Уильям Барнетт (инженер)

Уильям Холл Барнетт (ок. 1802 - август 1865) описан как «основатель» в своем патенте 1836 года и «изготовитель железа» в своем патенте 1838 года, а позже как инженер и инженер-газовик, работающий в Брайтоне, Великобритания. Он много лет работал в компании Brighton and Hove General Gas Company. Он родился в Брэдфорде и умер в Брайтоне.

Патенты

Патент Великобритании № 7129, июнь 1836 г., «Получение и очистка газа».
Патент Великобритании № 7615, апрель 1838 г., «Получение движущей силы».
Патент Великобритании 7727, июль 1838 г., «Производство железа».

Его патент 1836 года записан в журнале «Механика». ^{[ 1 ]} как «Некоторые усовершенствования по производству и очистке газа для целей освещения». Он также написал передовую статью для журнала «Механика» от 23 сентября 1839 года под названием «Улучшенный метод Барнетта для работы газовых реторт», которая снова относится к производству каменноугольного газа. ^{[ 2 ]}

Патент «Получение движущей силы» относится к очень ранним работам над газовым двигателем внутреннего сгорания, которые более подробно описаны ниже.

Вклад в первые газовые двигатели

Уильям Барнетт был инженером, принимавшим участие в ранней разработке двигателей внутреннего сгорания , и его работа и патент описаны на нескольких страницах в книге Дугалда Клерка о газовых и нефтяных двигателях. ^{[ 3 ]} В патенте Великобритании Барнетта (№ 7615 от 1838 г.), озаглавленном «Производство движущей силы», ^{[ 4 ]} Клерк заявляет, что «изобретения Барнетта, описанные в его описании, настолько важны, что требуют более полного описания, чем было предоставлено более ранним изобретателям», и затем он переходит к обсуждению патента Барнетта на нескольких страницах.

В патенте описаны три типа двигателей внутреннего сгорания, работающих на газе в качестве топлива. В них используются два ключевых изобретения, которые сыграли важную роль в первых коммерческих газовых двигателях (которые появились только более 20 лет спустя).

В одном из двигателей, описанных в патенте, используется сжатие топливно-воздушной смеси в силовом цилиндре, система, которую Клерк описывает как «сейчас так широко используемую в газовых двигателях». Француз Лебон, правда, описал двигатель, использующий сжатие. , в 1801 году, но его цикл никоим образом не похож на тот, который предложен Барнеттом или используется в современных газовых двигателях».
В патенте также описан метод воспламенения газовоздушной смеси внутри цилиндра с использованием пламени, передаваемого в цилиндр через «запальный кран». Этот механизм широко использовался во многих первых коммерческих газовых двигателях во второй половине XIX века.

Сами по себе двигатели представляют значительный интерес как предшественники не первых коммерческих газовых двигателей (например, двигателя Ленуара 1860 года, в котором использовался двухтактный цикл без сжатия, или атмосферных двигателей Отто и Лангена ), а скорее более позднего поколения двигателей. двигатели, включая Отто двигатели , работающие по четырехтактному циклу, и двигатель Дугалда Клерка, работающие по двухтактному циклу, оба со сжатием газовоздушной смеси в цилиндре.

Характеристики двигателей

Двухтактный двигатель 1838 года с внутрицилиндровым сжатием (изображение взято из книги Дугалда Клерка 1886 года)

Обратите внимание, что все три двигателя работают по двухтактному циклу, как и большинство ранних двигателей (конкуренцию составляли паровые двигатели, которые также работают по двухтактному циклу и обычно имеют двойное действие, поэтому каждый такт является рабочим тактом). Было удивительным шагом обнаружить, что для двигателей внутреннего сгорания четырехтактный цикл с тремя немощными тактами может обеспечить как экономичность, так и производительность, см. Альфонса Бо де Роша, который запатентовал эту идею в 1861 году, и Отто , создавшего коммерческие двигатели. использование четырехтактного цикла после его более ранних работ с атмосферными двигателями. Все три двигателя Барнетта были вертикальными и имели компоновку, аналогичную паровым настольным двигателям .

Первый двигатель одностороннего действия, работающий по двухтактному циклу, с отдельными насосами для газа и воздуха и силовым цилиндром. Этот цилиндр напрямую соединен с приемным резервуаром, в котором инициируется сгорание, расширение поступает в силовой цилиндр, приводящий в движение поршень. Выбор времени впуска и выпуска осуществляется через поршневой клапан, и может быть добавлен выпускной насос для удаления выхлопных газов из ресивера до того, как новый заряд будет подан насосами. Это считается необязательным для двигателей меньшего размера, поскольку выхлопные газы не являются для них большой проблемой.
Второй двигатель представляет собой версию первого двойного действия, т.е. сгорание происходит поочередно с одной, а затем с другой стороны поршня. В остальном принципы работы те же.
Третий двигатель также имеет двойное действие и использует двухтактный цикл, и хотя он оснащен газовыми и воздушными насосами других двигателей, у него есть выпускное отверстие, открытое поршнем ближе к концу рабочего такта, что позволяет выхлопным газам выходить. и свежий заряд поступает в силовой цилиндр и затем сжимается поршнем перед воспламенением в конце такта сжатия.

На представленном изображении третьего двигателя виден двигатель двойного действия, напоминающий паровой двигатель. Вертикальный цилиндр не имеет водяного охлаждения. На стенке цилиндра имеется центральное выпускное отверстие, не закрытое поршнем. Отдельные газовый и воздушный насосы работают с удвоенной частотой вращения двигателя, доставляя свежий заряд к любому концу цилиндра и очищая цилиндр от выхлопных газов, но поршень сжимает заряд, как только выпускное отверстие закрыто.

Дугалд Клерк описывает несколько патентов на двигатель внутреннего сгорания между 1839 и 1854 годами, но утверждает, что «из этих патентов, безусловно, самым важным является патент Барнетта». Действительно, похвала от выдающегося инженера, который впоследствии получил степень кавалера Британской империи и стал членом Королевского общества .

Идея двухтактного газового двигателя двойного действия позже была подхвачена Кёртингом , который в 1900 году выпустил двигатель мощностью 350 л.с., основанный на этом принципе. Он находился в производстве в течение многих лет. Для управления теплом требовался цилиндр и поршень с водяным охлаждением. Система воздушного насоса была устроена таким образом, что воздух поступал раньше смеси газа и воздуха, что улучшало продувку, а более длинный поршень означал, что для продувки был доступен меньший ход. Механический клапан использовался на впускном клапане и регулирующих клапанах воздушных и газовых насосов. Более подробную информацию можно найти в литературе. ^{[ 5 ]}

См. также

История двигателя внутреннего сгорания
Лемюэль Веллман Райт , сконструировавший и запатентовавший газовый двигатель аналогичной конструкции без сжатия в 1833 году.

Ссылки

^ Журнал «Механика», № 686, 1836 г.
^ Журнал «Механика», № 850, 1839 г.
^ Дугалд Клерк, «Газовые и нефтяные двигатели», Longman Green & Co, (7-е издание) 1897 г., стр. 5–10.
^ Патент Великобритании 7615 от 1838 года, Уильям Барнетт, «Получение движущей силы из горючих газов путем сжатия и взрыва».
^ Двухтактный газовый двигатель Körting, Тепловые двигатели, Дэвид Аллан Лоу, Longmans, 1940, стр. 488-490

[1] Журнал «Механика», № 686, 1836 г.

[2] Журнал «Механика», № 850, 1839 г.

[3] Дугалд Клерк, «Газовые и нефтяные двигатели», Longman Green & Co, (7-е издание) 1897 г., стр. 5–10.

[4] Патент Великобритании 7615 от 1838 года, Уильям Барнетт, «Получение движущей силы из горючих газов путем сжатия и взрыва».

[5] Двухтактный газовый двигатель Körting, Тепловые двигатели, Дэвид Аллан Лоу, Longmans, 1940, стр. 488-490

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]