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House-built engine - Wikipedia

家屋に組み込まれたエンジン (house-built engine) は 固定蒸気エンジンで、 エンジン棟に組み込まれた (built-into) もので、 エンジン棟の石造建築をエンジンの支えの不可欠な部分として使用する。

家屋に組み込まれた ニューコメン大気圧エンジン	ゴルドニー・ホール (Goldney Hall) の塔、ビーム・エンジン棟の 法外な実例

家屋に組み込まれたエンジンの大半はビーム・エンジンであった。 エンジン棟のボブ壁 (bob wall、重し壁) はビームあるいはボブ (bob) の回転軸を支えた。 この壁は内部の壁で、ビームの両端が家屋の中にあることもあったが、 一般に家屋の末端の壁で、従ってビームは外に突き出ていた。 重いビームにはボブ壁 (bob wall) はとてもがっしりしていることが要求された。 初期のエンジンは鉱山や井戸の水汲みに使用され、ビームの重さは無論のこと、 家屋は、鉱山の底に届く長いポンプ棒の重さも支えなければならなかった。

ビーム・エンジンは 18 世紀に登場した。 この時代にエンジンのビームの重さを支えることができた唯一の技術は、 造船工 (shipwright) とミルライト (millwright) の仕事による石造と木造フレームであった。 鋳鉄はまだ構造資材ではなく、あるいはこの大きさで作業することができなかった。 錬鉄はこの大きさで作業するには高価すぎた。

オランダのクルヴィウス揚水所 の複数のビーム	グリン・ピッツ (Glyn Pits) の 遺棄されたエンジン棟の 1845 年のビーム・エンジン

シリンダーがボイラーの真上に搭載される初期のビーム・エンジンの後では、 後のビーム・エンジン棟の内部スペースはフロアーに分割された。 最下層の部屋 (bottom chamber) はシリンダーの底、下のバルブ、そしてバルブ装置を含んでいた。 これは主な作業部屋であり、エンジン作業員が大半の時間を過ごす場所であった。 この上に、フロアーあるいは部分フロアーと最上層部屋が、 シリンダーの上端にあるバルブあるいは吹き口 (nozzle) にアクセスするための作業場所を提供していた。 これは、ほとんど潤滑軸受けなどにアクセスするために時々使用された。 しばしば、このフロアーは家屋の全長に渡っておらず、最下端の部屋の上の廊下になっていた。 これらのフロアーと階段には最高級の木工細工と手すりが付けられていた。 同様に家屋の最上層の「ビーム室」 (beam chamber) はビームの軸受けへのアクセスを 提供していた。 ビームが家屋の端の壁を突き抜けている場合は、 ビームの両側にある 2 つの小さな外側の台によって、 ビーム室から、ビームの両側とポンプ立て坑の軸受けにアクセスできた。 最後の部屋は最下層の部屋のフロアーの下にあった。 ここには空気ポンプを含み、 カタラクトを制御した。 ここはほとんど訪れることがなかったので、出入りは落とし戸 (trapdoor) によるのみであった。

小さな垂直エンジンも家屋に組み込まれた。 この形式のエンジンでサニーバンク・ミル (Sunnybank Mill) のものは、ダーウェン (Darwen) の近くで保存されている。

家屋に組み込まれた 小さな垂直ミル・エンジン ダーウェン (Darwen) の近く

家屋に組み込む必要性を避けた最初のエンジンは 1800 年頃のテーブル・エンジンであった。 この垂直エンジンはシリンダーをクランク軸 (crankshaft) の上に置き、 この上にクロスヘッドを置き、リターン連接棒 (return connecting rod) がついていた。 サドラー (Sadler) の最初のテーブル・エンジンは家屋に組み込まれていたが、 モーズレー (Maudslay) の特許のテーブル・エンジンはシリンダーを鋳鉄製のテーブルの上に置き、 エンジンにその名称が与えられた。 このテーブルはエンジン棟とは独立であった。 フロアーが十分に頑強で、エンジンの重さを支えることができ、ある程度平坦であれば、 これらのエンジンはどこにでも置くことができ、組み込むべき特別な家屋の必要性がなかった。

そのような建造は現場での建設がもっと速かった、 これは前もって製造されたエンジンがほとんど完成した形で、エンジンメーカーにより提供することが できたからである。 熟練したエンジン設置工は得難い資源で、 とりわけ僻地の鉱山地域ではこうであり、 大きな家屋がエンジンの周りで建設される長期間に、 彼らを現場で働かせる必要性は、しばしばエンジンの完成までの遅延の原因となった。 適切な労働力があっても、石造建築は機械の配送のみよりも遅い工程である。 レンガの基礎が完成しても、エンジンの重さをこの上に置くまで、少なくとも 15 日間は待つことが 推奨されていた。

水平固定蒸気エンジンが 19 世紀中頃に発展するとともに、 要求されることは、もはや 1 本の重いビームを支えることではなく、 今や、中程度の速度のエンジンのシリンダーと クランク軸の間の正確な配置を提供することであった。 これらの基礎はがっしりとし、エンジンの床の下に恐らく 3 ダースのレンガ積みの層があった。 深い鉄のアンカーがレンガ細工の中に提供され、エンジンがボルト付けされた。 地の粗い地元の石はもはや十分に強固でなく、基礎は硬い工学レンガ (engineering brick) を何層にもして 建設された。 というのは、同等の剛性を持つ切り石よりもこの方が安く、 もっと簡単に利用可能であったからである。 このようなエンジンはビーム・エンジンよりも速い速度で走るため、振動が強く、これに耐える基礎を必要とした。 スライドウェイ (slideway、誘導装置) と クランク軸 (crankshaft) の間の配置は、基礎を建設した時の元々の配慮に依存した。

ガーダー・ベッド・エンジン (girder bed engine) はこのような依存性の幾つかを避けるために、 クランク軸とトランク・ガイド (trunk guide) にわたる単一の長い鋳造床 (bed casting) を エンジンに提供した。 この床は幾つかの短い柱により台座 (plinth) に接続されていた。 この床はそろえていない基礎にきつく固定することによるねじれを避けるために 設置中に注意が必要であるが、エンジンの配置を単純化し、 基礎が操業中に定着してもその効果も削減した。

ヒック、ハーグリーヴズ社 (Hick, Hargreaves & Co) ガーダー・ベッド・エンジン

高速蒸気エンジンが使用される時には、これらの小さなエンジンは通常、 1 個の鋳鉄製の床を組み込んだ。 これは 1 個のレンガ細工の支柱で支えることができ、 石工による注意した配置 (alignment) が必要ではなかった。 エンジンメーカーによっては、 -- 例えば リンカーン (Lincoln) のロービー社 (Robey & Co.) -- 彼らの中程度の速度のエンジンのための、カンチレバーによる鋳鉄製の床の異なる形式を発展させ、 これはクロスヘッド、トランクガイド、そしてクランクの軸受けを形成し、 従って、類似の唯一の台座基礎を可能にした。

ビーム・エンジンのための家屋の建設は 20 世紀まで継続した。

1 つのエンジン棟に設置された最大のエンジンセットの 1 つは、 1886 年に完成したセバーン・トンネル (Severn Tunnel) 排水のための 6 台のエンジンであった。 これらは 6 本のビームがあり、 トンネルの周りに放射状に配置され、 内部の壁を通り抜ける 3 台から成る 2 つのグループになり、 地上レベルのすぐ上にあった。

1905 年にドロシー石切り場 (Dorothea Quarry) で、建造された最後のコーンウォール・エンジンは、 壁を通り抜けるビームがあり、5 フィート 6 インチの厚さの壁で支えられた。

ドロシー石切り場 (Dorothea Quarry)