Kocioł trzybębnowy - Three-drum boiler

Kocioł trzybębnowy, obudowa zdjęta

Kotły trójbębnowe to klasa kotłów wodnorurowych służących do wytwarzania pary, typowo do zasilania statków . Są zwarte i mają dużą moc parowania, co zachęca do tego zastosowania. Inne konstrukcje kotłów mogą być bardziej wydajne, chociaż bardziej masywne, dlatego trójbębnowy model był rzadkością w przypadku stacjonarnego kotła lądowego.

Podstawową cechą konstrukcji „trójbębnowej” jest umieszczenie bębna parowego nad dwoma bębnami z wodą , w układzie trójkątnym. Rury z wodą wypełniają dwa boki tego trójkąta między bębnami, a piec znajduje się pośrodku. Całość zamykana jest wtedy w obudowie prowadzącej do komina spalinowego .

Opalanie może odbywać się węglem lub olejem. Wiele kotłów opalanych węglem używało wielu drzwi przeciwpożarowych i zespołów palaczy , często z obu stron.

Rozwój

Mieszkanie trzech kotłów Yarrow
Kocioł Yarrow ze zdjętą obudową
: Royal Navy żeglarz czyści rury wody wewnątrz kotła okrętowego ze szczotką wstążki , c.1939-1945

Rozwój kotłów trójbębnowych rozpoczął się pod koniec XIX wieku wraz z zapotrzebowaniem statków morskich, które wymagały dużej mocy i kompaktowego kotła. Przejście na kotły wodnorurowe już się rozpoczęło dzięki projektom takim jak Babcock & Wilcox czy Belleville . Układ trzech bębnów był lżejszy i bardziej kompaktowy przy tej samej mocy.

Nowa generacja „małych rurowych” kotłów wodnorurowych wykorzystywała rury wodne o średnicy około 2 cali (5 cm), w porównaniu ze starszymi konstrukcjami 3 lub 4 cali. Dało to większy stosunek powierzchni grzewczej powierzchni rury do objętości rury, a tym samym szybsze parowanie. Te kotły małorurowe stały się również znane jako kotły „ekspresowe” . Chociaż nie wszystkie z nich były konstrukcjami trzybębnowymi (zwłaszcza Thornycroft ), większość stanowiła jakąś odmianę tego. Ponieważ rurki trzybębnowego są zbliżone do pionu (w porównaniu do Babcock & Wilcox ), dzięki efektowi termosyfonu pobudza to silną cyrkulację , co dodatkowo zachęca do gotowania na parze.

Rozwój wzoru trzech bębnów polegał na uproszczeniu, a nie na zwiększaniu złożoności lub wyrafinowania. Nawet pierwsze kotły zajmowały dużą powierzchnię grzewczą w kompaktowej objętości, ich trudność polegała na produkcji, a zwłaszcza na konserwacji na pokładzie statku.

Rury

Jako pierwsze trafiły zawiłe rury wczesnych projektów, takich jak du Temple i Normand . Wielorzędowy zespół rurek mógłby zapewnić odpowiednią powierzchnię grzewczą bez tej złożoności. Rurki również stały się prostsze, głównie w celu ułatwienia ich czyszczenia. Yarrow wykazał, że proste rury nie powodują żadnych problemów z rozszerzaniem, ale okrągłe bębny i prostopadłe wejście do rur są cennymi cechami zapewniającymi długą żywotność. Tam, gdzie rury wchodziły do ​​bębnów pod kątem, ogrzewanie i chłodzenie miały tendencję do wyginania rury tam iz powrotem, co prowadziło do nieszczelności. Prostopadłe wejście było łatwiejsze do rozszerzenia rur w celu zapewnienia niezawodnego uszczelnienia i uniknięcia naprężeń bocznych. Warto było pójść na kompromis z wygiętymi końcami rur kotła Admiralicji, aby zachować te dwie cechy, a rury te nadal były wystarczająco proste w kształcie, aby można je było łatwo czyścić.

Niektóre z pierwszych rur kotłowych, zwłaszcza du Temple z ostrymi rogami, nie mogły zostać oczyszczone od wewnątrz z kamienia . Rury były później czyszczone od wewnątrz, próbując przełożyć przez nie pręt na zawiasach, ze szczotką na końcu. W przypadku zakrzywionych konstrukcji rurowych często można było dotrzeć tylko do części rury. Inną metodą było przeciągnięcie łańcucha w dół rury od góry, ciągnąc za nim szczotkę, chociaż było to niewykonalne w przypadku kotłów takich jak Thornycroft, w których rury najpierw poruszały się poziomo lub w górę. Ostateczną metodą było użycie szczotek „pociskowych”, które były wystrzeliwane z jednego bębna do drugiego za pomocą sprężonego powietrza. Użyto zestawów szczotek, po jednym dla każdej probówki, a następnie zostały one starannie ponumerowane i policzone, aby upewnić się, że żaden nie został pozostawiony, blokując probówkę.

Spadek

W większości projektów używano oddzielnych rur opadowych , nawet po tym, jak eksperymenty Yarrowa wykazały, że cyrkulacja może nadal mieć miejsce wśród samych ogrzewanych rur. Ponownie, kocioł Admiralicji (który pominął kanały opadowe) był kulminacją tego podejścia, umieszczając przegrzewacz wewnątrz zespołu rur, aby zapewnić niezbędną różnicę temperatur.

Piece

Kocioł Admiralicji jest zwykle uważany za bezpośrednią ewolucję Yarrowa, chociaż White-Forster również miał na to wpływ, prawdopodobnie ze względu na dużą liczbę w służbie Royal Navy . Okrągłe bębny na wodę i ich wznoszenie ponad dno pieca to cechy White-Forstera. Pierwsza zmniejsza ryzyko rowkowania , druga jest odpowiednia do opalania olejem.

Rodzaje

kocioł w świątyni

Du Temple był wczesnym morska woda-rura kotła , opatentowany w 1876 roku Wynaleziony przez Félix du Temple we Francji i był testowany w Royal Navy torpedowego kanonierki . Rury wodne były skręcone, ułożone w czterech rzędach na brzegu i w kształcie litery S z ostrymi zakrętami pod kątem prostym. To upakowało duży obszar ogrzewania rurek do małej objętości, ale sprawiło, że czyszczenie rurek stało się niepraktyczne. Bębny były cylindryczne, z prostopadłym wejściem rur i zewnętrznymi rurami opadowymi pomiędzy nimi.

Kocioł White-Forster

Biała Forster miała prostą konstrukcję, z rur, które wykazują jedynie delikatną krzywiznę do nich. To wystarczyło, aby można było je wymienić na miejscu, przechodząc przez właz na końcu dużego bębna parowego. Każda rura była wystarczająco zakrzywiona, aby umożliwić jej wyciąganie przez bęben parowy, ale wystarczająco prosta, aby pojedyncza rura mogła być wymieniona z pęczka rur, bez konieczności wyjmowania innych rur, aby umożliwić dostęp. Była to jedna z wielu cech White-Forstera, które miały sprawić, że będzie on niezawodny w służbie morskiej i łatwy w utrzymaniu. Rury te miały szczególnie małą średnicę, tylko 1 cal (2,5 cm) i szczególnie liczne, w sumie 3744 używanych w niektórych kotłach. Rury zostały ułożone w 24 rzędach na rzędzie, z których każdy wymagał innej długości rury i 78 rzędów na bęben. Wszystkie rury zostały zakrzywione do tego samego promienia, ułatwiając naprawę i wymianę na pokładzie, ale wymagając rozwiercania otworów rur w bębnach pod precyzyjnymi kątami na przyrządzie podczas produkcji. Ta mała średnica rury dała dużą powierzchnię grzewczą, ale prawdopodobnie zbyt dużą: stosunek powierzchni do objętości stał się nadmierny, co wpłynęło na przepływ gazu przez wiązki rur, co dało piecom kotłowym coś w rodzaju kiepskich palników.

Zastosowano rury opadowe, albo zwykłe dwie duże rury, albo nietypowy, ale charakterystyczny układ czterech małych 4-calowych (10 cm) rurek na każdy bęben. Była to funkcja mająca na celu poprawę przeżywalności po uszkodzeniu, gdy była używana na pokładach okrętów wojennych. Kocioł może nadal działać z zatkaną uszkodzoną rurą opadową.

Te bębny błoto zostały podniesione nad podłogą pieca, na stolce dźwigar stalowy, zwiększając objętość pieca do spalania. Ta funkcja miała zachęcić do spalania ropy, co było innowacją na okrętach wojennych w tym czasie. Ogólny wygląd White-Forster jest podobny do późniejszego wzoru Admiralicji . Wpływ na to miały takie cechy, jak podniesione bębny błotne i kształt rur.

Kotły White-Forster zostały wprowadzone do Royal Navy od 1906 roku dla lekkich krążowników i niszczycieli torpedowców .

Kocioł Normand

Kocioł Normand

Normand Kocioł został opracowany przez francuski stoczni Normand w Hawrze . Był używany przez marynarki kilku krajów, zwłaszcza Francji, Rosji, Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych. W 1896 roku Royal Navy zainstalowała je na dwudziestu sześciu łodziach, więcej niż jakikolwiek inny projekt z rurami wodnymi.

Początkowy projekt kotła Normand był rozwinięciem Du Temple , z ostrymi rogami rur zastąpionymi gładkim zaokrąglonym wygięciem, ale nadal zachowującym kształt litery S.

Konstrukcja Normand dawała szczególnie dużą powierzchnię grzewczą (powierzchnia rury) w stosunku do powierzchni rusztu. Kosztem tego było gęste gniazdo rurek, gdzie każdy z licznych rzędów rurek został wygięty w inny i skomplikowany kształt. Końce rur wchodziły do ​​cylindrycznych bębnów prostopadle, dla dobrego uszczelnienia. Przestrzeń potrzebna na wszystkie te rury wypełniała całą dolną połowę bębna parowego, wymagając zarówno dużego bębna, jak i oddzielnej kopuły parowej, z której pobierana była sucha para. Zewnętrzna obudowa kotła wchodziła do czerpni kominowej z jednej strony, zwykle obejmując tę ​​kopułę. Końce bębnów wystawały poza obudowę w postaci półkulistych kopuł. Chłodnice na zewnątrz obudowy łączyły te bębny, zapewniając ścieżkę dla powrotu zimnej wody.

Dalszym rozwojem był Normand-Sigaudy , w którym dwa kotły Normand były sprzężone tyłem do siebie, do użytku na dużych statkach. To skutecznie dało dwustronną Normand (jak później było wspólne z Yarrow ), którą można było wystrzelić z obu końców.

Kocioł trzcinowy

Kocioł trzcinowy

Kocioł Reed był używany przez firmę Palmers of Jarrow . Był podobny do Normand, z opadającymi i zakrzywionymi rurami, które wchodziły prostopadle do cylindrycznych bębnów.

Kocioł Thornycroft

Kocioł Thornycroft

Thornycroft kocioł jest wariant, że dzieli zwykły piec centralnego na dwie części. Istnieją cztery bębny: dwa główne bębny ustawione pionowo pośrodku – bęben parowy i wodny, a także dwa bębny skrzydełkowe na zewnętrznych krawędziach pieca. Projekt wyróżniał się wczesnym zastosowaniem pieca wodnego . Zewnętrzny bank rurek był płytki, składał się tylko z dwóch rzędów rurek. Rzędy te były rozmieszczone blisko siebie, dzięki czemu rurki tworzyły solidną ścianę, bez przepływu gazu między nimi. Wewnętrzny zespół rurek był podobny: dwa rzędy rurek najbliżej pieca tworzyły podobną ścianę wodną. Rury te były rozstawione u ich podstawy, aby zapewnić przestrzeń dla przepływu gazu między nimi. W zespole rur przepływ gazu jest w większości równoległy do ​​rur, podobnie jak w niektórych wczesnych konstrukcjach, ale w przeciwieństwie do konstrukcji z przepływem krzyżowym późniejszych kotłów trójbębnowych. Spaliny przedostawały się do przestrzeni w kształcie serca pod górnym środkowym bębnem, uchodząc do komina przez tylną ścianę.

Bęben parowy jest okrągły, z prostopadłym wejściem rurki. Końce rur rozciągają się na znaczny obwód bębna tak, że górne rury wchodzą powyżej poziomu wody. Są to zatem „ nie zatopione ” rurki.

Górny i dolny bęben centralny są połączone kanałami opadowymi. Niezwykle znajdują się one wewnątrz kotła i są ogrzewane, choć nie silnie, przez spaliny. Są one uformowane jako kilka (osiem lub dziewięć) 4-calowych (10 cm) pionowych rur na osi kotła. Są uformowane w płytki kształt litery S, aby zapewnić niewielką elastyczność przed rozszerzalnością cieplną. Małe bębny skrzydełkowe są połączone z samym dolnym bębnem centralnym za pomocą dużych zewnętrznych rur na zewnątrz tylnej obudowy kotła.

Ze względu na jego wczesne zastosowanie w niszczycielu HMS Daring z 1893 roku, zbudowanym przez Thornycroft , projekt ten stał się znany jako kocioł „Daring” .

Wyprodukowano również małą jednostronną wersję tego kotła na premiery . Pierwsza mała wersja tego również zrezygnowała z bębna skrzydłowego, rur wodnych zginających się pod kątem prostym i przechodzących z powrotem do centralnego bębna wodnego, które również tworzyły ruszt podtrzymujący ogień.

Kocioł Thornycrofta-Schulza

Kocioł Thornycrofta-Schulza

Późniejsze projekty, wzór Thornycroft-Schulz , sprawiły, że zewnętrzne skrzydła stały się ważniejsze. Liczba ich rurek została zwiększona tak, że stały się one większością powierzchni grzewczej i główną ścieżką spalin dla spalin. Bębny skrzydełkowe stały się wystarczająco duże, aby umożliwić człowiekowi dostęp do środka w celu czyszczenia i rozkładania nowych rur na miejsce.

Wcześniejszy projekt kotła wodnorurowego Thornycrofta-Marshalla wykorzystywał poziome szpilkowe rurki wodne zamontowane w komorach sekcyjnych. Ma niewielki związek z opisanymi tutaj typami.

Kocioł na krwawnik

wczesny kocioł Yarrow

Konstrukcja kotła Yarrow charakteryzuje się zastosowaniem prostych rur wodnych, bez rur opadowych. Cyrkulacja, zarówno w górę, jak i w dół, zachodzi w tym samym rzędzie rur.

Alfred Yarrow opracował swój kocioł jako odpowiedź na inne projekty rur wodnych i jego wyobrażenie w 1877 roku, że Yarrow & Co pozostaje w tyle za innymi budowniczymi statków. Jego wstępne przemyślenia określiły już kluczowe cechy projektu, trzybębnowego kotła z prostymi rurami, jednak minęło dziesięć lat, zanim pierwszy kocioł został dostarczony do torpedowca z 1887 roku.

Rury proste

Wcześni projektanci rur wodnych zajmowali się rozszerzaniem rur kotła po podgrzaniu. Podjęto wysiłki, aby umożliwić im swobodne rozszerzanie się, szczególnie po to, aby osoby znajdujące się najbliżej pieca mogły rozszerzać się stosunkowo bardziej niż te dalej. Zazwyczaj robiono to poprzez ułożenie rurek w duże krzywe pętli. Miały one trudności w produkcji i wymagały wsparcia w użytkowaniu.

Yarrow uznał, że temperatura rurek z wodą była utrzymywana na stosunkowo niskim poziomie i była między nimi stała, pod warunkiem, że pozostały one pełne wody i nie dopuszczono do wrzenia w samych rurkach, tj. pozostaną one jako zatopione rurki . Wysokie temperatury i wahania pojawiły się dopiero wtedy, gdy rury wypełniły się parą, co również zakłóciło cyrkulację.

Jego wniosek był zatem taki, że proste rury wodne są dopuszczalne, a te będą miały oczywiste zalety w produkcji i czyszczeniu w eksploatacji.

Eksperymenty krążeniowe Yarrowa

Zrozumiano już, że kocioł wodnorurkowy opiera się na ciągłym przepływie przez rurki wodne i że musi to być efekt termosyfonu , a nie niepraktyczna pompa. Kotły z wymuszonym obiegiem z pompami, takie jak Velox , nie pojawiły się przez kolejne trzydzieści lat i nawet wtedy początkowo były zawodne. Założono, że przepływ przez wężownice będzie w górę, ze względu na ich nagrzewanie przez piec, a równoważący przepływ w dół będzie wymagał zewnętrznych nieogrzewanych rur opadowych .

Alfred Yarrow przeprowadził słynny eksperyment, w którym obalił to założenie. Pionową rurkę w kształcie litery U ułożono tak, aby mogła być ogrzewana przez szereg palników Bunsena z każdej strony.

Gdy tylko jedna strona U była podgrzewana, oczekiwany był przepływ podgrzanej wody w tym ramieniu rury.

Kiedy ciepło zostało również doprowadzone do nieogrzewanego ramienia, konwencjonalna teoria przewidywała, że ​​przepływ krążenia spowolni lub całkowicie się zatrzyma. W praktyce przepływ faktycznie się zwiększył . Pod warunkiem, że istnieje pewna asymetria ogrzewania, eksperyment Yarrowa wykazał, że cyrkulacja może być kontynuowana, a ogrzewanie chłodniejszego kanału opadowego może nawet zwiększyć ten przepływ.

Kocioł Yarrow mógł więc zrezygnować z oddzielnych zewnętrznych rur opadowych. Przepływ odbywał się całkowicie w ogrzewanych rurach wodnych, w górę w tych najbliżej pieca i w dół przez te w zewnętrznych rzędach banku.

Późniejsza ewolucja w projektowaniu

Kocioł Yarrow asymetryczny, z przegrzewaczem
Bębny wodne

Pierwsze beczki na wodę Yarrow lub „koryta” miały kształt litery D z płaską płytą rurową, aby zapewnić łatwe prostopadłe mocowanie rur. Płytka rurowa została przykręcona do koryta i można ją było zdemontować w celu konserwacji i czyszczenia rur.

Ten kształt litery D nie jest jednak idealny dla bębna ciśnieniowego, ponieważ ciśnienie spowoduje jego zniekształcenie w bardziej okrągły przekrój. To wygięcie doprowadziło do wycieku w miejscu, w którym rury z wodą weszły do ​​bębna; problem, zwany „wrapperitis”, którym podzielili się z White-Forster . Doświadczenia wybuchów kotłów wykazały, że ostre wewnętrzne narożniki wewnątrz kotłów są również podatne na erozję w wyniku rowkowania . Późniejsze kotły wykorzystywały bardziej zaokrąglony przekrój, choć nadal asymetryczny, a nie w pełni cylindryczny.

Spadek

Cyrkulacja w kotle Yarrow zależała od różnicy temperatur pomiędzy wewnętrznymi i zewnętrznymi rzędami rurek, a zwłaszcza od szybkości wrzenia. Chociaż jest to łatwe do utrzymania przy niskich mocach, kocioł Yarrow o wyższym ciśnieniu będzie miał tendencję do mniejszej różnicy temperatur, a tym samym będzie miał mniej efektywną cyrkulację. Niektóre kotły nowsze i wyższe ciśnienia zostały wyposażone w zewnętrzne rury opadowe, poza ogrzewanym obszarem kominowym.

Przegrzewacze

Kiedy przyjęto przegrzewanie , głównie do stosowania w turbinach parowych po 1900 r., pierwsze kotły Yarrow umieściły wężownicę przegrzewacza poza głównym zespołem rur. Późniejsze konstrukcje stały się asymetryczne, z podwojonym zespołem lamp z jednej strony i umieszczonym między nimi przegrzewaczem w kształcie szpilki.

Przyjęcie przez Royal Navy

HMS Havock , czołowy okręt niszczycieli klasy Havock , został zbudowany na ówczesnej formie kotła lokomotywy ; jego siostrzany statek HMS Hornet z kotłem Yarrow dla porównania. Próby zakończyły się sukcesem i kocioł Yarrow został przyjęty do służby morskiej, zwłaszcza na małych okrętach. Z czasem Marynarka Wojenna opracowała własny, trzybębnowy model Admiralicji .

Kocioł Mumford

Kocioł Mumford
Kocioł Mumford, półprzekrój przedstawiający kształt dolnego bębna wodnego

Mumford kotła była odmiana zbudowany przez Boilermakers Mumford z Colchester , przeznaczone do stosowania w mniejszych łodzi. Pęczki rurek podzielone na dwie grupy, z krótkimi rurkami lekko wygiętymi od siebie. Wejście do dolnego bębna z wodą było prostopadłe, co wymagało prawie prostokątnego bębna z rurami wchodzącymi na osobnych ścianach. Mechaniczna słabość takiego kształtu była akceptowalna w tak małych rozmiarach, ale ograniczała możliwości kotła. Obudowa była mała i zamykała tylko część górnego bębna parowego, prowadzącą bezpośrednio do lejka. Pojedynczy kanał opadowy w kształcie odwróconego teownika łączył bębny z tyłu kotła.

Kocioł wełniany

Kocioł Woolnough stosowany przez Sentinel

Projekt Woolnough został wykorzystany przez Sentinel w swoich większych lokomotywach kolejowych. Przypominał większość innych konstrukcji trzybębnowych, z prawie prostymi rurami. Jego cechą wyróżniającą była ściana z cegieł ogniotrwałych w dwóch trzecich długości pieca. Ruszt pieca znajdował się na dłuższym boku, a gazy spalinowe przechodziły przez zespół rur, wzdłuż stalowej obudowy zewnętrznej, a następnie z powrotem w obrębie krótszego zespołu rur. Przegrzewacze z rurami zwijanymi umieszczono w strumieniu gazu na zewnątrz rur. W ten sposób gazy spalinowe przechodziły przez pęczek rur dwukrotnie , raz na zewnątrz i ponownie do wewnątrz. Pojedynczy centralny komin wyciągany ze środka drugiego końca, a nie jak zwykle z zewnątrz rur. Względna różnica temperatur między przepływem gazu przez dwie sekcje banku prowadziła do przepływu prądu cyrkulacyjnego, który płynął w górę przez pierwszą, gorętszą część banku i w dół przez dalszy, mniej gorący brzeg. Cyrkulacja była również kontrolowana przez wewnętrzną płytę przelewową w górnym bębnie z wodą, aby utrzymać głębokość wody powyżej końców cieplejszych rur, unikając w ten sposób przegrzania suchych rur.

Sentinel używał kotła Woolnough w kilku swoich większych lokomotywach, zamiast zwykłego małego pionowego kotła . Były to między innymi wagony dla LNER i LMS . Najbardziej znanym zastosowaniem Woolnough przez Sentinel były „kolumbijskie” lokomotywy przegubowe . Była to seria czterometrowych lokomotyw o układzie kół Co-Co , zbudowana w 1934 roku. Jeździły pod niezwykle wysokim ciśnieniem 550 psi (3,8 MPa), a każda oś była napędzana oddzielnym silnikiem parowym , zaprojektowanym przez Abnera Doble'a. . Pierwszy został dostarczony do Kolei Belgijskich , następne trzy zostały zbudowane dla Société National des Chemins de Fer en Colombe w Kolumbii , ale najpierw zostały wysłane do Belgii na testy. Większość istniejących zdjęć tych lokomotyw została wykonana w Belgii. Niewiele wiadomo o ich historii po przybyciu do Kolumbii.

Kocioł Admiralicji

Kocioł Admiralicji trzybębnowy

Późniejszym rozwinięciem Yarrowa był trójbębnowy kocioł Admiralicji , opracowany dla Królewskiej Marynarki Wojennej między pierwszą a drugą wojną światową. Wiele prac projektowych przeprowadzono w Stacji Doświadczalnej Admiralicji Paliw w Haslar, a pierwsze kotły zainstalowano w trzech niszczycielach klasy A z 1927 roku. Kotły te ustanowiły nowe standardowe warunki pracy Royal Navy dla kotłów 300 psi (2,0 MPa) / 600 ° F (316 ° C).

Konstrukcja była zasadniczo podobna do późniejszych, wysokociśnieniowych i opalanych olejem wersji Yarrowa. W waterdrums są cylindryczne i opadowych się czasami, ale nie zawsze wykorzystywana. Jedyna znacząca różnica dotyczyła pęczków lamp. Zamiast prostych rur, każda rura była w większości prosta, ale lekko zakrzywiona w kierunku ich końców. Zostały one zainstalowane w dwóch grupach w banku, tworząc lukę między nimi w banku. Wewnątrz tej szczeliny umieszczono przegrzewacze zawieszone na hakach z bębna parowego. Zaletą umieszczenia tutaj przegrzewaczy było to, że zwiększały one różnicę temperatur między wewnętrzną i zewnętrzną rurą zbiornika, co sprzyjało cyrkulacji. W rozwiniętej postaci kocioł posiadał cztery rzędy rur po stronie paleniska przegrzewacza i trzynaście po stronie zewnętrznej.

Woda zasilająca

Pierwsze kotły miały problemy z przegrzewaczami i słabą cyrkulacją rzędów rur pośrodku brzegu, co prowadziło do przegrzania i uszkodzenia rur. Problemy z cyrkulacją rozwiązano poprzez zmianę układu rur wody zasilającej i umieszczenie przegród wewnątrz bębna parowego, tak aby zapewnić wyraźniejszą cyrkulację. Zwiększacz krążenia , rynnę nierdzewnej, umieszcza się na wierzchołkach płomienicach boku, zachęcając do jednego centralnego przepływu upwellingu ponad poziom wody, zachęcając pary usunięcia powietrza i działa jako oddzielacz pary , zanim woda ponownie krąży w dół rury po zewnętrznej stronie. W sposób podobny do pracy odbywającego się w tym samym czasie na kolei LMS i rozwoju górnym paszy dla parowozów , woda zasilająca została również kierowany do góry przez „rozpylać garnki”, a więc przepuszczany przez komory parowej w postaci kropelek. Zimna woda zasilająca była w ten sposób podgrzewana do tej samej temperatury co woda kotłowa przed zmieszaniem z nią, unikając zakłóceń w ścieżce cyrkulacji.

Przegrzewacze

Początkowa wydajność przegrzania była rozczarowująca. Przegrzanie przy pełnej mocy zostało celowo ograniczone do 100°F (37,8°C), aby uniknąć problemów z niezawodnością, co z kolei oznaczało, że było nieskuteczne przy niskich mocach. Prace rozwojowe przeprowadzone przez firmę Babcock & Wilcox rozwiązały ten problem, zwiększając prędkość przepływu pary przez przegrzewacz do 150 stóp/s (45,72 m/s), unikając problemów związanych ze zniekształceniem rur i awariami metalurgicznymi. Nowe kotły dla pancerników klasy Nelson i krążowników klasy Kent mogą osiągnąć przegrzanie 93-121°C w całym zakresie mocy roboczej przy 250 psi (1,7 MPa).

Tylna ściana

W przeciwieństwie do współczesnej praktyki amerykańskiej, brytyjskie kotły okrętowe miały duży udział muru pieca, co prowadziło do wysokiej temperatury w piecu, a w konsekwencji do dużego obciążenia rur. Zastosowanie pieca ze ścianą wodną mogłoby to zmniejszyć.

Od 1929 roku firma Hawthorn Leslie skonstruowała próbny kocioł z częściową ścianą wodną z tyłu pieca. W przeciwieństwie do innych konstrukcji ścian wodnych, ten dodatkowy bęben na wodę obejmował tylko środek pieca, pionowe rury były zamknięte w ogniotrwałej obudowie i nie tworzyły ściśle upakowanej litej ściany. Obawiano się, że pełna ściana wodna zakłóci równowagę istniejącego układu kolektora trójbębnowego kotła, co rzeczywiście okazało się prawdą. Nadmierna produkcja pary z tyłu bębna parowego doprowadziła do zakłócenia cyrkulacji i problemów z zalewaniem . Zrezygnowano z rozwoju ścian wodnych dla tego typu kotła, chociaż kontynuowano próby z HMS  Hyperion  (H97), który został przetestowany z jednym kotłem wodnym Johnson, który zastąpił jeden z jego trzech kotłów trójbębnowych .

Silnik 10000

Silnik 10000

Jedynym dużym kotłem trójbębnowym używanym w lokomotywie kolejowej był eksperymentalny silnik 10000 Nigela Gresleya z 1924 roku dla firmy LNER . Po zaobserwowaniu korzyści płynących z wyższych ciśnień i silników sprzężonych w praktyce morskiej , Gresley chciał poeksperymentować z tym podejściem w lokomotywie kolejowej . Podobnie jak w przypadku kotłów lądowych , Harold Yarrow chciał rozszerzyć rynek na kocioł Yarrowa.

Kocioł nie był zwykłym projektem Yarrowa. W eksploatacji, a zwłaszcza w kanałach cyrkulacyjnych, kocioł miał więcej wspólnego z innymi konstrukcjami trójbębnowymi, takimi jak Woolnough . Został również opisany jako ewolucja paleniska wodnorurowego Brotan-Deffner , z rozciągniętą skrzynią paleniskową na cały kocioł.

Ciśnienie robocze wynosiło 450 funtów na cal kwadratowy (31 barów), w przeciwieństwie do 180 funtów na cal kwadratowy (12 barów) we współczesnych lokomotywach Gresley A1 .

Kocioł przypominał dwa wydłużone kotły morskie Yarrow , ułożone od końca do końca. Oba miały typowy dla Yarrowa układ centralnego dużego bębna parowego nad dwoma oddzielnymi bębnami z wodą, połączonych czterema rzędami lekko zakrzywionych rur. Górny bęben był wspólny, ale dolne bębny na wodę były oddzielne. Tylna „skrzynia ogniowa” była szeroka i obejmowała ramy , umieszczając beczki z wodą na granicach skrajni ładunkowej . Przedni obszar „kotła” był wąski, z beczkami na wodę umieszczonymi między ramami. Chociaż zewnętrzne pancerze miały podobną szerokość, przęsła rur w przedniej części były znacznie bliższe. Przestrzeń na zewnątrz rur tworzyła parę przewodów spalinowych prowadzących do przodu. Duża przestrzeń poza tymi ścianami kominowymi, ale wewnątrz obudowy kotła, została wykorzystana jako kanał powietrzny z wlotu powietrza, prosta prostokątna szczelina pod drzwiami komory wędzarniczej, która miała efekt zarówno wstępnego ogrzewania powietrza do spalania, jak i chłodzenia zewnętrznej obudowy aby zapobiec przegrzaniu. W centralnej przestrzeni pomiędzy rurami wytwarzającymi parę umieszczono podłużne rury przegrzewacza . Trzeci obszar z przodu zawierał kolektory przegrzewacza, regulatory i komorę wędzarniczą, ale bez celowej powierzchni grzewczej. Zewnętrzna obudowa kotła pozostała na tej samej szerokości przez cały czas, dając ogólnie trójkątny, ale zakrzywiony wygląd. Dolna krawędź każdej sekcji unosiła się w górę i była wyraźnie widoczna na zewnątrz.

Opalano węglem, tylko na jednym końcu przez konwencjonalną lokomotywę, pojedyncze drzwi przeciwpożarowe i jednego ręcznego strażaka. Ze względu na opalanie jednostronne i przeważnie podłużny przepływ gazu, w porównaniu z normalnym przepływem gazu przez brzeg Yarrowa, istniała wyraźna różnica temperatur między przodem i tyłem kotła. Doprowadziło to do tego, że prądy cyrkulacji wody, zwłaszcza w drugiej sekcji, były podłużne przez bębny wodne, jak w Woolnough, a nie w zwykłym Yarrow. Pierwsza sekcja, która obejmowała kilka rur wodnych do tylnej ściany, była ogrzewana promiennikowo i faktycznie była piecem ze ścianą wodną, ​​bez żadnego przepływu gazu przez wiązkę rur. Mimo to nadal używał czterech rzędów rur. Druga sekcja miała swój przepływ gazu ułożony przez przegrody ze stali i cegły szamotowej, tak że gazy spalinowe wchodziły przez środek i przechodziły przez rzędy rur do bocznych kanałów spalinowych, zapewniając lepszy konwekcyjny transfer ciepła.

Bibliografia

Linki zewnętrzne