Vass vattenrör panna

En vattenrörspanna från Reed byggd för HMS Janus från 1895: det ofullständiga höljet ger en vy över arrangemanget av de ånggenererande rören. De två stora, externa rören vid den bortre änden och ett annat par längst bort, så kallade "fallrör", ledde kallare vatten från den övre kammaren till de två nedre kamrarna, vilket förbättrade cirkulationen.

Reed vattenrörspanna var en typ av vattenrörspanna utvecklad av J. W. Reed, chef för motorfabriken vid Palmers Shipbuilding and Iron Company i Jarrow , England, där den tillverkades från 1893 till 1905. Vid denna tidpunkt var Palmers en vertikal integrerad verksamhet: på sitt varv i Jarrow, med järnmalm från sin egen gruva i North Yorkshire , producerade man det järn och stål som behövdes för sina fartyg, samt motorer och pannor av sin egen design.

Avsedd för användning i ångframdrivning av fartyg, liknade Reed-vattenrörspannan andra pannor som Normand och Yarrow , själva utvecklingen av du Temple-pannan . Dessa skilde sig från lokomotivpannor, även kända som " brandrörspannor ", genom att eldrörspannan bestod av en cylinder fylld med vatten, som värmdes upp av rör som passerade genom den och transporterade avgaser från en ugn , i vattenröret. pannan var situationen den omvända, med vatten som passerade genom ångalstrande rör monterade direkt ovanför ugnen. Fördelarna med vattenrörspannan inkluderade jämförande lätthet och förmågan att köra vid högre tryck. Omkring 170 av Reeds vattenrörpannor installerades i fartyg från den kungliga flottan , i två av vilka de installerades för att ersätta pannor som kasserats av amiralitetet .

Design

Reed vattenrörspanna utvecklades och patenterades 1893 av J.W. Reed, chef för motorfabriken på Palmers Shipbuilding and Iron Company, som tillverkade den. Vid den sista fjärdedelen av 1800-talet hade Palmers blivit en av Storbritanniens största skeppsbyggare och under sin verksamhet mellan 1851 och 1933 producerade den "mer än 900" fartyg. Det var dock en vertikalt integrerad verksamhet: från omkring 1857 ägde den sin egen källa till järnmalm , utvunnen nära North Yorkshires kust i närheten av Whitby och Saltburn , och, enligt lokalhistorikerna Jim Cuthbert och Ken Smith, "det sades att [Palmers varv] tog in järnmalm i ena änden ... och skickade iväg den igen i andra änden i form av färdiga skepp." Således var Reed-vattenrörspannan ett naturligt tillskott till företagets produktion, som tidigare hade inkluderat andra konstruktioner av panna, såsom Belleville-pannan, förutom ångmaskiner.

Den liknade dess föregångare du Temple-pannan och andra utvecklingar från den, såsom Normand- och Yarrow -pannorna, genom att var och en hade tre cylindriska vattenkammare arrangerade för att bilda en triangel eller, sett från ena änden, en inverterad "V"-form : hela pannan var fylld med vatten utom den övre delen av den övre kammaren, som möjliggjorde uppsamling av ånga, och var förbunden med två banker av ångalstrande rör till de två nedre kamrarna, mellan vilka det fanns en ugn . Vattenrörspannor kunde arbeta vid högre tryck och var mycket lättare än lokomotivpannor, även kända som " brandrörspannor " eller, när de användes i fartyg, som "marinpannor". I dessa fanns vatten i en enda trumma genom vilken rör förde avgaser från en ugn: en lokomotivpanna måste konstrueras av material med tyngre spårvidd, eftersom den större storleken på den enda trumman krävde ett tjockare skal, och medan rören i en vattenrörspanna utsattes endast för spänningar från ångan och trycksatt vatten inuti, en lokpannas rör utsattes för kompression utifrån, vilket återigen krävde tjockare material.

Längs- och tvärsnitt av en vattenrörspanna från Reed installerad i torpedbåtsförstöraren HMS Lightning från 1895: de svarta linjerna intill och ovanför de ångalstrande rören i tvärsnittet är bafflar utformade för att optimera passagen av heta gaser runt rören . Båda diagrammen illustrerar den designade vattennivån i den övre kammaren, under vilken de ångalstrande rören var anslutna.

I Normand-pannan var rören jämförelsevis raka och en del av de i de inre och yttre raden av varje bank formades till "rörväggar" för att leda heta gaser som genererades av ugnen genom pannan. I Reed-pannan böjdes rören till uttalade kurvor med varierande radier för att maximera ytan och därmed ångproduktionen, och baffel användes för att rikta heta gaser. Den lägsta delen av de lägsta rören av Reed-pannor böjdes ursprungligen till snäva, "vågiga" kurvor, också för att maximera ytan, men detta avbröts 1901 eftersom det hämmade flödet av vatten och därmed även ånga. Vidare avsmalnande den yttre diametern på rören vid deras nedre ändar från 1 + 1 ⁄ 16 tum (27 mm) till 7 ⁄ 8 tum (22 mm) för att förbättra passagen av heta gaser mellan dem. De var anslutna vinkelrätt mot kamrarna i varje ände, liksom rören i Normand-pannan, för att minska spänningen. Men i Reed-pannan gjordes dessa anslutningar av halvsfäriska ytor, vilket möjliggjorde "ett visst vinkelspel". Rören säkrades med muttrar inuti kamrarna vid varje ände. Handhål gav åtkomst till bottenkamrarna och ett manhål gav åtkomst till övre kammare, vilket möjliggjorde snabbt utbyte av defekta rör. I båda typerna av pannor sammanfogade de ångalstrande rören den övre kammaren under den designade vattenlinjen för att förhindra att de överhettades: i en annan typ av vattenrörspanna, Thornycroft , förenade de ånggenererande rören den övre kammaren ovanför vattenlinjen, och deras toppar "sågs bli glödheta när vattnet var lågt." Överhettade rör riskerade att gå sönder. Stora externa "fallrör" överförde vatten från den övre kammaren till de två nedre. Stuprören främjade således konvektion i pannan, som behövde vara snabb på grund av rörens ringa diameter, och utgjorde "en väsentlig del av [dess] ramverk."

Ånga samlades in i en kupol ovanpå den övre kammaren, från vilken den passerade ut ur pannan för användning via maskinrumskontroller, och i Reed-pannan var alla utom kupolen och ändarna av de tre vattenkamrarna inneslutna i en dubbel -skiktat hölje med luftspalt och asbestfoder som minskade temperaturen på det yttre lagret. Höljet steg upptill för att bilda ett utlopp för heta gaser in i en tratt . Ugnen matades med kol av stokers genom eldstadsdörrar i ena änden, och medan Normand-pannan krävde en eld på cirka 18 tum (460 mm) djup, krävde Reed-pannan en grundare på mellan 8 och 12 tum (200–12 tum). 300 mm). Luft släpptes in i ugnen genom luftgapet i pannhuset, vilket gav en tillförsel av uppvärmd luft som leddes till baksidan av askfatet . Denna luft kom in i askfatet genom tre dörrar som tillsammans med eldstadsdörrarna stängdes automatiskt om ett rör gick sönder, avsikten var att förhindra lågor, ånga och skräp att tränga in i pannrummet . En konstant tillförsel av rent vatten var väsentligt för denna typ av panna, eftersom brist på vatten snabbt skulle resultera i en tom panna med risk för allvarliga skador från ugnen, och avsättning av eventuella föroreningar, såsom kalk, skulle resultera i en betydande förlust av effektivitet och kan blockera rören. För att komma till rätta med detta problem cirkulerade pannmatarvattnet i ett slutet system från pannan som ånga till motorerna och sedan till kondensorer , från vilka det återvände som vatten till pannan, vilket fullbordade en cykel. Men viss oavsiktlig förlust av vatten från systemet var oundviklig, och den franska mariningenjören Louis-Émile Bertin betraktade en vattenförlust på 5 % per cykel som det maximala som kunde uppstå i en vattenrörspannainstallation. Därför krävdes ytterligare matarvatten, och det tillfördes av apparater som en förångare , som monterades i HMS Spiteful , byggd av Palmers och lanserades 1899. Varje panna hade sin egen matarvattenpump och en matarvattenregulator också av Reeds design.

Ett tvärsnitt och en plan över anslutningen mellan vattenrör och en vattenkammare i en Reed-panna. De sfäroidformade hylsorna "3" skruvas fast på rören, som sedan förs in i hål i vattenkammarens vägg som har något större diameter än rören; rören säkras sedan med muttrar "N" på insidan av kammaren.

En annan typ av panna som liknar och senare än du Temple-pannan var Yarrow-pannan, som vanligtvis undvek externa fallrör efter att dess designer, Alfred Yarrow, 1896 visade att de inte var nödvändiga för cirkulationen av vatten inuti en panna av denna typ. Men medan Yarrow-pannan använde helt raka rör genom vilka vatten och ånga cirkulerade mer fritt, ansågs den av vissa samtida författare i ämnet, såsom Leslie S. Robertson, som "bakom" i sin cirkulation på grund av frånvaron av fallfallare. . Medan Yarrow-pannorna som monterades på pansarkryssaren HMS Warrior från 1905 avdunstade 11,664 pund (5,291 kg) vatten per pund (454 g) kol vid 100 grader Celsius (212 grader Fahrenheit ) med naturligt djupgående med samma panna. som monterad på torpedbåtsförstöraren HMS Star från 1896 avdunstade 12 pund (5,44 kg). En fördel med Yarrow-pannan var viktmässigt: medan Reed-pannorna i kryssaren HMS Pegasus från 1897 producerade 38,5 indikerade hästkrafter (IHP) per ton (1016 kg) panna vid full effekt, i samma mått hade Yarrow-pannorna en något tidigare Swordfish -klass torpedbåt jagare producerade 73 IHP. Men medan till exempel en Star -class torpedbåtsjagare från 1896 krävde fyra Reed-pannor för att uppnå sin specificerade toppfart på 30 knop , krävde ett liknande Swordfish -klass fartyg åtta Yarrow-pannor för att uppnå sin specificerade toppfart på 27 knop. Som monterad på torpedbåtsförstöraren HMS Lightning 1895 vägde en torr Reed-panna 13,25 ton (12,44 ton).

En Reed-panna kunde konstrueras för att fungera vid inre tryck på upp till 300 pund per kvadrattum (2 068 kilopascal ) och, som konstruerad för torpedbåtsförstörare som Spiteful , som kunde ånga i 30 knop, en uppsättning av fyra pannor och tillhörande maskiner krävde nästan 25 miles (40 kilometer) slang. Sammantaget var hennes fyra pannor vardera cirka 12 fot (3,7 m) långa och 10 fot (3 m) breda och, från de plattformar som hennes stokers arbetade på, kända som "firing flats", cirka 10 fot (3 m) höga. Medan var och en av åtta Reed-pannor i Pegasus hade en gallerarea på cirka 45 kvadratfot (4,2 m ² ) och en uppvärmningsarea på cirka 2 360 kvadratfot (219 m ² ), producerade de tillsammans upp till 7 127 IHP (5 315 kilowatt ) .

Produktion och användning

De flesta större pannkomponenter i denna bild av pannverkstaden i Palmers omkring 1900 är för Reed-vattenrörspannor.

Vassvattenrörspannor var en "specialitet" av motorfabriken på Palmers, som kunde producera en "tung marinpanna" i veckan, förutom "ett stort antal vattenrörspannor". Medan utrustning designad av Reed användes i handelsfartyg , till exempel SS Hanoi som byggdes i Sunderland 1893 för den franska posttjänsten mellan Haiphong i Vietnam och Hong Kong i Kina, användes cirka 170 av hans vattenrörspannor i fartyg från Royal Marin . Dessa inkluderade kryssare, jagare och kanonbåtar , förutom torpedbåtjagare, av vilka Palmers ensam byggde 16. Bland dessa var Spiteful , där pannorna senare anpassades för att bränna eldningsolja . Vasspannor installerades också i fartyg som amiralitetet beställt från andra skeppsbyggare, till exempel vid floden Clyde i Skottland. Två torpedbåtsjagare byggda av Hanna, Donald & Wilson från Paisley , HMS Fervent och HMS Zephyr , båda lanserade 1895, försågs med fyra Reed-pannor vardera på order av amiralitetet och till en kostnad av £14 200, efter att de avvisat loket pannor installerade av sina byggare. På liknande sätt HMS Niger , en torpedkanonbåt byggd av Barrow Shipbuilding Company i Barrow-in-Furness , Cumbria , 1892, sina pannor ersatta med Reed-pannor 1902. Tillverkningen av Reed-vattenrörspannan upphörde 1905.

Se även

• Trefatspanna

Bibliografi

•   Anon. (1893), "Hanoi" , Engineering , 15 : 38–9, OCLC 7540352
•   Anon. (14 februari 1896), "The Reed water-tube boiler" (PDF) , Ingenjören : 172, OCLC 5743177 , arkiverad från originalet (PDF) den 14 februari 2017 , hämtad 14 februari 2017
•   Anon. (5 maj 1899), "The Naval Boiler of the future" (PDF) , Ingenjören : 427–9, OCLC 5743177 , arkiverad från originalet (PDF) den 14 februari 2017 , hämtad 14 februari 2017
•   Anon. (1902a), "Palmer's Shipbuilding and Iron Company, Jarrow-on-Tyne" , Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers : 613–6, OCLC 863604422
•   Anon. (1902b), "Water-tube boilers, from a naval view" , Page's Magazine , 1 (4): 423–5, OCLC 981215806
•   Anon. (1904), "The British Amiralty ..." , Scientific American , 91 (2): 27, ISSN 0036-8733
•   Anon. (18 mars 1932), "The late Mr J. W. Reed" (PDF) , The Engineer : 303, OCLC 5743177 , arkiverad från originalet (PDF) den 15 februari 2017 , hämtad 15 februari 2017
•   Bertin, LE (1906), Marine Boilers: Their Construction and Working Dealing More Speciellt med Tubulous Boilers , övers. & ed. LS Robertson (2:a upplagan), van Nostrand, OCLC 752935582
•   Busley, C. (1902), The Marine Steam Engine: Dess Construction, Action and Management, vol. 1, översatt av Cole, HAB (3:e upplagan), Lipsius & Tischer, OCLC 557623871
•   Cuthbert, J.; Smith, K. (2004), Palmers of Jarrow 1851 – 1933 , Tyne Bridge Publishing, ISBN 1-857951-96-4
•   Dillon, M. (1900), Some Account of the Works of Palmers Shipbuilding & Iron Company Limited , Franklin, OCLC 68103311
•   Liversidge, JG (1906), Engine-Room Practice A Handbook for the Royal Navy and Mercantile Marine: Treating of Management of the Main and Auxiliary Engines on Board Ship ( 5:e upplagan), Griffin, OCLC 266076180
•   Lyon, D. (2005) [1996], The First Destroyers , Mercury, ISBN 1-84560-010-X
•   McFarland, WM (1898), "The Status of the Water-Tube Boiler in the American Marine" , The Engineering Magazine , 14 : 411–35, OCLC 265473122
•   NID (1902), "Naval notes: Monthly notes on naval progress in construction and armament" , Page's Magazine , 1 (4): 413, OCLC 981215806
•   Ritchie Leask, A. (1892), Triple and Quadruple Expansion Engines and Boilers and their management , Tower, OCLC 266994925
•   Robertson, LS (1901), Water-Tube Boilers: Baserat på en kort kurs av föreläsningar vid University College, London, Murray, OCLC 5640870
•   Sennett, R.; Oram, HJ (1899), The Marine Steam Engine: A Treatise for Engineering Students, Young Engineers, and Officers of the Royal Navy and Mercantile Marine ( 4:e upplagan), Longmans, Green, OCLC 36345208