Ottův slovník naučný/Plynové motory
| Ottův slovník naučný | ||
| Plynoměr | Plynové motory | Plyntérie |
| Údaje o textu | |
|---|---|
| Titulek: | Plynové motory |
| Autor: | Josef Pokorný |
| Zdroj: | Ottův slovník naučný. Devatenáctý díl. Praha : J. Otto, 1902. S. 960–963. Dostupné online. |
| Licence: |  PD old 70 |
Plynové motory jsou tepelné stroje hnací, jejichž píst uváděn je do pohybu výbuchy svítiplynu, plynu vodního, generátorového, plynu Dowsonova, plynů kychtových od vysokých pecí atd.
Myšlenku p-vých m-rů lze stopovati až do XVII. stol., tedy do doby, kdy svítiplyn byl úplně neznámým. Jeť princip plynového stroje v podstatě stejný s principem stroje prachového, jejž první navrhl abbé de Hautefeuille r. 1678. První popis podobného stroje podal o dva roky později Huygens (viz Parní stroj, str. 250), ale teprve r. 1860 Lenoir sestrojil p-vý m-or prakticky upotřebitelný. Stroj Lenoirův činil dojem dvojčinného stroje parního, činná směs plynu a vzduchu zapalovala se ve válci jiskrou elektrickou, chod byl pravidelný, cena poměrně nízká, obsluha jednoduchá, ale ukázalo se, že udržování je dražší než při parních strojích stejně silných, poněvadž spotřeba svítiplynu obnášela 3000 l za hodinu na každého koně a pro chlazení válce spotřebovalo se čtyřikrát tolik vody, jako na kondensaci stejně silných strojů parních. Avšak částečný úspěch povzbudil několik vynálezců, z nichž nejvíce vynikl Beau de Rochas svým návrhem na zavedení čtyřtaktu užívaného dnes při většině m-rů p-vých. De Rochas byl však theoretik a nechal patent hned druhým rokem zaniknouti. Prvý stroj čtyřdobý sestrojil r. 1867 Otto společně s Langenem; byl to stroj atmosférický, v němž výbuchem směsi plynu a vzduchu povstávala pod pístem vertikálního stroje vzduchoprázdnota a přiváděl se k činnosti tlak ovzduší. Stroj spotřeboval na koně a hodinu jen 1350 l a rozšířil se v době několika měsícův as v 5000 exemplářích. Ale chod byl tvrdý, výbuchy lomozné. Přes ty i jiné vady spotřeba 800 l plynu na koně a hod., dosažená r. 1872, zaručovala p-vým m-rům Ottovým úspěch nad stejně velikými stroji parními. Úspěch byl úplný, když r. 1878 Otto uvedl ve známost druhý svůj typ p-ho m-ru čtyřdobého. Motor ten záhy značné se rozšířil a četně napodobován, zvláště když patent r. 1892 zanikl. Zároveň s p-vým m-rem Ottovým vyskytly se na světové výstavě pařížské r. 1878 jiné tři soustavy m-rů p-vých, totiž motor Bishopův, Simonův a Ravelův.
Těmito konstrukcemi získány byly definitivní vzory a zbývalo jen propracovaní v detailech, zjednodušení, aby se dosáhlo větší ekonomie atd. Nejvýznačnější konstrukce, objevivší se v periodě další, byly motor Dugald-Clerkův r. 1879 s kompressí a expansí, avšak dvoudobý, motor Lenoirův r. 1883 jednočinný s kompressí a chlazením válce okolním vzduchem, pak t. r. motor Griffinův šestidobý a j. Zároveň vyskytují se kol r. 1885 motory hnané karburovaným vzduchem (benzinem, petrolejem, viz Petrolejové motory) a na posledních výstavách pařížských r. 1889 a 1900 objevují se již p. m. 200–400koňové, jež spojeny s generátory úplně jsou způsobilé nahraditi stroje parní.
Typy a konstruktivní modifikace p-vých m-rů jsou velmi rozmanité. Podle hnacího ústředí roztřiďujeme je na: 1. motory hnané svítiplynem, 2. motory hnané karburovaným vzduchem, 3. motory hnané petrolejem svíticím (viz Petrolejové motory), 4. motory hnané plyny uhelnými č. generátorovými.
Podle způsobu konstrukce rozeznáváme: I. p. m. s explosí, ale bez kompresse, II. p. m. s explosí a kompressí, III. p. m. se spalováním a kompressí, IV. p. m. atmosférické a smíšené.
Repraesentantem prvé skupiny je motor Lenoirův, jenž ssaje po čásť zdvihu směs vzduchu a plynu, spojení s ovzduším a plynojemem se v jistém okamžiku přeruší, následuje výbuch, expanse plynův až na konec zdvihu a při vratném pohybu pístu výfuk produktův explose a vzduchu do ovzduší. Celý cyklus vykonává se tedy za obrátku a byly již prvé stroje této skupiny dvojčinné, tak jako stroje parní. U strojů skupiny druhé plynová směs před výbuchem se stlačuje, buď ve zvláštním válci, nebo v prodloužení válce napájeného. Při dvou válcích směs výbušná ssaje se do válce napájecího, stlačuje se a vhání do válce pracovního, kde vybuchuje, rozpíná se a na konec vyfukuje se do ovzduší. Cyklus je rovněž jednoobrátkový, je-li však válec pracovní zároveň válcem napájecím, vykonává se za dvě obrátky. Stroje prvého druhu zovou se dvoutaktní čili dvojdobé. Nejčastěji však p. m. jsou čtyřdobé čili čtyřtaktní, totiž každý čtvrtý zdvih je teprve zdvihem pracovním. Někdy cyklus rozšiřuje se ještě na třetí obrátku tím, že se přidává jeden zdvih pro nassávání, jeden pro vypouštění vzduchu a produktů spálení. Povstávají stroje šestidobé čili šestitaktní. U strojů skupiny třetí spaluje se směs výbušná pozvolně pod tlakem, místo aby najednou vybuchla. Stroje toho druhu bývají dvouválcové s válcem nassávacím čili napájecím a hnacím čili pracovním, cyklus jednoobrátkový. Jsou dosud málo rozšířeny, vyznačují se však klidným chodem při větší kompressi, značným effektem a jinými výhodami, jež jim zaručují budoucnost. U strojů skupiny čtvrté slouží explose pouze k získání vzduchoprázdna pod pístem. Způsob ten se však dnes již zanedbává a nahrazuje se způsobem smíšeným, tak že při zdvihu nahoru působí výbuch, při zdvihu dolů tlak atmosférický. Stroje takové jsou tedy dvojčinné.
Podle Witze poměr jednotlivých skupin, pokud se týče spotřeby plynu na koň. sílu a hodinu, jeví se takto:
| Skutečná spotřeba plynu . . . . . . . . . . |
2000 l | 700 l | 900 l | 650 l |
| Theoretická spotře- ba plynu . . . . . . . . |
522 » | 316 » | 387 » | 285 » |
| Effekt . . . . . . . . . . | 26% | 45% | 43% | 40% |
Dnes pracují dobré p. m. se spotřebou 700 až 500 l na koň. sílu a hod., což odpovídá spotřebě as 2 kg uhlí za hod. a koně. S ohledem na subprodukty (dehet a kok) spotřeba sníží se na 800 g, ba při strojích hnaných plyny generátorovými dosáhlo se již 400 g spotřeby plynu na koně a hodinu.
Podle polohy pracovního válce rozeznáváme p. m. ležaté a stojaté. Stojatého typu užívá se jen při menších motorech. Uspořádání podané ve vyobr. č. 3196 je výhodnější, poněvadž stabilnější s hřídelem nahoře. Ležaté motory jsou stabilnější a trvanlivější stojatých, zaujímají sice o něco více místa, ale jsou lacinější než tyto. Stavějí se často s válcem letmým. Kromě na podezdívku (vyobr. č. 3197. a 3199.) p. m. stavějí se bez závady na trámy (vyobr. č. 3196. a 3198.) do kteréhokoliv poschodí. Pohyb pístu přenáší se u menších strojů přímo od dlouhého válce ojnicí na kliku. Větší stroje mívají kromě toho ještě křižák a pístní tyč. Rozvodem zprostředkuje se vytvoření zápalné směsi, zapálení, výbuch a výfuk plynů. Zapalování děje se plamenem, žárovými tělesy neb jiskrou elektrickou (viz Petrolejové motory). Setrvačník strojů čtyřdobých a šestidobých musí býti značně těžký. Regulování chodu a spotřeby plynu děje se nejčastěji tím způsobem, že jednotlivá plnění se vypouštějí. Po 8,12, 16 atd. zdvizích následuje teprve výbuch, podle toho, jak silně stroj jest namáhán. Maximálního výkonu p-ho m-ru dosáhne se, následuje-li vždy po 4 zdvizích výbuch. Výpusty jsou sice spojeny s úsporou plynu, trpí jimi však rovnoměrnost chodu a proto novější stroje, hlavně k účelům elektrického osvětlování, zařizují se tak, aby vždy ve čtvrtém zdvihu nastal výbuch, avšak měnila se jeho síla. Ale při malém zatížení stávají se plnění tak chudá plynem, že vůbec výbuch nenastane a úspora plynu také není valná. Aby výbuchy pokud možná byly přiměřeny spotřebě energie, nechává se ve válci vždy stejné množství zbytkův od výbuchu předchozího a nassává se směs více nebo méně výbušná. Ventil vpouštěcí pro plynovou směs se pak během zdvihu ssacího dříve nebo později uzavírá, nebo zůstává otevřen a mění se zdvih ventilu plynového, tak že se opožďuje, totiž připouští nejdříve jen nassávání vzduchu, pak teprve směsi více neb méně plynem bohaté. Uzavření ventilu vstupního, po případě opožděné otevření plynového ventilu regulačního způsobuje se regulátorem, podle toho, jak se mění počet obrátek stroje. U strojů s vypouštěním jednotlivých plnění regulátor působí buď na vpouštěcí ventil plynový, tak že se otvírá po každém zdvihu čtvrtém, osmém, dvanáctém atd., neb se otevře ventil výfukový, aby se jím nassával vzduch, nebo konečně se zavře, tak že plyny nemohou ven a jsou nuceny při následujícím zdvihu znova expandovati. Ventil vpouštěcí v obou případech zůstává uzavřen a regulátor vypouští tedy zároveň jedno plnění.
Aby spouštění bylo usnadněno, vynechává se obyčejně kompresse a užívá se při větších motorech zvláštních strojů spouštěcích (self startery).
Odbírá-li se plyn z potrubí pro plyn osvětlovací (vyobr. č. 3200. a 3201.), vkládají se před motor zvláštní antifluktuátory, pryžové měchýře tvořící jaksi reservoiry před motorem, aby nárazy výbuchů nepřenášely se na plameny a světlo bylo klidné, nebo rheometry s hliníkovými ventilky vyrovnávacími, jež samočinně regulují tlak v potrubí. Před antifluktuátorem umisťuje se v potrubí plynový kohout a co možná nejblíže ke stroji plynoměr. Výfukové plyny odvádějí se nejkratší cestou do ovzduší. Zvláštní pozornosti vyžaduje mazání zejména při válci, pak chlazení válce vodou, jež přitéká do válcového pláště zpodem a odvádí se vrchem. Vody spotřebuje se as 40 l na koně a hodinu.
P. m. čtyřtaktní jsou dnes nejrozšířenější a z nich zase u nás nejznámější je p-vý m-or Ottův. Má rozvod šoupátkový (vyobr. č. 3202. a 3203.) nebo při provedeních novějších ventilový. Rozvodový hřídel hnaný soukolím dělá polovinu obrátek stroje. Rozvodové šoupátko přiléhá jednou stranou k vedení ve víku válce, je s druhé strany přitlačováno pružinami a pohybuje se od hřídele klikou. Za periody ssací píst otvorem o (vyobr. č. 3202. a 3203.) ssaje směs plynu a vzduchu, a to plyn z otvoru a, vzduch z otvoru b. V kanálku c vzduch a plyn se směšují. Za kompresse šoupátko uzavře otvor o, komora zápalná z zanese pak zapalovací oheň od plamene stále hořícího před otvor o a zapálí, když tlak se vyrovnal, stlačenou směs ve válci, tak že následuje výbuch. Válec je zpředu otevřený, ojnice spojuje píst přímo s klikou. Regulování chodu děje se u motorů k účelům průmyslovým vypouštěním jednotlivých plnění, u motorův osvětlovacích změnou poměru vzduchu a plynu ve směsi pomocí t. zv. rozvodu præcisního.
Rozvod strojů ventilových skládá se z plynového ventilu vpouštěcího neb regulačního ventilu směšovacího a vypouštěcího. Veškeré ventily mají nucený chod a pohybují se dvouramenými pakami a neokrouhlými kotouči. Uzavírání ventilů způsobuje se pružinami, pohyb neokrouhlých kotoučů hřídelem rovnoběžným s osou p-ho m-ru. Zapalovadlo je žárové. Stroje šoupátkové vyžadovaly složitější obsluhy a udržování, zapalovadlo plamenové nepůsobilo dosti spolehlivě a proto v novější době již se nestavějí.
Základní tvary p-vých m-rů Ottovy konstrukce továrny v Deutzu (obr. č. 3196.–3199.) přijaty byly až do výkonu 50 koň. sil. v hlav. rysech všemi továrnami, jež později se věnovaly konstrukci m-rů p-vých. U strojů větších válec dostává zvláštní podpěru. Větší rozmanitost ve stavbě a tvarech vyskytuje se u motorů stojatých. Ottův stojatý p-vý m-or opatřuje se rozvodem membranovým (vyobr. č. 3204. a 3105.) regulátor bývá kyvadlový. Tím odpadají ozubená kolečka, rozvod uvádí se do pohybu jediným excentrem na hřídel nasazeným, konstrukce stroje je jednodušší, přehlednější, chod tichý.
Samočinný ventil vpouštěcí a samočinný ventil směsový otevrou se při nassávání a vzduch a plyn vnikají do stroje, plyn skrze plynový kohout a dírky v sedle ventilu směšovacího. Zapalovací kanál končí se trubičkou porculánovou rozpálenou do jasně červeného žáru a je stále ve spojení s vnitřkem válce. Na konci kompresse zápalná směs vnikne i do této trubky, zapálí se a nastane výbuch. Ventil vypouštěcí je jediným členem s nuceným chodem u těchto strojů. Dostává pohyb od excentru prostřednictvím zvláštní kožené membrany. Prostor mezi membranou a víčkem spojen je trubkou se vzduchovou rourou. Následkem toho nastává v něm při každém ssání také částečné zředění, membrana se prohloubí a zatlačuje pomocí pístku a tyčinky tyč k na levo, tak že přichází mimo záběr s narážkou na páce b Při prvém zdvihu (ssacím) pístek vyjíždí a narážky tudíž na sebe nedolehnou. Když píst se vrací a směs stlačuje, nemůže nastati otevření ventilu vypouštěcího, poněvadž narážka c do původní polohy ještě se nevrátila. Při třetím zdvihu membrana účinkem pružiny x jde zpět, tak že narážky přijdou proti sobě, následuje otevření a výfuk. Překročí-li stroj normální počet obrátek, pak se kyvadlový regulátor m vychýlí nahoru a zatlačí palcem n narážku c na levo, tak že narážka b při pohybu dolů ji nezasáhne. Ventil vypouštěcí zůstane tudíž uzavřen, produkty spalování neuniknou, stlačí se a expandují znovu při zdvihu následujícím. Opětné plnění nastane teprve po výfuku, když rychlost stroje se zmenšila a regulátor klesl (vyobr. č. 3205.). Stroje s rozvodem membranovým regulují se rychleji než stroje opatřené rozvodovým hřídelem. Při oněch přeruší se pravidelný čtyřtakt při regulování jen na dva zdvihy, u těchto však na čtyři zdvihy.
Přehlédneme-li rozsáhlou řadu ostatních m-rů p-vých a srovnáváme-li jejich konstrukci, shledáváme odchylky pouze ve způsobu přenášení pohybu s hřídele klikového na části rozvodové, v menší míře ve způsobu regulováni chodu a detailních konstrukcích ventilů, zejména ventilu směšovacího. Kromě toho vyskytují se odchylky podřízeného významu v tvarech a v hlavním uspořádání. JPok.