Самодельные электрические и паровые двигатели - [21]
Бывает, что в модели нет места для установки горизонтальной паровой машины. Тогда можно сделать ее вертикальной. И настоящие паровые машины часто делают такими.
На рисунках 91 и 92 показаны общий вид и разрез одноцилиндровой вертикальной паровой машины, собранной почти из тех же частей, что и горизонтальная; изменена только фигура коленчатого вала и иначе сделаны опоры всех частей.
Добавочный вал для шкива здесь совсем не нужен, так как один конец вала не имеет кривошипа, и шкив можно насадить сразу на вал машины.
На рисунке 93, а дан чертеж жестяной фигуры.
Рис. 93. Опора цилиндра, кронштейн золотника в основание одноцилиндровой машины.
Две такие части спаиваются вместе и образуют опору цилиндра. Треугольник укрепляется на жестяных кронштейнах, припаянных к цилиндру. Размеры кронштейна даны на рисунке 93, б. Верхние кромки кронштейна загнуты. Это сделано для того, чтобы придать им большую "жесткость".
Ось треугольника, передвигающего поршенек золотника, должна быть припаяна не к опорам-кронштейнам, а к самому треугольнику. Между ним и кронштейнами нужно заложить проволочные кольца.
Вся машина собирается на пропарафинированной деревянной дощечке длиной 105 мм и шириной 90 мм, с тремя вырезами для маховика и кривошипов вала (рис. 93, в). Три подшипника вала (проволочные спирали) припаиваются к полоскам жести 10 X 15 мм, которые прибиваются к дощечке. Размеры вала даны на рисунке 92. С наружных сторон крайних подшипников на вал припаиваются проволочные кольца; они не дают ему болтаться из стороны в сторону. Такие же кольца нужно припаять по обе стороны петелек шатуна и золотниковой тяги.
Паровоз "Ракета" победил на состязаниях в 1829 году не только потому, что его строитель Джордж’ Стефенсон удачно сконструировал машину, — очень большое значение имела новая конструкция котла.
Со времени изобретения первой паровой машины многие изобретатели совершенствовали ее, а на котел никто не обращал внимания. Как был он "кастрюлей", так до Стефенсона "кастрюлей" и. остался. Но перед Стефенсоном стояла совсем особая задача. Его котел был на колесах. Машина расходовала много пара, и в обычных установках приходилось делать большой котел. Большой котел получался очень тяжелым и перетяжелял паровоз, а при маленьком котле машина паровоза не могла долго работать. Сначала приходилось "нагонять" пар в котле: закрывать вентиль, чтобы поднять давление пара. Затем открывали вентиль; машина работала, но вскоре останавливалась: пара опять нехватало. Машинист снова "нагонял" пар, опять паровоз шел и снова останавливался. На такой машине далеко не уедешь.
Котел "Ракеты" Стефенсона был устроен иначе. От топки вдоль всего котла шли трубы. Спереди паровоза все они выходили в особую коробку, из которой вверх шла дымовая труба. Нагретые-газьг из топки должны были пройти по трубам внутри котла и только тогда попадали в дымовую трубу. Таким образом топка нагревала сразу всю воду.
В таком котле очень сильно увеличилась, как говорят, площадь нагрева. Ведь все знают, что вода в низком чайнике или в кастрюльке закипает гораздо скорее, чем в высоком кофейнике такого же объема. Это потому, что дно чайника — его площадь нагрева — гораздо больше дна кофейника. Вот и в котле Стефенсона при большой площади нагрева очень быстро шло парообразование, и машина паровоза работала без перебоев. Оказалось, что при таком котле на нагревание воды идет гораздо меньше топлива, чем при простых котлах. Для паровоза это особенно важно.
Со времени Стефенсона прошло уже около ста лет. Сейчас есть очень много различных систем жаротрубных котлов, но почти все котлы паровозов устроены примерно так же, как и у "Ракеты" Стефенсона.
В котле нашей паровой машины тоже можно сделать несколько жаровых труб. Сверните их из жести, спаяйте "внакладку", проделайте отверстия в дне и в крышке котла, вставьте трубки в котел и припаяйте к крышке и ко дну. Трубки сделайте диаметром 8—9 мм. Котел станет давать гораздо больше пара, чем раньше. Но тут вот что может случиться: если пламя спиртовок будет очень большим и пройдет в трубки, они могут распаяться наверху, там, где кончается уровень воды.
Вода при нагревании отнимает тепло у стенок котла, и температура ее медленно повышается лишь при увеличении давления. В верхней части котла воды нет, а пар легко можно нагреть до очень высокой температуры. Когда пламя лижет те места котла, тде нет воды, они нагреваются до температуры плавления олова. Бывает, что от чайника, в котором налито мало воды, вдруг отваливается носик: значит, пламя прогрело места, не защищенные водой. Поэтому, когда подставите спиртовку под котел, следите за тем, чтобы пламя не попадало в трубки; пусть в них идут только нагретые газы. В настоящих котлах трубы не припаивают, а приклепывают или приваривают к стенкам котла, поэтому там нечему распаиваться.
Самодельные котлы часто выходят из строя потому, что не видно, когда в них выкипела почти вся вода. Совсем нетрудно сделать самому водомерное стекло.
Достаньте толстостенную стеклянную трубку внутренним диаметром 5—б мм. Из жести спаяйте две трубки", изогнутые под прямым углом. Впаяйте их у дна и у крышки котла и отрежьте стеклянную трубку такой длины, чтобы она как раз входила между ними. Наденьте на стеклянную трубку два кусочка резиновой трубки, вставьте ее на место и натяните резиновые трубки на жестяные (рис. 94, а). Перевяжите места соединений прочной ниткой и можете спокойно пользоваться котлом. Только следите за уровнем воды в стекле — и котел никогда не испортится.
