Ragasztott kazán - Flued boiler
A héj vagy égetett kazán a korai és viszonylag egyszerű kazán, amelyet gőz előállítására használnak , általában gőzgép meghajtása céljából . A tervezés átmeneti szakaszt jelentett a kazánfejlesztésben, a korai szénakazal kazánok és a későbbi többcsöves tűzcsöves kazánok között . A légjáratos kazán jellemző a nagy hengeres kazán héjképző egy víztartály, áthaladhat egy vagy több nagy füstcsövek tartalmazó kemencébe . Ezek a kazánok a 19. század elején jelentek meg, és egyes formák ma is üzemben vannak. Bár többnyire statikus gőzüzemekhez használták, néhányukat korai gőzjárművekben, vasúti mozdonyokban és hajókban használták.
A ragasztott kazánokat a gőznyomás emelésére és a motor hatékonyságának javítására tették. A Watt- kori korai szénakazal kialakítás mechanikailag gyenge volt, és gyakran nem támogatott sík felületet adott a tűznek. A kazán robbanásai , amelyek általában ennek a tűztérlemeznek a meghibásodásával kezdődnek, gyakoriak voltak. Ismeretes volt, hogy egy íves szerkezet erősebb, mint egy lapos lemez, ezért egy nagy kör alakú füstcsövet helyeztek a kazánhéj belsejébe. Maga a tűz ezen a kéményen elhelyezett vasrácson volt, alatta egy sekély hamufa, amely összegyűjtötte az éghetetlen maradékot. Ennek további előnye volt, hogy a fűtőfelületet szorosan a kemence köré tekerte, de ez másodlagos előny volt.
Bár ma alacsony nyomásnak (talán 1,7 atm ) 25 psi- nek tekintik, ezt elődeihez képest magas nyomásnak tekintették. Ez a nyomásnövekedés volt a fő tényező abban, hogy a Trevithickhez hasonló mozdonyokat (azaz kisméretű önjáró járműveket) gyakorlati javaslattá tegyék .
Központi füstgáz kazánok
.jpg)
A mozdonyok számára a legegyszerűbb kazán egyetlen egyenes füstgázzal rendelkezik. Sok korai mozdonygyártó széles körben használta, beleértve Blenkinsop mozdonyait a Middleton vasútra és Stephenson Locomotion- ját .
Ez a fajta kazán gyártása egyszerű és elég erős ahhoz, hogy a "nagy nyomású" (adott időszakra vonatkozó) gőzt támogassa , a hengerekben táguló munkával . A nagy füstgázon keresztül jó a gázáramlás is, így a tűz elegendő huzatot kap egyedül a magas kémény hatására . Ennek ellenére kevés a fűtési területe, így nem hatékony, és nagy mennyiségű szenet éget el.
Visszafolyó kazánok
Az egyszerű füstelvezetésnek hosszúnak kell lennie, ha megfelelő fűtési területtel rendelkezik. Rövid kazánhéjban, amire a gőzmozdonyhoz szükség van , ezt meg lehet tenni egy U alakú visszatérő füstcső alkalmazásával, amely visszahajlik önmagára.
Richard Trevithick az első 1802-es Pen-y-darren motorral és az 1803-as Coalbrookdale mozdonnyal már visszatérő füstgázcsövet használt . Ezek a kazánok erősen öntöttvasból készültek , rövidek és lapos végűek. 1805-ben (tulajdonképpen Gatesheadben épült ) Newcastle-i mozdonya a visszatérő égésű kazán egyik jellegzetes jellemzőjét kezdte mutatni, amely kiemelkedő kupola alakú, hogy ellenálljon a gőz nyomásának a kemence és a kémény szemközti szilárd végén. Ebben az esetben a most kovácsoltvas lemezekből álló kazángyártást meg kellett bonyolítania Trevithick egyetlen hosszanti vízszintes hengerével (230 mm × 910 mm átmérőjű és 9 lökettel rendelkező 9 hüvelykes átmérővel), amely e kupolás végén keresztül került elő. Ez azonban megkönnyítette a tűzoltó munkáját, mivel már nem próbált elérni egy tűzrakóhelyet a dugattyú hosszú keresztfája alatt.
William Hedley ezt a kazánmintát használta Puffing Billy és Wylam Dilly 1813-as mozdonyaihoz . A Wylam colliery és tulajdonosa, Christopher Blackett révén Hedley ismerte volna Trevithick motorját.
Timothy Hackworth 1827- es 0-6-0 Royal George- ja szintén visszatérő égésű kazánt használt, bár leginkább arról ismert, hogy úttörő módon használja a szándékos robbanócsövet, hogy ösztönözze a tűz huzatát . Könnyebb, 0–4–0-as verziója a Rainhill Trials-hoz , Sans Pareil nagyon hasonló volt. Annak ellenére, hogy elavultnak tűntek, amint a tárgyalások véget értek, ennek a mintának a kanadai Sámsonját 1838-ban építették és 1883-ban még szolgálatban voltak.
Huber kazánok
_(14578624980).jpg)
| Külső képek | |
|---|---|
 "Új Huber" vontató motor
| |
|
Huber 1897-es vontató motor
| |
|
Huber reklám és kazán keresztmetszete
|
Az utoljára gyártott visszatérő füstgázkazánokat (néhány helyhez kötött kazántól eltekintve) gyakran azoknak tekintik, amelyeket az ohiói Marion-i Huber Co. épített "új Huber" vontatómotorjai számára , 1885 és 1903 között.
Ezek azonban nem az itt használt értelemben visszatérő füstgázkazánok voltak , hanem inkább visszatérőcsöves kazánok. Volt egy nagy, hengeres kemence cső, egy égéstér külső a kazán nyomása shell, majd több, keskeny tűz-csövek visszatérnek a patkó alakú smokebox fölött és körül a firedoor. Ennek a füstdoboznak a tűzoltóhoz való közelsége a "haségők" becenevükhöz vezetett. Kialakításuk tehát jobban hasonlít a vízszintes indító típusú kazánokhoz (ahogy Sir Arthur Heywood használta ) vagy a skót tengeri kazánokhoz, mint az egyszerű egy füstgázos kazánokhoz.
Ekkorra a mozdonykazán mindenütt elérhetővé vált a vontató motorok számára. Ehhez képest a Huber kazán előnye, hogy a tűcsöveket könnyebben ki lehet cserélni, anélkül, hogy zárt tűzhelyen kellene dolgozni.
Cornish kazán
Az égetett kazán legegyszerűbb formája Richard Trevithick "nagynyomású" cornwalli kazánja volt, amelyet először 1812-ben telepítettek a Dolcoath bányába . Ez egy hosszú vízszintes henger, egyetlen nagy füstgázzal, amely tartalmazza a tüzet. Mivel a kemence természetes huzatra támaszkodott , a kémény túlsó végén magas kéményre volt szükség, hogy ösztönözze a levegő (oxigén) jó ellátását a tűzbe.
A hatékonyság érdekében Trevithick újítása az volt, hogy a kazán alá téglaépítésű kamrát burkolt . A kipufogógázok áthaladtak a központi füstgázon, majd a vas kazánhéjon kívül és körül vezetik. Annak érdekében, hogy a kémény ne legyen szabadon a tüzelőtértől, a tégla kémény először a kazán közepe alatt haladt át az elülső oldal felé, majd az oldalak mentén és a kémény felé ismét vissza.
A cornwalli kazánoknak számos előnye volt az előző kocsi kazánokkal szemben : többnyire ívelt felületekből álltak, jobban ellenálltak a nyomásnak. Lapos végét kisebbek voltak, mint a lapos oldalán a kocsi kazán és arra tartózkodott a központi kazán égéstermék, és néha a további hosszú rúd tartózkodás . Kevésbé nyilvánvaló előnye volt a kazán skálájának. A kocsi- vagy szénakazalkazánokat alulról hevítették, és az üledéket képződött vízkő vagy szennyeződések leülepedtek ezen a lemezen, szigetelve a vizet. Ez csökkentette a fűtési hatékonyságot, és extrém módon helyi túlmelegedéshez és a kazánlemezek meghibásodásához vezethet. Az égetett kazánban minden üledék elesett a kemence füstgázja mellett, és a kazánhéj aljára telepedett, ahol kevésbé volt hatással.
A modellgyártásban a Cornish kazán, különösen ha Galloway csövekkel van felszerelve ( lásd alább a Lancashire Boiler ), kiváló választás gáztüzelésű kazánokhoz és gőzhajók modelljeihez. Egyszerű felépítése és ugyanolyan hatékony, mint bármelyik kis méretű kazán.
Butterley kazán
A Butterley vagy a "sípszájú" kazán egy kevéssé ismert, a cornwalli mintából származó kivitel, amelyet a Derbyshire-i Butterley kazángyár gyártott. Alapvetően egy cornwalli kazánról van szó, amelynek a kagyló alsó felét eltávolítják a kemence körül, hogy nagy tüzet gyújthassanak. Ez népszerűvé tette a Pennine-szigetek textilgyáraiban , ahol az északi kemény szén fűtőértéke kisebb volt, mint a délnyugaton használt walesi széné, és nagyobb tüzet igényelt. Egy másik változat szerint úgy lehet tekinteni, mint egy rövidített Cornish vízmelegítőt kocsi kazán elé azt nagyobb tüzet alatta. Ugyanazt a hátrányt szenvedi, mint a kocsi kazánja: a konkáv tűztérlemez mechanikailag gyenge, és ez vagy korlátozza az üzemi nyomást, vagy extra mechanikus tartózkodást igényel .
Lancashire kazán
A Lancashire kazán hasonlít a Cornish-hoz, de két nagy füstcsővel rendelkezik, amelyek egy helyett a tüzet tartalmazzák. Általában William Fairbairn találmányának tekintik 1844-ben, bár szabadalma a kemencék váltakozó tüzelésének módszerére vonatkozott, a füst csökkentése érdekében, nem pedig maga a kazán. Stephenson korai 0-4-0 mozdonya, a " Lancashire Witch " már 15 évvel korábban bebizonyította az ikerkemencés csövek használatát egy kazánban.
Fairbairn elméleti tanulmányt készített a hatékonyabb kazánok termodinamikájáról, és ez vezetett rá, hogy növelje a kemence rostélyterületét a víz térfogatához viszonyítva. Ennek különös oka volt a kornni kazán eddigi gyenge alkalmazása a lancashire-i gyapotgyárakban, ahol a keményebb helyi szenet nem lehetett kielégítően elégetni a kisebb kemencében, a régebbi alacsony nyomású kocsikazán javára, és nagy rostélya.
A cornwalli kazán nehézségei voltak, hogy bármilyen különleges teljesítményű kazán fűtési területként ismert kemencecsöves területet igényel. A hosszabb csövek hosszabb és drágább kazánhéjat igényeltek. Csökkentették a rostélyterület és a fűtési terület arányát is, ami megnehezítette a megfelelő tűz fenntartását. A csőátmérő növelése csökkentette a kemence csövet borító víz mélységét, és ezáltal megnőtt a tűzszintű vízszint pontos szabályozásának szükségessége, különben a kazán robbanásveszélye . Fairbairn tanulmányai a hengerek karikafeszültségéről azt is kimutatták, hogy a kisebb csövek erősebbek voltak, mint a nagyobb csövek. Megoldása egyszerű volt: egy nagy kemencecsövet két kisebbre cserélni.
A szabadalom megmutatta az ikerkemencék további előnyét. Váltakozó tüzeléssel és a tűztér ajtajának bezárásával az égések között lehetőség nyílt a kemence melletti levegőellátás megszervezésére is (Lancashire kazán esetében a rostély alatti rácson keresztül), amely ösztönözte az égéstermék által keletkező füstgázokat. hogy a tűz teljesebben és tisztábban égjen, ezáltal csökkentve a füstöt és a szennyezést. Ebben kulcsfontosságú tényező volt az ajtó jellegzetes redőnyös forgó légcsappantyúja, amely az 1840-es évektől vált jellemzővé.
Két füstcső használata szintén erősítő hatású, két hosszú rúdtartóként hat, amelyek megtámasztják a véglapokat.
A későbbi fejlesztések hozzáadták a Galloway csöveket (miután feltalálójukat 1848-ban vagy 1851-ben szabadalmaztatták) keresztirányú vízcsövekkel az égéstermék-elvezetésen keresztül, így növelve a fűtött felületet. Mivel rövid, nagy átmérőjű csövekről van szó, és a kazán továbbra is viszonylag alacsony nyomást alkalmaz, ez még mindig nem tekinthető vízcsöves kazánnak . A csövek kúposak, hogy megkönnyítsék a füstelvezetőn keresztül történő felszerelésüket.
A Lancashire kazánok gyakran hullámos füstgázokat mutatnak , amelyek elnyelik a hőtágulást anélkül, hogy megfeszítenék a szegecselt varratokat. Egy másik fejlesztés a " vese füstgáz" vagy a Galloway kazán volt , ahol a két kemence egyetlen, vese alakú keresztmetszetű füstcsővé egyesült. Ezt a kiszélesedett és lapos tetejű füstgázot Galloway csövek segítségével tartották fenn .
Maximális nyomása 20 bar. A kazán maximális átmérője 3 m, két 6-10 m hosszú és 0,8-1 m átmérőjű tűzcsővel rendelkezik
Bár a Lancashire kazánt elavult konstrukciónak tekintik, feltéve, hogy a füstgáz elég hosszú, ésszerűen hatékony lehet. Ez azonban terjedelmes kazánhoz vezet, különösen hosszúsága miatt, és ez mindig csak helyhez kötött létesítményekre korlátozta. Ez volt a szokásos kazán a lancashire-i pamutgyárakban .
Fairbairn ötcsöves kazánja
.jpg)
William Fairbairn a Lancashire kazánnal végzett munkája megmutatta több kemence hatékonysági erényeit a csökkentett vízmennyiséghez képest. Azt is széles körben ismerték, hogy a magasabb gőznyomás javította a motorok hatékonyságát. Fairbairn a hengerek szilárdságára vonatkozó kutatása arra késztette, hogy tervezzen egy újabb, sokkal kisebb csőátmérőre épülő továbbfejlesztett kazánt, amely így nagyobb nyomáson, általában 150 psi (1000 kPa ) nyomáson képes működni . Ez volt az "ötcsöves" kazán, amelynek öt csöve két beágyazott párban volt elrendezve, mint vízdob és kemence, a fennmaradó cső felettük külön gőzdobként volt felszerelve. A vízmennyiség rendkívül alacsony volt a korábbi kazántervezetekhez képest, mivel a kemence csövei szinte mindegyik vízdobot megtöltötték.
A kazán céljainak megfelelően sikeres volt, és két nagy kemencét biztosított, kis víztartalommal. A külön gőzdob a "száraz" gőz előállítását is elősegítette, anélkül, hogy a víz továbbvitelét és az alapozás veszélyét jelentené. Gyártása azonban szintén bonyolult volt, és nem sok fűtési területet kínált az elvégzett munkához. Hamarosan felváltották a többcsöves kazánok , például a Fairbairn-Beeley és a skót kazánok.
Lásd még
További irodalom
- Fairbairn, William (1851). Msgstr "A kazán robbanásairól". Két előadás: A kazánok építése és a kazán robbanásai a megelőzés eszközeivel . o. 20.
- Fairbairn, William (1856). Hasznos információk a mérnökök számára . London: Longmans.