Parní buchar - Steam hammer

Pro tlakový ráz způsobený kinetickou energií tekutiny v pohybu viz Vodní kladivo. Pro další použití „parního kladiva“ nebo „parního kladiva“ viz Steamhammer.
Parní buchar
Dampfhammer2 brockhaus.jpg
1894 ilustrace různých velikostí jedno- a dvourámového parního kladiva
PrůmyslObrábění kovů
aplikaceKování, beranění, nýtování atd.
Zdroj palivaDřevo nebo uhlí
VynálezceFrançois Bourdon, James Nasmyth
Vynalezeno1839
Jednoplášťové parní kladivo používané v Atchison, Topeka a Santa Fe železnice obchody v Topeka, Kansas, 1943

A parní buchar, také nazývaný a kladivo, je průmyslový buchar poháněn párou, která se používá pro úkoly, jako je tvarování výkovky a hnací hromady. Typicky je kladivo připojeno k a píst který sklouzne do pevné válec, ale v některých provedeních je kladivo připevněno k válci, který klouže po pevném pístu.

Koncept parního kladiva popsal James Watt v roce 1784, ale až v roce 1840 bylo postaveno první funkční parní kladivo, které splňovalo potřeby kování stále větších železných nebo ocelových součástí. V roce 1843 došlo k prudkému sporu François Bourdon Francie a Francie James Nasmyth o tom, kdo stroj vynalezl. Bourdon postavil první pracovní stroj, ale Nasmyth tvrdil, že byl vyroben z kopie jeho návrhu.

Parní kladiva se ukázala jako neocenitelná v mnoha průmyslových procesech. Technická vylepšení poskytla větší kontrolu nad dodávanou silou, větší životnost, vyšší účinnost a větší výkon. Parní kladivo postavené v roce 1891 firmou Betlémská železářská společnost zasáhla 125 tunovou ránu. Ve 20. století byly parní kladiva postupně vytlačovány do kování mechanickými a hydraulickými lisy, ale některá se stále používají. Stlačená vzduchová kladiva, potomci prvních parních kladiv, se stále vyrábějí.

Mechanismus

Jednočinné dvojčinné parní kladivo

Jednočinné parní kladivo se zvyšuje tlakem páry vstřikované do spodní části válce a při uvolnění tlaku klesá gravitací. U běžnějšího dvojčinného parního kladiva se pára také používá k zatlačení berana dolů, což dává silnější úder matrici.[1]Hmotnost berana se může pohybovat od 225 do 22 500 kg (500 až 50 000 lb).[2]Opracovávaný kus se umístí mezi spodní zápustku spočívající na kovadlinovém bloku a horní zápustku připevněnou k beranu (kladivu).[3]

Kladiva jsou opakovaně otřesena, což by mohlo způsobit zlomení litinových součástí. Raná kladiva byla proto vyrobena z řady šroubovaných dílů. To zlevnilo výměnu rozbitých částí a také poskytlo stupeň pružnosti, díky kterému byla zlomenina méně pravděpodobná.[4]

Parní kladivo může mít jeden nebo dva nosné rámy. Jediný rám umožňuje obsluze pohybovat se po umírá snadněji, zatímco dvojitý rám může podporovat výkonnější kladivo. Rám (y) a kovadlinový blok jsou namontovány na dřevěných trámech, které chrání betonové základy absorbováním nárazu.[3]Jsou zapotřebí hluboké základy, ale budova, která ji drží, stále otřese velkým kladivem páry. To lze vyřešit protiběžným parním kladivem, ve kterém dva sbíhající se berany pohánějí horní a dolní razidla dohromady. Horní beran je poháněn dolů a dolní beran je tažen nebo poháněn nahoru. Tato kladiva vytvářejí velký náraz a mohou vytvářet velké výkovky.[5]Mohou být instalovány s menšími základy než kovadlinová kladiva podobné síly.[6]Counterblow kladiva se ve Spojených státech často nepoužívají, ale v Evropě jsou běžná.[7]

U některých raných parních kladiv operátor ručně pohyboval ventily a ovládal každý úder. U ostatních byla činnost ventilu automatická, což umožňovalo rychlé opakované bušení. Automatická kladiva mohou dát pružný úder, kdy pára odpružila píst na konci zdvihu dolů, nebo mrtvý úder bez odpružení. Pružný úder způsobil rychlejší bušení, ale menší sílu než mrtvý úder.[8]Byly postaveny stroje, které mohly běžet v obou režimech podle požadavků úlohy.[9]Síla úderu by mohla být řízena změnou množství páry zavedené k tlumení úderu.[10]Moderní vzduchové / parní kladivo může vydat až 300 úderů za minutu.[11]

Dějiny

James Watt (1736–1819) popsal koncept parního kladiva

Pojem

Možnost parního kladiva si všiml James Watt (1736–1819) ve svém patentu na vylepšený parní stroj z 28. dubna 1784.[12]Watt popsal „Těžká kladiva nebo pěchovadla pro kování nebo ražení železa, mědi nebo jiných kovů nebo jiných materiálů bez zásahu rotačních pohybů nebo kol upevněním kladiva nebo razidla, které mají být takto opracovány, a to buď přímo na píst nebo píst tyč motoru. “[13]Wattův design měl válec na jednom konci dřevěného trámu a kladivo na druhém. Kladivo se nepohybovalo svisle, ale v kruhovém oblouku.[14]Dne 6. června 1806 W. Deverell, inženýr Surrey, podal patent na parní kladivo nebo pěchovadlo. Kladivo bylo přivařeno k pístnici obsažené ve válci. Pára z kotle by byla vpouštěna pod píst, zvyšovala by ho a stlačovala vzduch nad ním. Pak by se uvolnila pára a stlačený vzduch by tlačil píst dolů.[13]

V srpnu 1827 získal John Hague patent na způsob práce jeřábů a naklápěcích kladiv poháněných pístem v oscilačním válci, kde hnací sílu dodávala vzduchová energie. Částečné vakuum bylo vytvořeno na jednom konci dlouhého válce vzduchovým čerpadlem pracujícím s parním strojem nebo jiným zdrojem energie a atmosférický tlak hnal píst do tohoto konce válce. Když se obrátil ventil, na druhém konci se vytvořilo vakuum a píst tlačil v opačném směru.[15]Hague vyrobil tomuto designu kladivo pro hoblování pánví. O mnoho let později, když jsme diskutovali o výhodách vzduchu nad párou pro dodávání energie, bylo připomenouto, že haagské vzduchové kladivo „pracovalo s tak mimořádnou rychlostí, že nebylo možné zjistit, kde kladivo pracuje, a účinek vypadal spíše jako dávat jeden nepřetržitý tlak. “ Nebylo však možné regulovat sílu úderů.[16]

Vynález

Parní kladivo Nasmyth

Zdá se pravděpodobné, že skotský inženýr James Nasmyth (1808–1890) a jeho francouzský protějšek François Bourdon (1797–1865) znovu objevil parní kladivo v roce 1839, oba se snažili vyřešit stejný problém kování hřídelí a klik pro stále větší parní stroje používané v lokomotivách a šlapadlech.[17]V Nasmythově autobiografii z roku 1883, kterou napsal Samuel se usmívá, popsal, jak vznikla potřeba pádlového hřídele pro Isambard Kingdom Brunel nový transatlantický parník SS Velká Británie, s hřídelem o průměru 30 palců (760 mm), větším než jakýkoli dříve kovaný. Přišel se svým designem parního kladiva a vytvořil náčrt ze dne 24. listopadu 1839, ale okamžitá potřeba zmizela, když byla prokázána praktičnost šroubových vrtulí a Velká Británie byl přeměněn na tento design. Nasmyth ukázal svůj design všem návštěvníkům.[18]

Bourdon přišel s myšlenkou toho, co nazval „Pilonem“ v roce 1839, a vytvořil podrobné výkresy svého designu, které také ukázal všem inženýrům, kteří navštívili stavby v Le Creusot ve vlastnictví bratrů Adolphe a Eugène Schneider.[18]Schneiderové však váhali s postavením Bourdonova radikálního nového stroje. Bourdon a Eugène Schneider navštívili Nasmythovy práce v Anglii v polovině roku 1840, kde jim byla ukázána Nasmythova skica. To potvrdilo proveditelnost konceptu pro Schneidera.[17] V roce 1840 postavil Bourdon v USA první parní kladivo na světě Schneider & Cie Pracuje v Le Creusot. Vážil 2 500 kilogramů a zvedal se na 2 metry. Schneiders patentoval design v roce 1841.[19]

Nasmyth navštívil Le Creusot v dubnu 1842. Podle jeho slov ho Bourdon vzal do kovárny, aby mohl, jak řekl, „vidět své vlastní dítě“. Nasmyth řekl: „ve skutečnosti to tam bylo - bušení dítěte mého mozku!“[18]Po návratu z Francie v roce 1842 postavil Nasmyth ve svém prvním parním kladivu Patricroft slévárna v Manchester, Anglie, přiléhající k (tehdy novému) Liverpool a Manchester železnice a Bridgewater Canal.[20]V roce 1843 vypukl spor mezi Nasmythem a Bourdonem o prioritu vynálezu parního kladiva. Nasmyth, vynikající publicista, dokázal přesvědčit mnoho lidí, že je první.[21]

Časná vylepšení

Parní kladivo Nasmyth & Wilson u University of Bolton

Nasmythovo první parní kladivo popsané v jeho patentu ze dne 9. prosince 1842 bylo vyrobeno pro Low Moor Works Odmítli stroj, ale 18. srpna 1843 přijali vylepšenou verzi se samočinným převodem.[22]Robert Wilson (1803–1882), který také vynalezl šroubovou vrtuli a byl vedoucím Nasmythových prací Bridgewater, vynalezl samočinný pohyb, který umožnil upravit sílu úderu kladiva - což je kriticky důležité zlepšení.[23]Jeden z raných spisovatelů o Wilsonově výstroji řekl: „... byl bych hrdější, kdybych řekl, že jsem vynálezcem tohoto pohybu, a pak bych řekl, že jsem velel pluku ve Waterloo ...“[22]Nasmythova parní kladiva nyní dokázala měnit sílu úderu v širokém rozsahu. Nasmyth měl rád rozbít vejce umístěné ve sklenici na víno, aniž by rozbil sklenici, následovaný úderem, který otřásl budovou.[20]

Od roku 1868 inženýři zavedli další vylepšení původního designu. Parní kladivo Johna Condieho, vyrobené pro Fultona v Glasgowě, mělo stacionární píst a pohyblivý válec, ke kterému bylo kladivo připojeno. Píst byl dutý a používal se k přivádění páry do válce a poté k jejímu odstraňování. Kladivo vážilo 6,5 tuny se zdvihem 7,5 m (2,3 m).[24]Parní kladiva Condie se používaly kování šachet Isambard Kingdom Brunel SS Great Eastern.[25]Vysokorychlostní kladivo na stlačený vzduch bylo popsáno v Časopis Mechanics ' v roce 1865, varianta parního kladiva pro použití tam, kde nebyla k dispozici parní energie nebo bylo vyžadováno velmi suché prostředí.[26]

The Bowlingové železárny parní kladiva měla parní válec přišroubovanou k zadní části kladiva, čímž se zmenšila výška stroje.[24]Navrhl je John Charles Pearce, který několik let před vypršením platnosti Nasmythova patentu na svůj design parního kladiva vytáhl patent.[27]Marie-Joseph Farcot Paříž navrhl řadu vylepšení, včetně uspořádání, takže pára působila shora, zvyšovala úderovou sílu, zlepšila uspořádání ventilů a použití pružin a materiálu k absorbování nárazu a zabránění rozbití.[24][28]John Ramsbottom vynalezl duplexní kladivo se dvěma berany pohybujícími se vodorovně směrem k výkovku umístěnému mezi nimi.[29]

Za použití stejných provozních principů vyvinul Nasmyth parní pohon beranidlo. Při prvním použití na Devonport proběhla dramatická soutěž. Jeho motor najel hromadu za čtyři a půl minuty ve srovnání s dvanácti hodinami, které vyžadovala konvenční metoda.[30]Brzy se zjistilo, že kladivo s relativně malou výškou pádu bylo účinnější než vyšší stroj. Kratší stroj dokázal v daném čase vyprodukovat mnohem více úderů, což pohánělo hromadu rychleji, i když každá rána byla menší. Rovněž to způsobilo menší poškození hromady.[31]

Nýtovací stroje navržené Garforthem a Cookem byly založeny na parním kladivu.[32]Katalog pro velká výstava , který se konal v Londýně v roce 1851, řekl o Garforthově návrhu: „S tímto strojem může jeden muž a tři chlapci nýtovat s dokonalou lehkostí a nejpevnějším způsobem rychlostí šest nýtů za minutu nebo tři sta šedesát za hodinu.“[33]Mezi další varianty patřily drtiče, které pomáhaly získávat železnou rudu z křemene, a kladivo, které pohánělo otvory ve skále lomu, aby drželo nálože střelného prachu.[32]Kniha o moderní parní praxi z roku 1883

Přímá aplikace páry na kovací kladiva je nepochybně největším zlepšením, jaké kdy bylo v kovacích strojích dosaženo; nejenže zjednodušil operace, které byly prováděny před jeho vynálezem, ale také přidal mnoho odvětví a rozšířil umění kování na účely, kterých by nebylo možné dosáhnout kromě parního kladiva. ... parní kladivo ... se zdá být tak dokonale přizpůsobené, aby splnilo různé podmínky energetického rázu, že se zdá, že už není nic požadovaného ...[34]

Pozdější vývoj

Obr Parní kladivo Creusot postaven v roce 1877 Schneider et Cie v Le Creusot

Společnost Schneider & Co. vyrobila v letech 1843 až 1867 110 parních kladiv různých velikostí a rychlostí úderů, ale směřovala k stále větším strojům, které zvládly požadavky velkých děl, hřídelí motorů a pancéřových desek, přičemž místo tepaného železa se stále více používala ocel. 1861 bylo v provozu uvedeno parní kladivo "Fritz" Krupp pracuje v Essen, Německo. S 50tunovým úderem byl po mnoho let nejmocnějším na světě.[35]

Existuje příběh, že parní kladivo Fritz dostalo své jméno od strojníka jménem Fritz, kterého Alfred Krupp představil Císař William když navštívil díla v roce 1877. Krupp řekl císaři, že Fritz měl tak dokonalou kontrolu nad strojem, že mohl nechat kladivo spadnout, aniž by poškodil předmět umístěný ve středu bloku. Císař okamžitě položil hodinky, které byly poseté diamanty, na blok a pokynul Fritzovi, aby spustil kladivo. Když strojník zaváhal, Krupp mu řekl: „Fritz nechal létat!“ Udělal, co mu bylo řečeno, hodinky byly nezraněné a císař dal Fritzovi hodinky jako dárek. Krupp měl slova „Fritz nechal létat!“ vyryté na kladivu.[36]

Schneiderové nakonec viděli potřebu kladiva kolosálních rozměrů.[35]The Parní kladivo Creusot bylo obří parní kladivo postavené v roce 1877 Schneider and Co. ve francouzském průmyslovém městě Le Creusot. Se schopností vynést úder až 100 tun bylo kladivo Creusot největší a nejsilnější na světě.[37]Byla postavena dřevěná replika Expozice Universelle (1878) v Paříži. v roce 1891 Betlémská železářská společnost z Spojené státy koupil patentová práva od společnosti Schneider a postavil parní kladivo téměř identického designu, ale schopné unést 125 tunový úder.[37]

Nakonec velká parní kladiva zastarala a byla vytlačena hydraulickými a mechanickými lisy. Lisy působily silou pomalu a rovnoměrným tempem, což zajišťovalo jednotnou vnitřní strukturu kování bez skrytých vnitřních vad.[38]Parní kladivo Creusot z roku 1877 nyní stojí jako pomník na náměstí Creusot.[38]Originální kladivo Nasmyth stojí naproti jeho slévárenským budovám (nyní „obchodní park“). V areálu univerzity stojí větší parní kladivo Nasmyth & Wilson University of Bolton.

K zatlačení hromádek do země se nadále používají parní kladiva.[1]Pára dodávaná cirkulujícím generátorem páry je účinnější než vzduch.[39]Dnes se však často používá spíše stlačený vzduch než pára.[31]Od roku 2013 výrobci pokračovali v prodeji vzduchových / parních beranidel.[40]Dodavatelé kovárenských služeb také nadále používají parní kladiva různých velikostí na základě klasických vzorů.[41]

Viz také

Reference

Citace

  1. ^ A b Das 2010, str. 548.
  2. ^ Kaushish 2010, str. 720.
  3. ^ A b Sharma 2007, str. 239-240.
  4. ^ Winton & Millar 1883, str. 50.
  5. ^ Sharma 2007, str. 243-244.
  6. ^ Altan 2005, str. 137.
  7. ^ Altan 2005, str. 136.
  8. ^ Winton & Millar 1883, str. 52.
  9. ^ Winton & Millar 1883, str. 53.
  10. ^ Rajput 2007, str. 155.
  11. ^ Sharma 2007, str. 243.
  12. ^ Whitlow 2011.
  13. ^ A b Rowlandson 1875, str. 10.
  14. ^ Brande & Cox 1867, str. 593.
  15. ^ Patent udělen John Hague 1827.
  16. ^ Grimshaw 1865, str. 331.
  17. ^ A b Chomienne 1888, str. 254.
  18. ^ A b C Boutany 1885, str. 59.
  19. ^ François BOURDON: Archivy Côte d’Or.
  20. ^ A b Nasmyth a úsměvy 1883, str. 259.
  21. ^ Nasmyth parní kladivo.
  22. ^ A b Evans 2004, str. 58.
  23. ^ Rowlandson 1875, str. 34.
  24. ^ A b C Artizan Club (Velká Británie) 1868, str. 301.
  25. ^ Condie 1860, str. 142.
  26. ^ Grimshaw 1865, str. 329.
  27. ^ Cudworth 1891, str. 234.
  28. ^ Patentový úřad 1871, str. 1900.
  29. ^ Tomkins 1878, str. 343.
  30. ^ Nasmyth a úsměvy 1883, str. 263.
  31. ^ A b Rajapakse 2011, str. 350.
  32. ^ A b Artizan Club (Velká Británie) 1868, str. 302.
  33. ^ 1851 Velká výstava: oficiální katalog.
  34. ^ Winton & Millar 1883, str. 51.
  35. ^ A b Vogel a Shayt 1981, str. 2.
  36. ^ Fritz Let Fly 1884.
  37. ^ A b Vogel a Shayt 1981, str. 3.
  38. ^ A b Vogel a Shayt 1981, str. 4.
  39. ^ Venkatramaiah 1995, str. 759.
  40. ^ Vulcan Single / Acting Hammers.
  41. ^ Kladiva: Scot Forge.

Zdroje

externí odkazy