Спиральный водотрубный котел

Спиральные водотрубные котлы — семейство вертикальных водотрубных котлов . Их парогенерирующие трубы представляют собой узкие спиральные трубки, расположенные по кругу вокруг центрального вертикального водяного барабана.

Водяные трубы длинные, многочисленные и диаметром 2 дюйма (50 мм) или меньше. Это обеспечивает чрезвычайно большую площадь нагрева и, следовательно, хорошие возможности для парообразования. «В данном пространстве достигается максимальная поверхность огня, и, таким образом, становится возможной большая экономия топлива». ^[1]

Поскольку и барабан, и трубы имеют малый диаметр, котлы также подходят для использования при высоком давлении. Однако котлы были введены в эксплуатацию довольно рано, как одни из первых конструкций водотрубных котлов с малыми трубами, и поэтому они редко использовались для высоких давлений или с паровыми турбинами .

Различия между этими типами котлов заключаются в расположении их водяных труб. Все они имеют одинаковую базовую компоновку. Наружный корпус котла выполнен из стальных пластин, облицованных огнеупорным кирпичом , и не играет никакой роли в их площади нагрева.

Большой промышленный котел, известный как Climax, был одним из первых в этом общем типе. ^[2] Он был изобретен Томасом Ф. Моррином и Уолтером В. Скоттом из Нью-Джерси и был запатентован в 1884 году. ^{[3] [4] [5]}

Водопроводные трубы представляли собой одновитковые петли, выровненные по диагонали и расположенные в горизонтальные ярусы. Верхний вход трубы находится вертикально над нижним входом соседней трубы. В оригинальном патенте трубы имеют форму шпильки с радиальными прямыми секциями. ^[3] Более поздние конструкции использовали больший внешний радиус и «грушевидные» трубы, ^[1] наконец, форму трубы, которая была почти радиусом внешнего корпуса. ^[2] Уменьшение кривизны труб таким образом снижает эффекты расширения из-за нагрева и риск утечки на входах труб. Уровень воды этих котлов составлял около 3/4 высоты ярусов труб, ^[3] так что верхние трубы были заполнены паром, а не водой. Над пучками труб использовалась одна плоская спиральная труба в качестве экономайзера или подогревателя питательной воды. ^[2]

Топка, используемая для сжигания этих больших котлов, была кольцевой, часто с четырьмя или более отдельными топочными дверцами . Котел также успешно сжигал жом , растительные отходы или мусор. Там, где они использовались для непрерывного производства высокой мощности, например, для выработки электроэнергии, некоторые из них также использовались с ранними автоматическими топками . ^[2]

Одним из преимуществ этих котлов была скорость, с которой их можно было построить. Фактором в этом были их предварительно изготовленные стальные корпуса, которые были скреплены болтами в секции. ^[5] Хотя их потенциал высокого давления не был использован, они приобрели репутацию надежных и долговечных между капитальными ремонтами. ^[2]

Эти котлы были разработаны Morrin & Scott на заводе «Clonbrook Steam-Boiler Works» и не имеют никакого отношения ни к Climax Locomotive Works , ни к их лесозаготовительным локомотивам . ^[6] Лицензия на их производство была выдана компании «Clonbrook Steam-Boiler Co.», но в 1896 году их предыдущий менеджер Томас Дж. Лоулер начал производство конкурирующего котла на заводе «Columbian Steam-Boiler Works», и Morrin & Scott успешно подали на них в суд за нарушение патентов Climax. ^[1]

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Котлы Climax» .

Котел Lune Valley был небольшим котлом на мазуте, который использовался компанией Lune Valley Engineering Co. из Ланкастера , Англия, для паровых катеров и небольших пароходов . ^{[7] [8]} Каждая трубка парогенератора состояла из трех витков, что давало большую поверхность нагрева для большего количества трубных соединений. Эти змеевики по-прежнему располагались ярусами.

Преимуществом для использования парохода было быстрое парение из холода, время достижения полезного давления, а не скорость парообразования после нагрева. Это было результатом двух особенностей: во-первых, малая масса металла в нагревательной поверхности быстро нагревалась до температуры. Во-вторых, эластичность спиральных трубок означала, что котел можно было «заставить» из холода, без риска повреждения, которое может получить котел локомотивного или баркасного типа . Центральный барабан мог оставаться холодным после того, как трубы были в действии и закипели, не создавая чрезмерной механической нагрузки на их арматуру.

Lune Valley также производила другую форму водотрубного котла для паровых запусков. Она имела два горизонтальных водяных барабана, расположенных вертикально друг над другом, с горизонтальными шпильковыми трубами между ними. Она была меньше и проще в изготовлении, чем спиральная форма.

Котел Bolsover Express был разработан компанией Bolsover Bros. из Уитби для использования в паровых вагонах . В частности, он был предназначен для повторного кипячения паров в вагонах Stanley . ^{[9] [10]}

Трубы представляют собой одинарные диагональные кривые, идущие вертикально от нижнего кольца трубных соединений к верхнему кольцу. Здесь меньше труб и меньше открытой поверхности для каждой трубы, чем в предыдущих конструкциях. Поскольку трубы также ближе к вертикали, циркуляция внутри них энергичная, они имеют большую испарительную мощность на единицу площади, и надлежащим образом разожженный котел с жидкотопливной горелкой может по-прежнему генерировать большой объем пара. ^[11]

Трубы в конструкции котла Иллингворта представляют собой спирали, но обернутые вокруг центрального парового барабана, а не расположенные рядом с ним. Барабан имеет радиальные коллекторы большого диаметра сверху и снизу, и спиральные трубы парогенератора присоединяются к этим трубам. ^[12] Типичная конструкция имеет четыре коллектора, причем спиральные трубы находятся в четырех концентрических спиралях чередующейся направленности, и каждая труба делает около трех оборотов, прежде чем присоединиться к другому коллектору. Таким образом, труб меньше, в данном случае шестнадцать, но каждая из них длиннее (предполагается, что между 260-280 диаметрами отверстия ^[12] ), и поэтому котел по-прежнему представляет собой плотное расположение зоны нагрева в небольшом пространстве.