«Газовые горелки: старые и новые»

Свойства стеатита. Материал, из которого изготовлены более важные части горелки, в высшей степени приспособлен для этой цели. Стеатит — это минерал, который в природе встречается настолько мягким, что его легко обтачивать на токарном станке и придавать любую форму; но при нагревании примерно до 2000° по Фаренгейту он становится почти таким же твердым и прочным, как кремень, при этом полностью сохраняя свою форму и цвет. Эти свойства особенно подходят ему для получения щели или отверстия, которые, хотя и имеют малые размеры, должны быть точно сформированы до заданных параметров. Кроме того, подобно «адамасу», его способность проводить тепло от пламени настолько ограничена, что в этом отношении он имеет значительное преимущество перед металлом для использования в качестве материала для изготовления газовых горелок.

Следующие таблицы, взятые из отчета Комитета Британской ассоциации, назначенного для исследования средств развития света от светильного газа различного качества [8], демонстрируют весьма удовлетворительные результаты, полученные при использовании этих горелок. В Таблице I газ, с которым проводились операции, был кэннел-газ (такой, который обычно поставляется в Шотландии) и обладал осветительной способностью при использовании в стандартной горелке 26 свечей на 5 кубических футов. Таблица II содержит результаты определений с обычным газом (таким, который используется в Лондоне и вообще на большей части Англии); 5 кубических футов которого в стандартной горелке давали осветительную способность 16 свечей. Первый и второй столбцы таблиц относятся к различным размерам верхушек и оснований конкретных используемых горелок; всего существует около 16 размеров одних и 11 размеров других. Они, будучи взаимозаменяемыми, позволяют создавать большое разнообразие комбинаций и позволяют выбрать горелку, подходящую к любому конкретному качеству или давлению газа. Ибо как с давлением, так и с осветительной способностью: для получения максимальной эффективности освещения требуются разные горелки для газов, различающихся по качеству или степени их насыщенности. Горелка, которая при газе одного качества даст отличные результаты, может при тех же условиях давления и подачи быть совершенно непригодной для газа другого качества. То, что это так, станет очевидным из рассмотрения того, что было сказано о теории наилучшего сжигания газа; и, вкратце, это объясняется тем, что более богатый газ содержит в своем составе большую долю углерода и поэтому требует увеличенной подачи воздуха для своего полного сгорания. Эта увеличенная подача воздуха может быть получена (при горелках с плоским пламенем) только путем заставления газа выходить в атмосферу под более высоким давлением; и так получается, что по сравнению с количеством газа, которое должно быть пропущено через них, щели горелок типа «крыло летучей мыши» и отверстия горелок типа «рыбий хвост» должны быть значительно уже, когда они предназначены для кэннел-газа, чем когда должен потребляться обычный газ. Другими словами, для развития полной осветительной способности важно, чтобы давление, под которым газ выходит из горелки, было соразмерно его качеству. Суть дела изложена в общем утверждении, что «чем беднее качество газа, тем ниже должно быть давление, при котором он потребляется; и наоборот».

Таблица I.

At 1·0-Inch Pressure. At 1·5-Inch Pressure.

No.

of

Burner. No.

of

Top. Cubic

Feet

per

Hour. Illumi-

nating

Power. Illumi-

nating

Power

per

Five

Cub.

Ft. No.

of

Burner. No.

of

Top. Cubic

Feet

per

Hour. Illumi-

nating

Power. Illumi-

nating

Power

per

Five

Cub.

Ft.

2 2 1·20 5·07 24·13 2 2 1·40 5·25 18·75

2 3 1·40 6·64 23·71 2 3 1·95 7·37 18·90

2 4 — Smokes — 2 4 2·30 10·33 22·46

2 5 — " — 2 5 2·40 11·24 23·42

2 6 — " — 2 6 — Smokes —

2½ 2 1·40 5·53 19·75 2½ 2 1·90 8·30 21·84

2½ 3 1·70 8·48 24·94 2½ 3 2·30 10·14 22·04

2½ 4 2·03 10·33 25·49 2½ 4 2·70 12·08 22·37

2½ 5 — Smokes — 2½ 5 2·85 14·29 25·07

2½ 6 — " — 2½ 6 3·00 15·21 25·35

3 2 1·45 6·27 21·62 3 2 2·00 8·48 21·20

3 3 1·90 8·66 22·79 3 3 2·40 11·34 23·63

3 4 2·13 11·24 26·39 3 4 2·80 14·84 26·50

3 5 — Smokes — 3 5 3·15 17·04 27·20

3 6 — " — 3 6 3·25 18·07 27·80

3½ 2 1·50 5·81 19·36 3½ 2 2·12 8·85 20·87

3½ 3 1·95 8·30 21·28 3½ 3 2·55 12·63 24·76

3½ 4 2·55 12·08 23·68 3½ 4 3·00 14·47 26·12

3½ 5 2·80 14·38 25·68 3½ 5 3·50 18·07 25·81

3½ 6 3·00 15·58 25·97 3½ 6 3·60 19·45 27·01

4 2 1·60 6·36 19·87 4 2 2·30 9·77 21·24

4 3 2·10 10·69 25·45 4 3 2·90 13·83 23·84

4 4 2·65 13·37 25·23 4 4 3·30 17·06 25·85

4 5 3·45 17·61 25·52 4 5 4·10 21·57 26·30

4 6 3·55 18·07 25·45 4 6 4·20 22·40 26·66

5 2 1·77 7·38 20·85 5 2 2·60 9·68 18·81

5 3 2·30 11·90 25·87 5 3 3·30 13·64 20·67

5 4 3·30 15·40 23·33 5 4 4·00 19·91 24·14

5 5 4·10 20·74 25·29 5 5 5·00 25·36 25·36

5 6 4·30 22·68 26·37 5 6 5·30 27·66 26·10

Таблица II.

At 0·5-Inch Pressure. At 1·0-Inch Pressure. At 1·5-Inch Pressure.

No.

of

Top. No.

of

Bottom. Cubic

Feet

per

Hour. Illumi-

nating Power. Illum.

Power

per

Five

Cub.

Ft. Cubic

Feet

per

Hour. Illumi-

nating Power. Illum.

Power

per

Five

Cub. Ft. Cubic

Feet

per

Hour. Illumi-

nating Power. Illum.

Power

per

Five

Cub. Ft.

A2 1 — — — 1·5 2·7 9·0 2·0 4·0 10·0

" 2 1·6 2·9 9·1 2·4 5·2 10·8 3·1 6·8 11·0

" 2½ 2·0 3·9 9·8 2·9 6·8 11·7 3·8 9·4 12·4

A3 3 2·1 4·4 10·5 3·2 7·8 12·2 4·4 10·6 12·0

" 3½ 2·5 4·8 9·6 3·8 9·2 12·1 4·9 12·2 12·4

" 4 2·5 5·4 10·8 3·8 9·6 12·7 5·2 13·6 13·1

" 4½ 3·0 6·4 10·7 4·5 10·8 12·0 5·9 14·8 12·5

" 5 3·2 7·7 2·0 5·1 13·2 13·0 6·8 18·0 13·2

" 6 3·7 8·7 11·8 5·8 15·5 13·3 7·7 21·0 13·6

" 7 3·5 8·6 12·3 5·9 16·0 13·6 8·4 23·0 13·7

" 8 3·7 9·0 12·2 6·2 16·8 13·5 8·6 23·4 13·6

B1 1 — — — 1·3 2·3 8·8 1·8 3·5 9·7

B2 2 1·3 2·3 8·8 2·1 4·4 10·5 2·8 6·4 11·4

" 2½ 1·6 3·0 9·4 2·5 6·0 12·0 3·4 8·4 12·4

B3 3 2·0 3·8 9·0 3·0 7·2 12·0 4·1 10·1 12·3

" 3½ 2·3 4·3 9·3 3·4 7·7 11·3 4·5 11·0 12·2

B4 4 2·3 4·7 0·2 3·6 8·8 12·2 5·0 13·0 13·0

" 4½ 2·7 5·9 10·9 4·3 10·4 12·1 5·6 15·0 13·4

B5 5 3·1 7·0 11·3 4·9 12·9 13·2 6·5 18·0 13·8

B6 6 3·8 9·6 12·6 5·9 16·4 13·8 8·0 23·0 14·4

B7 7 4·0 10·2 12·8 6·6 19·0 14·4 9·0 26·0 14·4

B8 8 4·7 11·8 12·6 7·3 22·0 15·1 9·6 30·0 15·7

Несомненно, главная причина замечательной эффективности горелки Брённера по сравнению с предыдущими горелками заключается в давлении, под которым газ вытекает из горелки и потребляется. В ходе некоторых экспериментов, проведенных для определения давления, под которым газ подается из различных горелок, автор обнаружил, что из горелки Брённера № 4 при начальном давлении — т.е. давлении на входе при работающей горелке — в 1 дюйм газ выходил под давлением всего 0,05 дюйма; а при начальном давлении 0,5 дюйма давление на выходе составляло всего 0,03 дюйма. С другой стороны, стеатитовая горелка с плоским пламенем № 4, без какого-либо устройства для замедления потока газа, при том же начальном давлении давала на выходе 0,16 дюйма и 0,05 дюйма соответственно. Отсутствие чего-либо внутри горелки, что вызывало бы завихрение газа или его выход с неустойчивым потоком, также должно быть признано способствующим, в немалой степени, благоприятным результатам, даваемым этими горелками.

ГОРЕЛКА С ПОЛЫМ ВЕРХОМ.

В горелке с полым верхом мы имеем одно из наиболее заметных улучшений, которые были осуществлены в горелках с плоским пламенем. Будучи простой модификацией горелки типа «крыло летучей мыши» — самой ранней из горелок с плоским пламенем, — она не более сложна в своих деталях, чем та горелка. И все же, при всей своей простоте, ее конструкция демонстрирует важный шаг вперед по сравнению с оригинальной горелкой типа «крыло летучей мыши». Действительно, можно сказать, что эта горелка воплощает единственное значительное улучшение, которое было сделано в отличительных чертах горелки типа «крыло летучей мыши» с момента появления последней, которое, как мы видели, произошло еще в 1816 году.

Горелка с полым верхом — улучшенная горелка типа «крыло летучей мыши». По своей внешней форме горелка с полым верхом мало чем, если вообще чем-то, отличается от горелки типа «крыло летучей мыши»; но небольшая модификация, которая была принята в расположении ее внутренней части, привела к очень заметному результату в улучшении формы пламени, даваемого горелкой, и, в некоторой степени, в результатах, касающихся осветительной способности, которую она способна обеспечить. В этой горелке, как следует из ее названия, внутренняя часть верхушки или головки горелки выдолблена, образуя расширение полости или камеры внутри горелки и (что наиболее важно) делая оболочку куполообразной головки горелки одинаковой толщины по всей поверхности. В обычной горелке типа «крыло летучей мыши», вследствие различной толщины горелки в этой части, щель намного глубже посередине, чем в любой другой части ее длины, и постепенно уменьшается в глубине к каждому концу. Поскольку сопротивление прохождению газа или трение, с которым он сталкивается, увеличивается с глубиной щели, газ выходит из горелки на концах щели более легко, чем посередине; создавая широко растянутое пламя, скудное по высоте в пропорции к своей ширине. По той же причине пламя не одинаково по толщине по всей поверхности; будучи тоньше посередине, чем на концах. Более того, внешние конечности пламени, простирающиеся так далеко за пределы корпуса горелки, не способны сохранить форму, приданную им боковым потоком газа на концах щели; сопротивление, оказываемое атмосферой, вместе с естественной тенденцией газа подниматься вверх, заставляет нижнюю часть пламени загибаться назад на саму себя. Как один из результатов этого сочетания неблагоприятных обстоятельств, пламя склонно коптить при малейшем волнении окружающего воздуха.

В горелке с полым верхом щель имеет одинаковую глубину по всей своей длине; и поскольку сопротивление, оказываемое прохождению газа, одинаково во всех частях щели, газ течет через середину так же легко, как и на концах — нет, в действительности даже легче, благодаря врожденной восходящей силе газа, обусловленной тем, что он легче воздуха. Своеобразное выдолбление головки горелки также выводит концы щели из прямого пути или потока газа через горелку; так что тенденция потока газа выходить в этих точках, предпочтительнее прохождения через середину щели, дополнительно сдерживается. Следствием этого является то, что форма пламени значительно улучшается; оно становится выше, компактнее и не таким широким, как у горелки типа «крыло летучей мыши». Кроме того, поскольку пламя одинаково по толщине по всей поверхности, его осветительная способность несколько улучшается; в то же время, благодаря своей компактности, оно лучше способно противостоять атмосферным воздействиям. С этим изменением формы пламени всякое первоначальное сходство с горелкой типа «крыло летучей мыши» полностью уничтожается; но вид пламени новой горелки гораздо приятнее для глаза, чем у старой горелки типа «крыло летучей мыши».

Рис. 9. — Оригинальная горелка с полым верхом. (Из спецификации Уодсворта.)

Как это было продемонстрировано во многих случаях в истории изобретений, горелка с полым верхом не была оценена по достоинству до тех пор, пока не прошло много времени после ее появления. По-видимому, она была первоначально изобретена Джозефом и Джеймсом Уодсвортами из Марпла и Солфорда и была запатентована ими в 1860 году. Согласно спецификации изобретателей, горелки могли быть изготовлены либо из цельного металла, либо из листового, как видно из прилагаемых иллюстраций, скопированных с чертежей в спецификации. Но существовали трудности при литье горелок из цельного металла, которые, по-видимому, не были преодолены; и те, что производились по патенту, по-видимому, изготавливались исключительно из листовой латуни. В течение многих лет эти горелки производились и продавались, не привлекая к своим особенностям никакого заметного внимания; что, по-видимому, означает, что их дефектная конструкция препятствовала достижению всех преимуществ, обеспечиваемых горелкой, какой мы ее знаем.

Превосходные результаты, которые была призвана обеспечить горелка с полым верхом, стали полностью очевидны только тогда, когда горелка была изготовлена из непроводящего материала и при ее изготовлении стала проявляться большая осторожность. По-видимому, это было сделано в Германии раньше, чем в этой стране. Но в Англии, несомненно, именно мистер Сагг первым обратил свое внимание на улучшение горелки и продемонстрировал ее достоинства. Мистер Сагг начал производство этой горелки из стеатита в 1868 году; и с того времени горелка широко используется, а ее преимущества получили широкое признание. Превосходство горелок с полым верхом, произведенных мистером Саггом, над ранее изготовленными, главным образом является результатом их изготовления из стеатита, а не из металла. С этим материалом достигается большая точность и единообразие формы и размеров горелки, чем при использовании металла; кроме того, существует (о чем упоминалось ранее) преимущество, проистекающее из его меньшей способности проводить тепло и невосприимчивости к коррозии. Еще одно улучшение, также принадлежащее мистеру Саггу и приносящее заметные результаты, состоит в прорезании щели горелки дисковой пилой, примененной сверху, так чтобы сделать концы щели изогнутыми, а не горизонтальными; благодаря чему уменьшается тенденция газа выходить латерально на концах щели и образовывать «рожки» у пламени. Горелка мистера Сагга с плоским верхом (которая была представлена в 1880 году), в дополнение к характерным чертам горелки с полым верхом, имеет ободкообразный выступ на горелке под щелью; его цель — защитить пламя от беспокоящего влияния восходящего потока воздуха в его непосредственной близости и тем самым сохранить его форму неизменной, одновременно уменьшая его склонность к дымлению. До мистера Сагга — а именно в начале 1879 года — мистер Брей успешно устранил это вредное воздействие на пламя восходящего потока воздуха, прикрепив к горелке два латунных рычага, расположенных так, чтобы они находились непосредственно под выступающими крыльями пламени.

Горелка 1868 года. — Горелка 1874 года. — Горелка с плоским верхом. Рис. 10. — Горелки с полым верхом Сагга.

ГОРЕЛКИ БРЕЯ.

Горелки фирмы «Джордж Брей и Ко» заслуженно приобрели всемирную репутацию и широко используются везде, где известно газовое освещение. Их отличительной характеристикой, завоевавшей им высокую репутацию, которой они пользуются, является сочетание дешевизны с замечательной эффективностью. Во всех различных описаниях и классах горелок, производимых этой фирмой, упомянутая характеристика сохраняется; хотя излишне добавлять, что различные разновидности не одинаково эффективны. Из трех форм горелок с плоским пламенем, которые мы рассматривали — «крыло летучей мыши», «рыбий хвост» и «с полым верхом», — той, которая более чем любая другая была специализацией фирмы, является горелка типа «рыбий хвост»; и именно с развитием этого класса горелок имя Брея наиболее тесно и почетно связано.

Тип «рыбий хвост». — С полым верхом или щелевая горелка. [9] — Тип «крыло летучей мыши». Рис. 11. — «Регуляторные» горелки Брея.

«Регуляторная» горелка Брея. «Регуляторная» горелка типа «рыбий хвост», которая была первой заметной горелкой, произведенной господами Брей, получила, пожалуй, более широкое применение, чем любая другая отдельная газовая горелка. Она состоит из цилиндрического латунного корпуса, завинченного с одного конца для вставки в арматуру, а с другого содержащего наконечник из «эмали» — материала, изобретенного мистером Бреем и, по-видимому, несколько похожего по составу на «адамас» мистера Леони, — наконечник из «эмали» перфорирован обычным образом двумя отверстиями, расположенными под углом друг к другу, для выхода газа. Отличительной чертой этой горелки является введение в нижнюю часть латунного корпуса слоя или слоев муслина; предназначенных для того, чтобы в некоторой степени сдерживать и стабилизировать ток или поток газа через горелку. Во время своего появления эта горелка весьма выгодно сравнивалась по результатам, которые она давала, с другими горелками, находившимися в обычном употреблении; и ее довольно хорошие показатели, вместе с очень низкой ценой, по которой она может продаваться, заставляют ее до сих пор широко использоваться везде, где достижение наилучших возможных результатов от потребляемого газа может быть подчинено дешевизне, или в ситуациях, где из-за деликатности конструкции или из-за требуемых ухода и внимания более эффективная горелка может быть не столь подходящей. Но в вопросе развития осветительной способности используемого газа «регулятор» далеко превзойден более недавно представленной «специальной» горелкой тех же производителей.

Тип «рыбий хвост». — С полым верхом или щелевая горелка. — Тип «крыло летучей мыши». Рис. 12. — «Специальные» горелки Брея.

Серия «специальных» горелок мистера Брея — включающая типы «рыбий хвост», «с полым верхом» и «крыло летучей мыши» — построена на принципе и по форме несколько похожа на горелки Брённера, которые уже были полностью описаны. Помимо того, что она имеет больший объем, главное расхождение в конструкции «специальной» горелки от более раннего «регулятора» заключается во введении в нижнюю часть латунного корпуса пробки или шайбы из эмали, пронизанной небольшим круглым отверстием для впуска газа в горелку; диаметр этого отверстия определяет количество газа, которое при любом конкретном давлении поступает в горелку. Сразу над эмалевой шайбой вставлен слой муслина, как и в «регуляторной» горелке; который в данном случае предназначен для подавления волнения или завихрения, приобретенного потоком газа при прохождении через узкое отверстие в шайбе. Наконечник из эмали, изготовленный требуемого типа (рыбий хвост, полый верх или крыло летучей мыши), вставляемый в верхнюю часть латунного корпуса, завершает горелку. Цели, преследуемые в «специальной» горелке, заключаются в том, чтобы заставить газ потребляться при самом низком давлении, совместимом с поддержанием устойчивого пламени, и с наименьшим волнением или завихрением в потоке газа при его выходе из горелки. Первое достигается, как и в горелках Брённера, путем уменьшения площади отверстия, впускающего газ в горелку, без соответствующего уменьшения отверстий, через которые газ выходит в атмосферу; второе — путем вставки слоя муслина, который находится непосредственно над уменьшающим устройством, а также путем расширения газовой камеры в верхней части горелки. Улучшение, достигнутое таким образом в осветительной способности, развиваемой из газа, хорошо показано в следующих таблицах, взятых из исчерпывающей серии испытаний газовых горелок, проведенных мистером Т. Фэрли, членом Королевского общества Эдинбурга, муниципальным аналитиком Лидса, и включенных им в отчет, представленный корпорации Лидса. Полный текст отчета можно найти в Journal of Gas Lighting за 6 февраля 1883 года.

Горелки типа «рыбий хвост» средней осветительной мощности.

"Regulator" Burners. "Special" Burners.

No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet. No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet.

3 0·5 3·50 6·8 9·7 3 0·5 3·43 11·3 16·4

3 1·0 4·80 6·9 7·2 3 1·0 4·90 15·6 15·8

3 1·5 6·20 7·5 6·05 3 1·5 6·03 17·6 14·6

4 0·5 4·65 12·2 13·1 4 0·5 3·73 13·3 17·8

4 1·0 6·67 14·2 10·6 4 1·0 5·15 17·4 16·9

4 1·5 8·16 14·2 8·8 4 1·5 6·57 22·4 17·1

5 0·5 5·72 17·0 14·9 5 0·5 4·80 17·6 18·3

5 1·0 7·97 20·0 12·6 5 1·0 6·67 24·4 18·3

5 1·5 9·73 21·8 11·2 5 1·5 8·30 30·0 18·2

6 0·5 5·90 18·0 15·2 6 0·5 5·48 20·1 18·3

6 1·0 8·35 23·0 13·8 6 1·0 7·65 28·4 18·6

6 1·5 10·60 28·0 13·2 6 1·5 9·20 34·2 18·7

Щелевые горелки средней осветительной мощности.

"Regulator" Burners. "Special" Burners.

No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet. No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet.

3 0·5 4·22 13·8 16·4 3 0·5 3·04 10·8 17·8

3 1·0 6·37 20·2 15·9 3 1·0 4·61 16·4 17·6

3 1·5 8·14 25·8 15·9 3 1·5 5·88 19·9 16·9

4 0·5 4·25 14·8 17·4 4 0·5 3·82 14·2 18·6

4 1·0 5·88 20·6 17·5 4 1·0 5·69 20·8 18·3

4 1·5 7·95 26·5 16·6 4 1·5 7·35 25·6 17·5

5 0·5 5·25 19·0 18·2 5 0·5 4·12 15·4 18·7

5 1·0 8·14 28·4 17·45 5 1·0 6·37 23·4 18·4

5 1·5 10·20 36·4 17·8 5 1·5 7·94 28·5 18·0

6 0·5 5·67 22·2 19·6 6 0·5 5·00 19·6 19·6

6 1·0 8·60 33·6 19·4 6 1·0 7·55 29·0 19·2

6 1·5 11·10 39·5 17·8 6 1·5 9·70 37·0 19·1

Горелки типа «крыло летучей мыши» средней осветительной мощности.

"Regulator" Burners. "Special" Burners.

No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet. No.

of

Burner Pres-

sure

in

Inches Cubic

Feet

per

Hour Illumi-

nating

Power

in

Stand.

Candls. Illumi-

Power

per 5

Cubic

Feet.

3 0·5 4·16 12·6 15·1 3 0·5 3·37 12·4 18·4

3 1·0 5·64 16·6 14·8 3 1·0 5·25 20·4 19·4

3 1·5 7·83 21·0 13·4 3 1·5 7·13 24·0 16·8

4 0·5 4·26 14·0 16·4 4 0·5 3·67 13·0 17·7

4 1·0 6·74 21·2 15·6 4 1·0 5·55 20·6 18·6

4 1·5 7·81 24·0 15·3 4 1·5 7·13 26·0 18·2

5 0·5 4·76 15·4 16·2 5 0·5 3·86 14·6 18·9

5 1·0 6·93 20·4 14·7 5 1·0 5·85 22·6 19·4

5 1·5 8·72 25·8 14·7 5 1·5 7·53 28·0 18·6

6 0·5 6·04 20·0 16·5 6 0·5 4·86 19·4 20·0

6 1·0 8·82 29·4 16·6 6 1·0 7·53 31·6 21·0

6 1·5 11·10 31·6 14·2 6 1·5 9·60 39·0 20·4

Качество газа, с которым проводились операции, составляло в среднем около 19 свечей при испытании со стандартной горелкой Арганда для Лондона.

В предыдущей части этого трактата было отмечено, что пламена, производимые современными представителями [10] горелок типа «крыло летучей мыши» и «рыбий хвост», утратили первоначальное сходство с объектами, от которых были получены названия этих горелок; и что два пламени постепенно сблизились по форме, пока в своих последних разработках они не стали практически идентичными. Мы видели, как благодаря изобретению горелки с полым верхом получается горелка, по внешнему виду кажущаяся такой же, как «крыло летучей мыши», но дающая значительно улучшенную форму пламени. Теперь мы должны узнать, как горелка типа «рыбий хвост» или «щелевая» была модифицирована так, чтобы давать пламя, тесно согласующееся с тем, которое производится улучшенной щелевой горелкой.

Как была улучшена горелка типа «рыбий хвост». В своей первоначальной конструкции горелка типа «рыбий хвост» давала высокое, узкое пламя; ее конечность была раздвоенной и зазубренной, как хвост рыбы. Помимо того, что эта форма пламени была неприглядной, она была плохо приспособлена для развития, в какой-либо степени близкой к полной, осветительной способности газа. Для получения наилучших результатов в отношении осветительной способности интенсивность тепла пламени должна быть очень высокой, чтобы довести температуру частиц углерода, высвобождаемых в пламени, до необходимой степени накаливания. Для этого должна быть концентрация пламени, чтобы полностью использовать тепло сгорания. При высоком пламени, производимом оригинальной горелкой типа «рыбий хвост», было слишком много воздействия атмосферы, чтобы пламя могло достичь необходимой интенсивности тепла; а также существовала значительная вероятность того, что газ слишком рано вступал в тесный контакт с воздухом и, таким образом, окислялся или полностью сгорал до того, как его углерод был поднят до температуры, необходимой для того, чтобы позволить ему излучать свет. В улучшенной форме горелки высота пламени значительно сокращена, в то время как оно расширено и сделано более ровным и компактным. Это изменение было главным образом вызвано двумя модификациями в конструкции наконечника горелки — во-первых, путем выдолбления его плоской верхней поверхности; и, во-вторых, путем изменения угла, под которым две струи газа выходят из горелки. Путем вычерпывания центральной части плоского верха горелки, чтобы образовать углубление или впадину там, где выходит газ, плоский лист пламени, который образуется, когда две струи газа сталкиваются друг с другом, получает более широкое основание и в то же время предохраняется от затягивания воздуха в свою середину. Но главная доля улучшения принадлежит изменению угла, образованного двумя каналами в наконечнике горелки. Будет легко понятно, что чем тупее этот угол — то есть чем ближе две струи газа к столкновению друг с другом по горизонтальной линии — тем больше пламя будет стремиться распространиться, или тем ниже давление, необходимое для получения любого желаемого распространения пламени. Именно воспользовавшись этим обстоятельством, мистер Брей смог улучшить горелку типа «рыбий хвост». Двадцать лет назад эта горелка обычно изготавливалась с двумя каналами в наконечнике горелки, расположенными под углом около 60°. В «регуляторной» горелке Брея, представленной в 1869 году, они были расположены под углом 90°; с результатом получения более удовлетворительного пламени, как в отношении его внешнего вида, так и осветительной способности. В «специальной» горелке, которая была выпущена только в 1876 году, угол увеличен до 120°; тем самым позволяя получить необходимое распространение пламени при газе, выходящем под низким давлением. Еще одно незначительное улучшение в последней горелке состоит в изготовлении отверстий в наконечнике горелки эллиптическими, а не круглыми.

ГЛАВА III.

Главная газовая горелка. Первостепенное положение среди газовых горелок, несомненно, принадлежит горелке Арганда; и не из-за нежелания признать ее притязания, и тем более не из-за незнания ее достоинств, я оставил рассмотрение этой горелки до сих пор. Она занимает это почетное положение в такой же степени в силу важности, которую она приобрела, будучи принятой Парламентом в качестве тестовой горелки, и особого отношения, в котором она, следовательно, находится к другим горелкам, как и из-за какой-либо заметной превосходности в работе. Ибо, хотя в целом Арганд дает лучшие результаты, чем другие горелки, это не всегда так. Существуют обстоятельства и условия, к которым Арганд совершенно неприменим, и где более простая и менее претенциозная горелка даст отличные результаты. Действительно, некоторые из простых горелок с плоским пламенем, которые мы рассматривали, теперь доведены до такой стадии совершенства, что при разумном использовании они не без успеха соперничают с Аргандом. Но именно в направлении демонстрации осветительной способности, которую можно было получить от газа, и стимулирования достижения другими и более простыми горелками того же уровня совершенства, влияние Арганда было наиболее полезным. Ибо благодаря своей особой конструкции и, в особенности, способу получения воздуха, необходимого для сгорания, Арганд поддается, более легко, чем любая другая горелка, работе по исследованию и экспериментированию с условиями, необходимыми для экономичного сгорания, и развитию наивысшей осветительной способности от потребляемого газа. В этой горелке подача воздуха к пламени находится под полным контролем; и таким образом устраняется один из главных элементов неопределенности и трудности, которые испытываются при работе с другими горелками. Подача газа к различным частям пламени также более восприимчива к изменению; и результаты такого изменения более полно открыты для наблюдения. Следствием этого стало то, что самые замечательные успехи в развитии улучшенной осветительной способности от светильного газа были сделаны с этой горелкой. Но после того, как возможность получения улучшенной эффективности от газа была продемонстрирована с помощью Арганда и определены условия, необходимые для ее достижения, столь же хорошие результаты были достигнуты другими горелками.

План держателя стекла и верха горелки. — Срез горелки. Рис. 13. — Горелка Арганда.

Таким образом, показывая преимущества, которые можно получить от более научного способа сгорания, и прокладывая путь к более полному достижению другими горелками осветительной способности, получаемой от газа, горелка Арганда выступила в качестве пионера в развитии газового освещения. Ибо из-за своей сложности и деликатности конструкции эта горелка никогда не была, да и, по правде говоря, не может надеяться быть широко используемой. Помимо неудобств и расходов, связанных с очисткой и заменой в случае поломки стеклянного цилиндра, который является обязательным для этой горелки, само ее совершенство как горелки препятствует ее принятию в условиях, относящихся к подавляющему большинству ситуаций, в которых требуется газовый свет. Ибо, хотя при конкретных условиях давления газа и т.д., для которых она была сконструирована, Арганд может давать результаты, превосходящие любую другую горелку, очень незначительное отклонение от этих условий приводит к гораздо более разрушительным результатам для осветительной способности пламени, чем это имеет место с другими и менее эффективными горелками. Причина этой кажущейся аномалии станет очевидной, когда мы подробно рассмотрим конструкцию Арганда и условия, которые должны соблюдаться для обеспечения ее удовлетворительной работы. На данный момент будет достаточно просто упомянуть то, что представляется хорошо установленными фактами, а именно: что самые совершенные горелки наименее приспособлены для использования в неопределенных и изменяющихся условиях; и что пропорционально эффективности горелки в условиях, для которых она была сконструирована, является ущерб осветительной способности ее пламени, который испытывается при отступлении от этих условий.

Что такое горелка Арганда? Сведенная к своей простейшей форме, горелка Арганда может быть сказано, что состоит из полого кольца из металла или другого подходящего материала, снабженного необходимыми трубками или соединениями для связи между его внутренней частью и подачей газа, и перфорированного на своей верхней поверхности рядом отверстий для выхода газа. Через эти отверстия газ выходит в виде серии струй, которые немедленно сливаются, образуя один цилиндрический лист пламени. Горелка увенчана, а пламя заключено стеклянным цилиндром, который поддерживается на легкой галерее, соединенной с горелкой; цилиндр служит двойной цели: защищать пламя от сквозняков или потоков воздуха (тем самым позволяя газу гореть равномерно и устойчиво) и направлять на поверхность пламени подачу воздуха, необходимого для его правильного и полного сгорания. Ибо в Арганде подача воздуха производится в условиях, совершенно отличных от тех, которые управляют его производством во всех других горелках, которые мы рассматривали. В горелках с плоским пламенем количество воздуха, подаваемого к пламени, определяется давлением газа; или, другими словами, скоростью, с которой он выходит из горелки. В горелках Арганда, напротив, подача воздуха получается совершенно независимо от давления, под которым выходит газ; и условия, наиболее эффективные для экономичного сгорания газа и развития из него наивысшей осветительной способности, достигаются только тогда, когда давление газа снижается до минимума.

При разговоре о горелках с плоским пламенем было показано, как осветительная способность пламени, даваемого такими горелками, пагубно влияет на избыток давления в газе, когда он выходит в атмосферу, вызывая слишком сильное смешивание газа и воздуха. Однако с такими горелками требуется некоторая степень давления, чтобы, приводя пламя в контакт с достаточным количеством кислорода воздуха, способствовать необходимой интенсивности сгорания; тогда как с Аргандом тяга, создаваемая с помощью стеклянного цилиндра, позволяет получить необходимую подачу воздуха для поддержания пламени без посторонней помощи от давления газа. Следовательно, одной из главных целей, к которым следует стремиться при конструкции последней горелки, является такое снижение давления газа внутри горелки, чтобы он мог выходить с малой или не большей скоростью, чем та, которая обусловлена его собственной удельной легкостью. В некоторых из лучших Аргандов эта цель достигается весьма успешно; и остроумные устройства, которые были использованы для достижения этой цели, будут должным образом описаны в продолжении. Но, помимо того, что газ выходит из горелки при минимальном давлении, он должен подаваться равномерно и одинаково во все части кольца отверстий; так чтобы не было избытка газа, подаваемого к одной части пламени, и недостатка к другим. Затем площадь отверстия в центре кольца, через которое подача воздуха получается к внутренней поверхности пламени, а также длина и диаметр стеклянного цилиндра должны быть соразмерны так, чтобы точное количество воздуха, необходимое для того, чтобы позволить пламени дать свои максимальные результаты, было направлено на него. Эти и другие столь же существенные требования должны быть приняты во внимание и предусмотрены при конструировании эффективной горелки Арганда. Поэтому неудивительно, что развитие возможностей этой горелки заняло так много времени, труда и изобретательности; и замечательная степень эффективности, до которой она теперь доведена, свидетельствует о мышлении и точных знаниях принципов сгорания, которые были применены к ней.

Однако только в сравнительно недавние годы ее истинные принципы конструкции были хоть сколько-нибудь полностью признаны, о чем свидетельствуют горелки, которые были произведены. В течение длительного периода горелки Арганда изготавливались по совершенно эмпирическим и произвольным правилам. В течение первых лет газового освещения производители газовых аппаратов и те лица, которые претендовали на обладание специальными знаниями о производстве и использовании нового осветителя, по-видимому, были невежественны даже в отношении самых очевидных условий, требуемых для успешной работы горелки. В одной из самых ранних работ, появившихся в связи с газовым освещением [11], мы находим горелку Арганда, описанную как состоящую из «двух концентрических трубок, закрытых сверху кольцом, имеющим небольшие перфорации, из которых может выходить газ; таким образом образуя небольшие отдельные потоки света». Согласно этому описанию, упомянутая горелка не могла быть Аргандом в строгом смысле этого слова; но в действительности должна была состоять главным образом из серии отдельных струй, расположенных по кругу и окруженных стеклянным цилиндром. Но большое улучшение в количестве развиваемого света, которое стало результатом сближения струй пламени, чтобы заставить их слиться и произвести одну однородную массу пламени, не могло долго ускользнуть от внимания; и, соответственно, мы находим, что в «Трактате Клегга», который появился двадцать пять лет спустя, правильное расположение отверстий в кольце, необходимое для успешной работы горелки, ясно признано. В этой работе, говоря о горелке Арганда, отмечается (стр. 193), что «расстояние между отверстиями в просверленном кольце должно быть таким, чтобы струя газа, выходящая из каждого, при воспламенении просто соединялась со своей соседкой».

Прежде чем могла быть произведена действительно эффективная горелка, однако, необходимо было успешно столкнуться с другими проблемами, точная природа которых не была столь ясно очевидна, как природа той, о которой упоминалось выше; иначе их решение не было бы так долго отложено. Из них наиболее важными и в то же время наиболее трудными были две — а именно, правильная регулировка подачи воздуха и наиболее выгодное давление, при котором потреблять газ. В самых ранних Аргандах не было сделано ни малейшего обеспечения для уменьшения давления газа до того, как он будет потреблен. Считалось, что все необходимое было достигнуто, если отверстия для его выхода были достаточно мелкими, чтобы не позволить проходить через них большему количеству газа, чем требуемое, при экстремальном давлении, под которым он подавался к горелке. Следствием этого было то, что газ, выходящий из горелки с очень высокой скоростью, становился настолько смешанным с воздухом до того, как он был потреблен, что его пламя чрезмерно охлаждалось; и развивалась лишь малая доля доступной осветительной способности. Затем что касается подачи воздуха. Почти в каждой горелке, произведенной до изобретения мистером У. Саггом «Лондонского» Арганда в 1868 году, это было значительно выше требований; и не стоит удивляться этому. Если бы подача воздуха была деликатно отрегулирована, в то время как еще не было обеспечения для уменьшения давления газа у горелки, пламя было бы склонно коптить при любом внезапном увеличении давления газа в магистралях; а раздражение и неудобство, вызванные дымящим пламенем, были большими недостатками, чем потеря света, испытываемая из-за того, что подача воздуха была значительно избыточной. Таким образом, хотя в течение этого периода было много так называемых «улучшенных» горелок, привлеченных к вниманию, ни в одной из них эти два кардинальных требования в производстве эффективной горелки не были ясно признаны и серьезно проработаны; и, следовательно, высокий уровень совершенства, до которого Арганд способен быть доведен, не был достигнут.

АРГАНДЫ САГГА.

The 'London' Argand.

Изобретение мистером У. Саггом в 1868 году знаменитого «Лондонского» Арганда составляет важную эпоху в истории газового освещения. До того времени конструкция этого класса горелок осуществлялась совершенно эмпирическим образом; и такие улучшения, которые были осуществлены, должны рассматриваться скорее как случайные исходы хаотичных попыток, чем как результат приобретения более ясных взглядов на условия, которые должны быть соблюдены для обеспечения успешной работы горелок. Изобретение «Лондонского» Арганда было первой серьезной попыткой отказаться от прежних случайных методов и действовать на более научных началах. Его конструкция показывает, что его изобретатель обладал глубоким знакомством с принципами сгорания; в то время как во многих деталях он демонстрирует разумную проницательность и успешное применение точных средств, необходимых для достижения желаемой цели. В этой горелке чрезвычайная важность того, чтобы заставить газ выходить под низким давлением, впервые ясно признана; и способ, которым эта цель так успешно достигается, так же прост, как и остроумен. На входе в горелку газ делится между тремя узкими трубками, общая емкость которых намного меньше, чем у трубы, питающей горелку. Через эти трубки газ проводится в концентрическую цилиндрическую камеру (образующую основной корпус горелки), где его быстрый поток сдерживается; ток или завихрение, которые он мог приобрести, подавляются; и газ приходит в состояние относительного покоя до того, как он выходит в атмосферу и потребляется. Верхний обод этого концентрического цилиндра пронизан 24 отверстиями, совокупная площадь которых значительно больше, чем у трех питающих трубок; тем самым гарантируя, что газ будет подаваться под гораздо более низким давлением, чем то, под которым он входит в горелку. Разделяя газ на три потока, которые входят в цилиндрическую камеру в равноудаленных точках по ее окружности, подача равномерно распределяется по всему кольцу отверстий; и результатом является пламя ровной и правильной формы.

Устройство, с помощью которого в этой горелке получается и регулируется подача воздуха, столь же примечательно, как и средства, принятые для контроля давления газа. Отверстие внутри кругового кольца отверстий намного меньше, чем в предыдущих Аргандах; тем самым пропорционально уменьшая количество воздуха, подаваемого к внутренней поверхности пламени. Пространство между цилиндрическим корпусом горелки и стеклянным цилиндром занято усеченным конусом из тонкого металла, верхний край которого находится на одном уровне с ободом горелки и достигает его на очень близком расстоянии; в то время как его основание опирается на галерею, поддерживающую цилиндр. С помощью этого конуса весь воздух, входящий между горелкой и цилиндром, направляется на непосредственную поверхность пламени; тем самым способствуя интенсивности сгорания и более высокой осветительной способности пламени. Затем сам цилиндр имеет такие размеры, что при количестве газа, для которого была сконструирована горелка, на пламя направляется как раз достаточно воздуха, чтобы полностью сжечь газ к тому времени, когда будет достигнут верх цилиндра; пламя такой длины, чтобы почти достигать верха цилиндра, без дымления, является наиболее эффективным и экономичным для количества потребленного газа.

Рис. 14. Горелка Арганда «Лондон» Сагга. (В натуральную величину.)

Еще одним обстоятельством, которое в немалой степени способствовало улучшению результатов, достигаемых с помощью этой горелки, стало изменение материала, из которого был изготовлен корпус горелки. В предыдущих горелках Арганда он почти во всех случаях был металлическим, тогда как в горелке «Лондон» использовался стеатит. То, как материал, из которого изготовлена горелка, влияет на осветительную способность пламени, было столь подробно рассмотрено ранее (применительно к горелкам с плоским пламенем), что нет необходимости останавливаться на этом здесь; стоит лишь заметить, что, поскольку в горелках Арганда площадь контакта между горелкой и пламенем относительно намного больше, чем в горелках с плоским пламенем, охлаждение пламени по этой причине пропорционально возрастает.

Улучшение осветительной способности, достигнутое благодаря этой горелке при расходе газа, было столь значительным, а ее превосходство над всеми предыдущими горелками Арганда — столь очевидным, что она была немедленно принята Лондонскими газовыми рефери в качестве стандартной горелки для испытания обычного светильного газа в пределах их юрисдикции; и с того времени и до настоящего момента она продолжает предписываться актами парламента в качестве горелки, подлежащей использованию при испытании обычного светильного газа не только в метрополии, но и в целом по всему Соединенному Королевству. Но хотя оригинальную горелку Арганда «Лондон» все еще можно приобрести в качестве стандартной испытательной горелки, по своим результатам она была значительно превзойдена новой серией горелок Арганда, в которых тот же изобретательный конструктор еще более полно применил принципы, впервые реализованные в предыдущей модели. В этой новой серии горелок детали конструкции, принятые ранее, изменены в двух или трех аспектах, но без отступления от общих принципов, заложенных в устройстве более ранней горелки. Так, отверстия в кольце стали значительно крупнее, в то время как три подводящие трубки остались точно такой же пропускной способности, как и прежде; благодаря этому газ подается под гораздо более низким давлением. Поскольку увеличенный размер отверстий требует, чтобы цилиндрический корпус горелки имел больший диаметр, отверстие в центре стало иметь большую площадь, чем раньше. Если бы оно осталось таким, это привело бы к притоку слишком большого количества воздуха к внутренней поверхности пламени; чтобы избежать этого, в центре установлен металлический стержень, уменьшающий площадь отверстия и пропорционально снижающий количество воздуха, который в противном случае поступал бы в эту часть горелки. Устройство для регулирования подачи воздуха к внешней поверхности пламени также изменено, но в другом направлении. Верхний край конуса приближен к ободку горелки и слегка изогнут, чтобы направлять воздух более непосредственно на пламя; в то время как основание конуса, вместо того чтобы доходить до стеклянного цилиндра сплошной поверхностью, пронизано рядом отверстий, которые пропускают воздух между конусом и цилиндром. Действие этого третьего потока воздуха заключается в поддержании охлаждения цилиндра и стабилизации пламени; кроме того, возможно, он обеспечивает приток воздуха для поддержания и усиления горения в верхней части пламени. Совокупный эффект этих изменений заключается в том, что горелка дает на 7–12 процентов больше света при том же расходе газа, чем оригинальная горелка Арганда «Лондон».

Горелка Арганда Зильбера. Горелка Арганда Зильбера, отличающаяся замечательной эффективностью, по основным конструктивным особенностям очень близка к более поздним горелкам Арганда г-на Сагга, описанным выше. Воздух направляется на внешнюю поверхность пламени, как и в тех горелках, с помощью изогнутого дефлектора, верхний край которого, однако, расположен выше, чем в горелках г-на Сагга. Воздух также подается между дефлектором и стеклянным цилиндром. Самое заметное отличие в конструкции от горелок г-на Сагга заключается в устройстве центрального отверстия горелки. Вместо сплошного металлического стержня здесь имеется латунная трубка, через которую, а также между ее окружностью и цилиндрическим корпусом горелки, может поступать воздух для питания внутренней поверхности пламени. Помимо повышения устойчивости пламени, по-видимому, воздух, поступающий через эту внутреннюю трубку, поддерживает горение газа в верхней части пламени. Устройства для снижения давления газа внутри горелки и обеспечения его равномерного распределения по всем частям кольца отверстий, хотя и совершенно иные, кажутся не менее совершенными, чем те, что используются в горелке «Лондон». Из ниппеля, соединяющего горелку с газопроводом, газ поступает (через четыре крошечных отверстия) в горизонтальную камеру, где его скорость гасится, и откуда он направляется в цилиндрическую камеру, образующую основной корпус горелки. Весьма удовлетворительные показатели работы этой горелки (которые превосходят показатели стандартной горелки Арганда) в достаточной мере подтверждают правильность ее конструкции.

Многорожковые горелки Арганда. Для потребления больших количеств газа изготавливаются двойные или тройные горелки Арганда. Они состоят, по сути, из двух или трех горелок Арганда, расположенных концентрически друг относительно друга внутри одного цилиндра. Г-н Сагг выпустил серию горелок этого класса, рассчитанных на пропуск газа в количестве от 15 до 55 кубических футов в час, а в некоторых случаях и превышающем последнюю цифру. Эти горелки при использовании обычного (16-свечного) светильного газа дают свет, равный 4 свечам на каждый кубический фут потребленного газа, что является значительно лучшим результатом, чем тот, который обеспечивает стандартная горелка. Причина того, что они дают результаты, превосходящие обычную горелку Арганда, заключается в том, что их пламя имеет гораздо меньшую площадь поверхности, подверженную охлаждающему воздействию воздуха, по отношению к количеству потребляемого газа. Устройство этих горелок отличается от описанных выше усовершенствованных одинарных горелок Арганда только тем, что здесь имеются два или более стеатитовых цилиндра, каждый из которых питается от собственных подводящих трубок и имеет свое собственное отдельное кольцо отверстий, при этом пространство между цилиндрами рассчитано так, чтобы пропускать не более того количества воздуха, которое необходимо для создания требуемой интенсивности горения.

Рис. 15. Горелка Арганда Дугласса. (А А, фокальная плоскость, или пояс наиболее сильного света.)

ГОРЕЛКА ДУГЛАССА.

Здесь можно упомянуть многорожковую, или концентрическую, горелку Арганда, изобретенную г-ном (ныне сэром) Дж. Н. Дуглассом, инженером Тринити-хауса. Эта горелка относится к типу тех, что были рассмотрены последними, но обладает некоторыми специфическими особенностями, дающими ей явное право на новизну. Как видно из прилагаемой иллюстрации, концентрические цилиндры, из которых состоит горелка, заканчиваются на разной высоте; их вершины образуют правильную ступенчатую градацию, из которых самый внутренний является самым высоким. Эти цилиндры имеют значительную глубину, что позволяет газу и воздуху нагреваться при контакте с их поверхностями до того, как будет достигнута точка воспламенения. Однако существенной особенностью изобретения является ряд дефлекторов особой формы, которые, помимо направления воздуха на поверхности пламени, сформированы так, «чтобы направлять внешнее пламя или пламена на внутреннее пламя или пламена, как показано на рисунке». Таким образом, пламена концентрируются и объединяются в одно, горение ускоряется, и, поскольку при этом достигается большая интенсивность тепла, осветительная способность значительно возрастает. Когда эта горелка была впервые представлена в 1881 году, на ее будущее возлагались большие надежды. Результаты, которые она, как утверждалось, давала, будучи намного выше всего, что было получено ранее от простой горелки Арганда, казались многообещающими для быстрого и несомненного успеха горелки. На Северо-Восточной морской выставке, состоявшейся в 1882 году, была представлена горелка с десятью кольцами, которая, как сообщалось, развивала при использовании 16-свечного газа 6 свечей на кубический фут — поистине замечательный результат для столь простой горелки. Но, несмотря на ее, казалось бы, успешное внедрение, горелка практически не продвинулась в направлении своего практического применения. По правде говоря, можно почти сказать, что она полностью исчезла из поля зрения общественности. Это, по-видимому, означает, что при ее эксплуатации в обычных условиях существуют трудности, которые не были предвидены во время ее изобретения.

ГЛАВА IV.

На протяжении всего этого трактата много говорилось о том, какое отношение давление газа в точке его выхода из горелки имеет к осветительной способности получаемого пламени — достаточно, чтобы показать, что поддержание низкого и равномерного давления в подаче газа является одним из самых обязательных условий, которые необходимо соблюдать для достижения экономии при горении. Однако обычно это условие не соблюдается в горелках потребителей. Требования распределения газа требуют, чтобы для поддержания достаточного снабжения везде, где требуется газ, в магистралях поддерживалось гораздо более высокое давление, чем необходимо для получения наилучших результатов от потребляемого газа в горелке. Более того, давление в любой точке подвержено постоянным колебаниям из-за изменений в потреблении газа в окрестностях. Например, когда в доме работает несколько горелок, потребляющих ровно то количество газа, на которое они рассчитаны, при выключении части из них подача газа к остальным становится избыточной по сравнению с требуемой; и, следовательно, горелки перестают развивать ту же долю света от потребляемого газа, что и раньше. Там, где большое потребление газа внезапно прекращается (как в деловых частях города, когда закрываются магазины и склады), увеличение давления, ощущаемое в горелках, которые продолжают работать, весьма заметно. Эффект этого увеличения давления подачи газа проявляется по-разному в горелках Арганда и горелках с плоским пламенем. В первых это вызывает копчение пламени, позволяя проходить через горелку большему количеству газа, чем может быть надлежащим образом сожжено; во вторых, охлаждая пламя ниже температуры, необходимой для эффективного горения, это снижает осветительную способность, развиваемую на кубический фут потребленного газа, пропорционально степени превышения давления над исходным.

Газовый регулятор. Видя, что экономия при горении может быть достигнута только при условии равномерного давления, становится необходимым подавить вышеупомянутые колебания или, по крайней мере, предотвратить их достижение горелки. Для этой цели используется регулятор, или губернатор. В этом приборе колокол, погруженный и уплотненный в жидкости — или же гибкая кожаная диафрагма — приводится в действие давлением входящего газа и соединен с клапаном таким образом, чтобы уменьшать площадь отверстия, через которое газ поступает в прибор, пропорционально давлению газа на входе; благодаря чему на выходе поддерживается равномерное давление, независимо от того, какое количество газа потребляется или как может меняться давление в подводящей трубе. С помощью регулятора, установленного на подводящей трубе у входа в здание, давление газа у различных горелок становится довольно равномерным; однако даже тогда идеальное равенство давления не достигается. Незначительное трение, которое испытывает газ при прохождении через трубы, приводит к тому, что горелки снабжаются газом под несколько более низким давлением, чем дальше они находятся от регулятора. И, опять же, из-за своего низкого удельного веса газ имеет тенденцию к увеличению давления с увеличением высоты; каждый подъем на 10 футов добавляет около 1/10 дюйма к его давлению. По этой причине в верхних комнатах здания наблюдается более высокое давление, чем в нижних. Эта особенность была замечена еще на раннем этапе истории газового освещения; так, Клегг упоминает, что на хлопчатобумажных фабриках для регулирования давления газа на каждом этаже использовались запорные краны. Поэтому для получения желаемой регулярности давления в подаче газа необходимо использовать регуляторы для каждого этажа; или, что еще лучше, каждая горелка должна иметь свой собственный отдельный регулятор. И это возвращает нас к теме, которая нас больше всего интересует.

Регулятор-горелка, как следует из названия, состоит из регулятора, описанного выше (но, конечно, в меньшем масштабе), объединенного с газовой горелкой; регулятор настроен так, чтобы, независимо от того, какой избыток давления может быть в трубах подачи газа, пропускать только то количество газа, которое горелка предназначена потреблять. Очевидно, что заложенный здесь принцип способен найти многочисленные применения. Он может быть и успешно применяется как к горелкам Арганда, так и к горелкам с плоским пламенем; при этом модификации, существующие в способе конструирования регулирующей части аппарата, почти так же многочисленны и разнообразны, как и сами горелки. Поскольку основные черты, присущие одному, общи для всех, нет необходимости вдаваться в детали их конструкций. Достаточно будет взять две или три наиболее успешные или наиболее известные в качестве представителей всего класса.

Реометр Жиру. Одним из первых по времени — и до сих пор занимающим достойное место по своим достоинствам — является «реометр», или «измеритель потока», г-на Жиру. В этом приборе легкий металлический колокол уплотнен в глицерине, содержащемся в цилиндрическом корпусе; дно последнего содержит впускную трубу, снабженную резьбой для подключения к обычным фитингам, в то время как из центра его крышки поднимается трубка, ведущая к горелке. Колокол пронизан небольшим отверстием для прохода газа и увенчан конусообразным выступом, который составляет клапан прибора. Поскольку давление входящего газа поднимает колокол, это заставляет конусный клапан входить в устье трубки, ведущей к горелке; уменьшая площадь отверстия пропорционально давлению газа, действующему на нижнюю сторону колокола, и тем самым пропуская к горелке только необходимое количество газа. Можно было бы подумать, что наличие жидкости будет являться возражением против использования прибора; но, поскольку глицерин не испаряется, после того как прибор установлен и должным образом отрегулирован, он не требует дальнейшего внимания. Однако при чрезмерном начальном давлении существует вероятность того, что газ будет прорываться пузырьками через уплотняющую жидкость, тем самым нарушая эффективность прибора; но это можно было бы предотвратить, увеличив глубину колокола и тем самым обеспечив ему большее уплотнение. Прибор очень надежен для той цели, которую он призван выполнять; он подает в широком диапазоне давлений, превышающих то, которое требуется для подъема колокола, именно то количество газа, на которое он был отрегулирован. Можно добавить, что реометр имеет преимущество перед многими приборами своего класса в том, что он создает так мало препятствий для нисходящих лучей пламени.

Рис. 16. Реометр Жиру.

Регулятор-горелка «Христиания» Сагга. Г-н Уильям Сагг в своем регуляторе применяет совершенно иное устройство, чем вышеописанное. Клапан расположен на входе регулятора, а не на его выходе, как в только что описанном приборе. Вместо металлического колокола используется диафрагма из тонкой и очень гибкой кожи, которая поднимается давлением входящего газа и, в свою очередь, приводит в действие клапан; закрывая вход в регулятор пропорционально давлению газа, действующему на нее. Отверстие, сообщающееся между нижней и верхней сторонами кожаной диафрагмы, регулируется винтом, с помощью которого количество газа, подаваемого к горелке, может регулироваться в соответствии с требованиями; но как только он будет отрегулирован для обеспечения любого желаемого давления газа у горелки, это давление будет строго поддерживаться, независимо от того, с каким избытком давления (в разумных пределах) газ может подаваться в прибор. Усовершенствованные горелки Арганда «Лондон», выпускаемые г-ном Саггом (детали конструкции которых уже были описаны), слишком тонко отрегулированы, чтобы их можно было с выгодой применять непосредственно к обычным газовым фитингам потребителя или везде, где вероятно возникновение любых колебаний давления подачи газа. Однако с добавлением к ним вышеуказанного регулятора их использование становится таким же легким и простым, как и других горелок; и таким образом потребитель газа получает возможность пользоваться преимуществами самого совершенного аппарата, не прибегая к постоянному уходу и вниманию, которые без помощи регулятора были бы необходимы. Помимо применения к горелкам Арганда, этот регулятор успешно применяется его изобретателем к своим горелкам с плоским пламенем. В сочетании с простой стеатитовой горелкой последнего класса он получил очень широкое применение под названием регулятор-горелка «Христиания».