Б. Мы можем сказать «достаточно» в любой момент движения поршня под давлением свежего пара — и произвести отсечку. Допустим, что мы хотим наполнять цилиндр свежим паром только до половины хода поршня, до тех пор, пока, он не займет положения, указанного на поршне цифрой два. Это будет наполнение в половину, или 50 %. В этот момент золотник должен, переменив направление своего движения и двигаясь вслед поршню, закрыть правый паровпускной канал внутренней кромкой своего правого поршенька; это и называют отсечкой пара. Период впуска пара окончился, наступил период расширения. Поставьте в это положение поршень и золотник на нашем подвижном рисунке и взгляните на левую сторону его, где изображена одинаковая (симметрическая) с правой левая часть машины. Вы увидите, что левый поршенек золотника настолько сдвинут вправо, что паровпускной канал открыт в сторону левой камеры золотниковой коробки; поэтому левая часть цилиндра через канал, открытый золотником, сообщена с выпускным окном (С) — левой стороны золотниковой коробки, а через него с выпускной, или «выхлопной» трубой, оконченной конусом под дымовой трубой паровоза; стало-быть левая часть цилиндра соединена с атмосферой (наружным воздухом), и давление в ней равно атмосферному — одной атмосфере; между тем с правой стороны цилиндр до половины занят свежим перегретым паром с давлением около 11 атмосфер и температурой около 300°.
Поэтому пар расширяется, продолжая толкать поршень в левую сторону. Работа паровой машины продолжается, хотя золотник и закрыл паровое отверстие. Надо заметить, что давление в цилиндре в конце впуска несколько падает от того, что отсечка не бывает мгновенной — золотник движется плавно и, сужая ход пару, мнет его. Откуда теперь после отсечки машина черпает силу? За счет чего совершается работа? Чтобы ясно ответить на эти вопросы, надо изучить те изменения, какие происходят с перегретым паром при расширении. Главнее всего то, что при расширении пар теряет свой нагрев, — охлаждается, температура его падает. Затем, если бы мы наблюдали изменение перегретого пара через прозрачное, например, закрытое стеклом окно, то мы увидали бы следующее. Перегретый пар совершенно прозрачен, подобно ясному воздуху. При расширении пар мутнеет, в нем появляется туман. Отсюда можно заключить, что пар стал влажным. Действительно, более близкое изучение пара показывает, что, теряя тепло при расширении, перегретый пар делается сначала похожим на пар из сухопарника, т.-е. превращается в сухой пар, а затем во влажный. При этом перегретый пар теряет свою текучесть и становится более теплопроводен, т.-е. более способен отдавать тепло изнутри себя окружающим его телам — например, стенкам цилиндра, поршню и т. д. В то время, когда поршень достигнет в цилиндре положения, отмеченного цифрой III, давление пара в правой части цилиндра будет, примерно, 3 атмосферы, а температура около 134°. В этом месте кончается период расширения, хотя мы могли бы, если не менять положения золотника, продолжать расширение до тех пор, пока поршень не достигнет левого крайнего положения в цилиндре. Но этого не делают, потому что поршень и все связанные с ним движущие части машины, придя в крайние положения, должны возвращаться обратно. Такое движение называют возвратно поступательным. Раз у нас поршень двигается «возвратно-поступательно», наилучше уменьшить во избежание вредных толчков скорость его движения в конце хода.
В. Чтобы уменьшить скорость хода поршня, мы должны уменьшить давление пара, движущего поршень. Это и достигается золотником, который, двигаясь все в ту же сторону, открывает, наконец, внешней кромкой своего правого поршенька выход пара из цилиндра через правый канал D в правую камеру золотниковой коробки, из нее же в выхлопную трубу паровоза. Пар устремляется туда. Давление в правой половине цилиндра быстро падает и движение поршня замедляется. Так начинается предварительный выпуск пара. Называем мы его «предварительным» потому, что он предваряет, опережает обратный ход поршня, а при обратном ходе поршня, это теперь вам должно быть понятно, пар, или точнее почти весь пар, должен быть выпущен изнутри правой стороны цилиндра. Предварительным выпуском достигается и еще одна цель — уменьшить противодавление пара в начале обратного хода поршня, которое затруднило бы выхлоп пара. Предваряя выпуск, мы даем потоку пара время повернуть в обратную сторону.