Parní stroj

James Watt
James Watt bol škótsky fyzik a vynálezca . Narodil sa v roku 1736 v Greenocku a zomrel 1819 v Heathfielde. Bol považovaný za „priateľa baníkov“. James Watt sa vyučil za mechanika na glasgowskej univerzite , kde opravoval a zostrojoval mechanické pomôcky. Jeho dielňa sa zakrátko stala miestom stretania významných univerzitných vedcov. Do rúk sa mu dostal Newcomenov ohňový stroj (atmosferický parný stroj), ktorý nevedel nik opraviť. Watt ho opravoval, ale piest po niekoľkých dňoch zastal. Watt teda zasvätil celý život zdokonaľovaniu tohto stroja, za čo dostal v rokoch 1769 – 1784 štyri patenty . Založil prvú továreň na parné stroje.

História
O parnom stroji sa hovorilo stáročia ,ale spoločenské pomery a vhodné konštrukcie mu nedovolili zrodiť sa skôr ako v poslednej tretine 18.storočia.Na pohon vtedajších strojov už nestačila sila zvierat, vetra, vody, bola využívaná až do krajností. Bolo jasné ,že musí prísť nový stroj.
Prvý fungujúci parný stroj postavil v roku 1712 Thomas Newcomen a čerpal pôvodne vodu z baní. Práca na jeho konštrukcii mu zabrala desať rokov. Bol to však nedokonalý vynález, o čom svedčí , že mal kotlík ako čajník a zdvih piesta 15 cm.
Okolo roku 1780 James Watt zostrojil výkonný piestový parný stroj s regulátorom rýchlosti. Keď prišiel na myšlienku zhotoviť stroj s kondenzátorom a urobil premenu z priamočiareho pohybu na rotačný, mohol sa parný stroj stať motorom ,ktorý potreboval priemysel. Parný stroj stal univerzálnym motorom a vrcholne prispel k revolúcii v priemysle i doprave. V súčasnosti sa parné stroje používajú len ojedinele, pretože boli nahradené parnými turbínami, spaľovacími motormi a pod.

Princíp
Horením paliva v parnom stroji vzniká teplo, ktoré premieňa vodu na vodnú paru. Pomocou vstupných ventilov je potom touto parou plnený parný valec. Nasleduje expanzia pary - para hýbe piestom a zároveň klesá jej tlak a teplota. Tým nastane premena tepelnej energie vodnej pary na mechanickú prácu pary. Potom nasleduje tzv. výfuk pary otvorením výstupných ventilov na druhej strane valca. Po vstupe pary zo vstupných ventilov a spätnom pohybe piestu sa para vytlačuje, časť sa však vo valci ponecháva a opäť sa stláča (kompresia), aby sa steny valca pred plnením čerstvou parou opäť ohriali. Vstup a výstup pary z valca parného stroja sa riadi rozvodom.
Pomocou ojnice a kľukového hriadeľa je potom vzniknutá energia prevádzaná ku kolom. Časť energie sa teda spotrebuje na pohon týchto súčastí. Omnoho efektívnejšie by ale bolo, keby tlak pary mohol otáčať kolmi bezprostredne, podobne ako dopadajúca voda roztáča mlynské kolá. Problém bol však v tom, že kolá museli mať stálu vysokú rýchlosť, aby mal parný stroj dobrý výkon. Tento problém sa dlho nedarilo vyriešiť, až roku 1884 zostrojili Angličan Parsons spolu so Švédom Lavalom prvú parnú turbínu.

Parná turbína
Hnací rotačný lopatkový stroj, ktorý transformuje energiu vodnej pary na kinetickú energiu obežného kola postupne v niekoľkých stupňoch,, a to prostredníctvom lopatiek umiestených na rotujúcom hriadeli a obtekaných vodnou parou. Podľa využitia výstupnej pary sú parné turbíny kondenzačné, protitlakové alebo odberové. Podľa náväznosti na poháňací stroj zasa priamo spojené alebo s prevodom. Parná turbína môže byť menšia, ľahšia a lacnejšia ako klasický parný stroj pri porovnateľnom výkone.

Parná lokomotíva
Parná lokomotíva je najstaršie hnacie vozidlo. Keď v roku 1814 George Stephenson zostrojil prvú využiteľnú lokomotívu, stala sa náhradou „konských železníc“. Dosiahla vtedy obdivuhodnú rýchlosť 45km/h. Tepelnú energiu z uhlia však využijú lokomotívy len na cca 7 až 8%, preto sa istý čas pokusne vyrábali lokomotívy s kondenzačnou turbínou. Tepelná účinnosť stúpla na 15%, no náklady boli obrovské a tak sa od výroby upustilo. V súčasnosti už sa využívajú motorové a elektrické ťažné vozidlá a para slúži len na vykurovanie vlakovej súpravy.

Parník
Loď, poháňaná parným motorom, v súčasnosti parnou turbínou s prevodovým prístrojom, ktorá poháňa lodnú vrtuľu. Para sa vyrába v parných kotloch. Charlotte Dundas bola pravdepodobne prvá úspešná loď s parným pohonom, ktorú od roku 1801 v Škótsku používali ako ťažný čln.

Použitá literatúra a zdroje:
Diderot – multimediálna encyklopédia
Bohumil Horčička a kol. – Železniční vozidla, Praha 1964
Ing. Jiří Mizerovský, Ing. Ladislav Ponec – Parní generátory na motorových lokomotivách , Praha 1966
Kolektív autorov – Malá československá encyklopedie, Praha 1986
www.referaty.sk