Kocioł trzybębnowy
Kotły trójbębnowe to klasa kotłów wodnorurowych używanych do wytwarzania pary, zwykle do napędzania statków . Są zwarte i mają dużą zdolność parowania, co zachęca do ich stosowania. Inne konstrukcje kotłów mogą być bardziej wydajne, chociaż bardziej masywne, dlatego wzór z trzema bębnami był rzadki jako kocioł stacjonarny na lądzie.
Podstawową cechą konstrukcji „trójbębnowej” jest rozmieszczenie bębna parowego nad dwoma bębnami wodnymi w układzie trójkątnym. Rury wodne wypełniają dwa boki tego trójkąta między bębnami, a piec znajduje się pośrodku. Całość zamykana jest wówczas w obudowie, prowadzącej do czopucha spalinowego .
Wypalanie może odbywać się na węglu lub oleju. Wiele kotłów opalanych węglem wykorzystywało wiele drzwi przeciwpożarowych i zespoły palaczy , często z obu końców.
Rozwój
.jpg)
.jpg)
Rozwój kotła trójbębnowego rozpoczął się pod koniec XIX wieku, wraz z zapotrzebowaniem okrętów wojennych, które wymagały dużej mocy i kompaktowego kotła. Przejście na kotły wodnorurowe już się rozpoczęło, z projektami takimi jak Babcock & Wilcox czy Belleville . Układ z trzema bębnami był lżejszy i bardziej zwarty przy tej samej mocy.
Nowa generacja kotłów wodnorurowych „małych rur” wykorzystywała rury wodne o średnicy około 2 cali (5 cm), w porównaniu ze starszymi konstrukcjami o średnicy 3 lub 4 cali. Dało to większy stosunek powierzchni ogrzewania rury do objętości rury, a tym samym szybsze parowanie. Te kotły małorurowe stały się również znane jako kotły „ekspresowe” . Chociaż nie wszystkie z nich były konstrukcjami z trzema bębnami (zwłaszcza Thornycroft ), większość z nich była pewnymi odmianami tego. Ponieważ rury trzybębnowego są prawie pionowe (w porównaniu z Babcock & Wilcox ), sprzyja to silnemu krążeniu przez termosyfon efekt, dodatkowo zachęcając do gotowania na parze.
Rozwój wzoru z trzema bębnami polegał na generalnym uproszczeniu, a nie zwiększaniu złożoności lub wyrafinowania. Nawet pierwsze kotły mieściły dużą powierzchnię grzewczą w kompaktowej objętości, ich trudność polegała na produkcji, a zwłaszcza na ich konserwacji na pokładzie statku.
Rury
Zwinięte rurki z wczesnych projektów, takie jak du Temple i Normand, odeszły jako pierwsze. Wielorzędowy rząd rur mógłby zapewnić odpowiednią powierzchnię grzewczą bez tej złożoności. Rury również stały się prostsze, głównie po to, aby ułatwić ich czyszczenie. Yarrow wykazał, że proste rurki nie powodują żadnych problemów z rozszerzaniem się, ale okrągłe bębny i prostopadłe wejście rurki były cennymi cechami zapewniającymi długą żywotność. Tam, gdzie rury wchodziły do bębnów pod kątem, ogrzewanie i chłodzenie miało tendencję do wyginania rurki w przód iw tył, co prowadziło do wycieków. Wejście prostopadłe ułatwiło rozszerzenie rur w celu uzyskania niezawodnego uszczelnienia i uniknięcia naprężeń bocznych. Warto było pójść na kompromis Wygięte końce rur kotła Admiralicji, aby zachować te dwie cechy, a rury te nadal miały wystarczająco prosty kształt, aby można je było łatwo wyczyścić .
Niektórych z pierwszych rur kotłowych, zwłaszcza du Temple z ostrymi narożnikami, nie można było oczyścić z kamienia od wewnątrz. Rury zostały później wyczyszczone od wewnątrz, próbując przepuścić przez nie zawiasowy pręt ze szczotką na końcu. W przypadku zakrzywionych konstrukcji rurowych często można było sięgnąć tylko do części rury. Inną metodą było poprowadzenie łańcucha w dół rury od góry, pociągając za nią szczotkę, chociaż było to niewykonalne w przypadku kotłów takich jak Thornycroft, w których rury najpierw poruszały się poziomo lub w górę. Ostateczną metodą było użycie szczotek „pociskowych”, które były wystrzeliwane z jednego bębna do drugiego za pomocą sprężonego powietrza. Użyto zestawów szczotek, po jednym na każdą rurkę, które zostały starannie ponumerowane i policzone, aby upewnić się, że żadna nie została w tyle, blokując rurkę.
upadki
W większości projektów używano oddzielnych rur opadowych , nawet po tym, jak eksperymenty Yarrowa wykazały, że cyrkulacja może nadal zachodzić tylko wśród podgrzewanych rur. Ponownie, kocioł Admiralicji (który pominął spadki) był zwieńczeniem tego podejścia, umieszczając przegrzewacz w rzędzie rur, aby zachęcić do niezbędnej różnicy temperatur.
Piece
Kocioł Admiralicji jest zwykle uważany za bezpośrednią ewolucję Yarrow, chociaż White-Forster również miał wpływ, prawdopodobnie w wyniku dużej liczby w służbie w Royal Navy . Okrągłe beczki na wodę i ich podnoszenie ponad dno pieca to cechy White-Forster. Pierwsza zmniejsza ryzyko powstawania rowków , druga jest odpowiednia do opalania olejem.
typy
kocioł du Temple
Du Temple był wczesnym okrętowym kotłem wodnorurowym , opatentowanym w 1876 roku. Został wynaleziony przez Félix du Temple we Francji i był testowany na kanonierce torpedowej Royal Navy . Rury wodne były skręcone, ułożone w czterech rzędach do brzegu i miały kształt litery S z ostrymi zakrętami pod kątem prostym. To upakowało dużą powierzchnię grzewczą rury w małej objętości, ale sprawiło, że czyszczenie rur było niepraktyczne. Bębny były cylindryczne, z prostopadłym wejściem do rury i zewnętrznymi opadami między nimi.
Kocioł White-Forster
White -Forster miał prostą konstrukcję, z rurami, które miały tylko delikatną krzywiznę. To wystarczyło, aby umożliwić ich wymianę na miejscu, pracując przez właz na końcu dużego bębna parowego. Każda rura była wystarczająco zakrzywiona, aby umożliwić jej wyjęcie przez bęben parowy, ale wystarczająco prosta, aby można było wymienić pojedynczą rurkę z zestawu rur bez konieczności wyjmowania innych rur w celu umożliwienia dostępu. Była to jedna z wielu cech White-Forstera, które miały uczynić go niezawodnym w służbie morskiej i łatwym w utrzymaniu. Rury te miały szczególnie małą średnicę, zaledwie 1 cal (2,5 cm) i były szczególnie liczne, łącznie 3744 w niektórych kotłach. Rury ułożono w 24 rzędach na brzegu, z których każdy wymagał innej długości rurki i 78 rzędów na bęben. Wszystkie rury zostały zakrzywione w tym samym promieniu, co ułatwiło naprawę i wymianę na pokładzie, ale wymagało, aby otwory na rury w bębnach były rozwiercane do precyzyjnych kątów na przyrządzie podczas produkcji. Ta mała średnica rur dawała dużą powierzchnię grzewczą, ale prawdopodobnie zbyt dużą: stosunek powierzchni do objętości stał się nadmierny, a przepływ gazu przez rzędy rur został zakłócony, co sprawiło, że piece kotłowe zyskały reputację słabych palników.
Zastosowano rury opadowe, albo zwykłe dwie duże rury, albo nietypowy, ale charakterystyczny układ czterech małych 4-calowych (10 cm) rur do każdego bębna. Była to funkcja mająca na celu poprawę przeżywalności po uszkodzeniu, gdy była używana na pokładzie okrętów wojennych. Kocioł mógłby dalej pracować z zatkaną uszkodzoną rurą spustową.
Bębny z błotem zostały podniesione nad dno pieca na stalowych stołkach dźwigarowych, zwiększając objętość pieca dostępną do spalania. Ta funkcja miała na celu zachęcenie do stosowania spalania oleju, innowacji stosowanej na okrętach wojennych w tym czasie. Ogólny wygląd White-Forster jest podobny do późniejszego wzoru Admiralicji . Wpływ miały takie cechy, jak podniesione bębny błotne i kształt rur.
Kotły White-Forster zostały wprowadzone do Royal Navy od 1906 roku dla lekkich krążowników i niszczycieli łodzi torpedowych .
Kocioł normandzki
.png)
Kocioł Normand został opracowany przez francuską stocznię Normand w Le Havre . Był używany przez marynarki wojenne kilku krajów, zwłaszcza Francji, Rosji, Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych. W 1896 roku Królewska Marynarka Wojenna zainstalowała je na dwudziestu sześciu łodziach, więcej niż jakikolwiek inny projekt rur wodnych.
Początkowy projekt kotła Normand był rozwinięciem Du Temple , z ostrymi rogami rur zastąpionymi gładkim zaokrąglonym wygięciem, ale nadal zachowującym kształt litery S.
Konstrukcja Normand dała szczególnie dużą powierzchnię grzewczą (powierzchnię rur) w stosunku do powierzchni rusztu. Kosztem tego było gęste gniazdo rurek, w których każdy z licznych rzędów rurek był wygięty w inny i skomplikowany kształt. Końce rur weszły prostopadle do cylindrycznych bębnów, zapewniając dobre uszczelnienie. Miejsce potrzebne na wszystkie te rury wypełniało całą dolną połowę bębna parowego, wymagając zarówno dużego bębna, jak i oddzielnej kopuły parowej skąd zbierać suchą parę. Zewnętrzna obudowa kotła wchodziła do czopucha z jednej strony, zamykając zwykle tę kopułę. Końce bębnów wystawały poza obudowę w postaci półkulistych kopuł. Zimne spadki na zewnątrz obudowy łączyły te bębny, zapewniając ścieżkę dla powrotu zimnej wody.
Dalszym rozwojem był Normand-Sigaudy , gdzie dwa kotły Normand były połączone plecami do siebie, do użytku na dużych statkach. To skutecznie dało dwustronny Normand (jak to było później powszechne w przypadku Krwawnika ) , z którego można było strzelać z obu końców.
Kocioł trzcinowy
Kocioł Reed był używany przez Palmers of Jarrow . Był podobny do Normanda, z opadami i zakrzywionymi rurami, które wchodziły prostopadle do cylindrycznych bębnów.
Kocioł Thornycrofta
.jpg)
Kocioł Thornycroft to wariant, który dzieli zwykły centralny piec na dwie części. Bębny są cztery: dwa bębny główne ustawione pionowo pośrodku – bęben parowy i bęben wodny – także dwa bębny skrzydełkowe na zewnętrznych krawędziach pieca. Projekt wyróżniał się wczesnym zastosowaniem pieca ze ścianą wodną. Zewnętrzny rząd rur był płytki i składał się tylko z dwóch rzędów rur. Rzędy te były rozmieszczone blisko siebie, tak że rury tworzyły solidną ścianę, bez przepływu gazu między nimi. Wewnętrzny rząd rur był podobny: dwa rzędy rur najbliżej pieca tworzyły podobną ścianę wodną. Rury te były rozstawione u podstawy, aby zapewnić przestrzeń dla przepływu gazu między nimi. W rzędzie rur przepływ gazu jest przeważnie równoległy do rur, podobnie jak w niektórych wczesnych projektach, ale w przeciwieństwie do konstrukcji z przepływem krzyżowym późniejszych kotłów trójbębnowych. Spaliny wydostawały się do sercowatej przestrzeni pod górnym bębnem centralnym, wychodząc do leja przez tylną ścianę.
Bęben parowy jest okrągły, z prostopadłym wejściem do rury. Końce rur obejmują znaczny obwód bębna, tak że górne rury wchodzą ponad poziom wody. Są to zatem rury „ nie zatopione ”.
Górne i dolne bębny środkowe są połączone zjazdami. Niezwykle są one wewnętrzne w kotle i są ogrzewane, chociaż nie silnie, przez gazy spalinowe. Są one uformowane jako kilka (osiem lub dziewięć) 4-calowych (10 cm) pionowych rur na linii środkowej kotła. Są uformowane w płytki kształt litery S, aby zapewnić niewielką elastyczność przed rozszerzalnością cieplną. Małe bębny skrzydełkowe są połączone tylko z dolnym bębnem środkowym za pomocą dużych rur zewnętrznych na zewnątrz tylnej obudowy kotła.
Ze względu na jego wczesne zastosowanie w zbudowanym przez Thornycroft niszczycielu HMS Daring z 1893 roku, projekt ten stał się znany jako kocioł „Daring” .
starty wyprodukowano również małą jednostronną wersję tego kotła . Pierwsza mała wersja tego również zrezygnowała z bębna skrzydłowego, rurki ściany wodnej wyginały się pod kątem prostym i przechodziły z powrotem do centralnego bębna wodnego, rurki również tworzyły ruszt do podtrzymywania ognia.
Kocioł Thornycroft-Schulz
.jpg)
Późniejsze projekty, wzór Thornycrofta-Schulza , sprawiły, że zewnętrzne skrzydła stały się ważniejsze. Zwiększono liczbę ich rurek tak, że stały się one większością powierzchni grzewczej i głównym szlakiem spalin dla spalin. Bębny skrzydłowe stały się wystarczająco duże, aby umożliwić człowiekowi dostęp do środka w celu czyszczenia i rozszerzania nowych rur na miejsce.
Wcześniejszy projekt kotła wodnorurowego firmy Thornycroft-Marshall wykorzystywał poziome rurki wodne typu szpilki do włosów, zamontowane w sekcyjnych głowicach. Ma niewielki związek z opisanymi tutaj typami.
Kocioł krwawnika
.jpg)
Konstrukcja kotła Yarrow charakteryzuje się zastosowaniem prostych rur wodnych, bez spadków. Cyrkulacja, zarówno w górę, jak iw dół, zachodzi w obrębie tego samego zespołu rur.
Alfred Yarrow opracował swój kocioł jako odpowiedź na inne projekty rur wodnych i jego spostrzeżenie w 1877 r., Że Yarrow & Co pozostaje w tyle za innymi stoczniami. Jego wstępne przemyślenia określiły już kluczowe cechy projektu, trzybębnowy kocioł z prostymi rurami, jednak zajęło dziesięć lat badań, zanim pierwszy kocioł został dostarczony do łodzi torpedowej z 1887 roku.
Proste rurki
Pierwsi projektanci rur wodnych martwili się rozszerzaniem rur kotła po podgrzaniu. Starano się umożliwić im swobodną ekspansję, zwłaszcza tak, aby te znajdujące się najbliżej pieca mogły rozszerzać się stosunkowo bardziej niż te dalej. Zwykle robiono to, układając rury w duże zapętlone krzywe. Miały one trudności w produkcji i wymagały wsparcia w użytkowaniu.
Yarrow zdawał sobie sprawę, że temperatura rur wodnych była utrzymywana na stosunkowo niskim poziomie i była stała między nimi, pod warunkiem, że pozostawały one pełne wody i nie dopuszczano do wrzenia w samych rurach, tj. pozostałyby one zatopione . Wysokie temperatury i wahania pojawiały się dopiero wtedy, gdy rurki wypełniły się parą, co również zakłóciło krążenie.
Doszedł do wniosku, że proste rurki wodne są dopuszczalne i miałyby oczywiste zalety w produkcji i czyszczeniu podczas eksploatacji.
Eksperymenty z krążeniem Yarrowa
Uznano już, że kocioł wodnorurowy opiera się na ciągłym przepływie przez rury wodne i że musi to być raczej efektem termosyfonu niż wymaganiem niepraktycznej pompy. Kotły z wymuszonym obiegiem i pompami, takie jak Velox , nie pojawiły się jeszcze przez trzydzieści lat i nawet wtedy były początkowo zawodne. Założono, że przepływ przez rurki wodne będzie skierowany w górę, ze względu na ich ogrzewanie przez piec, a równoważący przepływ w dół będzie wymagał zewnętrznych nieogrzewanych rur opadowych .
Alfred Yarrow przeprowadził słynny eksperyment, w którym obalił to założenie. Pionowa rura w kształcie litery U została umieszczona tak, aby mogła być ogrzewana przez szereg palników Bunsena z każdej strony.
Gdy tylko jedna strona U była podgrzewana, w tym ramieniu rury nastąpił oczekiwany przepływ podgrzanej wody w górę.
Tradycyjna teoria przewidywała, że gdy ciepło zostanie zastosowane również do nieogrzewanego ramienia, przepływ krwi zwolni lub całkowicie się zatrzyma. W praktyce przepływ rzeczywiście wzrósł . Pod warunkiem, że istniała pewna asymetria ogrzewania, eksperyment Yarrowa wykazał, że cyrkulacja może trwać, a ogrzewanie chłodniejszego kanału opadowego może nawet zwiększyć ten przepływ.
Kocioł Yarrow mógłby więc zrezygnować z oddzielnych zewnętrznych rur spustowych. Przepływ odbywał się całkowicie w podgrzewanych rurach wodnych, w górę w rurach znajdujących się najbliżej pieca i w dół przez rurki w zewnętrznych rzędach brzegu.
Późniejsza ewolucja w projektowaniu
Bębny wodne
Pierwsze bębny lub „koryta” na wodę Yarrow miały kształt litery D z płaską płytą rurową, aby zapewnić łatwy prostopadły montaż rur. Płyta rurkowa była przykręcona do koryta i można ją było zdemontować w celu konserwacji i czyszczenia rur.
Ten kształt litery D nie jest jednak idealny dla bębna ciśnieniowego, ponieważ ciśnienie będzie miało tendencję do zniekształcania go w bardziej okrągły przekrój. To wyginanie doprowadziło do wycieku w miejscu, w którym rurki z wodą weszły do bębna; problem, nazwany „zapaleniem opakowania”, który został udostępniony White-Forster . Doświadczenia z eksplozjami kotłów pokazały, że ostre narożniki wewnętrzne wewnątrz kotłów również były podatne na erozję przez wyżłobienia . Późniejsze kotły miały bardziej zaokrąglony przekrój, chociaż nadal były raczej asymetryczne niż w pełni cylindryczne.
upadki
Cyrkulacja w kotle Yarrow zależała od różnicy temperatur między wewnętrznymi i zewnętrznymi rzędami rur banku, a zwłaszcza od szybkości wrzenia. Chociaż jest to łatwe do utrzymania przy niskich mocach, kocioł Yarrow o wyższym ciśnieniu będzie miał zwykle mniejszą różnicę temperatur, a tym samym będzie miał mniej efektywną cyrkulację. Niektóre późniejsze kotły o wyższym ciśnieniu zostały wyposażone w zewnętrzne spusty, poza ogrzewanym obszarem spalin.
Przegrzewacze
Kiedy po 1900 roku przyjęto przegrzewanie , głównie do użytku z turbinami parowymi , pierwsze kotły Yarrow umieściły wężownicę przegrzewacza poza głównym rzędem rur. Późniejsze projekty stały się asymetryczne, z podwojonym rzędem rur po jednej stronie i umieszczonym między nimi przegrzewaczem rurkowym typu szpilka do włosów.
HMS Havock , okręt wiodący wśród niszczycieli klasy Havock , został zbudowany z kotłem lokomotywowym w ówczesnej formie ; dla porównania jego siostrzany statek HMS Hornet z kotłem Yarrow. Próby zakończyły się sukcesem i kocioł Yarrow został przyjęty do służby w marynarce wojennej, zwłaszcza na małych statkach. Z czasem Marynarka Wojenna opracowała własny wzór trójbębnowego kotła Admiralicji.
Kocioł Mumforda
.jpg)
.jpg)
Kocioł Mumford był odmianą zbudowaną przez producentów kotłów Mumford z Colchester , przeznaczoną do użytku na mniejszych łodziach. Brzegi rurek podzieliły się na dwie grupy, z krótkimi rurkami lekko odchylonymi od siebie. Wejście do dolnego bębna na wodę było prostopadłe i wymagało prawie prostokątnego bębna z rurami wchodzącymi na oddzielne powierzchnie. Słabość mechaniczna takiego kształtu była akceptowalna przy tak niewielkich rozmiarach, ale ograniczała możliwości kotła. Obudowa była niewielka i obejmowała tylko część górnego bębna parowego, prowadzącą bezpośrednio do lejka. Pojedynczy spadochron w kształcie odwróconego teownika łączył bębny z tyłu kotła.
Kocioł Woolnough
.jpg)
Konstrukcja Woolnough została wykorzystana przez Sentinel w ich większych lokomotywach kolejowych. Przypominał większość innych konstrukcji z trzema bębnami, mając prawie proste rurki. Jego cechą wyróżniającą była z cegły szamotowej na wysokości dwóch trzecich pieca. Ruszt pieca znajdował się po jego dłuższej stronie, a gazy spalinowe przechodziły przez rząd rur, wzdłuż stalowej obudowy zewnętrznej, a następnie z powrotem w obrębie krótszego rzędu rur. W strumieniu gazu na zewnątrz rur umieszczono przegrzewacze zwiniętych rur. W ten sposób gazy spalinowe dwukrotnie przechodziły przez zespół rur , raz na zewnątrz, a następnie ponownie do wewnątrz. Pojedynczy centralny komin wyprowadzony ze środka odległego końca, a nie jak zwykle z zewnątrz rur. Względna różnica temperatur między przepływem gazu przez dwie sekcje ławicy prowadziła do prądu cyrkulacyjnego, który płynął w górę przez pierwszą, gorętszą część ławicy i w dół przez dalszą, mniej gorącą ławicę. Cyrkulacja była również kontrolowana przez wewnętrzną płytę przelewową w górnym bębnie wodnym, aby utrzymać głębokość wody powyżej końców cieplejszych rur, unikając w ten sposób przegrzania suchych rur.
Sentinel używał kotła Woolnough w wielu swoich większych lokomotywach zamiast zwykłego małego kotła pionowego . Obejmowały one wagony dla LNER i LMS . Najbardziej znanym zastosowaniem Woolnough przez firmę Sentinel było użycie lokomotyw przegubowych „kolumbijskich” . Była to seria czterech lokomotyw o rozstawie metrów z układem kół Co-Co , zbudowana w 1934 r. Pracowały one pod niezwykle wysokim ciśnieniem 550 psi (3,8 MPa), a każda oś była napędzana oddzielnym silnikiem parowym , zaprojektowany przez Abnera Doble'a . Pierwszy został dostarczony do Kolei Belgijskich , kolejne trzy zostały zbudowane dla Société National des Chemins de Fer en Colombe w Kolumbii , ale najpierw zostały wysłane do Belgii w celu przetestowania. Większość istniejących zdjęć tych lokomotyw wykonano w Belgii. Niewiele wiadomo o ich historii po przybyciu do Kolumbii.
Kocioł Admiralicji
Późniejszym rozwinięciem Yarrow był trzybębnowy kocioł Admiralicji , opracowany dla Królewskiej Marynarki Wojennej między pierwszą a drugą wojną światową. Większość prac projektowych przeprowadzono w Admiralty Fuel Experimental Station w Haslar , a pierwsze kotły zainstalowano na trzech niszczycielach klasy A z 1927 r. Kotły te ustanowiły nowe standardowe warunki pracy Royal Navy dla kotłów o ciśnieniu 300 psi (2,0 MPa) / 600 °F (316 °C).
Projekt był zasadniczo podobny do późniejszych, wysokociśnieniowych i opalanych olejem wersji Yarrow. Bębny wodne były cylindryczne, a czasami , ale nie zawsze, używano zjazdów. Jedyna istotna różnica dotyczyła banków rur. Zamiast prostych rur, każda rura była w większości prosta, ale lekko wygięta w kierunku ich końców. Zostały one zainstalowane w dwóch grupach w banku, tak że tworzyły między nimi lukę w banku. Wewnątrz umieszczono przegrzewacze tę szczelinę i zawiesić na hakach z bębna parowego. Zaletą umieszczenia przegrzewaczy w tym miejscu było to, że zwiększały różnicę temperatur między wewnętrzną i zewnętrzną rurą banku, pobudzając w ten sposób cyrkulację. W rozwiniętej formie kocioł miał cztery rzędy rur po stronie paleniska przegrzewacza i trzynaście po stronie zewnętrznej.
Woda zasilająca
Pierwsze kotły miały problemy z przegrzewaczami i słabą cyrkulacją rzędów rur w środku banku, co prowadziło do przegrzania i awarii rur. Problemy z cyrkulacją rozwiązano poprzez ponowne ułożenie rur zasilających i umieszczenie przegród wewnątrz bębna parowego, aby zapewnić wyraźniejszą cyrkulację. Wzmacniacz cyrkulacji , stalowa rynna, został umieszczony nad szczytami rur po stronie pieca, zachęcając do pojedynczego centralnego przepływu upwellingowego powyżej poziomu wody, zachęcając do ucieczki pęcherzyków pary i działając jako separator pary przed recyrkulacją wody w rurach po zewnętrznej stronie. W sposób podobny do prac prowadzonych mniej więcej w tym samym czasie na kolei LMS i rozwoju górnego zasilania lokomotyw parowych , woda zasilająca była również kierowana w górę przez „naczynia natryskowe”, a tym samym przechodziła przez przestrzeń parową w postaci kropelek. Zimna woda zasilająca została w ten sposób podgrzana do tej samej temperatury co woda kotłowa przed zmieszaniem z nią, unikając zakłóceń w ścieżce cyrkulacji.
Przegrzewacze
Początkowa wydajność przegrzania była rozczarowująca. Przegrzanie przy pełnej mocy zostało celowo ograniczone do 100 ° F (37,8 ° C), aby uniknąć problemów z niezawodnością, co oznaczało, że było nieskuteczne przy niskich mocach. Prace rozwojowe firmy Babcock & Wilcox rozwiązały ten problem, zwiększając prędkość przepływu pary przez przegrzewacz do 150 stóp / s (45,72 m / s), unikając problemów związanych z odkształceniem rur i awariami metalurgicznymi. Kent Nowe kotły dla pancerników klasy Nelson i krążowniki mogą osiągnąć przegrzanie 200–250 ° F (93–121 ° C) w całym zakresie mocy roboczej przy 250 psi (1,7 MPa).
Tylna ściana
W przeciwieństwie do współczesnej praktyki amerykańskiej, kotły brytyjskiej marynarki wojennej miały duży udział muru pieca, co prowadziło do wysokiej temperatury w piecu, aw konsekwencji do dużego obciążenia rur. Zastosowanie pieca ze ścianą wodną mogłoby to zmniejszyć.
Od 1929 roku Hawthorn Leslie konstruował kocioł próbny z częściową ścianą wodną z tyłu pieca. W przeciwieństwie do innych konstrukcji ścian wodnych, ten dodatkowy bęben wodny obejmował tylko środek pieca, pionowe rury były zamknięte w ogniotrwałej obudowie i nie tworzyły gęsto upakowanej litej ściany. Obawiano się, że pełna ściana wodna zakłóci równowagę istniejącego układu głowicy trójbębnowego kotła, co rzeczywiście okazało się prawdą. Nadmierna produkcja pary z tyłu bębna parowego doprowadziła do zakłócenia krążenia i problemu z zalewaniem . Zrezygnowano z rozwoju ścian wodnych dla tego typu kotłów, chociaż kontynuowano próby z HMS Hyperion (H97) , który był testowany z pojedynczym kotłem Johnson ze ścianą wodną , zastępującym jeden z trzech kotłów trójbębnowych.
Silnik 10000
.jpg)
Jedynym dużym trzybębnowym kotłem zastosowanym w lokomotywie kolejowej był eksperymentalny silnik 10000 Nigela Gresleya z 1924 roku dla firmy LNER . Zauważywszy zalety wyższych ciśnień i silników złożonych w praktyce morskiej , Gresley chciał poeksperymentować z tym podejściem w lokomotywie kolejowej . Podobnie jak w przypadku kotłów lądowych , Harold Yarrow chciał rozszerzyć rynek kotłów Yarrow.
Kocioł nie był typowym projektem Yarrowa. W działaniu, a zwłaszcza jego ścieżkach obiegowych, kocioł miał więcej wspólnego z innymi konstrukcjami trójbębnowymi, takimi jak Woolnough . Zostało to również opisane jako ewolucja paleniska wodnorurowego Brotan-Deffner , z paleniskiem rozszerzonym, aby stał się całym kotłem.
Ciśnienie robocze wynosiło 450 funtów na cal kwadratowy (31 barów), w przeciwieństwie do 180 funtów na cal kwadratowy (12 barów) współczesnych lokomotyw Gresley A1 .
Kocioł przypominał dwa podłużne kotły morskie Yarrow , ustawione na końcach. Oba miały typowy dla Yarrow układ centralnego dużego bębna parowego nad dwoma oddzielnymi bębnami na wodę, połączonymi czterema rzędami lekko zakrzywionych rur. Górny bęben był wspólny, ale dolne bębny na wodę były oddzielne. Tylny obszar „paleniska” był szeroki i obejmował ramy , umieszczając beczki z wodą na granicach skrajni ładunkowej . Przedni obszar „kotła” był wąski, z bębnami wodnymi umieszczonymi między ramami. Chociaż pancerze zewnętrzne miały podobną szerokość, rzędy rur w części przedniej były znacznie bliższe. Przestrzeń na zewnątrz rur tworzyła parę kanałów spalinowych prowadzących do przodu. Duża przestrzeń poza tymi ścianami komina, ale wewnątrz obudowy kotła została wykorzystana jako kanał powietrza z wlotu powietrza, surowa prostokątna szczelina pod drzwiami wędzarni, co miało wpływ zarówno na wstępne podgrzanie powietrza do spalania, jak i schłodzenie obudowy zewnętrznej aby zapobiec przegrzaniu. Przegrzewacz podłużny rury zostały umieszczone w centralnej przestrzeni między rurami wytwarzającymi parę. Trzeci obszar z przodu zawierał kolektory przegrzewaczy, regulatory i komorę wędzarniczą, ale nie miał celowej powierzchni grzewczej. Zewnętrzna obudowa kotła pozostała na mniej więcej tej samej szerokości, nadając ogólny trójkątny, ale zakrzywiony wygląd. Dolna krawędź każdej sekcji unosiła się do góry i była widoczna na zewnątrz.
Wypalanie odbywało się z węglem, tylko na jednym końcu przez konwencjonalne pojedyncze drzwi przeciwpożarowe lokomotywy i jednego ręcznego strażaka. Ze względu na jednostronne spalanie i przeważnie wzdłużny przepływ gazu, w porównaniu z normalnym przepływem gazu przez brzeg Yarrow, istniała wyraźna różnica temperatur między przednią i tylną częścią kotła. Doprowadziło to do tego, że prądy cyrkulacji wody, zwłaszcza w drugiej sekcji, były podłużne w bębnach z wodą, jak Woolnough, a nie zwykły krwawnik pospolity. Pierwsza sekcja, która obejmowała kilka rur wodnych prowadzących do tylnej ściany, była ogrzewana promiennikowo i faktycznie była piecem ściennym wodnym, bez przepływu gazu przez rząd rur. Mimo to nadal używał czterech rzędów rur. Przepływ gazu w drugiej sekcji był zorganizowany przez przegrody ze stali i cegły szamotowej, tak że gazy spalinowe wchodziły przez środek i przechodziły przez rzędy rur do bocznych przewodów kominowych, zapewniając lepsze konwekcyjne przenoszenie ciepła.
Linki zewnętrzne
- na YouTubie