Кіріспе

Ротациялық бу клапандарын пайдаланатын бу машинасының түрі – Корлисс бу машинасы (немесе Корлисс машинасы). Бұл 1849 жылы патенттелген, Род-Айленд штатының Провиденс қаласындағы АҚШ инженері Джордж Генри Корлисс ойлап тапқан және оның атымен аталған, ротациялық клапандармен жабдықталған бу машинасы. Корлисс клапандық механизмімен жабдықталған қозғалтқыштар 20 ғасырда бір ағынды бу машинасы мен бу турбинасы жетілдірілгенге дейін кез келген стационарлық бу машинасының ең жақсы жылу тиімділігін қамтамасыз етті. Корлисс машиналары тұрақты кесуі бар дәстүрлі бу машиналарына қарағанда әдетте 30 пайызға артық отынмен тиімдірек болды. Бұл тиімділіктің жоғарылауы бу қуатын су қуатынан экономикалық жағынан тиімді етіп, өнеркәсіптік дамуды диірмендерден алысқа жылжытуға мүмкіндік берді. Корлисс машиналары көбінесе зауыттар мен диірмендердегі жетек біліктерін қозғау үшін және электр энергиясын өндіру үшін динамоларды айналдыру үшін стационарлық қозғалтқыштар ретінде қолданылды. Олардың көптеген түрлері өте үлкен болды, бірнеше метр биіктікке жететін және минутына шамамен 100 айналыммен бірнеше тонна салмақты массивті дөңгелектерді айналдыратын, бірақ төмен жылдамдықпен бірнеше жүз ат күшіне жететін. Кейбір қозғалтқыштардың механикалық мұра ретінде ерекше маңызы бар, ал олардың салыстырмалы жоғары тиімділігі мен техникалық қызмет көрсетудің төмен талаптарының арқасында, кейбіреулері 21 ғасырдың басында да пайдалануда. Мысалы, Hook Norton Brewery және Distillerie Dillon-дегі қозғалтқыштарды қараңыз.

Corliss қозғалтқыштары

Корлисс қозғалтқыштарының әрбір цилиндрі үшін төрт клапан қарастырылған, олардың әр шетінде бу кіргізу және шығару клапандары орналасқан. Корлисс қозғалтқыштары клапандардың өзінде де, сондай-ақ клапандық механизмде де, яғни клапандарды басқаратын байланыстар жүйесінде де ерекше жетілдірулерге ие. Буды беру және шығару үшін жеке клапандарды пайдалану цилиндрлер мен клапандар арасындағы бу өткізгіштер мен клапандардың температурасының қуат және шығару циклы кезінде өзгеруіне қажеттілік болмайды, сонымен қатар, бу кіргізу және шығару клапандарының уақытын тәуелсіз түрде реттеуге мүмкіндік береді. Керісінше, дәстүрлі бу қозғалтқыштарында цилиндрдің екі басына буды кезекпен жіберіп, шығарып тастайтын иінді клапан немесе поршеньді клапан қолданылады. Бұл өткізгіштер қозғалтқыш жұмыс істеген кезде температураның үлкен өзгерісіне ұшырайды және клапан механизмінде жоғары температура градиенттері пайда болады. Кларк (1891) Corliss механизмі "бұрыннан белгілі және жеке қолданылған элементтердің үйлесімі, ол цилиндрге және клапан механизміне әсер етеді" деп атап көрсеткен. Corliss механизмінің алдыңғы бу клапан механизмдерімен байланысты шығу тегі Инглис (1868) жұмысында зерттелген.

Корлисс клапандық құрылғы

Джордж Корлис 1849 жылдың 10 наурызында клапандық механизмі үшін патент алды. Бұл патент клапан қозғалысын бір эксцентриктан қозғалтқыштың төрт клапанына жеткізу үшін білек пластинасын пайдалануды қамтыды, сондай-ақ Корлис қозғалтқыштарына тән губернатордың басқаруындағы өзгермелі кесуі бар трип клапандарын пайдалануды қамтыды. Кейінгі қозғалтқыштардың көпшілігі көлденең болғанмен, бұл патент тік цилиндрлі сәулелі қозғалтқышты сипаттайды және цилиндрдің әр шетінде бу кіргізу және шығару үшін жеке сырғыма клапандарды қолданды. Кіріспе клапандар эксцентрикалық жетегі бар құрылғымен ашылады; құрылғы іске қосылғанда, жылдам жабылу демпфер (сөндіргіш) арқылы жұмсатылады. Көптеген қозғалтқыштарда осы демпфер клапандарды жабу үшін вакуумдық серіппе ретінде де қызмет етеді, бірақ Корлис қозғалтқыштарының алғашқы үлгілері соншалықты баяу болды, клапанды жабу үшін демпфер поршені мен тіреуінің салмағы жеткілікті болды. Корлис қозғалтқышының жылдамдығы әрбір қуат соққысы кезінде будың кесуін өзгерту арқылы басқарылады, ал газ дросселі әрқашан толық ашық күйде қалады. Бұл үшін центробегтік губернатор әрбір кіріспе клапаны үшін бір-бірден екі камераға (кремге) қосылады. Бұл камералар поршеньнің қозғалысы кезінде құрылғының қай уақытта босатылып, клапанның жабылуына мүмкіндік беретін нүктені анықтайды. Будың кесуін реттеуге болатын барлық бу қозғалтқыштарындағыдай, мұның артықшылығы – қуат соққысының көп бөлігін кіріспе клапаны жабылғаннан кейін цилиндрдегі будың кеңеюімен қамтамасыз етуде. Бұл идеалды Карно циклына жақын, өйткені кіріспе клапаны қуат соққысының барлық ұзындығы бойы ашық болатын және жылдамдық дроссельдік клапанмен реттелетін қозғалтқыштарға қарағанда. Корлис клапандық механизмі біркелкі жылдамдық пен жүктеме өзгерістеріне жақсырақ жауап беруге мүмкіндік берді, осылайша оны вальстеу стандары және пряди сияқты қолданулар үшін қолайлы етіп, өндірісте қолданылуын кеңейтті.

Корлисс клапандары

Корлисс клапандары цилиндрге тікелей ашылады. Клапан цилиндрді жеке бу және газ шығару кеңістіктерімен байланыстырады. Бастапқыда Корлисс сызықтық жетектермен жұмыс істейтін сырғыма клапандарды қолданған, бірақ 1851 жылға қарай Корлисс жартылай айналмалы клапан жетектеріне көшкен, бұл туралы АҚШ патенті 8253-те жазылған. Бұл қозғалтқышта, білек пластинасы кейінірек Корлисс қозғалтқыштарында болғандай, цилиндрдің қабырғасының ортасына жылжытылды. Дегенмен, бұл әлі де сәулелі қозғалтқыш болды және жартылай айналмалы клапан жетектері қозғалтқыштың төрт клапандық ұяларындағы сырғыма клапандарды іске қосты. Корлисс клапандары цилиндрлі клапан бетінің ішінде айналатын кішкентай дөңгелек сегмент түрінде болады. Олардың жетектеу механизмі клапан осінен ығысқандықтан, оларда поршень клапанының сабағы сияқты аз "өлі кеңістік" болады және газ ағыны үшін порттың барлық ауданы тиімді пайдаланылады. Корлисс клапанының ауданы порт ауданына қарағанда кішкентай болғандықтан, газ ағынының әсері кейбір басқа клапан түрлерімен салыстырғанда клапан осіне салыстырмалы түрде аз момент тудырады. Осы артықшылықтар Корлисс аспаптарымен жабдықталған бу қозғалтқыштарынан басқа да салаларда Корлисс клапанының қолданылуына әкелді. Rolls Royce Merlin авиациялық қозғалтқышы газды реттеу үшін тікбұрышты көпшік клапанды қолданды. Бұл көпшікке асимметриялық түрде әсер ететін газ ағыны күштері кейбір жағдайларда қуатты нашар басқаруға әкелуі мүмкін. 134 модельдерінен бастап, осы мәселені болдырмау үшін Корлисс газ реттегіш клапаны қолданылды.

Қалқалы және қалқалы қозғалтқыштар

Үлкен Corliss қозғалтқыштарының жалпы ерекшелігі – серпімді дөңгелектің шетіндегі бір немесе екі жұқа тісті тістер болып табылады. Бұл тістер дөңгелекті бұрауға мүмкіндік береді, яғни, мойынды темірдің көмегімен айналдыруға болады. Мұндай қажеттік қозғалтқышты күтіп-жөндеу кезінде тууы мүмкін, мысалы, кесілу және кіріспе клапандарының уақытын реттеу үшін, сондай-ақ қозғалтқышты іске қосу кезінде де қажет болуы мүмкін. Іске қосу кезінде қозғалтқышты бұрау қажеттілігі бір цилиндрлі қозғалтқыштарда ең айқын байқалады, онда салмақты оператор поршенді өлі нүктеде немесе оған жақын тоқтатып қоюы мүмкін. Осы күйде тоқтатылған қозғалтқышты өз күшімен іске қосуға болмайды, сондықтан оны іске қосуға қолайлы жағдайға бұру қажет. Үлкен Corliss қозғалтқыштарын суық күйде қауіпсіз іске қосуға болмайды, сондықтан металл конструкциясын жылыту үшін цилиндрдің екі жағына да төмен қысымды бу жіберу қалыпты жағдай. Бұл процесте қозғалтқышты баяу бұру, оның барлық бөліктерінің біркелкі қыздырылуын қамтамасыз етеді және қуат қолдану алдында майдың механизм арқылы тегіс таралуын қамтамасыз етеді. Мұны жасау үшін тағы да бұрау қолданылуы мүмкін, бірақ кейде операторлар клапандарды сақтықпен қолмен басқару арқылы орындайды. Ірі қозғалтқыштар үшін бұлшықет күшімен бұрау жеткілікті қиындық тудырады, сондықтан бұрау механизмдері жиі орнатылады. Бұл – серпімді дөңгелектің тістерімен үйлесетін тістері бар шағын қозғалтқыштар. Әдетте, бұрау қозғалтқышының жетек тісті доңғалақтары, егер бұрау тісті доңғалақтары қосылған кезде қозғалтқыш өз күшімен жұмыс істей бастаса, автоматты түрде ажыратылып, қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.

Компания тарихы

Corliss Steam Engine Company 1830 жылдары бастапқыда Fairbanks, Clark & Co. деп аталды. 1843 жылы Эдвард Банкрофт компанияға қосылғанда, оның атауы Fairbanks, Bancroft & Co. болып өзгертілді. 1846 жылы Джордж Х. Корлис компанияға қосылған кезде ол Bancroft, Nightingale & Co. деп аталды, ал 1847 жылы Corliss, Nightingale & Co. болып өзгерді. 1848 жылы компания Род-Айленд штатының Провиденс қаласындағы Чарльз-стрит теміржол өткеліне көшірілді. 1857 жылы компания соңғы рет Corliss Steam Engine Company деп аталды. 1864 жылы Корлис серіктестерін сатып алып, компанияның жалғыз иесі болды. 1900 жылы Corliss Steam Engine Company-ны International Power Company сатып алды. 1905 жылы оны American and British Manufacturing Company сатып алды. 1925 жылы компания Franklin Machine Company-ға біріктірілді. Ол кезде Franklin Machine Company Уильям А. Харрис бу машиналары компаниясына тиесілі болды. 1859 жылға қарай, қазіргі Corliss қозғалтқышының барлық негізгі ерекшеліктері қалыптасты. Корлис және басқаларға берілген патенттерде цилиндрлермен бір қатарда айналмалы клапандар мен кривошипті біліктер қамтылған. Мысалы, Корлистің 1859 жылдың 5 шілдесінде тіркелген 24,618 АҚШ патентін қараңыз. Бәсекелес өнертапқыштар Корлис механизмдеріне балама ойлап табу үшін көп еңбек етті; олар көбінесе Корлис қолданған білезік пластинасын пайдаланудан аулақ болды және Жеймисонның 1858 жылдың 16 наурызында тіркелген 19,640 АҚШ патентіндегідей, бу клапандары үшін балама босату механизмдерін қабылдады. Корлис 1849 жылғы патенті 1870 жылы тоқтап қалды; бұл патенттің мерзімі 1851 жылдың 13 мамырында 200 нөмірімен және 1859 жылдың 12 шілдесінде 758 және 763 нөмірлерімен АҚШ патенттерімен ұзартылды. B. Hick and Son Corliss қозғалтқышын 1864 жыл шамасында Ұлыбританияға алғаш рет енгізді. 1870 жылдан кейін көптеген басқа компаниялар Corliss қозғалтқыштарын өндіруді бастады. Олардың ішінде William A. Harris Steam Engine Company, Worthington Pump and Machinery Company және Allis Chalmers компаниялары бар. Жалпы, бұл машиналар кім өндіргеніне қарамастан Corliss қозғалтқыштары деп аталды.

Жүз жылдық қозғалтқыш

Corliss Centennial Engine – 1876 жылы Филадельфияда өткен Америка Құрама Штаттарының жүз жылдық көрмесіндегі барлық көрмелерді, ұзындығы бір шақырымнан астам шахталар арқылы қуаттандырған, арнайы салынған айналмалы сәулелі қозғалтқыш. Президент Улисс С. Грант және Бразилия императоры Педро II қосып жұмыс іскерген қозғалтқыш, көрме бойында көпшілік назарына ұсынылды. Қозғалтқыш екі цилиндрден тұрды, олар қатар орналасқан. Әрбір цилиндрдің диаметрі 3 метрге дейін жеткен, ал поршеннің илемдеуі 10 фут (3 м) болды. Centennial Engine 45 фут (14 м) биіктікте, 30 фут (9 м) диаметрлі дөңгелекке ие және қуаттылықты құрады. Көрмеден кейін ол бөлшектелді және Провиденс қаласындағы Corliss зауытына қайтарылды. Жеті жылдан кейін ол сатылып, 1910 жылға дейін Джордж Пуллманға тиесілі Чикагодағы зауытын қуатпен қамтамасыз етті, содан кейін металл тескісі ретінде сатылды. Бұл қозғалтқыш мәдени иконаға айналды, сондықтан көптеген қазіргі тарихшылар Corliss Engine (немесе Corliss Steam Engine) терминін Corliss клапандық механизмімен жабдықталған қозғалтқыштардың жалпы класына емес, осы нақты қозғалтқышқа қатысты қолданады.

Жұмыс істеп тұрған қозғалтқыштар тізімі

Орналасу орны Өндіріс күні Орнату күні Жылқы күші Айналымдар саны (RPM) Сілтеме
Альберт Сити Threshermen & Collector Showca. 1920 Белгісіз 125 120
Амадор Сау тегермені 1904 2007 60 100
Антик газ және бу қозғалтқышы мұражайы 1911 1978 Белгісіз 80
Антик газ және бу қозғалтқышы мұражайы 1900 1986 Белгісіз Белгісіз
Lille өнер және шеберлік мектебі 1900 1900 75 60
Бэнкрофт сарайы 1920 1920 600 68
Болтон бу мұражайы 1902 1992 180 75
Болтон бу мұражайы 1914 1995 250 Белгісіз
Братч сорғы станциясы 1894 немесе 1895 1895 немесе 1896 Белгісіз 24
Колдхарбор Миллер мұражайы 1910 Белгісіз 300 Белгісіз
Коннектикут Антик машиналар қауымдастығы 1910 2008 100 Белгісіз
Дентон ферма паркі 1905 Белгісіз 350 Белгісіз
Distillerie Dillon 1922 Белгісіз Белгісіз Белгісіз
Ellenroad Ring Mill 1892 Белгісіз 2650 59
Gladstone Pottery Museum Белгісіз 1925 Белгісіз Белгісіз
Glenn Beedy ауыл шаруашылығы және өнеркәсіп мұражайы 1923 1992 100 100
Grand Rapids қоғамдық мұражайы 1905 Белгісіз Белгісіз Белгісіз
Glenwood Resource Center 1907 19 желтоқсан 1907 Белгісіз 120
Hesston Steam Museum Белгісіз Белгісіз Белгісіз Белгісіз
Hook Norton Brewery Белгісіз 1899 25 Белгісіз
Markham Grange Steam Museum 1909 1998 700 80
Mill Meece сорғы станциясы Белгісіз Белгісіз Белгісіз Белгісіз
Mississippi Industrial Heritage Museum 1905 2008 Белгісіз Белгісіз
Museo de la Caña de Azucar Hacienda Piedechinche Белгісіз 1950 Белгісіз Белгісіз
National Museum of Industrial History 1913 2015 400 42[53]
New England Wireless and Steam Museum 1892 1978 150 80
New England Wireless and Steam Museum 1892 1977 150 80
New England Wireless and Steam Museum 1911 1969 150 80
Nittany Antique Machinery Association Белгісіз Белгісіз 150 Белгісіз
Old Thresher's Reunion Heritage Museum Белгісіз Белгісіз 750 36
Old Thresher's Reunion Heritage Museum 1920 Белгісіз 600 150
Pawnee County Fairgrounds 1912 Белгісіз Белгісіз 150
Queen Street Mill 1895 1895 500 68
Saraya қант фабрикасы Белгісіз 1925 Белгісіз Белгісіз
Science Museum, London: Burnley Ironworks Engine 1903 1903 700 76
Stephenson County Antique Engine Club of Freeport, Illinois 1914 1989 1500 45
The Henry Ford 1859 Белгісіз 500 70
The Steam Museum 1900 1986 100 90
Tokomaru Steam Museum 1916 1976 335 60
Trencherfield Mill 1907 1907 2500 68
Western Museum of Mining & Industry 1895 Белгісіз 500 100