正排量活塞泵的穩(wěn)定水流助蒸汽車打破速度紀錄

2009-10-17 world-pumps 世界泵業(yè)

  1906年,世界上最快的汽車“斯坦利蒸汽汽車(Stanley Steamcar)”曾在佛羅里達的Daytona Beach創(chuàng)下了127 mph(約204 km/h)的世界紀錄。與現(xiàn)在的一些汽車相比,這只是相對中等的一個速度,但這是一個正式的FIA紀錄,至今沒有另一輛蒸汽動力汽車可以突破。1985年,一輛相似的由蒸汽渦輪機驅(qū)動的汽車的確達到了145 mph的速度,但是沒有得到FIA的承認,因為它沒有遵守他們的規(guī)定。從那時起,沒有一輛車正式嘗試過創(chuàng)造新的紀錄。

  2009年,這項保持了103年的速度記錄將被英國一個具有創(chuàng)造性的工程師團隊打破,他們由Steam Car公司贊助。他們將用一輛花費了10年精力打造而成的名為Inspiration的蒸汽車來進行挑戰(zhàn),地點選在美國加利福尼亞州的Edwards空軍基地。

圖1. 蒸汽汽車鍋爐的開發(fā)花費了幾年時間,它們安裝在汽車的底盤上

  Inspiration不是一輛普通的汽車,長7.6米,重量僅3噸多,每25分鐘消耗一噸水。在汽車行駛時,要使用壓縮空氣來保持40 bar的壓力,以填充兩個70升的水力蓄電氣囊。這些鍋爐中的管道有3000多米長,并采用先進的陶瓷-硅絕緣外層。燃燒器產(chǎn)生的3兆瓦特熱量先將水加熱至250℃,由于水所處的壓力為大氣壓的40倍,可以稱其為“濕”蒸汽。然后“濕”蒸汽將被加熱到400℃,成為“干”蒸汽。干蒸汽通過嚴密防護的管道和兩個工業(yè)蒸汽閥門進入汽車的二級渦輪發(fā)動機中。

圖2. Inspiration車長7.6米,重量僅三噸多,每25分鐘消耗一噸水。它的啟動時間為8分鐘,并且具有足夠的燃料、壓縮空氣和水行駛?cè)昼?/p>

  蒸汽以兩倍于聲波以上的速度進入渦輪發(fā)動機,渦輪機轉(zhuǎn)速可高達13,000 rpm。然后渦輪機驅(qū)動后輪、盆形齒輪和減速齒輪。

基本任務(wù)

  為了產(chǎn)生行駛所需的蒸汽壓力,蒸汽汽車的兩個70升的水力蓄電氣囊(為12個車載鍋爐供水)必須用蒸餾水(去除了礦物質(zhì)的水)小心的啟動。“啟動”和“轉(zhuǎn)向”設(shè)備上的儲水罐以40bar的壓力供水。這項基本任務(wù)由兩臺Cat泵業(yè)公司的1520C型三聯(lián)活塞泵承擔,以40-50升/分鐘的速度為車供水。

  泵在蒸汽動力車的開發(fā)中起到了重要作用。

  “車在行駛過程中,產(chǎn)生的所有蒸汽必須通向車輪,以便積累足夠的能量。”咨詢工程師Matthew Candy說。“系統(tǒng)的設(shè)計可以讓水不間斷地到達汽車的加速系統(tǒng),而且會使得鍋爐中一直有水,因為如果一旦缺水,鍋爐管道很快就會出現(xiàn)故障。Cat 1520C泵可以滿足這些要求。”

  Cat泵業(yè)公司的1520C型泵是一種三聯(lián)往復式正排量活塞泵,可以產(chǎn)生70 bar的壓力。這種泵的每個吸入沖程可以吸入固定量的液體,并在無能效損失的情況下,將液體排出泵。Cat泵業(yè)公司的三聯(lián)泵包括三個同步活塞,可以產(chǎn)生低脈動的液流,對于大多數(shù)應(yīng)用來說是足夠平穩(wěn)的。由于流速可以通過泵的轉(zhuǎn)速非常精確的測定,且不受液體自身比重的影響,因此水流相當穩(wěn)定。