Korni motor - Cornish engine

A Cruquius-i szivattyútelep , amelyen a szivattyúmotor gerendái láthatók a tartófalból

A Cornish motor egyfajta gőzgép, amelyet az angliai Cornwallban fejlesztettek ki , elsősorban a bányából származó víz szivattyúzására. Ez egy olyan sugárhajtómű- forma, amely nagyobb nyomáson használja a gőzt, mint a James Watt által tervezett korábbi motorok . Ezeket a motorokat emberi motorok meghajtására is használták, hogy segítsék a földalatti bányászok munkaszintjére és onnan kiinduló útjait, anyagokat csörögjenek a bányába és onnan ki, valamint hogy helyszíni ércbélyegző gépeket működtessenek .

Háttér: A gőzgép Cornwallban

Cornwallban régóta vannak ón- , réz- és más fémércbányák, de ha nagyobb mélységben akarnak bányászni, meg kell találni a bányából a víz elvezetésére szolgáló eszközt. Ez történhet lóerővel vagy vízikerékkel a szivattyúk működtetéséhez, de a lovak teljesítménye korlátozott, és a vízikerékeknek megfelelő vízfolyásra van szükségük. Ennek megfelelően a szén kitermelése munkaszivattyúvá nagyon kívánatos volt a bányaipar számára.

A Wheal Vor (az enyém) 1714 előtt az egyik legkorábbi Newcomen motorral (hengeren belüli kondenzációs motorral, a légköri nyomást kihasználva) rendelkezett, Cornwallban azonban nincs szénmező, és a Dél-Walesből importált szén drága volt. A szivattyúzásra szánt üzemanyag költsége tehát a bányászati ​​költségek jelentős részét tette ki. Később Boulton és Watt Cornwallban sok, a hatékonyabb korai wattos motort (külső kondenzátort használva) állított fel . Az üzemanyag-megtakarítás egy része alapján jogdíjat számoltak fel a bányatulajdonosok számára. A motor üzemanyag-hatékonyságát annak "terhelésével" mérték, amelyet egy hüvely (43 kg) szén által termelt munkában fejeztek ki ( láb-fontban ). A korai wattos motorok 20 millió, később a 30 millió feletti motorok kötelesek voltak.

Cornish ciklus

Szakasz, 1877 körül

A Cornish-ciklus a következőképpen működik.

Kiindulva az üzem közbeni állapotból úgy, hogy a dugattyú a henger tetején van, a dugattyú alatti henger tele van gőzzel az előző löketből, a kazán normál üzemi nyomáson és a kondenzátor normál üzemi vákuumban,

  1. A nyomás alatt lévő gőzbevezető szelep és az alacsony nyomású gőzkipufogó szelepek nyitva vannak. A kazán nyomás alatt levő gőze a henger felső részébe jut a dugattyú felett, lefelé tolva, és a dugattyú alatti gőzt a kondenzátorba szívják, vákuumot hozva létre a dugattyú alatt. A kazán nyomásánál a dugattyú fölötti gőz és az alatta lévő vákuum közötti nyomáskülönbség hajtja le a dugattyút.
  2. A löket egy részében a nyomás alatt lévő gőzbevezető szelep zárva van. A dugattyú fölött lévő gőz ezután kitágul a löket többi részén keresztül, míg a dugattyú másik oldalán (alján) található alacsony nyomású gőz továbbra is a kondenzátorba kerül, ezáltal fenntartva a részleges vákuumot a henger ezen részében.
  3. A löket alján a kondenzátor kipufogószelepe zárva van, és az egyensúlyi szelep kinyílik. A szivattyú fogaskerekének súlya felhúzza a dugattyút, és ahogy a dugattyú feljön, a gőz az egyensúlyi csövön át a dugattyú fölött a dugattyú alatti henger aljára kerül.
  4. Amikor a dugattyú eléri a henger tetejét, a ciklus készen áll az ismétlésre.

A következő stroke azonnal bekövetkezhet, vagy késhet egy időzítő eszközzel, például szürkehályoggal . Ha nem volt szükséges, hogy a motor a maximális sebességgel működjön, a működési sebesség csökkentésével üzemanyagot takarítottak meg.

A motor egyhatású , és a gőzdugattyút a szivattyúdugattyú és a rudak súlya húzza fel. A gőz 340 kPa (50 font / négyzet hüvelyk) nyomáson nyújtható.

Valódi fotók, amelyek a sematikus kialakítás összetevőit mutatják be ( East Pool bánya szabó Harvey's Engine tengelye):

  • Gőzkazánok

  • Fő gőzhenger (A)

  • Vezérlő gőzhengerek
    (GH)

  • Szivattyú kar (D)

  • Motorház és szivattyúdugattyú (E)

  • Áldozati blokk Taylor Shaft East Pool bányájának motorházában

Jellemzők

A cornwalli motor elsődleges előnye a megnövekedett hatékonyság volt, amelyet a nagyobb nyomású gőz gazdaságosabb felhasználásával értek el. Abban az időben a hatékonyság javítása Cornwallban fontos volt a magas szénköltség miatt; Cornwallban nincsenek szénmezők, és az összes felhasznált szenet a megyén kívülről kellett behozni.

A kazán nyomásának a James Watt által alkalmazott nagyon alacsony, gyakorlatilag légköri nyomású gőz fölé emelése elengedhetetlen eleme volt a cornwalli motor hatékonyságának javulásában. A kazán nyomásának egyszerű növelése azonban a motort nagyobb hatékonyságúvá tette volna. A legfontosabb előrelépés az volt, hogy a gőz kibővült a hengerben. Míg James Watt elgondolta azt az elképzelést, hogy lehetővé tegye a gőz kiterjedt megmunkálását - és belefoglalta 1782-es szabadalmába -, rájött, hogy alkalmazása alacsony gőznyomásával a hatékonyság javulása elhanyagolhatóvá vált, ezért nem folytatta.

Egy wattos motorban a dugattyú teljes lökete során gőzt engednek be. A löket végén a gőz kimerül, és a fennmaradó energiát a kondenzátorban pazarolják el, ahol a gőzt visszahűtik vízre.

Ezzel szemben egy korni motorban a szívószelep az erőátmenet közepén le van zárva, így a henger már abban a részében lévő gőz tágulhat a többi löketen keresztül alacsonyabb nyomásig. Ez azt eredményezi, hogy energiája nagyobb hányadot fog meg, és kevesebb hőt veszít a kondenzátor, mint egy wattos motorban.

További jellemzők a gőzvezetékek és a henger szigetelése, valamint a henger gőzköpenyes burkolása, mindkettőt korábban Watt használta.

Kevés cornwalli motor marad eredeti helyén, többségüket leselejtezték, amikor kapcsolódó ipari cégük bezárult.

A Cornish motor az egész ciklus alatt szabálytalan teljesítményt fejlesztett, egy pillanat alatt teljesen szünetelt, miközben a lefelé irányuló ütem gyors volt, így alkalmatlanná vált rotációs mozgásra és a legtöbb ipari alkalmazásra. Ez azt is megköveteli néhány szokatlan vezérmű lásd Cornish motor vezérmű .

A cornwalli motor fejlesztése

A cornwalli motor a légköri nyomás feletti gőznyomás használatától függött, amelyet Richard Trevithick a 19. században kitalált . Trevithick korai "puffer" motorjai gőzt engedtek a légkörbe. Ez különbözött a wattos gőzgéptől, amely a kondenzációs gőzt a hengerből a hengertől különálló kondenzátorba mozgatta; ezért Watt motorja a vákuum létrejöttétől függött, amikor a gőz kondenzálódott. Trevithick későbbi motorjai (az 1810-es években) ötvözték a két alapelvet, kezdve a nagynyomású gőzzel, amelyet aztán a dugattyú másik oldalára juttattak, ahol kondenzálódott, és ott légköri nyomás alatti motorként működött. Ezzel párhuzamosan Arthur Woolf kifejlesztette az összetett gőzgépet , amelyben a gőz egymás után két hengerben tágult, amelyek mindegyike a légköri nyomás felett volt.

Amikor Trevithick maradt Dél-Amerikában 1816-ban letette a szabadalmi jogot a legújabb találmány William Sims , aki épített vagy alkalmassá a motorok száma, köztük egyet Wheal Chance működő 40 psi (280 kPa) felett atmoszferikus nyomás , amely közel 50 milliós hatékonyságot ért el , de hatékonysága ezután visszaesett. Tesztet hajtottak végre egy Trevithick típusú egyhengeres motor és egy Woolf összetett motor között Wheal Alfrednél 1825-ben, amikor mindkettő valamivel több mint 40 milliós feladatot ért el.

A következő javulást az 1820-as évek végén érte el Samuel Grose , aki csökkentette a hőveszteséget a motorok csöveinek, hengereinek és kazánjainak hőszigetelésével, a Wheal Hope-nál több mint 60 millió, később a Whealnál majdnem 80 millióra növelve a vámot Towan . Ennek ellenére a legjobb feladat általában rövid életű teljesítmény volt, ami a gépek általános romlása, a kazánok szivárgása és a kazánlemezek romlása miatt következett be (vagyis csökkenteni kellett a nyomást).

A kisebb fejlesztések némileg megnövelték a terhelést, de úgy tűnik, hogy a motor az 1840-es évek közepére elérte gyakorlati határait. 340 kPa (50 font / négyzet hüvelyk) nyomás esetén az erők valószínűleg a gép törését okozták. Ugyanez a javulás történt a cornwalli bélyegzőket és szeszélyeket működtető motorokban , de általában valamivel később következett be. Mindkét esetben a legjobb teljesítmény alacsonyabb volt, mint a motorok szivattyúzása, különösen a szeszélyes motorok esetében, amelyek munkája nem volt folyamatos.

A gőzgép fejlesztésének lendületét Cornwall adta az ottani magas szénár miatt, de mind a tőke, mind a karbantartási költségek magasabbak voltak, mint egy wattos gőzgép. Ez sokáig késleltette a cornwalli motorok telepítését Cornwallon kívül. Használt Cornish-motort telepítettek a kelet-londoni vízművekbe 1838-ban, és összehasonlítva egy kedvező eredményű wattos motorral, mert a szén ára Londonban még magasabb volt, mint Cornwallban. A fő textilgyártó területeken, például Manchesterben és Leedsben azonban a szén ára túl alacsony volt ahhoz, hogy gazdaságossá tegye a helyettesítést. A textilgyártók csak az 1830-as évek végén kezdtek át a nagynyomású motorokhoz, általában nagynyomású henger hozzáadásával, összetett motor kialakításával, ahelyett, hogy a szokásos cornwalli gyakorlatot követték volna.

Tartósított korni motorok

A Pool egyik megőrzött motorháza , 30 hüvelykes motorral
Valve rúdját motor London Múzeum Water & Steam

Számos cornwalli motort őriznek Angliában. A londoni Víz- és Gőzmúzeum a világ legnagyobb cornwalli motorgyűjteményével rendelkezik. Abban Crofton szivattyúház , a Wiltshire két Cornish motorok, amelyek közül az egyik (a 1812 Boulton és Watt ) a „legrégebbi működő gőzgépe a világon még mindig az eredeti gépházat, és képes a munkához, amelyre telepítették ", a víz pumpálása a Kennet és az Avon-csatorna csúcs fontjáig . Két példa fennmaradt a Cornish Bányák és Motorok Múzeumban is, az East Pool bánya helyén , Cornwall , Pool város közelében .

Egy másik példa erre a Cornwall-i Trenear- i Poldark-bánya - körülbelül 1840 - 1850 közötti Hayley korni gerendamotor, amelyet eredetileg a Nyuszi ónbányában, később pedig a Greensplat China Clay Pitben alkalmaztak, mindkettő St Austell közelében. Már nem gőzgépként működik, hanem egy hidraulikus mechanizmus mozgatja. A Greensplatban 1959-ig használták, ez az utolsó cornwalli motor, amely kereskedelmi forgalomban Cornwallban működött. 1972-ben költöztették a Poldarkba.

A Cruquius szivattyútelep a holland tartalmaz Cornish motor legnagyobb átmérőjű henger valaha épített egy Cornish motor, 3,5 méter (140 hüvelyk) átmérőjű. A motor, amely építette Harvey & Co in Hayle , Cornwall, nyolc gerenda csatlakozik egy henger , minden fénysugár vezetés egy szivattyút. A motor 1985 és 2000 között működőképes állapotba került, bár ma már olajjal töltött hidraulikus rendszer működteti, mivel a gőzüzem helyreállítása nem volt életképes.

A Cornish motorok megőrzése bizottság , egy korai Industrial Archaeology szervezet alakult 1935-ben, hogy megőrizze a levantei kanyargós motor . A bizottságot később Richard Trevithick névre keresztelték . Újabb tekercselő motort és két szivattyús motort szereztek be. Hírlevelet, folyóiratot és sok könyvet tesznek közzé Cornish motorjairól, a bányaiparról, mérnökökről és más ipari régészeti témákról.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek