https://dzen.ru/a/ZR04FU4ZHkpfc50D?referrer_clid=1400&Кому неизвестно, что Рудольф Дизель первоначально хотел потчевать свой двигатель угольной пылью?
Интереснейшая тема, кстати. Мне её предложили осветить в комментариях к предыдущей статье, я согласился и узнал много ранее неизвестного, что и вам предлагаю. С самого начала немного таинственная история. Заявку на американский патент он подал 26 августа 1892 года.
Вот схема из этой заявки, что подтверждается подписью под ней:
Описание принципа действия: Измельченный уголь содержится в
бункере В, снабженном поворотными клапанами, а сжатый воздух хранится в резервуаре А. Когда нагнетательный клапан E будет поднят, воздух высокого давления поступает в камеру сгорания C через отверстие F, унося с собой уголь, выгружаемый через поворотный клапан D.
Патент по этой заявке был выдан через три года 16 июля 1895 года и вот текст из него:
... Да будет известно, что Я, РУДОЛЬФ ДИЗЕЛЬ, подданный короля Баварии, проживающий в Берлине, в Королевстве Пруссия, Германская империя, изобрел новый и полезный процесс получения движущей силы путем сжигания топлива любого вида. ...Мой метод работы с топливом может осуществляться с любым видом топлива, твердым, жидким или газообразным.
...Твердые топлива не могут вводиться в порошкообразном или измельченном состоянии. Такие твердые топлива, которые агломерируются при нагревании или непригодны по другим причинам, предварительно переводят в газы. Жидкое топливо может быть предварительно преобразовано в пар и введено в этой форме. Вещества, такие как, например, антрацит, которые не являются легковоспламеняющимися, можно смешивать с легковоспламеняющимися материалами, такими как нефть или тому подобное. Ссылка:
https://patents.google.com/patent/US542846A/en ( патент по данной ссылке опубликован в отдельной теме/ alex diesel spb)
Т.е. о чистом угольном порошке речь уже вроде не идёт, тем не менее в интернете полно текстов, где рассказывается, как взорвался его первый двигатель на этом топливе.
Тут наверно, дело в том, что Дизель в течение этих трёх лет не дремал и продолжал эксперименты со своим двигателем. Поэтому мог пересмотреть свои идеи насчёт топлива. Не знаю, можно ли вносить изменения в текст уже поданной заявки, но что есть, то есть.
Как бы там ни было, Дизель от использования угольной пыли отказался (хотя сейчас достаточно сообщений, что в наше время угольная пыль таки может использоваться, опять же, в виде добавок к основному топливу).
В первых экспериментах с жидким топливом его механически впрыскивали в двигатель. Результаты были неудовлетворительными, вероятно, из-за несовершенного впрыскивающего оборудования, так что Дизель вернулся к использованию оборудования для подачи топлива с помощью сжатого воздуха, сконструированного в результате его экспериментов с угольной пылью. Первые испытания оказались настолько успешными, что этот метод впрыска стал общепринятым на многие годы.
Преимуществом этой системы была относительная простота конструкции и отсутствие высоких требований к точности изготовления основных элементов. Недостаток — наличие громоздкого воздушного компрессора, который потреблял 10...15% от мощности самого двигателя.
В любом случае, необходимо было переводить жидкое топливо в мелкодисперсное состояние. Как этого старались добиться? Например, распылитель с перфорированными дисками, он вошел в обиход примерно в 1900 году:
В момент подъёма иглы сжатый воздух и топливо устремлялись через мельчайшие отверстия в дисках, на выходе топливо превращалось в мельчайшую пыль.
В 1908 году Кнут Хессельман из Швеции изобрел форсунку с аспирационным клапаном, которая стала популярной для небольших двигателей с воздушным впрыском.
Были испробованы многочисленные другие варианты конструкций распылителей, но с небольшим коммерческим успехом или вообще без него.
В последующем многими конструкторами предпринимались попытки усовершенствовать компрессорную систему с целью сокращения ее габаритов и улучшения качества распыливания топлива. Делались попытки использования для распыливания топлива водяного пара, получаемого за счет утилизации теплоты отработавших газов, а также использовались и другие конструктивные решения, однако существенного прогресса в этом направлении достигнуто не было.
Однако тут нельзя не вспомнить англичанина Герберта Акройда Стюарта
В 1886 году, за семь лет до того, как немец подал свой первый патент в Берлине, и после четырех лет экспериментов, Акройд Стюарт не только подал заявку на свой первый патент, но и построил первый прототип «дизельного» двигателя в возрасте всего 22 лет. После дальнейшей отработки конструкции в патенте № 7146 в мае 1890 года, основанном на исследованиях его ранних прототипов, он пишет: «Такт впуска, который является первым ходом вниз, вместо всасывания в цилиндр смеси паров углеводородов и воздуха, просто втягивается чистый атмосферный воздух. В ходе сжатия или первого обратного хода этот воздух сжимается в предварительно нагретый испаритель, и на желаемой части этого такта сжатия подача жидкого углеводорода в виде распыления принудительно подается в нагретый испаритель, что почти мгновенно превращает его в газ, он соединяется с нагретым воздухом; Происходит автоматическое зажигание, которое приводит в движение поршень, который формирует рабочий или второй ход наружу».
Этот испаритель ещё называют калоризатором или калильной головкой. Ярчайшим представителем этого семейства является знаменитый "Болиндер", мало кто о нём не слыхал
А то и видел, как каким-нибудь факелом или горелкой разогревается эта головка обычно в форме шара, а потом, после раскручивания вручную маховика, двигатель запускается, далее температура головки поддерживается самим процессом сгорания в цилиндре.
Жрать этот двигатель мог что угодно - керосин, лигроин, дизтопливо, нефть, растительное масло... Топливо подавалось примитивной форсункой, никакой продувки не было. В этом был и один из недостатков машины, из-за малого заряда воздуха он имел низкий кпд, к тому же не мог запуститься, как дизель с одного тычка. При перегреве головки увеличивался угол опережения, что опять же снижало мощность и увеличивало нагрузку на детали. К 1891 году Акройд понял, что его двигатель готов к надлежащему производству, и предоставил компании Richard Hornsby & Sons of Grantham лицензию на производство своих двигателей под названием «Патентный масляный двигатель Хорнсби Акройда».
Хорнсби произвёл более 45 000 двигателей Hornsby-Akroyd, многие из которых были изготовлены до того, как Diesel построил хотя бы один двигатель. Они производились в нескольких форматах: горизонтальные и вертикальные, стационарные и переносные, а в 1903 году даже появился V-образный двигатель. И всё же это были не расово чистые "дизели" с воспламенением о сжатия.
Ну а России есть что сказать?
Первым, кому удалось построить бескомпрессорный двигатель с воспламенением топлива от сжатия, был русский ученый Густав Васильевич Тринклер. И хотя в разработанном им двигателе топливо подавалось в камеру сгорания с помощью воздушной форсунки, двигатель обходился без компрессора. Воздух для питания форсунки отбирался из цилиндра на такте сжатия и дожимался до более высокого давления специальным поршневым устройством, которое приводилось в действие от распределительного вала.
Ещё будучи студентом Санкт-Петербургского технологического института, Густав Тринклер начал разрабатывать проект нового теплового двигателя, работающего на жидком углеродном топливе с воспламенением от сжатия. В течение 1899 года двигатель был построен, и в 1900 году начались его испытания
Результаты испытания «Тринклер-мотора», спроектированного, построенного и испытанного молодым русским инженером, вызвали восхищение специалистов достигнутым блестящим результатом (КПД равен 29 %).
И что тут произошло? Весной 1902 года новый директор Путиловского завода С. И. Смирнов категорически потребовал прекращения работ по новому двигателю. Сделано это было под нажимом нефтепромышленника Эммануила Нобеля, который ранее (в 1897 году) купил патент на двигатель Рудольфа Дизеля и после целого комплекса работ по усовершенствованию конструкции наладил их серийное производство на принадлежавшем ему механическом заводе «Людвиг Нобель» (потом завод «Русский дизель») в Санкт-Петербурге.
Невидимая рука рынка же... Г. В. Тринклер уезжает строить свои двигатели на завод «Братьев Кертинг» в Ганновере (Германия), где и работает до середины 1907 года главным конструктором. Спохватившись, наши эффективные менеджеры пригласили его обратно в Россию. С июня 1907 года Г. В. Тринклер работает начальником отдела тепловых двигателей на Сормовском судостроительном заводе, куда он был приглашен в качестве одного из ведущих специалистов по тепловым двигателям мирового энергомашиностроения.
<br />
<br />
На заводе Красное Сормово он проработал двадцать лет и оставил заметный след в его истории.
Однако технологии не стояли на месте. Появившаяся возможность прецизионной обработки деталей позволила изготавливать плунжерные топливные насосы высокого давления. Их применение позволило заметно поднять кпд и мощность дизелей, улучшило другие параметры.
Однако и до сих пор сохранились работающие экземпляры первых моделей Дизеля, Болиндеры и двигатели Стюарта...
