Воздуходувная машина

Дутьевой двигатель — это большой стационарный паровой двигатель или двигатель внутреннего сгорания, непосредственно соединенный с цилиндрами нагнетания воздуха . Они поставляют очень большое количество воздуха при давлении ниже, чем у воздушного компрессора , но больше, чем у центробежного вентилятора .

Дутьевые двигатели в основном используются для обеспечения дутья воздухом в печах, доменных печах и других плавильных заводах .

Водяные двигатели

Самыми первыми дутьевыми машинами были дутьевые домики : сильфоны , приводимые в движение водяными колесами .

Металлургические заводы наиболее экономично расположены рядом с источником руды , где поблизости может отсутствовать подходящая гидроэнергия. Существует также риск прекращения подачи воды из-за засухи или увеличения спроса на печи, превышающего доступную емкость воды.

Эти ограничения привели к появлению самой ранней формы парового двигателя, используемого для выработки электроэнергии, а не для перекачки, — двигателя, возвращающего воду . В этом двигателе паровой насос использовался для подъема воды, которая, в свою очередь, приводила в движение водяное колесо и, следовательно, оборудование. Затем вода из колеса возвращалась насосом. Эти ранние паровые машины годились только для перекачивания воды и не могли быть подключены непосредственно к оборудованию.

Первые практические образцы этих двигателей были установлены в 1742 году в Коулбрукдейле. ^[1] и как улучшение металлургического завода Каррон на Клайде в 1765 году. ^[2]

Лучевые двигатели

Ранние паровые первичные двигатели представляли собой лучевые двигатели , сначала невращательного (т. е. совершающего исключительно возвратно-поступательное движение), а затем вращательного типа (т. е. приводящего в движение маховик ). Оба они использовались в качестве продувочных двигателей, обычно путем соединения воздушного цилиндра с дальним концом балки от парового цилиндра. Джошуа Филд описывает поездку 1821 года в Foster, Rastrick & Co. из Стоурбриджа . ^[3] где он наблюдал восемь больших лучевых двигателей, один из которых мощностью 30 л.с. работал с нагнетательным цилиндром диаметром 5 футов и ходом поршня 6 футов.

Если более поздние лучевые двигатели приводили в движение маховики, это было полезно для обеспечения более равномерной работы двигателя. Пневматический цилиндр по-прежнему приводился в движение только балкой, а маховик использовался исключительно как маховик, а не приводил в движение выходной вал. Хорошо известным сохранившимся примером этого типа являются спаренные лучевые двигатели «Дэвид и Сэмпсон» , ныне сохранившиеся в Блистс-Хилл музее под открытым небом , ущелье Айронбридж . ^[4]^[5] Это пара одноцилиндровых двигателей с конденсационной балкой, каждый из которых приводит в движение воздушный цилиндр своей собственной балкой, но имеет общий маховик. Они примечательны своими декоративными дорическими арками. ^[6] Двигатели имели длительный срок службы: 50 лет основной службы с 1851 года, обеспечивающие дуть печи Приорса Ли компании Lilleshall . ^[7]^[8] затем еще 50 лет до закрытия завода в качестве резервных двигателей, которые все еще время от времени работают. ^[9]

Полуротационные продувочные двигатели

Большой вертикальный продувочный двигатель, изображенный вверху, был построен в 1890-х годах компанией EP Allis Co. из Милуоки (позже вошедшей в состав Allis-Chalmers ). Паровой цилиндр (нижний) имеет диаметр 42 дюйма (1,1 м), воздушный цилиндр (верхний) - 84 дюйма (2,1 м), оба - с ходом поршня 60 дюймов (1,5 м).

Паровой цилиндр оснащен клапанным механизмом Рейнольдса-Корлисса , приводимым в движение через вспомогательный вал с коническим приводом внизу, расположенный под прямым углом к коленчатому валу. ^[10] Это также означает, что пластина запястья Corliss расположена под прямым углом к маховику, а не параллельно, как обычно. Эдвин Рейнольдс был конструктором компании Allis и в 1876 году разработал улучшенную версию клапанного механизма Corliss с улучшенным механизмом отключения, способным работать на более высоких скоростях. ^[11] Воздушные клапаны также приводятся в движение эксцентриками от этого же вала.

Как и в случае с лучевыми двигателями, основная сила поршня передается на воздушный цилиндр за счет чисто возвратно-поступательного действия, а маховики предназначены для сглаживания работы двигателя. Для обеспечения возможности регулировки шток парового поршня доходит только до крейцкопфа . Над ним расположены сдвоенные штоки воздушного поршня. Вал маховика установлен под паровым поршнем, парные шатуны перемещаются вниз и назад, образуя двигатель с обратным шатуном .

Двигатели внутреннего сгорания

В конце 1800-х годов были разработаны газовые двигатели внутреннего сгорания для сжигания газов, образующихся в доменных печах, что устраняло необходимость в топливе для паровых котлов и повышало эффективность. Bethlehem Steel была одной из таких компаний, применивших эту технологию. ^[12] Огромные, обычно одноцилиндровые горизонтальные двигатели сжигали доменный газ . SA John Cockerill из Бельгии и Körting из Ганновера были известными производителями таких двигателей.

В настоящее время предпринимаются усилия по восстановлению некоторых из этих двигателей. ^[13] Некоторые фирмы до сих пор производят и устанавливают многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания для сжигания отработанных газов. ^[14]

Замена на роторные воздуходувки

При переоборудовании доменных печей после Второй мировой войны предпочтительным источником энергии был либо дизельный двигатель , либо электродвигатель . Оба они имели вращающийся выход, который хорошо сочетался с современными разработками центробежных вентиляторов, способных обрабатывать огромные объемы воздуха. Хотя поршневые паровые машины продолжали использоваться там, где они уже использовались, после войны их устанавливали редко. Эти старые заводы начали закрываться в 1950-х годах, а их количество резко сократилось по всему Западу в 1970-е годы . Дующие двигатели такой формы сейчас встречаются редко.

Сохранившиеся примеры сегодня

Примеры двигателя с лучевой продувкой ^[4]^[5] и вертикальный двигатель ^[5] можно увидеть в Блистс-Хилл музее под открытым небом , ущелье Айронбридж . Лучевые двигатели «Дэвид и Сэмпсон» являются памятниками архитектуры . ^[4]

Двигатель для продувки балок 1817 года производства Boulton & Watt , ранее использовавшийся на металлургическом заводе Нетертона в М.В. Грейзбрук, теперь украшает Дартмутский цирк, островок безопасности в начале автомагистрали A38(M) в Бирмингеме (см. рисунок выше, расположение: 52 ° 29'33 "с.ш. 1 ° 53'17" з.д. / 52,492537 ° с.ш. 1,888189 ° з.д. / 52,492537; -1,888189 ).

Ссылки

^ Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 37. ИСБН 0-521-45834-Х .
^ Роллс, ЛТЦ; Все. Паровой двигатель . п. 122.
^ Джошуа Филд (24 августа 1821 г.). «Фостер, Растрик и компания из Стоурбриджа» . Авторский тур по Мидлендсу . Архивировано из оригинала 12 октября 2008 года. Третий очень красивый двигатель: 6-колонный двигатель [балочный двигатель с горизонтальной рамой, поднятой на колоннах] мощностью 30 л.с., работающий с надувным цилиндром длиной 5 футов и ходом 6 футов».
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Дэвид и Сэмпсон — старинный лучевой двигатель и запланированный древний памятник на территории Блистс-Хилл» . Архивировано из оригинала (изображение) 9 ноября 2007 года.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Джеймсон, Джон Х. (2004). Дэвид и Самсон на холме Блистс . Роуман Альтамира. п. 182. ИСБН 0-7591-0376-3 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
^ Майк Эштон (3 мая 2008 г.). «Давид и Сэмпсон: Дорическая арка» (фотография) .
^ «Коллекция Лиллешалла в Блистс-Хил» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года.
^ «Компания Лиллешалл» . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ «Блистс-Хилл, Музей ущелья Айронбридж, Мэдли, Шропшир» . Видоискатель . Английское наследие . Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года.
^ Хокинс, Неемия (1897). Новый катехизис паровой машины . Нью-Йорк: Тео Одель. стр. 335–337 .
^ Хокинс, Новый катехизис парового двигателя , стр.225, стр.172.
^ «Машинное отделение газопродувки (на Bethlehem Steel)» .
^ «Вифлеемские воздуходувки» .
^ «Печный газ для производства электроэнергии» .

[1] Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 37. ИСБН 0-521-45834-Х .

[Rolt,_Steam_Engine-2] Роллс, ЛТЦ; Все. Паровой двигатель . п. 122.

[Fields,_1821-3] Джошуа Филд (24 августа 1821 г.). «Фостер, Растрик и компания из Стоурбриджа» . Авторский тур по Мидлендсу . Архивировано из оригинала 12 октября 2008 года. Третий очень красивый двигатель: 6-колонный двигатель [балочный двигатель с горизонтальной рамой, поднятой на колоннах] мощностью 30 л.с., работающий с надувным цилиндром длиной 5 футов и ходом 6 футов».

[Telford,_David_&_Sampson-4] Jump up to: ^а ^б ^с «Дэвид и Сэмпсон — старинный лучевой двигатель и запланированный древний памятник на территории Блистс-Хилл» . Архивировано из оригинала (изображение) 9 ноября 2007 года.

[Jameson,_Reconstructed_past-5] Jump up to: ^а ^б ^с Джеймсон, Джон Х. (2004). Дэвид и Самсон на холме Блистс . Роуман Альтамира. п. 182. ИСБН 0-7591-0376-3 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )

[David_&_Sampson:_Doric_arch-6] Майк Эштон (3 мая 2008 г.). «Давид и Сэмпсон: Дорическая арка» (фотография) .

[7] «Коллекция Лиллешалла в Блистс-Хил» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года.

[8] «Компания Лиллешалл» . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[9] «Блистс-Хилл, Музей ущелья Айронбридж, Мэдли, Шропшир» . Видоискатель . Английское наследие . Архивировано из оригинала 6 июня 2011 года.

[Hawkins,_New_Catechism_of_the_Steam_Engine-10] Хокинс, Неемия (1897). Новый катехизис паровой машины . Нью-Йорк: Тео Одель. стр. 335–337 .

[Hawkins,_New_Catechism_of_the_Steam_Engine,_p225,_p172-11] Хокинс, Новый катехизис парового двигателя , стр.225, стр.172.

[12] «Машинное отделение газопродувки (на Bethlehem Steel)» .

[13] «Вифлеемские воздуходувки» .

[14] «Печный газ для производства электроэнергии» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]