Los resortes de vapor o suspensión de vapor son una forma de suspensión utilizada para algunas de las primeras locomotoras de vapor diseñadas y construidas por George Stephenson . Solo se utilizaron brevemente y es posible que se hayan utilizado para menos de diez locomotoras.
Requisitos para la suspensión
Los primeros ferrocarriles utilizaban rieles de barriga de pez de hierro fundido . Estos eran frágiles y propensos a agrietarse bajo cargas de impacto. Las nuevas locomotoras de vapor de la década de 1820 eran mucho más pesadas que los carros tirados por caballos de las mesetas anteriores . Las locomotoras de este período también usaban cilindros verticales colocados dentro de la caldera. Las fuerzas verticales de los pistones en movimiento dieron lugar a un golpe de martillo , que aumentó la carga sobre los rieles.
Otra razón para la suspensión fue mejorar el contacto de fricción entre las ruedas y el riel. Esto dependía de mantener un buen contacto, lo que requería una buena suspensión de las ruedas sobre la pista irregular. [2] La capacidad de una locomotora 'arrastrada por adherencia' para arrastrar un tren fue muy cuestionada en este momento, ya que se pensaba que la fricción entre una rueda de hierro suave y el riel sería inadecuada. Algunos diseñadores, como Blenkinsop con su Salamanca pensaron que sería necesario un sistema de dientes engranados. Stephenson creía que, siempre que se pudiera mantener un buen contacto entre la rueda y el riel, la adherencia por fricción sola sería adecuada.
Resortes de vapor
En la época de estas primeras locomotoras aún no existía una forma de forjar un resorte de acero adecuado para soportar el peso de una locomotora. El acero de alta calidad había estado disponible desde el proceso de crisol de Huntsman , pero seguía siendo tan caro como para ser considerado "un metal semiprecioso". [4] Pasarían otros cuarenta años antes de que el convertidor de Bessemer hiciera disponible acero a granel barato. Un problema similar afectó a las válvulas de seguridad , haciéndolas depender de pesos muertos o de la voluminosa pila de ballestas de Hackworth , [5] en lugar del omnipresente muelle helicoidal de acero que aparecería más tarde.
La 'suspensión de vapor' de Stephenson proporcionó a cada rueda su propio 'resorte de vapor'. Los cilindros verticales se colocaron en la base de la caldera, sobre cada eje y se desplazaron en pares hacia los lados. El chasis o bastidores de las locomotoras de Stephenson proporcionaban poca resistencia estructural, la mayor parte de la cual provenía del armazón de la caldera . Dentro de cada cilindro, un pistón transportaba la carga del eje y presionaba hacia arriba contra la presión del vapor dentro de la caldera. [6] Un pistón de sólo unas pocas pulgadas de diámetro era suficiente para equilibrar el peso de la locomotora. Los cojinetes de la caja de grasa podrían deslizarse verticalmente dentro de los bloques de cuerno unidos al marco de madera debajo de la caldera.
Los sellos de pistón eran un problema perenne en este momento. Aquellos para grandes motores estacionarios, que trabajaban a bajas presiones, se sellaron mediante una variedad de métodos que incluían lavadoras de vasos de cuero, charcos de agua estancada e incluso una cataplasma de estiércol de vaca. A medida que aumentaron las presiones de trabajo, lo que había sido una parte esencial para convertir la máquina de vapor estacionaria en la locomotora de vapor móvil , las demandas sobre el sello del pistón aumentaron aún más. Los pistones ahora estaban sellados en su mayoría con una cuerda de roble envuelta alrededor de ellos en una ranura, a menudo untada con sebo . Se reconoció que mantener húmedo el sello del cable, así hinchado, era un factor importante para lograr un buen sellado. Como los cilindros del resorte de vapor estaban en la parte inferior de la caldera, debajo de la línea de agua, se esperaba que sellaran bien. A pesar de esto, continuaron dando problemas con las fugas y finalmente fueron retirados y reemplazados con resortes de láminas de hierro o acero. [7] Wood en 1831 ilustra una de las locomotoras Killingworth, ahora equipada con resortes de láminas de metal y también bielas de acoplamiento . [8] [9]
Locomotoras Killingworth Colliery
La primera locomotora de George Stephenson fue la Blücher de 1814. [6] [i] Era una locomotora de cuatro ruedas con ruedas acopladas por engranajes rectos . Sufría de mala tracción en la tecnología relativamente nueva de rieles de borde con ruedas con pestaña, debido al problema de mantener un buen contacto con ellos. Fue la primera de un lote de las primeras locomotoras Stephenson conocidas como las ' locomotoras Killingworth Colliery '. [ii] El siguiente diseño de Stephenson fue un desarrollo de este, todavía con cuatro ruedas, pero ahora usando una transmisión por cadena para acoplarlas. [11] Esta fue su primera locomotora en usar resortes de vapor. [1]
El duque
Stephenson se había ganado una reputación como constructor de locomotoras y se le propuso construir la primera locomotora para su uso en Escocia, en Kilmarnock and Troon Railway . El Duke era más grande, con seis ruedas, y usaba la misma transmisión por cadena y resortes de vapor que las locomotoras Killingworth. Como esta locomotora debía ser construido para un cliente externo, Stephenson ya no podía utilizar las instalaciones del taller en Killingworth y por lo que se construyó a su amigo William Losh 's Walker Iron Works en Newcastle . [7] Las mejoras de esta locomotora se detallaron en una patente, presentada conjuntamente con Losh, el 30 de septiembre de 1816.
El Duke probablemente se completó en 1817 [12] y corrió en Kilmarnock, pero parece haber continuado con los problemas de rotura de los rieles. Se vendió al conde de Elgin en octubre de 1824 para su ferrocarril en Fife , pero al ser demasiado pesado para los rieles se utilizó como motor de bombeo estacionario en una cantera de Charlestown , y desde 1830 en una mina de carbón cerca de Dunfermline ; su destino posterior no se registra.
La mayoría de las representaciones escocesas de The Duke son inexactas, ya que se basan en las locomotoras Killingworth o incluso en el Rocket de Stephenson , pero en 1914 se hizo un modelo de plata conmemorativo para el centenario y esto solo parece exacto, mostrando las seis ruedas y los cilindros de los resortes de vapor. [13]
Locomotoras Hetton Colliery
Se construyeron cinco locomotoras para Hetton Colliery entre 1820 y 1822, cuatro de las cuales fueron nombradas: Hettton , Dart , Tallyho y Star . [7] [14] Estos eran de diseño similar al Duke , pero de cuatro ruedas con ruedas de 3 '9 ". Fueron construidos con resortes de vapor, que luego se quitaron debido a problemas con fugas de vapor. [7]
En 1852, Lyon se construyó como una réplica de estas primeras locomotoras Hetton.
Locomotoras posteriores y locomoción
Las locomotoras posteriores abandonaron los manantiales de vapor. Para la locomoción en el ferrocarril de Stockton y Darlington en 1825 no se proporcionó ningún resorte. Aunque no había resortes, se proporcionó una compensación de lado a lado para mantener un buen contacto entre los rieles y las ruedas. Uno de los ejes se transportaba en un cojinete de "caja de cañón" que se pivotaba en el centro y podía inclinarse de lado a lado. [15] Aunque no proporcionaba un desplazamiento estable para la locomotora, permitía que las ruedas siguieran una pista irregular. La presencia de esta caja de cañón entre las ruedas también impidió el uso anterior de la cadena de transmisión central y, por lo tanto, Stephenson adoptó las ahora omnipresentes bielas de acoplamiento por primera vez. La reducción del recorrido de la suspensión, en comparación con la de los resortes de vapor, también facilitó la provisión de bielas de acoplamiento de funcionamiento libre, ya que evitó el cambio en la distancia entre ejes efectiva cuando un eje se movía con respecto al otro.
El viaje no suspendido rompió las ruedas originales de hierro fundido de ocho radios, por lo que Hackworth las reemplazó con sus distintivas ruedas de disco de hierro fundido de dos piezas , ajustadas por cuñas de madera entre las partes concéntricas. [15] La rotura de los rieles se había reducido en ese momento con el uso de rieles más fuertes. Estos nuevos rieles de hierro forjado maleable habían sido la fuente de una ruptura entre Stephenson y Losh, ya que Losh había esperado originalmente suministrar rieles de hierro fundido de su herrería, en la que Stephenson había sido socio brevemente. Stephenson, aunque eligió usar un hierro mejorado tren desde John Birkinshaw 's Bedlington Herrajes lugar.
Notas
- ↑ Estudios recientes sostienen que My Lord of 1814 deStephenson esanterior a Blücher [10]
- ↑ No está claro cuándo se construyeron las distintas locomotoras Killingworth y se informan erróneamente los detalles de sus diversos diseños.
Referencias
- ↑ a b Strickland, William (1826). "Locomotora patentada de G. Stephenson" (grabado) .
- ^ Warren, JGH (1970) [1923]. Un siglo de construcción de locomotoras . David y Charles . pag. 24. ISBN 0-7153-4378-5.
- ^ Thurston, Robert H. (1878). Una historia del crecimiento de la máquina de vapor .
- ^ Jones, MH (2011). Las Minas de Hierro de Brendon Hills y el Ferrocarril Mineral de West Somerset . Prensa Lightmoor. pag. 16. ISBN 9781899889-5-3-2.
- ^ "Válvula de seguridad de resorte Hackworth" (Imagen de la exhibición del museo) . Museo Nacional del Ferrocarril. 1830.
- ↑ a b Thurston (1878) , pág. 187.
- ^ a b c d Lowe, James W. (1975). "George Stephenson". Constructores de locomotoras de vapor británicos . Publicación de gremios. págs. 606–607. ISBN 0900404213.
- ^ Madera, Nicolás (1825). Un tratado práctico sobre ferrocarriles y comunicación interior en general . Londres: Knight & Lacey. pag. Lámina VII.
- ^ Bailey (2014) , p. 32.
- ^ Bailey, Michael R. (2014). "Los tipos de George Stephenson, 1820". Movimiento Loco . The History Press. pag. 31. ISBN 978-0-7524-9101-1.
- ^ Locomotora Killingworth de Stephenson, 1815 , grabado de 1829, autor desconocido, en La locomotora ferroviaria británica 1803-1853 . HMSO . 1958.
- ^ Brotchie, Alan W; Jack, Harry (2007). Los primeros ferrocarriles de West Fife . Catrine: Editorial Stenlake. págs. 49–53. ISBN 978-1-84033-409-8.
- ^ "Icono de la industria de Troon: la primera locomotora de ferrocarril en Escocia" . Blog de historia de South Ayrshire . Bibliotecas de South Ayrshire. 16 de octubre de 2012.
- ↑ Thurston (1878) , pág. 190.
- ↑ a b Bailey (2014) , p. 35–36.