EREDETI
DOLGOZATOK. VL
A gőzgép jelzett munkája. PINKÁSZ SÁNDORTÓL. (VlII-dik tábla.)
A gőzgép által kifejtett m u n k a nagyságának kiszámításánál, a gőz hatása, Pambour, Poncelet, Morin, Schmied, Zeuner s többek után elméleti alapul olykép vétetett fel, hogy a gőzhenger egy része majdnem kazánnyomási gőzzel (Admissionsdampf) megtelvén, az a henger végéig a nélkül, hogy meleget veszítene vagy új melegmennyiséget nyerne, a határoló görbe (Adiabatische Curve) törvénye szerint,majdnem küllég nyomásnyira kiterjed és ezután a sürítőben (Condensator) uralgó nyomás alatt egyszerűen a hengerből kitolatik. V ö l k e r s volt az első, ki a gőz tolattyú általi szétosztásának minden szakát, mint: a t ö l t é s , t e r j e d é s , k i ö m l é s s ö s s z e n y o m á s szakait külön vette számításba. *) O a munkajelzővel (Indicator) véghezvitt számos kisérleteinek eredményé a tolattyú-kerülék (Schieberellypse) graphikai adataival hasonlítja össze és a mellékes körülményekre is, mint például a gőzveszteségre, hasznos képleteket talál. Kétséget nem szenved, hogy a gőz működési folyamata alatt sok, a körülményektől függő befolyás elméletileg egyáltalában meg nem határozható, ilyenek: a gőz víztartalma, hővesztése a hengerben és a gőzveszteség. Világos, hogy ezek akár középértékű állandó mennyiségek a k á r tapasztalatilag meghatározott együtthatók által számításba vonandók ; hanem mindamellett az elméletnek vált feladatává, az elméletileg általában számbavehető mozzanatokra világot deríteni. — Az említett egyszerű módon n y e r t elméleti munkaeredményt a kormányzat szerkezete és az ebből következő ömlesztő nyílások változó nagysága jóval módosítják, mint azt a gőzgép valódi munkanagyságát jelző indicator által leírt terület alakja (3. ábra) mutatja, mely szembetünőleg különbözik az elméleti (1. éh?a. ABCE) *) Völkera „Der Indicator." Berlin 1864. A magy. mérn. és épit.-egyl. közi. VI. köt.
10
130 terület alakjától. Ezen eltérések oka 1. a tolattyúk szerkezetében 2. az ömlesztő nyílások változó nagyságában keresendő. Legyen mindvégig a henger méreteiül: s az egész ramacs-út (köldök-löket); Sí annak gőztöltés (Admission) alatti s z a k a ; Sí annak kiterjedés alatti szaka, addig mig a göz kiönleni k e z d ; s3 tekintettel a ramacs túlsó oldalára az összenyomás (Compressió) szaka; Sí tekintettel a ramacs túlsó oldalára, a beömlés szaka; F a ramacs működő felülete; So a ramacs felületre visszavitt (reduzirt) ártalmas tér szaka ;
s A kormányzat méreteiül: r központkivüliség (Excentricitát). g
E — — a forgattyú sugara. 90 -f- ő az elöhaladás szöge, melyet a központ küliség és a forgatyú irányai képeznek; 180 —
131
_
jj t valódi jelzett kezdetleges nyomás ; po a sürítőben uralgó fajnyomás; j)\ valódi jelzett nyomás, midőn a kiömlés épen kezdődik; v v i , Vo, v'o, az illető nyomású gőz egy kilogrammjának térfogatai (fajtérfogatok) ; p m egy. ramacs emelkedése alatti közép fajnyomás a ramacs előtt; p n a ugyanaz a ramacs mögött; ft egy a gőz víztartalma által határozott középszám, mely legjobban l ' l 35-nek veendő. Nem véve tekintetbe a nyilási akadályokat, tekintsük egyelőre a p 2 kazánnyomást állandónak a kiterjedés szaka kezdetéig (4. ábra d pont) innen a nyomás elég közelítőleg, Poisson törvénye szerint csökken, mig a kiömlési nyilás nyilik (e pont), hol — végtelen nagy kiömlesztő nyilást feltételezve — p'o rögtön p* -ra esik le, mi ugyan — mint az indicatordiagrammból kivehető — soha sem történik meg, mert azért a gőz, lassú kiömlése közben is, a hengerben, annak végéig terjed. Haladjunk — ettől eltekintve — e ponttól a henger végéig p* állandó nyomás alatt, és vissza, h pontig tolva ki a p0 nyomású gőzt. Itt (7i pontnál) a kiömlesztő nyilás bezáródik, a ramacsban összegyűlt tömeg munka-segélyével a göz&-ig, (hol a beömlesztő nyilás ismét nyilik) a hengerben, azon túl a kazánban nyomatik össze. Ez esetben a henger egyik oldalán működő gőzerőt tekintettük , a z a z : ugyanazon gőzmennyiség útját követtük. Maga a rajz (4. ábra.) mutatja, menynyit és hol változtat a valódi indicator-terület és a Zeuner-féle tolattyú-diagramm segélyével kivehető ok is. í g y az a és b közt a beömlesztő nyilás nagyobbodik, a töltési nyomás is mindig nagyobb lesz; b — c közt állandó m a r a d ; c—d közt kisebbedik. Hasonlólag nagyobbodik e—c' közt a kiömlesztő nyilás is, miért a nyomás apad, e'—b' közt állandó marad s b'—h közt növekedik, míg a kiömlesztő nyilás kisebbedik. Az alsó munkaterület, melynek alakja elütő a jelzett munkaterület alakjától mértanilag mindazáltal vele azonnos, s képét a d j a minden erőnek, melyet a ramacsra hatni képzelünk, mint eredőit a két oldalt ható erőknek. Látható, hogy létezik egy állása a ramacsnak (x pont), midőn a ramacsra ható gőzerő két oldalt egyenlő, mely után a ramacstömeg mozgása ellenmunkát végez; más szóval: a gőz a henger végén lökhárítóvá lesz. Ezen ellenmunka külön esetekben oly nagy lehet, hogy a gépezet mozgásba hozatalát akadályozza, vagy a már mozgásban levő tömegeket következetesen nyugvásba hozza. Ez, mint a Zeuner-féle tolattyú-diagrammból kivehető, annál nagyobb lesz, minél kisebb a töltés szaka *) s minél kisebb a töltési nyomás. **) *) Nagyon megterhelt vonat megindításánál a mozdony fordító emeltyűje (Reversirhebel) egészen előre tétetik ; azaz : nagy töltés (admissio) alkalmaztatik. **) Ha a szabályzó tolattyú (Regulatorschieber) rég el vau zárva, a csőben és tolattyúperselyben maradt gőz pedig ritkává ós kis nyomásúvá vált, kis töltés alkalmazásával (habár előre) a mozdony sebessége a megállásig fékezhető,
1Q*
132
Ezek után áttérhetek az elméleti m u n k a mennyiségtani fejtegetésére, A ramacs munkája a töltés szaka alatt : 1 Ti = Fs,p2 = Fsp2 t', A kiterjedés szaka a l a t t : / , \ /'• V 0 Tj =5 — - ' ' 1 pcZv; hol a Poisson-törvény szerint: T7,
' V2 pv^ = p2 v i T2 = Fsp2
miből : [„'.-K+'—^-H-1]
+
H~ 1 [ ' - c r i Mivel pedig a működő gőz súlya : F(Sl + »,) __ F(st +^2 + «.) , tehát: 1)2 ' V\ f ®o • + ° V? Si — i i — , i , i j azért: V0 Si -f- S2 -f- So í «. -j- í i -(- fo 2
Ti =
-
+
r.
/
«'«
— i
L
V.
+
+ «'«-}-*
)
Az összenyomás s z a k a alatt hasonlólag : T3
I Vpdv J Vo
F(s3 +Si-j-So) Vo = Fsp„
«"+«'"+*
— [ v - ^ - v ,
S minthogy a működő gőz súlya : * • ( » + * + ») Vo Vo •• — S4 Us
; -}- S0 4 " So
=
ZÍ!L+ÍO
e h á t :
Vi —— íj" 4- .Se" - 4~ «e "T fo
Az uj beömlési szaka alatti ellenmunka : 4 T t ~ — Fs p, te". A süritöben uralgó nyomás ellentnunkája: 5 T — —- F s ( ( ( - f f , ) p , . í g y : az egy ramacs emelkedése alatti munka T=Fs(pm — pn ) h o l :
•. a z e n •
133
TT
s 2 s 2 f
'- +^ * + » \( Í 4 - y - )1
T - +i £ i -I+
II..
- 1, })1J
—
És a munka lóerőkben : ,T Fsn
.
Ezen képletek az által válnak gyakorlatilag alkalmazhatókká, bogy a bennük előforduló viszonyszámok a tolattyúk méretei által vannak meghatározva. , R (1 -f- cos coe) 1. cos ! — 2 R
0 -
2
Q ó.
C1 —cos 2R
7')
• 3'<-2
-
2 te , -j-1 £,, = cos N—;
y' i.
se'
£," = r s i n ;
és mivel elég pontossággal a tolattyú útjának
képlete *) : 1 — r cos ő sin co -}- r sin S cos «, hol | a tolattyú útja, s co a forgatyú által megfutott szög; — következőleg : e — A cos a>e -)- B sin a>e, ha A — r sin ő B — r cos í , y w -2 •= A 4~ B tq J a> miből cos6e +2 — ^l 2 = kedvéért : a) b) • . . . . c) , tg me-
AB tg
— e12) tg we2 a =t e 2 — A2 = e 2 — r2sin
y- == n, ú g y : tg coe
m + Vm2 4 -
III tg me2 = 2m 2 4 - n ± 2m \m2 Minthogy továbbá : ,
.
c^e
sin we — 2 sin —
Ci
COe
~i / —
cos —- = 2 u
*) Dr. Gustav Zeuuer „Sclnebersteueruujfeii."
-J7x
— t e),
c
~
m
iu 01,. (Oe^ tOs m, — cov — - — stíl — = 2 — <
tgs(Oe =
ZJ
2 \ / e V ( l —~7'„) — & £ e -1-
miből : 1
rV.1 . . . « ' , = '/2 ±
— 1 ; tehát !
tg'2
'
m
' meghatározandó volt.
Ha mp helyett ye-1 teszünk, úgy a képlet « e "-t adja. 1 2
ív. . . íe "= v't +•
2
y i + ^
7«
Általános képletül t e h á t : 2 2 ' IV í, = 'A + . VA (l-[-2 m -\- n + 2m]/m +n) Jelen képlet négy gyököt ad, melyek közül csak kettőre van szükségünk; egyik e V másik í a e -nek felel m e g ; azon kívül kapjuk még az ezeket egységgé kiegészítő két gyököt 1—t' e ésl—e" e . — O k a a diagrammból kivehető ; ha figyelembe vesszük, hogy e kör a két diagrammkört 4 pontban vágja és így a két hengerszalag négy részre szelődik, mely részek közül kettő-kettő egy egész hengerhosszat ad. Hasonlólag következik, hogy:
V.
f„ 4- Í • — Va , , Ci hol mi — — ni
=
«i
— V 4 ( l - f 2 « ! * + « , qp2ín, ai — i2 — A2 7 7.
'
c,,=2ABi3
H a a tolattyúknál vonalszerű előhaladás nincs,azaz hogy:
sin <5
^ A ; f / kisebb f„" nagyobb lesz; tehát nagyobb összenyomás lesz a következménye, melyet a ramacs azonnali visszalökése követend a nélkül, hogy akkor még a kazán gőze működhetnék. Ily esetben a munkajelző, vagy visszatérő csúcspontot (8. á b r a ) vagy legtöbb esetben hurkot (5. ábra) ír le. H a nincs előhaladási nagyobb szög, mint 00°, vagyis = 0 vagy — , úgy a munkajelző elől visszatérő csúcspont hátul hurkot fog leírni; mint az ábra (6) mutatja, a munkafelület ez által jóval kisebbedik. *) *) Megemlítendőnök tíirtom e helyen, hogy sokszof találkozbfttni azon sfeeíkezeti hibával) hogy pld. a keresztbetett púddal biró Stepbenson-félo kormányzattal eszközölhető legnagyobb gííztöltésnél, ama feltét figyelembe sincs véve, l.ogy r ~Z e -f- a -f-
y legyen (8.
35
Az elméleti munka-felület egészelése ezzel be volna végezve. A mi á már említett veszteségeket illeti, melyek az ömlesztő nyílások változó nagysága miatt számításba hozandók volnának,ezek külön értekezésnek szolgáltatnának bő tárgyat. A 7-dik ábra mutatja a háromféle szabályzó (regulátor) nyilás, de ugyanazon töltés alatti munka-felületeket s tanúságot tesz arról, mily nagy befolyást gyakorol ez is, valamint a gőzgép ramacsára reducált tömeg mozgása a munka nagyságára. Legközelebb vagyunk, ha a nyilás különbözetekkel felmerülő munka veszteségeket középértékű állandókkal fejezzük ki, mint azt Pambour tette. Ha ilyenek / és cZ, úgy Pambour szerint: S W „ — f " 7 t ; hol Jf és d értékei számos gyakorlati kísérlet 75'3ü 1 -f- d ' útján, melyeknél a tolattyú-méretek számitásba vétetnének, volnának meghatározandók. *) Épen úgy a Schmied, Pambour, Poncelet egyszerű formáival lett összehasonlítások is csak nagyobb világot vethetnének ama homályba, melyben ép az elméleti géptan e f ő k é r d é s r e nézve mozog.
N—
ábra.) Mert h a az ellenkező áll, úgy a kiömle^ztő nyilás közvetlen kapcsolatba jő a k a z á n terével úgy, hogy a gőz nemcsak a hengerbe, hanem nagyobbrészt a fúcsöbe, v a g y süritöbe illan a nélkül, hogy értékesíthető munkát végzett volna. Ily esettel találkoztam egy mozdony kormányzatánál, melynek fordító emeltyűje ily okból nem használtatott az utolsó töltési fokon.
*) Pambour szerint pm = I p2 + , M
•
hbl I —— lállandó mennyiseg a Navier-féle forma u t á n : -
= : « - ( - (Ip, mely képlet átalánogságban épen íiem pontos. — Poncelet
— p,,
—
——j——
s'e - ( - { 1 —
^ l
— ^
—|
t'c] log — — i - j — S c h m i e d után
_
J
után
1 —
J — és pn — Pa mindegyik szerint.
Ezen meghatározott köaépnyomás pm—Pn kisebbedik aránylag cl munkanagysághoz bizonyos ellentállások következtében (szerkezetiek) és egy állandó nagyságú erővel (súrlódásit. így a hatályos középnyomás ——j-
^
által kifejezhető; hol - legjobban Völkers után — ha
P kilgr. a forgattyú tengelyre ható nyomás, rendesen az egyenző kerék súlya D mtr. a henger" , , . atméivje, hm
a
278 P hideg vízszivattyú emelő magasság ú g y / k i l g r . = —jj -f- 0 0475 Jj2 -)- 350 -f278
P
21 h. Sűrítővel ellátott gépek s z á m á r a / k i i g . == j y + 0 0475 -jy pek számára d =
+ 21 h ; süritő nélküli
0'13, Völkers után, míg Pambour d == 0 14-nek tette.
gb
A
magyar mernoK e s
epitesz-egyletKozlonve.
Tl.tótet ,ТШ. tábla.
TtohnЯ .Festen 187Z,
