Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Corliss Steam Engine )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Паровая машина Корлисс - клапанная шестерня находится справа от блока цилиндров, слева на картинке.

Корлисс паровой двигатель (или Корлисс двигателя ) представляет собой паровой двигатель , оснащенный поворотными клапанами и с изменяемыми фазами газораспределения , запатентованного в 1849 году, изобрел и назван в честь американского инженера Джорджа Генри Корлисс из Провиденс, Род - Айленд .

Двигатели, оснащенные клапанным редуктором Corliss, обеспечивали лучший тепловой КПД среди всех типов стационарных паровых двигателей до усовершенствования прямоточных паровых двигателей и паровых турбин в 20-м веке. Двигатели Corliss обычно были примерно на 30 процентов более экономичными, чем обычные паровые двигатели с фиксированной отсечкой. [1] Такой повышенный КПД сделал паровую энергию более экономичной, чем гидроэнергетику, что позволило промышленному развитию далеко от мельничных прудов. [2]

Двигатели Corliss обычно использовались в качестве стационарных двигателей для обеспечения механической энергии линейным валом на заводах и заводах, а также для привода динамо-машин для выработки электроэнергии. Многие из них были довольно большими, много метров в высоту и развивали несколько сотен лошадиных сил , хотя и на небольшой скорости, вращая массивные маховики весом в несколько тонн со скоростью около 100 оборотов в минуту. Некоторые из этих двигателей играют необычную роль в качестве устаревших механических систем, и из-за их относительно высокой эффективности и низких требований к техническому обслуживанию некоторые из них остаются в эксплуатации до начала 21 века. См., Например, двигатели пивоваренных заводов Hook Norton и Distillerie Dillon в списке работающих двигателей.

Механизмы двигателя Корлисс [ править ]

Двигатели Corliss имеют по четыре клапана на каждый цилиндр, с паровым и выпускным клапанами, расположенными на каждом конце. В двигателях Corliss есть особые усовершенствования как в самих клапанах, так и в клапанном механизме , то есть в системе рычагов , управляющих клапанами.

Использование отдельных клапанов для впуска и выпуска пара означает, что ни клапаны, ни проходы пара между цилиндрами и клапанами не должны изменять температуру во время цикла мощности и выпуска, и это означает, что синхронизация впускных и выпускных клапанов может регулироваться независимо. . Напротив, обычные паровые двигатели имеют золотниковый или поршневой клапан, который попеременно подает и выпускает через каналы к каждому концу цилиндра. Эти каналы подвергаются значительным колебаниям температуры во время работы двигателя, и внутри клапанного механизма наблюдаются высокие градиенты температуры.

Кларк (1891) заметил, что шестерня Корлисса «по существу представляет собой комбинацию элементов, ранее известных и используемых отдельно, влияющих на цилиндр и клапанный механизм». [3] Происхождение редуктора Корлисса по сравнению с предыдущим редуктором с паровым клапаном было прослежено Инглисом (1868). [4]

Редуктор клапана Корлисса [ править ]

«Улучшенный клапан Корлисса Гордона», детальный вид. Пластина на запястье - это центральная пластина, от которой стержни исходят к каждому из четырех клапанов.

Джордж Корлисс получил патент США 6162 на свой клапанный механизм 10 марта 1849 года. Этот патент охватывал использование пластины на запястье для передачи движения клапана от одного эксцентрика к четырем клапанам двигателя, а также использование механизма отключения. клапаны с переменной отсечкой под регулятором управления , которые характеризуют Корлисса Engines. [5] В отличие от более поздних двигателей, большинство из которых были горизонтальными, в этом патенте описан двигатель с вертикальной балкой цилиндров , и в нем использовались отдельные золотниковые клапаны для впуска и выпуска на каждом конце цилиндра.

Впускные клапаны открываются с помощью эксцентриковой защелки ; когда собачки поездки , быстрое закрытие гасится с помощью демпфера . Во многих двигателях один и тот же приборный щиток действует как вакуумная пружина, закрывающая клапаны, но ранние двигатели Корлисса были достаточно медленными, так что это был вес поршня и штока приборной панели, который закрыл клапан.

Скорость двигателя Corliss регулируется путем изменения отсечки пара во время каждого рабочего такта, при этом дроссельная заслонка всегда остается широко открытой. Для этого центробежный регулятор связан с парой кулачков, по одному на каждый впускной клапан. Эти кулачки определяют момент во время хода поршня, в котором собачка отпускает, позволяя этому клапану закрыться.

Как и во всех паровых двигателях, где отсечка может регулироваться, преимущество этого заключается в том, что большая часть рабочего хода приводится в действие за счет расширения пара в цилиндре после закрытия впускного клапана. Это намного ближе к идеальному циклу Карно, чем это возможно для двигателя, в котором впускной клапан открыт на время рабочего хода, а скорость регулируется дроссельной заслонкой.

Механизм клапана Corliss обеспечивает более равномерную скорость и лучшую реакцию на изменения нагрузки, что делает его пригодным для таких применений, как прокатные станы и прядение, и значительно расширяет его использование в производстве. [6] [7]

Клапаны Корлисс [ править ]

Секционный цилиндр с вращающимися клапанами
Деталь редуктора клапана типа Корлисс и поперечное сечение цилиндра, показывающее путь пара высокого давления (красным) и пара низкого давления (синим). С каждым ходом четыре клапана поочередно открываются и закрываются, перемещая поршень вперед и назад.

Клапаны Corliss открываются прямо в цилиндр. Клапаны соединяют цилиндр с разделением пара и выхлопной камеры . Первоначально Corliss использовала золотниковые клапаны с линейными приводами, но к 1851 году Corliss перешла на полуповоротные клапанные приводы, как описано в патенте США 8253. [8] В этом двигателе пластина запястья была перемещена в центр стороны цилиндра. , как и на более поздних двигателях Corliss. Однако это все еще был балочный двигатель , и приводы с полуповоротными клапанами приводили в действие линейные золотниковые клапаны внутри четырех клапанных коробок двигателя.

Клапаны Corliss имеют форму небольшого круглого сегмента , вращающегося внутри цилиндрической поверхности клапана. Их приводной механизм отключен вдоль оси клапана, поэтому у них мало «мертвого пространства», такого как шток тарельчатого клапана, и вся площадь порта может быть эффективно использована для потока газа.

Поскольку площадь клапана Corliss мала по сравнению с площадью порта, влияние потока газа создает относительно небольшой крутящий момент на оси клапана по сравнению с некоторыми другими типами клапанов. Эти преимущества привели к тому, что клапан в форме Corliss используется в других целях, помимо паровых двигателей с редуктором Corliss.

Rolls-Royce Merlin авиационных двигателей используется прямоугольный дроссельный клапан в качестве дросселя. Асимметрично действующие на эту бабочку силы газового потока могут в некоторых случаях привести к плохому управлению мощностью. В более поздних моделях, начиная с модели 134, вместо этого использовалась дроссельная заслонка Corliss. [9]

Запрет и запрет двигателей [ править ]

Общей чертой больших двигателей Corliss является один или два набора узких зубцов шестерни на ободе маховика . [10] Эти зубцы позволяют заблокировать маховик , то есть повернуть его с помощью лома . [11] Это может потребоваться во время технического обслуживания двигателя, например, для установки момента отсечки и впускного клапана, а также во время запуска двигателя.

Необходимость блокировки двигателя во время запуска наиболее очевидна для одноцилиндровых двигателей, где неосторожный оператор двигателя может остановить двигатель, когда поршень находится в мертвой точке или около нее . После остановки в этом состоянии двигатель не может быть запущен сам по себе, поэтому его необходимо перевести в более благоприятное положение для запуска.

Большие двигатели Corliss нельзя безопасно запускать в холодном состоянии, [ почему? ], поэтому пар низкого давления обычно подается к обеим сторонам цилиндра для нагрева металлоконструкций. Медленное вращение двигателя во время этого процесса гарантирует, что весь двигатель равномерно нагревается, и гарантирует, что масло равномерно распределяется по механизму перед подачей мощности. [12] Опять же, для этого можно использовать блокировку, хотя операторы иногда делают это, осторожно манипулируя клапанами вручную. [13]

Для больших двигателей запирание с приводом от мускулов достаточно сложно, поэтому часто устанавливают заградительные двигатели . [14] Это небольшие двигатели с зубьями шестерни, нарезанными так, чтобы они совпадали с зубьями маховика. Как правило, ведущие шестерни двигателя блокировки предназначены для автоматического отключения, если двигатель начинает работать от собственной мощности, когда шестерни блокировки включены.

История компании [ править ]

Компания Corliss Steam Engine Company была первоначально известна как Fairbanks, Clark & ​​Co. в 1830-х годах. В 1843 году, когда к компании присоединился Эдвард Бэнкрофт, она была переименована в Fairbanks, Bancroft & Co. В 1846 году он был переименован в Бэнкрофт, Соловей & Co. , когда Джордж Х. Корлисс присоединился к компании, и в 1847 году он был переименован Корлисс, Соловей и Ко В 1848 году компания переехала в Чарльз - стрит пересечения железной дороги в Провиденс, Род - Айленд .

Клапанная передача типична для двигателей, разработанных конкурентами Corliss. Горизонтальное расположение приборных панелей и отсутствие пластины на запястье позволили избежать основных претензий в патентах Corliss.

В 1857 году компания в последний раз была переименована в Corliss Steam Engine Company. К 1864 году Корлисс выкупил своих партнеров и стал единственным владельцем компании. В 1900 году компания Corliss Steam Engine была куплена Международной энергетической компанией. В 1905 году он был приобретен Американско-британской производственной компанией. В 1925 году компания объединилась с Franklin Machine Company. К тому времени компания Franklin Machine уже принадлежала компании William A. Harris Steam Engine Company.

К 1859 году все ключевые особенности того, что мы теперь знаем как двигатель Корлисса, были на месте. Патенты, выданные Corliss и другим, включали поворотные клапаны и коленчатые валы, расположенные на одной линии с цилиндрами. Смотрите, например, Corliss' патент США 24618, выданного 5 июля 1859 г. [15] Конкурирующие изобретатели работали над изобрести альтернативы Corliss' механизмов; они обычно избегали использования Корлисом пластины на запястье и применяли альтернативные механизмы выпуска для паровых клапанов, как в патенте США 19,640 Джеймисона, выданном 16 марта 1858 г. [16]

Срок действия патента Корлисса 1849 года истек в 1870 году; Срок действия этого патента был продлен путем переиздания 200 патента США 13 мая 1851 г. и переиздания патента США 758 и 763 12 июля 1859 г. Б. Хик и Сон были первыми, кто представил двигатель Корлисса в Соединенном Королевстве около 1864 г. После 1870 года многие другие компании начали производить двигатели Corliss. Среди них, Уильям А. Харрис Паровая Company Двигатель, [17] в Worthington Pump и Machinery Company , [18] и Allis-Chalmers . [19] В общем, эти машины назывались двигателями Corliss независимо от того, кто их сделал.

Centennial Engine [ править ]

Corliss Centennial Engine представлял собой комплексный, специально построенный двигатель с вращающейся балкой, который приводил в действие практически все экспонаты на Столетней выставке в Филадельфии в 1876 году через валы общей длиной более мили. Включенный президентом Улиссом С. Грантом и императором Бразилии Педро II , двигатель был на виду на протяжении всей ярмарки.

Двигатель был сконфигурирован как два расположенных бок о бок цилиндра. Каждый цилиндр был просверлен до 44 дюймов (112 см) с ходом 10 футов (3,0 м). Centennial Engine имел высоту 45 футов (14 м), маховик диаметром 30 футов (9,1 м) и производил 1400 лошадиных сил (1000 кВт). После ярмарки его разобрали и отправили обратно на завод Корлисса в Провиденсе. Семь лет спустя он был продан и приводил в действие завод в Чикаго, принадлежавший Джорджу Пуллману, до 1910 года [20], когда он был продан на металлолом. [21]

Этот двигатель стал культурным символом, настолько, что для многих современных историков термин Corliss Engine (или Corliss Steam Engine ) относится к этому конкретному двигателю, а не к широкому классу двигателей, оснащенных клапанной передачей Corliss. [22]

Список действующих двигателей [ править ]

Воспроизвести медиа
Двигатель мельницы Burnley Ironworks Corliss 1903 года в действии в Музее науки в Лондоне , Англия, Великобритания.

См. Также [ править ]

  • Паровоз Корлисс (Пауни, Оклахома)
  • Поршневой клапан
  • Тарельчатый клапан
  • Рукавный клапан
  • Слайд клапан
  • Номенклатура паровозов
  • Редуктор управляющего клапана
  • Шестерня клапана
  • Регулируемые фазы газораспределения

Ссылки [ править ]

  1. ^ Розенберг; Трайтенберг (март 2004 г.). «Универсальная технология в действии». Журнал экономической истории . 64 (1): 75.
  2. ^ Diana Muir (2000). Размышления в пруду Буллоу . Университетское издательство Новой Англии . п. 173 .
  3. ^ Кларк, Дэниел К. (1891). Паровоз . Полутом 3. Лондон: Блэки и сын. п. 39.
  4. ^ Инглис, Уильям (1868). «О расширительном клапане-редукторе Corliss для стационарных двигателей» . Труды института инженеров-механиков . 19 : 177–194 и пластины с 88 по 97. doi : 10.1243 / PIME_PROC_1868_019_017_02 .
  5. ^ США 6162 
  6. ^ Бенетт, Стюарт (1986). История контрольной техники 1800-1930 гг . Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-86341-047-5.
  7. ^ Томпсон, Росс (2009). Структуры изменений в эпоху механики: технологическое изобретение в Соединенных Штатах 1790-1865 гг . Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса. ISBN 978-0-8018-9141-0.
  8. ^ США 8253 
  9. ^ Харви-Бейли, Алек; Пигготт, Дэйв (1993). Серия Merlin 100 . Rolls-Royce Heritage Trust. ISBN 1-872922-04-X.
  10. ^ Норман, W. (1919). Диаграммы запретов . Хенли Паблишинг . Проверено 6 декабря 2011 года .
  11. На этой фотографии с сахарного завода Сарая виден лом для блокировки двигателей.
  12. ^ «О нас» . Музей пара Straffan . Архивировано из оригинала на 2008-09-07.См. Раздел «Подробнее о стационарных двигателях», подраздел « Одноцилиндровый двигатель MILL» , «Инструкции по запуску двигателя » Сидни Дж. Фрейзера.
  13. ^ Манипуляции с клапанами показаны на этой фотографии из Музея беспроводной связи и Steam Новой Англии.
  14. ^ Уолтер С. Хаттон, Практическое руководство инженера , Кросби, Локвуд и сын, Лондон, 1892, страницы 408 и 410
  15. ^ США 24618 
  16. ^ США 19640 
  17. Майкл Томпсон (18 апреля 2016 г.). "Компания парового двигателя Уильяма А. Харриса" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 года .
  18. ^ "Горизонтальный перекачивающий двигатель Worthington" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 августа 2011 года . Проверено 16 октября 2017 года .
  19. ^ "Джексонвилл, Флорида Историческая достопримечательность машиностроения" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 14 марта 2012 года . Проверено 16 октября 2017 года .
  20. Майкл Томпсон (13 января 2010 г.). "Corliss Centennial Engine" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 года .
  21. ^ "Некоторые двигатели!" . Смитсоновский институт. Архивировано из оригинала на 2010-06-07 . Проверено 14 ноября 2009 .
  22. ^ Кассон, Джон Ф. (1999). Цивилизация машины: технологии и республиканские ценности в Америке . Макмиллан. С. 162–167. Двигатель Corliss на выставке Centennial полностью обсуждается как культурный символ.
  23. ^ Фосслера, Билл (октябрь 2017). "Паровой двигатель Аллиса-Чалмерса Корлисса" . Проверено 16 октября 2017 года .
  24. ^ "История лесопилки Амадор" . Лесопильный завод Амадор . Проверено 6 сентября 2012 года .
  25. ^ "Старинный музей газа и парового двигателя: двигатель Эллис-Чалмерс Корлисс" . Музей старинного газа и парового двигателя. Архивировано из оригинального 19 апреля 2005 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  26. ^ "Старинный музей газовых и паровых двигателей: двигатель Вилтера Корлисса и аммиачный холодильный компрессор" . Музей старинного газа и парового двигателя. Архивировано из оригинального 16 февраля 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  27. ^ "Тандемное соединение осовой мельницы" . Моторное общество Северного завода . Проверено 6 сентября 2012 года .
  28. ^ "Алмазный канатный завод" . Моторное общество Северного завода . Проверено 6 сентября 2012 года .
  29. ^ "Насосная станция Bratch: Двигатели" . Насосная станция Братч . Проверено 6 сентября 2012 года .
  30. ^ "Старый Машинный Дом: другие музеи" . Старый машинный дом. Архивировано из оригинального 13 февраля 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  31. ^ "Благородный Т. Грин Паровозик" . Ассоциация антикварной техники Коннектикута .
  32. ^ https://www.tripadvisor.com/LocationPhotoDirectLink-g49081-d143836-i112231669-Denton_Farm_Park-Denton_North_Carolina.html
  33. ^ «Остаточный пар в Гваделупе и Мартинике, 2012» . Международные страницы Steam. Архивировано из оригинального 28 марта 2013 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  34. ^ "Виктория и Александа - крупнейшие в мире паровые двигатели работающих мельниц" . Машинный завод Элленроад . Проверено 16 октября 2017 года .
  35. ^ "Музей сельского хозяйства и промышленности Гленна Биди" . Рок-Ривер-Трэшери. Архивировано из оригинала на 1 сентября 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  36. ^ "Экскурсия по музеям Artcom: Общественный музей Гранд-Рапидс" . Экскурсия по музеям Artcom . Проверено 6 сентября 2012 года .
  37. ^ "Хестонский паровой музей" . Городская Индиана. Архивировано из оригинального 17 августа 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  38. ^ "Steam на пивоварне Hook Norton" . Архивировано из оригинального 7 -го апреля 2014 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  39. ^ "Агнес" . Паровой музей Маркхэма Грейнджа . Проверено 6 сентября 2012 года .
  40. ^ "Насосная станция Милл Мис: паровые двигатели" . Насосная станция Милл Мис . Архивировано из оригинального 5 -го августа 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  41. ^ "В эти выходные: британский, пар и барбекю" . Звезда меридиана . 5 ноября 2009 . Проверено 6 сентября 2012 года .
  42. ^ "Museo de la Caña de Azúcar Hacienda Piedechinche" . Альберто . Проверено 27 ноября 2014 года .
  43. ^ "Паровоз Корлисса, 1892" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 года .
  44. ^ "Паровоз Харриса, 1892" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 года .
  45. ^ "Паровоз Харриса, 1911" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 года .
  46. ^ a b c d e Стюарт Зеедорф. «Воссоединение Среднего Запада Старого Молотильщика: Стационарный пар» . Проверено 6 сентября 2012 года .
  47. ^ "ок. 1895 Харрис-Корлисс" . Архивировано из оригинала на 2011-11-11 . Проверено 15 января 2013 года .
  48. ^ «Национальный регистр исторических мест - ОКЛАХОМА (ОК), округ Пауни» . Национальный регистр исторических мест . Проверено 6 сентября 2012 года .
  49. ^ Национальный регистр цифровых активов № 79002016
  50. ^ "Настоящий пар в Индии 2004 - Сахарный завод Сарая" . Международные страницы Steam . Проверено 6 сентября 2012 года .
  51. ^ "Двигатель Купера Корлисса" . Клуб старинных двигателей округа Стивенсон . Проверено 6 сентября 2012 года .
  52. ^ "1859 Паровоз Корлисса" . Генри Форд . Архивировано из оригинального 13 сентября 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 года .
  53. ^ «О нас» . Музей пара Straffan . Архивировано из оригинала на 2008-09-07.См. Раздел «Подробнее о стационарных двигателях», подраздел « Одноцилиндровый двигатель MILL».
  54. ^ "Музей пара Токомару" . Информационная служба Питера и Полины Кертис . Проверено 6 сентября 2012 года .
  55. ^ "Горный музей звучит реалистично" . Денвер Пост . Проверено 6 сентября 2012 года .
  • Журнал Popular Mechanics Monthly Magazine за апрель 1907 года, прокомментировал страницу 416, в правом нижнем углу страницы, двигатель Корлисса можно заставить выполнять больше работы, повышая давление в котле, увеличивая скорость или уменьшая количество кругов на паровых клапанах.

Внешние ссылки [ править ]

  • Глава 14 «Руководства для инженеров и механиков Оделя» Фрэнка Д. Грэма .
  • История Корлисса из Музея беспроводной связи и пара Новой Англии .
  • Основы парового двигателя Корлисса с веб-страниц стационарного парового хранилища Camp Creek Threshers .
  • Изображения Centennial Engine компании Corliss Steam Engine Co. на веб-сайте New England Wireless and Steam Museum .
  • Дентон Фарм Парк, Дентон Северная Каролина
  • НАУЧНАЯ АМЕРИКАНСКАЯ ДОБАВКА № 286 НЬЮ-ЙОРК, 25 ИЮНЯ 1881 ГОДА: Двигатель Корлисса мощностью 1000 л.с. Двигатель Saltaire, двигатель Хика Харгривза с иллюстрациями.