Una chimenea doble es una forma de chimenea para una locomotora de vapor , donde se duplica la abertura simple convencional, junto con el tubo de escape debajo de ella. Aunque las aberturas internas forman dos círculos, la apariencia exterior es como un único óvalo alargado.
Propósito
El diseño clásico de escape para una locomotora de vapor comenzó con Hackworth invención 's de la blastpipe , colocado en posición central dentro de una chimenea alta. Los desarrollos victorianos redujeron la altura de la chimenea, de modo que el tiro natural ya no era significativo. El diseño estándar era entonces una caja de humo circular de parche de tambor , con una sola boquilla de tubo de explosión que conducía a una chimenea con un tubo de enagua acampanado debajo. A partir del trabajo de teóricos como WFM Goss de la Universidad de Purdue , y más tarde SO Ell de Swindon , [1] se desarrollaron pautas en cada taller de locomotoras, describiendo cómo debían ser proporcionados. [2]
Se reconoció tanto que se necesitaría un diámetro particular de chimenea y tubo de escape para la capacidad de generación de vapor de cada caldera, como también que la conicidad cónica desde el tubo de escape hasta la chimenea no se podía hacer demasiado empinada. A medida que las calderas se volvieron más potentes, no solo el diámetro de la chimenea tuvo que aumentar, sino que también la altura mínima de la chimenea se hizo más larga, al igual que el tamaño creciente de las calderas restringió la altura libre disponible dentro del medidor de carga . Una altura de la chimenea [i] de al menos 24 pulgadas se consideró el mínimo viable. [1] En la década de 1930, era cada vez más difícil proporcionar tal altura y se buscaron otras soluciones.
Una solución a este límite fue adoptar una doble chimenea. Esto permitió un área de sección transversal adecuada para el flujo de aire, al tiempo que reducía el diámetro de cada uno y, por lo tanto, la altura mínima necesaria para una conicidad aceptablemente suave. [3] [ii]
Blastpipes Kylchap
Un desarrollo simultáneo fue el tubo de combustión Kylchap, que combina el esparcidor Kylälä del ingeniero finlandés Kyösti Kylälä y un tubo de estrangulamiento adicional agregado por el ingeniero francés André Chapelon . Esto dividió el área del tubo de explosión en cuatro boquillas más pequeñas y la inducción de tiro vertical a través de tres venturis apilados . Aunque el área total del tubo de escape se mantuvo constante, su perímetro y, por lo tanto, el área de mezcla con los gases de escape, se duplicó. Las enaguas adicionales también mejoraron la efectividad de la explosión para inducir una corriente de aire.
Aunque no hay ninguna razón por la cual un enfoque, ya sea la doble chimenea o el tubo de explosión de Kylchap, dependa del otro, el interés en ambos fue generalmente simultáneo y, por lo tanto, ambos a menudo se instalaron juntos.
Desventajas
Los primeros 50 de la clase Ivatt 4MT 2-6-0 se construyeron con chimeneas dobles. Sin embargo, estos funcionaron mal y se notaron como vapores deficientes. El trabajo en la planta de prueba estática en Rugby descubrió que la doble chimenea no tenía ninguna ventaja y también que había sido mal diseñada inicialmente. Cuando se revisó con una sola chimenea y mejoró el flujo de gas en la caja de humo, su tasa de vaporización se elevó de 9,000 lb / hora con una chimenea doble a 17,000 lb / hora con una sola chimenea, aunque todavía estaba por debajo del límite teórico, restringido por rejilla. tamaño, de 19.000 lb / hora. [4]
Una desventaja menor podría ser un chorro de escape "más suave" con el fin de eliminar el humo externo de la vista del conductor. Cuando la clase LNER A3 se equipó con chimeneas dobles a finales de la década de 1950, sufrieron problemas con el humo que oscurecía la vista desde la cabina. [iii] La solución a esto fue instalar pequeños deflectores de humo tipo Witte del patrón alemán.
Instalaciones notables
Muchas instalaciones de chimeneas dobles, al menos en el Reino Unido, se realizaron como conversiones experimentales en la década de 1930, más que como nuevas construcciones.
LNER A4
Nigel Gresley , el CME del LNER , fue un entusiasta seguidor de la práctica de la locomotora francesa, particularmente el trabajo de André Chapelon y los "Superpacifics" nórdicos de Marc de Caso . Cuando Gresley diseñó su clase P2 como sucesora de sus A3 , [iv] tuvo en cuenta este trabajo francés y también usó una doble chimenea con tubos explosivos Kylchap. Dos P2 se construyeron inicialmente, 2001 Cock O 'The North y luego 2002 Earl Marischal , ambos en 1934. También siguiendo la práctica francesa, 2001 se construyó con válvulas de asiento y, a modo de comparación, 2002 mantuvo las válvulas de pistón convencionales. Para evitar problemas con el humo que oscurece la visión del conductor, ambos fueron construidos con tapas de cuña en su caja de humo y placas de ala en los lados superiores de la misma, como se había usado para 10000 . Con el escape más agudo del 2001 equipado con válvula de asiento, esto tuvo éxito y el humo se proyectó hacia arriba, fuera de las ventanas de la cabina. Sin embargo, 2002 tuvo un escape más suave y dio problemas, hasta que fue reconstruido con deflectores de humo adicionales , espaciados alrededor de 18 pulgadas en paralelo a las placas de ala existentes. Ambas locomotoras se consideraron exitosas, pero 2002 tuvo la ventaja de la eficiencia, atribuida a los volúmenes más pequeños dentro de la caja de válvulas. [v] Cuando se construyeron los miembros adicionales de la clase P2, siguieron 2002 con válvulas de pistón y deflectores de humo adicionales. [5]
El primero de la clase A4 volvió a una sola chimenea y un tubo de escape convencional. En general, prestaron la mayor atención al flujo de gas, tanto en el lado de entrada como en el de escape. Con los P2, había una tendencia a un exceso de corriente, cuando se trabajaba duro en un corte largo, lo suficiente como para levantar el fuego. Para evitar esto, los A4 usaron una 'parte superior de puente' en su tubo de explosión, un anillo suelto que se elevó bajo la influencia de un fuerte chorro de explosión, aumentando el diámetro efectivo de la boquilla y reduciendo así el efecto de arrastre de la explosión. Este dispositivo no se podía aplicar ni a una chimenea doble ni a un tubo de explosión Kylala, pero no está claro si esa fue la única razón para el tubo de explosión simple simplificado. [6]
4468 Mallard el 28 de los A4 se construyó con una chimenea doble y tubos de explosión Kylchap en 1938. Esto se consideró un éxito y, por lo tanto, los tres últimos de la clase, construidos unos meses después, también se construyeron con ellos. [7] Toda la clase se reacondicionó de manera similar en la década de 1950, junto con algunos de los A3 . [7] [8]
Los pacifics A2 de Peppercorn se construyeron, después de la guerra, con tubos de explosión dobles Kylchap similares.
Jubileo de LMS
Cinco miembros de la clase LMS Jubilee fueron equipados experimentalmente con chimeneas dobles en diferentes momentos. El primero fue 5684 Jutland , una doble chimenea con enaguas Kylchap en 1937. [9] Esto mejoró tanto la capacidad de vaporización como también redujo el consumo de carbón, aunque se eliminó después de un año debido a problemas con el tiro excesivo que provocaba chispas de la chimenea y acumulación de cenizas en exceso de la caja de humo. [10] 5742 Connaught y 5553 Canadá fueron equipados con chimeneas dobles simples en 1940, que se retiraron de Canadá después de un corto tiempo, pero que Connaught llevó hasta 1955. [9]
Como parte de los experimentos en la planta de pruebas de Rugby , 45722 Defense fue equipado con una chimenea doble de 1956 a 1957. [11] En 1961 se instaló un escape doble en 45596 Bahamas que lo llevó a través de la extracción y en la conservación. [11] Dos motores más, 5735 Comet y 5736 Phoenix fueron reconstruidos con una caldera cónica 2A y doble chimenea en 1942. [12] Debían haber sido un prototipo para la reconstrucción de toda la clase pero, al final, el único Jubileos para ser tratados. Toda la clase Royal Scot fue reconstruida siguiendo líneas similares al igual que muchas de las locomotoras Fowler Patriot.
LMS Negro 5
LMS 'Black 5' 4767 se completó el último día del LMS, el 31 de diciembre de 1947. Fue único entre la clase de 842 personas en el sentido de que presentaba movimiento de enlace externo de Stephenson además de otras características experimentales; una chimenea doble, rodamientos de rodillos Timken en todas partes e iluminación eléctrica. [13] Estas modificaciones fueron parte de una serie de experimentos de George Ivatt para mejorar el ya excelente Black 5 diseñado por Stanier . La doble chimenea fue removida en 1953, debido al buen desempeño de la chimenea estándar y problemas con el más blando. Explosión de la chimenea doble que no despeja tan bien el humo de la cabina. [14] 4765 y 4766 también habían probado una chimenea doble similar, pero con el engranaje de válvulas estándar de Walschaerts. [14]
Algunos de los primeros Black 5 fabricados en BR se fabricaron con engranajes de válvulas Caprotti . Se construyó un lote de veinte, 44738-44757 , de los cuales los tres últimos también tenían chimeneas dobles. Las calderas de los motores Caprotti se elevaron 2 pulgadas, reduciendo aún más el espacio libre para la altura de la chimenea. Las cajas de válvulas Caprotti se dispusieron con las válvulas de entrada de 6.25 pulgadas (159 mm) en el exterior, alimentadas por grandes y prominentes tuberías de vapor, y las válvulas de escape de 7 pulgadas (180 mm) en el interior. El gran volumen de holgura que era inevitable dentro del cofre de la válvula de las válvulas de asiento del Caprotti tuvo un efecto similar al de un cable largo en el ajuste de la válvula. En contraste con el motor Stephenson, [vi] esto llevó a que estos motores funcionaran bien a alta velocidad pero mal para subir. Aunque la intención de probar el engranaje de válvulas Caprotti había sido reducir el mantenimiento, el consumo de carbón seguía siendo importante. Estos motores se consideraron más hambrientos de carbón de lo habitual ya que la corteza de escape audiblemente aguda tuvo un efecto en el tiro de la cámara de combustión. Los ejemplos de la doble chimenea, sin embargo, tenían una corteza más suave y, por lo tanto, consumían menos. [15]
Se probó un segundo lote de dos motores más equipados con Caprotti en 1951, 44686 y 44687 . Estos eran de un diseño diferente, con un accionamiento mecánico mejorado a los camboxes, y ambos con chimeneas dobles. Para reducir el volumen del 'espacio muerto' dentro del cofre de la válvula, las válvulas de escape se redujeron de tamaño para que ahora sean iguales a las entradas. El diseño de la transmisión mecánica se consideró exitoso y se copió para los pocos motores Caprotti posteriores construidos para las clases BR Standard. Sin embargo, el comportamiento de un buen rendimiento a alta velocidad pero una falta de potencia con cortes bajos fue el mismo que el de los otros motores. Todos los motores Caprotti mantuvieron sus chimeneas dobles y se notó que su escape aún en staccato no tuvo problemas para eliminar el humo de la cabina. [dieciséis]
Clase Great Western King
En septiembre de 1955, la clase 6015 King Richard III de GWR King fue equipada con una doble chimenea para pruebas. Estos fueron exitosos y por eso toda la clase se reacondicionó con ellos. Algunos miembros de la clase Castle fueron reacondicionados de manera similar. Las pruebas con un dinamómetro en el transporte de la Riviera de Cornualles en 1956 no mostraron un aumento evidente en el rendimiento, pero sí mostraron una mejora del 8% en la eficiencia del consumo de carbón. El consumo de agua se mantuvo constante, lo que indica que se trataba de una mejora en la combustión y la transferencia de calor, en lugar de la reducción de la contrapresión del escape del motor, indicada por algunas otras pruebas. [17]
Clases estándar de los ferrocarriles británicos
Los estándares BR se habían diseñado desde el principio con su redacción basada en el trabajo anterior de SO Ell. A pesar de esto, algunas de las clases no funcionaron bien, en particular la Clase 4 4-6-0 . En 1957, 75029 se equipó con éxito con una chimenea doble, lo que llevó a su adopción en muchos de la clase. [18]
Al mismo tiempo, también se propuso probar un eyector Giesl en el 9F [vii] Posiblemente como comparación para esto, el 92178 se construyó con una chimenea doble. La doble chimenea tuvo tanto éxito [20] que se adoptó como estándar para todos los 9F construidos a partir del 92183 en adelante, [viii] incluidos los tres equipados con un fogonero mecánico . [22]
Duque de gloucester
La clase BR Standard 8 Duke of Gloucester fue la última de las clases BR Standard que se diseñó, ya que inicialmente se había rechazado la necesidad de construir más locomotoras de pasajeros expresas de este tamaño. Esto lo llevó a ignorar uno de los principios de diseño de las clases estándar y en lugar de dos cilindros con engranajes de válvulas Walschaerts externos , en su lugar utilizó tres cilindros y engranajes de válvulas Caprotti , con válvulas de asiento accionadas por leva. Las válvulas del Caprotti se abrieron completamente más rápido que las válvulas de pistón, dando un fuerte mordisco de escape. La compañía Caprotti había recomendado el uso de un tubo de explosión Kylchap, para contrarrestar los efectos adversos de esto, pero esto se había ignorado a favor de una doble chimenea convencional diseñada por Swindon, basada en su experiencia con la clase King . [23] [24] Dada la intensidad de la explosión, estos principios de Swindon habían producido un tubo de explosión relativamente pequeño, con una doble chimenea de proporciones igualmente pequeñas. [25]
En el servicio, el duque de Gloucester se desempeñó infamemente mal, con una reputación de mala vaporización. Tenía una vida útil corta, como una combinación de la rápida retirada de la tracción de vapor en British Rail y también su bajo rendimiento y la renuencia a invertir esfuerzos en solucionar este problema. [23] [25]
El duque de Gloucester fue rescatado del depósito de chatarra de Barry y se requirió una extensa restauración. Durante esta restauración, se examinaron tanto el drenaje de la caldera como el suministro de aire del cenicero y se encontró que eran inesperadamente restrictivos. Se asumió que estas eran las causas fundamentales del bajo rendimiento, lo que se vio confirmado por la mejora del rendimiento después de que ambos se remediaron. [25] Aunque el tamaño de estrangulamiento de las chimeneas era proporcional al tubo de explosión, su tamaño total era una fracción de las calderas de tamaño comparable en los pacifics de la Marina Mercante y los pacifics A2 . La restauración implicó la construcción de un par de tubos explosivos Kylchap y estranguladores de chimenea. Además de mejorar el tiro, estos tubos de explosión también redujeron la contrapresión en los cilindros, mejorando aún más la eficiencia. [25]
Estados Unidos
Ferrocarril Union Pacific
Varios diseños de finales de la era del vapor en Union Pacific Railroad , particularmente aquellos diseñados durante la época de Otto Jabelmann como director mecánico del ferrocarril; Utiliza chimeneas dobles. El FEF-3, la tercera y última iteración de la serie Union Pacific FEF se construyó nuevo con chimeneas dobles. Al igual que sus contemporáneos británicos, la doble chimenea causó problemas al crear cantidades masivas de humo que podrían bloquear la vista del ingeniero, por lo que los FEF-3 pronto se equiparon con deflectores de humo estilo orejas de elefante. [26] Posteriormente se colocarían deflectores de humo en todas las demás locomotoras FEF, incluidas las que no tenían chimeneas dobles.
Otros diseños de Union Pacific para obtener chimeneas dobles fueron las locomotoras articuladas de la era tardía construidas para el ferrocarril, incluido el grupo final de locomotoras Union Pacific Challenger construidas en 1942 y la totalidad de las locomotoras Union Pacific Big Boy . [27] Si bien algunas locomotoras Challenger y Big Boy estaban equipadas con deflectores de humo, el humo no era tan problemático en ellas como en la clase FEF debido a que sus calderas eran mucho más largas. Un puñado de Challengers equipados con doble chimenea fueron desviados al Ferrocarril Oeste de Denver y Rio Grande , desde donde luego servirían en el Ferrocarril Clinchfield . Las locomotoras operativas del moderno Programa de vapor de Union Pacific, UP 844, UP 4014 y la ahora retirada UP 3985 conservaron sus chimeneas dobles en conservación.
Sudamerica
LDPorta's Argentina
La locomotora Argentina de vía métrica experimental de Livio Dante Porta fue una reconstrucción de 1948 de un antiguo 4-6-2 en un 4-8-0 . [28] La locomotora incorporó una doble chimenea además de otras mejoras destinadas a mejorar el flujo de vapor y el consumo de combustible. Los diseños de escape de Porta finalmente evolucionaron hacia el eyector Lempor . La locomotora experimental fue un éxito, y otras locomotoras se modificarían para incluir las mejoras de Porta, aunque no muchas recibieron chimeneas dobles como Argentina . En la década de 1970, Porta diseñó una gran locomotora para adaptarse al gálibo de carga Placa C de América del Norte que se basó en el diseño de Argentina , que incluía chimeneas dobles. [29] Esa locomotora nunca se construyó. Argentina se conservó en la estación Mate de Luna en San Miguel de Tucumán , se desconoce su estado actual y algunos informes sugieren que desde entonces ha sido desguazado.
Notas
- ^ Tenga en cuenta que esta es lalongitud interna de la chimenea, hasta el tubo de la enagua, no la altura externa por encima de la caldera.
- ^ Un enfoque similar condujo al eyector Giesl . Esto utilizó una gran cantidad de canales de chimenea separados, dispuestos en una fila, lo que permitió que cada uno se convirtiera en un cono muy largo y delgado.
- ^ Los A3 no tenían la simplificación de eliminación de humo de los A4.
- ^ es decir, 4472 escocés volador
- ^ Fue un problema constante para el diseño de las válvulas de asiento no dejar un espacio "muerto" excesivo a su alrededor.
- ^ El avance variable del engranaje de válvulas de enlace Stephenson daba una ventaja larga cuando se cortaba hasta un atajo y se sabía que subía bien colinas pero no corría tan bien a alta velocidad.
- ^ Instalado en 9F 92250, luego convertido en doble chimenea. [19]
- ↑ Los 9F de doble chimenea fueron 92165–92167 (equipado con fogonero, como se construyó), 92178 (primer experimento), 92183–92250 (como se construyó) y 92000–92002, 92005, 92006 (modificado) [21]
Referencias
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- ^ Semmens y Jilguero (2003) , págs. 73–74.
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- ^ Nock (1966) , págs. 265-269, Capítulo 20: Final.
- ^ Walford y Harrison (2008) , págs.29, 214.
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Fuentes
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Otras lecturas
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- Koopmans, JJG (2014). El fuego quema mucho mejor .. . Servicios de vapor en miniatura de Camden. ISBN 978-1909358058.