Двигатель с возвратом воды
Двигатель с возвратом воды — ранняя форма стационарной паровой машины , разработанная в начале промышленной революции в середине 18 века. Первые лучевые двигатели не генерировали мощность путем вращения вала, а были разработаны как водяные насосы , в основном для осушения шахт . Соединив этот насос с водяным колесом , их можно было использовать для привода машин.
Паровой двигатель не был, как широко распространено мнение, причиной промышленной революции, а скорее возник как ее результат. [1] Основным источником энергии революции, особенно в 18 веке, было водяное колесо, а не паровой двигатель.
Потребность в независимом первичном двигателе
[ редактировать ]Продувка двигателей
[ редактировать ]Истоки водовозвратного двигателя начинаются с продувочных двигателей, используемых для обеспечения тяги доменных печей и плавильных заводов . Хотя ранние печи могли приводиться в действие сильфонами , приводившимися в движение человеком или животными , [я] Как только началась промышленная революция, новые увеличенные печи раздувались с помощью выдувных установок с водяным колесом .
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. В 1754 году одна печь в Уилде настолько пострадала от засухи, что ее управляющий решил нанять рабочих, чтобы они вращали колесо как беговую дорожку . [2]
Прокатные станы
[ редактировать ]Помимо неспособности работать в периоды засухи, количество доступной воды также может влиять на мощность приводимых в движение машин. На объем и тип работ, выполняемых предприятиями тяжелой промышленности, может влиять сезонная доступность воды. В 1785 году Киркстолл Фордж недалеко от Лидса писал заказчику: «Нам будет удобно сейчас прокатать несколько тонн, потому что у нас есть полный запас воды, а мы не можем так хорошо производить тонкие пластины, когда у нас мало воды». [3]
Это изменение мощности водяного колеса в зависимости от доступной воды также привело к развитию конструкции водяного колеса: «люк» Ренни с жалюзи позволял контролировать поток воды, независимо от глубины мельницы , и в отличие от простого шлюза мог всегда предложите максимально возможную голову . [4]
Проблемы с водоснабжением еще какое-то время будут затрагивать мастеров металлургии. В 1830-х годах молодой Альфред Крупп все еще страдал от проблем с нехваткой воды в ручье Берн, управляя молотками своей Gusstahlfabrik . Из-за нехватки финансов только в 1836 году Альфред смог построить паровой молот, независимый от этого водоснабжения. [5]
Водовозвратные двигатели
[ редактировать ]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 для поднятия воды, которая, в свою очередь, приводила в движение водяное колесо и, следовательно, оборудование. использовался [1] Затем вода из колеса возвращалась насосом. [6] 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 . [7] на Неемии Чемпиона медном заводе в Уормли в 1749 году. [8] и как улучшение металлургического завода Каррон на Клайде в 1765 году. [9] [10] Ричард Форд из Коулбрукдейла впервые попробовал использовать конские насосы в 1735 году. [11] Первые двигатели были атмосферными лучевыми двигателями для систем Ньюкомена , Смитона или Уатта . На противоположных сторонах балки располагался цилиндр: один — рабочий цилиндр, снабжаемый паром, а другой — насосный цилиндр. Двигатели были одностороннего действия, рабочий ход силового цилиндра был направлен вниз, а насос представлял собой простой ковшовый насос с восходящим действием. Двигатели Ватта представляли собой ранние атмосферные конструкции одностороннего действия Ватта. Ко времени своих более поздних термодинамических усовершенствований он также разработал солнечное и планетарное оборудование и смог предложить двигатели прямого вращения. Большой двигатель одностороннего действия «Резолюшн » был построен в Коулбрукдейле, и к моменту его поставки в 1782 году он уже устарел из-за этих дальнейших разработок. [12] Несмотря на это, двигатель успешно проработал почти сорок лет.
Помимо дутьевых печей, вращающийся выход водяного колеса также использовался для привода мельниц и заводского оборудования с помощью линейных валов . В 1765 году Мэтью Бултон рассматривал возможность использования двигателя Савери для привода водяного колеса своей мануфактуры в Сохо . Он зашел так далеко, что построил модель этого двигателя и обратился за советом к Бенджамину Франклину и Эразму Дарвину . по этому поводу [13] Однако к 1768 году обещание создать лучевой двигатель Уатта убедило его подождать, хотя пройдет несколько лет, прежде чем двигатель Уатта Киннейл будет доставлен на юг и восстановлен в Сохо. В 1777 году Бултон и Уатт новый двигатель « Олд Бесс» построили для них . Двигатель до сих пор хранится в Музее науки .
Двигатели с возвратом воды были заменены роторно-лучевым двигателем , который мог напрямую приводить в движение вращающиеся механизмы.
См. также
[ редактировать ]Сноски
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уилсон, ПН (1963). «Водные тягачи». Инженерное наследие . Том. I. Институт инженеров-механиков . п. 32.
- ^ Стрейкер, Эрнест (1969) [1931]. Уэлден Айрон . стр. 72–73.
- ^ Батлер, Р. (1945). История Киркстолл-Фордж .
- ^ Уилсон (1963) , с. 30.
- ^ Манчестер, Уильям (1969). Герб Круппа . Майкл Джозеф. стр. 62–63, 65.
- ^ « Паровоз «Старая Бесс» от Boulton & Watt, 1777 год» . Музей науки .
- ^ Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 37. ИСБН 0-521-45834-Х .
- ^ Дэй, Джоан (1973). Бристоль Брасс: История промышленности . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз . стр. 80–81. ISBN 0 7153 6065 5 .
- ^ Ролт, ЛТЦ ; Аллен, JSA (1977). Паровая машина Томаса Ньюкомена . Морленд. п. 122.
- ^ «Пожарная машина в Вармли». Бристольский журнал . 30 сентября 1749 г.
- ^ Триндер, Барри (1991) [1974]. Дарби из Колбрукдейла . Филлимор и компания / Фонд музея ущелья Айронбридж . стр. 10, 17–18. ISBN 0-85033-791-7 .
- ^ Белфорд, П. (2007). «Великолепные каскады: вода и энергия в Коулбрукдейле» (PDF) . Обзор промышленной археологии . 29 (2): 133–148. дои : 10.1179/174581907X234027 . S2CID 110369508 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2012 года.
- ^ Хиллз 1989 , с. 40.