Паровоз , построенный в домашних условиях, представляет собой стационарный паровой двигатель , который встроен в машинное отделение таким образом, что он использует каменную кладку машинного отделения в качестве неотъемлемой части опоры двигателя. [1]
.jpg/1280px-De_Cruquius_-_foto_Vereniging_Hendrick_de_Keyser_(4).jpg)
Большинство двигателей, построенных в домашних условиях, были ранними двигателями балок . «Стена боба» [2] в машинном отделении поддерживала ось поворота балки или «боба». [3] Эта стена могла быть внутренней стеной, с обоими концами балки внутри дома, но обычно это была торцевая стена дома, и поэтому балка выступала наружу. Для тяжелой балки стена боба должна была быть чрезвычайно прочной. Ранние двигатели использовались для откачки шахт или колодцев, поэтому, помимо веса балки, дом должен был также выдерживать вес длинной насосной штанги, достигающей глубин шахты. [4]
Двигатели с балками появились в XVIII веке. Единственными технологиями того времени, которые могли выдержать вес балки двигателя, были каменная кладка и каркасная конструкция , как работа корабельных или столярных мастеров . Чугун еще не был конструкционным материалом или пригодным для обработки в таких масштабах. Кованое железо было слишком дорогим для использования в таких размерах.
После ранних двигателей с балками, где цилиндр устанавливался непосредственно на котле, пространство внутри дома более поздних двигателей с балками было разделено этажами. «Нижняя камера» содержала основание цилиндра, нижние клапаны и клапанный механизм. Это была основная рабочая камера, и именно там машинист проводил большую часть своего времени. [5] Над этим, пол или частичный пол и «верхняя камера» обеспечивали рабочее пространство для доступа к клапанам или «соплам» в верхней части цилиндра. Это использовалось в основном для периодического доступа для смазки подшипников и т. д. Часто пол не охватывал всю длину дома и образовывал галерею над нижней камерой. Эти полы и лестницы часто были оборудованы деревянными изделиями и перилами высочайшего качества. Аналогично «камера балок» в верхней части дома обеспечивала доступ к подшипникам балки. Там, где балка проходила через торцевую стену дома, две небольшие наружные платформы по обе стороны балки обеспечивали доступ из камеры балки к каждой стороне балки и подшипникам для вала насоса. [5] Последняя камера находилась под полом нижней камеры. В ней находился воздушный насос и регулирующий катаракт . Она так редко посещалась, что доступ осуществлялся только через люк.
Небольшие вертикальные двигатели также строились дома. Двигатель этого типа, от Sunnybank Mill , сохранился около Дарвена . [6]
Одним из первых двигателей, избежавших необходимости строительства дома, был двигатель стола , примерно с 1800 года. Этот вертикальный двигатель помещал цилиндр над коленчатым валом, а крейцкопф над ним, с возвратным шатуном . Хотя первый двигатель стола Сэдлера был построен дома, запатентованный двигатель стола Модсли установил цилиндр на чугунный стол, что и дало двигателю его название. Этот стол был независим от дома двигателя. При условии, что пол был достаточно прочным, чтобы выдержать вес двигателя, и был достаточно ровным, эти двигатели можно было разместить где угодно, без необходимости строить для них специальные дома.
Такое строительство также было быстрее для строительства на месте, так как предварительно изготовленный двигатель мог быть поставлен производителем двигателей в почти завершенном виде. Опытные сборщики двигателей были редким ресурсом, особенно в отдаленных районах добычи полезных ископаемых, и необходимость иметь их работающими на месте в течение длительных периодов, пока большой дом строился вокруг двигателя, часто была причиной задержек в завершении двигателя. [7] Даже при наличии достаточной рабочей силы, строительство каменной кладки является более медленным процессом, чем доставка только оборудования. Там, где строились кирпичные фундаменты, рекомендовалось, чтобы было по крайней мере пятнадцать дней, прежде чем на них будет помещен вес двигателя. [8]
С развитием горизонтального стационарного двигателя в середине 19-го века, требования больше не были для поддержки одной тяжелой балки, а теперь для обеспечения точного выравнивания между цилиндрами и коленчатым валом среднескоростного двигателя. [9] Эти фундаменты были существенными, спускаясь, возможно, на три дюжины рядов кирпичной кладки под основание двигателя. Глубокие железные анкеры были предусмотрены внутри кирпичной кладки для того, чтобы двигатель можно было прикрутить болтами. Грубый местный камень больше не был достаточно жестким, и поэтому фундаменты были построены из многих слоев твердого инженерного кирпича , так как он был дешевле и более доступен, чем тесаный камень той же жесткости. [10] Поскольку эти двигатели работали на более высоких скоростях, чем двигатели с балками, их вибрация также могла быть выше, требуя фундамента, который мог бы ее выдержать. Выравнивание между направляющими и коленчатым валом зависело от изначальной тщательности, с которой был построен фундамент.
Двигатель с балочной станиной избежал некоторой зависимости, снабдив двигатель одной длинной литой станиной, которая охватывала коленчатый вал и направляющую ствола. Станина была соединена с ее цоколем несколькими короткими столбами. [10] Хотя эта станина все еще требовала осторожности во время монтажа, чтобы избежать скручивания из-за слишком сильного зажима ее на невыровненном фундаменте, она упростила выравнивание двигателя, а также уменьшила эффекты, если фундамент оседал в процессе эксплуатации.
Там, где использовались высокоскоростные паровые двигатели , эти небольшие двигатели обычно включали цельную чугунную станину. Она могла поддерживаться одним кирпичным пирсом без необходимости тщательного выравнивания ее каменщиками. [10] Некоторые производители двигателей, такие как Robey & Co. из Линкольна , разработали отличительную форму консольной чугунной станины для своих больших среднескоростных двигателей, которая образовывала как направляющую крейцкопфа, так и подшипники кривошипа, что позволяло использовать аналогичный одноплинтовый фундамент. [11]
Строительство домов для лучевых двигателей продолжалось и в XX веке.
Одним из самых больших наборов двигателей, установленных в одном машинном отделении, были шесть двигателей для откачки воды из туннеля Северн, завершенного в 1886 году. Они имели шесть балок, расположенных радиально вокруг шахты туннеля и проходящих двумя группами по три через пару внутренних стен, чуть выше уровня земли. [12]
Последний паровоз в Корнуолле , построенный в карьере Доротея в 1905 году [2], имел сквозную балку, опирающуюся на стену толщиной 5 футов 6 дюймов.
