stringtranslate.com

паровая машина Корлисс

Паровой двигатель Corliss - клапанный механизм находится справа от блока цилиндров, слева на рисунке.

Паровой двигатель Корлисса (или двигатель Корлисса ) — паровой двигатель , оснащенный поворотными клапанами и регулируемыми фазами газораспределения , запатентованный в 1849 году, изобретенный и названный в честь американского инженера Джорджа Генри Корлисса из Провиденса, Род-Айленд .

Двигатели, оснащенные клапанным механизмом Corliss, предлагали лучший тепловой КПД среди стационарных паровых двигателей любого типа до усовершенствования прямоточного парового двигателя и паровой турбины в 20 веке. Двигатели Корлисса обычно были примерно на 30 процентов более экономичными, чем обычные паровые двигатели с фиксированным отключением. [1] Эта повышенная эффективность сделала энергию пара более экономичной, чем энергия воды, что позволило развивать промышленность вдали от мельниц. [2]

Двигатели Корлисса обычно использовались в качестве стационарных двигателей для подачи механической энергии на валы на заводах и заводах, а также для привода динамо-машин для выработки электроэнергии. Многие из них были довольно большими, высотой в несколько метров и развивали несколько сотен лошадиных сил , хотя и на низкой скорости, вращая массивные маховики весом в несколько тонн со скоростью около 100 оборотов в минуту. Некоторые из этих двигателей играют необычную роль в качестве устаревших механических систем , и из-за их относительно высокой эффективности и низких требований к техническому обслуживанию некоторые остаются в эксплуатации и в начале 21 века. См., например, двигатели на пивоварне Hook Norton Brewery и Distillerie Dillon в списке действующих двигателей.

Механизмы двигателя Корлисс

Двигатели Corliss имеют четыре клапана на каждый цилиндр, паровые и выпускные клапаны расположены на каждом конце. Двигатели Corliss включают в себя различные усовершенствования как самих клапанов, так и клапанного механизма , то есть системы рычагов , которые приводят в действие клапаны.

Использование отдельных клапанов для впуска и выпуска пара означает, что ни клапанам, ни паровым каналам между цилиндрами и клапанами не требуется изменять температуру во время цикла мощности и выпуска, а это означает, что время работы впускного и выпускного клапанов можно контролировать независимо. . Напротив, обычные паровые двигатели имеют золотниковый или поршневой клапан , который попеременно подает и выпускает жидкость через каналы к каждому концу цилиндра. Эти каналы подвергаются значительным колебаниям температуры во время работы двигателя, а внутри клапанного механизма наблюдаются высокие температурные градиенты.

Кларк (1891) отметил, что механизм Корлисса «по сути представляет собой комбинацию элементов, ранее известных и использовавшихся отдельно, влияющих на цилиндр и клапанный механизм». [3] Истоки механизма Корлисса относительно предыдущего механизма парового клапана были прослежены Инглисом (1868). [4]

Клапанный механизм Корлисс

«Улучшенный клапанный механизм Corliss от Гордона», подробный вид. Пластина запястья — это центральная пластина, от которой стержни расходятся к каждому из четырех клапанов.

Джордж Корлисс получил патент США № 6162 на свой клапанный механизм 10 марта 1849 года. Этот патент касался использования запястья для передачи движения клапана от одного эксцентрика к четырем клапанам двигателя, а также использования механизма отключения . клапаны с регулируемым отсечкой под управлением регулятора , которые характеризуют двигатели Corliss Engines. [5] В отличие от более поздних двигателей, большинство из которых были горизонтальными, этот патент описывает двигатель с вертикальной балкой цилиндров , в котором использовались отдельные золотниковые клапаны для впуска и выпуска на каждом конце цилиндра.

Впускные клапаны открываются с помощью собачки с эксцентриковым приводом ; когда собачка срабатывает , быстрое закрытие демпфируется с помощью приборной панели . Во многих двигателях одна и та же приборная панель действует как вакуумная пружина, закрывая клапаны, но ранние двигатели Корлисса были достаточно медленными, поэтому клапан закрывал вес поршня и штока приборной панели.

Скорость двигателя Corliss контролируется путем изменения отсечки пара во время каждого рабочего такта, при этом дроссельная заслонка всегда остается широко открытой. Для этого центробежный регулятор соединен с парой кулачков, по одному на каждый впускной клапан. Эти кулачки определяют момент во время хода поршня, в котором собачка освобождается, позволяя клапану закрыться.

Как и во всех паровых двигателях, где отсечку можно регулировать, преимущество этого подхода заключается в том, что большая часть рабочего хода обеспечивается за счет расширения пара в цилиндре после закрытия впускного клапана. Это намного ближе к идеальному циклу Карно , чем это возможно в двигателе, в котором впускной клапан открыт на время рабочего хода, а скорость регулируется дроссельной заслонкой .

Клапанная передача Corliss обеспечивает более равномерную скорость и лучшую реакцию на изменения нагрузки, что делает ее подходящей для таких применений, как прокатные станы и прядение, и значительно расширяет ее использование в производстве. [6] [7]

Корлисс клапаны

Разрезанный цилиндр с вращающимися клапанами.
Деталь клапанного механизма типа Corliss и поперечное сечение цилиндра, показывающее путь пара высокого давления (красный) и пара низкого давления (синий). При каждом ходе четыре клапана поочередно открываются и закрываются, перемещая поршень вперед и назад.

Клапаны Corliss открываются непосредственно в цилиндр. Клапаны соединяют цилиндр с отдельными паровыми и выхлопными камерами . Первоначально Корлисс использовал золотниковые клапаны с линейными приводами, но к 1851 году Корлисс перешел на полуповоротные приводы клапанов, как описано в патенте США 8253. [8] В этом двигателе пластина запястья была перемещена в центр стороны цилиндра. , как и на более поздних двигателях Corliss. Однако это все еще был балочный двигатель , и приводы полуповоротных клапанов приводили в действие линейные золотники внутри четырех клапанных коробок двигателя.

Клапаны Corliss имеют форму небольшого круглого сегмента , вращающегося внутри цилиндрической поверхности клапана. Их приводной механизм смещен вдоль оси клапана, поэтому у них мало «мертвого пространства», такого как шток тарельчатого клапана , и вся площадь порта может эффективно использоваться для потока газа.

Поскольку площадь клапана Corliss мала по сравнению с площадью порта, воздействие потока газа создает относительно небольшой крутящий момент на оси клапана по сравнению с клапанами некоторых других типов. Эти преимущества привели к тому, что форма клапана Corliss использовалась в других целях, помимо паровых двигателей с шестерней Corliss.

В авиадвигателе Rolls-Royce Merlin в качестве дроссельной заслонки использовался прямоугольный дроссельный клапан . Силы газового потока, действующие асимметрично на эту бабочку, в некоторых случаях могут привести к плохому контролю мощности. В более поздних моделях, начиная с модели 134, вместо этого использовался дроссельный клапан Corliss, чтобы избежать этой проблемы. [9]

Запрет и запрет двигателей

Общей чертой больших двигателей Corliss является один или два набора узких зубьев шестерни на ободе маховика . [10] Эти зубья позволяют блокировать маховик , то есть поворачивать его с помощью лома . [11] Это может потребоваться во время технического обслуживания двигателя, например, для установки фаз отсечки и впускного клапана, а также во время запуска двигателя.

Необходимость блокировки двигателя во время запуска наиболее очевидна на одноцилиндровых двигателях, где неосторожный оператор двигателя может остановить двигатель, когда поршень находится в мертвой точке или около нее . После остановки в этом состоянии двигатель не может быть запущен своим ходом, поэтому его необходимо перевести в более благоприятное положение для запуска.

Большие двигатели Corliss нельзя безопасно запустить в холодном состоянии, [ почему? ] , поэтому обычно пар низкого давления подается к обеим сторонам цилиндра для разогрева металлоконструкций. Медленное вращение двигателя во время этого процесса обеспечивает равномерный прогрев всего двигателя и равномерное распределение масла по механизму перед подачей мощности. [12] Опять же, для этого можно использовать запор, хотя операторы иногда делают это, осторожно манипулируя клапанами вручную. [13]

Для больших двигателей механическая блокировка достаточно сложна, поэтому двигатели блокировки устанавливаются часто. [14] Это небольшие двигатели, у которых зубья шестерни обрезаны так, чтобы совпадать с зубьями на маховике. Как правило, приводные шестерни двигателя блокировки сконструированы таким образом, чтобы автоматически отключаться, если двигатель начинает работать своим ходом, когда шестерни блокировки включены.

История компании

Компания Corliss Steam Engine Company в 1830-х годах первоначально была известна как Fairbanks, Clark & ​​Co. В 1843 году компания была переименована в Fairbanks, Bancroft & Co., когда к компании присоединился Эдвард Бэнкрофт. В 1846 году компания была переименована в Bancroft, Nightingale & Co., когда к компании присоединился Джордж Х. Корлисс, а в 1847 году она была переименована в Corliss, Nightingale and Co. В 1848 году компания переехала на железнодорожный переезд Чарльз-стрит в Провиденсе, Род-Айленд .

Клапанный механизм типичен для двигателей, разработанных конкурентами Corliss. Горизонтальное расположение приборных панелей и отсутствие пластины на запястье позволили избежать ключевых претензий в патентах Corliss.

В 1857 году компания была в последний раз переименована в Corliss Steam Engine Company. К 1864 году Корлисс выкупил своих партнеров и стал единоличным владельцем компании. В 1900 году компания Corliss Steam Engine была приобретена Международной энергетической компанией. В 1905 году его приобрела Американско-британская производственная компания. В 1925 году компания объединилась с Franklin Machine Company. К тому времени компания Franklin Machine уже принадлежала компании William A. Harris Steam Engine Company.

К 1859 году все ключевые особенности того, что мы теперь знаем как двигатель Корлисса, уже были в наличии. Патенты, выданные Корлиссу и другим, включали поворотные клапаны и коленчатые валы, расположенные на одной линии с цилиндрами. См., например, патент США Корлисса № 24618, выданный 5 июля 1859 года. [15] Конкурирующие изобретатели усердно работали над изобретением альтернатив механизмам Корлисса; они, как правило, избегали использования Корлисом пластины запястья и применяли альтернативные механизмы разблокировки паровых клапанов, как в патенте США № 19 640 Джеймисона, выданном 16 марта 1858 года. [16]

Срок действия патента Корлисса 1849 года истек в 1870 году; Срок действия этого патента был продлен переизданием патента США № 200 от 13 мая 1851 г. и переизданием патента США № 758 и 763 12 июля 1859 г. Б. Хик и Сын были первыми, кто представил двигатель Корлисса в Соединенном Королевстве около 1864 г. После 1870 года многие другие компании начали производить двигатели Corliss. Среди них компания William A. Harris Steam Engine, [17] Worthington Pump and Machinery Company , [18] и Allis-Chalmers . [19] В целом эти машины назывались двигателями Корлисса, независимо от того, кто их сделал.

Столетний двигатель

Двигатель Corliss Centennial Engine представлял собой комплексный, специально построенный двигатель с вращающейся балкой , который приводил в действие практически все экспонаты на выставке столетия США в Филадельфии в 1876 году через валы общей длиной более мили. Включенный президентом Улиссом С. Грантом и императором Бразилии Педро II , двигатель находился на виду у публики на протяжении всей ярмарки.

Двигатель был сконфигурирован как два цилиндра, расположенные рядом. Каждый цилиндр был расточен до 44 дюймов (112 см) с ходом поршня 10 футов (3,0 м). Двигатель Centennial имел высоту 45 футов (14 м), диаметр маховика 30 футов (9,1 м) и мощность 1400 лошадиных сил (1000 кВт). После выставки его разобрали и отправили обратно на завод Корлисса в Провиденсе. Семь лет спустя он был продан и питал фабрику в Чикаго , принадлежавшую Джорджу Пуллману , до 1910 года [20] , когда он был продан на металлолом. [21]

Этот двигатель стал культурным символом настолько, что для многих современных историков термин « Двигатель Корлисса» (или паровой двигатель Корлисса ) относится к этому конкретному двигателю, а не к широкому классу двигателей, оснащенных клапанным механизмом Корлисса. [22]

Столетний паровой двигатель

Список действующих двигателей

Двигатель мельницы Корлисс Бернли Айронворкс 1903 года в действии в Музее науки, Лондон , Англия, Великобритания.

Известные люди

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Розенберг; Трайтенберг (март 2004 г.). «Технология общего назначения в действии». Журнал экономической истории . 64 (1): 75.
  2. ^ Дайана Мьюир (2000). Отражения в пруду Буллоу . Университетское издательство Новой Англии . п. 173.
  3. ^ Кларк, Дэниел К. (1891). Паровой двигатель . Том. Полт.3. Лондон: Блэки и сын. п. 39.
  4. ^ Инглис, Уильям (1868). «О расширительном клапане Corliss для стационарных двигателей». Труды Института инженеров-механиков . 19 : 177–194 и иллюстрации с 88 по 97. doi : 10.1243/PIME_PROC_1868_019_017_02.
  5. ^ US 6162A, Корлисс, Джордж Х., «Отключение и работа клапанов паровых двигателей», опубликовано 10 марта 1849 г. 
  6. ^ Бенетт, Стюарт (1986). История техники управления 1800-1930 гг . Институт техники и технологий. ISBN 978-0-86341-047-5.
  7. ^ Томпсон, Росс (2009). Структуры изменений в эпоху механики: технологические изобретения в Соединенных Штатах, 1790-1865 гг . Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джонса Хопкинса. ISBN 978-0-8018-9141-0.
  8. ^ US 8253A, Корлисс, Джордж Х., «Отрезное устройство», опубликовано 29 июля 1851 г. 
  9. ^ Харви-Бейли, Алек; Пигготт, Дэйв (1993). Серия Мерлин 100 . Фонд наследия Роллс-Ройса. ISBN 1-872922-04-Х.
  10. ^ Норман, В. (1919). Запрещающие диаграммы. Издательство Хенли . Проверено 6 декабря 2011 г.
  11. ^ На этом фото виден лом для блокировки двигателей с Сарайского сахарного завода.
  12. ^ «О нас». Страффанский музей пара . Архивировано из оригинала 7 сентября 2008 г.См. раздел «Подробнее о стационарных двигателях», подраздел « Одноцилиндровый двигатель MILL» , «Инструкции по запуску двигателя» , написанные Сидни Дж. Фрейзером.
  13. ^ Манипулирование клапаном показано на этой фотографии из Музея беспроводной связи и пара Новой Англии.
  14. ^ Уолтер С. Хаттон, Справочник практического инженера, Кросби, Локвуд и сын, Лондон, 1892, страницы 408 и 410.
  15. ^ США 24618, Корлисс, Джордж Х., «Паровая машина», опубликовано 5 июля 1859 г. 
  16. ^ США 19640, Джеймисон, Томас С., «Улучшенный режим работы клапанов в паровых машинах», опубликовано 16 марта 1858 г. 
  17. ↑ Майкл Томпсон (18 апреля 2016 г.). "Уильям А. Харрис Steam Engine Co". Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 г.
  18. ^ "Горизонтальный насосный двигатель Уортингтона с перекрестным соединением" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 августа 2011 г. Проверено 16 октября 2017 г.
  19. ^ «Историческая достопримечательность машиностроения Джексонвилл, Флорида» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2012 г. Проверено 16 октября 2017 г.
  20. ↑ Майкл Томпсон (13 января 2010 г.). «Столетний двигатель Корлисса». Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 г.
  21. ^ "Некоторые двигатели!". Смитсоновский институт. Архивировано из оригинала 7 июня 2010 г. Проверено 14 ноября 2009 г.
  22. ^ Кассон, Джон Ф. (1999). Цивилизация машины: технологии и республиканские ценности в Америке . Макмиллан. стр. 162–167.Двигатель Corliss на выставке Centennial обсуждается исключительно как культурная икона.
  23. ^ Восслер, Билл (октябрь 2017 г.). «Паровой двигатель Эллиса-Чалмерса Корлисса» . Проверено 16 октября 2017 г.
  24. ^ «История лесопилки Амадор». Лесопилка Амадор. Архивировано из оригинала 22 марта 2013 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  25. ^ "Музей старинного газа и паровых двигателей: Двигатель Аллиса-Чалмерса Корлисса" . Музей античного газа и парового двигателя. Архивировано из оригинала 19 апреля 2005 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  26. ^ «Музей старинного газа и парового двигателя: Двигатель Вильтера Корлисса и холодильный компрессор аммиака» . Музей античного газа и парового двигателя. Архивировано из оригинала 16 февраля 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  27. ^ "Тандемный комплекс Wasp Mill" . Общество машиностроителей Северной мельницы . Проверено 6 сентября 2012 г.
  28. ^ "Завод алмазной веревки" . Общество машиностроителей Северной мельницы. Архивировано из оригинала 7 февраля 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  29. ^ "Насосная станция Братч: Двигатели" . Насосная станция Братч . Проверено 6 сентября 2012 г.
  30. ^ «Старый машинный зал: другие музеи» . Старый машинный зал. Архивировано из оригинала 13 февраля 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  31. ^ "Паровой двигатель Благородного Т. Грина" . Ассоциация антикварного машиностроения Коннектикута .
  32. ^ "Двигатель Бейтс-Корлисс - Изображение Дентон-Фарм-Парк - Tripadvisor" .
  33. ^ «Остаточный пар в Гваделупе и Мартинике, 2012». Международные страницы Steam. Архивировано из оригинала 28 марта 2013 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  34. ^ «Виктория и Александра - крупнейшие в мире действующие паровые машины мельницы» . Машинный цех Элленроуд . Архивировано из оригинала 15 октября 2020 года . Проверено 16 октября 2017 г.
  35. ^ "Музей сельского хозяйства и промышленности Гленна Биди" . Рок-Ривер Трешири. Архивировано из оригинала 1 сентября 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  36. ^ "Тур по музеям Artcom: Общественный музей Гранд-Рапидс" . Экскурсия по музеям Арткома . Проверено 6 сентября 2012 г.
  37. ^ "Музей пара Хесстона". Городская Индиана. Архивировано из оригинала 17 августа 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  38. ^ "Пар на пивоварне Hook Norton" . Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  39. ^ «Агнес». Музей пара Маркем Грейндж . Проверено 6 сентября 2012 г.
  40. ^ "Насосная станция Mill Meece: Паровые двигатели" . Насосная станция Милл Мис . Архивировано из оригинала 5 августа 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  41. ^ «В эти выходные: британцы, пар и барбекю» . Звезда Меридиан . 5 ноября 2009 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  42. ^ "Музей Канья-де-Асукар Гасиенда Пьедечинче" . Альберто . Проверено 27 ноября 2014 г.
  43. ^ "Паровой двигатель Корлисса, 1892" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 г.
  44. ^ "Паровой двигатель Харриса, 1892" . Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 г.
  45. ^ "Паровой двигатель Харриса, 1911". Музей беспроводной связи и пара Новой Англии . Проверено 16 октября 2017 г.
  46. ^ abcde Стюарт Зеедорф. «Воссоединение старого молотилки Среднего Запада: стационарный пар» . Проверено 6 сентября 2012 г.
  47. ^ "ок. 1895 г. Харрис-Корлисс" . Архивировано из оригинала 11 ноября 2011 г. Проверено 15 января 2013 г.
  48. ^ «Национальный реестр исторических мест - ОКЛАХОМА (ОК), округ Пауни» . Национальный реестр исторических мест . Проверено 6 сентября 2012 г.
  49. ^ Национальный реестр цифровых активов № 79002016.
  50. ^ «Настоящий пар в Индии, 2004 г. - Сарайский сахарный завод» . Международные страницы Steam . Проверено 6 сентября 2012 г.
  51. ^ "Двигатель Купера Корлисса" . Клуб старинных двигателей округа Стивенсон . Проверено 6 сентября 2012 г.
  52. ^ "Паровой двигатель Корлисса 1859 года" . Генри Форд . Архивировано из оригинала 13 сентября 2012 года . Проверено 6 сентября 2012 г.
  53. ^ «О нас». Страффанский музей пара . Архивировано из оригинала 7 сентября 2008 г.См. раздел «Подробнее о стационарных двигателях», подраздел « Одноцилиндровый двигатель MILL».
  54. ^ "Музей пара Токомару". Информационная служба Питера и Полины Кертис . Проверено 6 сентября 2012 г.
  55. ^ «Музей горного дела отличается реалистичной обстановкой» . Денвер Пост . Проверено 6 сентября 2012 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с двигателями Corliss .