Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Высокая вертикальная паровая машина с одним маленьким цилиндром над вторым большим цилиндром. Высота двигателя составляет около 20 футов, и он затмевает стоящего рядом механика.
Шоковый составной двигатель Fitchburg

Шпиль соединение двигателя является формой тандем соединения парового двигателя , который выполнен в виде перевернутой вертикального двигателя . Из-за своей большой высоты они стали известны как « шпильки ».

Составные двигатели [ править ]

Составные двигатели имеют два или три цилиндра, в которых пар, в свою очередь, расширяется. Выхлоп цилиндра высокого давления или высокого давления питает цилиндр низкого давления или низкого давления. Трехцилиндровые двигатели также имели цилиндры среднего давления или IP, но они были менее распространены, чем двухцилиндровые двигатели. [я] . В тандемном соединении цилиндры расположены встык на общей оси (в данном случае вертикальной), причем оба поршня установлены на одном штоке и перемещаются вместе. Каждый цилиндр имеет независимые клапаны и клапанный механизм. Соединяющая их труба может быть увеличена для образования «ресивера», резервуара для пара с промежуточным давлением. Это повышает эффективность составных двигателей. [2]

За исключением большой высоты, тандемный составной двигатель с шпилем не имел никакого отношения к более раннему двигателю Napier с шпилем , который использовался на пароходах на Клайде . [3] Вертикальный тандемный состав использовался для морского использования на небольших пароходах , хотя и не под названием «шпиль». [4] Горизонтальное пространство в таких лодках часто более ограничено, чем вертикальное.

Вертикальные составные двигатели [ править ]

Двигатель Фитчбурга ( илл. ) [Ii] был одним из серии аналогичных двигателей, предлагаемых в различных конфигурациях. Расположение шпиля требовало высокого потолка в машинном отделении , но имело два преимущества: [6] он занимал меньше места на полу, чем горизонтальный двигатель, а также требовал менее сложных кладочных оснований под двигателем. Вертикальный двигатель мог быть установлен на любом достаточно ровном основании, достаточно прочном, чтобы выдержать его вес. Горизонтальный двигатель требовал тщательно выровненной кирпичной кладки, чтобы поддерживать как коленчатый вал, так и цилиндр (цилиндры) по отдельности. Такая кирпичная кладка была дорогостоящей, требовала времени на строительство, а также препятствовала установке новых двигателей в старых машинных отделениях без дорогостоящего ремонта.

Компания Fitchburg также была известна тем, что поставила автоматический регулятор ( илл., Левый маховик ), который контролировал отключение клапана в зависимости от нагрузки. Такие регуляторы стали важными примерно в 1900 году с разработкой высокоскоростного двигателя , где они использовались для точного управления скоростью. В этих более ранних среднеоборотных двигателях функция этих регуляторов заключалась не только в управлении скоростью двигателя, но и в повышении эффективности. [7] Поршневые клапаны Fitchburg могли работать с отсечкой от нуля до двух третей хода. Более короткое отключение повышает эффективность при работе с небольшими нагрузками. В более ранних двигателях использовались такие устройства, как расширительные клапаны.для достижения этого, но они также требовали постоянного внимания опытного водителя, который мог «управлять» двигателем, изменяя отсечку при изменении нагрузки. Более ранние регуляторы Watt управляли только дроссельной заслонкой, поэтому, хотя они управляли скоростью двигателя, они не способствовали повышению эффективности. Двигатель, работающий без отключения, но с дросселированной подачей пара, будет работать неэффективно из-за уменьшения объема работ и риска волочения проволоки . Первые «автоматические» регуляторы были названы так потому, что они не только управляли скоростью, но также могли брать на себя роль водителя и также могли изменять скорость отключения. [8] [9]

Другие известные производители [ править ]

Большой трехцилиндровый стационарный паровой двигатель, приводящий в движение динамо-генератор. Двигатель такой высокий, что вокруг него две галереи на разной высоте с лестницами между ними.
Двигатель Willans & Robinson , привод динамо-генератора

Одним из самых известных примеров шагового двигателя был двигатель Вилланса . [10] Это были составные двигатели с двойным или тройным расширением , с необычными особенностями цилиндров одностороннего действия и центрального клапана шпинделя, общего для всех цилиндров. [11] [12] Примерно к 1900 году для выработки электроэнергии использовалось больше типов Willans, чем любого другого типа. [9]

Одной из последних разработок ступенчатых составных двигателей был Skinner Unaflow 1929 года. Хотя некоторые из них использовались в качестве стационарных двигателей и генераторных установок, большинство из них были судовыми . Great Lakes паром SS  Badger продолжается в службе с ее оригинальными двигателями. [13]

Примечания [ править ]

  1. ^ Двигатели тройного расширения стали более распространенными с 1890-х годов, так как повышение давления в котле выше 150 фунтов на квадратный дюйм сделало их дополнительную эффективность стоящей дополнительных затрат. [1] Для судовых двигателей их лучшая эффективность сводилась к снижению расхода топлива, следовательно, большей дальности полета или грузоподъемности. Для других целей увеличение капитальных затрат на двигатель с тройным расширением не всегда было оправдано.
  2. ^ Мидлтон Паровоз Co. из Мидлтона, штат Массачусетс , установили 1871. [5]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 240. ISBN 0-521-45834-X.
  2. Перейти ↑ Hills, Power from Steam , pp. 151-153.
  3. ^ Эверс, Генри (1875). Пар и паровой двигатель: земля и море . Глазго: Уильямс Коллинз. п. 95.
  4. ^ Кеннеди, Рэнкин (издание 1912 г., книга 1905 г.). «II. Судовые двигатели и паровые рулевые механизмы». Вертикальные двигатели . Книга современных двигателей и генераторов. Vol. В. Лондон: Кэкстон. п. 81. Проверить значения даты в: |date=( помощь )
  5. ^ Хокинс, Неемия (1897). Новый катехизис парового двигателя . Нью-Йорк: Тео Одель. стр.  120 -122.
  6. ^ Хокинс, Новый катехизис парового двигателя , стр. 24.
  7. ↑ Хокинс, Новый катехизис парового двигателя , стр. 118-119
  8. Перейти ↑ Hawkins, New Catechism of Steam Engine , pp. 83-88
  9. ^ a b Кеннеди, Ранкин (издание 1903 года (пять томов) из четырехтомного издания до 1903 года). Электроустановки . Электроустановки. Vol. III. Лондон: Кэкстон. С. 32–33. Проверить значения даты в: |date=( помощь )
  10. Перейти ↑ Hills, Power from Steam , pp. 215-219.
  11. ^ Кеннеди, Рэнкин (издание 1912 г., книга 1905 г.). «I. Детали и принадлежности паровых двигателей». Клапанные шестерни и регуляторы . Книга современных двигателей и генераторов. Vol. IV. Лондон: Кэкстон. п. 17-19. Проверить значения даты в: |date=( помощь )
  12. Перейти ↑ Kennedy, Electrical Installations , pp. 69-73.
  13. ^ "Двигатели SS Badger и котлы" (PDF) . ASME . 7 сентября 1996 г.