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MACCHINE e MOTORI Carbone, vapore e petrolio nella storia dell’uomo

theLake

dicembre 2006


Macchina a vapore Newcomen Valvola per l’immissione dell’acqua fredda

Serbatoio Cilindro

Caldaia Valvola di scarico Pistone Pompa per il riempimento del serbatoio

Pompa per il sollevamento dell’acqua

 Parti 2

Valvola per l’immissione del vapore

Serbatoio


Macchina a vapore Newcomen

ď‚Ž Funzionamento

3


Macchina a vapore Newcomen L’operatore apre la valvola (1) che collega il cilindro (2) alla caldaia (3). Il vapore esercitando pistone (4).

entra nel cilindro una pressione sul

Il pistone del cilindro si solleva sotto l’azione del peso dell’asta e dello stantuffo della pompa (5) che scendendo verso il basso aspira l’acqua da sollevare. Simultaneamente si aggiunge (6) acqua al serbatoio (7)

 Funzionamento 4

– 1^ fase


Macchina a vapore Newcomen Al termine della salita del pistone (4) l’operatore chiude la valvola (1) e apre per breve tempo la valvola (8) che consente di iniettare acqua fredda nel cilindro (2).

Il vapore presente si condensa trasformandosi in acqua calda e si forma una depressione (vuoto)

ď‚Ž Funzionamento 5

– 2^ fase


Macchina a vapore Newcomen Sotto l’azione della pressione atmosferica esterna il pistone (4) scende nel cilindro (2) trascinando verso l’alto lo stantuffo della pompa (5) che salendo solleva l’acqua.

Contemporaneamente sale anche lo stantuffo della pompa (6) che aspira l’acqua dal serbatoio (10).)

 Funzionamento 6

3^ fase


Macchina a vapore Newcomen Al termine della discesa del pistone (4) nel cilindro (2), l’operatore apre la valvola (9) scaricando l’acqua calda all’esterno. Terminata l’operazione di scarico la valvola (9) viene richiusa e il ciclo riprende.

 Funzionamento 7

4^ fase


Macchina a vapore Watt

ď‚Ž Parti 8


Macchina a vapore Watt Pistone Leve a parallelogramma Cassetto distribuzione

Volano

Valvola mobile

Condensatore Biella manovella

ď‚Ž Elementi 9


Macchina a vapore Watt Il sistema di leve (5) ha spostato la valvola (3) del cassetto di distribuzione (2) nella posizione indicata nel disegno, permettendo l’ingresso del vapore nella parte inferiore del cilindro (6).

Il vapore si espande premendo sul pistone (7) che, salendo, favorisce la fuoriuscita verso il condensatore del vapore residuo presente nella parte superiore del cilindro.

ď‚Ž Funzionamento 10

cassetto distribuzione – 1^ fase


Macchina a vapore Watt

ď‚Ž Funzionamento 11

cassetto distribuzione – 1^ fase


Macchina a vapore Watt Il sistema di leve (5) ha cambiato la posizione della valvola (3) del cassetto di distribuzione (2) permettendo l’ingresso del vapore nella parte superiore del cilindro (6). Il vapore espandendosi preme sul pistone (7) che, scendendo, favorisce la fuoriuscita verso il condensatore del vapore residuo presente nella parte inferiore del cilindro.

ď‚Ž Funzionamento 12

cassetto distribuzione – 2^ fase


Macchina a vapore Watt

ď‚Ž Funzionamento 13

cassetto distribuzione – 2^ fase


Macchina a vapore Watt

ď‚Ž Applicazione 14

al treno


Museo Scienza e Tecnica Milano ď‚Ž Treno

15

a vapore: pistone


Museo Scienza e Tecnica Milano ď‚Ž Treno

16

a vapore: particolare scambiatore


Cornish engine Cornovaglia

17

ď‚Ž Il

contesto


Cornish engine Cornovaglia

ď‚Ž Entrata 18

museo


Cornish engine Cornovaglia

ď‚Ž Bilanciere 19

esterno


Cornish engine Cornovaglia

ď‚Ž Bilanciere 20

interno


Cornish engine Cornovaglia

ď‚Ž Macchinari 21

interni


Il sistema tecnico XVIII secolo Trasporti marittimi a vapore 1736 - 1772 in ferro 1787

Trasporti terrestri Cugnot – 1769

1736

Macchina a vapore 1772

1712 – 1769 - 1787

Ferro Coke 1735 Acciaio 1750 Puddellaggio 1783 laminazione Costruzioni Ponti 1772 Pilastri 1780 Armature 1786

1760 Pompaggio delle acque d’infiltrazione - 1712

Energia

22

Trevithick – 1792 con rotaie

1712

Cilindri

Carbon fossile Combustibile

Materiali

1769 Macchina per alesare - 1775

1750 Macchine utensili

Tessili Macchine diverse 1733 - 1789


Possibili Rivoluzioni cambiamento tecnologico rapido e significativo

macchine

23

energia

materie prime

vapore

carbone e ferro petrolio e acciaio

I^ rivoluzione industriale 1760 - 1790

macchina a vapore

II^ rivoluzione industriale 1870 - 1910

motore a scoppio

elettrica

III^ rivoluzione industriale 1945 - ‌

reattore nucleare e pc

energia atomica

uranio e sostanze chimica di base


Motore a scoppio quattro tempi - ciclo Otto Carburatore prepara la miscela di aria e benzina Valvola apertura e chiusura condotto di alimentazione Condotto di alimentazione

Camera di combustione

Pistone

ď‚Ž Componenti 24

Candela provoca l’accensione seguita dalla combustione della miscela Condotto di scarico

Valvola apertura e chiusura condotto di scarico


Motore a scoppio benzina – quattro tempi (a ciclo Otto) Il ciclo di funzionamento si compie con 4 corse del pistone e 2 giri dell’albero motore, in tempi brevissimi: in un secondo si possono avere da 10 a 40 cicli, a seconda del numero di giri del motore. La valvola di aspirazione si apre mentre quella di scarico resta chiusa. Il pistone scende verso il punto morto inferiore e aspira una miscela di benzina e aria

ď‚Ž Aspirazione 25


Motore a scoppio benzina – quattro tempi (a ciclo Otto)

Entrambe le valvole si chiudono. Il pistone sale verso l’alto, raggiungendo il punto morto superiore, e comprime la miscela

ď‚Ž Compressione 26


Motore a scoppio benzina – quattro tempi (a ciclo Otto)

Le valvole sono chiuse. La scintilla prodotta dalla candela fa esplodere la miscela. La pressione generata dall’esplosione spinge verso il baso il pistone.

ď‚Ž Scoppio 27

e espansione


Motore a scoppio benzina – quattro tempi (a ciclo Otto)

Si apre la valvola di scarico mentre quella di aspirazione resta chiusa. Il pistone risale ed espelle dal cilindro i gas bruciati

ď‚Ž Scarico 28


Motore a scoppio benzina – due tempi Il ciclo di funzionamento si compie con 2 corse del pistone e 1 giro dell’albero motore. La miscela, compressa nella camera di combustione, si accende, brucia e si espande; lo stantuffo, scendendo, apre la luce di scarico. Viene compressa nel carter nuova miscela proveniente dal carburatore.

Si apre la luce di immissione, che permette alla nuova miscela di passare dal carter al cilindro.

ď‚Ž Primo 29

ciclo


Motore a scoppio benzina – due tempi

Lo stantuffo risale, chiude la luce di immissione e apre quella di entrata della miscela proveniente dal carburatore. Durante la risalita avviene la compressione della miscela nel cilindro.

ď‚Ž Secondo 30

ciclo


Motore a scoppio diesel – quattro tempi Dal nome del suo inventore (1892) ma è chiamato anche motore ad accensione spontanea.

Il pistone scende. Attraverso la valvola di aspirazione l’aria viene aspirata nel cilindro

 Aspirazione 31


Motore a scoppio diesel – quattro tempi

Il pistone sale. Viene compressa l’aria camera di combustione

 Compressione 32

nella


Motore a scoppio diesel – quattro tempi

Attraverso un iniettore, il gasolio polverizzato penetra nella camera di combustione e si incendia spontaneamente, senza bisogno della scintilla. Il gas si espande ed il pistone viene spinto violentemente verso il basso.

ď‚Ž Scoppio 33


Motore a scoppio diesel – quattro tempi

Durante la successiva corsa di ritorno, il pistone espelle i gas bruciati attraverso una valvola di scarico.

ď‚Ž Scarico 34


Museo Scienza e Tecnica Milano

ď‚Ž Motore 35

a scoppio


Museo Scienza e Tecnica Milano ď‚Ž Sezione

36

motore auto


Museo Scienza e Tecnica Milano ď‚Ž Particolare

37

cambio


arrivederci alla prossima 38

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