ブラストパイプ

ブラストパイプは蒸気機関車の排気システムの一部であり、シリンダーからの排気蒸気を煙突の下の煙室に排出して、火を通る 通風を増加させます。

排気蒸気を煙突に導くことで火を通す効果の発見が優位であるかどうかは議論の余地があるが、アーロンズ (1927) はこの問題に多大な注意を払っている。リチャード・トレビシックが製造した最初の蒸気機関車のシリンダーからの排気は煙突に導かれ、トレビシックは当時、それが火を通す通風を強める効果に気付いていた。ワイラムでは、ティモシー・ハックワースも初期の機関車にブラストパイプを採用したが、これが独自の発見だったのか、トレビシックの設計を模倣したものだったのかは明らかではない。ハックワースのすぐ後にジョージ・スチーブンソンも同じ方法を採用したが、これも独自の発見だったのか、他のエンジニアの誰かを模倣したものだったのかは明らかではない。ゴールズワーシー・ガーニーも初期の提唱者であり、彼女の優位性は娘のアンナ・ジェーンによって精力的に主張された。^{[1] [2]}

当時の機関車は、煙道が1 本しかないボイラーか、煙道の片端に火格子がある 1 本だけの戻り煙道を採用していました。排気を通すには煙道が 1 本しかないため、送風管で火を持ち上げ、煤や火の粉を煙突に引き上げることができました。強制通風を安全かつ効果的に使用できるようになったのは、多管式ボイラーが開発されてからです。多管式ボイラーと蒸気送風の組み合わせは、レインヒル トライアルで 1829 年のロケットが優れた性能を発揮した主な理由としてよく挙げられます。

蒸気の爆風の威力が発見されてから間もなく、煙突の下に煙室が必要であることが明らかになりました。煙室は、ボイラー管から出る排気ガスが蒸気と混ざる空間を提供するためです。煙室には、通風によって火管から吸い込まれた灰を収集できるという利点もあります。蒸気を放出する爆風管は、煙突の真下、煙室の底に取り付けられました。

蒸気の送風は、大部分が自己調節性である。シリンダーによる蒸気消費率が増加すると送風が増加し、ドラフトが増加して火の温度が上昇する。現代の機関車には、送風機も装備されている。これは、シリンダーを通過する蒸気の量を増やすことなく、より大きなドラフトが必要な場合に使用して、煙室に直接蒸気を放出する装置である。このような状況の例として、調整器が突然閉じられた場合や、列車がトンネルを通過する場合が挙げられる。単線のトンネルの換気が不十分な場合、機関車が高速で進入すると、トンネル内の空気が急速に圧縮される可能性がある。この圧縮された空気は、かなりの力で煙突に入る可能性がある。そのときに火室のドアが開いていると、これは非常に危険である可能性がある。このため、このような状況では、圧縮効果を打ち消すために送風機が頻繁にオンになる。

煙室設計の基本原理は、1908 年にパーデュー大学のWFM ゴスが蒸気発生性能に関する最初の包括的な調査を実施するまでほとんど発展しませんでした。これらの原理は、グレート ウェスタン鉄道でジョージ ジャクソン チャーチワードによって採用されました。その後、効率を最大化するためにさまざまな蒸気発生率でブラストパイプの面積を制御する、 いわゆるジャンパートップブラストパイプが開発されました。

ブラストパイプの改造の目的は、ピストンへの背圧を最小にしながら煙室の真空を最大にすることです。最も単純な改造は、ツインブラストパイプを備えた二重煙突ですが、他の多くの配置も試されてきました。蒸気時代の終わりごろには、キルチャップ排気管が人気となり、ナイジェル・グレズリー設計のマラードで使用されました。他の設計には、ギースル、ルメートル、レンポールブラストパイプがあります。

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• PWB Semmens および AJ Goldfinch (2003)。蒸気機関車の実際の仕組み。オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-860782-2。
• LTC ロルト(1978)。ジョージとロバート・スティーブンソン: 鉄道革命。ペリカン。ISBN 0-14-022063-1。
• EL アーロンズ(1927)。イギリス蒸気鉄道機関車 1825-1925。