Messi

Höyryteknologiaa 

Erilaisia höyrykoneita on luonnollisesti lukuisia toisistaan paljoltikin eroavia konstruktioita. Tavallisen yksisylinterin höyrykoneen työtapaa esittää ylläoleva kuva. Höyry tulee koneeseen solasta a sylinteriin b ja työntää ylipaineella männän c oikealle. Mäntä on männänvarrella d, ristikappaleella f ja kiertokangella g yhdistetty akselin i päähän kiinnitettyyn kampeen h. Kun mäntä on liikkunut osan iskustaan, lakkautetaan tavallisesti höyryn tulo ja höyryn paisunta alkaa. lähellä iskun loppua jälleen poistosola avautuu ja höyryn ennakkopoisto alkaa. Kun mäntä on saapunut iskun päähän (ns. kuolokohtaan), rupeaa se liikkumaan takaisin ja työntää höyryn pois sylinteristä poistosolan k kautta. Ennenkuin mäntä on tällä matkallaan päässyt iskun vasemmanpuoleiseen päähän, poistosola sulkeutuu ja höyry alkaa puristua. puristus jatkuu aivan lähelle iskun vasenta päätekohtaa, kunnes uutta höyryä pääsee virtaamaan sylinteriin. Tätä viimeksimainittua iskun lyhyttä osaa sanotaan ennakkotuloksi. Kun sitten mäntä jälleen on ruvennut liikkumaan oikealle päin, alkaa uusi täytösjakso, jota jälleen, kuten äsken, seuraa paisuntajakso jne.
Useimmat höyrykoneet toimivat kuusijaksoisesti, täytös, paisunta, ennakkopoisto, poisto, puristus ja ennakkotulo. Jotkut yksinkertaiset apukoneet kuten pienet pumput, toimivat ilman paisuntaa (ns. täyspainekoneet), mutta taloudellinen teho on silloin huonompi. Miltei kaikki höyrykoneet ovat kaksitoimisia ja aivan samat työjaksot tapahtuvat männän kummallakin puolen, joskaan ei tietenkään samanaikaisesti.

Höyryn sylinterissä tekemää työtä esittää havainnollisesti indikaattoripiirros. Pystyakselilla on höyrynpaine p ja vaaka-akselilla tilavuus v. Osa a-b esittää täysipainejaksoa eli täytöstä, b-c paisuntajaksoa, c-d ennakkopoistoa,d-e poistojaksoa, e-f puristusjaksoa ja f-a ennakkotulojaksoa. Täytösjakson höyrynpaine ei ole vakinainen, vaan alenee jonkin verran höyryn kuristuksen vaikutuksesta. Paisunnassa höyrynpaine alenee  riippuen höyrynpaineesta,-  lämpötilasta ja koneen koosta ym. Ennakkopoiston tarkoitus on tehdä mahdolliseksi paineen laskeminen poistopaineen läheisyyteen ennen iskun päättymistä. Puristus tapahtuu likimain saman säännön mukaan kuin paisuntakin. Ennakkotulon tarkoitus on nostaa puristuspaine sylinterissä täyteen määräänsä ennenkuin päätekohta on sivuutettu. Piiroksen pinta-ala esittää siis jossakin mittasuhteessa yksinkertaisella iskulla sylinterissä toimitettua indikoitua työtä. 

Höyrykoneen käyttämistä varten tarvitaan luonnollisesti höyryä, jota sitten kehitetään höyrykattilassa.  Jälleen kerran erilaisia kattilarakenteita on useita riippuen käyttötarkoituksesta. Suomalaisissa sisävesialuksissa vallitsevana kattilatyyppinä on ns. Skotlantilainen laivakattila. Joka muodostuu yleisimmin 2-3 tulitorvesta. Nämä päättyvät lieskauuniin, josta kaasut lukuisissa tuliputkissa virtaavat nokikaappiin ja siitä savutorveen. Koska kaasut virtaavat koko matkan tulipesästä savutorveen asti kattilan sisällä, ei mitään muurausta tarvita. Kattilan suojelemiseksi liialliselta säteilyhäviöiltä riittää, kun verhotaan vaippa ja päädyt tavallisella eristeellä.

Kattilan rakenne aiheuttaa melko suuren läpimitan, joka voi jopa ylittää 5 m.Vaippalevyn ainepaksuus tulee siitä syystä isoissa kattiloissa ja suurta höyrynpainetta käyttäen verraten tuntuvaksi. Paine ei yleensä ylitä 15 kg/cm². Skotlantilaisen kattilan höyrynkehitys on suuruusluokkaa 22 kg höyryä tulipinnan neliömetriä kohden tunnissa. Kattilan tyypillisinä ominaisuuksina voidaan pitää, suurta vesitilaa ja tuntuvaa painoa. Vesitilasta johtuen se pitää verrattain tasaisen höyrynpaineen vaikka kulutus olisikin epätasaista.

Toinen laivoissa yleisesti käytettävä kattilatyyppi on vesiputkikattila. Se eroaa oleellisesti tuliputkikattiloista kuten edellä käsitelty skotlantilainen kattila jossa palamiskaasut vaikuttivat ensin tulitorven sisäpintaan ja lieskauunin jälkeen tuliputkien sisäpintaan. Vesiputkikattilassa kaasut vaikuttavat putken ulkopinnan kautta sisäpuolella olevan veteen kehittäen siitä höyryä. Vesiputkikattila koostuu yleisimmin ala,- ja ylälieriöstä sekä niiden välillä olevista vesiputkista. Kattilatyypin edut ovat usein huomattavat. Se on paljon kevyempi, vaatii vähemmän tilaa ja kestää suuremman paineen. Haittapuoli on pienen vesitilavuuden aiheuttama herkkyys epätasaiselle kulutukselle. Vesiputkikattila asettaa myös suuremmat vaatimukset syöttöveden laadulle. Kattilan höyrystyskyky voi nousta öljyä poltettaessa ja kovalla vedolla aina 60 kg tulipinnan neliömetriä kohti tunnissa.


Kattilan kuomittaminen merkitsee höyryn ja sitä kautta veden menekin lisääntymistä. Veden syöttämiseksi höyrykattilaan käyteään yleisesti injektoria. Injektorissa kattilasta otettu höyry tulee suuttimesta A, paisuu siinä vähäiseen alipaineeseen ja saavuttaa suuren nopeuden. Höyryn aiheuttamasta alipaineesta vesi imeytyy putkesta D, lauhduttaa yhä höyryä ja virtaa suurella nopeudella seosputkeen B. Tämä lauhtuneen höyryn ja veden nopeus muutetaan ns. hajoittajassa (diffusorissa)C paineeksi, joka voittaa syöttöventtiilin sulkemispaineen ja siten syöttää lauhdukkeen ja veden kattilaan. "Syöttöpumppuna" injektori on lähes ihanteellinen. Perin yksinkertaisena laitteena siinä ei ole mitään liikkuvia osia ja lisäksi melkein kaikki syöttämiseen käytetty höyrylämpö siirtyy syöttöveteen eikä siten mene hukkaan. Injektorin haittapuolia ovat suuri höyrynkulutus, vaikeus syöttää lämmintä vettä(>40ºC) ja syötön säätäminen.

Esitetyn yksinkertaistetun injektorin lisäksi käytetään myös ns. Vakuusinjektoria ("Restarting Injector"). Tavallinen injektori lopettaa syötön esimerkiksi vesiputkesta tulevan ilman takia. Vakuusinjektorin (kuva 82) sekoitussuuttimessa D on renkaanmuotoinen aukko, josta, jos vettä jostakin syystä ei tule vesiputkesta B eikä sen vuoksi lauhdutusta synny, höyry voi poistua suutinta ympäröivään kammioon ja sieltä läppäventtiilin K ja aukkojen F kautta ulkoilmaan. Höyry siis voi edelleen koko nopeudellaan virrata suuttimessa, joten vesiputkessa B säilyy jatkuva alipaine. Kun vettä jälleen tulee, alkaa höyry lauhtua ja riittävän nopeuden saavutettuaan sulkeutuu läppäventtiili K ja injektori jatkaa toimintaansa normaalisti.

Muita tarpeellisia kattilanvarustimia:
1. Vesilasit ja koestushanat.Vedenkorkeuslasilla tarkkaillaan kattilan pinnantasoa jotta se pysyisi ylä- ja alavesirajan rajoittamalla korkeudella.
2. Painemittarit eli manometrit, joilla tarkastetaan kattilan höyrynpaine.
3. Varoventtiilit, joiden tarkoitus on estää kattilanpainetta nousemasta yli sallitun käyttöpaineen.
4. Kulkuaukko, mutaluukut, vaahtohana sekä ulospuhallushana, joita tarvitaan kattilan puhdistamista ja tyhjentämistä varten.
5. Höyrynsulku- ja laskuventtiili höyryn sulkemista ja koneeseen laskemista varten.
6. Vihellyspilli merkkien antamista varten.