Little Eaton Tramway Replica Wagon small - 철도 운송 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
본문: Steam locomotive components
보일러
소방관 보일러는 증기 기관차의 표준 관행이었습니다. 다른 유형의 보일러가 평가되었지만 수관 Brotan 보일러를 사용한 헝가리의 약 1,000 대의 기관차를 제외하고는 널리 사용되지 않았습니다. [ 인용 필요 ]
보일러와 화실이 노출된 증기기관차(왼쪽의 화실)
보일러는 연료를 태우는 화실, 물이 증기로 바뀌는 배럴, 화실 외부보다 약간 낮은 압력으로 유지되는 연기 상자로 구성됩니다.
나무, 석탄 또는 코크스와 같은 고체 연료는 소방관이 문을 통해 화실에 던져 넣고, 연료가 연소 될 때 연료를 침대에 고정하는 화격자 세트에 던져집니다. 재는 화격자를 통해 재팬으로 떨어집니다. 오일을 연료로 사용하는 경우 공기 흐름을 조정하고 화실을 유지 관리하며 오일 제트를 청소하기 위해 도어가 필요합니다.
소방관 보일러에는 화실을 연기 상자에 연결하는 내부 튜브가 있으며, 이를 통해 연소 가스가 흐르고 열이 물에 전달됩니다. 모든 튜브는 함께 보일러의 가스와 물 사이에 튜브 가열 표면이라고 하는 넓은 접촉 영역을 제공합니다. 보일러 물은 금속이 너무 뜨거워지는 것을 막기 위해 화실을 둘러쌉니다. 이것은 가스가 열을 물로 전달하는 또 다른 영역이며 화실 가열 표면이라고 합니다. 재와 숯은 가스가 실린더의 배기 증기에 의해 굴뚝(미국의 굴뚝 또는 굴뚝)으로 끌어올려질 때 연기 상자에 모입니다.
보일러의 압력은 운전실에 장착된 게이지를 사용하여 모니터링해야 합니다. 증기 압력은 운전자나 소방관이 수동으로 해제할 수 있습니다. 압력이 보일러의 설계 작동 한계에 도달하면 안전 밸브가 자동으로 열려 압력을 낮추고[30] 치명적인 사고를 방지합니다.
철도 기관차의 보일러 폭발 여파, c.1850
엔진 실린더의 배기 증기는 연기 상자의 굴뚝을 가리키는 노즐에서 뿜어져 나옵니다. 증기는 스모크 박스 가스를 동반하거나 끌어 당겨 화실 화격자 아래보다 스모크 박스의 압력을 낮게 유지합니다. 이 압력 차이로 인해 공기가 석탄층을 통해 위로 흐르고 불이 계속 타오르게 됩니다.
일반적인 소방관 보일러보다 더 높은 열효율에 대한 검색으로 인해 Nigel Gresley와 같은 엔지니어는 수관 보일러를 고려하게 되었습니다. LNER Class W1에서 콘셉트를 테스트했지만, 개발 과정에서 겪는 어려움은 해당 경로로 효율성을 높이려는 의지를 넘어섰습니다.
보일러에서 발생하는 증기는 기관차를 움직일 뿐만 아니라 호루라기, 브레이크용 공기 압축기, 보일러의 물 보충용 펌프 및 승용차 난방 시스템과 같은 다른 장치를 작동하는 데에도 사용됩니다. 증기에 대한 지속적인 수요는 보일러의 물을 주기적으로 교체해야합니다. 물은 기관차 입찰의 탱크에 보관되거나 탱크 기관차의 경우 보일러 주위에 감겨 있습니다. 탱크를 다시 채우려면 주기적으로 정차해야 합니다. 대안은 열차가 레일 사이에 위치한 트랙 팬 위를 지나갈 때 물을 모으는 텐더 아래에 설치된 스쿱이었습니다.
기관차가 증기를 생성하는 동안 보일러의 물의 양은 투명한 튜브 또는 사이트 글라스의 수위를 확인하여 지속적으로 모니터링됩니다. 보일러를 효율적이고 안전하게 작동하려면 사이트 글라스에 표시된 선 사이의 수평을 유지해야합니다. 수위가 너무 높으면 증기 생산이 떨어지고 효율이 손실되며 증기와 함께 물이 실린더로 전달되어 기계적 손상이 발생할 수 있습니다. 더 심각한 것은 수위가 너무 낮아지면 화실의 크라운 시트 (상단 시트)가 노출된다는 것입니다. 연소열을 전달하기 위해 시트 위에 물이 없으면 부드러워지고 고장이 나서 고압 증기가 화실과 운전실로 유입됩니다. 온도에 민감한 장치인 가용성 플러그의 개발은 소방관에게 물을 추가하도록 경고하기 위해 화실로 증기를 제어하여 배출하도록 했습니다.
스케일은 보일러에 축적되어 적절한 열 전달을 방해하며, 부식은 결국 보일러 재료를 재건하거나 교체해야 하는 지점까지 열화시킵니다. 대형 엔진에서 시동을 걸면 충분한 증기를 사용할 수 있을 때까지 보일러 물을 몇 시간 동안 예비 가열해야 할 수 있습니다.
보일러는 일반적으로 수평으로 배치되지만 가파른 경사가 있는 위치에서 작동하도록 설계된 기관차의 경우 수직 보일러 또는 보일러가 수평으로 유지되지만 바퀴가 레일의 경사에 맞게 기울어지도록 장착된 보일러를 고려하는 것이 더 적절할 수 있습니다.
증기 회로[편집]
작동 중인 증기 기관차의 열화상
보일러에서 생성된 증기는 부분적으로 채워진 보일러의 물 위 공간을 채웁니다. 최대 작동 압력은 스프링이 장착된 안전 밸브에 의해 제한됩니다. 그런 다음 수위 위에 장착 된 천공 된 튜브 또는 종종 조절기 밸브 또는 스로틀을 수용하는 돔에 의해 수집되며, 그 목적은 보일러에서 나가는 증기의 양을 제어하는 것입니다. 그런 다음 증기는 증기 파이프를 따라 엔진 장치로 직접 이동하거나 먼저 과열기의 습식 헤더로 통과 할 수 있으며, 후자의 역할은 열 효율을 향상시키고 보일러를 떠나는 상태 인 "포화 증기"에 부유 한 물방울을 제거하는 것입니다. 과열기를 떠날 때 증기는 과열기의 건식 헤더를 빠져 나와 증기 파이프를 통과하여 왕복 엔진의 실린더에 인접한 증기 상자로 들어갑니다. 각 스팀 상자 내부에는 스팀 상자를 실린더 공간의 끝과 연결하는 포트를 통해 증기를 분배하는 슬라이딩 밸브가 있습니다. 밸브의 역할은 두 가지입니다 : 각각의 새로운 증기 투여량의 유입과 작업을 마친 후 사용 된 증기의 배출.
실린더는 복동식이며 피스톤의 각 측면에 증기가 차례로 유입됩니다. 2기통 기관차에서는 차량의 양쪽에 하나의 실린더가 있습니다. 크랭크는 위상이 90° 다르게 설정되어 있습니다. 구동 휠이 완전히 회전하는 동안 증기는 4 개의 파워 스트로크를 제공합니다. 각 실린더는 회전당 두 번의 증기 주입을 받습니다. 첫 번째 스트로크는 피스톤 전면에 있고 두 번째 스트로크는 피스톤 후면에 있습니다. 따라서 두 개의 작동 스트로크. 결과적으로, 두 실린더의 각 피스톤면에 증기가 두 번 전달되면 구동 휠이 완전히 회전합니다. 각 피스톤은 커넥팅로드에 의해 양쪽의 구동축에 부착되고 구동 휠은 커플 링로드로 함께 연결되어 메인 드라이버에서 다른 휠로 동력을 전달합니다. 두 개의 "데드 센터"에서 커넥팅로드가 구동 휠의 크랭크 핀과 동일한 축에있을 때 커넥팅로드는 휠에 토크를 가하지 않습니다. 따라서 두 크랭크셋이 동시에 "데드 센터"에 있을 수 있고 바퀴가 이 위치에서 멈춰야 하는 경우 기관차는 움직이기 시작할 수 없습니다. 따라서 크랭크핀은 서로 90° 각도로 바퀴에 부착되므로 한 번에 한쪽만 데드 센터에 있을 수 있습니다.
각 피스톤은 크로스 헤드, 커넥팅로드 (미국의 메인로드) 및 구동 휠의 크랭크 핀 (미국의 메인 드라이버) 또는 구동 차축의 크랭크를 통해 동력을 전달합니다. 스팀 체스트의 밸브 움직임은 구동 액슬 또는 크랭크 핀에서 작동되는 밸브 기어라고 하는 일련의 막대 및 연결 장치를 통해 제어됩니다. 밸브 기어에는 엔진 역전, 밸브 이동 조정, 흡입 및 배기 이벤트 타이밍을 허용하는 장치가 포함되어 있습니다. 차단 지점은 밸브가 증기 포트를 차단하여 유입 증기를 "차단"하여 증기가 실린더로 유입되는 동안 스트로크의 비율을 결정하는 순간을 결정합니다. 예를 들어, 50% 컷오프는 피스톤 스트로크의 절반 동안 증기를 허용합니다. 스트로크의 나머지 부분은 증기의 팽창력에 의해 구동됩니다. 차단기를 주의 깊게 사용하면 증기를 경제적으로 사용할 수 있으며 결과적으로 연료와 물 소비를 줄일 수 있습니다. 따라서 차단을 제어하는 후진 레버(미국의 Johnson bar) 또는 스크류-리버서(장착된 경우)는 자동차의 기어 변속과 유사한 기능을 수행합니다 – 효율성을 희생하면서 최대 견인력을 제공하는 최대 차단은 정지 상태에서 출발하는 데 사용되는 반면 순항 시 10%의 낮은 차단이 사용됩니다. 견인력을 줄여 연료/물 소비를 줄입니다. [31]
배기 증기는 블라스트 파이프라고 불리는 노즐을 통해 굴뚝을 통해 기관차에서 위쪽으로 향하여 증기 기관차의 친숙한 "쉭쉭" 소리를 냅니다. 블라스트 파이프는 스모크 박스 내부의 전략적 지점에 배치되며, 동시에 보일러를 통해 흡입 된 연소 가스와 증기 분사의 작용에 의해 화격자가 통과합니다. 증기와 배기 가스의 두 가지 흐름의 결합은 모든 증기 기관차의 효율성에 매우 중요하며 굴뚝(또는 엄밀히 말하면 이젝터)의 내부 프로파일은 신중한 설계와 조정이 필요합니다. 이것은 많은 엔지니어들에 의해 집중적인 연구의 대상이었습니다 (그리고 종종 다른 사람들에 의해 무시되고 때로는 치명적인 결과를 초래했습니다). 드래프트가 배기 압력에 의존한다는 사실은 전력 공급과 발전이 자동으로 자체 조정된다는 것을 의미합니다. 무엇보다도, 연소를 위한 충분한 드래프트를 확보하는 동시에 배기 가스와 입자가 소비될 수 있는 충분한 시간을 제공하는 것 사이에서 균형을 맞춰야 합니다. 과거에는 강한 외풍이 화격자에서 불을 들어 올리거나 증기 기관차가 부럽지 않은 명성을 얻었던 연료, 먼지 및 오염 물질의 연소되지 않은 입자를 배출 할 수있었습니다. 또한, 배기 가스의 펌핑 작용은 증기를 받는 피스톤 측에 배압을 가하는 역효과를 일으켜 실린더 출력을 약간 감소시킵니다. 배기 이젝터 설계는 Chapelon, Giesl 및 Porta와 같은 엔지니어가 열 효율을 크게 개선하고 유지 보수 시간[32] 및 오염을 크게 줄이면서 특정 과학이 되었습니다. [33] 일부 초기 가솔린/등유 트랙터 제조업체(Advance-Rumely/Hart-Parr)에서 유사한 시스템을 사용했으며, 배기 가스량은 냉각탑을 통해 배출되어 증기 배출이 라디에이터를 통해 더 많은 공기를 끌어들일 수 있었습니다.
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