Höyrykone
Höyrykone on moottori, joka käyttää kiehuvasta vedestä peräisin olevaa höyryä liikkeelle saamiseen. Höyry työntää moottorin osia saadakseen ne liikkumaan. Höyrymoottoreilla voidaan käyttää monenlaisia koneita, kuten ajoneuvoja ja sähkögeneraattoreita.
Höyrykoneita käytettiin kaivospumpuissa 1700-luvun alusta lähtien, ja James Watt paransi niitä huomattavasti 1770-luvulla. Niillä oli suuri merkitys teollisen vallankumouksen aikana, jolloin ne korvasivat hevoset, tuulimyllyt ja vesimyllyt työkoneina.
Ensimmäiset höyrykoneet olivat mäntämoottoreita. Höyrynpaine painoi mäntää, joka sai sen liikkumaan sylinteriä pitkin, joten niissä oli vastavuoroinen (edestakainen) liike. Tämä saattoi liikuttaa pumppua suoraan tai käyttää kampiakselia pyörän pyörittämiseksi ja koneen käyttämiseksi. Ne toimivat matalalla paineella, ja niiden oli oltava hyvin suuria, jotta niistä saataisiin paljon tehoa.
Höyrykoneita käytettiin tehtaissa koneiden käyttämiseen ja kaivoksissa pumppujen liikuttamiseen. Myöhemmin rakennettiin pienempiä moottoreita, jotka pystyivät liikuttamaan junanvetureita ja höyrylaivoja.
Höyrykoneen käyttövoimana käytettävä höyry tuotetaan kattilassa, joka lämmittää vettä höyryn tuottamiseksi. Useimmissa paikoissa tuli lämmittää kattilan. Tulen polttoaineena voi olla puu, hiili tai maaöljy. Tulen sijasta voidaan käyttää myös ydinenergiaa tai aurinkoenergiaa. Kattilasta tuleva höyry käyttää voimaa mäntään. Venttiili lähettää höyryä männän toiseen päähän ja sitten toiseen päähän, jolloin mäntä liikkuu eteen- ja taaksepäin. Liikkuva mäntä työntää ja vetää mäntätankoa, ristipäätä ja yhdystankoa pyörien pyörittämiseksi tai muiden koneiden käyttämiseksi. Raskas pyörivä vauhtipyörä tasoittaa männän voimaa. Säätimellä säädetään moottorin kierroslukua.
Nykyään monet höyrykoneet ovat yhä toiminnassa. 1900-luvulla männät korvattiin turbiineilla, jotka pyörivät kuin tuulimylly höyrysuihkujen työntämänä. Nämä pyörivät nopeammin ja energiatehokkaammin kuin alkuperäiset mäntähöyrykoneet. Niitä käytetään voimalaitoksissa käyttämään generaattoreita, jotka tuottavat sähköä. Myös joidenkin laivojen käyttövoimana käytetään höyryturbiineja. Höyryturbiinien kattiloita voidaan lämmittää monilla erilaisilla polttoaineilla, joissakin voimalaitoksissa ja sota-aluksissa jopa ydinreaktorilla.
Kuvernööri: Boultonin ja Wattin tärkeä keksintö
Vanha Bess: Wattin palkkimoottori, 1777, Boulton ja Wattin rakentama. Moottoria käytettiin veden nostamiseen. Vettä tarvittiin jatkuvasti, koska Boultonin Birminghamissa sijaitsevan Sohon manufaktuurin koneistoa pyöritettiin vesipyörän avulla.
Täysimittainen kopio vuoden 1712 Thomas Newcomenin moottorista, jolla pumpattiin vettä kaivoksista lordi Dudleyn tiluksilla. Black Country Living Museum
Varhaisin säilynyt veturi: Puffing Billy tiedemuseossa
Tässä valtavassa rakennuksessa sijaitsivat Ison-Britannian neljä suurinta palkkimoottoria. Niitä käytettiin jäteveden siirtämiseen Crossnessissa, Bexleyssä...
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on höyrykone?
A: Höyrykone on moottori, joka käyttää kiehuvasta vedestä peräisin olevaa höyryä liikkeelle saamiseksi. Höyry työntää moottorin osia saadakseen ne liikkumaan, ja sitä voidaan käyttää monenlaisten koneiden, kuten ajoneuvojen ja sähkögeneraattoreiden, käyttövoimana.
K: Milloin höyrykoneita käytettiin ensimmäisen kerran?
V: Höyrykoneita käytettiin ensimmäisen kerran kaivospumpuissa 1700-luvun alussa, ja James Watt paransi niitä huomattavasti 1770-luvulla. Niistä tuli erittäin tärkeitä teollisen vallankumouksen aikana, jolloin ne korvasivat hevoset, tuulimyllyt ja vesimyllyt työkoneiden käytössä.
K: Miten höyrykoneet toimivat?
V: Ensimmäiset höyrykoneet olivat mäntämoottoreita. Höyrynpaine painoi mäntää, joka sai sen liikkumaan sylinteriä pitkin, joten niissä oli vastavuoroinen (edestakainen) liike. Tämä saattoi liikuttaa pumppua suoraan tai käyttää kampiakselia pyörän pyörittämiseksi ja koneen käyttämiseksi. Raskas pyörivä vauhtipyörä tasoitti männän voimaa, ja säätimellä säädettiin moottorin nopeutta.
Kysymys: Mikä antaa höyrykoneelle voiman?
V: Höyrykoneen käyttövoimana käytettävä höyry tuotetaan kattilassa, joka lämmittää vettä höyryn tuottamiseksi. Useimmissa paikoissa kattila lämmitetään tulella, mutta polttoaineena voi olla puu, hiili tai maaöljy; tulen sijasta voidaan käyttää myös ydinenergiaa tai aurinkoenergiaa.
Kysymys: Miten tekniikka on muuttunut mäntämoottoreiden alkuperäisten tyyppien jälkeen?
V: 1900-luvulla männät on korvattu turbiinilla, joka pyörii kuin tuulimylly höyrysuihkujen työntämänä ja pyörii nopeammin ja energiatehokkaammin kuin alkuperäiset mäntämoottorit. Näitä käytetään nykyään voimalaitoksissa käyttämään generaattoreita, jotka tuottavat sähköä, sekä joissakin laivoissa, joiden voimanlähteenä käytetään myös näitä turbiineja.
Kysymys: Minkälaista polttoainetta voidaan nykyään käyttää kattiloissa?
V: Nykyaikaisten turbiinien kattiloita voidaan lämmittää monilla erilaisilla polttoaineilla, kuten puulla, hiilellä, öljyllä; myös ydinenergiaa tai aurinkoenergiaa voidaan käyttää tulen sijasta riippuen siitä, mitä kulloinkin on saatavilla.
