Шпиль составной двигатель
Шпильчатый составной двигатель представляет собой разновидность тандемного составного парового двигателя , который выполнен в виде перевернутого вертикального двигателя . Из-за своей большой высоты их стали называть « шпильными » двигателями.
Составные двигатели
[ редактировать ]Составные двигатели имеют два или три цилиндра, в которых пар поочередно расширяется. Выхлоп цилиндра высокого давления или цилиндра высокого давления питает цилиндр низкого давления или цилиндра низкого давления. Трехцилиндровые двигатели также имели цилиндр среднего давления или IP, но они были менее распространены, чем двухцилиндровые двигатели. [я] В тандемном соединении цилиндры расположены встык на общей оси (в данном случае вертикальной), причем оба поршня установлены на одном штоке и движутся вместе. Каждый цилиндр имеет независимые клапаны и клапанный механизм. Труба, соединяющая их, может быть увеличена, чтобы образовать «приемник», резервуар для пара при промежуточном давлении. Это повышает эффективность составных двигателей. [2]
За исключением большой высоты, тандемный составной шпильный двигатель не имел никакого отношения к Нейпира более раннему шпильному двигателю , который использовался для лопастных пароходов на реке Клайд . [3] Вертикальный тандемный состав использовался для морских перевозок на небольших пароходах , хотя и не под названием «шпиль». [4] Горизонтальное пространство в таких лодках часто более ограничено, чем вертикальное.
Вертикальные составные двигатели
[ редактировать ]Двигатель Фитчбурга ( илл. ) [ii] был одним из серии аналогичных двигателей, предлагаемых в различных конфигурациях. Расположение шпиля требовало высокого потолка в машинном отделении , но имело два преимущества: [6] он занимал меньше места, чем горизонтальный двигатель, а также требовал менее сложной каменной кладки фундамента под двигателем. Вертикальный двигатель можно было установить на любом достаточно ровном основании, достаточно прочном, чтобы выдержать его вес. Горизонтальный двигатель требовал тщательно выровненной кирпичной кладки для поддержки коленчатого вала и цилиндров по отдельности. Такая кирпичная кладка была дорогостоящей, требовала времени на строительство, а также не позволяла устанавливать новые двигатели в старые машинные отделения без дорогостоящего ремонта.
Компания Fitchburg также примечательна тем, что поставила автоматический регулятор ( на рисунке левый маховик клапана ), который контролировал отключение в зависимости от нагрузки. Такие регуляторы приобрели важное значение примерно в 1900 году с разработкой высокоскоростного двигателя , где они использовались для точного контроля скорости. В этих более ранних среднеоборотных двигателях функция регуляторов заключалась не только в контроле скорости двигателя, но и в повышении эффективности. [7] Поршневые клапаны Фитчбурга могли работать с отсечкой от нуля до двух третей хода. Более короткое отключение повышает эффективность при работе при небольших нагрузках. В более ранних двигателях для достижения этой цели использовались такие устройства, как расширительные клапаны , но они также требовали постоянного внимания опытного водителя, который мог «управлять» двигателем, изменяя отсечку при изменении нагрузки. Более ранние регуляторы Watt управляли только дроссельной заслонкой, поэтому, хотя они и контролировали скорость двигателя, они не способствовали повышению эффективности. Двигатель, работающий без отключения, но с дросселированной подачей пара, будет работать неэффективно из-за снижения затрат на расширение и риска перетягивания проволоки . Первые «автоматические» регуляторы были названы так потому, что они не только контролировали скорость, но также могли брать на себя роль водителя, а также изменять отсечку. [8] [9]
Другие известные производители
[ редактировать ]
Одним из самых известных примеров шпильного двигателя был двигатель Уилланса . [10] Это были составные двигатели двойного или тройного расширения с необычными характеристиками цилиндров одностороннего действия и центральным шпиндельным клапаном, общим для всех цилиндров. [11] [12] использовалось больше типов Willans, Примерно к 1900 году для выработки электроэнергии чем любого другого типа. [9]
Одной из последних конструкций составных двигателей со шпилем был Skinner Unaflow 1929 года. Хотя некоторые из них использовались в качестве стационарных двигателей и генераторных установок, большинство из них были судовыми двигателями . через Великие озера Паром SS Badger продолжает эксплуатироваться со своими оригинальными двигателями. [13]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Двигатели тройного расширения стали более распространенными с 1890-х годов, поскольку увеличение давления в котле выше 150 фунтов на квадратный дюйм делало их дополнительную эффективность оправданной дополнительных затрат. [1] Для морских двигателей повышение эффективности означало снижение расхода топлива и, следовательно, увеличение дальности полета или грузоподъемности. Для других целей возросшие капитальные затраты на двигатель тройного расширения обычно не были оправданы.
- ^ Компания Fitchburg Steam Engine Co. в Фитчбурге, Массачусетс , основана в 1871 году. [5]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 240. ИСБН 0-521-45834-Х .
- ^ Hills 1989 , стр. 151–153.
- ^ Эверс, Генри (1875). Пар и паровая машина: Сухопутные и морские пехотинцы . Глазго: Уильямс Коллинз. п. 95.
- ^ Кеннеди, Рэнкин (1912) [1905]. «II. Судовые двигатели и паровые рулевые устройства». Вертикальные двигатели . Книга современных двигателей и генераторов. Том. В. Лондон: Кэкстон. п. 81.
- ^ Хокинс, Неемия (1897). Новый катехизис паровой машины . Нью-Йорк: Тео Одель. стр. 120 -122.
- ^ Хокинс 1897 , с. 24.
- ^ Хокинс 1897 , стр. 118–119.
- ^ Хокинс 1897 , стр. 83–88.
- ^ Jump up to: а б Кеннеди, Рэнкин (1903). Электромонтажные работы . Электромонтажные работы. Том. III (5-том изд.). Лондон: Кэкстон. стр. 32–33.
- ^ Hills 1989 , стр. 215–219.
- ^ Кеннеди, Рэнкин (1912) [1905]. «I. Детали и аксессуары паровой машины». Клапанная передача и регуляторы . Книга современных двигателей и генераторов. Том. IV. Лондон: Кэкстон. п. 17-19.
- ^ Кеннеди 1903 , стр. 69–73.
- ^ «Двигатели и котлы SS Badger» (PDF) . АСМЭ . 7 сентября 1996 г.