Water verwarmen
De ketel van de stoomtrein is een afgesloten ruimte die speciaal is ontworpen om water te verwarmen. In deze ketel wordt water opgewarmd door een vuur dat brandt met brandstof, zoals kolen, hout of later ook steenkool. Het vuur zorgt ervoor dat de wanden van de ketel warm worden gemaakt, waardoor het water aan de binnenkant van de ketel begint te koken. De ketelwand wordt verwarmd door de hitte van het vuur. Deze verwarming zorgt ervoor dat de temperatuur van de ketelwand omhoog gaat. Wanneer de temperatuur van de ketelwand hoog genoeg wordt, begint het water in de ketel te koken. Het kookpunt van water is 100 graden Celcius bij normale druk. Tijdens het koken van het water ontstaat er stoom in de ketel. De stoom is een gasvormige vloeistof die ontstaat als het water in de ketel onder druk wordt verwarmd. De stoom wordt geleid naar de stoomcilinders, waar hij gebruikt wordt om de stoommachine in beweging te brengen. Om het water in de ketel te koken, wordt vaak een keteldruk gebruikt. Hierbij wordt de druk in de ketel hoger gemaakt dan de omgevingsdruk, waardoor het kookpunt van het water verhoogd wordt. Deze hogere druk zorgt ervoor dat het water eerder kookt, waardoor er meer stoom wordt geproduceerd.
Stoom naar cilinders Leiden
De stoomcilinders zijn speciaal ontworpen om de stoom uit de ketel op te nemen en deze te gebruiken voor het aandrijven van de stoommachine.
De cilinders zijn in paren geplaatst, waarbij één cilinder voor de inademing en één voor de uitademing wordt gebruikt.
Wanneer de stoom wordt ingeademd door de zuiger, drukt deze tegen de zuiger,
waardoor deze naar beneden wordt geduwd en mechanische energie wordt overgebracht naar de stoommachine.
De krukas is een mechanisme dat gebruik maakt van het verschil in beweging tussen twee zuigers om een rotatieve beweging te genereren,
waardoor de wielen van de locomotief worden aangedreven. Tijdens het inademen van een cilinder wordt de zuiger naar beneden gedrukt,
waardoor het stoom-uitlaatklepje geopend wordt en een vacuüm ontstaat in het andere cilinder. Hierdoor wordt deze zuiger naar boven gedrukt,
waardoor de beweging van de zuigers overgebracht wordt naar de krukas, die in beweging wordt gezet.
Afvoeren van uitlaatstoom
Nadat de stoom de zuiger in de cilinder heeft aangedreven, moet deze weer worden afgevoerd om ruimte te maken voor nieuwe stoom. Dit proces begint met het openen van de uitlaatkleppen, die de gebruikte stoom naar de uitlaatpijp leiden. Wanneer de zuiger zijn maximale positie heeft bereikt, wordt de uitlaatklep geopend, waardoor de verbruikte stoom uit de cilinder kan ontsnappen. Dit creëert een lagere druk in de cilinder, wat helpt om de tegenkracht op de zuiger te verminderen. Hierdoor kan de zuiger terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie, aangedreven door een eventuele veer of door de schommelbeweging van de tegenovergestelde zuiger. De afvoerstoom kan direct naar de atmosfeer worden geleid of in sommige systemen worden gebruikt om weer energie terug te winnen, zoals het verwarmen van water in de ketel. Dit proces helpt om de efficiëntie van de locomotief te verbeteren. Door deze herhaling van inademen en uitademen blijft de locomotief efficiënt werken, waardoor de trein met constante snelheid kan blijven rijden. Het effectieve afvoeren van stoom is cruciaal voor de werking van de stoommachine en de algehele prestaties van de trein.