코니시 엔진 밸브 기어

Cornish engine valve gear
크로프톤에서 물을 펌핑하는 데 사용되는 두 개의 코니시 엔진의 밸브 기어.구형 엔진은 1812년에 저압 볼튼 & 와트 엔진으로 제작되었고 1843년에 코니쉬 사이클로 전환되었으며, 나머지 날짜는 1846년부터이다.

밸브 기어는 밸브를 올바른 순서로 열고 닫는다.회전 엔진에서 밸브 타이밍은 에크센서나 크랭크에 의해 구동될 수 있지만 비회전 빔 엔진에서는 이러한 옵션을 사용할 수 없다.코니시 엔진 밸브는 수동으로 또는 빔에서 구동되는 '플러그 로드'와 태핏을 통해 구동된다.이를 통해 사이클의 다양한 지점에서 지연을 삽입할 수 있어 코니시 엔진이 10분 내 1행정에서 1분 내 10행정 이상 행정으로 변화할 수 있지만,[1]: 72 회전 엔진과 비교할 때 친숙하지 않은 일부 구성요소로 이어질 수 있다.

밸브 및 밸브 기어 위치 및 링크

상대 밸브 위치를 보여주는 단일 작동 코니시 펌프 엔진.증기는 처음에 밸브 A를 통해 유입되고 피스톤이 하강하면서 밸브 C를 통해 소진된다.상향 행정 A와 C는 닫히고 평형 밸브인 밸브 B는 증기가 실린더 상단에서 하단으로 흐를 수 있도록 한다.
Cornish Engine 밸브는 위의 밸브에 대한 연결과 밸브를 바이어스하는 무게로 제어한다.Left: 플러그 막대가 내려가고 증기 밸브가 닫힌 상태에서 실내 스트로크를 부분적으로 통과하는 상황.나중에 배기 밸브도 닫힌다.우측: 외부 스트로크, 증기 및 배기 밸브가 닫힌 상태로 고착됨.잠금 사분면에 의해 배기 밸브와 평형 밸브가 동시에 열리는 것을 방지하는 방법을 기록해 두십시오.

코르니쉬 엔진은 크며, 크루키우스 엔진의 배기 밸브도 직경이 26인치나 된다.[2]: 7 파이프 구조와 연결을 제한하려면 실린더에 인접한 '주행 위치'를 배치하는 것이 타당하다.밸브는 프레임에 장착된 세 개의 수평 로드(또는 아브르)로 제어된다.이들은 밸브를 앞뒤로 흔들어 밸브를 작동시키는 핸들을 가지고 있다.[3]: 163 3개의 Arbor 제어:상단 수목:증기 밸브, 중간 수목: 평형 밸브 및 하단 수목:배기('흡기'라고도 함) 및 분사(콘덴서용) 밸브밸브는 아브레이터의 러그에 직접 매달아 놓은 중량에 의해 개방 위치에 유지되도록 가중치를 적용하거나 아래 바닥에서 조정이 가능하도록 트레들링과 함께 로드를 통해 중량에 연결한다.[4]Arbor 전면에는 필요에 따라 핸들을 위아래로 움직일 수 있는 위치에 하나 또는 두 개의 플러그 로드가 있다.[5]: 83 이것들은 빔과 함께 이동하며, 그들을 수직 경로로 제한하기 위한 평행 운동과 연결된다.

밸브 기어 구성 요소

올바른 수직 위치와 방향으로 표시된 코니시 엔진 밸브 기어의 구성 요소(래치의 추가 평면 뷰 제외)모든 밸브는 닫힌 위치에 파란색 화살표가 표시되어 개방 방향으로 회전한다.

코니시 엔진에서는 증기 기관차와 달리 밸브 시퀀스를 자동 또는 수동으로 조작할 수 있다.코니시 엔진은 수동으로 시동되며, 실린더 압력과 콘덴서 진공이 기계가 자동으로 작동하기에 충분할 때까지 작동한다.따라서 밸브 위치는 자동으로 결정되지만 수동 변경에 따라 달라져야 하며, 이는 일부 덜 일반적인 구성 요소와 메커니즘으로 이어진다.아래 이미지는 엔진의 레이아웃 및 방향과 함께 이러한 품목의 많은 부분을 보여준다.

경음기, 핸들, 플러그 로드 및 태핏

Arbor에 부착된 손잡이(또는 경음기)가 이를 회전시키고 다양한 레버와 로드를 통해 밸브를 열고 닫는다.플러그 로드는 평행 모션 기어를 통해 빔에 연결된 2개의(또는 일부 엔진의 경우 1개) 수직 로드가 있다.편리한 수동 제어 기능뿐만 아니라 손잡이를 잡기 위해 작은 돌출부(태핏)가 있는 플러그 로드에 의해 핸들을 이동할 수 있다.밸브를 더 오래, 그리고 가변 기간 동안 고정시켜야 하는 증기 수목의 경우, 태핏은 플러그 로드에 부착된 더 긴 조절식 로드 형태를 취한다.[3]: 165

사분면, 스코건 레버, 백내장.

풀에서 펌프질하는 Tayellers의 밸브 기어는 3개의 아르버의 끝을 보여준다.중심부의 평형 식목에는 백내장 막대에 있는 백내장 고리에 의해 길러지면 사분면을 방출할 수 있는 어획물이 있다.그런 다음 부착된 중량에 의해 반시계 방향으로 회전하고 밸브를 연다.

손잡이에 의해 움직이는 임의의 회전 시, 그들은 사분면을 회전시킨다. (이미지에 나온 것과 같은 그들의 이름에도 불구하고) 사분면을 회전시킨다.이러한 밸브는 캐치의 보좌관과 함께 밸브를 닫아두는 데 사용될 수 있다(대안으로 폴,[2]: 7 [3]: 165 래치 또는 콘월에서는 스코건[6] 레버라고 한다).사분면은 레버를 올릴 때 해제되며, 보통 아래 바닥의 '카타르락트'에 의해 해제된다.이것은 플러그 로드의 태핏이 실내 스트로크 하단에 부딪혀 설정되는 유압 타이밍 장치다.[5]: 88 적절한 지연 후에 백내장은 사분면을 방출함으로써 식목과 판막이 움직일 수 있는 관련 봉과 백내장 루프를 상승시킨다.[5]: 152 백내장 루프에는 관련 나사산이 있어 각 사이클이 끝날 때 서서히 상승하면서 증기 및 배기 이벤트의 상대적 타이밍의 변화를 허용한다.[7]일부 엔진에서는 실내 뇌졸중에서 실외 뇌졸중으로의 전환을 관리하는 두 번째 백내장이 존재한다.[5]: 129

잠금 사분면.

1873년 샌드필드 펌핑 스테이션에 건설된 코니시 엔진에 연결된 사분면 두 개가 있다.위쪽은 배기관, 아래쪽은 평형이다.상당히 마모된 흔적이 있다.

엔진을 수동으로 작동해도 엔진을 구성할 수 있는 방법에는 한계가 있다.배기 밸브와 평형 밸브를 동시에 여는 것은 결코 적절하지 않다.이를 피하기 위해 추가 사분면 한 쌍을 "잠금 사분면"으로 사용한다.이들 방향은 닫힌 위치에서는 두 사람 중 한 사람이 열린 위치로 이동할 수 있도록 거의 만진 상태로 눕도록 되어 있다.[3]: 165 그러나 한 번 열면 다른 한 개가 열리지 않는다.참고로 폴은[5]: 129 배기 밸브와 평형 밸브 사이에 동일한 상호 잠금 효과를 얻기 위한 태핏과 레버의 보다 복잡한 시스템을 설명한다.

조립된 밸브 기어 및 그 순서

위의 구성 요소는 전체 엔진을 수동으로 또는 자동으로 구동할 수 있도록 프레임에 조립할 수 있다.세 가지 식목 형태는 비교적 고정되어 있지만, 일부 이미지에서 볼 수 있듯이, 그 위에 있는 다양한 성분의 위치, 플러그 봉과 백내장의 수, 그리고 적용된 장식의 수준 등에 차이가 있다.

코니시 엔진은 사이클에[5]: 125 따라 두 가지 구별되는 부분으로, 즉 피스톤이 실린더 상단에서 하강하는 실내 스트로크(보통 - 아래에 언급된 Cruquius 엔진은 예외 중 하나)와 위로 이동하는 실외 스트로크가 있다.실내 스트로크에서는 플러그 로드가 증기 및 배기 밸브를 닫고 상승하는 실외 스트로크에서는 평형 밸브를 닫아야 한다.따라서 처음 두 밸브는 핸들을 아래로 이동하여 닫히고 평형 밸브는 위쪽으로 닫히도록 구성된다.

다음[5]: 126–150 표는 폴과 윈튼을[3]: 165 기반으로 한 것으로, 밸브에 의해 취해진 다양한 작용과 함께 코르니시 엔진의 완전한 사이클을 보여준다.그것은 또한 그러한 엔진의 비디오와 비교를 단순화하기 위한 손잡이의 위치를 보여준다.열려 있는 밸브가 강조 표시된다.

스트로크 액션 밸브 설정 및 핸들 위치

St:스팀, Eq:평형, Ex:배기,

밸브 - O:열림, C:닫힘 핸들 - U:Up, D:Down
세인트 이크 Ex 세인트 이크 Ex
- 피스톤이 상부에 있는 상태에서 일시 정지됨.증기 및 배기 밸브는 캐치에 의해 닫혀 있다.엔진 설계에 따라 별도의 백내장 제어 래치 또는 플러그 로드 태핏에 의해 닫힌 평형 밸브 C C C D U D
실내 배기 밸브는 수동으로 또는 상승 백내장 막대에 의해 증기 밸브보다 약간 먼저 개방된다.잠금 사분면은 평형 밸브가 닫힌 상태를 유지하도록 한다. C C O D U U
실내 그런 다음 수동으로 또는 상승 백내장 봉에 의해 증기 밸브가 열린다. O C O U U U
실내 증기 밸브는 수동으로 또는 내림차단 플러그 로드 태핏에 의해 닫혀 있으며, 조정으로 컷오프 지점을 변경하여 팽창 및 효율을 변화시킬 수 있다.스팀 태핏은 스트로크 바닥까지 증기를 억제하도록 확장된다. C C O D U U
실내 배기 밸브는 수동으로 또는 내림차단 플러그 로드 태핏에 의해 닫히므로 피스톤이 느려지고 엔진이 엔드 스톱에 부딪히지 않도록 실린더 끝에 쿠션을 공급한다. C C C D U D
실내 하강 하단에 가까운 플러그 로드는 타이밍을 위해 캐터팩트를 재설정한다.이 시점에서 증기 및 배기 밸브는 이미 플러그 로드(S)에 의해 닫혀 있고 하강 백내장 로드는 이제 닫힌 위치에서 걸리게 된다. C C C D U D
- 피스톤이 하단에 있는 상태에서 일시 중지됨 C C C D U D
야외 배기 백내장이 잠금 사분면에 의해 이동했고, 평형 밸브는 부착된 무게에 의해 당겨지며, 또는 별도의 백내장 막대를 통해 평형 방출 캐치를 들어 올린 두 번째 백내장은 이제 부착된 무게에 의해 당겨진다. C O C D U D
야외 평형 밸브는 수동으로 또는 상승 플러그 로드 태핏에 의해 닫히므로 피스톤이 느려지고 엔진이 엔드 스톱에 부딪히지 않도록 실린더 끝에 쿠션을 공급한다. C C C D U D
- 피스톤이 상부에 있는 상태에서 일시 중지됨 C C C D U D
Battersea에서 55인치 엔진용 밸브 기어.명확하게 하기 위해 일부 부품만 라벨로 표시된다.모든 밸브는 닫힌 위치에 표시되고, 파란색 화살표는 그들이 열리기 위해 회전하는 방향을 보여준다.SA: 스팀 식목, QA: 평형 식목, XA: 배기 식목, H: 핸들, LQ: 록킹 사분원, PR: 플러그 로드, T: 태핏, W: 무게 부착점.

엔진 구동 - 정지 및 시동

초기 빔 엔진은 밸브의 직접 수동 작동에 의해 구동되었다.피스톤 편차를 제한하는 크랭크축이 없어 이를 어렵게 했다.한 저자는[8] "이 모든 정밀도는 기구가 완전히 파괴될 위험을 무릅쓰고 매분 14회 용병 수행자에게서도 요구되었다"고 말했다.또 다른 저자는 "블럭에 캐치피스를 맞아서 생긴 뇌진탕은 증기 압력이 너무 높아졌다는 것을 엔진 수행자에게 암시하는 역할을 한다"[5]: 82 고 거침없이 논평했기 때문에 엔진이 스스로 파괴되기 전에 약간의 경고가 있을 것이다.나중에 벨과 같은 더 일상적인 접근법과 결국 자동 제한 장치가 추가되었다.

메커니즘을 자동 또는 자체 작동으로 만들고자 하는 욕구는 위에서 설명한 플러그 로드 및 태핏 시스템으로 다양한 단계를 안내한다.이렇게 하면 엔진이 안정 상태에서 만족스럽게 작동하지만 증기 압력이나 부하 변화에는 여전히 조정이 필요하다.[2]: 8 엔진의 시동 및 정지를 위해서는 사람의 개입이 필요하다.출발은 다음과 같은 몇 가지 이유로 어렵다.

  • 초기에는 실린더가 차갑고 콘덴서에 진공이 없다.[2]: 8 이는 엔진 자체 공기 펌프와 피스톤의 여러 사이클이 결합하여 공기를 증기로 대체함으로써 구축되어야 한다.그러면 엔진은 '살아나서' 정상적으로 작동할 것이다.
  • 실린더에 너무 많은 물이 들어가면, 엔진은 공기 펌프와 콘덴서에 물을 채우며 "자체 플러딩"할 수 있다.[1]: 75
  • 피스톤의 하강(또는 실외) 스트로크는 떨어지는 펌프 중량에 의해 구동되며 펌프 버킷을 채운다.초기에는 펌프가 준비되지 않아 펌프 중량이 떨어지고 피스톤의 실외 스트로크가 평소보다 훨씬 빠르게 발생할 수 있다.이를 줄이기 위해 운전자는 평형 밸브의 개방을 제한하여 피스톤의 움직임을 느리게 한다.[9]
  • 엔진이 충분히 큰 스트로크를 하지 않으면 밸브 기어와 백내장이 만족스럽게 작동하지 않을 수 있으며, 예를 들어 "꺼짐"[5]: 128 을 거부할 수 있다.

1863년에 설명한 출발 절차는 다음과 같다.[10]

엔진은 항상 진공 없이 고압 증기, 증기 및 에듀케이션 백내장 ... 핀으로 고정되어 백내장에 의해 밸브 캐치가 들어올릴 수 없다.조절 밸브는 핸드휠과 나사에 의해 개방되고, 에듀케이션 및 분사 밸브는 핸들에 의해 개방되며, 증기 밸브는 로드 위의 등자에 발을 놓음으로써 개방된다.따라서 엔진은 실내 스트로크를 만들고 몇 번의 스트로크를 거치면 진공이 생성되며 엔진은 조절 밸브에 의해 적절한 스트로크 길이로 조절된다.백내장...그런 다음 밸브 캐치를 자유롭게 하기 위해 방출된다. 그리고 엔진은 보일러의 증기가 거의 동일한 압력으로 유지되는 한 원하는 길이의 스트로크를 작동시킨다.

Kew에서 Maudslay 엔진의 Arbor 끝.배기 밸브 쿼드런트의 캐치를 들어올리는 역할을 하는 백내장 루프는 엔진을 정지시킬 때 백내장 막대를 제자리에 고정하기 위한 체인의 핀을 위쪽에 두고 선명하게 보인다.

백내장에 의해 다시 깨어나기 전까지 엔진이 정지하는 것은 덜 복잡하다. 백내장 막대가 사분면 수목에서 래치를 들어 올리는 백내장 막대를 올린다.백내장은 증기의 힘이 아니라 무게의 감소에 의해 추진되며, 거의 힘들이지 않고 멈출 수 있다.백내장 봉을 통과하는 작은 핀(이미지 중 하나에서 볼 수 있는 핀)은 상승하는 것을 막기에 충분하며, 따라서 엔진을 정지시킨다.

변형

밸브 기어의 세 가지 수목 형태는 비교적 고정되어 있으며, 구성 요소의 위치 및 개수에 있어 개별적인 차이가 있다.실내 스트로크를 재시동하기 위해 백내장 하나를 사용하는 엔진(55인치 Battersea 엔진의 도표 참조)이 있는가 하면, 실외 스트로크를 시작하기 전에 지연을 허용하는 엔진(풀의 테이어스 엔진 등)도 추가로 사용한다.이것은[2] 예를 들어 Museum De Cruquius 엔진에서 펌프 버킷을 채울 시간을 제공하기 위해 사용된다.나중에 변형된 코니시 엔진은 불 엔진으로, 실린더가 펌프 바로 위에 장착되어 밸브 기어 차이가 크게 나도록 함으로써 빔과 함께 분사된다.하나의 소스에서 설명한 바와 같이

코니쉬 빔 엔진을 운전하는 것은 충분히 까다롭지만, 황소는 완전히 별개의 문제야.사이클이 '상향'할 뿐만 아니라(증기 스트로크는 평형 스트로크에 대해서는 '상향', 반대로 '평형 스트로크'에 대해서는 '상향 스트로크(steam stroke)'가 서로 다른 순서(중간 수목과 하단 수목은 반대쪽이 아닌 배기와 평형이다)에 있고, 백내장은 파워 스트로크보다는 평형 스트로크를 일시 중지한다.

— https://www.geograph.org.uk/photo/3798302

또한 복합 코니시 엔진도 있는데, 실린더와 연결되는 추가 밸브를 구동하기 위해서는 불가피하게 추가 연결이 필요하다.안드레는[11] 증기 분배 밸브를 작동시키기 위해 추가적인 빔을 가진 사브루켄 근처의 하나를 묘사한다.네덜란드의 크루키우스 엔진은 복잡하고 환상 화합물로 '상향'을 건설하여 [2]: 11 배기 밸브가 바닥 높이에 있고 아래 바닥에는 증기 및 평형 밸브가 있다.그럼에도 불구하고 그것은 통상적인 순서로 동일한 세 개의 Arbor에 의해 제어된다.[12]

또한 코니시 엔진 작동에서 밸브 기어 아브레이터의 중심 역할은 밸브 기어 아브레이터가 다른 제어장치를 배치하기에 적절한 위치를 확보하도록 한다.여기에는 입력 증기 흐름, 차단 설정, 윤활 준비 및 백내장에 의해 부과되는 지연을 수정하기 위한 조정을 제한하는 Governor 밸브가 포함될 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ a b Reynolds, Michael (1881). Stationary Engine Driving – A practical Manual. C. Lockwood and Company.
  2. ^ a b c d e f "Haarlemmermeer Cruquius" (PDF). Haarlemmermeer Cruquius brochure. ASME. Archived from the original (PDF) on 2011-07-25. Retrieved 2009-01-18.
  3. ^ a b c d e Winton, John G. (1883). Modern Steam Practice and Engineering. London: Blackie and Sons.
  4. ^ "The Cornish Pumping Engine No. XIX". The Engineer: 428. Dec 22, 1871.
  5. ^ a b c d e f g h i Pole, William (1844). A Treatise on the Cornish Pumping Engine in two parts. London: John Weale.
  6. ^ "Control". Retrieved 3 June 2020.
  7. ^ "The Cornish Pumping Engine No. XX". The Engineer: 441. Dec 29, 1871.
  8. ^ Burn, Robert Scott (1854). The Steam Engine its history and mechanism. London: H.Ingram and Co. p. 24.
  9. ^ "How to Drive the Engines". Crofton Beam Engines. Retrieved 3 June 2020.
  10. ^ Howe, William (1863). "Description of the Cornish Pumping Engine with wrought iron beam and the pit work at Clay Cross colliery". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers.: 253.
  11. ^ André, George (1878). A descriptive treatise on mining machinery, tools, and other appliances used in mining, Volume 2. E & F.N. Spon. p. 153.
  12. ^ "valve gear". cruquius largest steam engine.

외부 링크