리턴 커넥팅 로드 엔진

Return connecting rod engine
트레비틱의 1806년 정지 엔진

리턴 커넥팅 로드,[1][2] 리턴 피스톤[i] 로드 또는 (해상 용어로) 더블 피스톤 로드[2] 엔진 또는 역동 엔진은 증기 엔진의 특정 레이아웃입니다.

이 레이아웃의 주요 특성은 피스톤 로드가 실린더에서 크로스헤드로 나오지만 커넥팅 로드는 방향을 반대로 하여 크랭크축으로 역행한다는 것입니다.이 레이아웃은 콤팩트하지만 기계적 단점이 있습니다.따라서 리턴 커넥팅 로드 엔진은 거의 사용되지 않았습니다.

리턴 커넥팅 로드 레이아웃에는 두 가지 형태가 있습니다.

  • 실린더는 크로스헤드와 크랭크축 사이에 있습니다.이를 위해서는 긴 커넥팅 로드가 필요합니다.크로스헤드에 불균형한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위해 이러한 로드는 일반적으로 쌍을 이루며 실린더의 어느 한쪽으로도 구동됩니다.
  • 크랭크축은 크로스헤드와 실린더 사이에 있습니다.이를 위해서는 크랭크축을 돌기 위해 페어링된 피스톤 로드 또는 요크가 필요합니다.

수평 및 수직 배열 모두 리턴 커넥팅 로드 레이아웃을 사용했습니다.수직 리턴 커넥팅 로드 엔진은 실린더가 크로스헤드를 [ii]향해 위쪽을 향하도록 원래 '수직' 레이아웃을 사용했습니다.

테이블 및 스티플 엔진

포크 커넥팅 로드를 보여주는 모델 테이블 엔진

'테이블' 및 '스티플' 엔진은 리턴 커넥팅 로드가 있는 수직 정지형 엔진입니다.

테이블 엔진

테이블 엔진은 실린더를 크랭크축 위와 크로스헤드 사이에 배치합니다.1805년경부터 Maudslay에 의해 광범위하게 제조되었으며 소규모 엔지니어링 작업장에 전력을 공급하기 위해 사용되었습니다.빔 엔진보다 더 빠른 속도로 작동할 수 있기 때문에 특히 구동 라인샤프트링에 인기가 많았습니다.

더 작은 메뚜기 빔 엔진처럼, 모드슬레이의 테이블 엔진의 장점은 그것들이 공장에서 완전한 단위로 만들어질 수 있다는 것이었다.여기에는 대형 주철 베이스 플레이트 또는 테이블이 포함됩니다.수평 엔진 및 자체 제작 빔 엔진과 달리, 엔진 현장에 크고 세심하게 정렬된 석조 기초가 필요하지 않았습니다.엔진을 미리 만들어 '선반 판매'할 수도 있다.비용 절감 효과는 있었지만 엔진 및 엔진 하우스의 건설을 위탁하는 것보다 훨씬 빠르기 때문에 대부분 도움이 되었습니다.

첨탑 엔진

첨탑 엔진

급경사 엔진은 크랭크축을 실린더 위, 실린더와 크로스헤드 사이에 배치합니다.크랭크축을 피하기 위해 피스톤에서 크로스헤드까지 2개 또는 4개씩 짝을 이룬 피스톤 로드를 사용합니다.또 다른 패턴은 단일 피스톤 로드에 삼각 요크를 사용하여 크랭크축이 [4]통과할 수 있도록 했습니다.

첨탑 엔진은 주로 선박용 [1][5]엔진으로 사용되었다.몇몇 미국 패들휠 리버보트는 갑판 위에 특히 큰 톱니바퀴를 가지고 있었다.

'[iii]스텝 엔진'이라는 용어는 높이가 크기 때문에 나중에 역수직 탠덤 복합 엔진을 가리키는 데에도 사용되었다.이들은 리턴 커넥팅 로드 엔진이 아니었다.

기관차

증기 코끼리(복제)

Trevithick의 기관차를 포함한 1801년 이후 최초의 고압 엔진은 수평 및 수직 배치에서 리턴 커넥팅 로드 배치를 사용했다.실린더는 열 손실을 방지하기 위해 보일러 내부에 내장되었으며, 짧은 보일러도 엔진의 골격을 형성했습니다.따라서 리턴 커넥팅 로드는 크로스헤드와 반대쪽 끝에 크랭크축이 있는 자연스러운 레이아웃이 되었습니다.쌍으로 구성된 커넥팅 로드는 두 개가 필요했지만 비교적 단순한 구성 요소였다.또한 크랭크축이 내부 크랭크가 있는 복잡한 단조 크랭크축이 아닌 샤프트의 양 끝에 있는 두 개의 단순한 돌출 크랭크를 사용할 수 있도록 했기 때문에 이 또한 귀중한 단순화였습니다.

머레이의 살라망카(1812), 조지 스티븐슨의 블뤼처(1815), 로코모션(1825)과 같은 다른 초기 증기 기관차도 리턴 커넥팅 로드 엔진을 사용했다.이들은 모두 보일러 배럴 안에 무거운 수직 실린더를 나란히 배치하고 기관차 위의 횡방향 크로스헤드를 통과하여 흔들리는 링크로 지탱하고 있었다.이 동작의 복잡성 때문에 운전자들에 의해 '뜨개질'이라고 불리게 되었다.흔들리는 링크는 와트의 이전 평행 운동보다 단순했고 크로스헤드가 그렇게 정확한 직선으로 움직이도록 제한하지 않았습니다.그러나 피스톤 스트로크에 비해 리턴 커넥팅 로드 엔진용 커넥팅 로드의 추가 길이가 이러한 각도 효과를 덜 심각하게 만들었습니다.스팀 엘리펀트는 대신 크로스헤드를 지지하기 위해 기본적인 슬라이드 바 세트를 사용했습니다.

크랭크가 돌출된 보일러 아래 축에 리턴 커넥팅 로드를 사용하는 것도 내부 크랭크의 필요성을 피했습니다.Stephenson의 설계에 따르면, 이 크랭크 액슬은 단순한 크랭크축이 아니라 기관차의 중량을 지탱할 수 있기 때문에 특히 어려운 단조 작업을 피할 수 있었습니다.

리턴 커넥팅 로드를 사용한 마지막 기관차 중 하나는 레인힐 테스트에서 에릭슨과 브라이스웨이트의 노벨티였습니다.

리턴 커넥팅 로드 설계 포기

블뤼허와 동시대인인 헤들리의 퍼핑 빌리는 메뚜기 빔을 향해 리턴 커넥팅 로드를 피했다.실린더는 이제 나란히 장착되었지만 여전히 크고 무거우며 보일러의 일부로 장착되었습니다.빔 엔진은 리턴 커넥팅 로드 엔진과 레이아웃이 비슷하지만 피스톤 로드가 한 방향을 가리키고 커넥팅 로드가 이 방향에서 역주행한다는 점에서 빔 엔진은 리턴 커넥팅 로드 엔진으로 간주되지 않는다.Stephenson의 매니저인 Hackworth의 기관차 Royal George는 여전히 수직인 실린더가 크랭크축 바로 아래를 향하도록 설계를 뒤집었습니다.Stephenson's Rocket, 특히 새로운 소방관 보일러 기관차가 가벼워지고 빨라짐에 따라 수직 실린더가 당시의 약한 물고기 뱃살 레일에 망치 타격을 일으킨다는 것이 인식되었습니다.로켓은 45° 기울어진 실린더로 만들어졌지만 곧 그것들을 수평에 가깝게 놓기 위해 다시 만들어졌다.그 이후로, 거의 모든 증기 기관차는 실린더를 수평에 가깝게 배치했다.

선박용 증기 기관

노 젓는 배

허드슨강 증기선 PS 벨의 크로스헤드("사각형") 엔진

최초의 해양 증기 엔진은 패들휠을 구동했다.패들은 상대적으로 높은 액슬을 필요로 하며, 이는 종종 크랭크축을 형성하기도 합니다.안정성을 위해 엔진의 주요 중량, 즉 실린더는 아래로 낮게 장착됩니다.이후 엔진은 나사식 프로펠러를 구동했다.이 모델들은 이제 낮은 마운트의 드라이브가 필요했지만, 여전히 낮은 세트의 엔진의 안정성 효과 덕을 보았습니다.당시의 기술에 의해 제약을 받은 이러한 초기 엔진은 낮은 보일러 압력과 느린 피스톤 속도에서 작동했습니다.이러한 [iv]초기 엔진은 엔진 공간 부족으로 인해 짧은 피스톤 스트로크와 함께 충분한 출력을 개발하기 위해 큰 직경의 피스톤이 필요했습니다.

크로스헤드 엔진

상세 정보:선박용 증기기관 cross 크로스헤드(사각형)

크로스헤드, '더블 크로스헤드'[1] 또는 '스퀘어' 엔진은 테이블 엔진과 배치상 유사한 수직 엔진으로 실린더가 크랭크축 위에 있습니다.크로스헤드는 커넥팅 로드가 큰 실린더의 양쪽을 통과할 수 있도록 매우 넓어야 했고, 이는 슬라이드 바를 위한 큰 지지 프레임이 필요했습니다.그것들은 초기 미국 강 보트에 인기가 있었고 커다란 나무 A 프레임 크로스헤드 지지대가 [6]특징이었다.더 큰 엔진은 탑헤비하게 되었고 디자인은 첨탑 또는 워킹빔 엔진으로 대체되었다.

첨탑 엔진

상세 정보:선박용 증기기관 steep 첨탑

유럽의 관행, 특히 클라이드 강에서는 사각 엔진 대신 네이피어의 첨탑 엔진을 선호했다.이것들은 조립이 더 복잡했고 더 많은 철을 사용했지만, 실린더를 크랭크축 아래에 두었기 때문에 좁은 선체에 더 안정적이었습니다.두 형태 모두 바다를 항해하는 [1][4][5]선박에는 인기가 없었다.

나사 추진

해상 실무에서 나사 추진용 리턴 커넥팅 로드 엔진을 백액션[1](미국식 표현) 또는 더블 피스톤[2] 로드 엔진이라고 했습니다.

트렁크 엔진

존 펜은 1848년에 트렁크 엔진에 특허를 냈다.이는 특히 짧은 엔진(피스톤 로드 방향으로 측정됨)을 허용하도록 설계되었으며, 큰 직경의 [v]피스톤을 지지할 수도 있었습니다.그것들은 보통 두 개의 실린더 엔진으로 가로로 장착되었고 상대적으로 높은 설치 동력을 가진 해군 함정에 사용되었다.트렁크 엔진은 큰 직경의 중공 피스톤 로드 또는 '트렁크'를 가지고 있어 짧은 길이를 실현합니다.커넥팅 로드의 거전 핀은 이 트렁크 내부에 장착되어 피스톤 로드와 커넥팅 로드라는 두 개의 구성 요소의 전체 길이를 함께 텔레스코프할 수 있습니다.트렁크는 크랭크가 회전할 때 커넥팅 로드의 각도를 수용할 수 있을 정도로 커야 하므로 이 설계는 대직경 엔진으로 제한됩니다.또한 보일러 압력이 높아짐에 따라 트렁크 주변의 큰 직경의 씰이 점점 [7]더 누출되기 쉬운 것으로 확인되었습니다.

이중 피스톤 로드 엔진

나사 구동식 HMS Agincourt의 더블 피스톤 로드 엔진(1865)
실린더와 피스톤은 우측, 콘덴서와 공기 펌프는 좌측에 있습니다.
상세 정보:선박용 스팀 엔진 » 백액션

트렁크 엔진은 주로 이중 피스톤 로드 [2][8]엔진으로 대체되었습니다.크로스헤드와 실린더 사이에 크랭크축이 있는 리턴 커넥팅 로드 엔진입니다.크랭크 던지기가 피스톤 로드의 수직 간격보다 넓기 때문에 4개의 피스톤 로드가 크랭크축 주위를 통과하고 크랭크 양쪽을 통과하기 위해 사용되었습니다.이러한 엔진은 대부분 병렬 화합물이었기 때문에 HP 및 LP 피스톤 각각에서 2개의 피스톤 로드를 사용할 수 있었습니다.일부 엔진에서는 대형 LP 실린더에서 이중 로드를 사용하고 HP 실린더에서 단일 로드를 사용하여 크랭크축 [9]주위를 요크와 함께 통과했습니다.이중 피스톤 로드는 단순한 엔진에서도 사용할 수 있지만, 크로스헤드에 돌출된 거전 핀이 필요했기 때문에 더 작은 엔진으로 제한되는 경향이 있었습니다.트렁크보다 이중 피스톤 로드 엔진의 장점은 커넥팅 로드의 양끝이 유지보수를 위해 접근할 수 있다는 것입니다.해군에서 수평 실린더를 사용함으로써 알게 된 한 가지 요인은 이전의 우려에도 불구하고 피스톤의 무게가 [2]실린더에 놓여 있기 때문에 추가적인 마모가 거의 없었다는 것이다.

1858년의 해군 위원회는 단일 피스톤 로드 엔진(오늘날 가장 눈에 띄는 유형), 트렁크 엔진 및 이중 피스톤 [10]로드 등 세 가지 디자인만 합리화하기 위해 오래된 엔진 설계를 포기할 것을 강력히 권고했습니다.

트렁크 엔진의 후속 모델은 리턴 커넥팅 로드 레이아웃을 진동 레버 또는 하프 트렁크 엔진으로 다시 방문했습니다.이것은 2개의 짧은 스트로크 트렁크엔진이 바깥쪽을 향하고 있는 페어링 엔진입니다.피스톤에서 나오는 커넥팅 로드를 통해 직립형 '진동 레버'가 앞뒤로 흔들릴 수 있습니다.이러한 레버는 짧은 액슬 샤프트를 회전시키고 레버를 추가로 장착하여 다른 한 쌍의 커넥팅 로드와 공유 중앙 크랭크축을 구동했습니다.이 복잡한 엔진은 스웨덴계 미국인 엔지니어 존 에릭슨이 발명한 것으로 이 두 나라 이외에서는 거의 사용되지 않았다.

모드슬레이의 샴 엔진

그 복귀 연접봉. 또는 트렁크의 엔진에 다른 소형 대체할 약이 모즐리읜 샴 engine[11]고 희귀한 환형 피스톤 엔진.트렁크 엔진처럼 피스톤 스트로크의 길이 내에 피스톤의 한쌍의 일반적인 위치 뒤에 있는 피스톤핀 이전할 수 있는 T자형 crosshead여 피스톤핀을 놓았다.

빌더

  • Humphrys, 테넌트와 Dykes(나중에 이름 Humphrys, 입주 &, 회사).
  • 모즐리
  • 펜

직접 연결된 펌프 및 송풍 엔진

수직 부늘걸 엔진

한 공예 엔진은 아주 대형 문구 증기 엔진 직접 공기 펌프 실린더에 결합하였다.그들은 용광로와 제련소의 다른 형태를 위해서 공기 송풍을 제공하기 위해 사용된다.그 일하는 실린더와, 작동된 부하 둘 다 왕복 피스톤, 직접적으로 그들의 피스톤 봉에 의해 결합될 수 있다.그 연결봉은 엔진의 주기를 통한 출력 샤프트지 않는 관성 균형 하중은 플라이휠 운전할 때 사용되는.이 엔진이 지난 새로운 반송 건설될 로드 디자인 연결된 것.

그 큰 수직 부늘걸 엔진는 1890년대에 E.P. 알리스 등 밀워키(나중에 Allis-Chalmers의 일부를 구성하는 것)의에 의해 지어졌다.[12]공기는 펌프질 실린더가 증기의 힘으로 실린더와 crosshead 위에 있다.피스톤의 주 세력은 공기 실린더에 순수한 왕복 작용으로와 플라이휠들 그곳은 단지 엔진의 작용을 해결하기 위해 있어 전송된다.그 플라이휠 샤프트가 증기 피스톤, 짝을 이루는 지점을 막대기들을 뒤로 운전 아래 탑재된다.

유사한 펌핑 엔진 또한 수도사 업자에 사용되었다.역수직 엔진은 실린더가 상부에 있고 물 램 펌프가 하부에 있거나 하부에 시추공이 있습니다.크랭크축과 플라이휠은 회전 동력 출력이 아닌 보다 원활한 작동을 위해 이들 사이의 공간에 제공되었습니다.이 링크는 짧은 리턴 커넥팅 로드에 의해 하부(펌프) 요크로 구동됩니다.1895년식 3중 팽창 엔진과 1906년식 2중 심플 엔진은 Hereford, Hereford에 있는 Waterworks Museum에 설치되어 증기로 보존되어 있습니다.

메모들

  1. ^ '리턴 피스톤 로드'는 해군 엔진 제작자 험프리와 테넌트가 [3]사용했던 용어이다.
  2. ^ 오늘날에는 드물지만, 이것은 모든 대기 및 증기 엔진에 대한 원래의 레이아웃이었습니다.실린더는 아래 보일러 바로 위에 있었다.별도의 보일러를 개발하더라도 크고 무거운 실린더를 낮은 위치에 놓고 크랭크를 더 가볍게 하는 것이 여전히 더 쉬운 것으로 여겨졌습니다.실린더가 아래를 향하도록 하여 나중에 더욱 보편화된 수직 엔진의 형태는 원래 '반전 수직'이라고 불렸습니다.
  3. ^ 탠덤 컴파운드는 고압 실린더와 저압 실린더를 모두 같은 피스톤 로드에 직렬로 배치합니다.
  4. ^ 미국의 선륜 패들스테아머는 긴 스트로크를 허용하는 종방향 수평 엔진을 사용했다.이것들은 다른 해양 엔진과는 확연히 다른 패턴의 길고 작은 직경의 엔진으로 개발되었다.반면 미국 사이드휠 패들스테아머는 특히 높은 수직 첨탑이나 보행빔 엔진을 선호했다.
  5. ^ 당시 널리 알려진 이론은 피스톤의 무게 때문에 수평 엔진의 피스톤에 대한 마모의 영향에 대해 우려했습니다.따라서 피스톤은 실린더 벽에 직접 무게를 두지 않고 피스톤과 테일 로드로부터 광범위한 지지대를 제공받았다.

레퍼런스

Wikimedia Commons에는 백액션 엔진과 관련된 미디어가 있습니다.
  1. ^ a b c d e Rippon, P.M. (1998). The evolution of engineering in the Royal Navy. Vol. 1: 1827-1939. Spellmount. p. 27. ISBN 0-946771-55-3.
  2. ^ a b c d e Hills, Richard L. (1989). Power from Steam. Cambridge University Press. pp. 189, 191. ISBN 0-521-45834-X.
  3. ^ Brown, David K. (2010) [1997]. Warrior to Dreadnought. Seaforth. p. 13. ISBN 978-1-84832-086-4.
  4. ^ a b Luke Hebert, ed. (1849). The Steeple Engine. The Engineer's and Mechanic's Encyclopaedia. Vol. 2 (2nd ed.). Thomas Kelly.
  5. ^ a b Evers, Henry (1875). Steam and the Steam Engine: Land and Marine. Glasgow: Williams Collins. p. 95.
  6. ^ Hilton, George W. (2002). Lake Michigan Passenger Steamers. Stanford University Press. p. 59. ISBN 978-0804742405.
  7. ^ Seaton, A.E. (1888). A Manual of Marine Engineering (7th ed.). London. p. 9.
  8. ^ Sennett, Richard; Oram, Sir Henry J. (1918). The Marine Steam Engine. London: Longmans, Green & Co. pp. 7, 9.
  9. ^ "Emery Rice T. V. Engine (1873)" (PDF). American Society of Mechanical Engineers. Archived from the original (PDF) on 2008-12-09.
  10. ^ Smith, E.C. (1937). A Short History of Naval and Marine Engineering. Cambridge. pp. 146–147.
  11. ^ Evers(1875), 페이지 96
  12. ^ Hawkins, Nehemiah (1897). New Catechism of the Steam Engine. New York: Theo Audel. pp. 335–337.