřen, na jehož stupnici nejvyšší dovolené napnutí zvláště třeba vyznačiti.

Manometr budiž dále tak umístěn, aby se mohl v každý čas pozoro vati. Na kotli má býti krom toho upraven nástavek pro manometr kon trolní se 3/4palcovým anglickým závitem Withworthovým. Jak kontrolní, tak závodový manometr musí se dáti každý pro sebe uzavříti.

Přesné měření napnutí děje se manometrem rtuťovým, užívá se ho však zřídka. Nejčastěji a skorem výhradně užívá se manometrů pérových (pružinkových) a sice ve dvou provedeních:

Dle Schäffera a Budenberga v Magdeburgu (obr. 18).
Péro jest vlnitá deska ocelová a upevněná v okrajích pouzdra b. K vrchní části desky připevněna je tyčinka c, jež klouby a výsečí kru hovou d přenáší pohyb desky a na ručičku e, ukazující tlak páry na stupnici. Při f vstupuje pára. Ručička spojena je se zvláštním spiralním pérem, aby se snaze pohybovala zpět.

Dle Bourdona (obr. 19).
Základní myšlenkou tohoto manometru jest, že trubička průřezu ovál­ního, kruhově zahnutá, po jednom konci upevněná, po druhém volná, vnitřkem spojena s prostorem parním, pohybuje se při změně napjetí páry, jež do trubičky má přístup. Tento pohyb přenáší se mechanismem na ručičku ukazující na stupnici velikost působícího tlaku.

Manometry ty zovou se také trubkové.

Aby se manometr a zvláště destička neb trubka chránily, zaohne se trubka spojovací, tak že povstane zvláštní záhyb vyplněný vodou kondensační. Následkem toho nestýká se manometr přímo s parou a na pružinu přenáší se tlak vodou kondensační, jejíž teplota je daleko nižší než teplota páry.

Je-li manometr dobrý, jde ručička jeho, uzavře-li se páře přístup zvolna, však stále, až na nulu v chodu klesá ručička neb stoupá bez skoků a ukazuje-li největší tlak, uvede se v činnost pojišťovací ventil. Chvěje-li se ručička, není to vadou, spíše známkou citlivosti manometru, jenž takto každý i sebe menší úbytek tlaku oznamuje.

Potí-li se zasklení pouzdra manome­ trového, značí to, že deska neb trubka je poškozena, a manometr takový budiž pak ihned vyměněn.

Ku kontrole, že nepřekročen nejvyšší dovolený tlak, upravena jest v manometru ještě jedna ručička, udávající obyčejně nej vyšší dovolené napnutí páry. Tato ručička opatřena je výstupkem a překročí-li se dovolené napnutí páry bere ji vlastní ručička manometrová nárazem na tento výstupek ssebou. Jde-li pak hlavní ručička zpět, zůstává ručička narážkou opatřená v nejkrajnější poloze a udává oč proti předpisu překročen tlak. Tato kontrolní ručička uvede se do původní polohy jen po otevření pouzdra manometrového.

Krom toho užívá se elektrických přístrojů poplašných a různých kon­trolních v každý čas tlak graficky znázorňujících.

Pojišťovací ventil.

Zákon:
Na každém kotli budiž aspoň jeden, má-li však kotel více výhřevné plochy než 2.5 m2, alespoň dva pojišťovací ventily. Zatížení ventilu nechť se řídí napjetím páry, na něž kotel byl vyzkoušen.

Zatížení při kotlech nehybných smí se díti jen závažím umístěným vždy na konci páky. Při lokomobilách musí se aspoň jeden ventil zatížit závažím, druhý možno opatřit zátěžkem pružinovým. Na lokomotivách lze oba ventily zatížit vahou pružinovou. Přísně se zakazuje měniti zatížení ať závažím nebo napnutím pružiny.

Ventil pojišťovací (obr. 20) skládá se z komory a, v níž se volně po hybuje ventil b. Týž přitlačován je na své sedlo hrotem d od páky h, otáčivé kol bodu c a zatížené na druhém konci buď závažím Q neb zátěžkem vzpruhovým takové velikosti neb takového napnutí, mnoho-li je třeba, aby mez dovoleného napjetí páry nebyla překročena. Vedením f omezen je zároveň zdvih páky i ventilu, tak že se ventil při náhlém od lehčení jen do jisté míry nadzvedne.

Pojišťovacím ventilem má přebytečná pára z kotle unikati, a jelikož množství vyvinuté páry závisí od velikosti výhřevné plochy, má též ventil pojišťovací být přiměřený rozsahu plochy výhřevné.

Aby na ventil pojišťovací působila pára co možná suchá, dává se na nejvyšší místo parního kotle.

Pojišťovací ventil jest nespolehlivý, propouští-li páru teprve po překročení meze dovoleného napjetí páry, jelikož se tím snadno kotel poškodí, batéž explose způsobí. Často se vyskytující vadou jest předčasné vyfukování páry, pára totiž uniká i při tlaku nižším, než jest dovolený.

Tu bývá obyčejně příčinou nečistota na ploše sedla, nebo že ventil se příčí, neb nedosedá. Odpomůžeme tomu buď nadzvednutím, neb pootočením ventilu, dokud je kotel v chodu, jinak vyčistěním a je-li třeba opětným zabroušením na sedlo. Opozděný výfuk nastane, nenadzvedne-li se občas páka, ventil se pak v sedle pevně usadí, zapeče se, zvlášť zbyl-li olej od zabrušování na plochách sedla. Změny na jednotlivých částech pojišťovacího ventilu nesmí se provádět bez úřadního povolení a proto jsou páka, ventil i závaží opatřeny úřední známkou.

Při lokomotivách a lokomobilách upraveno bývá zatížení pružinové (obr. 21), kde proti tlaku páry působí napnutí vzpruhy spojené s vlastní vahou. Do pouzdra h vložena je spirální vzpruha s. Pouzdro je po obou koncích uzavřeno, na spodním konci však zařízeno tak, aby se mohlo zavěsiti, na vrchním provrtáno, aby bylo lze pro strčit tyč t spojující péro s pákou ventilovou. Část k opatřena bývá stupnicí, udávající tlak na jednotku čtverečnou. Aby se zabránilo přílišnému zatížení ventilu, tím že by se víc než třeba zvětšilo napnutí pružiny, upraví se mezi ramenem páky a pouzdrem zvláštní kontrolní objímka, jež další přitužení matky zamezí.

Je-li třeba, vypočítá se zatížení ventilu závažím na konci umístěným jak následuje:
d = střednímu průměru ventilu měřenému od středu ku středu sedla v cm.
g = váze ventilu v kg.
h = redukované váze páky, t. j. váze páky převedené na závěsný bod závaží. Převod děje se tím způsobem, že se závěsný bod opře o misku vah lépe o trojboký hranol na této misce spočívající, druhý konec zavěsí se v ose otá­čivě a páka se uvede do polohy co možná vodorovně. Takto vyšetřená váha jest redukovanou vahou páky.
v = vzájemný poměr obou ramen pákových.
p = napjetí v kotli v atmosférách, při němž počíti má výfuk páry.
Q = váha závaží v kg.

Každá atmosféra napjetí páry v kotli tlačí 1 kg na cm², tedy na povrch ventilu o průměru d, jehož plocha ve směru tlaku musí být rovna

tlačí p atmosfér tlakem =

kde π = 3.141593.

Proti tomuto tlaku působí předně váha ventilu, tak že chceme-li obdržeti tlak účinný na konci páky při ventilu, musíme od něho odečísti vlastní váhu ventilu a dostaneme

což redukováno v poměru ramen dává

Odečteme-li od toho ještě vlastní váhu páky dostaneme váhu závaží příslušnou jistému napjetí páry v kotli, tedy

Přiklad: d = 10 cm, g = 1 kg, h = 3.4 kg, v = 1 : 10, p = 5 atm. Dosadíme-li do vyšetřené formulky:

ploše ventilové a tudíž je tlak na tuto plochu = 78.5 × 5 = 392.5 kg, jejž nutno přemáhati. K tomu působí váha ventilu = 1 kg, tak že, po odečtení této, zbývá jen 391.5 kg hlavně však váha závaží na konci páky, jež by bylo, an ramena se k sobě mají jako 1 : 10, rovno jedné desetině tlaku 391.5 kg, tedy = 39.15 kg. Poněvadž však váhu páky nelze pomíjeti, an 3.4 kg obnáší, získáme odečtením této váhy od právě vyšetřeného závaží pravou velikost zatížení, totiž 39.15 – 3.4 = 35.75 kg.

Kdybychom měli zatížení pružinou vážící 3 kg, musila by při zatížení 35.75 – 3 = 32.75 kg ukazovati na stupnici 5 atm. a dle toho zařídilo by se napnuti vzpruhy.

Zkouší-li se na novo neb při zkouškách úřadních, počítá se váha zátěžku dle tlaku zkušebního.