Motrice a vapore compound - macchina di Horn

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Categoria principale Industria Manifattura e Artigianato
InventoreHorn Thomas
Periodometà sec. XIX
Anni1840 - 1860
Numero inventario2269
Collocazionepiano -1, passaggio tra Sala Fonti energetiche e Metallurgia
Altezza400 cm
Larghezza270 cm
Lunghezza600 cm
Peso18000 kg
Materialiacciaio, bronzo, cuoio, ferro/ fusione/ battitura, ghisa, ottone

Descrizione

Questa macchina a vapore di Horn è costituita da una parte termica, organi di trasmissione e un grande volano. La parte termica è composta da una caldaia (attualmente non presente), due cilindri, uno di dimensioni inferiori (ad alta pressione), l'altro di dimensioni superiori (a bassa pressione) e da un condensatore separato (attualmente non presente). Caldaia e condensatore si trovavano sotto il resto della macchina. Due colonnine (tubi) collegano la caldaia con il cilindro ad alta pressione e il cilindro a bassa pressione con il condensatore. Sono inoltre presenti un cilindro con pompa per il vuoto, due aste verticali per l'azionamento delle pompe di circolazione dell'acqua ed un piccolo volano per il comando manuale dell'apertura e della chiusura. L'immissione del vapore, regolata da cassetti di distribuzione, è controllata da un regolatore centrifugo collegato tramite una cinghia ad un albero motore. Le aste degli stantuffi sono collegate, tramite un parallelogramma, ad un grande bilancere, sorretto da una colonna dorica. Un sistema biella-manovella trasmette il moto all'albero motore sul quale è montato un grande volano che ne regolarizza il moto.

Funzione

Questa macchina di Horn era utilizzata per la produzione di energia meccanica in una fabbrica di malto per birra.

Modalità d'uso

Il vapore generato da una caldaia a temperature e pressioni elevate, passa attraverso la colonnina di destra e viene fatto espandere in maniera controllata nel cilindro più piccolo, ad alta pressione. Al termine della corsa dello stantuffo, il vapore viene fatto espandere nuovamente nel cilindro più grande, a bassa pressione. Poi, attraverso la colonnina di sinistra, passa al condensatore nel quale condensa. L'acqua ottenuta viene pompata nella caldaia dove viene trasformata nuovamente in vapore per ripetere il ciclo. Gli stantuffi sono collegati al bilancere tramite il parallelogramma che lo mette in moto oscillante. Il sistema biella-manovella trasforma il moto in rotatorio e lo trasmette all'albero motore. Sull'albero motore è montato un volano che serve per dare regolarità al moto rotatorio, facendo superare i punti morti del sistema biella-manovella. Il sistema di regolazione a palle o regolatore centrifugo, è collegato con una cinghia all'albero motore e controlla il flusso del vapore al cilindro: il regolatore è collegato con una cinghia all'albero motore: quando la velocità della macchina aumenta, anch'esso ruota più velocemente; per effetto della forza centrifuga le palle si spostano verso l'esterno e agiscono su un meccanismo che diminuisce il flusso di vapore al cilindro e così la macchina rallenta. Agendo su questo meccanismo si può decidere la velocità con cui far funzionare la macchina. Il focolaio, la caldaia, il condensatore e parte del sistema di pompe e tubazioni per acqua e vapore non sono state trasferite al Museo. La macchina ora è mossa da un motore elettrico collegato al volano tramite una cinghia.

Notizie storico-critiche

La macchina di Horn fu costruita circa nel 1860 da Thomas Horn, a Westminster, Londra, secondo il brevetto di Woolf (1804-1822). Era utilizzata a St. Neots, Cambridge, nella Paine & Co. Ltd., una fabbrica per la produzione del malto di birra, ove rimase in funzione per circa un secolo. Nel febbraio 1957, i proprietari della ditta Paine & Co. Ltd. offrirono la loro macchina al Museo. La macchina, inutilizzata da decenni, venne smontata da due operai, sotto la supervisione del personale del Museo, trasportata a Londra, da lì via nave a Genova e poi via terra, a Milano. Si passò immediatamente al rimontaggio che terminò il 4 di Novembre dello stesso anno. Al momento dell'installazione della macchina di Horn al Museo, fu montato come riduttore l'alzo di un cannone americano da 155 mm: costava poco e svolse per molti anni il suo compito (muovere la macchina al posto del vapore per simularne il funzionamento). E' una macchina a doppia espansione ovvero operante con due cilindri ad alta e bassa pressione che permettono rendimenti più elevati e consumi inferiori rispetto alle macchine a vapore precedenti. La macchina a vapore a doppia espansione fu brevettata nel 1781 da J. Hornblower senza ottenere risultati pratici soddisfacenti. Nel 1804 A.Woolf e H. Edwards brevettarono una macchina simile che, nel 1811, diede i rendimenti voluti: era stato trovato il giusto rapporto tra i due cilindri. Infatti il rendimento di una macchina a vapore è elevato se, a parità delle altre condizioni, vi è una grande differenza tra il massimo e il minimo dei valori che assume la pressione nel cilindro durante la corsa dello stantuffo. Per ottenere differenze di 2 o più atmosfere bisognava far entrare il vapore nel cilindro in forte pressione e lasciare che espandesse il più possibile, ma questo avrebbe richiesto una corsa molto lunga dello stantuffo. Per ovviare a ciò pensarono di spezzare questa corsa facendo passare il vapore in un secondo cilindro parallelo al primo e più grande perchè doveva contenere la stessa quantità di vapore del primo ma più espansa. La grande colonna dorica, ispirata allo stile neoclassico, testimonia la ricerca estetica del nascente design industriale.

Riferimenti Bibliografici:

  • Motori Primi ''Motori Primi Metallurgia - Fonderia / nel Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica Leonardo da Vinci'' 1959 Milano
  • Forti U. ''Tecnica e Progresso Umano'' 1963 Milano
  • Storia Tecnologia ''Storia della Tecnologia'' 1965 Torino
  • Curti O. ''Un Museo per Milano / Un protagonista racconta gli anni della nascita del Museo della Scienza'' 2000 Garbagnate Milanese (MI)
argomento categoria:Macchine e dispositivi per la produzione di energia lunghezza:1

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