STRUKE:

parni stroj

ilustracija
PARNI STROJ, dvoradni – 1. klip, 2. stapajica, 3. križna glava, 4. ojnica, 5. osno koljeno, 6. koljenasta osovina, 7. klizna papuča, 8. klizalica, 9. zamašnjak (lijevo); Newcomenov parni stroj (desno)
ilustracija1ilustracija2

parni stroj, toplinski stroj koji energiju vodene pare ekspanzijom pretvara u mehan. rad. Po konstrukcijskoj izvedbi pripada među stapne strojeve. Para se proizvodi u kotlu te dovodi u cilindar, gdje obavlja rad djelovanjem tlaka na jednu stranu stapa (jednoradni parni stroj), ili naizmjence na jednu pa na drugu stranu stapa (dvoradni parni stroj), potiskujući stap amo-tamo. Radni ciklus jednoradnoga parnog stroja započinje kada se stap nalazi u gornjem, tzv. mrtvom položaju, uz otvoren dovod, a zatvoren odvod pare. Djelovanjem pare stap se pomiče do donjega mrtvog položaja, kada se zatvara dovod, a otvara odvod pare iz cilindra. Energiju potrebnu za vraćanje stapa natrag te za istiskivanje većega dijela preostale pare iz cilindra svojom inercijom daje teški željezni kotač zamašnjak. Kod dvoradnoga stroja konstrukcija cilindra omogućuje izmjenično uvođenje pare, s jedne pa s druge strane stapa. Zbog toga, za istiskivanje pare nije potrebno preuzimati energiju od zamašnjaka, ali se ovaj ipak rabi za postizanje jednakomjerna rada stroja. Pravocrtno gibanje stapa između krajnjih položaja u cilindru, najčešće se pretvara u rotacijsko gibanje pogonskoga vratila. Za to služi mehanizam koji se sastoji od motke vezane za stap (stapajica), križne glave s kliznom papučom, te ojnice, koja je na jednoj strani zglobno povezana s križnom glavom, a na drugoj s koljenastim vratilom (→ stapni i klipni strojevi). Radom razvodnika, tj. dovođenjem i odvođenjem pare iz cilindra, upravlja ekscentar pričvršćen na koljenasto vratilo. Takav jednocilindričan stroj sa stapom u mrtvom položaju ne može se sam pokrenuti, pa se često izvode strojevi kod kojih na istom koljenastom vratilu rade dva ili više cilindara (višecilindrični stroj), kojima su ojnice međusobno prostorno zakrenute. Parni strojevi koji paru iz cilindra izbacuju u atmosferu su ispušni strojevi, za razliku od kondenzacijskih strojeva, kod kojih se ona, pošto obavi rad u cilindru, kondenzira u kondenzatoru. S obzirom na položaj središnje osi stapa i cilindra, parni stroj može biti vertikalan (stojeći parni stroj) ili horizontalan (ležeći parni stroj).

Svojstva i djelovanje vodene pare bili su poznati već u starom vijeku; Heron Aleksandrijski već je u I. st. pr. Kr. konstruirao različite uređaje koje je pokretala vruća para. No tek potkraj XVII. st. D. Papin konstruirao je prvi stroj donekle nalik parnomu; prve uporabljive parne strojeve konstruirali su engleski inženjeri Thomas Savery (1650–1715) i Thomas Newcomen (1663–1729), a prvi parni stroj nalik suvremenima izradio je J. Watt u drugoj polovici XVIII. st. R. Fulton je 1807. upotrijebio parni stroj za pogon prvoga komercijalnog parobroda, a nešto poslije, G. Stephenson za pogon prve parne lokomotive. Isprva su za pogon parnoga stroja bili korišteni tlakovi pare neznatno viši od atmosferskoga (oko 103 kPa). Na prijelazu iz XVIII. u XIX. st., kada su parni kotlovi bili toliko usavršeni da su mogli proizvoditi paru znatno viših tlakova, britanski izumitelj Richard Trevithick (1771–1833) izgradio je prve visokotlačne parne strojeve s tlakom od 207 kPa, a 1815. američki izumitelj Oliver Evans (1755–1819) počeo je graditi parne strojeve s tlakom od približno 1400 kPa; današnji parni strojevi najčešće koriste tlakove više od 7000 kPa. Primjena parnoga stroja pokrenula je snažan napredak tehnike te donijela korjenite promjene u načinu proizvodnje i prijevoza pa ga se općenito smatra pokretačem industrijske revolucije. Danas su parne turbine i motori s unutarnjim izgaranjem zamijenili parne strojeve zbog većih izlaznih snaga, većega stupnja djelovanja i razmjerno manje mase, ali se parni strojevi još uvijek koriste u nekim zemljama, posebice za pogon lokomotiva. Danas se razvija uporaba parnoga stroja za iskorištavanje alternativnih energetskih izvora (npr. biomase) u području malih strojeva većih izlaznih snaga, kao i za pokretna postrojenja.

parni stroj. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 12.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=46756>.