Конструкция паровой машины, не требующая клапанного механизма
Паровой двигатель с качающимся цилиндром (также известный как воблер в США) [ требуется ссылка ] — это простая конструкция парового двигателя (предложенная Уильямом Мердоком в конце 18 века), которая не требует клапанного механизма . Вместо этого цилиндр качается или колеблется, когда кривошип перемещает поршень, поворачиваясь в монтажной цапфе таким образом, что порты в цилиндре попеременно совмещаются с портами в неподвижной поверхности порта, чтобы направлять пар в цилиндр или из него.
Паровые двигатели с качающимся цилиндром в настоящее время в основном используются в игрушках и моделях, но в прошлом использовались в полноразмерных рабочих двигателях, в основном на кораблях и небольших стационарных двигателях . Они имеют преимущество простоты и, следовательно, низкой стоимости производства. Они также, как правило, более компактны, чем другие типы цилиндров той же мощности, что делает их выгодными для использования на кораблях.
Операция
Пар необходимо подавать в конец цилиндра в нужный момент цикла, чтобы толкать поршень в правильном направлении. В другом направлении пар должен выходить из цилиндра. Когда коленчатый вал вращается, шток поршня движется вверх и вниз (или из стороны в сторону в случае вертикального цилиндра), а также внутрь и наружу. Поскольку шток поршня жесткий, а сам поршень длинный относительно своего диаметра, это заставляет цилиндр качаться или «колебаться» на своем специальном креплении ( цапфе ). В конструкции, которая обычно встречается в игрушечном или модельном двигателе, отверстие в боковой части цилиндра (по одному на каждом конце для цилиндра двойного действия ) и пара отверстий в блоке портов расположены таким образом, что это качательное движение выстраивает отверстия в линию в нужное время, позволяя пару входить в цилиндр в одном направлении и выходить в атмосферу или конденсатор в другом направлении. [1]
В полноразмерных двигателях паровые и выхлопные отверстия обычно встроены в крепление шарнира ( цапфы ). Однако могут быть предусмотрены отдельные клапаны, управляемые колебательным движением. Это позволяет изменять время отсечки для обеспечения расширяющейся работы. [ необходимо разъяснение ] В качестве альтернативы расширяющаяся работа может быть также обеспечена посредством компаундирования Вульфа , так же компактно, если две ступени расширения предусмотрены по обе стороны от одного поршня в одном цилиндре, все организованы как двигатель с тронком (однако двигатель с качающимся цилиндром не получает преимущества компактности, которое в противном случае обеспечивал бы двигатель с тронком, поскольку он уже имеет это преимущество из-за своих собственных конструктивных особенностей). Каждый подход к расширяющейся работе ставит под угрозу преимущество простоты, но все еще сохраняет преимущество компактности. [2]
Реверсирование
Двигатель с качающимся цилиндром не может быть реверсирован с помощью клапанной связи (как в обычном неподвижном цилиндре), поскольку ее нет. Реверс двигателя может быть достигнут путем реверсирования паровых соединений между впуском и выпуском или, в случае небольших двигателей, путем смещения точки поворота цапфы так, чтобы порт в цилиндре совпадал с другой парой портов на поверхности порта. В последнем случае поверхность фиксированного порта обычно снабжена тремя портами, центральный из которых является подачей пара, а два внешних - выпускными, только один из которых используется в любой момент времени, в зависимости от требуемого направления работы.
Морской
Первые предложения по использованию в море осцилляторного парового двигателя были сделаны уже в конце 18 века. В 1822 году был построен первый железный пароход, Aaron Manby , с 80-сильными осцилляторными двигателями. В 1827 году Джозеф Модсли запатентовал независимо разработанный морской осцилляторный двигатель с улучшенным клапанным механизмом. Дальнейшие усовершенствования были сделаны английским инженером Джоном Пенном , за которым последовало введение 3-цилиндровой версии шотландцем Джоном Скоттом Расселом в 1853 году. [3]
Ранние судостроители считали движущиеся части осциллирующего двигателя опасными внутри небольших пространств корабля. Однако позже популярность этого типа двигателя возросла, и колесные пароходы с двигателем этого типа строились вплоть до 1860-х годов, некоторые из них достигали мощности более 1600 л. с. [3]
Примеры
Примеры паровых машин с качающимся цилиндром
Реверсивный качающийся цилиндр на игрушечном паровом двигателе. Цапфа смещается эксцентриком на рычаге.
Типичный небольшой стационарный двигатель с качающимся цилиндром
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Паровые машины с качающимся цилиндром» .
Двигатель Elbow - еще один двигатель с распределительным валом, не требующий дополнительного клапанного механизма.
Ковровая железная дорога – игрушечные локомотивы «Бирмингемский дриблер» использовали этот тип двигателя.
Ссылки
^ Роли Уильямс (2003-2010) Live Steam Toys - Руководство пользователя , опубликовано автором
^ Гриффитс, Денис (1997). Steam at Sea . Conway Maritime Press. ISBN 0-85177-666-3.
^ ab Winchester, Clarence, ed. (1936-05-12) [Первоначальная дата публикации журнала]. "Oscillating Paddle Engines - Shipping Wonders of the World". www.shippingwondersoftheworld.com . Выпуск № 14 журнала "Shipping Wonders of the World". Amalgamated Press . Получено 07.03.2023 .