Луч двигателя

Вт двигатель : показывающий ввод пара и воды

Двигателя пучок представляет собой тип парового двигателя , где повернуто над головой пучок используется для применения силы от вертикального поршня к вертикальной соединительной тяге . Эта конфигурация с двигателем, непосредственно приводящим в действие насос, была впервые использована Томасом Ньюкоменом около 1705 года для удаления воды из шахт в Корнуолле . Эффективность двигателей была улучшена инженерами, включая Джеймса Ватта , который добавил отдельный конденсатор ; Джонатан Хорнблауэр и Артур Вульф , составившие цилиндры ; и Уильям Макнот, который разработал метод компаундирования существующего двигателя. Впервые балочные двигатели использовались для откачки воды из шахт или в каналы, но их можно было использовать для перекачивания воды в дополнение к потоку водяного колеса, приводящего в действие мельницу .

Чугунная балка двигателя Boulton & Watt 1812 года на насосной станции Крофтон - старейшего работающего на месте образца в мире

За музеем Де Крукиус недалеко от Амстердама , старой насосной станции, использовавшейся для осушения Харлеммермера . На нем показаны лучи насосного двигателя и 9-метровый перепад уровня воды в реке Спаарне . Балочный двигатель - самый большой из когда-либо построенных, он использовался до 1933 года.

Остатки водяной балочной машины в Ванлокхеде

Двигатель с вращающейся балкой представляет собой более позднюю конструкцию балочного двигателя, в которой шатун приводит в движение маховик с помощью кривошипа (или, исторически, с помощью солнечной и планетарной передачи ). Эти лучевые двигатели могут быть использованы непосредственно власти в линейку валопровода в мельнице . Их также можно было использовать для питания пароходов .

История [ править ]

Первые балочные двигатели были водяными и использовались для откачки воды из шахт. Сохранившийся образец можно увидеть на свинцовой шахте Straitsteps в Ванлокхеде в Шотландии .

Лучевые двигатели широко использовались для приведения в действие насосов в системе каналов в Англии, когда она была расширена с помощью замков в начале промышленной революции , а также для слива воды из шахт в тот же период и в качестве заводных двигателей .

Первый паровой балочный двигатель был разработан Томасом Ньюкоменом . Строго говоря, это не было приводом от пара, поскольку пар, вводимый ниже поршня, конденсировался, создавая частичный вакуум, позволяющий атмосферному давлению толкать поршень вниз. Поэтому он был назван атмосферным двигателем. Атмосферный двигатель Ньюкомена был принят многими шахтами в Корнуолле и в других местах, но это было относительно неэффективно и потребляется большое количество топлива. Двигатель был улучшен Джоном Смитоном, но Джеймс Ватт решил основные недостатки двигателя Ньюкомена в своем паровом двигателе Ватта.путем добавления отдельного конденсатора, что позволяет цилиндру оставаться горячим. Технически это был атмосферный двигатель, пока (согласно последующим патентам) он не закрыл верхнюю часть цилиндра, подавая пар, который также толкал поршень вниз. Это сделало его настоящим паровым двигателем и, возможно, подтверждает его как изобретателя парового двигателя. Он также запатентовал центробежный регулятор и параллельное движение . последняя позволяла заменять цепи вокруг головки дуги и, таким образом, позволяла использовать ее в качестве вращающегося двигателя.

Его патенты оставались в силе до начала 19 века, и некоторые говорят, что это сдерживало развитие. Однако в действительности разработка велась другими, и в конце периода действия патента произошел взрыв новых идей и улучшений. Лучевые двигатели Ватта использовались в коммерческих целях в гораздо большем количестве, и многие из них продолжали работать в течение 100 и более лет.

Ватт владел патентами на ключевые аспекты конструкции своего двигателя, но его ротационный двигатель также был ограничен патентом Джеймса Пикарда на простую кривошип. В богатых оловом и медью районах юго-запада Англии балочный двигатель был значительно улучшен и увеличен, что позволило осушить существовавшие там глубокие шахты. Следовательно, корнуоллские лучевые двигатели стали всемирно известными, поскольку они остаются одними из самых массивных лучевых двигателей, когда-либо построенных.

Из-за большого количества патентов на различные части двигателей и последствий нарушения патентных прав существуют примеры Beam Engines без имени производителя ни на одной из частей ( Hollycombe Steam Collection ).

Двигатели с вращающимся лучом [ править ]

В двигателе с вращающейся балкой поршень установлен вертикально, и шток поршня, как и раньше, приводит в движение балку. Соединительный стержень с другого конца пучка, а не за рулем насоса стержень, теперь приводит в действие маховик.

В ранних двигателях Watt использовались запатентованные Ваттом солнечная и планетарная шестерни , а не простой кривошип, поскольку использование последнего было защищено патентом, принадлежащим Джеймсу Пикарду . По истечении срока действия патента простая рукоятка использовалась 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 подключить различные статические механизмы, например, молотильные, шлифовальные или фрезерные станки.

Морские лучевые двигатели [ править ]

Первые паровые корабли использовали варианты поворотно-балочного двигателя. Эти морские паровые машины, известные как боковой рычаг, кузнечик , крейцкопф или `` шагающая балка '', отличались от оригинальных наземных машин тем, что балка или балки располагались в разных положениях, чтобы занимать меньше места на борту корабля. .

Составление [ править ]

При приготовлении смеси используются два или более цилиндра; Пар низкого давления из первого цилиндра высокого давления проходит во второй цилиндр, где он расширяется дальше и обеспечивает больший привод. Это сложный эффект; отработанный пар может производить дальнейшую работу, если он затем проходит в конденсатор обычным способом. Первый эксперимент с компаундированием провел Джонатан Хорнблауэр., который получил патент в 1781 году. Его первый двигатель был установлен на шахте Тинкрофт в Корнуолле. Он имел 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) - размещенных рядом друг с другом на одном конце. балки. Первые двигатели показали небольшой прирост производительности: давление пара было слишком низким, соединительные трубы были небольшого диаметра, а конденсатор неэффективным. ^[1]

В то время законы термодинамики не были должным образом поняты, особенно концепция абсолютного нуля . Такие инженеры, как Артур Вульф, пытались решить техническую проблему с несовершенным пониманием физики. В частности, их клапанный механизм врезался в неправильное положение хода, что не позволяло расширять работу цилиндра. Успешные составные двигатели Woolf были произведены в 1814 году для медных рудников Уил-Абрахам и оловянных рудников Уил-Вор . ^[2]

Двигатели McNaught [ править ]

Уильям Макнот запатентовал составной балочный двигатель в 1845 году. На балочном двигателе стандартной конструкции Boulton & Watt он поместил цилиндр высокого давления с противоположной стороны балки от существующего одноцилиндрового двигателя, где обычно устанавливался водяной насос. Это имело два важных эффекта: это значительно снизило давление на балку, а соединительная паровая труба, будучи длинной, действовала как расширяющийся приемник - элемент, отсутствующий в конструкции Woolf. ^[3] Эта модификация могла быть сделана ретроспективно, и двигатели, модифицированные таким образом, назывались «McNaughted». Преимущества составного двигателя не были значительными при давлении ниже 60 фунтов на квадратный дюйм (410 кПа), но проявлялись при давлении более 100 фунтов на квадратный дюйм (690 кПа). ^{[ необходима цитата ]}

Сохранившиеся двигатели луча [ править ]

• Насосная станция Abbey (Лестер, Англия) - вмещает четыре двигателя с вращающейся балкой Woolf, построенные Gimson and Company , Лестер. ^[4]
• Болтонский паровой музей (Болтон, Англия) - включает несколько двигателей с вращающейся балкой, первоначально использовавшихся для привода мельниц.
• Насосная станция Claymills (Бертон-он-Трент, Стаффордшир, Англия) - четыре вращающихся двигателя Вульфа с балочным насосом; пять ланкаширских котлов; на объекте находится более тридцати вспомогательных двигателей, в том числе самая старая действующая паровая динамо-машина в стране.
• Мельница Coldharbour (Уффкульм, Девон) - балочный двигатель Китто и Братства 1867 года плюс комбинированный двигатель Pollit & Wigzell мощностью 300 л.с. В большинстве государственных праздников в паре участвуют в гонках на веревках вместе с другими небольшими машинами.
• Балочный насос Coultershaw (Западный Суссекс, Англия) - сохранившийся водяной балочный двигатель 1782 года.
• Насосная станция Крофтон (Грейт-Бедвин, Англия) - два двигателя, в том числе самый старый рабочий двигатель «Корнуолл» на своем первоначальном месте в мире (1812 г.).
• Насосная станция Crossness (Abbey Wood, Лондон, Англия) - комплект из четырех двигателей с вращающейся балкой: самые большие из сохранившихся действующих образцов.
• Dogdyke Engine (Таттерсхолл, Линкольншир) - дренажный двигатель и черпак , готовятся к летним выходным.
• Машинный завод Eastney Beam (Портсмут, Англия) - содержит два двигателя с вращающейся балкой для перекачки сточных вод, датируемые 1887 годом.
• Elsecar (Эльсекар, Южный Йоркшир, Англия) - единственный сохранившийся двигатель Ньюкомена (в мире), который остался на своем первоначальном месте (1795 г.).
• Водопроводная станция Гоулберн (Гоулберн, Новый Южный Уэльс, Австралия) - двигатель Appleby Bros Beam (1883 г.) мощностью 120 л.с. в рабочем состоянии все еще находится в первоначальном здании насосной станции.
• Балочный двигатель Грейзбрука - большой насосный агрегат Boulton & Watt с диаметром ствола 42 дюйма (1,1 м) на статическом дисплее на кольцевой развязке Дартмут на трассе A38 (M) в Бирмингеме, Англия.
• Hollycombe Steam Collection (Липхук, Хэмпшир, Англия) - небольшой (приблизительно 5 лошадиных сил) работающий ротационный двигатель фасоли, датируемый приблизительно 1850 годом, используемый для питания сельскохозяйственных машин, с водяным колесом, прикрепленным для дополнения мощности.
• Левантский шахтный и балочный двигатель (Трюеллард, Пендин, Англия) - рабочий балочный двигатель на территории Национального фонда в Западном Корнуолле, Англия
• Markfield Beam Engine (Тоттенхэм, Лондон, Англия) - составной роторный двигатель.
• Museum De Cruquius (Крукиус, Нидерланды) - восьмилучевой двигатель в Крукиусе считается самым большим паровым двигателем из когда-либо построенных.
• Мемориальный двигатель Ньюкомена (Дартмут, Девон) - датируется примерно 1725 годом. Гидравлический механизм добавлен в демонстрационных целях.
• Промышленный музей Ноттингема (Ноттингем, Англия). В галерее Steam находится впечатляющий двигатель Basford Beam Engine, один из пары двигателей, построенных в 1858 году RW Hawthorn в Ньюкасл-апон-Тайн. Он был установлен на насосной станции Басфорда для подъема воды на 110 футов (34 м) из песчаника внизу для подачи пресной воды в город Ноттингем. Двигатель был заменен в 1965 году и перенесен в специально построенную паровую галерею, где он впервые был запущен в 1975 году.
• Двигатель Pinchbeck (Сполдинг, Линкольншир) - статически сохранившийся двигатель с А-образной рамой.
• Рудник Полдарк (Тренир, Корнуолл) - Балочный двигатель Харви из Хейла Корниш из Банни-Тин-Майн, а затем и Гринсплат из Китайского глиняного карьера, датируемый примерно 1850 годом. Гидравлический механизм добавлен для демонстрационных целей. Последний работал коммерчески в Корнуолле до декабря 1959 г., переехал в Полдарк в 1972 г. ^[5]
• Ryhope Engines Museum (Райхоп, Англия) - двигатели с двумя вращающимися балками; построен в 1868 г.
• Smethwick Engine (Сметвик, Бирмингем, Англия) - старейшая действующая паровая машина в мире (1779 г.).
• Stretham Old Engine (Стретхэм, Кембриджшир) - Статически сохранившийся двигатель и ковшовое колесо.
• Музей пара Стрампшоу (Стрампшоу, Англия) - показывает бывший двигатель луча, теперь работающий на сжатом воздухе, от Аддингтона.
• Насосная станция Tees Cottage (Дарлингтон, Англия) - рабочий роторный двухцилиндровый составной двигатель Woolf , разработанный Гленфилдом и Кеннеди из Килмарнока и построенный компанией Teasdale Bros при T&C Hawksley , Civil Engineers, Лондон.
• Двигатель с вращающимся лучом Бултона и Ватта (типа солнца и планеты) в Национальном музее Шотландии (1786 г.). ^{[6] [7]} Время от времени работает пневматика.
• Двигатель Caprington Colliery Newcomen в Национальном музее Шотландии . Время от времени занимаюсь пневматикой.
• Музей Генри Форда (Дирборн, Мичиган, США) - Fairbottom Bobs , двигатель Ньюкомена 1760-х годов.
• Лондон Музей воды и пары (Брентфорд, Лондон, Англия) - пяти двигателей «корниш» (в первоначальном месте) , из которых четыре находятся в рабочем состоянии , вместе с двумя рабочими двигателями вращательных пучка (в музее), в том числе крупнейшей работы «корниш» двигатель в мире с цилиндром 90 дюймов (2286 мм).
• The Western Springs Water Works (Окленд, Новая Зеландия) - двойной составной двигатель Woolf 1877 года. На первоначальном месте, восстановлен в рабочем состоянии, вокруг построен Музей транспорта и техники. Реставрация Pumphouse и оригинального коттеджа инженеров была удостоена в 2009 году Премии ЮНЕСКО за заслуги перед Азиатско-Тихоокеанским наследием за программу сохранения культурного наследия.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Поищите в Викисловаре, бесплатном словаре, лучевой движок .

Викискладе есть медиафайлы по теме двигателей Beam .

• Анимация лучевого двигателя Ватта.
• Самый старый сохранившийся шахтный двигатель в Корнуолле .
• Архивные кадры двигателей на насосной станции Аддингтон в июле 1973 года, за год до вывода из эксплуатации.
• Рабочая модель лучевого двигателя