Вода , возвращающий двигатель был ранняя формой стационарного парового двигателя , разработанная в начале промышленной революции в середине 18 - го века. Первые балочные двигатели не генерировали мощность за счет вращения вала, а были разработаны как водяные насосы , в основном для осушения шахт . Соединив этот насос с водяным колесом , их можно было использовать для привода механизмов.
Паровая машина не была, как широко распространено, причиной промышленной революции, а скорее возникла в результате нее. [1] Основным источником энергии революции, особенно в 18 веке, было водяное колесо, а не паровая машина.
Потребность в независимом первичном двигателе [ править ]
Выдувание двигателей [ править ]
Истоки двигателя с возвратом воды начинаются с дутьевых двигателей, используемых для создания тяги в доменных печах и плавильных печах . Хотя ранние печи могли приводиться в действие сильфонами , приводимыми в движение человеком или животными , [i] после начала промышленной революции новые печи увеличенного размера стали выдуваться с помощью выдувных домов с приводом от водяного колеса .
Металлургические заводы наиболее экономично расположены рядом с источником добычи руды , поблизости от которого может не быть подходящей гидроэнергетики. Также существует риск того, что засуха прервет подачу воды, или что спрос на печь превысит имеющуюся емкость по воде. В 1754 году одна печь в Уилде была настолько поражена засухой, что ее управляющий решил нанять рабочих, которые вращали бы колесо как беговую дорожку . [2]
Прокатные станы [ править ]
Помимо невозможности работать в периоды засухи, количество доступной воды также может влиять на мощность приводимых в действие механизмов. На объем и тип работ, выполняемых тяжелой промышленностью, может повлиять сезонная доступность воды. В 1785 году Киркстолл-Фордж недалеко от Лидса написал клиенту: «Сейчас нам будет удобно прокатать несколько тонн, потому что у нас есть полный запас воды, а мы не можем производить тонкие листы так хорошо, когда у нас мало воды». [3]
Это изменение в воде колесо мощности в соответствии с доступной водой также привели к событиям в конструкции водяного колеса, Ренне «s венецианских слепой„люк“позволило поток контролируемой воды, независимо от глубины мельницы Лит , и в отличии от простого шлюзе всегда мог предложить максимально возможный напор . [4]
Проблемы с водоснабжением еще какое-то время будут влиять на производителей железа. В 1830-х годах молодой Альфред Крупп все еще страдал от нехватки воды в Бернском ручье и гнал молотками своего Gusstahlfabrik . Из-за нехватки финансов только в 1836 году Альфред смог построить паровой молот, независимый от этого источника воды. [5]
Двигатели, возвращающие воду [ править ]
Эти ограничения привели к самой ранней форме парового двигателя, используемого для выработки электроэнергии, а не для перекачки воды, двигателя с возвратом воды . В этом двигателе для подъема воды использовался паровой насос, который, в свою очередь, приводил в движение водяное колесо и, следовательно, механизмы. [1] Вода из колеса затем возвращалась насосом. [6] Эти первые паровые машины были пригодны только для перекачивания воды и не могли быть подключены напрямую к оборудованию.
Первые практические примеры этих двигателей были установлены в 1742 году в Коулбрукдейле [7] и в качестве усовершенствования металлургического завода Каррона на Клайде в 1765 году. [8] Ричард Форд из Коулбрукдейла впервые попытался использовать конские насосы в 1735 году. [9] Первые двигатели были атмосферными лучевыми двигателями для Ньюкомена , Смитона или Ватта.системы. На противоположных сторонах балки был предусмотрен цилиндр, один в качестве рабочего цилиндра, снабжаемого паром, а другой - в качестве насосного цилиндра. Двигатели были одностороннего действия, рабочий ход был направлен вниз на силовом цилиндре, а насос представлял собой простой ковшовый насос восходящего действия. Двигатели Ватта были ранними двигателями Ватта одностороннего действия с атмосферным двигателем. Ко времени его более поздних термодинамических улучшений он также разработал солнечную и планетарную шестерни и мог предложить двигатели с прямым вращением. Большой двигатель одностороннего действия « Резолюшн» был построен в Коулбрукдейле, и к тому времени, когда он был поставлен в 1782 году, он уже был устаревшим в результате этих дальнейших разработок. [10] Несмотря на это, двигатель успешно проработал почти сорок лет.
Помимо выдувных печей, вращающаяся мощность водяного колеса также использовалась для привода мельниц и заводского оборудования с помощью трансмиссионных валов . В 1765 году Мэтью Бултон рассматривал возможность использования двигателя Savery для привода водяного колеса своей мануфактуры в Сохо . Он зашел так далеко, что построил модель этого двигателя и обратился за советом к Бенджамину Франклину и Эразму Дарвину по этому поводу. [11] К 1768 году обещание лучевого двигателя Ватта убедило его подождать, хотя потребуется несколько лет, пока двигатель Киннейла Ватта не будет доставлен на юг и восстановлен в Сохо. В 1777 году Боултон и Ватт построили новый двигатель,Старая Бесс , для их использования. Двигатель до сих пор хранится в Музее науки .
Двигатели с возвратом воды были заменены двигателем с вращающейся балкой , который мог напрямую приводить в действие вращающееся оборудование.
См. Также [ править ]
- Сила пара во время промышленной революции
Сноски [ править ]
- ^ Плавильные печи можно было даже продуть непосредственно с помощью тромпа с водным приводом.
Ссылки [ править ]
- ^ a b Уилсон, П. Н. (1963). «Первичные двигатели с водным приводом». Инженерное наследие . Том I. Институт инженеров-механиков . п. 32.
- ^ Straker, Эрнест (1969) [1931]. Wealden Iron . С. 72–73.
- ^ Батлер, Р. (1945). История Киркстолл-Фордж .
- ^ Уилсон (1963) , стр. 30.
- ^ Манчестер, Уильям (1969). Герб Круппа . Майкл Джозеф. С. 62–63, 65.
- ^ " ' Двигатель Старого Бесса по Бултону & Watt, 1777" . Музей науки .
- ^ Хиллз, Ричард Л. (1989). Питание от Steam . Издательство Кембриджского университета . п. 37. ISBN 0-521-45834-X.
- ^ Ролт, LTC ; Аллен, JSA (1977). Паровоз Томаса Ньюкомена . Морланд. п. 122.
- ^ Триндер, Барри (1991) [1974]. Дарби из Колбрукдейла . Филлимор и Ко. / Музей ущелья Айронбридж . С. 10, 17–18. ISBN 0-85033-791-7.
- ^ Белфорд, P. (2007). «Возвышенные каскады: вода и энергия в Коулбрукдейле» (PDF) . Обзор промышленной археологии . 29 (2): 133–148. DOI : 10.1179 / 174581907X234027 . S2CID 110369508 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2012 года.
- ↑ Hills, Power from Steam , p. 40.
