Las calderas de tubos de agua en espiral son una familia de calderas de tubos de agua verticales . Sus tubos generadores de vapor son tubos en espiral estrechos, dispuestos de forma circular alrededor de un tambor de agua vertical central.
Los tubos de agua son largos, numerosos y de 50 mm (2 pulgadas) de diámetro o menos. Esto proporciona un área de calentamiento extremadamente grande y, por lo tanto, una buena capacidad para generar vapor. "Se obtiene una superficie de fuego máxima en un espacio dado, y así se hacen posibles grandes economías de combustible". [1]
Como tanto el tambor como los tubos son de pequeño diámetro, las calderas también son adecuadas para uso a alta presión. Sin embargo, las calderas entraron en servicio desde el principio, como uno de los primeros diseños de tubos de agua de tubo pequeño, por lo que rara vez se han utilizado para altas presiones o con turbinas de vapor .
Las diferencias entre estos tipos de calderas están en la disposición de sus tubos de agua. Todos comparten el mismo diseño básico. La carcasa exterior de la caldera es de placas de acero, revestidas con ladrillos refractarios y no interviene en su zona de calentamiento.
Caldera Climax
La gran caldera industrial conocida como Climax fue una de las primeras de este tipo general. [2] Fue inventado por Thomas F. Morrin y Walter W. Scott de Nueva Jersey y fue patentado en 1884. [3] [4] [5]
Los tubos de agua eran bucles de una sola vuelta alineados en diagonal y dispuestos en niveles horizontales. La entrada del tubo superior está verticalmente por encima de la entrada inferior del tubo adyacente. En la patente original, los tubos tienen forma de horquilla con secciones radiales rectas. [3] Los diseños posteriores utilizaron un radio exterior más grande y tubos "en forma de pera", [1] finalmente una forma de tubo que era casi el radio de la carcasa exterior. [2] Reducir la curvatura de los tubos de esta manera reduce los efectos de la expansión debido al calentamiento y el riesgo de fugas en las entradas de los tubos. El nivel del agua de estas calderas era aproximadamente 3/4 de la altura de los niveles de los tubos, [3] por lo que los tubos superiores se llenaron de vapor en lugar de agua. Por encima de los bancos de tubos se utilizó un solo tubo espiral plano como economizador o calentador de agua de alimentación. [2]
El horno utilizado para encender estas grandes calderas era anular, a menudo con cuatro o más puertas cortafuego separadas . La caldera también se quemó con éxito con bagazo , desechos de plantas o desechos. Cuando se utilizaron para la producción continua de alta potencia, como para la generación de electricidad, algunos también se utilizaron con los primeros fogoneros automáticos . [2]
Una ventaja de estas calderas fue la rapidez con la que se pudieron construir. Un factor en esto fueron sus carcasas de acero prefabricadas que se atornillaron juntas en secciones. [5] Aunque no se aprovechó su potencial de alta presión, se ganaron una reputación de confiabilidad y servicio prolongado entre revisiones. [2]
Estas calderas fueron desarrolladas por Morrin & Scott en "Clonbrook Steam-Boiler Works" y no tienen conexión ni con Climax Locomotive Works ni con sus locomotoras madereras . [6] Fueron autorizados para la producción a "Clonbrook Steam-Boiler Co.", pero en 1896, su gerente anterior, Thomas J. Lawler, comenzó la producción de una caldera de la competencia en "Columbian Steam-Boiler Works" y Morrin & Scott con éxito. los demandó por infracción de las patentes de Climax. [1]
Caldera Lune Valley
La caldera de Lune Valley era una pequeña caldera de aceite, utilizada por Lune Valley Engineering Co. de Lancaster , Inglaterra, para lanchas de vapor y pequeños barcos de vapor . [7] [8] Cada tubo generador de vapor constaba de tres vueltas, lo que daba una mayor superficie de calentamiento para el número de juntas de tubería a realizar. Estas bobinas todavía estaban dispuestas en niveles.
Una ventaja para el uso de los barcos de vapor fue su rápida generación de vapor desde el frío, el tiempo necesario para alcanzar una presión útil, en lugar de la velocidad de generación de vapor una vez caliente. Esto fue el resultado de dos características: en primer lugar, la baja masa de metal en la superficie de calentamiento se elevó rápidamente a la temperatura. En segundo lugar, la elasticidad de los tubos en espiral hizo que la caldera pudiera ser "forzada" por el frío, sin el riesgo de daño que pudiera sufrir una locomotora o caldera de lancha . El tambor central podía permanecer frío después de que los tubos estuvieran en acción y hirviendo, sin ejercer una tensión mecánica excesiva en sus accesorios.
Lune Valley también produjo otra forma de caldera de tubo de agua para lanzamientos de vapor. Este tenía dos tambores de agua horizontales verticalmente uno encima del otro, con tubos de horquilla horizontales entre ellos. Esto era más pequeño y más sencillo de hacer que la forma de espiral.
Caldera Bolsover Express
La caldera Bolsover Express fue diseñada por Bolsover Bros. de Whitby para su uso en vagones de vapor . En particular, estaba destinado a volver a hervir los vagones de vapor Stanley . [9] [10]
Los tubos son curvas diagonales simples, que se extienden verticalmente desde un anillo inferior de juntas de tubo hasta un anillo superior. Hay menos tubos y una superficie menos expuesta para cada tubo que en los diseños anteriores. Como los tubos también están más cerca de la vertical, la circulación dentro de ellos es vigorosa, tienen mayor poder de evaporación por área y una caldera adecuadamente encendida con un quemador de combustible líquido aún puede generar un gran volumen de vapor. [11]
Caldera illingworth
Los tubos del diseño de la caldera Illingworth son espirales, pero envueltos alrededor del tambor de vapor central, en lugar de sentarse junto a él. El tambor tiene cabezales radiales de gran diámetro en la parte superior e inferior, y los tubos del generador de vapor en espiral se unen a estos tubos. [12] Un diseño típico tiene cuatro cabezales, con los tubos espirales en cuatro hélices concéntricas de alternancia de manos, y cada tubo gira alrededor de tres vueltas antes de unirse al otro cabezal. Por lo tanto, hay menos tubos, dieciséis en este caso, pero cada uno es más largo (se sugiere entre 260-280 diámetros de orificio [12] ) y, por lo tanto, la caldera sigue siendo una disposición densa de área de calentamiento en un espacio pequeño.
Referencias
- ^ a b c "Morrin v. Lawler, Tribunal de Circuito de Nueva York" . 6 de octubre de 1898.
- ^ a b c d e Kennedy, Rankin (1912). El libro de motores y generadores de energía modernos . V . Londres: Caxton. págs. 93–98.
- ^ a b c EE. UU. 309727 Generador de vapor, Morrin & Scott, 1884
- ^ US 463307 Generador de vapor, Morrin & Scott, 1891
- ^ a b Estados Unidos 463308 Generador de vapor, Morrin, 1891
- ^ "Catálogo de la caldera de seguridad de tubos de agua Morrin" Climax " .
- ^ Harris, Model Boilers , págs. 56-58
- ^ "Caldera de nutria: Construcción de una lancha de vapor de 19 '" . Consultado el 1 de agosto de 2016 .
- ^ "Chasis de coche de vapor Stanley 20194, Nueva Zelanda" . 1920 Stanley Register .
Restaurado en 1956-8 con una caldera y quemador Bolsover "Express".
- ^ Ralph Neville (junio de 1934). "Algunas aventuras con un coche de vapor Stanley rejuvenecido de 1912 Vintage" (PDF) . Desarrollos de vagones de vapor y aviación de vapor . III (28).
- ^ Harris, KN (1974). Modelo de Calderas y Calderería . MAPA. págs. 58–59. ISBN 0-85242-377-2.
- ↑ a b Harris, Model Boilers , págs. 58-59