Jump to content

Лучевой двигатель

: Двигатель Ватта показывает поступление пара и воды.

Балочный двигатель — это тип паровой машины , в которой поворотная верхняя балка используется для приложения силы от вертикального поршня к вертикальному шатуну . Эта конфигурация, в которой двигатель непосредственно приводит в движение насос, впервые была использована Томасом Ньюкоменом около 1705 года для удаления воды из шахт в Корнуолле . Эффективность двигателей была улучшена инженерами, в том числе Джеймсом Уоттом , который добавил отдельный конденсатор ; Джонатан Хорнблауэр и Артур Вульф , составлявшие цилиндры ; и Уильям Макнот , который разработал метод компаундирования существующего двигателя. Лучевые двигатели сначала использовались для откачки воды из шахт или в каналы, но их можно было использовать и для перекачивания воды в дополнение к потоку водяного колеса, приводящего в действие мельницу .

Чугунная балка двигателя Boulton & Watt 1812 года на насосной станции Крофтон - старейший действующий образец в мире, установленный на месте.
За музеем Де Крукиус недалеко от Амстердама , старой насосной станцией, используемой для перекачки воды из Харлеммермера . На нем показаны лучи насосной машины и 9-метровый перепад уровня воды в реке Спаарне . Лучевой двигатель является самым большим из когда-либо построенных и использовался до 1933 года.
Остатки лучевого двигателя с водяным приводом в Ванлокхеде

Вращающийся лучевой двигатель представляет собой более позднюю конструкцию лучевого двигателя, в которой шатун приводит в движение маховик с помощью кривошипа (или, исторически, с помощью солнечной и планетарной передачи ). Эти лучевые двигатели можно было бы использовать для прямого привода в действие линейного мельницы вала . Их также можно было бы использовать для привода пароходов .

Первые лучевые двигатели были водяными и использовались для откачки воды из шахт. Сохранившийся образец можно увидеть на свинцовом руднике Стрейтстепс в Ванлокхеде в Шотландии .

Лучевые двигатели широко использовались для приведения в действие насосов в системе английских каналов , когда она была расширена с помощью шлюзов в начале промышленной революции , а также для отвода воды из шахт в тот же период, а также в качестве намоточных двигателей .

Первый лучевой двигатель с паровым двигателем был разработан Томасом Ньюкоменом . Строго говоря, это не был паровой привод, поскольку пар, подаваемый под поршень, конденсировался, создавая частичный вакуум, что позволяло атмосферному давлению толкать поршень вниз. Поэтому его назвали атмосферным двигателем. был Атмосферный двигатель Ньюкомена принят на вооружение на многих шахтах Корнуолла и других городов, но он был относительно неэффективен и потреблял большое количество топлива. Двигатель был усовершенствован Джоном Смитоном, но Джеймс Уатт устранил основные недостатки двигателя Ньюкомена в своей паровой машине Уатта , добавив отдельный конденсатор, что позволило цилиндру оставаться горячим. Технически это все еще был атмосферный двигатель, пока (согласно последующим патентам) он не закрыл верхнюю часть цилиндра, вводя пар, чтобы также толкать поршень вниз. Это сделало его настоящим паровым двигателем и, возможно, подтверждает его роль изобретателя парового двигателя. Он также запатентовал центробежный регулятор и параллельное движение . последний позволил заменить цепи вокруг головки арки и, таким образом, позволил использовать ее в качестве вращательного двигателя.

Его патенты оставались в силе до начала XIX века, и некоторые говорят, что это сдерживало развитие. Однако на самом деле разработки продолжались другими, и в конце срока действия патента произошел взрыв новых идей и усовершенствований. Лучевые двигатели Ватта использовались в коммерческих целях в гораздо больших количествах, и многие из них продолжали работать в течение 100 и более лет.

Уотт имел патенты на ключевые аспекты конструкции своего двигателя, но его вращательный двигатель был в равной степени ограничен патентом Джеймса Пикарда на простой кривошип. Лучевой двигатель был значительно усовершенствован и расширен в богатых оловом и медью районах юго-западной Англии, что позволило осушить существовавшие там глубокие шахты. Следовательно, лучевые двигатели Корнуолла стали всемирно известными, поскольку они остаются одними из самых массивных лучевых двигателей, когда-либо созданных.

Из-за количества патентов на различные части двигателей и последствий нарушений патентных прав существуют примеры лучевых двигателей без указания производителя ни на одной из частей ( Hollycombe Steam Collection ).

Вращательные лучевые двигатели

[ редактировать ]
Небольшой вращающийся лучевой двигатель, построенный в 1870 году Томасом Хорном по проекту Джеймса Уотта . часть Спереди виден кривошип, маховика скрыта двигателем. (Первоначально установлен на гидротехнической станции в Эшфорде , сейчас работает и хранится на легкой железной дороге Бредгар и Вормшилл .)
Балочная машина Томаса Хорна Национальный музей науки и техники «Леонардо да Винчи» , Милан.

В роторном двигателе поршень установлен вертикально, а шток поршня приводит в движение балку, как и раньше. Шатун с другого конца балки теперь приводит в движение маховик, а не насосную штангу.

Уотта В ранних двигателях Ватта использовалась запатентованная солнечная и планетарная передача , а не простой кривошип, поскольку использование последнего было защищено патентом, принадлежащим Джеймсу Пикарду . После истечения срока действия патента простая рукоятка стала использоваться повсеместно. После достижения вращательного движения рядом с маховиком можно было прикрепить приводной ремень. Он передавал мощность на другие приводные валы, и от этих других ремней можно было затем присоединить для привода различные статические машины, например, молотильные, шлифовальные или фрезерные машины.

Морские лучевые двигатели

[ редактировать ]

Первые корабли с паровым двигателем использовали варианты поворотно-балочного двигателя. Эти морские паровые машины , известные, среди прочего, как боковой рычаг, кузнечик , траверса или «шагающая балка», отличались от оригинальных наземных машин тем, что балка или балки располагались в разных положениях, чтобы занимать меньше места на борту корабля. .

Компаундирование

[ редактировать ]

В компаундировании участвуют два или более цилиндров; Пар низкого давления из первого цилиндра высокого давления подается во второй цилиндр, где он расширяется дальше и обеспечивает больший привод. Это составной эффект; отработанный пар может произвести дополнительную работу, если затем обычным способом направить его в конденсатор. Первый эксперимент с компаундированием был проведен Джонатаном Хорнблауэром , получившим патент в 1781 году. Его первый двигатель был установлен на шахте Тинкрофт в Корнуолле. У него было два цилиндра - один диаметром 21 дюйм (0,53 м) с ходом 6 футов (1,8 м) и один диаметром 27 дюймов (0,69 м) с ходом 8 футов (2,4 м), - расположенные рядом друг с другом на одном конце. луча. Первые двигатели показали небольшой прирост производительности: давление пара было слишком низким, соединительные трубы были небольшого диаметра, а конденсатор неэффективен. [1]

В то время законы термодинамики не были должным образом поняты, особенно концепция абсолютного нуля . Такие инженеры, как Артур Вульф, пытались решить инженерную проблему, не имея полного понимания физики. В частности, их клапанный механизм врезался в неправильное положение хода, не позволяя проводить расширенную работу в цилиндре. Успешные составные двигатели Вулфа были произведены в 1814 году для медного рудника Уил Абрахам и оловянного рудника Уил Вор . [2]

Двигатели Макнота

[ редактировать ]

Уильям Макнот запатентовал двигатель со сложной балкой в ​​1845 году. На балочном двигателе стандартной конструкции Boulton & Watt он разместил цилиндр высокого давления на стороне балки, противоположной существующему одиночному цилиндру, где обычно устанавливался водяной насос. Это имело два важных эффекта: значительно снизилось давление на балку, а соединительная паровая труба, будучи длинной, действовала как расширительный ресивер – элемент, отсутствующий в конструкции Вульфа. [3] Эта модификация могла быть произведена ретроспективно, и модифицированные таким образом двигатели назывались «Макнотедом». Преимущества составного двигателя были незначительными при давлении ниже 60 фунтов на квадратный дюйм (410 кПа), но проявлялись при давлении более 100 фунтов на квадратный дюйм (690 кПа). [ нужна ссылка ]

Сохранившиеся лучевые двигатели

[ редактировать ]
Опорная плита и обшивка из красного дерева, балочный двигатель, British Engineerium , Брайтон

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Хиллз (1989) , с. 147.
  2. ^ Хиллз (1989) , с. 153.
  3. ^ Хиллз (1989) , с. 157.
  4. ^ «Аббатская насосная станция» . Аббатская насосная станция. 09.03.2020 . Проверено 14 апреля 2022 г.
  5. ^ https://www.wondersofthepeak.org.uk/facts/middleton-top-engine-house . Проверено 13 августа 2023 г.
  6. ^ https://www.steamheritage.co.uk/museums-and-attractions/entry/middleton-top-engine-house . Проверено 13 августа 2023 г.
  7. ^ Создание Вендрона Б.А. Файфилда-Шейлера, 1979 г.
  8. ^ Руководство Грейс
  9. ^ «Новости» .

Библиография

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Кроули, TE (1982). Лучевой двигатель . Издательство Сенесио. ISBN  0-906831-02-4 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7b25286aa9f0969cca60490c1cf23cbb__1691931180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7b/bb/7b25286aa9f0969cca60490c1cf23cbb.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Beam engine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)