Old Bess — ранний лучевой двигатель, построенный товариществом Болтона и Уатта . Двигатель был построен в 1777 году и работал до 1848 года. [1]
Двигатель наиболее известен просто как ранний пример двигателя, построенного Болтоном и Уаттом. Однако он также сыграл гораздо более важную роль в развитии паровых двигателей , поскольку был первым двигателем, разработанным для работы с ранним отключением , и, таким образом, для использования расширения пара для большей эффективности.
В настоящее время он хранится в Галерее мощности Музея науки в Лондоне . [2] [3] [4] Это старейший сохранившийся двигатель Уатта и третий старейший сохранившийся лучевой двигатель. [i]
Первый двигатель Уатта в Киннееле в Шотландии [5] [6] оказался неудачным, [7] и его части были разобраны и повторно использованы на мануфактуре Болтона в Сохо в Бирмингеме [1] . Переделанный двигатель оказался там более успешным и побудил Болтона и дальше инвестировать в эту развивающуюся паровую технологию и в изобретения Уатта.
Мануфактура была построена с целью использования водяного колеса для приведения в действие своих механизмов, и место было выбрано на этой основе, но были опасения по поводу сезонного недостатка воды для приведения в действие колеса. [8] Похожие проблемы в металлургической промышленности вдохновили на разработку двигателя с возвратом воды : парового насоса, который мог поднимать воду для приведения в действие колеса во время низкой воды в реке. Двигатель Киннейла был построен как насос для использования в угольной шахте, и поэтому подходил для этой новой задачи. Двигатель Уатта с вращающейся балкой еще не рассматривался, и поэтому единственным способом создания вращательной работы для приведения в действие механизмов на Мануфактуре была энергия воды.
В 1777 году Болтон и Уатт решили построить второй двигатель для использования в Сохо, либо в качестве дополнения к двигателю Киннейла [8], либо в первую очередь для экспериментов с новой идеей Уатта по расширению использования пара. [1] Новый двигатель также должен был быть двигателем с возвратом воды [2]. Как и более ранние двигатели Ньюкомена , он был способен только перекачивать воду, а не приводить в действие механизмы напрямую.
Еще в 1769 году Уатт рассматривал возможность использования пара в экспансивном режиме, как это зафиксировано в письме от 28 мая доктору Смоллу . [9] Ранние двигатели были неспособны на это, поскольку они использовали один клапан для впуска и выпуска. Поскольку Уатт уже начал использовать отдельные клапаны для каждой функции, [1] теперь можно было контролировать их синхронизацию независимо, т. е. применять свинец для синхронизации впускного клапана. Уатт решил построить новый двигатель, чтобы продемонстрировать этот принцип, и был уверен в существенной экономии потребления угля, которая будет предложена. [10]
Строительство началось в 1777 году с заказа 33-дюймового [ii] цилиндра (84 см). [1] Двигатель был возведен и работал в Сохо к августу, хотя он все еще был незавершен.
Двигатель всегда работал как водяной насос и был оснащен двумя чугунными цилиндрами на противоположных концах балки, один для рабочего цилиндра и один для насоса. Цилиндр насоса был выше и тоньше, диаметром 24 дюйма (61 см) и высотой 8 футов 3 дюйма (2,5 м), рассчитанный на рабочий ход 7 футов (2,1 м) в пределах этого, хотя на практике использовалось только 6 футов 1 дюйм (1,9 м). Перекачиваемая вода подавалась с напором 24 фута (7,3 м). [1] Позже двигатель был описан как имеющий мощность 30 л.с. [11]
Балка была типичной для ранних односторонних двигателей балки, тянущих через кованые железные цепи, проходящие через изогнутую арочную головку на каждом конце балки. В какой-то более поздний момент, возможно, при реконструкции после пожара, эта балка была усилена распорками и обуздана дополнительными деревянными и железными треугольными фермами, которые видны над балкой сегодня. [7]
Первоначальная работа двигателя была неудовлетворительной. Уатт был в Корнуолле, и Болтон написал ему, описывая действия двигателя как «очень свирепые». [12] По его мнению, цилиндр двигателя был слишком большим для ожидаемой от него работы. Это привело к тому, что он работал при давлении около 5,7 фунтов на квадратный дюйм, тогда как если бы он работал при 8 фунтах на квадратный дюйм, он был бы менее дерганым и резким. Это действие было настолько примечательным, что дало двигателю его первоначальное прозвище Вельзевул . [1]
Ни Уатт, ни Болтон не нашли решения проблемы поведения двигателя. Опыт Уатта с двигателем Чейсуотера, перестроенным двигателем Смитона , в Уил-Бизи показал, что отключение приводило к насильственным действиям. В сентябре он рекомендовал ограничить подачу пара в двигатель. [13] Болтон поддержал дальнейшие эксперименты с отключением (т. е. синхронизацией клапанов) и в 1779 году предложил провести ряд более научных измерений. Оглядываясь назад, можно сказать, что подход Болтона был более термодинамически эффективным, хотя этот урок не был полностью оценен машинистами локомотивов вплоть до конца паровой энергетики.
Однажды утром в июле 1778 года было обнаружено, что машинное отделение горит. Огонь быстро распространялся, и в течение получаса крыша сгорела дотла. Деревянные конструкции и спаянные медные трубы двигателя также были уничтожены или повреждены. Даже сама балка, существенная деревянная конструкция, была «приведена в негодность» огнем. К счастью, самая важная часть двигателя, его цилиндр, пережила огонь относительно неповрежденной. В течение трех недель двигатель был восстановлен и, как ожидалось, вскоре снова заработает. [1]
Пока двигатель был поврежден, Уатт, который снова был в Корнуолле, сообщил, что «в настоящее время не следует производить никаких дальнейших ремонтных работ, кроме ремонта крыши», и что он намеревался реконструировать двигатель каким-то улучшенным способом. [1] Характер этих реконструкций и их эффективность остаются неясными.
К 1781 году двигатель работал в реконструированном виде уже несколько лет. Каковы бы ни были усовершенствования, они заставили Уатта и Болтона согласиться, что это был «один из худших двигателей, которые у них были». [1] [14]
Двигатель работал на монетном дворе Сохо в Хэндсворте, Западный Мидлендс , до закрытия монетного двора в 1848 году. Он был продан за 48 фунтов стерлингов, затем перепродан за 58 фунтов стерлингов и выставлен на обозрение на острове в Деррингтон-Пул, за пределами металлопрокатного завода его нового владельца, мистера Уокера. [1] Хотя большая часть оборудования для чеканки монет Монетного двора была перепродана для дальнейшего использования на новом Бирмингемском монетном дворе , этот старый и совершенно устаревший двигатель, по-видимому, был одним из первых артефактов промышленной археологии , который был намеренно сохранен.
Двигатель был позже перепродан и затем передан Патентному комиссару для Музея патентного бюро, который в свою очередь стал Музеем науки в Лондоне. [1] Таким образом, двигатель является не только одним из старейших экспонатов музея, но и одним из первых, попавших в его коллекцию. Когда двигатель был впервые выставлен, он был установлен в открытом фасаде, представляющем собой кирпичное машинное отделение. [15] Теперь он выставлен на отдельно стоящей деревянной конструкции, что позволяет более детально рассмотреть цилиндры.
Для двигателя, который был описан как «один из худших двигателей, которые у них были», когда он был почти новым, он имел относительно долгий срок службы — более 70 лет. Его название также изменилось с агрессивного Beelzebub на довольно дружелюбное Old Bess , что указывает на более удовлетворительную производительность. [16] Отчеты Джозефа Харрисона, механика монетного двора Сохо [11] , и Уильяма Бакла подтверждают это. [1]
В 2009 году он был удостоен премии «Инженерное наследие» от IMechE . [17]
Относительно этого двигателя существует несколько заблуждений, которые неоднократно повторялись.
Первая из этих путаниц заключается в том, что это был второй двигатель Уатта (после двигателя Киннейла) и первый, созданный товариществом Болтона и Уатта. [7] Фактически, между 1773 годом (возвращением двигателя Киннейла в Бирмингем) и строительством Вельзевула в 1777 году было построено несколько двигателей. [18] К ним относятся такие известные двигатели, как 38-дюймовая воздуходувная машина 1775 года для доменных печей Джона Уилкинсона в Нью -Уилли , недалеко от Брозли в Шропшире , и 50-дюймовая насосная машина для угольной шахты Блумфилд недалеко от Типтона в Западном Мидленде . [8] [18]
Идентификация Вельзевула также запутана. Некоторые источники описывают это как относящееся к восстановленному двигателю Киннейла в Бирмингеме. [7] Есть два доказательства, подтверждающие точку зрения, что Old Bess и Beelzebub — это один и тот же двигатель. [8] Во-первых, название Beelzebub происходит от его бурного действия при экспериментальном использовании для расширения работы, эксперимента, примененного к двигателю, построенному заново в 1777 году. [1] Во-вторых, Beelzebub описывается как 33-дюймовый двигатель, как и Old Bess, выставленный сегодня. Нет никаких записей о том, что Boulton & Watt когда-либо строили другой двигатель такого размера. [1]
непосредственно к юго-западу от Kinneil House ... Джеймс Уатт (1736–1819) изобрёл свою усовершенствованную паровую машину в 1765 году.
территории находятся руины коттеджа Джеймса Уатта .
впустите пар до тех пор, пока одна четверть расстояния между ним и следующим клапаном не заполнится паром, закройте клапан, и пар продолжит расширяться и давить на колесо с уменьшающейся силой.