Stoommachines, ooit de drijvende kracht achter de industrialisatie, werken op basis van het principe van het omzetten van thermische energie in mechanische energie met behulp van de uitzetting van stoom. Het proces omvat een reeks stappen:
1. Stoomgeneratie :
- Stoommachines hebben een warmtebron nodig, meestal ketels die worden aangedreven door het verbranden van steenkool of andere brandstoffen.
- Het water in de ketel wordt verwarmd totdat het zijn kookpunt bereikt en verandert in stoom.
- De gegenereerde stoom staat onder hoge druk en heeft een hoge temperatuur.
2. Zuiger en cilinder :
- De stoommachine bestaat uit een cilindrische kamer, cilinder genaamd, waarbinnen een nauwsluitende zuiger heen en weer kan bewegen.
- De zuiger is bevestigd aan een zuigerstang die zijn beweging overbrengt op de gewenste machinerie.
3. Steam-toegang :
- Wanneer de zuiger zich aan het ene uiteinde van de cilinder bevindt, gaat een klep, de stoominlaatklep genaamd, open, waardoor de hogedrukstoom uit de ketel de cilinder in kan stromen.
4. Zuigerbeweging :
- De kracht van de binnenkomende stoom duwt de zuiger naar het andere uiteinde van de cilinder.
- De beweging van de zuiger zet de druk van stoom om in mechanische arbeid.
5. Stoomafzuiging :
- Zodra de zuiger het einde van zijn slag bereikt, sluit de stoominlaatklep en gaat de stoomuitlaatklep open.
- De stoom die in de cilinder opgesloten zit, wordt vrijgegeven, vaak in een condensor om warmte terug te winnen.
6. Herhalingscyclus :
- Na het uitblazen van de stoom beweegt een omkeermechanisme een schuifklep of verandert de richting van de stoomstroom, waardoor stoom de andere kant van de zuiger kan binnendringen.
- Het proces herhaalt zich, waarbij de stoom de zuiger in de tegenovergestelde richting terugduwt.
7. Drijfstang en crank :
- De heen-en-weerbeweging van de zuiger wordt omgezet in een roterende beweging via een drijfstang die is verbonden met een krukas.
- De krukas draait terwijl de zuiger beweegt, waardoor een continue krachtbron ontstaat die verschillende machines kan aandrijven, zoals wielen, pompen en fabrieksapparatuur.
Samenvattend gebruiken stoommachines warmte om stoom te genereren, die een zuiger in een cilinder heen en weer drijft. De beweging van de zuiger wordt via een krukas omgezet in een roterende beweging, waardoor mechanische energie ontstaat die een breed scala aan machines en apparaten kan aandrijven. Technologische vooruitgang en de opkomst van efficiëntere motoren, met name verbrandingsmotoren, leidden uiteindelijk aan het einde van de 19e eeuw tot het verval van stoommachines.
