Состав Воклена - Vauclain compound

WAGR Ec класс показано типичное применение составной системы Vauclain; обратите внимание на соединение обоих цилиндров с траверсой и клапанной камерой внутри цилиндра высокого давления

В Состав Воклена был типом составной паровоз который был кратко популярен около 1900 года. Разработан в Baldwin Locomotive Works, он имел два поршня, движущихся параллельно, приводя в движение общий крейцкопф и контролируется общим клапанная передача используя единый, сложный поршневой клапан.

Преимущества и недостатки

Заявленным преимуществом этого устройства, как и других компаундных устройств, была большая экономия за счет меньшего расхода топлива и воды.[1] На практике неравномерное усилие на крейцкопф приводил к чрезмерному износу с повышенными расходами на техническое обслуживание, что компенсировало экономию топлива. Интеграция системы компаундирования в седло дымовой камеры упростила переход на обычные двигатели, поэтому большинство компаундов Vauclain были преобразованы таким образом и с тех пор жили нормальной жизнью. Единственный известный работоспособный пример: Железная дорога Маниту и Пайкс-Пик № 4, который сохранился на месте вместе со статической экспозицией его сестры № 5.[2]

Дизайн

Поток пара в клапане и цилиндрах ближе к началу хода; обратите внимание, как пар низкого давления проходит через центр клапана

Ключ к составу Vauclain - его система клапанов. По сути, имеется дополнительная система клапанов, концентрическая с обычным средним паропроводом при обычном одинарном расширении. поршневые клапаны.[3] Этот канал соединяет выхлоп цилиндра высокого давления с впуском цилиндра низкого давления. Приводные поршни жестко соединены с обеих сторон крейцкопфа, поэтому они движутся согласованно. Поскольку пар высокого давления попадает в одну сторону цилиндра высокого давления, пар низкого давления, выпускаемый с другой стороны, проходит через клапаны на противоположную сторону двигателя и в цилиндр низкого давления; наконец, отработанный пар с противоположной стороны цилиндра низкого давления выходит через центральную часть клапана в дымовую трубу.[4]

Цилиндры высокого и низкого давления устанавливались вертикально друг к другу, штоки поршней - параллельно. Обычно цилиндр низкого давления располагался снизу, но иногда из-за проблем с зазором его ставили сверху. В первом случае цилиндр клапана устанавливался непосредственно внутри цилиндра высокого давления; в последнем случае клапаны также находились внутри, но на уровне между двумя силовыми цилиндрами.[5] Размещение клапанов потребовало наличия клапанного механизма с внутренним соединением, а Стефенсон узор (во всяком случае являясь доминирующим типом эпохи). Требовалось еще одно дополнительное устройство - пусковой клапан с ручным управлением, который позволял впускать пар котла высокого давления непосредственно в заборник низкого давления. Без этого баллоны низкого давления фактически должны были бы работать против атмосферного давления.[6]

У каждой стороны локомотива был свой отдельный двигатель, как у обычных локомотивов. Это исключило связи между сторонами, характерные для двигателей с поперечным соединением, где цилиндры низкого и высокого давления находились на противоположных сторонах. Прямой поток пара между цилиндрами высокого и низкого давления с каждой стороны локомотива устраняет необходимость в приемной камере для хранения пара.[7] Это также позволило избежать воздействия на раму локомотива неравных сил с отдельных сторон высокого и низкого давления. Вся установка была компактной и занимала немного больше места, чем обычное оборудование. Действительно, на первый взгляд со стороны соединение Воклена можно принять за обычный простой локомотив; Единственными недостатками являются необычное расположение крейцкопфа и (если смотреть спереди) дополнительный цилиндр.

По схеме не производилось более мощного локомотива; максимальная практическая сила тяги зависела от веса водителей, и это не изменилось.[8] Преимущество заключалась в эффективности: смешивание уменьшало количество пара, необходимое для достижения той же производительности. Согласно стандартным таблицам размеров Baldwin, цилиндр высокого давления на компаунде составлял примерно 70% диаметра одного цилиндра обычного двигателя; следовательно, расход пара для того же хода и степени отключения был примерно вдвое меньше, чем у обычного двигателя.[9] На практике обычно были достигнуты меньшие результаты: Болдуин в 1900 году сообщил об испытаниях на различных железных дорогах, показавших экономию топлива от 17% до 45%.[10] Для создания симметричных сил цилиндры низкого давления должны были быть примерно на 66% больше в диаметре, чем цилиндры высокого, или примерно на 20% больше, чем у обычных цилиндров; для небольших водителей это может привести к проблемам с зазором, упомянутым ранее, и поэтому цилиндры низкого давления должны быть наверху.[9]

История

Изображение из патента США 1889 года, выданного на соединение Воклен.

Соединение Воклена было введено в 1889 г. Патент США 406011 [11] от своего тезки и тогдашнего генерального суперинтенданта Болдуина, а затем и президента компании, Сэмюэл М. Воклен. Вскоре большинство клиентов Baldwin уже использовали несколько примеров; в брошюре 1900 года перечислены продажи 140 клиентам, в том числе большой парк таких Железные дороги I класса как Железная дорога Балтимора и Огайо, то Чикаго, Милуоки и железная дорога Святого Павла, то Эри Рейлроуд, то Lehigh Valley Railroad, то Норфолк и Западная железная дорога, а Филадельфия и Ридинг Железная дорога.[12] Многие другие линии купили одну или две в качестве образцов. Воклен был награжден Медаль Эллиота Крессона из Институт Франклина в 1891 г. за конструкцию локомотива;[13] рекомендуя награду, ревизионная комиссия написала:

В заключение ваш комитет пришел к выводу, что с учетом современного уровня техники составной локомотив Vauclain является совершенно новым и оригинальным типом локомотива. Это наиболее заметное отклонение от обычной конструкции двигателей, которое вызывало всеобщее удовлетворение везде, где введен, и ввиду надежных и удовлетворительных эксплуатационных характеристик в самых больших вариациях условий, невосприимчивости к полному отключению, быстрой адаптации в пределах пространства, неспособного разместить другие составные двигатели, а также общей применимости и полезности в железнодорожном сообщении, он является , по мнению вашего комитета, заслуживающая признания медалью Эллиота Крессона Института Франклина, которую они настоящим рекомендуют ».[7]

Однако эта популярность была недолгой. Возникли значительные трудности с обслуживанием, особенно из-за неравномерного износа направляющих крейцкопфа.[14] Два цилиндра должны были быть пропорциональны таким образом, чтобы выполнять одинаковую работу (при низком давлении в три раза больше, чем при высоком); но поскольку пар, проходящий между цилиндром низкого и высокого давления, всегда расширяется, даже до отключения, сила, создаваемая в цилиндре низкого давления, изменяется иначе, чем в цилиндре высокого давления. Сложный узел клапана и пусковой клапан также привели к увеличению затрат на техническое обслуживание. Введение перегреватель еще больше повысила эффективность и упростила обслуживание.[15]

WAGR L класс локомотив создан путем перестройки соединения класса Ec

Все оборудование для компаундирования находилось в клапанной коробке, которая в американских локомотивах (в те времена, когда не было цельных литых шпангоутов) составляла одно целое с седлом дымовой камеры. Таким образом, весь блок можно было открутить и заменить обычными цилиндрами простого расширения. Такова была типичная судьба компаундов Vauclain: когда пришло время капитального ремонта, составное оборудование и клапанный механизм Stephenson были сняты, а двигатель был восстановлен с перегревом, Клапан Walschaerts, и обычные цилиндры.[16]

МиПП № 5, демонстрирующая менее распространенную конфигурацию с цилиндром низкого давления сверху. Цилиндр клапана скрыт за двумя силовыми цилиндрами.

По иронии судьбы, два из четырех уцелевших локомотивов Manitou и Pike's Peak Railway были переоборудованы. к компаундирование после опыта с M&P № 4, построенным в 1893 году и в настоящее время единственным действующим комплексом Vauclain.[17] (Сам Воклен приезжал на линию, чтобы решить эксплуатационные проблемы с исходными двигателями в их состоянии до компаундирования.) Все шесть паровозов линейки были этого типа.[2][17]

Использование в других странах

Система Воклена также использовалась в Европе и датский пример (DSB 996) хранится в Railworld, Питерборо, Англия.[18]

88 локомотивов, построенных Болдуином, с 1912 года обозначенных как V класс (по-русски Vauclain, В), использовались в России с 1896 по 1920-е годы на нескольких железных дорогах.[19]

Семь составов Воклена были поставлены на Железнодорожная компания Веллингтона и Манавату (WMR), которая эксплуатировала Веллингтон - Линия Манавату в Новой Зеландии. WMR № 13, построенный в 1894 году, был первым комплексом в Новой Зеландии и первым узкоколейным комплексом в мире. В 1908 г. № 13 был классифицирован как NZR Oa класс когда WMR была национализирована. Позже соединения Vauclain, приобретенные WMR, были NZR Na класс (№ 14 от 1894 г. и № 15 от 1896 г.); NZR Nc класс (№ 5 (1901) и № 18 за 1904 г.); NZR Oc класс (№ 16 от 1896 г.); и NZR Bc класс (№ 17 за 1901 г.). У них был цилиндр нижнего давления сверху для большего зазора от платформ.

Железная дорога Кёнбу, одна из предшественниц Избранная правительственная железная дорога в Корея, купила шесть в 1906 году, которые были обозначены Техой-класс в схеме классификации CGR 1938 года.[20]

Викторианские железные дороги (Австралия) эксплуатировал 16 локомотивов Vauclain Compound, обозначенных V класс, причем первый, импортированный из Baldwin Locomotive Works, поступившие в эксплуатацию в 1900 году. Остальные 15 локомотивов были построены на местном уровне по той же конструкции и были введены в эксплуатацию в течение следующих двух лет. Все они были перестроены в простые локомотивы расширения в период с 1912 по 1913 год. The Victorian Steam Locomotive Company,[21] основанный в Maldon, реализует проект по созданию и эксплуатации копии локомотивов Vauclain Compound V класса.

Библиография

Описание, метод эксплуатации и обслуживания системы составных локомотивов Vauclain ISBN  978-1-935700-15-9

Рекомендации

  1. ^ Колвин, Фред Х. (1903). Американские составные локомотивы. Нью-Йорк: Дерри-Колдард. п.15.
  2. ^ а б "История зубчатой ​​железной дороги Пайкс-Пик". Получено 12 декабря 2008.
  3. ^ "Составные локомотивы Воклена". Международная технологическая библиотека. Скрэнтон: Международная учебная компания. 1901. с. 15.
  4. ^ Международная технологическая библиотека, стр. 19–21
  5. ^ Каталог, п. 149
  6. ^ Международная технологическая библиотека, стр. 21–24
  7. ^ а б Вейганд, С. Ллойд; и другие. (Июль 1891 г.). "Составной локомотив Воклена". Журнал Института Франклина. Институт Франклина. 132: 1–11. Дои:10.1016 / 0016-0032 (91) 90206-И.
  8. ^ Иллюстрированный каталог локомотивов узкой колеи. Филадельфия: Baldwin Locomotive Works. 1900. с. 163.
  9. ^ а б Каталог, п. 145
  10. ^ Каталог, стр.189–203
  11. ^ Вудс, Артур Таннатт (1891). Составные локомотивы. Р. М. Ван Арсдейл. стр.153.
  12. ^ Каталог, стр.179–189
  13. ^ "База данных лауреатов Франклина: детали лауреата". Институт Франклина. Получено 30 марта 2009.
  14. ^ Холлингсуорт, Брайан (1984). Иллюстрированная энциклопедия локомотивов Северной Америки. Нью-Йорк: Crescent Books. С. 46–49.
  15. ^ Сэгл, Лоуренс (1964). B&O Power. Медина, Огайо: Элвин Ф. Штауфер. С. 109, 115.
  16. ^ Например, см. Преобразование UP 428, 2-8-0 Построен в 1900 году и переоборудован в 1915 году. МакКейб, К. Кевин. "Девяносто восемь лет и отсчет: Union Pacific 428". Железнодорожный музей Иллинойса. Получено 12 декабря 2008.
  17. ^ а б "Зубчатая железная дорога Пайкс-Пик" (PDF). Американское общество инженеров-механиков. 1976: 6–8. Получено 12 декабря 2008. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 11 июня 2010 г.. Получено 10 января 2010.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  19. ^ Раков, В.А. (1995), Локомотивы отечественных железных дорог 1845–1955 гг., Москва, ISBN  5-277-00821-7, с.221-222 (на русском языке)
  20. ^ Бён, Сон-у (1999). 한국 철도 차량 100 년사 [Столетие подвижного состава Корейских железных дорог] (на корейском). Сеул: Korea Rolling Stock Technical Corp.
  21. ^ «Проект сборки реплики». Викторианская паровозная компания.