Спиральные водотрубные котлы - это семейство вертикальных водотрубных котлов . Их парогенерирующие трубы представляют собой узкие спиральные трубы, расположенные по кругу вокруг центрального вертикального водяного барабана.
Водяные трубки длинные, многочисленные и имеют диаметр 2 дюйма (50 мм) или меньше. Это дает очень большую площадь нагрева и хорошие возможности парообразования. «В данном помещении достигается максимальная поверхность возгорания, и тем самым достигается значительная экономия топлива». [1]
Поскольку и барабан, и трубы имеют небольшой диаметр, котлы также подходят для работы под высоким давлением. Однако котлы были введены в эксплуатацию на раннем этапе, как одна из первых водотрубных конструкций с малыми трубами, и поэтому они редко использовались для высоких давлений или с паровыми турбинами .
Различия между этими типами котлов заключаются в расположении водяных трубок. Все они имеют одинаковую базовую планировку. Наружный кожух котла выполнен из стальных листов, облицован огнеупорным кирпичом и не играет роли в зоне их нагрева.
Котел климакс
Большой промышленный котел, известный как Climax, был одним из первых котлов такого общего типа. [2] Он был изобретен Томасом Ф. Моррином и Вальтером Скоттом из Нью-Джерси и запатентован в 1884 году. [3] [4] [5]
Водяные трубы представляли собой однооборотные петли, расположенные по диагонали и расположенные в горизонтальные ярусы. Верхний вход трубы расположен вертикально над нижним входом соседней трубы. В исходном патенте трубки имеют форму шпильки с радиальными прямыми участками. [3] Более поздние конструкции использовали больший внешний радиус и «грушевидные» трубы [1], наконец, форма трубы, которая была почти радиусом внешнего кожуха. [2] Подобное уменьшение кривизны трубок снижает эффекты расширения из-за нагрева и риск утечки на входе в трубки. Уровень воды в этих котлах составлял около 3/4 высоты яруса труб [3], так что верхние трубы были заполнены паром, а не водой. Над рядами трубок использовалась одна плоская спиральная трубка в качестве экономайзера или нагревателя питательной воды. [2]
Топка, используемая для розжига этих больших котлов, была кольцевой, часто с четырьмя или более отдельными топками . Котел также успешно топили на жмыхе , растительных отходах или мусоре. Там, где они использовались для непрерывного производства большой мощности, например, для выработки электроэнергии, некоторые из них также использовались с ранними автоматическими кочегарками . [2]
Одним из преимуществ этих котлов была скорость, с которой они могли быть построены. Важным фактором в этом были сборные стальные кожухи, которые были скреплены болтами по частям. [5] Хотя их потенциал высокого давления не был использован, они завоевали репутацию надежных и длительных межремонтных периодов. [2]
Эти котлы были разработаны Моррином и Скоттом на заводе паровых котлов Клонбрук и не имеют никакого отношения ни к заводам Climax Locomotive, ни к их лесовозам . [6] Они были лицензированы на производство для "Clonbrook Steam-Boiler Co.", но в 1896 году их предыдущий менеджер Томас Дж. Лоулер начал производство конкурирующего котла на "Columbian Steam-Boiler Works", и Morrin & Scott успешно подал на них в суд за нарушение патентов Climax. [1]
Котел Lune Valley
Lune Valley котел был небольшой мазутных котла, используемый Lune Valley Engineering Co., Ланкастер , Англия для паровых катеров и небольших пароходов . [7] [8] Каждая труба парогенератора состояла из трех витков, что давало большую поверхность нагрева для количества выполняемых соединений труб. Эти катушки по-прежнему располагались ярусами.
Преимущество использования парохода заключалось в быстром подъеме пара из холода, времени для достижения полезного давления, а не в скорости образования пара, когда он горячий. Это было результатом двух особенностей: во-первых, небольшая масса металла на поверхности нагрева быстро нагревается до температуры. Во-вторых, эластичность спиральных трубок означала, что котел можно было «вывести» из холода без риска повреждения, которое могло бы возникнуть у паровозного или пускового котла . Центральный барабан мог оставаться холодным после того, как трубы работали и закипали, без чрезмерной механической нагрузки на их фитинги.
Lune Valley также произвела другую форму водотрубных котлов для паровых запусков. Он имел две горизонтальные водяные бочки, расположенные вертикально друг над другом, с горизонтальными шпильками между ними. Он был меньше и проще в изготовлении, чем спираль.
Котел Bolsover Express
Bolsover Экспресс котел был разработан Bolsover Bros. в Уитби для использования в паровых машинах . В частности, он был предназначен для повторного кипячения паровых машин Стэнли . [9] [10]
Трубки представляют собой одинарные диагональные изгибы, идущие вертикально от нижнего кольца трубных соединений до верхнего кольца. Здесь меньше трубок и меньше открытая поверхность для каждой трубки, чем в предыдущих конструкциях. Поскольку трубы также расположены ближе к вертикали, циркуляция внутри них интенсивная, они обладают большей испарительной способностью на единицу площади, и котел с подходящей топкой и горелкой на жидком топливе может по-прежнему генерировать большой объем пара. [11]
Котел Иллингворта
Трубки в конструкции котла Иллингворта представляют собой спирали, но они обернуты вокруг центрального парового барабана, а не сидят рядом с ним. Барабан имеет радиальные коллекторы большого диаметра сверху и снизу, в которые соединяются спиральные трубы парогенератора. [12] Типичная конструкция имеет четыре коллектора со спиральными трубками в четырех концентрических спиралях с чередующейся рукой, и каждая трубка делает около трех оборотов перед присоединением к другому коллектору. Таким образом, труб меньше, в данном случае шестнадцать, но каждая из них длиннее (предлагается от 260 до 280 диаметров отверстия [12] ), поэтому котел по-прежнему представляет собой плотную зону нагрева в небольшом пространстве.
Рекомендации
- ^ a b c «Моррин против Лоулера, Окружной суд Нью-Йорка» . 6 октября 1898 г.
- ^ а б в г д Кеннеди, Рэнкин (1912). Книга современных двигателей и генераторов . В . Лондон: Кэкстон. С. 93–98.
- ^ a b c США 309727 Парогенератор, Моррин и Скотт, 1884 г.
- ^ США 463307 Парогенератор, Моррин и Скотт, 1891 г.
- ^ a b США 463308 Парогенератор, Моррин, 1891 г.
- ^ "Каталог водотрубных предохранительных котлов Morrin" Climax " .
- Перейти ↑ Harris, Model Boilers , pp. 56-58
- ^ «Котел Выдры: Строительство 19-футового парового катера» . Дата обращения 1 августа 2016 .
- ^ «Шасси паровой машины Stanley 20194, Новая Зеландия» . Регистр Стэнли 1920 года .
Восстановлен в 1956-8 годах с котлом и горелкой Bolsover "Express".
- ^ Ральф Невилл (июнь 1934 г.). «Некоторые приключения с обновленным паровым автомобилем Стэнли урожая 1912 года» (PDF) . Разработки Steam Car и Steam Aviation . III (28).
- ^ Харрис, KN (1974). Модельные котлы и котельное производство . КАРТА. С. 58–59. ISBN 0-85242-377-2.
- ^ a b Харрис, Модель котлов , стр. 58-59.