Parowóz. inż Ludwik Severin M.Furgang Romuald Kern.doc

5AROWÓZ

PODRĘCZNIK

KIEROWNIKÓW PAROWOZÓW I PALACZY

OPRACOWALI:

INZ. LUDWIK SEVER1N

JWO  UPOWAŻNIONY  KOMISARZ  EfiZAMINACYONY  KIEROWNIKÓW  PAROWOZÓW I   DOZORCÓW   KOTŁÓW   PAROWYCH

Ż. M. FORGANG

INŻ. ROMUALD KERN

WYDANIE DRUGIE

fARSZAWA     =    KRAKÓW AKŁADEM   KSIĘGARNI  J.   CZERNECKIEGO

PRZEDMOWA.

ąmmmm

mi

i

podręcznik i wydajemy go w miłej nadziei, że przyczyniaa. się temsamem do wykształcenia polskich maszynistów i kła dziemy bodaj drobną cegiełkę pod potężną budowę poi skiego kolejnictwa.

Podręcznikowi temu daliśmy formę pytań i odpo wiedzi, jako najłatwiejszy do nauki i opanowania przed miotu, aby, zaś korzystać z niego mogli także dozorcy ko tłów parowych (palacze), zastosowaliśmy się w opracowani* do najniższego poziomu przygotowania szkolnego czytelni ków i posługiwaliśmy się wyrażeniami i zwrotami najłatwie zrozumiałymi, choć te nieraz odbiegają od wymagań " p< prawności.

O urządzeniach rzadko u nas spotykanych i rzeczach które same przez się nie wymagają wyjaśnienia, nie wspo minamy, aby nie obciążać podręcznika niepotrzebnym ba lastem.

Słownictwa zawodowego zaczerpnęliśmy ze słownik; technicznego prof. K. Stadtmullera i z „Technika".

Ustawy kotłowej nie poruszaliśmy, gdyż Polska ni< posiada jej jeszcze. W opisach uzbrojenia kotła wzięliśmj za podstawę austryacką ustawę kotłową.

Ze względu, że w dawnym rosyjskim zaborze obo wiązywały tamtejsze miary i wagi, podajemy tabelkę tyci miar i wag wraz z zamianą ich na system.metryczny.

Kształćcie się więc młodzi pracownicy, abyście z czy stem sumieniem i pewnością siebie objąć mogli piękną lecz pełną odpowiedzialności służbę maszynisty parowozo wego, a gdy stanąwszy u regulatora spełniać będziecii swe obowiązki na pożytek naszej kochanej Ojczyzny, nie chaj Wam towarzyszy nasze życzenie

„Szczęść   Boże".

Kraków, w czerwcu 1919.

WWW"

HISTORYA KOLEI.

Kolej służy do przewożenia ciężarów. W czasach za-nierzchłej przeszłości, gdy nie miano jeszcze żadnych środ­ków lokomocyi, przenoszono cietżary, przewożono je na :wierzętach jucznych lub też przesuwano — gdy spostrze-:ono jednak, że tarcie potoczyste jest mniejszem od posu-vistego — zaczęto budować wozy.

Pierwsze wozy spotyka się na 2000 laf przed naro-Izeniem Chrystusa.

Z wiekami, gdy komunikacya stała się już znacznym •izynnikiem w życiu ludów, poczęto budować drogi — i także tworzyć tory jezdne w postaci rowków, w drze­wie lub kamieniu żłobionych —  i to były pierwsze szyny.

Wózki jeżdżące po drewnianym torze stosowano w wie­cach średnich qp kopalniach. Te kolejki kopalniane były v rzeczywistości pierwszemi kolejami.

W 16-em stuleciu poczęto drewniany tor jezdny w miej­scach wiąkszego zużycia, a więc w łukach, wykładać źe-azem — a w wieku 18-ym stosowano już szyny z żelaza anego.

Lane szyny, jakkolwiek trwalsze od drewnianych mu-iiały być często wymieniane wskutek pękania, gdy więc *f roku 1820 nauczono się żelazo walcować, weszły w uży­cie szyny walcowane.

Jako siły pociągowej używano ludzi i zwierząt pocią-jowych — a na wielkich wzniesieniach posługiwano się wózkami obciążanymi jako przeciwciężarem — następnie Jaś stosowano koła wodne i stałe maszyny parowe.

Dopiero w XVIII tym wieku zrodziła się myśl budowy oarowozów  — czynione  jednak   próby   nie   udawały   się.

W roku 1809 zbudował górnik angielski Trevethick paro­wóz posuwający się po szynach. Parowóz ten posiadał jeden cylinder parowy. Siła pary w cylindrze przenosiła się za pośrednictwem tłoka, korby i kół zazębionych na koła gładkie, które się toczyły po żelaznych szynach.

Jakkolwiek parowóz ten poruszał się po torze — to jednak nie przedstawiał on realnej wartości, gdyż jego siła pociągowa była znikoma. Koła tego parowozu ślizgały się ustawicznie po szynach, skutkiem czego mylnie mniemano, iq tarcie między kołami pracującemi a szyną jest zbyt -nałe, by nadać parowozowi ruch postępowy.

Pojęcie to sprowadziło ówczesne umysły na fałszywą drogę. Celem uzyskania ruchu postępowego, budowano naszyny naśladujące ruchy zwierząt podczas chodu — na­dawano parowozom sztuczne nogi, które wbijając się w bruk miały umożliwić posuwanie się parowozu. Budowano rów­nież parowozy chwytające się łańcucha leżącego między szynami, parowozy z kołami zębatemi i t. p.

Dopiero Hedley, techniczny zarządca pewnej kopalni w Anglii, przekonał się w drodze doświadczeń, że tarcie między kołami gładkiemi i szyną wystarcza do uzyskania ruchu postępowego parowozu i zbudował w roku 1813 parowóz o kołach sprzężonych, zastępujący siłą swoją siłę 20-ciu koni.

W rok później Jerzy Stephenson, fbzorca maszyn w Kilingworth w Anglii, zbudował parowóz, który biegł już z chyżością 6-ciu kilometrów na godzinę i mógł ucią-gnąć 30 ton, pracował jednak nieekonomicznie skutkiem nienależytego wytwarzania się pary.

W roku 1815 zbudował Stephenson drugi parowóz, u którego ruch tłoka przenosił się na koła zapomocą drąż­ków, a nie jak dotychczas zapomocą kół zazębionych i — u którego zastosował po raz pierwszy exhaustor. Dzięki temu wynalazkowi kocioł wytwarzał wiele pary, tak, że parowóz był już spieszniejszym od konia i siła jego tańszą.

Tak z roku na rok ulepszał Stephenson swe paro­wozy, które były używane do przewozu rudy w kopalniach.

W tym czasie poczęto łączyć niektóre miasta w Anglii kolejami, lecz jako siły pociągowej używano jeszcze konia.

Opinia publiczna była przeciwną parowozowi. W dzien-

nikach przedstawiano, że do przewozu osób parowóz się nie nadaje, że powierzając swą osobę parowozowi czyni się to samo, jakby się siadało na rakietę wystrzeloną w po­wietrze ; — twierdzono, że gazy, któremi lokomotywa zio­nie, zatruwają powietrze, skutkiem czego ptactwo wygi­nie, — iskry zapalać będą dachy a eksplodujące kotły ni­szczyć okolicę.

Tylko dzięki niezwykłym zdolnościom, niestrudzonej pracy i silnej wierze w zwycięstwo parowozu udało się Stephensonowi wbrew ogólnej opinii przeforsować, że w roku 1828 rozpisano konkurs na dostawę pierwszego parowozu dla nowej linii kolei Liverpool Manchester. Ste-phenson stanął do konkursu i zbudował parowóz, który prześcignął wszelkie ówczesne oczekiwania, gdyż osiągnął chyżość 18 km. na godzinę, prowadząc pociąg o ciężarze 13-tu ton.

Parowóz ten miał nazwę „Rakieta".

Stephenson przez swe zwycięstwo w konkursie za­inaugurował nową erę, stulecia pary. Od tego czasu pa­rowóz ma już utorowaną drogę, każdy rok przynosił nowe ulepszenia, które wzniosły go do obecnego znaczenia.

i

PAROWÓZ.

1. Co to jest parowóz?

Jestto maszyna parowa, umieszczona wraz z kotłen na osiach i kołach, która własną siłą przewozi swój ciężai po szynach żelaznych i ciągnie całe pociągi.

Jakich materjałów używa się do budowy parowozów i jakie są ich własności?

a)  Surowiec żelaza; jest topliwy, nie daje się kuć

b)  Żelazo lane; jest kruche, niekowalne, powierz­chnia złomu  jest s*zara   i ma ziarnistą  strukturę,   topi sie przy 1J000 C;

c)  Stal lana (patrz punkt g);

a) Żelazo kute; bardzo ciągliwe i spawalne; po­wierzchnia złomu ma biało-szarą barwę i ^rfóknistą stru­kturę. Daje się kuć, spawać, lecz nie harrować, topi się przy 1500—1600° C:

e)  Żelazo zlewne; daje się kuć, lecz nie hartować;

Rf)  Stal   spawalna;   daje   się  giąć,   kuć,   spawać i hartować; powierzchnia złomu jest drobnoziarnista i ja-sno-azarej barwy;   wytrzymałość   bardzo  wielka;   topi się przy 1300—140Q° C;

#) S t a 1 zlewna, zwana także tyglową; do niej należą : stal Bessemera i Martina ; daje się hartować i kue, jest słabo spawalna, topi się przy 1400 ° C, ma złom mgli­sto-szary ;

h) Miedź; jest bardzo cfągliwa, na działanie wpły­wów atmssferycznyeh i kwasów odporna; wytrzymałość jej bardzo wielka; daje się walcować, kuć, lecz nie spajać; topi się przy 1200° C} wskutek rozżarzania kruszeje;

;) Cyna; jest bardzo ciągliwa, łatwo topliwa, wydaje •harakterystyczny chrzęst przy zginaniu; topi się przy !30 ° C, ma farbę srebrzystą;

j) Cynk; jest niebiesko-biały, łatwo topliwy; po-vierzchnia złomu blaszkowata; przy 120—150° C jest ko-/alny i ciąg-liwy, zresztą kruchy.

k) Ołów; jest niebiesko-szary, w przekroju ma silny >ołysk; bardzo miękki i łatwo topliwy;

/) Antymon; ma barwę niebiesko-białą, jest łatwo opliwy, twardy i kruchy; powierzchnia złomu blaszkowata;

m) Stopy:

mosiądz, t. j. stop miedzi i cynku, rozgrzany do czer-/oności, staje się kruchym,

brąz, t. j. stop miedzi i cyny,

stop łożyskowy, zwany także metalem białym, t. j. top miedzi, antymonu, cyny i cynku.

3. Z czego składa się parowóz ?

Główne części składowe parowozu są: a) kocioł parowy, h>) silnik,

c) wozak, na którym   umieszczony  jest   kocioł   wraz silnikiem.

Poza tem do parowozu należy jeszcze tender (jaszczyk).

Kocioł parowy.

4.  Co to jest kncioł parowy?

Kocioł parowy jestto naczynie szczelnie zamknięte, użące do wytwarzania pary wodnej o ciśnieniu wiekszem, liżeli ciśnienie powietrza.

5.  Co to jest para wodna i w jaki sposób powstaje?

Para wodna jestto woda w stanie lotnym. Woda ma a- tf> właómumW   ™ ~ - powierzechni swojej zamienia się

12

atmosferycznem. Na każdy cm2 naszego ciała ciśnie po­wietrze siłą 1 kg, ponieważ jednak ciśnienie to jest ze wszystkich stron jednakowe, więc nie odczuwamy go. Tak-samo ryba w głębokiej wodzie nie odczuwa ciśnienia, i przecież woda, znajdująca się nad nią, wywiera na nią wielkie ciśnienie.

Dla lepszego uzmysłowienia sobie ciśnienia powietrza zróbmy następujące doświadczenie:

Weźmy stół o długości 1 m i takiejsamej szerokości. Powierzchnia jego zatem wynosi 1 m2, co równa się 10.000cm2. Ponieważ powietrze atmosferyczne ciśnie na każdy cm2 siłą 1 kg, przeto na ten stół, a właściwie na płytę je­go ciśnie 10.000 kg, czyli 10 ton; mimo tego ciśnienia ten łatwo podnieść potrafimy, gdyż ciśniecie to równo­ważone jest ciśnieniem powietrza od spodu.

Obijmy teraz   ten  stół   ze   wszystkich   stron   bardzo

szczelnie skórą lub innym nie­przepuszczalnym materjałem, zacznijmy zapomocą pompy ssącej wyciągać powietrze z pod stołu i patrzmy, jaki bę­dzie rezultat. Wraz z rozrze­dzaniem powietrza pod sto­łem zmniejszać się tam bę­dzie ciśnieni^^podczas gdy ciśnienie powietrza z góry na stół pozostariie zawsze nie­zmienione. Po krótkiem dzia­łaniu pompki nie potrafimy  już stołu udźwignąć, w dal­szym ciągu pod ciśnieniem zewnętrznego powietrza za­cznie   stół trzeszczeć,  a osta-

-----------tecznie załamie się lub skóra

Fig. 1                     pęknie.

9. W jaki   sposób   mierzy   się   ciśnien:e   powietrz* jakimi przyrządami? (Fig. 1).

Weźmy rurkę szklanną około 1 metra długą, na jednym >ńcu zatopioną a na drugim otwartą. Wypełnijmy tę rurkę

"\

13

wygotowaną rtęcią (aby straciła powietrze) zanurzmy ją otwartym końcem do naczynia napełnionego również rtęcią i obserwujmy co teraz się stanie. Otóż rtęć z tej rurki zacznie wypływać, w pewnem jednak miejscu zatrzyma się i dalej opadać nie będzie. Jeżeli zmierzymy słupek rtęci, jaki utrzymał się w tej rurce ponad zwierciadłem rtęci,, przekonamy się, że jego wysokość wynosi 768 mm (jeżeli doświadczenie robiłiśmy na wysokości zwierciadła m«rza).

Wytłómaczmy teraz to zjawisko:

Otóż na zwierciadło rtęci w naczyniu ciśnie powie­trze atmosferyczne i siłą swoją względnie swoim ciężarem utrzymuje ono w rurce, w której powietrza niema, słupek rtęci, którego ciężar równy jest ciśnieniu powietrza.

Jeżeli rurka ta ma przekrój 1 cm2, natenczas słupek rtęci o wysokości 76 cm zawiera 76 cm3 rtęci. Ponieważ 1 cm3 rtęci waży 13.596 gramów, przeto 76 cm3 waży 13.596X76 = 1033 g = 1.033 kg, mamy więc dowód, że powietrze ciśnie siłą 1.033 kg na cm2 (na wysokości zwier­ciadła morza).

Zapomocą słupka rtęci możemy zatem jaknajdokła-dniej zmierzyć ciśnienie powietrza w danej miejscowości, a temsamem oznaczyć, jak dana miejscowość wysoko jest położona nadjflfcBiomem morza.

Na powj^Psj zasadzie skonstruowane są barometry rtęciowe, służące do mierzenia ciśnienia powietrza atmo­sferycznego.

Barometry rtęciowe zastępywane są aerometrami, u których powietrze przez nacisk na rurkę metalową prze­suwa zapomocą przeniesienia kółek zębatych wskazówkę, Dokazującą wielkość ciśnienia.

10. Czy dla celów praktycznych spożytkowujemy aśaienie atmosferyczne? (Fig. 2).

Dla celów praktycznych spożytkowujemy bardzo często ciśnienie atmosferyczne. Charakterystycznem tego przykła­dem są pompy »sące, używane bardzo często jako zwy­czajne pompy studzienne.

Opiszmy działanie takiej pompy:

Do studni wpuszczamy rurę A, przechodzącą u góry

14

w cylinder B; w cylindrze tym porusza się tłok C, posia­dający wentyl ssący d; na zwierciadło wody w studni ciśnie powietrze siłą 1 kg na każdy cm 2.

Podnosząc tłok C do góry, rozrzedzamy powietrze w cylindrze i rurze, przez co ciśnienie w niej staje się mniej -szem od ciśnienia powietrza zewnętrznego, które cisnąc na zwierciadło wody, podnosi wentyl e i wciska wodę do rury A.

Przy powtarzającem się podnoszeniu tłoka rozrzedza się coraz bardziej powietrze i woda podnosi się w rurze coraz wyżej. Przy opadaniu tłoka zamyka się wentyl e, zatrzymując wodę w rurze, zaś otwiera się wentyl d, przez który wchodzi woda ponad tłok, skąd ^feępnie dostaje się do rury^PPewowej.

Przy idealnie szczelnym tłoku i wentylach, umożliwia­jących nam wytworzenie zu­pełnej próżni w rurze, mogli­byśmy wodę podnieść w ten sposób na wysokość 10 me­trów, gdyż słup wody o prze­kroju 1 cm2, a wysokości 10 m waży 1 kg, zatem tyle ile słupek rtęci o wysokości 760 mm, lub słup powietrza, o wysokości około 75 km. Fl2- 2-                             Zupełnej próżni osiągnąć

nie   możemy,   możemy   tylko rozrzedzać   powietrze  i dlatego   odpowiednio   do   stopnia

I

15

rozrzedzenia   powietrza    potrafimy    wodę    dźwignąć    na 6 do 8 metrów.

Spoźytkowujemy też ciśnienie atmosferyczne powietrza przy hamulcach próżniowych używanych na niektórych kolejach

11. Jakich pomp używamy, gdy musimy wodę dźwigać ponad 8 m?

...