---

Az

Kazán

---

A gőzrendszerben a tüzelőanyag kémiai energiája több lépcsőn keresztül alakul mechanikai munkává. További sajátossága a folyamatnak, hogy az egyes átalakulási szakaszok különböző berendezésekben történnek. A kémiai energiát égetéssel hőenergiává alakítjuk a tűztérben, majd az a keletkezett sugárzó hővel, és a forró égéstermékekkel a kazán fűtőfelületein keresztül hőt közlünk a tápvízzel. A tápvíz hőtartalma megnövekszik, felforr és a keletkező, a légkörinél nagyobb nyomású gőzzel üzemeltetjük a fogyasztót, ami lehet dugattyús gőzgép, turbina, vagy áramlási gép (lövettyű). A folyamat egyes részelemeinek minősége, hatásfoka az egész rendszerre kihat. Lehet mégolyan tökéletes dugattyús gépünk is ha a kazán képtelen elégséges mennyiségű, vagy minőségű gőzzel kiszolgálni azt.

Tapasztalataim szerint sokkal nehezedd kielégítő minőségű kazánt készíteni, mint dugattyús gépet. Modellméretekben felmerülnek olyan hőterhelési és méretezési problémák, amikkel a valódi kazánokkal foglalkozó irodalom értelemszerűen nem foglalkozik. Huzamos kísérletezés, és megannyi kudarc után sikerült kialakítanom egy kazánt, aminek elkészítése nem igényel speciális szakismereteket, gépeket, és e mellett megfelelő teljesítményű és esztétikájú. Ebből a szerkezetből kiindulva több típus is született, amelyek közül most a FG6 jelűt ismertetem. Ez a kazán kifejezetten az LH502 és LH502M lengőhengeres gőzgépekhez lett tervezve asztali bemutató üzemeltetéshez, esetleg kisméretű gőzhajó-modellek meghajtására.

Pár szó a gőzkazánokról

Ejtsünk pár szót a gőzkazánok sajátosságiról, hogy be tudjuk azonosítani kis kazánunk. Ez a téma több kötetet is megtöltene, itt csak nagyon vázlatosan érintem.

Mi is a gőzkazán? Erre a műszaki szakirodalom a tőle elvárható pontosságú definíciót adja:

„..A gőzkazánok olyan speciálisan kialakított zárt, nyomástartó berendezések, amelyesek alkalmasak arra, hogy valamilyen folyadékból (általában vízből) gőzt fejlesztenek. A gőzkazán tüzelőterében a tüzelőanyagból (szilárd, folyékony vagy gáznemű) felszabadított hőenergiát a kazán vize veszi át, amely a hőközlés közben felmelegszik, majd gőzzé alakul és a hőenergia közvetlen hordozója lesz…”

A következő kérdés az, hogy miként is lehet értékelni egy gőzkazánt? Ez már nem ennyire egyértelmű. Lehet az értékelés sarokköve a leadott teljesítmény mértéke, de lehet a hatásfok is, és vannak olyan szituációk, amikor elsőrendű szemponttá válik az üzemeltetés módja, vagy akár a befoglaló méret is. Így elsősorban azt kell meghatározni, hogy mit várunk el az adott feladatkörben a kazántól.

A modellkazán legyen kicsi, a súlypontja legyen alacsonyan, hogy hajómodellbe építve ne vigye magasra a teljes rendszer tömegközéppontját. Üzemeltetése legyen egyszerű, működése üzembiztos. Legyen nagy a leadott teljesítménye, de legyen biztonságos. Nem utolsó sorban legyen tetszetős külsejű, hiszen a legtöbb esetben a modellekben a kazán látható, nem takarja fedélzet, vagy felépítmény. Ennyi igénynek megfelelni nehéz, és csak kompromisszumok árán lehet.

A biztonságos üzemeltetés követelménye miatt tüzelőanyagnak alkoholt választottam. Ez könnyen tárolható, és egyszerű kanócos égőfejjel elégethető. A kazánt rézből készítettem, mivel ez a fém könnyen megmunkálható, és az utóbbi években a kereskedelemben is nagyon sokféle réz-félgyártmány jelent meg, amiket fel lehet használni.

A kis méretek miatt a legnagyobb fejtörést az elégséges teljesítmény megoldása jelentette. A kazánok teljesítménye a fűtőfelület növelésével emelhető, ezért a Lancashire típusú kazánoknál alkalmazott keresztcsöves (Galloway-tubes) megoldást választottam. A beépített kazán súlypontját alacsonyan tartandó a „tűzet a kazánba” tervezési elv érvényesült ami egy belső lángcsőben nyilvánul meg. A modellkazánok többsége a „kazánt a tűzbe” elv szerint épül, mivel ez a megoldás egyszerűbb, viszont a kazándob így sokkal magasabbra kerül.

A kazán pontos típus meghatározása: Nagyvízterű-fekvő-egyhuzamú-egy lángcsöves-telített gőzt termelő kazán, Galloway csöves fűtőfelület-növeléssel.

A kazán elkészítése

Töltsük le a kazán összeállítási rajzát (a rajz új ablakban jelenik meg , mérete 260 KB) :

letöltés >>>

A kazán építését kezdjük a kazánpalást elkészítésével. Ennek alapanyaga egy 1 mm falvastagságú és 54 mm külső átmérőjű vízszerelési rézcső. A palást 94 mm hosszú és a tetején két lyuk van, egy 24 mm átmérőjű, és egy 10 mm átmérőjű. A 10 mm-esbe kerül a betöltő nyílás, a másikba a gőzdóm, ami egy 12 mm külső átmérőjű réz-csővégzáró kupak.

(1.ábra)

A kész kazánpalást

A palást alján egy 22 mm átmérőjű furat van, amibe a tűzteret kell majd illeszteni. A tűztér egy normál 22-es, 90°-os, réz csőív idom lesz. A csővégzáró és az ív idom bármely fűtésszerelési szaküzletben beszerezhető.

A betöltő nyílás aljzata abból a leszorító csavarból készül, ami a 6 mm átmérőjű személygépkocsi fékcsöveken van. Ez egy kívül menetes, középen 6 mm-es átmenőfurattal ellátott forrasztható alkatrész. A furatba egy belső menetet kell vágni, és abba egy normál hatlapfejű acél csavart tekerünk ami majd lezárja a nyílást. A csavar alá egy gumitömítést kell csinálni, én ezt kerékpár-belsőből készítettem

(2.ábra)

A betöltő nyílás, lezáró csavarja és tömítése még beforrasztatlan állapotban.

A következő lépésben készítsük el a lángcsövet, minek anyaga 22-es vízszerelési rézcső. Ezt találóan „furulyacső”-nek is szokták nevezni a Galloway csöves kazánoknál. A kis keresztcsövek kifúrása előtt faragjunk egy fadarabot a lángcsőbe, mert így nem fog eltorzulni, lelapulni a fúrás során.

(3. ábra)

A lángcső kifúrása előtt a betétfával.

Vágjuk le a kis keresztcsöveket, amik anyaga 6 mm külső átmérőjű személygépkocsi fékcső. A fékcsövön lévő eredeti rögzítő-csavarokat se dobjuk el, hiszen ebből készül a betöltő nyílás! (lásd fentebb) A kazán fenéklemezei 0,5 mm vastag rézlemezből készülnek, ez a kommersz bádogos lemez, a legcélszerűbb egy bádogosmestertől beszerezni, mivel nem nagy mennyiségre van szükségünk, és a kereskedelem csak nagyméretű táblában forgalmazza ezt, ami igen borsos árú. A bádogosoknál mindig vannak kisebb-nagyobb darabok, amikre ki lehet alkudni egy kedvező árat. Az egyik fenéklemez teli a másikon van egy 22 mm átmérőjű lyuk a lángcső kivezetésének.

(4. ábra)

A lángcső, a keresztcsövecskék és a kazánfenék-lemezek.*

A kazán összeállítását a keresztcsövek beforrasztásával kezdjük. Csiszoljuk fémtisztára a felületeket, és valamilyen lehetőleg híg folyasztószerrel kenjük is be, majd jól hevítsük át és folyassuk körbe ónnal az összekötni kívánt alkatrészeket. Azért lágyforrasztást alkalmazunk, mert az 180 °C körül kiolvad, és a túlfűtött kazán ekkor elengedi a nyomást. A berendezés tönkremegy, de súlyos balesetek nem következhetnek be. A gőz túlnyomása 180 °C körül 8..8,5 bar ami bőven elég egy gőzgépmodell meghajtatására, így nincs is szükség nagyobb hőtűrésre. Azonkívül a lágyforrasztás technológiája szinte mindenkinek a rendelkezésére áll, ellentétben a keményforrasztással, hegesztéssel, illetve szegecseléssel.

A forrasztásokat lehetőleg nyílt lángú gázpákával végezzük, ha ez nem áll rendelkezésre akkor nagyteljesítményű (1000 Watt feletti) elektromos pákát is használhatunk.

A következő lépés a tűztér felforrasztása a lángcsőre. A beforrasztott keresztcsövecskék védelmében, hogy azok forrasztása ne olvadjon ki, tekerjünk rájuk kis, átnedvesített rongydarabot. Amíg a rongy nedves, a hőmérséklet a letakart felületen nem emelkedik 100 °C fölé, és így megvédi a már elkészült forrasztásokat. Forrasszuk helyére a hátsó kazánfenék lemezt (ez a teli lemez). Ez követően tegyük a lángcsövet a kazándobba, illesszük a tűzteret a kazándob megfelelő furatába, és húzzuk a lángcsőre a kazánfenék-lemezt (a furattal ellátottat) . Miután beállítottuk a lángcső helyes pozícióját forrasszunk mindent a helyére.

Szereljük fel a gőzdóm-ot és a betöltő nyílást is, majd készítsük el a kazán hőszigetelő külső burkolatát. Ez lehet faburkolat amit 5 mm vastag fenyőlécekből készíthetünk, de lehet egyszerű filc-szövet burkolat is. A faburkolatot vékony 0,2 mm-es rézszalagból készült abroncsokkal díszítettem. A szegecselést lecsípett gombostű-fejek imitálják.

(5. ábra)

A kész FG6 kazán.

A kazán további szerelvénye a kémény, ami egy 22-es 90°-os ív idomból készült, olyanból, mint a tűztér, valamint egy 22/15-ös csőszűkítőből és 0,2 mm vastagságú un. Trombitaréz-lemezből. A lemezből egy csövet hajtottam, aminek 15 mm volt a külső átmérője és beleforrasztottam a csőszűkítőbe. A felső végére 0,5 mm-es rézlemezből két abroncs lett hajlítva ami megakadályozza a kémény szétnyílását. Így egy könnyű de elég magas kéményt lehet készíteni. A kéménybe van bevezetve a fáradtgőz-cső is, ami javítja a kazánhuzatot, valamit hajómodellben való üzemeltetéskor elvezeti a modellből a fáradtgőzt. Mivel az alkoholtüzelés miatt nincs füst, vagy korom a kéményen kiáramló fáradtgőz pótolja ezeket. A kéményt az elfordulás ellen egy M2-es csavar biztosítja, ami a lángcsőhöz rögzíti. A kémény hőálló festékkel van festve, kivéve a nemzetiszínű kéménygallért.

A gőzdóm tetején van elhelyezve a közvetlen rugóterhelésű biztonsági-tányérszelep. Ennek szeleptengelye 3 mm átmérőjű rézpálca. A szelepterhelő rugó egy erősebb golyóstoll-rugó. A gőzdóm tetejét a beszerelés előtt simára kell csiszolni. Ki kell fúrni a szelepvezető helyét, és mellé 2 db. 2 mm átmérőjű lyukat, amik a szelepfuratok lesznek. A szeleptányér 1 mm vastag réz-köszöbsínből készült, a szelepgumi kerékpárbelsőből lett kialakítva, majd felragasztva a szeleptányérra.

A biztonsági szelepnek létezik egy igényesebben kialakított változata is, ami nem jobb, csak szebb megjelenésű.

(6. ábra)

Az igényesebb biztonsági szelep és gőzdóm beépítés előtt.

A gőzdóm-ba kell beforrasztani a fő-gőzvezetéket is aminek alakját a kazán és a gép egymáshoz képesti elhelyezkedése határozza meg. Ebben az esetben a kazán és a gép lineális elrendezésű, ami tipikus a hajómodellbe való beépítésnél. Asztali, stacionárius gépeknél az egymás melletti elrendezés az előnyösebb. A fő-gőzvezetés, és a fáradtgőz elvezető cső is a 6 mm külső átmérőjű személygépkocsi fékcsőből készült. A gőzvezetéket mindenképpen hőszigeteljük, hogy elkerüljük a nemkívánt kondenzációt.

Üzemeltetés

Rögzítsük a kazánt, kössük össze a fogyasztóval. Töltsük meg vízzel. A víz szintje a lángcő teteje és a kazán dobmagasságának ¾-e között legyen. Használjunk desztillált, vagy ioncserélt vizet, hogy elkerüljük a kazán elsósodását, és ezzel tönkremenetelét. Zárjuk le a betöltő nyílást, és kezdjük fűteni a kazánt. Pár perc elteltével emelgessük meg a biztonsági szelepet, hogy a levegő távozhasson a kazánból. A fűtés során néhányszor forgassuk át a gőzgépet, hogy a kondenzvizet kiszivattyúzzuk a gőzvezetékből. Amikor felfűtött a kazán (elkezdett a gőz kifújni a biztonsági szelepnél), indíthatjuk a gépet.

Kis idő után állítsuk le a gőzgépet és, oltsuk ki a fűtést. A biztonsági szelep megemelésével engedjük ki a gőzt, majd nyissuk ki a betöltő nyílást és ellenőrizzük a kazánvíz szintjét! Tapasztaljuk ki, hogy egy töltés víz mennyi ideig elég. A vízszint soha ne csökkenjen a lángcső tetejéig ! Ha ez megtörténik, közvetlen gőztér hevítés áll elő, ami a kazánt egy-két perc alatt teljesen tönkreteszi. A kazánüzemeltetés legfontosabb szabálya: GŐZTERET SOHA NEM HEVÍTÜNK.

A kazánüzemeltetés során mindig legyünk körültekintőek, óvatosak. Ezek a kicsiny kazánok is nagyon súlyos égési, forrázási sérüléseket tudnak okozni. Kapkodásnak itt helye nincs. A gőzkazánban a fűtés kioltása után is nagymennyiségű forró gőz maradhat, ezért a biztonsági szelep megemelésével mindig győződjünk meg arról, hogy a kazándob nincs nyomás alatt, mielőtt bármilyen munkafolyamatba is kezdenénk.

Ha nem elég a gőz?

Főleg hajómodelleknél nagyon hamar fel fog merülni, hogy kevés a gőz amit a kazán szolgáltat. Nagyobb teljesítmény eléréséhez, nagyobb égőfelület, és nagyobb fűtőfelület kell. Az FG6 kazán lángcsövét és égőterét ezért átalakítottam, ami nagyobb égőteret jelent, hosszabb lángcsővel és 7 db. keresztcsövecskével. Az új lángcső és tűztér is beépíthető a az eredeti FG6 kazánba, de ekkor meg kell növelni a kazándob hosszát és módosítani kell a tűztér kivágását a kazánpalást alján. A többi alkatrész nem változik. Így született az FG7 típusú kazán. A doboz alakú tűztér itt már lehetőséget adna túlhevítő beépítésére is.

(7. ábra)

Az FG7 kazán tűztere és 7 keresztcsövecskés lángcsöve.

*.: A kép az FG5 kazán alkatrészeit ábrázolja. Az FG5 kazán csak méreteiben és a keresztcsövecskék számában tér el az FG6 típustól.

Amennyiben a kazán építésével, üzemeltetésével kapcsolatban kérdése észrevétele lenne azt várom

a sry@freemail.hu e-mail címen. Szívesen fogadok minden az

FG6 kazán kialakítására vonatkozó fejlesztést, módosítási ötletet is.

Ha terveim alapján elkészítette a kazánt,

kérem arról egy fotót, esetleg egy kis leírást jutasson el hozzám.

Nagy örömmel fogadnám.

Látogassa Web-lapom a www.sry.atw.hu-t, ahol a továbbiakban is közreadok gőzgépmodellezéssel (és más modellező szakágakkal) kapcsolatos anyagokat, információkat.

SRY 2005

Ábrajegyzék:

1. ábra: A kész kazánpalást. SRY foto

2. ábra: A betöltő nyílás, lezáró csavarja és tömítése még beforrasztatlan állapotban. SRY foto.

3. ábra: A lángcső kifúrása előtt a betétfával. SRY foto.

4. ábra: Az FG5 típusú kazán lángcső, a keresztcsövecskék és a kazánfenék-lemezek. SRY foto

5. ábra: A kész FG6 kazán. SRY foto.

6. ábra: Az igényesebb biztonsági szelep és gőzdóm beépítés előtt. SRY foto.

7. ábra: Az FG7 kazán tűztere és 7 keresztcsövecskés lángcsöve. SRY foto.

♣ SRY MODELL ♣ 2004 ♣ Shot by CANON ♣ Powered by MS WORD ♣

2005.05.11.