Caldeira de três tambores - Three-drum boiler

Caldeira de três tambores, invólucro removido

As caldeiras de três tambores são uma classe de caldeiras de tubo de água usadas para gerar vapor, normalmente para abastecer navios . São compactos e de alto poder evaporativo, fatores que favorecem seu uso. Outros projetos de caldeira podem ser mais eficientes, embora mais volumosos, de modo que o padrão de três tambores era raro como uma caldeira estacionária terrestre.

A característica fundamental do desenho de "três tambores" é a disposição de um tambor de vapor acima de dois tambores de água , em formato triangular. Tubos de água preenchem os dois lados desse triângulo entre os tambores e a fornalha fica no centro. Todo o conjunto é então encerrado em um invólucro, levando à conduta de exaustão .

A queima pode ser por carvão ou óleo. Muitas caldeiras a carvão usavam várias portas de incêndio e equipes de foguistas , geralmente de ambas as extremidades.

Desenvolvimento

Um apartamento de três caldeiras Yarrow
Uma caldeira Yarrow, com o invólucro removido
Um marinheiro da Marinha Real limpa os tubos de água dentro da caldeira de um navio com uma escova de fita , por volta de 1939–1945

O desenvolvimento da caldeira de três tambores começou no final do século 19, com a demanda dos navios de guerra que exigiam alta potência e uma caldeira compacta. A mudança para as caldeiras de tubo de água já havia começado, com designs como o Babcock & Wilcox ou o Belleville . O arranjo de três tambores era mais leve e compacto para a mesma potência.

A nova geração de caldeiras de "tubo pequeno" com tubo de água usava tubos de água com cerca de 2 polegadas (5 cm) de diâmetro, em comparação com designs mais antigos de 3 ou 4 polegadas. Isso deu uma maior proporção da área de aquecimento da superfície do tubo para o volume do tubo, portanto, vaporização mais rápida. Essas caldeiras de tubo pequeno também ficaram conhecidas como caldeiras "express" . Embora nem todos fossem designs de três tambores (notavelmente o Thornycroft ), a maioria era alguma variação disso. Como os tubos dos três tambores são quase verticais (em comparação com o Babcock & Wilcox ), isso incentiva a forte circulação pelo efeito termossifão , incentivando ainda mais a vaporização.

O desenvolvimento do padrão de três tambores foi geralmente simplificado, em vez de aumentar a complexidade ou sofisticação. Mesmo as primeiras caldeiras embalaram uma grande área de aquecimento em um volume compacto, sua dificuldade estava na fabricação e principalmente para a manutenção a bordo do navio.

Tubos

Os tubos complicados dos primeiros designs, como o du Temple e o Normand, foram os primeiros a desaparecer. Um banco de tubos com várias filas pode fornecer área de aquecimento adequada, sem essa complexidade. Os tubos também ficaram mais retos, principalmente para facilitar a limpeza. Yarrow havia demonstrado que tubos retos não causavam problemas de expansão, mas tambores circulares e entrada perpendicular dos tubos eram recursos valiosos para uma longa vida útil. Onde os tubos entravam nos tambores em ângulo, o aquecimento e o resfriamento tendiam a dobrar o tubo para frente e para trás, levando a vazamentos. Uma entrada perpendicular foi mais fácil para expandir os tubos para uma vedação confiável e evitar essas tensões laterais. Valeu a pena o compromisso das extremidades do tubo curvo da caldeira do Almirantado para manter essas duas características, e esses tubos ainda eram simples o suficiente para serem limpos com facilidade.

Alguns dos primeiros tubos de caldeira, particularmente o du Temple com seus cantos agudos, não podiam ser limpos de incrustações internamente. Posteriormente, os tubos foram limpos internamente, tentando-se passar uma haste articulada, com uma escova na extremidade. Para os projetos de tubo curvo, geralmente apenas parte do tubo pode ser alcançada. Outro método era passar uma corrente pelo tubo de cima, puxando uma escova atrás dela, embora isso fosse impraticável para caldeiras como a Thornycroft, onde os tubos viajavam primeiro horizontalmente ou para cima. O método final era usar escovas 'bala' que eram disparadas de um tambor para o outro com o uso de ar comprimido. Foram usados ​​conjuntos de escovas, uma para cada tubo, e cuidadosamente numeradas e contadas posteriormente para garantir que nenhuma fosse deixada para trás, bloqueando um tubo.

Downcomers

Downcomers separados foram usados ​​pela maioria dos projetos, mesmo depois que os experimentos de Yarrow demonstraram que a circulação ainda podia ocorrer apenas entre os tubos aquecidos. Mais uma vez, a caldeira do Almirantado (que omitia os downcomers) foi o culminar desta abordagem, colocando o superaquecedor dentro do banco de tubos, de modo a encorajar a diferença de temperatura necessária.

Fornos

A caldeira do Almirantado é geralmente considerada uma evolução direta do Yarrow, embora o White-Forster também tenha tido uma influência, provavelmente como resultado do grande número em serviço na Marinha Real . Os tambores circulares de água e sua elevação acima do piso da fornalha são características da White-Forster. O primeiro reduz o risco de ranhuras , o último é adequado para queima de óleo.

Tipos

caldeira du Temple

O du Temple foi uma das primeiras caldeiras navais com tubo de água , patenteado em 1876. Foi inventado por Félix du Temple na França e foi testado em uma canhoneira torpedo da Marinha Real . Os tubos de água eram convolutos, dispostos em quatro fileiras em uma margem e em forma de S com curvas acentuadas em ângulo reto. Isso reuniu uma grande área de aquecimento do tubo em um pequeno volume, mas tornou a limpeza do tubo impraticável. Os tambores eram cilíndricos, com entrada de tubo perpendicular e descidas externas entre eles.

Caldeira White-Forster

O White-Forster era de construção simples, com tubos que apresentavam apenas uma leve curvatura. Isso foi suficiente para permitir que eles fossem substituídos no local, trabalhando através do bueiro no final do grande tambor de vapor. Cada tubo era suficientemente curvo para permitir sua extração através do tambor de vapor, mas suficientemente reto para que um único tubo pudesse ser substituído de um banco de tubos, sem a necessidade de remover outros tubos para permitir o acesso. Esta foi uma das muitas características do White-Forster destinadas a torná-lo confiável no serviço naval e fácil de manter. Esses tubos eram de diâmetro particularmente pequeno, apenas 1 polegada (2,5 cm) e especialmente numerosos, um total de 3.744 sendo usados ​​em algumas caldeiras. Os tubos foram dispostos em 24 fileiras em um banco, cada um exigindo um comprimento diferente de tubo e 78 fileiras por tambor. Todos os tubos eram curvados no mesmo raio, facilitando o reparo e a substituição a bordo, mas exigindo que os orifícios dos tubos nos tambores fossem alargados em ângulos precisos em um gabarito durante a fabricação. Esse pequeno diâmetro do tubo proporcionava uma superfície de alto aquecimento, mas provavelmente muito: a relação entre a superfície e o volume tornou-se excessiva e o fluxo de gás através dos bancos de tubos foi afetado, dando aos fornos de caldeira uma reputação de queimadores ruins.

Downcomers foram usados, ou os dois grandes tubos usuais, ou um arranjo incomum, mas característico de quatro pequenos tubos de 4 polegadas (10 cm) para cada tambor. Este foi um recurso destinado a melhorar a capacidade de sobrevivência após danos, quando usado a bordo de navios de guerra. A caldeira pode permanecer em serviço com um tubo de descida danificado obstruído.

Os tambores de lama foram elevados acima do piso do forno em bancos de viga de aço, aumentando o volume do forno disponível para combustão. O objetivo desse recurso era incentivar o uso da queima de óleo, uma inovação nos navios de guerra dessa época. A aparência geral do White-Forster é semelhante à do padrão posterior do Almirantado . Características como os tambores de lama elevados e a forma dos tubos foram uma influência.

As caldeiras White-Forster foram introduzidas na Marinha Real a partir de 1906, para cruzadores leves e contratorpedeiros .

Caldeira normanda

Caldeira normanda

A caldeira Normand foi desenvolvida pelo estaleiro francês Normand de Le Havre . Foi utilizado pelas marinhas de várias nações, notadamente da França, Rússia, Grã-Bretanha e Estados Unidos. Em 1896, a Marinha Real os instalou em 26 barcos, mais do que qualquer outro projeto de tubo de água.

O projeto inicial da caldeira Normand foi como um desenvolvimento do Du Temple , com os cantos agudos dos tubos substituídos por uma curva arredondada suave, mas ainda mantendo a forma de S.

O projeto do Normand deu uma área de aquecimento particularmente grande (área de superfície do tubo) em relação à área da grelha. O custo disso era um denso ninho de tubos, onde cada uma das numerosas fileiras de tubos era dobrada em uma forma diferente e complexa. As extremidades do tubo entraram nos tambores cilíndricos perpendicularmente, para uma boa vedação. O espaço necessário para todos esses tubos preenchia toda a metade inferior do tambor de vapor, exigindo um grande tambor e uma cúpula de vapor separada para coletar o vapor seco. O invólucro externo da caldeira entrava na entrada da chaminé em uma das extremidades, geralmente fechando esta cúpula. As extremidades dos tambores se estendiam para fora da caixa como cúpulas hemisféricas. Descidas frias fora do invólucro ligavam esses tambores, proporcionando um caminho para a circulação de retorno da água fria.

Um desenvolvimento posterior foi o Normand-Sigaudy , onde duas caldeiras Normand foram acopladas costas com costas, para uso em navios de grande porte. Isso efetivamente deu um Normand de duas pontas (como mais tarde foi comum com o Yarrow ) que poderia ser disparado de ambas as pontas.

Caldeira de cana

Caldeira de cana

A caldeira Reed foi usada por Palmers de Jarrow . Era semelhante ao Normand, com descidas e tubos curvos que entravam em tambores cilíndricos perpendicularmente.

Caldeira Thornycroft

Caldeira Thornycroft

A caldeira Thornycroft é uma variante que divide o forno central usual em dois. Existem quatro tambores: dois tambores principais verticalmente no centro - um tambor de vapor e um tambor de água - também dois tambores de asas nas bordas externas da fornalha. O projeto foi notável por seu uso inicial da fornalha de parede d'água . A margem externa de tubos era rasa, consistindo em apenas duas fileiras de tubos. Essas fileiras foram espaçadas estreitamente, de modo que os tubos formaram uma parede sólida, sem fluxo de gás entre eles. O banco interno de tubos era semelhante: as duas fileiras de tubos mais próximas da fornalha formavam uma parede de água semelhante. Esses tubos foram separados em sua base, de modo a fornecer espaço para o fluxo de gás entre eles. Dentro do banco de tubos, o fluxo de gás é principalmente paralelo aos tubos, semelhante a alguns projetos anteriores, mas contrário ao projeto de fluxo cruzado das caldeiras posteriores de três tambores. O gás de exaustão emergiu no espaço em forma de coração abaixo do tambor central superior, saindo para o funil pela parede traseira.

O tambor de vapor é circular, com entrada perpendicular do tubo. As extremidades do tubo abrangem uma circunferência considerável do tambor, de modo que os tubos superiores entram acima do nível da água. Eles são, portanto , tubos " não afogados ".

Os tambores centrais superior e inferior são ligados por downcomers. Excepcionalmente, estes são internos à caldeira e são aquecidos, embora não fortemente, pelos gases de escape. Eles são formados como vários (oito ou nove) tubos verticais de 4 polegadas (10 cm) na linha central da caldeira. Eles são formados em um formato de S raso para dar um pouco de flexibilidade contra a expansão térmica. Os pequenos tambores laterais são conectados apenas ao tambor central inferior, por grandes tubos externos fora da carcaça traseira da caldeira.

Devido ao seu uso inicial no contratorpedeiro HMS Daring de 1893, construído por Thornycroft , este projeto ficou conhecido como a caldeira 'Daring' .

Uma pequena versão unilateral dessa caldeira também foi produzida para os lançamentos . A primeira versão pequena disso também dispensava o tambor de asas, os tubos da parede de água dobrando-se em ângulos retos e voltando para o tambor de água central, os tubos também formando a grade para sustentar o fogo.

Caldeira Thornycroft-Schulz

Caldeira Thornycroft-Schulz

Desenhos posteriores, o padrão Thornycroft-Schulz , tornaram as asas externas mais importantes. O número de seus tubos foi aumentado, de modo que eles se tornaram a maioria da superfície de aquecimento e o principal caminho de gás para os gases de exaustão. Os tambores das asas tornaram-se grandes o suficiente para permitir o acesso de um homem dentro, para limpar e expandir novos tubos no lugar.

O projeto anterior de Thornycroft-Marshall de caldeira de tubo de água usava tubos de água em forma de gancho de cabelo horizontais encaixados em cabeçotes seccionais. Tem pouca relação com os tipos descritos aqui.

Caldeira Yarrow

caldeira Yarrow precoce

O projeto da caldeira Yarrow é caracterizado pelo uso de tubos retos de água, sem descidas. A circulação, tanto para cima quanto para baixo, ocorre dentro desse mesmo banco de tubos.

Alfred Yarrow desenvolveu sua caldeira como uma resposta a outros projetos de tubos de água e sua percepção em 1877 de que a Yarrow & Co estava ficando para trás de outros construtores navais. Seus pensamentos iniciais já definiam as características principais do projeto, uma caldeira de três tambores com tubos retos, mas levou dez anos de pesquisa antes que a primeira caldeira fosse fornecida para um barco torpedeiro de 1887.

Tubos retos

Os primeiros projetistas de tubos de água preocupavam-se com a expansão dos tubos da caldeira quando aquecidos. Esforços foram feitos para permitir que eles se expandissem livremente, particularmente para que aqueles mais próximos da fornalha pudessem se expandir relativamente mais do que aqueles mais distantes. Normalmente, isso era feito organizando os tubos em grandes curvas. Estes tinham dificuldades de fabricação e necessitavam de suporte para uso.

Yarrow reconheceu que a temperatura dos tubos de água era mantida relativamente baixa e era consistente entre eles, desde que permanecessem cheios de água e não fosse permitida a fervura dentro dos próprios tubos, ou seja, permaneceriam como tubos afogados . Altas temperaturas e variações só surgiram quando os tubos ficaram cheios de vapor, o que também interrompeu a circulação.

Sua conclusão foi, portanto, que tubos retos de água eram aceitáveis ​​e teriam vantagens óbvias para a fabricação e limpeza em serviço.

Experimentos de circulação de Yarrow

Já foi reconhecido que uma caldeira de tubo de água dependia de um fluxo contínuo através dos tubos de água, e que isso deveria ser por um efeito de termossifão ao invés de requerer uma bomba impraticável. Caldeiras de circulação forçada com bombas, como a Velox , só apareceram por trinta anos e, mesmo então, inicialmente não eram confiáveis. A hipótese foi de que o fluxo de água através dos tubos seria para cima, devido ao seu aquecimento pela fornalha, e que o fluxo descendente contrabalançando exigiria sem aquecimento externos tubos de descida .

Alfred Yarrow conduziu um famoso experimento em que refutou essa suposição. Um tubo vertical em forma de U foi disposto de modo que pudesse ser aquecido por uma série de bicos de Bunsen de cada lado.

Quando apenas um lado do U era aquecido, havia o esperado fluxo ascendente de água aquecida naquele braço do tubo.

Quando o calor também foi aplicado ao braço não aquecido, a teoria convencional previu que o fluxo circulatório diminuiria ou pararia completamente. Na prática, o fluxo realmente aumentou . Contanto que houvesse alguma assimetria no aquecimento, o experimento de Yarrow mostrou que a circulação poderia continuar e o aquecimento do refrigerador descendente poderia até aumentar esse fluxo.

A caldeira Yarrow poderia, portanto, dispensar descidas externas separadas. O fluxo estava inteiramente dentro dos tubos de água aquecidos, para cima dentro dos mais próximos da fornalha e para baixo através daqueles nas fileiras externas do banco.

Evolução posterior no design

Caldeira assimétrica Yarrow, com superaquecedor
Tambores de água

Os primeiros tambores de água Yarrow ou "calhas" tinham a forma de um D com uma placa tubular plana, de modo a proporcionar uma montagem perpendicular fácil para os tubos. A placa tubular foi aparafusada à calha e pode ser desmontada para manutenção e limpeza do tubo.

Essa forma em D não é ideal para um tambor de pressão, pois a pressão tende a distorcê-lo em uma seção mais circular. Essa flexão levava a um vazamento onde os tubos de água entravam no tambor; um problema, denominado 'wrapperitis', que foi compartilhado com o White-Forster . A experiência de explosões de caldeiras mostrou que os cantos internos agudos dentro das caldeiras também eram propensos à erosão por ranhuras . As caldeiras posteriores usaram uma seção mais arredondada, embora ainda assimétrica em vez de totalmente cilíndrica.

Downcomers

A circulação em uma caldeira Yarrow dependia da diferença de temperatura entre as fileiras de tubos interna e externa de um banco e, particularmente, das taxas de ebulição. Embora seja fácil de manter em baixas potências, uma caldeira Yarrow de pressão mais alta tenderá a ter menos diferença de temperatura e, portanto, terá uma circulação menos eficaz. Algumas caldeiras posteriores e de alta pressão foram equipadas com descidas externas, fora da área de combustão aquecida.

Superaquecedores

Quando o superaquecimento foi adotado, principalmente para uso com turbinas a vapor após 1900, as primeiras caldeiras Yarrow colocaram sua bobina de superaquecedor fora do banco de tubos principal. Os designs posteriores tornaram-se assimétricos, com o banco de tubos de um lado dobrado e um superaquecedor de tubo em forma de gancho colocado entre eles.

Adoção pela Marinha Real

O HMS Havock , o navio líder dos contratorpedeiros da classe Havock , foi construído com a forma então atual de caldeira de locomotiva ; seu navio irmão HMS Hornet com uma caldeira Yarrow para comparação. Os testes foram bem-sucedidos e a caldeira Yarrow foi adotada para o serviço naval, principalmente em navios pequenos. Com o tempo, a Marinha desenvolveria seu próprio padrão do Almirantado de caldeira de três tambores.

Caldeira Mumford

Caldeira Mumford
Caldeira Mumford, meia seção mostrando a forma do tambor de água inferior

A caldeira Mumford foi uma variedade construída pelos fabricantes de caldeiras Mumford de Colchester , destinada ao uso em barcos menores. Os bancos de tubos se separaram em dois grupos, com os tubos curtos ligeiramente curvados um do outro. A entrada no tambor inferior de água era perpendicular, exigindo um tambor quase retangular com os tubos entrando em faces separadas. A fraqueza mecânica de tal forma era aceitável neste tamanho pequeno, mas limitava o potencial da caldeira. A caixa era pequena e envolvia apenas uma parte do tambor de vapor superior, conduzindo diretamente a um funil. Um único downcomer em forma de T invertido ligou os tambores na parte traseira da caldeira.

Caldeira Woolnough

Caldeira Woolnough, conforme usada pelo Sentinel

O projeto Woolnough foi usado pela Sentinel para suas locomotivas ferroviárias maiores. Ele se parecia com a maioria dos outros designs de três tambores, tendo tubos quase retos. Sua característica distintiva era uma parede de tijolo refratário a dois terços do comprimento da fornalha. A grelha da fornalha ficava do lado mais comprido, com os gases de combustão saindo pelo banco de tubos, ao longo de um invólucro externo de aço e, em seguida, de volta ao banco de tubos mais curto. Superaquecedores de tubos em espiral foram colocados no fluxo de gás fora dos tubos. Os gases de combustão passaram assim duas vezes pelo banco de tubos , uma para fora e outra para dentro. Uma única chaminé central exauria-se do centro da outra extremidade, não como de costume do lado de fora dos tubos. A diferença de temperatura relativa entre a passagem do gás pelas duas seções do banco levou a uma corrente de circulação que subia pela primeira parte mais quente do banco e descia pelo banco mais distante, menos quente. A circulação também era controlada por uma placa de barreira interna dentro do tambor de água superior, de modo a manter uma profundidade de água acima das extremidades dos tubos mais quentes, evitando assim o superaquecimento dos tubos secos.

A Sentinel usou a caldeira Woolnough em várias de suas locomotivas maiores, em vez de sua pequena caldeira vertical usual . Isso inclui vagões para o LNER e o LMS . O uso mais conhecido do Woolnough por Sentinel foi nas locomotivas articuladas "colombianas" . Tratava-se de uma série de quatro locomotivas de bitola métrica do arranjo de rodas Co-Co , construídas em 1934. Elas funcionavam a uma pressão excepcionalmente alta de 550 psi (3,8 MPa) e cada eixo era movido por um motor a vapor separado , projetado por Abner Doble . O primeiro foi fornecido para a Belgian Railways , os três seguintes foram construídos para a Société National des Chemins de Fer en Colombe da Colômbia , mas primeiro enviado para a Bélgica para teste. A maioria das fotos que existem dessas locomotivas foram tiradas na Bélgica. Pouco se sabe de sua história após a chegada à Colômbia.

Caldeira do almirantado

Caldeira de três tambores Admiralty

Um desenvolvimento posterior do Yarrow foi a caldeira de três tambores do Almirantado , desenvolvida para a Marinha Real entre a Primeira e a Segunda Guerras Mundiais. Grande parte do trabalho de projeto foi conduzido na Estação Experimental de Combustível do Almirantado em Haslar e as primeiras caldeiras foram instaladas em três dos destróieres da classe A de 1927. Essas caldeiras estabeleceram novas condições operacionais padrão da Marinha Real para caldeiras de 300 psi (2,0 MPa) / 600 ° F (316 ° C).

O design era bastante semelhante às versões posteriores do Yarrow a alta pressão e a óleo. Os waterdrums foram cilíndrico e downcomers eram às vezes, mas não sempre, usada. A única grande diferença estava nos bancos de tubos. Em vez de tubos retos, cada tubo era principalmente reto, mas ligeiramente dobrado em direção às suas extremidades. Estes foram instalados em dois grupos dentro do banco, de forma que formaram uma lacuna entre eles dentro do banco. Superaquecedores foram colocados dentro dessa lacuna e pendurados por ganchos do tambor de vapor. A vantagem de colocar os superaquecedores aqui é que eles aumentam o diferencial de temperatura entre os tubos interno e externo do banco, favorecendo a circulação. Na forma desenvolvida, a caldeira tinha quatro fileiras de tubos no lado do forno do superaquecedor e treze no lado externo.

Água de alimentação

As primeiras caldeiras sofreram problemas com os superaquecedores e com má circulação para as fileiras de tubos no centro da margem, levando a superaquecimento e falha do tubo. Os problemas de circulação foram resolvidos reorganizando os tubos de alimentação de água e colocando defletores dentro do tambor de vapor, de modo a dar uma circulação mais claramente definida. Um aumentador de circulação , uma calha de aço, foi colocado sobre os topos dos tubos do lado do forno, estimulando um único fluxo de ressurgência central acima do nível da água, estimulando o escape de bolhas de vapor e agindo como um separador de vapor antes que a água recirculasse os tubos do lado externo. De maneira semelhante ao trabalho que ocorre na mesma época na ferrovia LMS e ao desenvolvimento de alimentação superior para locomotivas a vapor , a água de alimentação também foi encaminhada para cima através de 'potes de pulverização' e, assim, passada através do espaço de vapor como gotículas. A água fria de alimentação foi então aquecida à mesma temperatura da água da caldeira antes de se misturar com ela, evitando perturbar o caminho de circulação.

Superaquecedores

O desempenho inicial do superaquecimento foi decepcionante. O superaquecimento em potência máxima foi deliberadamente limitado a 100 ° F (37,8 ° C) para evitar problemas de confiabilidade, o que significava que era ineficaz em potências baixas. O trabalho de desenvolvimento da Babcock & Wilcox resolveu isso aumentando a velocidade do fluxo de vapor através do superaquecedor para 150 pés / s (45,72 m / s), evitando os problemas de distorção do tubo e falha metalúrgica. As novas caldeiras para os navios de guerra da classe Nelson e os cruzadores da classe Kent poderiam atingir um superaquecimento de 93–121 ° C (200–250 ° F) em toda a faixa de potência operacional de 250 psi (1,7 MPa).

Parede de trás

Ao contrário da prática americana contemporânea, as caldeiras navais britânicas tinham uma grande proporção de alvenaria de forno, levando a uma alta temperatura dentro do forno e, conseqüentemente, um alto carregamento nos tubos. O uso de um aquecedor de parede pode reduzir isso.

A partir de 1929, Hawthorn Leslie construiu uma caldeira experimental com uma parede de água parcial na parte traseira da fornalha. Ao contrário de outros projetos de paredes de água, este tambor de água adicional abrangia apenas o centro da fornalha, os tubos verticais eram fechados em um invólucro refratário e não formavam uma parede sólida compactada. A preocupação era que uma parede d'água cheia desequilibraria o arranjo existente do coletor da caldeira de três tambores, o que de fato mostrou ser o caso. O excesso de produção de vapor na parte traseira do tambor de vapor levava à interrupção da circulação e a um problema com a escorva . O desenvolvimento de paredes de água para este tipo de caldeira foi abandonado, embora os testes continuassem com o HMS  Hyperion  (H97), que foi testado com uma única caldeira de parede de água Johnson substituindo uma de suas três caldeiras de três tambores.

Motor 10000

Motor 10000

A única grande caldeira de três tambores usada em uma locomotiva ferroviária foi a Motor 10000 experimental de Nigel Gresley de 1924 para a empresa LNER . Tendo observado os benefícios de pressões mais altas e motores compostos na prática marítima , Gresley fez questão de experimentar essa abordagem em uma locomotiva ferroviária . Tal como acontece com as caldeiras terrestres , Harold Yarrow estava ansioso para expandir o mercado para a caldeira de Yarrow.

A caldeira não tinha o design usual do Yarrow. Em operação, particularmente em seus caminhos de circulação, a caldeira tinha mais em comum com outros designs de três tambores, como o Woolnough . Também foi descrito como uma evolução da fornalha de tubo de água Brotan-Deffner , com a fornalha estendida para se tornar a caldeira inteira.

A pressão de trabalho era de 450 libras por polegada quadrada (31 bar) em oposição aos 180 libras por polegada quadrada (12 bar) das locomotivas Gresley A1 contemporâneas .

A caldeira se assemelhava a duas caldeiras Yarrow marinhas alongadas , colocadas de ponta a ponta. Ambos tinham o arranjo usual de Yarrow de um grande tambor central de vapor acima de dois tambores de água separados, ligados por quatro filas de tubos ligeiramente curvos. O tambor superior era compartilhado, mas os tambores de água inferiores eram separados. A área de "fornalha" traseira era ampla e abrangia os quadros , colocando os tambores de água nos limites do medidor de carga . A região da "caldeira" dianteira era estreita, com seus tambores de água colocados entre as armações. Embora os invólucros externos fossem de largura semelhante, os bancos de tubos para a seção dianteira eram muito mais próximos. O espaço externo dos tubos formava um par de condutos de exaustão que conduziam para a frente. Um grande espaço fora dessas paredes de combustão, mas dentro da caixa da caldeira, foi usado como um duto de ar da entrada de ar, uma fenda retangular rústica sob a porta da caixa de fumaça, que tinha o efeito de pré-aquecer o ar de combustão e de resfriar a caixa externa para evitar o superaquecimento. Tubos de superaquecimento longitudinais foram colocados no espaço central entre os tubos de geração de vapor. A terceira área para a frente continha superaquecedores, os reguladores e a caixa de fumaça, mas nenhuma superfície de aquecimento deliberada. A caixa externa da caldeira permaneceu praticamente com a mesma largura, dando uma aparência geral triangular, mas curva. A borda inferior de cada seção subia e era óbvia externamente.

O disparo foi feito com carvão, em apenas uma extremidade, através de uma locomotiva convencional, uma única porta- bombeiros e um único bombeiro manual. Devido à queima de ponta única e ao fluxo de gás predominantemente longitudinal, em comparação com o fluxo de gás normal do Yarrow através do banco, havia uma diferença de temperatura pronunciada entre a frente e a parte de trás da caldeira. Isso fez com que as correntes de circulação de água, especialmente na segunda seção, fossem longitudinais através dos tambores de água, como o Woolnough, em vez do Yarrow usual. A primeira seção, que incluía alguns tubos de água na parede posterior, era aquecida por radiação e era efetivamente uma fornalha de parede de água, sem qualquer fluxo de gás através do banco de tubos. Apesar disso, ainda usava quatro filas de tubos. A segunda seção teve seu fluxo de gás organizado por defletores de aço e tijolo refratário, de modo que os gases de combustão entravam pelo centro e passavam pelos bancos de tubos nas condutas laterais, proporcionando melhor transferência de calor por convecção.

Referências

links externos