Amortecedores reguladores de velocidade | Construpedia
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Amortecedores reguladores de velocidade
Introdução
Em geral
Uma catarata era um dispositivo de controle de velocidade usado nos primeiros motores a vapor de ação única, particularmente motores atmosféricos e motores da Cornualha. É claramente diferente do regulador centrífugo, pois não controla a velocidade do curso do motor, mas sim o tempo entre os cursos.
Operação
A instalação típica de um motor de feixe construído em uma "casa de máquinas" ocupava quatro andares. O cilindro e a posição habitual de trabalho do operador do motor localizavam-se na 'câmara inferior', aproximadamente ao nível do solo. Acima dela estava a 'câmara intermediária', com a tampa superior do cilindro e o 'bocal superior' (o alojamento da válvula superior), e acima dela estava a 'câmara superior' ou câmara do feixe. As quedas foram colocadas na parte mais baixa. da caixa do motor, em uma câmara localizada abaixo da câmara inferior, junto ao tubo de escapamento. Este espaço era de difícil acesso e não era visitado durante o funcionamento normal.
A engrenagem da válvula "Mecanismo de distribuição (máquina a vapor)") (ou 'engrenagem de trabalho') de um motor Newcomen ou Cornish é baseada em uma biela. É uma barra vertical pendurada na viga e movendo-se paralelamente ao pistão. Tuchos ajustáveis estão presos a esta haste. Esses tuchos atingem longas alavancas de ferro curvas ('chifres') conectadas a três eixos horizontais ou 'mandris'.[nota 1] Cada eixo opera uma das válvulas do motor. Para os ciclos Cornish, essas válvulas são a entrada de vapor superior para o topo do cilindro, a válvula de equilíbrio que une as partes superior e inferior do cilindro e as válvulas inferiores de exaustão e injeção de água condensada, que compartilham um eixo. Ao contrário da maioria dos outros motores a vapor, estes motores podem funcionar de forma intermitente: fazendo um único golpe antes de parar e aguardando que as válvulas sejam reiniciadas novamente. A velocidade de cada golpe de potência ou 'entrada' 'interna' era uma característica do motor e não era facilmente variada, mas não era necessário que os motores funcionassem continuamente, golpe após golpe. Isso contrastava diretamente com o motor de braço rotativo e com a natureza rotativa de quase todas as outras máquinas a vapor. Com o ciclo Newcomen original, a velocidade do curso de retorno variava de acordo com a pressão da caldeira, embora isso ainda não afetasse a força ou a velocidade do curso de impulso.[7].
Amortecedores reguladores de velocidade
Introdução
Em geral
Uma catarata era um dispositivo de controle de velocidade usado nos primeiros motores a vapor de ação única, particularmente motores atmosféricos e motores da Cornualha. É claramente diferente do regulador centrífugo, pois não controla a velocidade do curso do motor, mas sim o tempo entre os cursos.
Operação
A instalação típica de um motor de feixe construído em uma "casa de máquinas" ocupava quatro andares. O cilindro e a posição habitual de trabalho do operador do motor localizavam-se na 'câmara inferior', aproximadamente ao nível do solo. Acima dela estava a 'câmara intermediária', com a tampa superior do cilindro e o 'bocal superior' (o alojamento da válvula superior), e acima dela estava a 'câmara superior' ou câmara do feixe. As quedas foram colocadas na parte mais baixa. da caixa do motor, em uma câmara localizada abaixo da câmara inferior, junto ao tubo de escapamento. Este espaço era de difícil acesso e não era visitado durante o funcionamento normal.
A engrenagem da válvula "Mecanismo de distribuição (máquina a vapor)") (ou 'engrenagem de trabalho') de um motor Newcomen ou Cornish é baseada em uma biela. É uma barra vertical pendurada na viga e movendo-se paralelamente ao pistão. Tuchos ajustáveis estão presos a esta haste. Esses tuchos atingem longas alavancas de ferro curvas ('chifres') conectadas a três eixos horizontais ou 'mandris'.[nota 1] Cada eixo opera uma das válvulas do motor. Para os ciclos Cornish, essas válvulas são a entrada de vapor superior para o topo do cilindro, a válvula de equilíbrio que une as partes superior e inferior do cilindro e as válvulas inferiores de exaustão e injeção de água condensada, que compartilham um eixo. Ao contrário da maioria dos outros motores a vapor, estes motores podem funcionar de forma intermitente: fazendo um único golpe antes de parar e aguardando que as válvulas sejam reiniciadas novamente. A velocidade de cada golpe de potência ou 'entrada' 'interna' era uma característica do motor e não era facilmente variada, mas não era necessário que os motores funcionassem continuamente, golpe após golpe. Isso contrastava diretamente com o motor de braço rotativo e com a natureza rotativa de quase todas as outras máquinas a vapor. Com o ciclo Newcomen original, a velocidade do curso de retorno variava de acordo com a pressão da caldeira, embora isso ainda não afetasse a força ou a velocidade do curso de impulso.[7].
O uso de uma catarata poderia permitir que um motor funcionasse a apenas um terço de sua velocidade livre.[8] Quando a carga de bombeamento era variável, as cataratas também podiam ser conectadas e desconectadas conforme necessário, permitindo que o motor funcionasse em velocidade máxima por um período e depois parasse.[9].
A própria cachoeira parecia uma pequena bomba de êmbolo. Era uma caixa de ferro numa cisterna cheia de água, com um êmbolo ou pistão colocado em cima e pressionado por um peso. A água dentro da bomba só podia escapar através de uma pequena torneira ou válvula. À medida que o êmbolo caía gradualmente, seu movimento era transmitido para cima (por uma alavanca e haste oscilantes) para o dispositivo de válvula na câmara central. Depois que a haste foi levantada o suficiente, a primeira válvula foi aberta para admitir vapor no topo do cilindro, iniciando um novo curso.[nota 2].
Assim que o curso expansivo começou, o motor pressionou a alavanca oscilante da catarata. Isso levantou o êmbolo, que agia como uma bomba de sucção dentro da catarata para reabastecer o êmbolo, através de uma válvula de retenção da cisterna circundante. A cisterna mantinha-se cheia de água graças à bomba que o motor acionava.
A válvula de saída de água era controlada por uma haste da câmara inferior, utilizada pelo operador do motor para controlar a velocidade de operação, de acordo com o trabalho necessário.[13].
A haste de atuação da catarata também possuía um parafuso ajustador, que agia para variar o tempo de injeção de água (Newcomen) ou a fase entre as válvulas de entrada e exaustão (Cornwall). Isto poderia ser usado para proporcionar um tempo de condensação mais longo e mais eficaz, se o abastecimento de água de condensação fosse um pouco mais quente, como no verão. No entanto, esse ajuste parece ter sido pouco compreendido e pouco utilizado pelos operadores de motores.[10].
Desenvolvimento
primeiras cachoeiras
A catarata apareceu pela primeira vez nos motores Newcomen na Cornualha, embora seu inventor seja desconhecido. Eles eram conhecidos na época de Smeaton e podem ser outro dos desenvolvimentos no motor Newcomen pelo qual ele foi responsável. James Watt os encontrou em sua viagem à Cornualha em 1777.[14] Eram de um tipo mais simples: chamados de 'jack in the box', consistiam em uma simples caixa de madeira girando sobre um pivô, cheia de água por meio de uma chave ajustável. Quando a caixa estava cheia o suficiente para desequilibrar uma alavanca, a válvula de injeção do motor era acionada.
watt
Boulton e Watt utilizaram o desenho simples de cachoeira em caixa tombada por alguns anos, até por volta de 1779. Depois disso, outros desenhos foram utilizados, incluindo uma cachoeira onde a mesma água era utilizada e reciclada continuamente e também um sistema de ar por meio de fole circular. Uma catarata deste tipo foi fornecida para a mina Ale and Cakes.") O projeto da bomba de êmbolo para catarata apareceu na Cornualha em 1785, mas não foi invenção de Watt.
Cataratas posteriores
O termo 'catarata' tornou-se sinônimo de cilindro de amortecimento"), pelo menos quando associado a motores a vapor e seus sistemas de regulação. Eles foram usados como um dispositivo de amortecimento para evitar sensibilidade excessiva em relação aos reguladores centrífugos.[17].
As cataratas também foram usadas como um dispositivo de segurança para evitar velocidades excessivas em bombas de água de ação direta.[nota 3] Uma alavanca oscilante ou 'diferencial' foi colocada entre a haste do pistão da bomba e uma catarata ajustada para a velocidade normal de trabalho da bomba. Se a bomba acelerasse repentinamente, devido ao colapso da bomba ou algum problema semelhante, o pistão atingiria a catarata e a ação da alavanca diferencial fecharia a válvula de entrada de vapor da bomba e a pararia, limitando possíveis danos ao motor.[18].
Controle de malha aberta
Contenido
La catarata, como la mayoría de los reguladores, es un ejemplo de servomecanismo. Sin embargo, a diferencia del más conocido regulador centrífugo de Watt, este es un control de circuito abierto, en lugar de un control de circuito cerrado. La catarata funciona a su propia velocidad, pero no mide la velocidad resultante del motor. También se ha descrito como un "reloj de agua".[15] Esto supone que la relación entre el funcionamiento de la catarata y la velocidad del motor es fija, una suposición válida para un motor de balancín ya que la catarata controla la sincronización de la carrera del motor, en lugar de una válvula de potencia o acelerador variable. Cuando un regulador controla una válvula de mariposa de este tipo, como el regulador de Watt, la velocidad del motor depende de una relación compleja e impredecible entre la carga del motor, la posición de la válvula y la eficiencia variable del motor. Dichos reguladores deben usar un control de circuito cerrado para mantener un control efectivo y preciso.
Sincronização
Uma vantagem da natureza independente e de malha aberta do controle da catarata era que dois motores podiam ser configurados para operar em sincronização, mas em antifase ("Fase (onda)"). Com motores de bombeamento, isso proporcionou uma saída mais uniforme ao bombeamento.[19].
Regulador centrífugo
Embora o regulador centrífugo já fosse conhecido por seu uso em moinhos de água e vento, foi somente em 1788 que Watt foi o primeiro a aplicá-lo a uma máquina a vapor. Este foi o 'Lap Engine', um antigo motor rotativo agora preservado no Museu da Ciência de Londres.
Com um motor rotativo, era necessário controlar a velocidade com que o cilindro se movia ao longo do seu curso, e não apenas variar o tempo entre os cursos. Isso exigiu o uso de uma válvula borboleta no fornecimento de vapor, controlada pelo regulador. Como a carga em motores industriais e usos similares poderia variar, o controle em circuito fechado também era necessário, como o regulador centrífugo baseado na velocidade do motor.[20] A catarata, portanto, não foi usada em motores rotativos, mesmo onde os motores de enrolamento Cornish de ação simples ainda eram usados em seu local de origem.
Os motores da Cornualha não podiam ser controlados por uma válvula borboleta, pois seu ciclo operacional dependia mais do tempo de condensação do que do controle do fornecimento de vapor. Os motores de balancim não rotativos também não tinham meios fáceis de incluir um regulador centrífugo. Por estas razões, a catarata permaneceu em serviço durante tanto tempo quanto o Cornish Engine.
Encontre mais "Amortecedores reguladores de velocidade" nos seguintes países:
[4] ↑ Algunos motores de bobinado de Cornualles tenían sus válvulas dispuestas en diferentes números de cenadores, aunque su funcionamiento básico sigue siendo el mismo.
[14] ↑ Este es el inicio de una carrera en el ciclo de Cornualles. Para un motor Newcomen, la catarata activaba la válvula de inyección de agua que causaba la condensación en el cilindro,[12] y por lo tanto el inicio del ciclo de empuje.
[20] ↑ Estos eran el tipo de bomba recíproca pequeña, comúnmente utilizada como bomba de agua de alimentación de la caldera, a menudo descrita como del tipo 'Weir'.
O uso de uma catarata poderia permitir que um motor funcionasse a apenas um terço de sua velocidade livre.[8] Quando a carga de bombeamento era variável, as cataratas também podiam ser conectadas e desconectadas conforme necessário, permitindo que o motor funcionasse em velocidade máxima por um período e depois parasse.[9].
A própria cachoeira parecia uma pequena bomba de êmbolo. Era uma caixa de ferro numa cisterna cheia de água, com um êmbolo ou pistão colocado em cima e pressionado por um peso. A água dentro da bomba só podia escapar através de uma pequena torneira ou válvula. À medida que o êmbolo caía gradualmente, seu movimento era transmitido para cima (por uma alavanca e haste oscilantes) para o dispositivo de válvula na câmara central. Depois que a haste foi levantada o suficiente, a primeira válvula foi aberta para admitir vapor no topo do cilindro, iniciando um novo curso.[nota 2].
Assim que o curso expansivo começou, o motor pressionou a alavanca oscilante da catarata. Isso levantou o êmbolo, que agia como uma bomba de sucção dentro da catarata para reabastecer o êmbolo, através de uma válvula de retenção da cisterna circundante. A cisterna mantinha-se cheia de água graças à bomba que o motor acionava.
A válvula de saída de água era controlada por uma haste da câmara inferior, utilizada pelo operador do motor para controlar a velocidade de operação, de acordo com o trabalho necessário.[13].
A haste de atuação da catarata também possuía um parafuso ajustador, que agia para variar o tempo de injeção de água (Newcomen) ou a fase entre as válvulas de entrada e exaustão (Cornwall). Isto poderia ser usado para proporcionar um tempo de condensação mais longo e mais eficaz, se o abastecimento de água de condensação fosse um pouco mais quente, como no verão. No entanto, esse ajuste parece ter sido pouco compreendido e pouco utilizado pelos operadores de motores.[10].
Desenvolvimento
primeiras cachoeiras
A catarata apareceu pela primeira vez nos motores Newcomen na Cornualha, embora seu inventor seja desconhecido. Eles eram conhecidos na época de Smeaton e podem ser outro dos desenvolvimentos no motor Newcomen pelo qual ele foi responsável. James Watt os encontrou em sua viagem à Cornualha em 1777.[14] Eram de um tipo mais simples: chamados de 'jack in the box', consistiam em uma simples caixa de madeira girando sobre um pivô, cheia de água por meio de uma chave ajustável. Quando a caixa estava cheia o suficiente para desequilibrar uma alavanca, a válvula de injeção do motor era acionada.
watt
Boulton e Watt utilizaram o desenho simples de cachoeira em caixa tombada por alguns anos, até por volta de 1779. Depois disso, outros desenhos foram utilizados, incluindo uma cachoeira onde a mesma água era utilizada e reciclada continuamente e também um sistema de ar por meio de fole circular. Uma catarata deste tipo foi fornecida para a mina Ale and Cakes.") O projeto da bomba de êmbolo para catarata apareceu na Cornualha em 1785, mas não foi invenção de Watt.
Cataratas posteriores
O termo 'catarata' tornou-se sinônimo de cilindro de amortecimento"), pelo menos quando associado a motores a vapor e seus sistemas de regulação. Eles foram usados como um dispositivo de amortecimento para evitar sensibilidade excessiva em relação aos reguladores centrífugos.[17].
As cataratas também foram usadas como um dispositivo de segurança para evitar velocidades excessivas em bombas de água de ação direta.[nota 3] Uma alavanca oscilante ou 'diferencial' foi colocada entre a haste do pistão da bomba e uma catarata ajustada para a velocidade normal de trabalho da bomba. Se a bomba acelerasse repentinamente, devido ao colapso da bomba ou algum problema semelhante, o pistão atingiria a catarata e a ação da alavanca diferencial fecharia a válvula de entrada de vapor da bomba e a pararia, limitando possíveis danos ao motor.[18].
Controle de malha aberta
Contenido
La catarata, como la mayoría de los reguladores, es un ejemplo de servomecanismo. Sin embargo, a diferencia del más conocido regulador centrífugo de Watt, este es un control de circuito abierto, en lugar de un control de circuito cerrado. La catarata funciona a su propia velocidad, pero no mide la velocidad resultante del motor. También se ha descrito como un "reloj de agua".[15] Esto supone que la relación entre el funcionamiento de la catarata y la velocidad del motor es fija, una suposición válida para un motor de balancín ya que la catarata controla la sincronización de la carrera del motor, en lugar de una válvula de potencia o acelerador variable. Cuando un regulador controla una válvula de mariposa de este tipo, como el regulador de Watt, la velocidad del motor depende de una relación compleja e impredecible entre la carga del motor, la posición de la válvula y la eficiencia variable del motor. Dichos reguladores deben usar un control de circuito cerrado para mantener un control efectivo y preciso.
Sincronização
Uma vantagem da natureza independente e de malha aberta do controle da catarata era que dois motores podiam ser configurados para operar em sincronização, mas em antifase ("Fase (onda)"). Com motores de bombeamento, isso proporcionou uma saída mais uniforme ao bombeamento.[19].
Regulador centrífugo
Embora o regulador centrífugo já fosse conhecido por seu uso em moinhos de água e vento, foi somente em 1788 que Watt foi o primeiro a aplicá-lo a uma máquina a vapor. Este foi o 'Lap Engine', um antigo motor rotativo agora preservado no Museu da Ciência de Londres.
Com um motor rotativo, era necessário controlar a velocidade com que o cilindro se movia ao longo do seu curso, e não apenas variar o tempo entre os cursos. Isso exigiu o uso de uma válvula borboleta no fornecimento de vapor, controlada pelo regulador. Como a carga em motores industriais e usos similares poderia variar, o controle em circuito fechado também era necessário, como o regulador centrífugo baseado na velocidade do motor.[20] A catarata, portanto, não foi usada em motores rotativos, mesmo onde os motores de enrolamento Cornish de ação simples ainda eram usados em seu local de origem.
Os motores da Cornualha não podiam ser controlados por uma válvula borboleta, pois seu ciclo operacional dependia mais do tempo de condensação do que do controle do fornecimento de vapor. Os motores de balancim não rotativos também não tinham meios fáceis de incluir um regulador centrífugo. Por estas razões, a catarata permaneceu em serviço durante tanto tempo quanto o Cornish Engine.
Encontre mais "Amortecedores reguladores de velocidade" nos seguintes países:
[4] ↑ Algunos motores de bobinado de Cornualles tenían sus válvulas dispuestas en diferentes números de cenadores, aunque su funcionamiento básico sigue siendo el mismo.
[14] ↑ Este es el inicio de una carrera en el ciclo de Cornualles. Para un motor Newcomen, la catarata activaba la válvula de inyección de agua que causaba la condensación en el cilindro,[12] y por lo tanto el inicio del ciclo de empuje.
[20] ↑ Estos eran el tipo de bomba recíproca pequeña, comúnmente utilizada como bomba de agua de alimentación de la caldera, a menudo descrita como del tipo 'Weir'.