أنبوب التفجير

أنبوب النفخ هو جزء من نظام العادم في قاطرة بخارية يقوم بتفريغ بخار العادم من الأسطوانات إلى صندوق الدخان الموجود أسفل المدخنة من أجل زيادة السحب عبر النار.

تُعدّ أولوية اكتشاف تأثير توجيه بخار العادم إلى أعلى المدخنة كوسيلة لتوفير سحب الهواء عبر النار موضع جدل، وقد خصّص أهرونز (1927) اهتمامًا كبيرًا لهذه المسألة. فقد وُجّه عادم أسطوانات أول قاطرة بخارية - التي بناها ريتشارد تريفيتيك - إلى أعلى المدخنة، ولاحظ تأثير ذلك على زيادة سحب الهواء عبر النار آنذاك. وفي ويلام، استخدم تيموثي هاكوورث أيضًا أنبوبًا للتهوية في قاطراته الأولى، ولكن ليس من الواضح ما إذا كان هذا اكتشافًا مستقلًا أم نسخة من تصميم تريفيتيك. وبعد هاكوورث بفترة وجيزة، استخدم جورج ستيفنسون الطريقة نفسها، ومرة ​​أخرى ليس من الواضح ما إذا كان ذلك اكتشافًا مستقلًا أم نسخة من أحد المهندسين الآخرين. وكان غولدزورثي جورني من أوائل الرواد في هذا المجال، وقد دافعت ابنته آنا جين بحماس عن أسبقيته في هذا الاكتشاف. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

كانت القاطرات في ذلك الوقت تستخدم إما غلاية ذات مدخنة واحدة أو مدخنة عودة واحدة، مع وجود شبكة النار في أحد طرفي المدخنة. ولأن المدخنة الواحدة كانت تتطلب اتساعًا كافيًا لمرور العادم، كان أنبوب النفخ يرفع النار، ساحبًا السخام والشرر إلى أعلى المدخنة. ولم يُصبح استخدام السحب القسري آمنًا وفعالًا ممكنًا إلا بعد تطوير الغلاية متعددة الأنابيب. وكثيرًا ما يُشار إلى الجمع بين الغلاية متعددة الأنابيب ونفخ البخار باعتباره السبب الرئيسي للأداء المتميز لقاطرة " روكيت" عام 1829 في تجارب رينهيل .

بعد اكتشاف قوة نفث البخار بفترة وجيزة، اتضح ضرورة وجود صندوق دخان أسفل المدخنة، لتوفير مساحة تختلط فيها غازات العادم الخارجة من أنابيب الغلاية مع البخار. وكان لهذا ميزة إضافية تتمثل في إمكانية الوصول لجمع الرماد الذي يسحبه تيار الهواء عبر أنابيب الاحتراق. وتم تركيب أنبوب النفث، الذي ينبعث منه البخار، مباشرة أسفل المدخنة في قاع صندوق الدخان.

يُعدّ اندفاع البخار ذاتي التنظيم إلى حد كبير: فزيادة معدل استهلاك البخار في الأسطوانات تزيد من قوة الاندفاع، مما يزيد من قوة السحب وبالتالي درجة حرارة النار. كما تُجهّز القاطرات الحديثة بمنفاخ ، وهو جهاز يُطلق البخار مباشرةً في صندوق الدخان لاستخدامه عند الحاجة إلى سحب أكبر دون زيادة كمية البخار المارة عبر الأسطوانات. ومن الأمثلة على ذلك إغلاق منظم البخار فجأة، أو مرور القطار عبر نفق. فإذا كان نفق السكة الحديدية سيئ التهوية، فإن دخول القاطرة بسرعة عالية قد يُسبب ضغطًا سريعًا للهواء داخل النفق. وقد يدخل هذا الهواء المضغوط إلى المدخنة بقوة كبيرة، مما قد يُشكّل خطرًا بالغًا إذا كان باب صندوق الاحتراق مفتوحًا. ولهذا السبب، غالبًا ما يُشغّل المنفاخ في مثل هذه الحالات لموازنة تأثير الضغط.

لم تشهد المبادئ الأساسية لتصميم صندوق الدخان تطورًا يُذكر حتى عام ١٩٠٨، حين أجرى دبليو إف إم غوس من جامعة بيردو أول دراسة شاملة لأداء توليد البخار. وقد اعتمد جورج جاكسون تشيرشوارد هذه المبادئ في خط سكة حديد غريت ويسترن . ومن التطورات اللاحقة ما يُعرف بأنبوب النفخ ذي القمة المائلة، والذي يتحكم في مساحة أنبوب النفخ عند معدلات توليد البخار المختلفة لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد.

يهدف تعديل أنبوب العادم إلى تحقيق أقصى قدر من الفراغ في صندوق الدخان مع أقل ضغط خلفي على المكابس. أبسط تعديل هو مدخنة مزدوجة بأنبوبي عادم، ولكن جُرِّبت العديد من الترتيبات الأخرى. في أواخر عصر البخار، شاع استخدام عادم كيلشاب في قاطرة مالارد التي صممها نايجل غريسلي . تشمل التصاميم الأخرى أنابيب عادم جيزل ، وليمايتر ، وليمبور .

• بي دبليو بي سيمينز وإيه جيه غولدفينش (2003). كيف تعمل قاطرات البخار حقًا . مطبعة جامعة أكسفورد. رقم ISBN 0-19-860782-2.
• الملازم أول رولت (1978). جورج وروبرت ستيفنسون: ثورة السكك الحديدية . دار بليكان للنشر. رقم ISBN 0-14-022063-1.
• إي إل أهرونز (1927). قاطرة السكك الحديدية البخارية البريطانية 1825-1925 .