Сквозь котел

Двигатель Trevithick 1806 года построен вокруг раннего примера перемещенного котла (в частности, типа возврата)

Оболочка используемой или челюсти - это ранняя и относительно простая форма котла, для изготовления пар , обычно для управления паровым двигателем . Конструкция ознаменовала переходную стадию в развитии котлов, между ранними котлами сена и более поздними много трудовыми котлами . Хеловый котел характеризуется большой цилиндрической котлом, образующей резервуар с водой, пройденным одним или несколькими большими дымоходом , содержащими печь . Эти котлы появились в начале 19 -го века, и сегодня некоторые формы остаются на службе. Несмотря на то, что в основном использовались для статических паровых растений, некоторые использовались в ранних паровых транспортных средствах, железнодорожных локомотивах и кораблях.

Проклятые котлы были разработаны в попытке повысить давление в паре и повысить эффективность двигателя. Ранние конструкции сена в День Ватта были механически слабыми и часто представляли собой неподдерживаемую плоскую поверхность огню. Взрывы котла , обычно начиная с разрушения этой пластины с огненной коробкой, были обычными. Было известно, что арочная структура была сильнее плоской пластины, и поэтому внутри оболочки котла была помещена большая круглая дымовая трубка. Сам огонь был на железной решетке, поставленной через этот дымоход, с мелким ашпаном внизу, чтобы собрать невозможный остаток. Это имело дополнительное преимущество в том, чтобы обернуть поверхность отопления внимательно вокруг печи, но это было вторичным преимуществом.

Несмотря на то, что сегодня это считалось низким давлением (возможно, 25 фунтов на квадратный дюйм (1,7 атм )), это считалось высоким давлением по сравнению с его предшественниками. Это повышение давления было основным фактором в превращении локомотивов (то есть небольших самостоятельных транспортных средств), таких как Trevithick's в практическое предложение.

Центральные котлы

Мидлтон локомотив

Самый простой котел для локомотивов имел один прямой дымоход. Это широко использовалось многими из ранних производителей локомотива, в том числе Blenkinsop локомотивы для Мидлтонской железной дороги и локомоции Стивенсона № 1 .

Этот тип котла прост в изготовлении и достаточно прочный, чтобы поддержать «высокое давление» (в течение периода) пар с обширной работой в цилиндрах. Существует также хороший поток газа через большой дымоход, так что пожар получает достаточный отчет от действия только высокого дымохода . Однако он также имеет небольшую зону отопления, так же неэффективно и сжигает большое количество угля.

Котлы с возвратом

Пухнуть Билли из 1813 года, показывая куполовый конец своего котла с возвратом (центр картинки)

Простой дымоход должен быть долгим, если он должен предложить адекватную зону отопления. В короткометражном котле, например, необходимого для парового локомотива , это может быть сделано с помощью U-образного дымохода , который наклоняется на себя.

Ричард Тревилик уже использовал возвратный дымоход с его первым Coalbrookdale Coalbrookdale двигателем Locomotive 1804 года «Пен-Y-Darren» . и двигателем Эти котлы были сильно построены из чугуна , коротких и плоских. Его локомотив 1804/5 « Ньюкасла » (фактически встроенный в Гейтсхед ) начал показывать одну характерную особенность котла с возвратом, выдающейся формы купола, чтобы противостоять давлению пара в твердом конце напротив печи и дымоходов. В этом случае, проведение котловых упражнений, в настоящее время из кованых железных пластин, должно было быть осложнено однократным горизонтальным цилиндром Тревитика (9 в × 36 в (230 мм × 910 мм) диаметра × ход), который появился через этот купольный конец. Это облегчило работу пожарному, так как он больше не пытался добраться до огня под длинным перекрестком поршня.

Уильям Хедли использовал этот шаблон котла для его локомотивов 1813 года, пыхтя Билли и Вилам Дилли . Благодаря Colliery Wylam и ее владельцу Кристоферу Блэкетту Хедли был бы знаком с двигателем Trevithick.

Тимоти Хэкворта 0-6-0 Королевский Джордж 1827 года также использовал котел с возвратом, хотя наиболее известен своим новаторским использованием преднамеренной взрывной трубы, чтобы поощрять проект на огне. Его более легкая версия 0-4-0 для испытаний Rainhill , Sans Pareil был очень похож. Несмотря на то, что они появились в устаревшемся, как только испытания закончились, канадский Самсон этого модели был построен в 1838 году и все еще находился в службе в 1883 году.

Хубер котлы

Хубер котел

Внешние изображения
Тропиальный двигатель "New Huber"
Тропительный двигатель Huber 1897
Реклама Huber и диаграмма секции котла

Последние котлы, построенные (кроме некоторых стационарных котлов), построенных (кроме некоторых стационарных котлов), которые построены в Huber Co. из Марион, штат Огайо, для их тяжких двигателей «Новый Хубер» , с 1885 по 1903 год.

Однако это были не котлы с возвратом в том смысле, что здесь использовались, а скорее обратной трубы котлы . У них была одна большая цилиндрическая трубка печи, камера сгорания, внешнюю по отношению к скорлубе по давлению котла, затем несколько узких огненных труб, возвращающихся в дымовую коробку подковы над и вокруг огнеугольника. Близость этого дымового бокса к пожарному привела к их прозвищу «горелки живота». Таким образом, их конструкция имеет больше общего с горизонтальными котлами запуска (как используется сэром Артур Хейвуд ) или шотландским морским котлом , чем с простым котлом с одним потоком.

К этому времени локомотивный котел стал вездесущим для тяги. По сравнению с этим преимуществом котла Huber заключалась в том, что Firebes можно было заменить легче, без необходимости работать из закрытой пожарной коробки.

Корнишский котел

Корнишский котел

Самой простой формой перемещенного котла был Ричарда Тревитика корнишский котел , впервые установленного на руднике Dolcoath в 1812 году. Это длинный горизонтальный цилиндр с одним большим дымоходом, содержащим огонь. Поскольку печь опиралась на естественный проект высокий дымоход , в дальнем конце дымохода требовался , чтобы поощрять хорошую подачу воздуха (кислород) к огню.

Для эффективности инновация Тревитика состояла в том, чтобы заключить под котлом с кирпичной камерой. Выхлопные газы проходили через центральный дымоход, а затем проходили снаружи и вокруг раковины железа. Чтобы держать дымоходу от места стрельбы, кирпичный дымовой пух прошел сначала под центром котла к передней лице, затем снова вдоль боковых сторон и к дымоходу.

Корнишские котлы имели несколько преимуществ по сравнению с предыдущими котлами по универсалам : они состояли в основном из изогнутых поверхностей, лучше сопротивляться давлению. Их плоские концы были меньше, чем плоские стороны котла для фургона, и были оставлены в качестве дымохода центральной печи, а иногда и дополнительным длинным стержнем . Менее очевидным преимуществом было шкала котла. Котлы по универсалу или сена нагревались из -за ниже, и любые масштабы или примеси, которые образовали на эту тарелку, обосновавшись на этой тарелке, изолируя ее от воды. Эта сниженная эффективность нагрева и может привести к экстремальному количеству локального перегрева и отказа котловых пластин. В клеточном котле любое осадок проходил мимо дымохода печи и успокоился на дне оболочки котла, где оно оказало меньше.

В модельной инженерии корнишский котел, особенно когда он оснащен трубками Galloway ( см. Lancashire Cower, ниже ), является отличным выбором для котлов, работающих на газе и модельных паровых лодок. Он просто построить и такой же эффективный, как и любой мелкий котел.

Butterley Cower

Котлер Butterley, от лекции Фэрбэрна 1851 года

Butterley или котел «свистка рта»-это малоизвестный дизайн, полученный из карнишского рисунка, созданный известным котлом Butterley Cower of Derbyshire. Это в основном корнишский котел с удаленной нижней половиной оболочки вокруг печи, чтобы зажгнуть большой огонь. Это сделало его популярным на текстильных мельницах Пеннинов , где жесткий северный уголь имел менее калорийную ценность, чем валлийский уголь, используемый на юго -западе, и требовал большего пожара. В качестве альтернативы его можно рассматривать как укороченный корнишский котел с котлом для универсала, расположенным перед ним с большим огнем под этим. Он страдает тем же недостатком, что и котел для вагона: вогнутая пластина пожарной коробки механически слаба, и это либо ограничивает рабочее давление, либо требует дополнительного механического пребывания .

Ланкаширский котел

Lancashire котел, из лекции Фэрбэрна

Котел Lancashire на насосной станции Pinchbeck

Котел Ланкашира похож на корниш, но имеет два больших дымовых полетов, содержащих пожары вместо одного. Как правило, он считается изобретением Уильяма Фэрбэрна и Джона Хетерингтона в 1844 году, хотя их патент был для метода запуска печи попеременно, чтобы уменьшить дым, а не сам котел. Стивенсона в начале 0-4-0 Локомотив « Ланкаширская ведьма » уже продемонстрировала использование двойных пробирков печи в котле 15 лет назад.

Фэрбэрн провел теоретическое исследование термодинамики более эффективных котлов, и именно это привело его к увеличению зоны решетки печи относительно объема воды. Особой причиной этого было плохое плохое внедрение корнишского котла на хлопковых мельницах в Ланкашире, где более твердый местный уголь не может быть удовлетворительно сожжен в меньшей печи, в пользу более старого фургона с низким давлением, и это большая решетка.

Трудности котла в корнешском котле заключались в том, что котел с какой -либо конкретной мощностью потребует известной области печи в качестве площадки для нагрева. Более длинные трубки требовали более длинной и более дорогой котловой оболочки. Они также уменьшили соотношение площади решетки по сравнению с зоной нагрева, что затрудняет поддержание достаточного огня. Увеличение диаметра трубки уменьшило глубину воды, покрывающей пробирку печи, и, таким образом, увеличивало необходимость точного контроля уровня воды пожарным, или риск взрыва котла . Исследования Fairbairn на стресс обруча в цилиндрах также показали, что небольшие трубки были сильнее, чем более крупные трубки. Его решение было простым: заменить одну большую пробирку печи на два меньших.

Патент показал еще одно преимущество двух печей. Запустив их попеременно и закрыв дверь пожарной коробки между стрельбой, также можно было организовать подачу воздуха мимо печи (в случае котла Ланкашир, через Ашпан под решеткой), что будет стимулировать дымовые газы, произведенные Огонь, чтобы гореть более полно и чисто, тем самым уменьшая дым и загрязнение. Ключевым фактором в этом был характерный вращающийся воздушный демпфер в дверях, который стал особенностью 1840 -х годов.

Использование двух дымоходов также имеет усиливающий эффект, действуя как остается два длинных стержня , которые поддерживают конечные пластины.

Более поздние разработки добавили трубки Galloway (после их изобретателя, запатентованного в 1848 году или 1851 ) поперечные водяные трубки через дымоход, тем самым увеличивая площадь нагретой поверхности. Поскольку это короткие трубки большого диаметра, и котел продолжает использовать относительно низкое давление, это до сих пор не считается котлом с водой . Пробирки сужаются, чтобы облегчить их установку через дымоходу.

Котлы Lancashire часто демонстрируют гофрированные дымоходы , которые поглощают тепловое расширение, не натягивая заклепки. Другим разработкой были « Почечный дымоход» или котел Galloway , где две печи объединяются в один дымоход, в форме почек в поперечном сечении. Этот глоток и плоский дымоход оставался при использовании трубок Galloway.

Его максимальное давление составляет 20 бар (290 фунтов на квадратный дюйм). Максимальный диаметр котла составляет 3 м (9,8 фута), имеет две пожарные трубы длины, варьирующиеся от 6–10 м (20–33 футов) и диаметром 0,8–1 м (2,6–3,3 фута)

Хотя котел из Ланкашира считается устаревшим конструкцией, при условии, что дымоход достаточно длинный, он может быть достаточно эффективным. Это приводит к громоздкому котлу, особенно для его длины, и это всегда ограничивало его использование стационарными установками. Это был стандартный котел в хлопковых мельницах Lancashire .

Fairbairn's Five-Tube Cower

Fairbairn с пятью трубными котлом,
Конечный раздел

Работа Уильяма Фэрбэрна над котлом Ланкашира продемонстрировала эффективность достоинств нескольких печей относительно уменьшенного объема воды. Также широко понято, что более высокое давление в паре повышало эффективность двигателей. Исследование Фэрбэрна о силе цилиндров Привели его к разработке другого улучшенного котла, основанного на диаметрах с дальним ломтиком, который, таким образом, сможет работать при более высоких давлениях, как правило, 150 фунтов на квадратный дюйм (1000 кПа ). Это был котел «Пять труб», пять трубок которого были расположены в двух вложенных парах в виде водяного барабана и печи, а оставшаяся трубка установлена ​​над ними в виде отдельного парового барабана. Объем воды был чрезвычайно низким по сравнению с предыдущими конструкциями котлов, так как пробирки печи почти заполняли каждую из водяных барабанов.

Котел был успешным в соответствии с его целями и предоставил две большие печи в небольшой воде. Отдельный паровой барабан также способствовал производству «сухого» пара, без переноса воды и риска заполнения. Однако он также был сложным для производства и не предлагал большой зоны отопления для задействованной работы. Вскоре он был заменен много трубными котлами, такими как Fairbairn-Beeley и шотландские котлы.

Смотрите также

• Скотч -морской котел

Дальнейшее чтение

• Фэрбэрн, Уильям (1851). «На взрывах котла». Две лекции: строительство котлов и взрывы котлов, с средствами профилактики . п. 20
• Фэрбэрн, Уильям (1856). Полезная информация для инженеров . Лондон: Лонгманы.
• Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от пар . Издательство Кембриджского университета . п. 103. ISBN  0-521-45834-X .