Tiskane izdaje
Marsikaj je bilo treba pri parni lokomotivi preizkusiti in izboljšati, preden je dosegla svoje zrelo obdobje in hkrati zaton, saj so jo izpodrinile mlajše tekmice, dizelke in električne lokomotive - nehvaležnice, ki jim je prav ona, parna lokomotiva, tlakovala pot.
Prvi konstruktorji so se v svojem razmišljanju srečali z naslednjim problemom: para, ki jo spustiš iz kotla v valj parnega stroja, potiska pred sabo bat, dokler le-ta ne doseže končnega položaja, ko je treba igro ponoviti na drugi strani bata, v obratni smeri. Še prej pa je seveda treba paro izpred bata spustiti na prosto.
To nalogo opravlja poseben organ, razvodnik, ki je nameščen tik ob valju. Vendar se pri tem srečamo z nevšečnostjo: če para ves čas, ko se bat giblje v eni smeri, priteka iz kotla, ima nazadnje, ob koncu giba, celoten kotelni tlak. In zdaj jo je treba spustiti na prosto! To pa je vendar škoda, eno samo zapravljanje vode in energije.
Vendar so prve lokomotive delovale prav tako, zato so neznansko sopihale, izpušna para pa je s celotnim kotelnim tlakom povzročala tako močan podtlak, ko je odhajala skozi dimnik, da so le-tega razbeljeni dimni plini pripravili do rdečega žarenja. Seveda so se iz dimnikov usipali celi oblaki isker in neusmiljeno povzročali požare.
Na tem mestu se ne bomo spuščali v detajle krmiljenja razvodnika, povejmo le, da sta bila na pogonsko os nataknjena dva ekscentra, vsak za svojo smer vožnje, ki sta premikala razvodnik glede na želeno smer. Strojevodja je moral, ko je hotel spremeniti smer vožnje, ročno premakniti razvodnik in vdeti viličasto drogovje v mehanizem želenega ekscentra. Zelo kmalu se je sprožil naslednji premislek: kaj, ko bi lahko dotok pare prekinili, še preden bi bat dosegel končno točko? Še bolje, če bi lahko trenutek prekinitve dotoka zvezno spreminjali - pri speljavi mora para dotekati skoraj med celotnim gibom bata, ko pa vlak steče, lahko nehamo prej. Para v valju seveda tudi po prekinitvi dotoka še vedno odriva bat, čeprav ji z odmikanjem le-tega pada tlak in s tem sila na bat. Vendar para še vedno dela - »dela z raztezanjem«!
Uganko sta leta 1842 rešila William Williams in William Howe, zaposlena v Stephensonovi tovarni lokomotiv v mestu Newcastle, in sicer tako, da sta povezala ekscentra z mehanizmom, s katerim je bilo mogoče razvodnik spraviti pod vpliv prvega ali drugega ekscentra in doseči tudi vse vmesne položaje, vključno z nevtralnim v srednji legi. Robert Stephenson (diplomirani inženir, sin Georgea Stephensona) je videl leseni kinematični model in takoj razumel njegovo delovanje.
Ta mehanizem, s katerim je bilo mogoče spreminjati trajanje dotoka pare v valj, je vstopil v zgodovino kot Stephensonovo krmilje. Pomenilo je mejnik, kvalitetni preskok pri konstruiranju lokomotiv, vendar je bilo še vedno obremenjeno s številnimi pomanjkljivostmi, ki jim je bil kos šele nov izum Nemca Edmunda Heusingerja von Waldegga in Belgijca Egideja Walschaertsa. To krmilje se je uveljavilo po prelomu stoletja malone povsod po svetu in se ohranilo do zatona parnih lokomotiv. Tudi na naši skici ga bomo uporabili.
Na sliki so delovni deli samo bat z batnico in križnikom ter gonilni drog, vse ostalo drogovje sodi v krmilje. Dotok pare pred oziroma za bat uravnava batni razvodnik, ki s svojim gibanjem ob pravem času odkriva oziroma prekriva dotočne kanale v valj. Sveža para priteka iz kotla med razvodnikova bata, prostora izven batov pa sta povezana z izpuhom v dimnico, v dimnik. Razvodnik prejema gibanje in informacijo o položaju koles preko krmilnega drogovja, ki mu je preko nihalke (»kulise«) mogoče spremeniti smisel naprej/nazaj in z lego drsnika na nihalki - »kulisnega kamna« - spreminjati trajanje vstopa pare, torej stopnjo polnitve valja.
Dotok pare v valj lahko torej poljubno zgodaj prekinemo, vse dokler stroj ne postane nemiren. Kaj pa se medtem dogaja v valju parnega stroja? Tega ne moremo videti brez posebne naprave - imenujemo jo indikator - ki jo ob posebnih prilikah namestimo na parni stroj.
Njegov kazalec povežemo s prostorom pred ali za batom. Valjček indikatorja, na katerem je pritrjen papir, povežemo z vrvico preko škripčevja s križnikom parnega stroja. Križnik v eni smeri vleče vrvico in pod pisalom vrti valjček indikatorja, pri povratnem gibu pa valjček vrne ustrezna vzmet. Ko lokomotiva vozi, se na valjčku nariše krivulja tlaka pare glede na položaj bata. Površina, ki jo orisuje krivulja, indicira moč parnega stroja. Ker tlak v cilindru nikoli ni enak, se je za izračun moči uveljavil termin »srednji tlak pare«. Slika prikazuje idealizirani diagram, debelejša črta za eno stran bata in tanjša črta za drugo stran.
Tu je mogoče opazovati vse faze delovanja parnega stroja, kritične točke so posebej označene. Seveda v resnici diagram nikoli ni tako »lep«, saj nastopa vse polno motečih faktorjev, vendar je prav na osnovi teh oblik mogoče izvesti nekatere prilagoditve in izboljšave parnega stroja.
Pri tem bi opozorili na fazo, imenovano »predvpust«. Lahko si je predstavljati, da ima bat precejšnjo maso, ki jo je treba pri vsakem obratu koles pospešiti do maksimuma, jo spet ustaviti in pognati v nasprotni smeri. Masne sile bi hitro poškodovale občutljive ležaje, zato je urejeno tako, da razvodnik spusti svežo paro pred bat, tik preden ta doseže mrtvo točko. Tako pred batom nastane parna blazina, ki mehko prestreže bat z vso njegovo maso. Prijem na moč spominja na predvžig pri avtomobilskem motorju. Lokomotiva zato mehkejše deluje pod paro kot brez nje, na primer kadar vozi po klancu navzdol.
Povejmo, da se je s problemom indiciranja ukvarjal že stari James Watt, ki je živel v dobi Marije Terezije, zato se rezultat imenuje Wattov diagram.
V Železniškem muzeju SŽ smo ponosni na posebno imeniten indikator, finomehanični izdelek nemške firme Maihak.
Kako vznemirljivo bi bilo, če bi lahko starim mojstrom kdaj pogledali pod prste in se čudili njihovemu znanju, znanju, ki je tik pred tem, da dokončno utone v pozabo ...
***
Mladen Bogić je ravnatelj Železniškega muzeja Slovenskih železnic.
