♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 2 (wentylator)


http://hbimg.b0.upaiyun.com/6d510990ed850308a21171605ff07541c7a0a1f13f248-sPRZnn_fw658

Produkcja drewnianych wentylatorów i ich zastosowanie w „Wielkim Piecu”. Chiny 1958…
Źródło: https://everydaylifeinmaoistchina.org/2016/05/19/a-collection-backyard-steel-furnaces-in-liaoning-circa-1958-1959/
https://kknews.cc/photography/oymqa3p.html

Cztery zdania wstępu.




Kowadło bezrożne zdobione techniką stempelkową. Źródło: http://wiano.eu/article/2594 oraz https://mnwr.pl/oddzialy/muzeum-etnograficzne/kolekcja/
Datowane i zdobione kowadła bezrożne są najstarszymi kowadłami spotykanymi na ziemiach polskich.

Historia metalurgii i górnictwa bardzo szerokim łukiem omija sprawę wentylatorów. A nadmuch powietrza do dymarki czy „wielkiego pieca dymarkowego” jest tak samo życiowo istotny jak „wietrzenie kopalni” głębinowej.

Jak już linkowałem źródła angielskie, głębinowe kopalnie węgla zaczęły powstawać w Anglii około roku 1830. Wtedy też pojawiła się konieczność odwadniania kopalni oraz podawania na przodek dużych ilości świeżego powietrza z powierzchni.

 

Miech kowalski.


Miech kowalski pionowy, dwukomorowy. Źródło: http://wiano.eu/article/2594

Wikipedia: „Miech – urządzenie do tłoczenia powietrza w różnego rodzaju urządzeniach, na przykład w piecach kowalskich, instrumentach muzycznych (zwłaszcza w organach), dawniej w piecach hutniczych.

Wyrobem miechów zajmuje się dział rzemiosła zwany miechownictwem.”

Uczeni spierają się co do pochodzenia nazwy angielskiej miecha = bellows (niemiecka nazwa „blasebag” lub „balg”, francuska „soufflet”).

Angielska Wikipedia: „Bellows” is only used in plural. The Old English name for ‚bellows’ was blǽstbęl(i)g, blást-bęl(i)g ‚blast-bag, blowing-bag’; the prefix was dropped and by the eleventh century the simple bęlg, bylg, bylig (‚bag’) was used. The word is cognate with „belly”. There are similar words in Old Norse, Swedish, and Danish, but the derivation is not certain. ‚Bellows’ appears not to be cognate with the apparently similar Latin follis.”

Jak wiadomo z oficjalnej nauki, miechy kowalskie znane są od czasów Asyrii, czyli od roku 3000 p.n.e. Niemiecka Wikipedia informuje, że takie miechy zaczęto napędzać kołem wodnym już na początku XIII wieku. Krzywka wałka osi koła wodnego podnosiła górną część miecha, która opadała pod własnym ciężarem. W celu podniesienia sprawności systemu (by uniknąć „pulsowania ciśnienia”), zaczęto stosować co najmniej dwa miechy działające przeciwsobnie. Później powstał system „trój-miechowy”.

Według Wikipedii, w XVI wieku dotarł do Europy „chiński pomysł” na miech kowalski podwójnego działania, w którym poruszał się środkowy element, za każdym ruchem tłocząc powietrze. Jednak takich rozwiązań nie znajdujemy ani w literaturze, ani w muzeach – jako stosowanej powszechnie przemysłowej pompy powietrza. Pomysł na takie urządzenie zawdzięczamy Grekowi Ktesibiosowi z Aleksandrii.

Tego typu „miech podwójnego działania” znajdujemy w akordeonie. Wikipedia: „Handdine, prototyp akordeonu, zbudował w 1822 roku Fryderyk Buschmann. Akordeon we współczesnej postaci skonstruował w 1829 roku Ormianin Cyrill Demian, w Wiedniu.”

„The earliest history of the accordion in Russia is poorly documented. Nevertheless, according to Russian researchers, the earliest known simple accordions were made in Tula, Russia, by Timofey Vorontsov from 1820, and Ivan Sizov from 1830. By the late 1840s, the instrument was already very widespread; together the factories of the two masters were producing 10,000 instruments a year. By 1866, over 50,000 instruments were being produced yearly by Tula and neighbouring villages, and by 1874 the yearly production rate was over 700,000. By the 1860s, Novgorod, Vyatka and Saratov governorates also had significant accordion production. By the 1880s, the list included Oryol, Ryazan, Moscow, Tver, Vologda, Kostroma, Nizhny Novgorod and Simbirsk, and many of these places created their own varieties of the instrument.”

Angielski opis takiego miecha – rodzaju siłownika przepychającego powietrze przy każdym ruchu części środkowej:

„These have three leaves. The middle leaf is fixed in place. The bottom leaf is moved up and down. The top leaf can move freely and has a weight on it. The bottom and the middle leaves contain valves, the top one does not. Only the top lung is connected to the spout.

When the bottom leaf is moved up, air is pumped from the bottom lung into the top lung. At the same time air is leaving the bellows from the top lung through the spout, but at a slower rate. This inflates the top lung. Next the bottom leaf is moved down to pull fresh air into the bellows. While this happens the weight on the top leaf pushes it down, so air keeps leaving through the spout.

This design does not increase the amount of air flow going into the forge, but provides a more constant air flow compared to a simple bellows. It also provides more even air flow than two simple bellows pumped alternately or one double-acting piston bellows.”

Czyż nie nasuwa się podejrzenie, że technologia takiego „miecha o podwójnym działaniu”, nie dotarła do Europy Zachodniej z mitycznych Chin, ale z ośrodków metalurgii znajdujących się na Uralu i na Ałtaju? I nie w XVI wieku, ale około roku 1820?

Wracając do klasycznego miecha kowalskiego, o pojedynczym działaniu, powstaje drobny problem. Takim miechem można wspomóc wytop żelaza w dymarce o objętości 1 metra sześciennego. Jeżeli zbudujemy „wielki piec”, czyli dymarkę o objętości 100 metrów sześciennych, nawet miech podwójny czy potrójny daje za mały przepływ powietrza by jego działanie było skuteczne. Skutecznie działający miech dla „wielkiego pieca”, musiał by być ogromnej wielkości.

W momencie „powiększenia dymarki” oraz od momentu drążenia coraz głębszych szybów kopalnianych, należało wymyślić sprawniejszą dmuchawę.

Możliwe są dwa rozwiązania. Kompresor tłokowy (lub wersja miecha o podwójnym działaniu środkowej jego części) lub wentylator odśrodkowy. Źródła napędu jakimi dysponowano były „wolnoobrotowe”: koło wodne, deptak lub kierat, oraz maszyna parowa.

Przełożenie mocy z koła wodnego lub deptaka na wentylator odśrodkowy, wymusiło by budowanie wentylatorów odśrodkowych o bardzo dużych średnicach – rzędu 6 – 10 metrów.

Z kolei parowe maszyny do co najmniej roku 1840, to były „wolnoskokowe kiwony” stosowane jako pompy kopalniane. Świetnie nadawały się by je bezpośrednio podłączyć do odpowiedniego dużego tłoka przesuwającego się w cylindrze o dużej średnicy.

Francuska Wikipedia twierdzi, że od roku 1776 „miechy kowalskie” wycofano z przemysłu metalurgicznego, zastępując je „tłokami żeliwnymi napędzanymi parą i nazwano je dmuchawami”.

Pisze też zupełnie niezrozumiale, że dopiero „pod koniec XIX wieku pojawił się metalowy miech składający się z dwóch cylindrów, ale nadal uruchamiany przez pociągnięcie łańcucha połączonego z dźwignią przymocowaną do jednego z cylindrów. Został on z kolei zdetronizowany przez wentylator odśrodkowy, uruchamiany najpierw ręcznie, a następnie bardzo szybko przez silnik elektryczny”.


Miech klinowy (nazywany również miechem książkowym lub fałdowym ) wywodzi się konstrukcyjnie z miechów kowalskich. Jest to jedno z najstarszych rozwiązań. Nazwy stosowane w odniesieniu do tego typu miecha wiążą się z wyglądem miecha, który przypomina klin lub niedomkniętą księgę; płyty miecha połączone są jedną bądź kilkoma fałdami (miech wielofałdowy).
Miech klinowy składa się z dwóch drewnianych płyt, które połączone są jedną krawędzią za pomocą zawiasów strunowych (tradycyjne rozwiązania wykorzystujące struny z jelit baranich lub mocnego sznurka wydają się wciąż być lepsze od np. zawiasów metalowych, które na ogół częściej wymagają konserwacji). Dolna płyta miecha jest na stałe umocowana do podstawy. Płyta górna, a właściwie jeden jej koniec, może się poruszać w pionie (drugi koniec – przypomnijmy – połączony jest zawiasem z dolną płytą). Górna płyta jest podnoszona z wykorzystaniem siły zewnętrznej (np. rąk lub nóg kalikanta), opada natomiast samoczynnie pod wpływem ciężaru samej płyty i ułożonych na niej obciążników.

Jak łatwo zauważyć, pojedynczy miech klinowy nie jest w stanie zapewnić organom stałego dopływu sprężonego powietrza o niezmiennym ciśnieniu. Co prawda analizując działanie miecha klinowego przyjmujemy w pewnym uproszczeniu, że w fazie opadania pokrywy miecha tłoczone jest powietrze o stałym ciśnieniu. Dokładniejsza analiza działania miecha tego typu wymagałaby również rozważenia problemu zmian ciśnienia w czasie opadania górnej pokrywy (okazuje się że ciśnienie to zmienia się w zależności od kąta nachylenia górnej pokrywy miecha). Ale nawet w tym uproszczonym rozumowaniu stwierdzamy, że w fazie napełniania miecha powietrzem do kanału wylotowego powietrze nie jest tłoczone. Ta niedogodność może zostać usunięta (lub przynajmniej w znacznym stopniu ograniczona) poprzez użycie przynajmniej dwóch takich miechów.

 

 

 

Źródło: http://organy.net.pl/miechklin.html

Miech poziomy (horyzontalny) pod względem budowy i zasady działania jest zbliżony do miecha klinowego. Zasadniczą różnicą między tymi miechami jest jednak sposób poruszania się górnej płyty miecha. Płyta nie podnosi się tutaj pod kątem lecz stale utrzymuje się w położeniu równoległym do płyty dolnej. Wszystkie krawędzie płyty wierzchniej połączone są fałdami z odpowiednimi krawędziami płyty dolnej (płyty nie są ze sobą bezpośrednio połączone, jak w miechu klinowym).

 

Źródło: http://organy.net.pl/miechpoz.html

Miech skrzyniowy (skrzynkowy) składa się z dwóch drewnianych skrzyń. W jednej z nich – zewnętrznej, porusza się druga – wewnętrzna (tłok).
http://organy.net.pl/miech3a.gif

Źródło: http://organy.net.pl/miechskrz.html

Powyższe informacje zaczerpnięte ze strony „na temat organów”. Zapewniam Czytelnika, że sprawa konstrukcji organów oraz biografie twórców muzyki organowej pełne są zadziwiających zagadek, wartych specjalnej opowieści.

Reasumując, budowa coraz większych dymarek wymusiła potrzebę skonstruowania dmuchawy o większej wydajności i o jak najbardziej jednostajnym przepływie powietrza. Bo powietrze szło bezpośrednio do pieca, bez zbiornika wyrównawczego. To, że nie wykorzystywano beczki jako zbiornika wyrównującego pulsację ciśnienia jest zadziwiające…

W linkowanych przeze mnie informacjach z Scientific American 1855 wynika, że w tym czasie wielkim problemem był brak teoretycznych prac, dotyczących optymalizacji kół wodnych oraz kół statków bocznokołowych. Eksperymentowano z ilością i kształtem łopatek oraz średnicą koła statku bocznokołowego.

Najwyraźniej nikt nie słyszał o siedem lat trwających eksperymentach i teoretycznych pracach John’a Smeaton’a (ur. 8 czerwca 1724 w Austhorpe koło Leeds, zm. 28 października 1792 tamże).

W latach 1753-1782, Smeaton przeprowadził szereg eksperymentów nad kołami wodnymi, wentylatorami odśrodkowymi i maszyną Newcomena. W roku 1759 opublikował pracę „An Experimental Enquiry Concerning the Natural Powers of Water and Wind to Turn Mills and Other Machines Depending on Circular Motion”, na temat związku pomiędzy ciśnieniem a prędkością obiektów w powietrzu, co zostało wykorzystane wiele lat później podczas rozwoju lotnictwa. Wyliczony przez niego współczynnik „Smeaton Coefficient” został potem doświadczalnie i na nowo ustalony przez prace braci Wrigh.

Moja uwaga na marginesie i nie na temat do „lotników” – czy od czasów Smeatona do czasów braci Wright zmieniła się gęstość powietrza, że trzeba było doświadczalnie i na nowo wyliczać ten jakże ważny współczynnik „oporu powietrza”?

Jak podaje rosyjska Wikipedia, Smeaton w roku 1760 jako pierwszy zbudował „miech cylindryczny” (inne Wikipedie twierdzą że był to cylinder żeliwny) do zasilania powietrzem „dużej dymarki” w Carron Ironworks. Czyli, że prace teoretyczne i doświadczenia wykazały iż wentylator odśrodkowy w aktualnych warunkach rozwoju technologicznego jest mniej sprawny niż tłok. Przynajmniej ja tak to rozumiem.

Jego pomysł się przyjął i zaczęto wykorzystywać maszyny parowe (jeszcze wolnoskokowe „kiwony”) do tłoczenia powietrza w kopalniach i hutach. Tego rozwiązania nie można było zastosować przy poruszaniu tych tłoków kołami wodnymi czy deptakami. A że maszyny parowe były w tym czasie produkowane w bardzo małych ilościach, do upowszechnienia stosowania tego wynalazku należało poczekać wiele lat.


Przykładowa tłokowa pompa powietrza. The 1817 Boulton & Watt beam blowing engine, formerly used at the Netherton ironworks of M W Grazebrook, now preserved on the A38(M) in Birmingham, UK

Co prawda, angielska Wikipedia twierdzi, że taką pompę powietrzną stosowano już w 1742 a zmodyfikowano ją w roku 1765. W 1821 roku w „Rastrick & Co. Stourbridge” w użyciu było osiem takich pomp. Jedna z pomp była napędzana silnikiem o mocy 30 koni, o średnicy cylindra 5 stóp i skoku tłoka 6 stóp. Urządzenia te miały niezwykle długą żywotność, na przykład pompa powietrzna wykonana dla Priors Lee furnaces (the Lilleshall Company), została oddana do użytku w roku 1851 a pracowała przez 50 lat.

Gdy silniki parowe zaczęły się nie tylko „kiwać” ale i „obracać”, nadal stosowano niezmienioną budowę tych „kompresorów”, zachowując „kiwonową” budowę silnika parowego, dodając do niego jedynie wielkie koło zamachowe, które nie było połączone z pompą tłokową -stabilizowało jedynie pracę silnika.

Dopiero w latach 1876 – 1890 zaczęto konstruować i produkować silniki parowe napędzające jednocylindrowe sprężarki tłokowe „z prawdziwego zdarzenia”, ale nadal przez bezpośrednie lub „huśtawkowe” połączenie tłoka silnika parowego z tłoczyskiem pompy powietrznej. Nadal stosowano koła zamachowe, służące jedynie dla równomierności biegu całego zespołu.

Cytat: „The large vertical blowing engine illustrated at the top was built in the 1890s by E. P. Allis Co. of Milwaukee (later to form part of Allis-Chalmers). The steam cylinder (lower) is 42 inches (1.1 m) diameter, the air cylinder (upper) 84 inches (2.1 m) and both with a stroke of 60 inches (1.5 m).”

Szanowny Czytelniku! Ja tego nie wymyślam – cytuję świętą Wikipedię! Wynika z tego, że jak już wymyślili koło zamachowe, to przez bardzo długi czas nie stosowano mechanizmu przeniesienia napędu za pomocą układu korbowego czy pasowego! A z uporem maniaka starali się łączyć wszystko „na jeden wał” silnika parowego, nawet jeżeli już uzyskali ruch obrotowy. A dlaczego? A dlatego, że przy przeniesieniu siły i obrotów z wału silnika parowego na drugi wał (na przykład wentylatora) za pomocą transmisji pasowej, zaczynały występować bardzo duże siły. W związku z czym, potrzebne były kute wały i potężne łożyska. A „przyzwoite” łożyska z brązu zaczęli wykonywać dopiero po roku 1839. Przypomnę, że w 1839 roku Amerykanin, Isaac Babbitt, wynalazł stop do odlewania łożysk ślizgowych, zwany powszechnie od nazwiska wynalazcy „babbittem”.

Pomysł Smeaton’a był dobry, ale niezwykle długowieczny. Trudno zrozumieć niemal 100-letni zastój w technologii „produkcji powietrza” dla hut i kopalni.

Wydaje się że dużo łatwiej było by skonstruować i produkować masowo wentylatory odśrodkowe, dające stały przepływ powietrza – tak pożądany w hutnictwie i górnictwie! Szczególnie, że już w roku 1759 Smeaton dał temu podstawy teoretyczne i jak pokazali Chińczycy w roku 1958 można takie wentylatory wykonywać z drewna.

I takie urządzenia – dmuchawy odśrodkowe – pojawiły się po roku 1830. W tymże roku powstała walijska firma (przypomnę że Walia to też „Galia”), „Waddle Engineering and Fan Company Limited” (w Llanelli, Carmarthenshire). Stąd przyjęto nazywać takie odśrodkowe wentylatory „Waddle fans”, lub „Waddell”.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/Waddle_fan%2C_National_Garden_Festival%2C_Ebbw_Vale_-_geograph.org.uk_-_926592.jpg

Waddle fan, National Garden Festival, Ebbw Vale The grid reference is approximate as this part of the site appears to have been built on. This is a colliery ventilating fan on loan from Big Pit Mining Museum.

Co zadziwiające (podkreśla to Wikipedia), wentylatory te w kopalniach stosowano do wysysania powietrza z kopalni. Szczególny rozwój firmy nastąpił po katastrofie w kopalni Hartleya w 1862 r. Właściciele kopalni zostali zmuszeni do poprawy wentylacji swoich kopalni. Średnica koła wynosiła najczęściej 40 stóp (12 metrów). Wentylator z 1890 r. zastosowany w Morton Colliery w Derbyshire obracał się z prędkością 45 obr./min, przetłaczając 70 000 stóp sześciennych powietrza na minutę. W ciągu kilku lat rozwinęła się aerodynamika wirnika, dzięki czemu ich prędkość robocza i wydajność znacznie wzrosły. Wentylator z 1896 roku w Chanters Colliery, Tyldesley, Lancashire, miał takie same wymiary i prędkość (jak ten opisany wyżej), ale tłoczył 150 000 stóp powietrza na minutę.

Po I WŚ zaczęto do napędu takich wentylatorów kopalnianych stosować silniki elektryczne, w związku z czym zmniejszono średnice koła wentylatorów do 17 stóp (5 metrów), niewiele zmieniając ich budowę.

A co stosowano w hutnictwie? Prawie zupełnie na ten temat brak informacji, poza tym, że po II WŚ zaczęto w metalurgii stosować wyłącznie dmuchawy odśrodkowe: „As blast furnaces re-equipped after World War II, the favoured power source was either the diesel engine or the electric motor. These both had a rotary output, which worked well with contemporary developments in centrifugal fans capable of handling the huge volumes of air. Although the reciprocating steam blowing engine continued where it was already in use, they were rarely installed after the war. These older plants began to close in the 1950s and numbers were drastically reduced throughout the West during the 1970s. Blowing engines of this form are now rare.”

Jednak po pewnych poszukiwaniach znajdujemy w Wikipedii kolejne informacje o wentylatorach odśrodkowych.

Najwcześniejszą wzmiankę o takich wentylatorach mamy z roku 1556 r. W książce „ De Re Metallica”, niejaki Georg Pawer ( znany wszystkim jako Georgius Agricola), opisał takie urządzenie stosowane do wentylacji kopalń. Potem następuje „przerwa technologiczna” – taka „czarna dziura” – w której zaginęła też pamięć o pracach John’a Smeaton’a, i dopiero w roku 1815 markiz de Chabannes proponuje zastosowanie wentylatora odśrodkowego w piecu hutniczym i w tym samym roku dostaje na to brytyjski patent.

W 1827 roku Edwin A. Stevens z Bordentown (New Jersey) zainstalował wentylator odśrodkowy by wdmuchiwać powietrze do kotłów parowca „Ameryka Północna”. Podobnie w 1832 r. szwedzko-amerykański inżynier John Ericsson użył wentylatora odśrodkowego jako dmuchawy na parowcu „Corsair”.

Jednak wielojęzyczne Wikipedie zgodnie stwierdzają że „prawdziwe pierwszeństwo” w wynalezieniu skutecznego wentylatora odśrodkowego należy do rosyjskiego inżyniera wojskowego Aleksandra Sabłukowa.

 

https://cs8.pikabu.ru/post_img/2017/04/01/0/1490996956187948581.jpg

Źródło: https://pikabu.ru/story/podvodnaya_lodka_shildera_4947763

Aleksander Aleksandrowicz Sabłukow (Russian: Александр Александрович Саблуков; 1783–1857), był niezwykle ciekawą postacią i wynalazł też pompę odśrodkową do płynów (1838). Mimo jakichś nieprzyjemności „za Dekabrystów”, i mimo tego że był już wojskowym w stanie spoczynku, w roku 1832 zaproponował swój pomysł na wentylator odśrodkowy (łopatkowy). Specjalna komisja doceniła wynalazek i wentylatory Sabłukowa zostały wkrótce zamontowane na rosyjskich okrętach podwodnych (1834) oraz w kopalniach Ałtaju (1835 – Чагирски рудник). Ten wentylator, posiadający skórzane łopatki był chyba tak dobry, że w roku 1836 wysłano wynalazcę jako świeżo wybranego szefa „Towarzystwa Ekonomicznego” do Niemiec, by zapoznał zachodnich uczonych i inżynierów z rosyjską myślą techniczną.

Po wizycie na Zachodzie, Sabłukow zorganizował wysłanie z Rosji do Wiednia i Lipska „próbek” (wzorców) różnych, wytwarzanych w Rosji narzędzi rolniczych. Czyżby wtedy trafiła na Zachód „kosa Scytów” i tokarka?

W latach 1835-1845 Sabłukow był przewodniczącym IV oddziału Imperialnego Wolnego Towarzystwa Ekonomicznego.

Императорское Вольное экономическое общество (И.В.Э.О.) — одно из старейших научных обществ России, по сути первая общественная организация Российской империи. Учреждено в Санкт-Петербурге в царствование императрицы Екатерины II. Фактически прекратило работу в 1915 году (официально — в 1919 году).

Jak stwierdza Wikipedia, jednym z najważniejszych wynalazków dla przemysłu wydobywczego stał się wentylator Guibal’a, który został opatentowany w Belgii w 1862 r. przez francuskiego inżyniera Théophile Guibala. „Wentylator Guibala miał „spiralną obudowę otaczającą łopatki wentylatora, a także elastyczną przesłonę sterującą prędkością przepływu powietrza, co czyniło ją znacznie lepszą od poprzednich projektów i umożliwiło zastosowanie w głębokich kopalniach. Takie wentylatory były szeroko stosowane do wentylacji kopalni w całej Wielkiej Brytanii.”

Źródło: http://www.hidden-teesside.co.uk/2007/06/08/guibal-vs-scirocco/

 

Podsumowanie z odrobiną dysonansu poznawczego, czyli jak ja to pojmuję…


Pierścien wykuty z żelaza. Źródło: http://wiano.eu/article/2594

Formalnie, do roku 1776, w hutnictwie stosowano jedynie „miechy kowalskie”. Po tym roku zastąpiono je podobno „sprężarkami tłokowymi”, napędzanymi przez „kiwony Newcomena – Watta”. Ale dopiero w latach 1876 – 1890 zaczęto konstruować i produkować silniki parowe napędzające jednocylindrowe sprężarki tłokowe „z prawdziwego zdarzenia”. I budowano te maszyny przede wszystkim do wtłaczania powietrza do leżącego na dole chodnika kopalni.

Jednocześnie, w roku 1862 Théophile Guibal opatentował odśrodkowy wentylator umożliwiający tłoczenie lub może wysysanie powietrza z kopalni. A to wszystko działo się po katastrofie w kopalni Hartleya w 1862 r. Przy okazji opisu tej katastrofy, dowiadujemy się, że „nowoczesna maszyna parowa”, służąca do wypompowywania wody była „kiwonem” pracującym z częstotliwością 7 skoków na minutę. Oraz że do tej katastrofy wietrzenie kopalń angielskich było „naturalne”. Jak to wyglądało? Ano kopano dwa szyby, jeden którym zjeżdżali na dół górnicy i wyciągano do góry węgiel. Drugi szyb był wentylacyjny. Na dole w kopalni rozpalano ogień, tak by gorące spaliny zapewniły cyrkulację powietrza w kopalni. W Hartley Colliery był tylko jeden szyb nad wylotem którego była pompa, wyciągarka windy i „wentylator Waddella”, więc jak pękł drewniany wał i runęła w dół pompa, zniszczyła też windę i odcięła górników na dole. Po tej głośnej katastrofie, wprowadzono prawo, nakazujące budowanie szybów ucieczkowych oraz montowanie urządzeń wentylacyjnych.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hartley_Colliery_disaster

Formalnie od roku 1830 zaczęto stosować w kopalniach odśrodkowe dmuchawy Waddella, które wysysały powietrze z szybu kopalnianego. Taką budowę i zastosowanie dość szczegółowo opisuje Wikipedia.

Moim zdaniem, było tak: jak piszą cytowane źródła, do roku 1830 kopalnie były tylko odkrywkowe. Potem, początkowo drążono kopalnie płytkie – do 30 – 50 metrów. Do roku 1860 wentylowano je „naturalnie”, wymuszając przepływ powietrza przez rozpalenie ogniska na dnie kopalni. Po roku 1830 zaczęto wspomagać ten naturalny przepływ powietrza dodatkową, wielką „turbiną”, działającą jak odkurzacz.

W momencie jak zaczęto drążyć głębsze szyby, należało doprowadzić powietrze z powierzchni na przodek chodnika, w dole kopalni. Jedynym rozwiązaniem było zastosowanie pompy powietrza z wielkim tłokiem, poruszanym równie ogromną maszyną parową. I nastąpiło to koło roku 1876. A przynajmniej prawo angielskie nakazało po roku 1862 drążyć szyby ucieczkowo-wentylacyjne. Logicznym się wydaje, że nad takimi szybami stawiano maszynę parową która napędzała tłokową pompę zatłaczającą powietrze na dół.

Jednocześnie, rozwój możliwości przemysłu maszynowego, umożliwił budowę sprawniejszych i nowocześniejszych wentylatorów odśrodkowych (Guibal’a). I można je było już wykorzystać, bo obroty silników skoczyły z 10 skoków /obrotów na minutę, do 45 obrotów na minutę., co nastąpiło w latach 1875 – 1890. Moim zdaniem, potrzeba i możliwość budowy takich wentylatorów odśrodkowych nastąpiła raczej po roku 1860 a nie w roku 1830.

Jednocześnie mamy zadziwiający brak informacji na temat sposobów zatłaczania powietrza do „wielkich pieców”. Bo duża ilość dostarczonego powietrza jest równie kluczowa jak przejście z węgla drzewnego na węgiel kamienny a potem antracyt. Przy wystarczająco sprawnym nadmuchu, można było osiągać wysokie temperatury stosując mniej kaloryczne paliwo.

A bez odpowiedniego nadmuchu, nawet wysokokaloryczne paliwo nie umożliwi wytopienia żelaza – w powiększonej dymarce.

Podejrzewam, że „wielkie dymarki” można było budować w latach 1830 – 1840, po wyprodukowaniu cegieł ogniotrwałych. Ale pojawił się problem nadmuchu powietrza. Tradycyjne miechy kowalskie dawały za mały jego przepływ. Dopiero wynalazek łopatkowej dmuchawy Sabłukowa, pozwolił na skok w metalurgii, co nastąpiło około roku 1840.

Kolejny skok technologiczny w metalurgii nastąpił w roku 1837. Wtedy to Wilhelm von Faber du Faur (Achilles Christian Wilhelm von Faber du Faur (né le 2 décembre 1786 et décédé le 22 mars 1855 à Stuttgart)), zastosował tworzący się w „wielkiej dymarce” gaz wielkopiecowy do zwiększenia temperatury procesu. Eksperymenty prowadził od roku 1832.

Skład tego gazu został zbadany przez Roberta Bunsena w roku 1837.

Na początku budowano kominowe „wielkie dymarki”. Zauważono, że one nie tylko dymią, ale po zastosowaniu jako paliwa antracytu czy koksu – także „płoną”. Wymyślono by ten lotny i palny gaz wychwytywać i zasilać nim „wielki piec”, podnosząc sprawność procesu.

Wilhelm Faber du Faur wykorzystał gaz wielkopiecowy w ten sposób, że za pomocą żeliwnych rur wchodzących do pieca na dwóch trzecich wysokości zbiornika, pobierano gaz który był dostarczany w dół, by podgrzewać powietrze wtłaczane do pieca. Pomysł rozpowszechnił się niezwykle szybko, bo pozwalał na ogromne oszczędności stosowanego jeszcze powszechnie węgla drzewnego. Po roku 1841 stosowały ten sposób już niemal wszystkie huty Europy oraz USA.


Technoloy used to capture blast furnace top gas. It was used in the first half of 19 century. The gases are taken under the blast furnace top (a), while they are still reacting with the charge. They are then collected in a circular pipe (b). The burden which are up to the openings close the top.
Źródło: Wikipedia za Энциклопедический словарь. Т.10 А (20). – СПб.:Издательство Брокгауз-Ефрон. – 1893. С. 952.

Podobny pomysł opatentował w roku 1845 James Palmer Budd. W roku 1850 pomysł du Faur’a udoskonala George Parry (w zakładach d’Ebbw Vale), a Amerykanin McKee buduje instalację odzyskiwania i czyszczenia gazu wielkopiecowego.

W roku 1857 Edward-Alfred Cowper patentuje kolejną, już „nam współczesną” instalację regeneracyjną. Od tego momentu można mówić o prawdziwej metalurgii. Wynalazek Cowpera umożliwił powstanie procesu Bessmera oraz Siemensa-Martina.


Five Cowper’s regenerative heat exchanger placed in series.

Około roku 1860 dotychczasowe „wielkie dymarki”, wyglądające jak gruby komin, zostają zasklepione, pobierane spaliny są czyszczone, zaś gaz wielkopiecowy jest wykorzystywany, stając się podstawą gospodarki cieplnej hut.

Można też zauważyć, że jeżeli w roku 1829 najlepsi angielscy hutnicy nie byli w stanie odlać żeliwnej rury o długości około pół metra, w roku 1837 już odlewano rury żeliwne i do tego opanowano umiejętność ich szczelnego połączenia.

Warto podkreślić, że gaz wielkopiecowy nazywany jest też „gazem miejskim” lub „gazem świetlnym”, otrzymywanym w podobnym procesie (gaz koksowniczy), i jak podkreśla Wikipedia, nie daje „światła”. Gaz miejski, czyli świetlny zaczął być wykorzystywany do celów oświetlania miast po roku 1891, czyli po rozpoczęciu produkcji „koszulek Auera” przez Carla Auer von Welsbach.

Więc wszystkie i do tego „bogato udokumentowane” informacje o produkcji i wykorzystywaniu do celów oświetleniowych gazu świetlnego, można spokojnie przenieść z lat 1783 – 1890 na lata 1891 – 1914, bo wtedy też opanowano masową produkcję stalowych rur dla gazowni i przemysłu naftowego.

Podsumowując. Rozwój technologiczny powinien przebiegać tak. Wpierw był miech klinowy, potem skrzyniowy. Wpierw napędzany siłą ludzką, później poruszany maszyną parową – „kiwonem”. Bo taka konstrukcja „posuwisto-zwrotna” idealnie nadawała się i do pompy – do czego wymyślono maszyny parowe – jak i do poruszania miechem.

Później maszyny parowe „zaczęły się obracać”, więc można było zastosować „znaną od czasów Agricoli” turbinę odśrodkową, zwiększając jej obroty za pomocą przekładni pasowej.

A my tego logicznego porządku nie widzimy!

PS 1

Należało by się zastanowić, czy przeszkodą w przejściu od „małej dymarki” do „wielkiej dymarki” i osiągania wyższych temperatur dzięki antracytowi, nie był brak skutecznego wentylatora.

Klasyczny miech kowalski nadaje się do kuźni czy małego piecyka. A „wielkie dymarki” powstawały gdy jeszcze nie było maszyn parowych – a te które się pojawiły napędzały jedynie pompy kopalniane. Uważam, że jest to dziwny paradoks, warty wyjaśnienia i znalezienia odpowiedzi na pytanie, czy w pierwszej połowie XIX wieku główną przeszkodą w rozwoju metalurgii nie był brak banalnego wentylatora…

PS 2

Ciekawostka. Wilhelm von Faber du Faur był przyrodnim bratem Christiana Wilhelma von Fabera du Faur, żołnierza królestwa Wirtembergii, który zasłynął z serii rysunków z Kampanii w Rosji (1812). Czy „wyprawa Napoleona do Moskwy” nie była aby rekonesansem odbytym w celu zapoznania się z technologią Moskwy i Uralu?

Dodatkowe, wykorzystane linki


Źródło: http://www.jura-pilica.com/?zaklad-powrozniczy-isaakow,307

https://fr.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_von_Faber_du_Faur
https://de.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_von_Faber_du_Faur
https://fr.wikipedia.org/wiki/Christian_Wilhelm_von_Faber_du_Faur
https://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Wilhelm_von_Faber_du_Faur
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B1%D0%B5%D1%80_%D0%B4%D1%8E_%D0%A4%D0%BE%D1%80,%D0%A5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D0%92%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BC_%D1%84%D0%BE%D0%BD
https://de.wikipedia.org/wiki/Gusseisen
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_de_haut_fourneau
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_wielkopiecowy
https://de.wikipedia.org/wiki/Gichtgas
https://de.wikipedia.org/wiki/Kuppelgas
https://en.wikipedia.org/wiki/Blast_furnace_gas
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%B0%D0%B7
https://fr.wikipedia.org/wiki/Edward-Alfred_Cowper
https://en.wikipedia.org/wiki/Edward_Alfred_Cowper
https://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_heat_exchanger
https://en.wikipedia.org/wiki/Open_hearth_furnace
https://pl.wikipedia.org/wiki/Robert_Bunsen
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_miejski
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_manufactured_fuel_gases
https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_lighting

https://pl.wikipedia.org/wiki/Miech
https://de.wikipedia.org/wiki/Blasebalg
https://en.wikipedia.org/wiki/Bellows
https://fr.wikipedia.org/wiki/Soufflet_(outil)
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B8_(%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0)
https://hr.wikipedia.org/wiki/Mijeh
http://muzeum.koszalin.pl/?q=node/56
https://www.skanseny.net/zdjecie/3850?lang=pl

http://organy.net.pl/miechklin.html
http://organy.net.pl/miechskrz.html
http://organy.net.pl/miechpoz.html

http://www.jura-pilica.com/?zaklad-powrozniczy-isaakow,307

.http://pokazyhistoryczne.pl/portfolio-items/rzemiosla/
.http://pokazyhistoryczne.pl/portfolio-items/rzemiosla/#iLightbox%5Bgallery-1%5D/8

.http://wiano.eu/article/2594
.http://wiano.eu/images/pictures/0019800/0019677.jpg
.https://mnwr.pl/oddzialy/muzeum-etnograficzne/kolekcja/

.http://etnomuzeum.eu/zbiory/miech-kowalski

https://pl.wikipedia.org/wiki/Akordeon
https://en.wikipedia.org/wiki/Accordion
https://pl.wikipedia.org/wiki/Ktesibios

https://pl.wikipedia.org/wiki/John_Smeaton

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%92%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2,%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B9%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87

https://en.wikipedia.org/wiki/John_Smeaton
https://de.wikipedia.org/wiki/Smeaton-Koeffizient

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BC%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BD,_%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%BD

https://fr.wikipedia.org/wiki/Soufflet_(outil)
https://en.wikipedia.org/wiki/Bellows
https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_soufflante
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ventilateur_centrifuge
https://en.wikipedia.org/wiki/Waddle_fan
https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9ophile_Guibal

https://en.wikipedia.org/wiki/Water-returning_engine
https://en.wikipedia.org/wiki/Blowing_engine
https://en.wikipedia.org/wiki/Carron_Company

https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_fan

https://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Sablukov
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2,%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87_(%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9ophile_Guibal

https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_steam_engine#Trunk

https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/iss/


Źródło: http://pokazyhistoryczne.pl/portfolio-items/rzemiosla/

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

Zgodnie z sugestiami Czytelników, tym którym podoba się moja „pisanina”, umożliwiłem składanie osobistych podziękowań…

Można podziękować poprzez portal „Patronite”:

https://patronite.pl/blogbruska

Lub przez PayPal:

blogbruska@gmail.com

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

Do tłumaczenia tekstów można stosować na przykład:
http://free-website-translation.com/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

♫ – OFF TOPIC – SPIS TREŚCI tematów „OT”
https://kodluch.wordpress.com/2018/03/16/%e2%99%ab-off-topic-spis-tresci-tematow-ot/

https://kodluch.wordpress.com/about/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

9 uwag do wpisu “♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 2 (wentylator)

  1. metalurgia „na chłopski rozum”

    brak logiki w następujących po sobie erach brązu miedzi żelaza i celnozor dowodzący że stal jest wielokrotnie łatwiej wytopić i rudy żelaza są łatwo dostępne w wiekszości miejsc na ziemi, ruda miedzi i ruda ołowiu zaś to rzadko spotykane okazy. jednak to rzekomo nie przeszkodziło naszym przodkom tkwić 5tys lat w w erze miedzi i brązu i wydobywać rudy tych metali i handlować nimi globalnie , a nastepnie takoż globalnie handlować i wymieniać wyrobami z tych metali. wykonując na przestrzeni wieków i różnych państw ozdoby z miedzi i brązu praktycznie w jednym stylu. tak każą nam wierzyć na słowo oficjalni kłamcy. tak uczy się nasze dzieci.

    Polubione przez 2 ludzi

    • Nie uwzględniłem bo nie spotkałem się z opisem takiego rozwiązania w materiałach XIX wieku.

      PS
      Film niezły, pokazuje to co powtarzam. Mozna w prymitywnych warunkach zrobić „niemal wszystko”, ale to nie jest przemysł…

      Polubienie

    • Hehehehe.. Dobre! 🙂

      Uprzedzę kolejny odcinek. Oni do połowy XIX wieku dopiero rozpoznawali rudy zelaza!

      W 1847 powszechnie w uzyciu były deptaki a kolej Warszawsko-Wiedeńska to drewniane tory!

      PS
      Chyba jakaś inkwizycja powinna zakazać dostępu do materiałów źródłowych z XIX wieku bo zaczynam być solipsystą i matrixiarzem… 🙂

      Polubione przez 1 osoba

Dodaj komentarz

Proszę zalogować się jedną z tych metod aby dodawać swoje komentarze:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s