WikiDer > Дымоход (локомотив)

Chimney (locomotive)
Великий вестерн локомотивы с характерными дымоходами с медным ободом
Американский 4-4-0, с большим искрогасителем дымохода

В дымовая труба (дымовая труба или же куча в Американец и Канадский английский) является частью паровоз через который курить оставляет котел. Выхлопные системы паровозов как правило, выпускной воздух из цилиндра выпускается через дымоход для увеличения тяги в котле. Дымоходы предназначены для отвода выхлопных газов. пар и дым вне поля зрения водителя, оставаясь при этом достаточно коротким, чтобы преодолевать надземные конструкции. В некоторых дымоходах были предусмотрены элементы, предотвращающие распространение искр.

Функция

Дымоход обычно располагался в передней части локомотива, над коптильня, дальше всего от кабины водителя и топка. Дымовые трубы первых локомотивов обычно были достаточно высокими, чтобы выдерживать тягу из-за перепада плотности, вызванную температурой, через жаротрубный котел пока паровоз был неподвижен. Однако, следуя примеру Ричард ТревитикПервый локомотив в 1804 году, большинство конструкций отводили выхлоп парового цилиндра вверх через дымоход, чтобы создать вакуум в дымовой камере, тем самым ускоряя поток воздуха через топку во время движения локомотива.[1]

Высокие дымоходы на тепловозах с низким подножки имел дополнительное преимущество, удерживая дым и конденсирующийся пар над полем обзора машиниста. Оценка ограничения железных дорог через холмистую местность требовали туннелей и надземных мостов, что датчик загрузки ограничение высоты дымоходов. Увеличение скорости выпуска пара приводило как к ускорению потока воздуха через топку, так и к подъему дыма выше конца дымохода. К 1830-м годам выхлоп пара направлялся через суженное сопло, называемое дымовая труба, чтобы достичь желаемой скорости через дымоход. Падение давления через сопло сопла вычиталось из давления котла, доступного для паровых поршней. Роберт Стивенсон по оценкам, некоторые локомотивы потеряли половину мощности из-за взрыва трубы обратное давление.[2]

По мере улучшения конструкции котла теплопередача эффективность, диаметр дымовых труб увеличился для снижения противодавления, а дымовые трубы стали короче, выходя из них ниже дымовой трубы, а не внутри нее. Росс Винанс поместил конические «подъюбники» над дымовыми трубами около 1848 г.[2] чтобы сформировать сходящуюся часть трубка Вентури, с дымоходом, образующим расходящуюся часть.[3] Лучшее понимание сжимаемый поток поощряли более сложные конструкции дымовых труб и дымоходов Вентури. Джордж Джексон Черчворд, работая в Суиндон на Великая Западная железная дорога, сформулировал простое уравнение для расчета идеальных размеров дымоходов, которое хорошо работало в первые годы 20-го века, но устарело по мере увеличения мощности двигателя. Андре Шапелон в Франция продолжил работу над размерами дымохода и изучил их в совокупности с размерами дымовых труб в качестве полного вытяжная система. Это привело к его знаменитому Кылчап система, которая была установлена ​​на многих классах локомотивов по всему миру. Даже после прекращения коммерческой эксплуатации в большинстве развитых стран Аргентинский инженер Ливио Данте Порта продолжала работать над разработкой выхлопных систем паровозов, включая уточнение уравнений, чтобы добиться лучших размеров дымохода.

Искрогасители

Локомотивы построены в Великобритания, куда кокс был самым распространенным топливом, часто использовались дымоходы чугун, потому что они прослужили дольше, чем дымоходы из листовой металл. Рано североамериканский Локомотивы часто использовали древесное топливо, что приводило к тому, что большое количество тлеющих углей проникало через котел и вылетало из дымохода выхлопным паром с высокой скоростью.[4] Искрогасители стали обычным явлением для дымовых труб локомотивов, работающих на дровах, чтобы уменьшить количество пожаров, вызванных ускользнувшими углями. Трудность отливки сложных искрогасителей способствовала изготовлению дымоходов из листового металла для тепловозов.[5]

Пятьдесят семь из более чем тысячи локомотивных искрогасителей, запатентованных в США, 1857 г.

Ранние искрогасители были просто железной проволокой. экраны установлен в стеке. Однако этот экран уменьшал скорость выхода дыма и пара из котла. Кроме того, угли, захваченные экраном, еще больше уменьшали доступное пространство для прохождения пара, а дым и тепло, генерируемые горящими углями, быстро расплавляли проволочную сетку. Диаметр верхней части дымохода увеличен, чтобы увеличить площадь поверхности экрана и уменьшить скорость дыма, проходящего через экран, чтобы угольки могли упасть с экрана в сборные бункеры. В ответ на иск о нарушении патентных прав 1857 г., Baldwin Locomotive Works составили схему 57 различных конструкций искрогасительных дымоходов.[4]

Самой популярной конструкцией был капотный дымоход. Капот был воронка-образный конус из листового металла, установленный над обычным цилиндрическим дымоходом. Нижняя часть конуса малого диаметра служила бункером для сбора падающих углей. Верхняя часть конуса скрывала внутренний конус наверху цилиндрической трубы, который отклонял выходящий пар, дым и угли наружу к внутренним стенкам внешнего конуса. Ожидалось, что более тяжелые угли будут падать в бункер внизу, а более легкий пар и дым проходят вверх через проволочную сетку над верхним концом внешнего конуса большого диаметра. Прогиб углей обычно ограничивал срок службы экрана до трех или четырех недель. Некоторые из этих дымоходов включали приспособление для сброса собранных углей в часть коптильни, называемую подсобным помещением. Сложные конструкции, такие как Radley & Hunter, включают в себя различные центробежные разделительные перегородки в крышке. Поскольку уголь заменил древесное топливо, крышка была уменьшена до простой алмазной стопки, в которой размещался внутренний отклоняющий конус (с верхним проволочным экраном или без него), но без бункера для сбора.[4]

Эстетика

Дымовая труба капота стала одной из самых отличительных черт, способствовавших этому, благодаря большой прямоугольной масляной налобный фонарь- атмосфера фронтального величия американских локомотивов XIX века.[4] Многие дизайнеры или железнодорожные компании имели свой особый стиль, например, Уильям Адамс Дымоход "Stovepipe" 19 век. LSWR, или дымоходы с медными крышками на Великая Западная железная дорога.

По мере роста локомотивных котлов пространство, доступное для дымоходов, уменьшалось, так как они все еще должны были уместиться в одном помещении. датчик загрузки. Это снизило их эффективность в удерживании выхлопных газов вдали от прямой видимости машиниста, и в результате локомотивы должны были быть оснащены такими устройствами, как дымовые дефлекторы.

Примечания

  1. ^ Белый, стр.111
  2. ^ а б Белый, стр.112
  3. ^ Sears & Zemansky, стр. 315.
  4. ^ а б c d Белый с.114-121
  5. ^ Филлипс стр.62

Источники

  • Филлипс, Лэнс (1965). Вон там поезд. Крэнберри, Нью-Джерси: A.S. Барнс и компания. ISBN 0-498-06303-8.
  • Sears, Фрэнсис Уэстон; Земанский, Марк В. (1964). Университетская физика (Третье изд.). Ридинг, Массачусетс: издательство Addison-Wesley Publishing Company.
  • Уайт, Джон Х., младший (1979). История американского локомотива (Дуврский ред.). Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN 0-486-23818-0.