正排量活塞泵的穩(wěn)定水流助蒸汽車打破速度紀(jì)錄
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(dá)的Daytona Beach創(chuàng)下了127 mph（約204 km/h）的世界紀(jì)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(jì)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(jī)驅(qū)動的汽車的確達(dá)到了145 mph的速度，但是沒有得到FIA的承認(rèn)，因?yàn)樗鼪]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(jì)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(tuán)隊打破，他們由Steam Car公司贊助。他們將用一輛花費(fèi)了10年精力打造而成的名為Inspiration的蒸汽車來進(jìn)行挑戰(zhàn)，地點(diǎn)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(fèi)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(jìn)的陶瓷-硅絕緣外層。燃燒器產(chǎn)生的3兆瓦特?zé)崃肯葘⑺訜嶂?50℃，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(yán)密防護(hù)的管道和兩個工業(yè)蒸汽閥門進(jìn)入汽車的二級渦輪發(fā)動機(jī)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(jìn)入渦輪發(fā)動機(jī)，渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)13,000 rpm。然后渦輪機(jī)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(dān)，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(dá)汽車的加速系統(tǒng)，而且會使得鍋爐中一直有水，因?yàn)槿绻坏┤彼�，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(fù)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(dāng)穩(wěn)定。
