Podwójny komin

Podwójny komin ( lub podwójny komin, podwójny komin w amerykańskim angielskim) jest formą komina lokomotywy parowej , w której powielony jest konwencjonalny pojedynczy otwór wraz z rurą wydechową pod nim. Chociaż wewnętrzne otwory tworzą dwa koła, wygląd zewnętrzny jest jak pojedynczy wydłużony owal.

Zamiar

Przekrój wędzarni, przedstawiający podwójny komin i rury wydechowe Kylchap RENFE (hiszpańskiej) klasy 141 F

Klasyczny projekt układu wydechowego lokomotywy parowej rozpoczął się wraz z wynalezieniem przez Hackwortha rury wybuchowej , umieszczonej centralnie w wysokim kominie. Rozwój wiktoriański zmniejszył wysokość komina, tak że naturalny ciąg nie był już znaczący. Standardowym projektem była wówczas okrągła komora wędzarnicza z głowicą bębna , z pojedynczą dyszą rury wydmuchowej prowadzącą do komina z rozkloszowaną rurą halki pod nią. Na podstawie prac teoretyków, takich jak WFM Goss z Purdue University , a później SO Ell ze Swindon , opracowano wytyczne dla każdej fabryki lokomotyw, opisujące, w jaki sposób miały one być proporcjonalne.

Uznano zarówno, że wymagana byłaby określona średnica komina i rury wydechowej, aby zapewnić wydajność wytwarzania pary w każdym kotle, a także, że stożkowy stożek od rury wydechowej do komina nie może być zbyt stromy. Ponieważ kotły stawały się coraz mocniejsze, nie tylko średnica komina musiała być większa, ale także minimalna wysokość komina stawała się coraz dłuższa – podobnie jak rosnący rozmiar kotłów ograniczał wysokość prześwitu dostępną w skrajni obciążenia . Za minimalną wykonalną uznano wysokość komina wynoszącą co najmniej 24 cale. W latach trzydziestych coraz trudniej było zapewnić taką wysokość i poszukiwano innych rozwiązań.

Rozwiązaniem tego ograniczenia było zastosowanie podwójnego komina. Pozwoliło to na odpowiednie pole przekroju poprzecznego dla przepływu powietrza, przy jednoczesnym zmniejszeniu średnicy każdego z nich, a tym samym minimalnej wysokości potrzebnej do uzyskania akceptowalnie delikatnego zwężenia.

Rury wybuchowe Kylchap

Równoczesnym rozwojem była rura wybuchowa Kylchap , łącząca rozpraszacz Kylälä autorstwa fińskiego inżyniera Kyösti Kylälä oraz kolejną rurę dławikową dodaną przez francuskiego inżyniera André Chapelona . To podzieliło obszar rury wybuchowej na cztery mniejsze dysze i pionową indukcję ciągu w trzech ułożonych w stos zwężkach Venturiego . Chociaż całkowita powierzchnia wyrzutni pozostała stała, ich obwód, a tym samym powierzchnia mieszania się ze spalinami, została podwojona. Dodatkowe halki poprawiały również skuteczność podmuchu w wywoływaniu przeciągu.

Chociaż nie ma powodu, dla którego jedno podejście, czy to podwójny komin, czy rura wybuchowa Kylchap, zależy od drugiego, zainteresowanie obydwoma na ogół było jednoczesne, dlatego często oba były instalowane razem.

Niedogodności

4472 Flying Scotsman w 2003 roku, z zamontowanymi owiewkami dymu typu Witte

Pierwsze 50 Ivatt klasy 4MT 2-6-0 zostały zbudowane z podwójnymi kominami. Te działały jednak słabo i zostały odnotowane jako słabe parowce. Prace na statycznej instalacji testowej w Rugby wykazały, że podwójny komin nie miał żadnych zalet, a także, że początkowo był źle zaprojektowany. Po zmianie z pojedynczym kominem i poprawionym przepływem gazu w wędzarni, ich szybkość parowania wzrosła z 9 000 funtów / godzinę przy podwójnym kominie do 17 000 funtów / godzinę przy pojedynczym kominie, mimo że wciąż było to poniżej teoretycznego limitu ograniczonego przez ruszt rozmiar, 19 000 funtów / godzinę.

Niewielką wadą może być „delikatniejszy” podmuch spalin w celu usunięcia zewnętrznego dymu z pola widzenia kierowcy. Kiedy klasa LNER A3 została wyposażona w podwójne kominy pod koniec lat pięćdziesiątych, miały problemy z dymem zasłaniającym widok z kabiny. Rozwiązaniem tego problemu było zamontowanie małych owiewek dymu typu Witte niemieckiego wzoru.

Wybitne instalacje

Wiele instalacji z podwójnymi kominami, przynajmniej w Wielkiej Brytanii, zostało wykonanych jako eksperymentalne przebudowy w latach trzydziestych XX wieku, a nie jako nowe konstrukcje.

LNER A4

A4 60019 Bąk

Nigel Gresley , CME LNER , był zagorzałym zwolennikiem francuskiej praktyki lokomotywowej, zwłaszcza prac André Chapelona i Nord „Superpacifics” Marca de Caso [ fr ] . Kiedy Gresley zaprojektował swoją klasę P2 jako następcę swoich A3 , wziął pod uwagę tę francuską pracę, a także zastosował podwójny komin z rurami wybuchowymi Kylchap . Początkowo zbudowano dwa P2, 2001 Cock O 'The North , a następnie 2002 Earl Marischal , oba w 1934. Również zgodnie z francuską praktyką, 2001 został zbudowany z zaworami grzybkowymi, a dla porównania 2002 zachował konwencjonalne zawory tłokowe. Aby uniknąć problemów z dymem zasłaniającym pole widzenia kierowcy, oba zostały zbudowane z zaklinowanymi szczytami do ich komory dymnej i płytami skrzydłowymi do jej górnych boków, tak jak było to używane przez 10000 . Dzięki ostrzejszemu wydechowi z 2001 roku wyposażonego w zawór grzybkowy powiodło się i dym był wyrzucany w górę, z dala od okien kabiny. 2002 miał jednak bardziej miękki wydech i sprawiał problemy, dopóki nie został przebudowany z dodatkowymi deflektorami dymu , rozmieszczonymi około 18 cali równolegle do istniejących płyt skrzydłowych. Obie lokomotywy uznano za udane, ale rok 2002 miał przewagę pod względem wydajności, ze względu na mniejsze objętości w skrzyni zaworowej. Kiedy zbudowano kolejnych członków klasy P2, po 2002 roku pojawiły się zawory tłokowe i dodatkowe owiewki dymu.

Pierwszy z klasy A4 powrócił do pojedynczego komina i konwencjonalnej rury wybuchowej. Największą uwagę zwracali ogólnie na przepływ gazu, zarówno po stronie wlotowej, jak i wylotowej. W przypadku P2 występowała tendencja do nadmiernego ciągu podczas ciężkiej pracy przy długim odcięciu, wystarczającego do podniesienia ognia. Aby tego uniknąć, A4 zastosowali „skoczek” na swojej rurze wybuchowej, luźny pierścień, który unosił się pod wpływem silnego strumienia podmuchu, zwiększając efektywną średnicę dyszy, a tym samym zmniejszając efekt przyciągania podmuchu. Tego urządzenia nie można było zastosować ani do podwójnego komina, ani do wyrzutni Kylala, ale nie jest jasne, czy był to jedyny powód uproszczenia pojedynczej rury wydechowej.

4468 Mallard 28th z A4s został zbudowany z podwójnym kominem i rurami wybuchowymi Kylchap w 1938 roku. Uznano to za sukces, więc ostatnie trzy z tej klasy, zbudowane kilka miesięcy później, również zostały zbudowane z nimi. Cała klasa została podobnie zmodernizowana w latach pięćdziesiątych, razem z niektórymi A3 .

Pacyfik A2 firmy Peppercorn został zbudowany po wojnie z podobnymi podwójnymi rurami wybuchowymi Kylchap.

Jubileusz LM

Pięciu członków klasy LMS Jubilee zostało eksperymentalnie wyposażonych w podwójne kominy w różnym czasie. Pierwszym był 5684 Jutland , podwójny komin z halkami Kylchap z 1937 r. Poprawiło to zarówno wydajność parowania, jak i zmniejszyło zużycie węgla, chociaż usunięto go po roku z powodu problemów z nadmiernym ciągiem powodującym iskrzenie z komina i gromadzenie się nadmiaru popiołu wędzarniczego. 5742 Connaught i 5553 Canada zostały następnie wyposażone w zwykłe podwójne kominy w 1940 roku, które po krótkim czasie zostały usunięte z Kanady , ale które Connaught nosił do 1955 roku.

W ramach eksperymentów w zakładzie testowym Rugby, 45722 Defence został wyposażony w podwójny komin od 1956 do 1957 roku. W 1961 roku w 45596 Bahamas zamontowano podwójny wydech, który przeprowadził go przez wycofanie i konserwację. Dwa kolejne silniki, 5735 Comet i 5736 Phoenix , zostały przebudowane z kotłem stożkowym 2A i podwójnym kominem w 1942 roku. Miały być prototypem do odbudowy całej klasy, ale ostatecznie jedynymi Jubileuszami, które można było tak potraktować. Wszystkie lokomotywy Royal Scot zostały odbudowane w podobny sposób, podobnie jak wiele lokomotyw Fowler Patriot.

LMS Czarny 5

LMS „Black 5” 4767 został ukończony ostatniego dnia LMS, 31 grudnia 1947 r. Był wyjątkowy wśród 842-osobowej klasy, ponieważ oprócz innych funkcji eksperymentalnych zawierał ruch poza łączem Stephensona ; podwójny komin, łożyska wałeczkowe firmy Timken na całej długości oraz oświetlenie elektryczne. Modyfikacje te były częścią serii eksperymentów George'a Ivatta mających na celu ulepszenie już doskonałego, zaprojektowanego przez Staniera Black 5. Podwójny komin został usunięty w 1953 r., ze względu na już dobre osiągi standardowego komina i problemy z łagodniejszym podmuchem podwójny komin nie tak dobrze odprowadza dym z kabiny. 4765 i 4766 również wypróbowały podobny podwójny komin, ale ze standardową przekładnią zaworową Walschaerts.

Niektóre z pierwszych Black 5 zbudowanych przez BR zostały zbudowane z zaworami Caprotti . Zbudowano partię dwudziestu, 44738-44757 , z których ostatnie trzy miały również podwójne kominy. Kotły silników Caprotti zostały podniesione o 2 cale, co dodatkowo zmniejszyło prześwit na wysokość komina. Skrzynki zaworowe Caprotti zostały rozmieszczone z zaworami wlotowymi 6,25 cala (159 mm) na zewnątrz, zasilanymi dużymi i wydatnymi rurami parowymi oraz zaworami wydechowymi 7 cali (180 mm) wewnątrz. zaworów grzybkowych Caprotti, miał podobny wpływ na ustawienie zaworu jak długi skok . W przeciwieństwie do silnika Stephensona doprowadziło to do tego, że silniki te działały dobrze przy prędkości, ale słabo podczas wznoszenia. Chociaż celem wypróbowania mechanizmu zaworowego Caprotti było ograniczenie konserwacji, zużycie węgla było nadal ważne. Silniki te uznano za bardziej głodne węgla niż zwykle, ponieważ słyszalnie ostra kora wydechu miała wpływ na ciąg paleniska. Przykłady z podwójnym kominem miały jednak bardziej miękką korę i dlatego zużywały mniej.

Druga partia dwóch kolejnych silników wyposażonych w Caprotti została wypróbowana w 1951, 44686 i 44687 . Miały one inną konstrukcję, z ulepszonym napędem mechanicznym do camboxów i oba z podwójnymi kominami. Aby zmniejszyć objętość „martwej przestrzeni” w skrzyni zaworów, zawory wydechowe zostały zmniejszone, aby były teraz takie same jak wloty. Projekt napędu mechanicznego uznano za udany i został skopiowany dla kilku późniejszych silników Caprotti zbudowanych dla klas BR Standard. Zachowanie dobrych osiągów przy dużych prędkościach, ale brak mocy przy niskich wartościach odcięcia było jednak takie samo, jak w przypadku innych silników. Wszystkie silniki Caprotti zachowały swoje podwójne kominy i można było zauważyć, że ich wciąż staccato wydech nie miał problemów z usuwaniem dymu z kabiny.

Świetna klasa Western King

Król Edward I

We wrześniu 1955 roku GWR King klasy 6015 King Richard III został wyposażony w podwójny komin do prób. Odniosły one sukces, więc cała klasa została w nie wyposażona. Niektóre z klasy Castle zostały podobnie przebudowane. Testy z samochodem dynamometrycznym podczas holowania Riwiery Kornwalijskiej w 1956 roku nie wykazały wyraźnego wzrostu wydajności, ale wykazały 8% poprawę efektywności zużycia węgla. Zużycie wody utrzymywało się na stałym poziomie, co wskazuje, że była to poprawa spalania i wymiany ciepła, a nie redukcja przeciwciśnienia spalin silnika, na co wskazują inne testy.

Standardowe klasy Kolei Brytyjskich

92240

Normy BR zostały zaprojektowane od początku, a ich opracowanie opierało się na wcześniejszej pracy SO Ell. Mimo to niektóre klasy słabo parowały, zwłaszcza klasa 4 4-6-0 . W 1957 roku 75029 pomyślnie wyposażono w podwójny komin, co doprowadziło do jego przyjęcia w wielu klasach.

W tym samym czasie pojawiła się również propozycja przetestowania eżektora Giesla na 9F . Być może dla porównania zbudowano 92178 z podwójnym kominem. Podwójny komin był tak udany, że został przyjęty jako standard we wszystkich 9F zbudowanych od 92183, w tym trzech wyposażonych w mechaniczny ruszt .

Książę Gloucester

BR Standard class 8 Duke of Gloucester była ostatnią zaprojektowaną klasą BR Standard, ponieważ początkowo odrzucono potrzebę budowy większej liczby tak dużych ekspresowych lokomotyw pasażerskich. Doprowadziło to do zignorowania jednej z zasad projektowania klas Standard i zamiast dwóch cylindrów z zewnętrznym mechanizmem zaworowym Walschaerts zamiast tego zastosowano trzy cylindry i mechanizm zaworowy Caprotti z zaworami grzybkowymi uruchamianymi krzywką. Zawory Caprottiego otwierały się całkowicie szybciej niż zawory tłokowe, powodując ostry wydech. Firma Caprotti zaleciła użycie Kylchap , aby przeciwdziałać negatywnym skutkom tego, ale zostało to zignorowane na rzecz konwencjonalnego podwójnego komina zaprojektowanego przez Swindon, w oparciu o ich doświadczenia z klasą King . Biorąc pod uwagę ostrość podmuchu, zasady Swindona dały stosunkowo małą rurę wybuchową z podwójnym kominem o podobnie małych proporcjach.

W służbie Duke of Gloucester radził sobie niesławnie słabo, ciesząc się reputacją słabego parowania. Miał krótką żywotność, jako połączenie zarówno szybkiego wycofania trakcji parowej na British Rail , jak i jego słabych osiągów oraz niechęci do włożenia wysiłku w rozwiązanie tego problemu.

Duke of Gloucester został uratowany ze złomowiska Barry'ego i wymagana była gruntowna renowacja. Podczas tej renowacji zarówno przeciąg kotła, jak i dopływ powietrza do popielnika zostały zbadane i stwierdzono, że są nieoczekiwanie ograniczające. Przyjęto, że były to podstawowe przyczyny słabej wydajności, co zostało potwierdzone przez poprawę wydajności po naprawieniu obu. Chociaż rozmiar dławika kominów był proporcjonalny do rury wydechowej, ich całkowity rozmiar stanowił ułamek porównywalnej wielkości kotłów na Pacyfiku Marynarki Handlowej i Pacyfiku A2 . Renowacja obejmowała budowę pary wyrzutni Kylchap i dławików kominowych. Oprócz poprawy ciągu, te rury wybuchowe zmniejszyły również ciśnienie wsteczne w cylindrach, jeszcze bardziej poprawiając wydajność.

Stany Zjednoczone

Union Pacific Railroad

Union Pacific nr 4014, Union Depot

Kilka projektów z późnej epoki parowej na Union Pacific Railroad , szczególnie te zaprojektowane w czasach Otto Jabelmanna jako głównego oficera mechanicznego kolei; używane podwójne kominy. FEF-3, trzecia i ostatnia iteracja serii Union Pacific FEF , zostały zbudowane na nowo z podwójnymi stosami. Podobnie jak ich współcześni Brytyjczycy, podwójne kominy powodowały problemy z tworzeniem ogromnych ilości dymu, który mógł blokować widok inżyniera, ponieważ takie FEF-3 zostały wkrótce wyposażone w owiewki dymu w stylu uszu słonia. Deflektory dymu były później umieszczane na wszystkich innych lokomotywach FEF, w tym na tych bez podwójnych kominów. Jeden z kolejowych FEF-2, nr 831, był wyposażony w eksperymentalny potrójny komin.

lokomotywy przegubowe z późnej epoki zbudowane dla kolei, w tym ostatnia grupa lokomotyw Union Pacific Challenger zbudowana w 1942 r . I cała seria lokomotyw Union Pacific Big Boy . Podczas gdy niektóre lokomotywy Challenger i Big Boy były wyposażone w deflektory dymu, dym nie był na nich tak problematyczny, jak w klasie FEF ze względu na ich znacznie dłuższe kotły. Kilka Challengerów wyposażonych w podwójne kominy zostało skierowanych do Denver i Rio Grande Western Railroad , skąd później miały służyć na Clinchfield Railroad . Lokomotywy operacyjne nowoczesnego programu Union Pacific Steam, UP 844, UP 4014 i emerytowany UP 3985, wszystkie zachowały swoje podwójne kominy.

Kolej w Pensylwanii

lokomotyw dupleksowych PRR i innych eksperymentalnych projektów późnej ery pary. Pennsylvania Railroad klasy S1, samotny prototyp 6-4-4-6 , wykorzystywał podwójny stos, a także dupleks Pennsylvania Railroad klasy Q2 a 4-4-6-4 , w którym zbudowano łącznie 26 lokomotyw. Pennsylvania Railroad klasa T1, klasa dupleksowa z 52 wyprodukowanymi lokomotywami, również przewoziła podwójne stosy. Pennsylvania Railroad klasy S2 wykorzystywała unikalny system poczwórnego stosu jako część eksperymentalnego projektu turbiny parowej. Ten jedyny silnik wprowadzony w 1944 roku został złomowany do 1952 roku.

Pennsylvania Railroad 5550 nowa wersja oparta na klasie T1 jest obecnie budowana przez T1 Steam Locomotive Trust. Od 2021 roku budowany jest kocioł lokomotywy, który po ukończeniu będzie zawierał podwójny komin, podobnie jak oryginalne lokomotywy.

Kolej Południowego Pacyfiku

Kilka większych silników Southern Pacific Railroad, takich jak klasa Southern Pacific AC-9 i klasa Southern Pacific AC-12, wszystkie wykorzystywały systemy podwójnego stosu. Były one również wyposażone w „rozdzielacze stosów”, cecha konstrukcyjna sięgająca czasów jednokomorowych Malletów z Południowego Pacyfiku, która zmniejszała prędkość wydechu, aby zapobiec uszkodzeniu dachów szop śnieżnych. Kilka z tych lokomotyw zostało zbudowanych z kabiną do przodu 4-8-8-2 , umieszczając kabinę lokomotywy w przedniej części silnika, aby zapobiec uduszeniu podczas długich tuneli i segmentów zlewni na południowym Pacyfiku. Southern Pacific 4294, jedyny ocalały z lokomotyw kabinowych Southern Pacific, jest przechowywany w Sacramento w Kalifornii w California State Railroad Museum .

SP 4294 w Sacramento

Ameryka Południowa

Argentyna LDPorta

Lokomotywa parowa Argentina , projekt Porta - 1969

Eksperymentalna lokomotywa Livio Dante Porta w Argentynie była przebudową z 1948 roku dawnego 4-6-2 na 4-8-0 . Lokomotywa zawierała podwójny komin, oprócz innych ulepszeń mających na celu poprawę przepływu pary i zużycia paliwa. Projekty wydechów Porta ostatecznie przekształciły się w wyrzutnik Lempor . Eksperymentalna lokomotywa odniosła sukces, a inne lokomotywy zostały zmodyfikowane w celu uwzględnienia ulepszeń Porty, chociaż niewiele otrzymało podwójne kominy, tak jak Argentyna . W latach siedemdziesiątych Porta zaprojektowała dużą lokomotywę pasującą do skrajni ładunkowej North American Plate C, która była oparta na Argentyny , w tym z podwójnymi kominami. Ta lokomotywa nigdy nie została zbudowana. Argentyna została zachowana na stacji Mate de Luna w San Miguel de Tucuman , jej obecny stan jest nieznany, a niektóre raporty sugerują, że od tego czasu została złomowana.

Afryka Południowa

Klasa południowoafrykańska 26 4-8-4

SAR Class 25NC 4354 „Red Devil” z podwójnym systemem kominowym

Zgodnie z metodologią projektowania LD Porta, południowoafrykańska klasa 26 4-8-4 LD Porta (lepiej znana pod pseudonimem Red Devil ) została wyposażona w podwójny system kominowy wyposażony w eżektory Lempor wraz z systemem spalania producenta gazu w celu poprawy wydajności.

Notatki

Źródła

Dalsza lektura

  • Dzwon, Arthur Morton (1936). lokomotywy. ich budowa, konserwacja i eksploatacja (wyd. 3). Londyn: Cnota.
  •   Gotować, AF (2000). Podnoszenie pary w LMS: ewolucja kotłów lokomotyw LMS . RCTS. ISBN 978-0901115850 .
  • Holcroft, H. (1957). Wielka zachodnia praktyka lokomotyw 1837–1947 . Wydawnictwo lokomotyw.
  •   Koopmans, JJG (2014). Ogień płonie znacznie lepiej ... Miniaturowe usługi parowe Camden. ISBN 978-1909358058 .