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Una caldera de tapa redonda es un tipo de caldera utilizada para algunos diseños de locomotoras de vapor y motores portátiles . Fue una de las primeras formas de caldera de locomotora , aunque se siguió utilizando para locomotoras nuevas hasta el final de la fabricación de locomotoras de vapor en la década de 1960.
Utilizan la forma antigua de cámara de combustión , donde la envoltura exterior de la cámara de combustión es una continuación semicircular del cilindro cilíndrico de la caldera . Tienen una forma y fabricación relativamente simples, pero su diseño y servicio se complican por la diferencia de forma entre la envoltura exterior y la interior plana de la cámara de combustión. Esto requiere una estancia compleja para soportarlo.
Las primeras calderas de este tipo tenían hogares elevados que eran considerablemente más grandes, especialmente más altos, que el barril de la caldera. En el caso extremo, esto dio lugar a la caldera de heno , donde la cámara de combustión se elevaba hasta formar una cúpula abovedada. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la cámara de combustión era simplemente más grande por el ancho de la sección interna de la estructura de hierro. Alrededor de 1850, a instancias de Crampton , [1] la cámara de combustión adoptó la carcasa de la cámara de combustión con parte superior enrasada, que tenía el mismo diámetro que el cañón de la caldera y estaba unida a ella mediante tiras superpuestas remachadas.
Las primeras cámaras de combustión de las calderas tenían lados planos paralelos (ver figura 1). A medida que las locomotoras crecieron en potencia, sus calderas ampliaron su diámetro, pero el ancho de la parrilla de la cámara de combustión todavía estaba limitado por la necesidad de encajar entre los bastidores de las locomotoras , que a su vez estaban limitados por el ancho entre las ruedas. Esto llevó al desarrollo de la forma "encintada" (ver figura 2), donde una estrecha cámara de combustión se ensanchaba hacia arriba y hacia afuera para encontrarse con el cañón de la caldera. El sostén de estas paredes laterales del hogar todavía podía realizarse mediante simples tirantes cortos, aunque progresivamente se inclinaban en el centro del hogar, para quedar perpendiculares a las láminas.
Debido a que la forma de la cámara de combustión sigue la forma del barril de la caldera, se utilizan para locomotoras con tanque de silla . La Hunslet Austerity , las últimas locomotoras de vapor de producción construidas en el Reino Unido, utilizó esta forma. [2]
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La lámina de corona superior de la cámara de combustión interior es, como ocurre con la mayoría de las calderas de locomotoras, aproximadamente plana y horizontal, para mantener una profundidad constante de agua sobre esta parte más caliente de la cámara de combustión. Esta superficie plana, con presión de vapor en su cara superior, requiere tirantes que la soporten. Como no existe una distancia constante con respecto al cañón de la caldera, a diferencia de los laterales del hogar, este apoyo es difícil de conseguir.
Los primeros ejemplos pronto utilizaron tirantes para sostener la corona interior de la cámara de combustión. Se trata de vigas de hierro que se extienden a lo largo o a lo ancho, en el exterior del hogar interior (es decir, en el espacio de agua). A estos se atornilla la chapa de la corona. La fuerza sobre los extremos de los tirantes de la viga es soportada por los extremos o lados de la cámara de combustión interior . La parte superior del cañón de la caldera está desconectada del hogar. Esto tiene la ventaja de que se puede hacer un gran agujero en la caldera directamente encima de la cámara de combustión para montar la cúpula de vapor .
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Las calderas más grandes no podían soportar completamente las coronas de su cámara de combustión en la cámara de combustión interior y requerían un medio para sostenerla desde el barril de la caldera. Como esta también es expulsada por la presión del vapor, la fuerza total podría repartirse entre muchos estancias pequeñas. Cada tirante tenía suficiente fuerza en cada extremo para equilibrarse, evitando las grandes fuerzas de flexión en los extremos de los tirantes de la viga.
La expansión térmica fue un problema para estas varillas largas, ya que su expansión tiende a alargarlas y a reducir su efecto de permanencia. Además, a medida que la cámara de combustión interior se expandía en longitud, esto doblaría los tirantes hacia adelante. Donde se mantuvo una cámara de combustión larga, los tirantes de varilla delanteros fueron reemplazados por tirantes de eslinga, un tirante de varilla con una bisagra en el extremo superior, lo que le permite moverse hacia adelante con la cámara de combustión.
Estos tirantes también se colocaron en la parte más activa de la caldera, donde la corrosión era mayor. Era necesaria una cuidadosa inspección y sustitución periódica de los mismos, para evitar el riesgo de explosión de la caldera .
La principal dificultad de los tirantes era que requerían un gran número de tirantes, cada uno de los cuales estaba colocado en un ángulo diferente con respecto a su vecino. La complejidad del soporte de esta varilla fue lo que impulsó a Alfred Belpaire a desarrollar su cámara de combustión Belpaire . Esto utilizó una cámara de combustión exterior cuadrada más complicada, que era más difícil de fabricar, pero ahora podía usar varillas cortas simples en todas partes, como para los lados de la cámara de combustión.
Diseños de locomotoras equipadas con calderas de tapa redonda:
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