ما هي أجزاء المحرك البخاري وما هي مهمته

3 أسابيع منذ

كريم احمد الحسيني

في عالم الهندسة والتكنولوجيا، يعد المحرك البخاري واحدًا من الاختراعات الرائدة التي ساهمت في تحول العالم وتطويره، فما هي أجزاء المحرك البخاري وما هي مهمته، حيث إنه يمثل رمزًا للابتكار والتقدم التقني في القرن الثماني عشر والتي شكلت الأساس لثورة صناعة الآلات والنقل، وعبر موقع لحظات نيوز نتعرف على مهمة المحرك البخاري بشكل مفصل.

أجزاء المحرك البخاري

المحرك البخاري يتكون من عدة أجزاء رئيسية تعمل معًا لتحويل الطاقة الحرارية إلى حركة ميكانيكية، وهذه الأجزاء تشمل:

وعاء التسخين (المرجل): هو الجزء الذي يحتوي على الماء ويتم فيه تسخينه لتوليد البخار، حيث يُسخن الماء باستخدام وقود مثل الفحم أو النفط أو الغاز.
الأسطوانات (الأسطوانات الاسطوانية): توجد في هذه الأسطوانات مكابس تتحرك بحرية داخلها، وعندما يتم دفع البخار إلى داخل الأسطوانة، يدفع المكبس بعيدًا عن نقطة الدخول، مما يحول الحركة الخطية إلى حركة دورانية.
العمود الكرنكي (الكرنك شافت): يتصل المكبس بالعمود الكرنكي، الذي يحول الحركة الخطية للمكبس إلى حركة دورانية، ويتم استخدام هذه الحركة الدورانية لتحريك المرفق أو أداة ميكانيكية أخرى.
صمامات البخار: تُستخدم هذه الصمامات للسماح بدخول البخار إلى الأسطوانة وإخراجها بعد استخدامه، ويتم التحكم في فتح وإغلاق هذه الصمامات لضمان تدفق البخار بالشكل المناسب.
صمامات الضغط: تستخدم للتحكم في ضغط البخار داخل المحرك، وعندما يصل الضغط إلى الحد المطلوب، يتم فتح الصمامات للسماح بخروج البخار الزائد.
وحدة التشحيم: يتم استخدام الزيت أو الدهون لتشحيم الأسطوانات والمكابس والعمود الكرنكي للحفاظ على سلاسة الحركة وتقليل الاحتكاك.
المُولِّد (المولد): يمكن للمحرك البخاري أيضًا تحويل الحركة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام مُولِّد، ويستخدم هذا التوليد الكهربائي في تشغيل الأجهزة الكهربائية.

طريقة عمل المحرك البخاري

ما هي أجزاء المحرك البخاري وما هي مهمته

طريقة عمل المحرك البخاري تعتمد على تحويل الطاقة الحرارية المتولدة من حرق الوقود إلى حركة ميكانيكية باستخدام البخار كوسيلة للطاقة، وهنا تجد الخطوات الأساسية لكيفية عمل المحرك البخاري:

توليد البخار: يتم تسخين الماء في وعاء خاص حتى يتحول إلى بخار عند درجة حرارة معينة، ويمكن أن يتم ذلك باستخدام وقود يحرق خارجيًا كالفحم أو الفحم الحجري أو النفط أو الغاز الطبيعي.
الضغط العالي: يتم توجيه البخار الناتج من التسخين إلى مجموعة الأسطوانات في المحرك، ويتم زيادة ضغط البخار في هذه المجموعة باستخدام صمامات الضغط والصمامات المناسبة.
التمدد والحركة: يتم توجيه البخار الساخن وذو الضغط العالي إلى الأسطوانة حيث يلتقي بمكبس يتحرك بحرية داخل الأسطوانة، عند دخول البخار، يؤدي اتساعه وتمدده إلى دفع المكبس بعيدًا عن نقطة الدخول.
الحركة الميكانيكية: يتحرك المكبس بعدما يدفعه البخار إلى أسفل الأسطوانة، ثم يتم توصيل حركة المكبس إلى عمود الحركة (الكرنك شافت)، الذي يحول الحركة الخطية إلى حركة دورانية.
إخراج البخار المستعمل: بعد دفع المكبس لأسفل، يُفرغ البخار المستعمل من الأسطوانة عبر صمام العادم، ثم يتم إرساله إلى خارج المحرك حيث يتم التخلص منه أو إعادة استخدامه.

صناعة المحرك البخاري

في عام 1698م، حصل العالم توماس سافري على براءة اختراع لمحرك بخاري مبتكر، حيث عمل بجدية على تحسين عملية استخراج المياه بواسطة البخار.

وفي ذلك الوقت، كان الناس يعتمدون على طرق مكلفة وبطيئة لسحب المياه، حيث كانت تتضمن استخدام دلاء ونظام بكرة مدفوع بالخيول، وكانت الخيول تتطلب الكثير من الرعاية والتغذية ومساحة للإقامة، لذا قرر سافري العمل على تصميم مضخة بخارية لتبسيط عملية استخراج المياه.

تتكون المضخة من محرك يعمل بتسخين المياه وتحويلها إلى بخار، وتخزين البخار المتولد في خزان، ثم توليد فراغ داخل الخزان لسحب المياه.

ورغم نجاح الاختراع، إلا أنه كان يعاني من بعض العيوب، حيث كان قادرًا فقط على سحب المياه من الأعماق الضحلة، وكان الضغط الناتج عن البخار يؤدي إلى طرد المياه المستخرجة،

صناعة المادة الخام للمحرك البخاري

المخترع اليوناني هيرو السكندري ابتكر أول مادة خام للمحرّك البخاري، خلال القرن الأول الميلادي استخدم هيرو كرة فارغة وأنابيب لربطها بالكرة وتسخينها من الأسفل، مما أدى إلى إنتاج بخار سريع ودفع الكرة لتتحرك دورانيًا، ورغم تلك التجربة الناجحة، لم يبدأ استخدام البخار بشكل عملي إلا في القرون اللاحقة.

باختراع المحرك البخاري، فُتحت أبوابٌ جديدة للتطور الصناعي والتكنولوجي، فقد ساهم هذا الاختراع في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، مما أدى إلى تحسين الإنتاجية وتسريع العمليات الصناعية والنقل.