Кіріспе

Ошақтың түрі – Франклин пеші. Бұл 1742 жылы оны ойлап тапқан Бенджамин Франклиннің есімімен аталған металл қапталған от. Оның артқы жағында қуыс қалқан (оттан бөлменің ауасына көбірек жылу беру үшін) болған және оттың ыстық түтінін қалқанның айналасына тарту үшін "кері сифон" принципі қолданылған. Ол, қарапайым ашық ошаққа қарағанда, көбірек жылу мен аз түтін шығару үшін жасалған, бірақ Дэвид Риттенхаус оны жетілдіргенге дейін көп сатылмады. Оны "айналмалы пеш" немесе "Пенсильвания ошағы" деп те атайды.

Тарих

Франклиннің пешінің екі ерекше белгісі – іші қуыс баффл (оттың түтін ағынын бағыттайтын металл панель) және кері сифон қызметін атқаратын түтін шығару құбыры болды.

Шатырдағы баффлер

Баффлерлер бөлменің ауасы немесе оттың түтіндерінің арналар арқылы өту жолын ұзарту үшін қолданылды, соның арқасында бөлменің ауа температурасына немесе оттың түтіндеріне көбірек жылу берілуге мүмкіндік туды. Атап айтқанда, оттың айналасындағы кірпіш қабырғалардың ішіне арналар орнатылуы мүмкін еді; салқын бөлме ауасы арнаның төменгі жағынан кіріп, арнаның ыстық қабырғаларымен қыздырылып, көтеріліп, содан кейін арнаның жоғарғы жағынан шығып, бөлмеге қайта оралатын еді. Ауа ағуының жолы қаншалықты ұзын болса, оттан ауаға берілетін жылу да соншалықты көп болар еді. Сол сияқты, оттың түтіндерінің түтін шығару құбырына (түтіндікке) жету үшін қаншалықты ұзын жолдан өтуі керек болса, соғұрлым көп жылу бөлменің ауасына берілер еді. От пен оның түтінінен көбірек жылу алу үшін баффлерлерді пайдалану – жаңалық емес еді. 1618 жылы Франц Кесслер (шамамен 1580-1650) Германияның Франкфурт-на-Майне қаласында «Holzsparkunst» (Ағаш үнемдеу өнері) атты кітабын жариялады, онда түтіндері бес камера арқылы тікелей түтін шығару құбырына (түтіндікке) дейін иіліп өтетін пеш суреттелген. Кесслер сондай-ақ Франклин пеші сияқты, оттың артында тікелей баффлер орналасқан жабық жылыту пешін сипаттады, осылайша түтіндердің түтін шығару құбырына (түтіндікке) жету үшін өтуі керек жолды ұзартты. 1624 жылы француз дәрігері Луи Савот (1579-1640) Луврде салған от орны (камин) туралы мәлімдеді. Ошақтың астынан, артынан және үстінен арналар өтті. Бөлмедегі салқын ауа арнаның төменгі тесігінен кіріп, жылынып, көтеріліп, арнаның жоғарғы тесігі арқылы бөлмеге қайта оралды. 1713 жылы француз Николас Гогер (шамамен 1680-1730) «La Mécanique du Feu» (Оттың механикасы) атты кітабын жариялады, онда ол от орындарының (каминдердің) жаңа дизайндарын ұсынды. Гогер ошақты қуыс кеңістіктермен қоршады. Бұл кеңістіктердің ішінде баффлерлер орналасқан еді. Бөлмедегі салқын ауа төменгі тесіктер арқылы кеңістіктерге кіріп, кеңістіктегі баффлерлердің айналасынан иіліп өтіп, жоғарғы тесіктер арқылы бөлмеге қайта оралды. Франклиннің пешінде, пештің ішінде және артқы жағына жақын орналасқан қуыс баффлер болды. Баффлер кең, бірақ жұқа, құйма темірден жасалған қорап болды, оның төменгі жағы бөлменің ауасына, ал жоғарғы жағында екі тесігі болды. Ауа қораптың түбінен кіріп, оттан және қораптың алдыңғы және артқы жағынан ағып жатқан түтіннен қыздырылды. Содан кейін жылы ауа баффлердің ішінде көтеріліп, баффлердің қабырғасындағы тесіктер арқылы шықты. Франклиннің баффлері кем дегенде екі функцияны орындады: Кесслердің жылыту пеші сияқты, ол оттың түтіндерінің түтін шығару құбырына (түтіндікке) жету үшін өтуі керек жолды ұзартты, бұл түтіндерден көбірек жылу алуға мүмкіндік берді; және Гогердің от орны (камині) сияқты, ол оттың жанында бөлменің ауасын конвекция арқылы қыздыратын арнаны орналастырды.

Шамдардағы кері сифондар

Кейбір ерте тәжірибешілердің пікірінше, егер каминдегі от U пішіндес түтік арқылы түтінге қосылса, түтін арқылы көтерілетін ыстық газдар оттың түтіні мен буын алдымен U пішіндес түтіктің бір жағынан төмен қарай, содан кейін екінші жағынан және түтін арқылы жоғары қарай тартар еді. Франклин мұны «әуе сифоны» немесе «кері сифон» деп атады. Бұл кері сифон оттың ыстық буын Франклин пешінің ішіне орналасқан қалқаншаның алдыңғы және артқы жағына тарту үшін қолданылды, осылайша будан мүмкіндігінше көп жылу алуға болады. Мұндай кері сифонның ең ерте мысалы 1618 жылғы Франц Кесслердің камині болды. От керамикалық қорапта жанып тұрды. Қораптың ішінде және оттың артында қалқанша орналасқан. Қалқанша оттың буын қалқаншадан төмен түсіріп, содан кейін түтінге шығуға мәжбүр етті. Мақсат – будың түтінге жету жолын ұзарту арқылы одан мүмкіндігінше көп жылу алу. 1678 жылғы Принц Руперттің (1619–1682) камині де кері сифонды қамтиды. Руперт оттық пен түтін арасына ілініп тұратын темір есік орнатты. Түтінге шығу үшін оттың түтіні мен буы алдымен есіктің шетінен төмен түсіп, содан кейін түтін арқылы көтерілуі керек еді. Кері сифонның тағы бір ерте мысалы – 1686 жылы Париждегі жылдық Сен-Жермен жәрмеңкесінде көрсетілген пеш. Оның ойлап тапқан авторы Андре Далесьме (1643–1727) оны «түтінсіз пеш» (furnus acapnos) деп атады. Пештің құрамында отын жағатын темір ыдыс болды. Ыдыстың түбінен түтік созылып, содан кейін түтінге дейін жетті. Ыдыста от жаққаннан кейін, ыстық ауа түтік арқылы көтеріле бастайды, содан кейін түтін арқылы жоғары көтеріледі; бұл ыдысқа төмен қарай ауа ағымын тудырып, отты және оның буын ыдысқа тартады. Ағын басталысымен, от жанғанша ол өзін-өзі сақтап тұрды. Далесьме пеші ағаш, құрбандық иісі және тіпті «мысық зәрлі көмірді» жағып, өте аз түтін мен иіс шығарды. Бұл нәтижелер үйді түтінге толтырмай, бөлмеде отты пайдалануға болатынын көрсетті. Франклин пеші оттың артында тікелей қалқаншаны қамтиды, ол оттың буын түтінге жетуден бұрын төмен ағып кетуіне мәжбүр етті. Бұл үшін пештің артындағы еденде U пішіндес түтік орнату қажет болды, сонда бу пештен түтінге ағып түседі. Осылайша Франклин пеші кері сифонды біріктірді.

Франклиннің зерттеулері мен әзірлемелері

Гаугердің инновациялық ошақ дизайны туралы кітабы ағылшын тіліне аударылды – Fires Improv'd: Being a New Method of Building Chimneys, So as to Prevent their Smoaking (1715) – Англияға француз иммигранты Жан Теофиль Дезагульерс (1683–1744) аударған. Дезагульердің "Эксперименталды философия курсы" (1744) кітабының постскриптумында Дезагульер тағы да Гаугердің ошақтарын қысқаша сипаттап, осы тақырыптағы өзінің жұмысын атады. Франклин Дезагульердің екі кітабын да оқып, аз түтін шығарып, көбірек жылу беретін пештің өзіндік дизайнын жасады. 1742 жылы Франклин алғашқы дизайнын аяқтады, ол голландиялық дәрігер Герман Боерхаув (1668–1738) әзірлеген, Ысқақ Ньютонның идеяларын қолдаушы, жылу туралы жаңа ғылыми концепцияларды іске қосты. Ол қажетті жабдықтарды жергілікті темір өндіруші Уильям Брэнсондан (Рединг, ПА) сатып алды. Франклин өзінің пештерін баршаға қолжетімді етуді қалап, өзінің шеберлігіне деген халықтың құрметін қастерледі және патенттерден бас тартты. Осы оқиғалардың нәтижесінде алғашқы Франклин пештері Reading пештерінде, жергілікті Ван Лир отбасына тиесілі болған жерде өндірілді. Екі жылдан кейін Франклин өзінің өнімін сату үшін дизайнын және оның жұмыс істеу принципін сипаттайтын памфлет жазды. Осы шақта Пенсильванияның вице-губернаторы Джордж Томас Франклинге дизайнын патенттеуді ұсынды, бірақ Франклин өзінің ешқандай дизайны мен өнертабысына патент алған жоқ. Ол "біз басқалардың өнертабыстарынан үлкен пайда көріп жатқандықтан, өз өнертабысымызбен басқаларға қызмет ету мүмкіндігіне қуанғандықтан, оны еркін және жомарттықпен жасауымыз керек" деп сенді. Осының нәтижесінде көптеген адамдар Франклиннің дизайнын пайдаланып, оны жақсарта алды. Оның пешінің екі мақсатқа – тамақ пісіруге және бөлмені жылытуға арналуы мүмкін болғанымен, уақыт өте келе және жаңа пештер пайда болған сайын, Франклин пешінің негізгі мақсаты бөлмені жылыту болды. Көптеген адамдар Франклин пешінің дизайнын жетілдірді, бірақ бүгінгі күнге дейін американдық ошақтың көпшілігі Франклин пешіне ұқсас, қорап тәрізді болып келеді. Бұл ретте Бенджамин Томпсон жасаған Rumford ошағы ерекшеленеді.

Пештің құрылысы

Пештің биіктігі шамамен 76 см (30 дюйм) болатын, қорап тәрізді еді. Алдыңғы жағы, қораптың жоғарғы бөлігіндегі әшекейлі панельден басқа, ашық болды. Қораптың артқы жағы, түтін шығару құбырынан (мұржадан) бірнеше сантиметр қашықтықта орналастырылуы керек еді. Төменгі панельде түтін шығу үшін бірнеше тесіктер болды; олар мұржаға жалғастырылған. Панельдер алдын ала құйылған тіреулер арқылы темір бұрандалармен бекітілді. Ішінде түтінді тесіктерге бағыттау үшін кішкентай, жұқа тіктөртбұрышты призма болды. Барлық панельдер темірден жасалған. Франклиннің пештері жақсы сатылмады. Мәселе кері сифонда еді: түтін мұржаға кірмес бұрын суық түтін шығару құбырынан (еденге орнатылған) өтуі керек еді; нәтижесінде түтін тым суып, пешке жеткілікті тяга болмады. Кері сифон от үнемі жанғанда ғана дұрыс жұмыс істейтін, түтін шығару құбырындағы температура тяга тудыру үшін жеткілікті болу керек еді. Кейінірек, Дэвид Риттенхаус жасаған нұсқасы Франклиннің алғашқы пешінің көптеген кемшіліктерін жойды және танымал болды. Дегенмен, Франклиннің даңқы Риттенхаустыкін басып өтті, сондықтан тарих Франклин пешін, емес Риттенхаус пешін еске алады. Латробтың кішкентай пештері, көбінесе Балтимор жылытқышы деп аталатын, 1846 жылы патенттелді және кең таралды.