Текст книги "Густав Лаваль"

Автор книги: Лев Гумилевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 13 страниц)

«Альфа – Лаваль»

Успех сепараторов Лаваля, как и следовало ожидать, чрезвычайно возбуждал энергию других конструкторов, работавших в этой области и старавшихся выбросить на рынок новые конструкции таких же машин.

Как прежде Ламму, так теперь и Бернстрему приходилось вести немало судебных процессов то преследуя своих конкурентов, то, наоборот, защищая свой патент от претензий, предъявлявшихся другими изобретателями.

Среди наиболее серьезных и опасных конкурентов лавалевским сепараторам была машина, сконструированная немецким изобретателем Клеменсом Бетхольсгеймом.

Бетхольсгейм, происходивший из аристократической немецкой семьи, получил прекрасное техническое образование у профессора Джоули и некоторое время работал в знаменитой немецкой фирме Сименс-Гальске, сначала в Берлине, а затем на предприятии фирмы в Шварцкопфе. По указанию профессора Линде, изобретателя холодильных машин, виднейшего авторитета в области техники, он занимался одно время исследованиями в области спиртовой промышленности, а затем перешел на работу в соляные предприятия, в качестве конструктора, к профессору Рединтеру.

Здесь впервые ему пришлось иметь дело с центробежными машинами, которые старались приспособить для высушивания соляных растворов. После многих опытов, производившихся Бетхольсгеймом в Тюрингене, ему удалось добиться отделения соли от воды в центрофуге, однако непрерывной работы машина эта не давала.

Много лет прошло в бесплодных усилиях. Опыты оказались неудачными, однако не прошли бесследно для самого изобретателя: в области центрофугирования он стал располагать обширными наблюдениями и практическими познаниями.

Переселившись в Мюнхен в 1877 году, Бетхольсгейм продолжал свои занятия с центрофугой для высушивания соляных растворов и в это время познакомился и с центрофугой Лефельдта и с сепаратором Лаваля.

Вопрос этот, интересовавший немецких фермеров, однажды обсуждался случайно Бетхольсгеймом с одним крестьянином, который спросил его, не может ли он сделать для него маленький ручной сепаратор.

Бетхольсгейм решил попытаться и начал конструировать центрофугу для молока. Прежде всего ему пришлось столкнуться с вибрацией машины, как только он приступил к ее испытаниям. Терпеливый и настойчивый экспериментатор, он проделал массу опытов для устранения этого явления и нашел, что при большой скорости вращения центрофуги вся система машины должна исходить из принципа гибкости и подвижности. Сконструированная им машина и представляла собой образец такой податливой системы, осуществленной введением шарикоподшипников и гибких деталей.

Ища разрешения вопроса, Бетхольсгейм, между прочим, вставлял во вращающийся сосуд тонкие пластины разной формы. Оказалось, что разделение сепарируемого молока на отдельные слои этими пластинами чрезвычайно облегчает центрофугирование.

В декабре 1888 года он взял на это открытие патент «Альфа» и принялся конструировать сепаратор с тарелками в сосуде. Эти тарелки были сначала спиральной формы, а затем конической. Конические, но более плоские тарелки оказались наиболее удачными, и этот «Альфа-сепаратор», как доказал профессор Сокслет, производивший испытание машины, давал еще лучшие показатели, чем сепаратор Лаваля.

В начале 1889 года Бетхольсгейм начал строить свои сепараторы, но продажа их шла очень плохо. Его ручной сепаратор вместимостью в 250 литров, оставлявший в сыворотке, по данным профессора Сокслета, только одну десятую процента жировых веществ, появившийся на выставке в Магдебурге, был принят посетителями выставки за «жульнический фокус», обман и мошенничество.

С большим трудом изобретателю удалось договориться с датским машиностроительным заводом «Бурмейстер и Вайнс» о постройке опытных машин.

Завод изготовил несколько экземпляров, но построил их как обычные центрофуги с преувеличенно прочными деталями. Эти громоздкие, тяжелые и все-таки вибрировавшие машины отпугивали покупателей.

В конце года Бетхольсгейм демонстрировал на выставке в Бреслау сепаратор новой конструкции, с подвижной гибкой системой и с тарелками в сосуде. Случайно посетивший выставку представитель шведского машиностроительного завода, связанного с Бернстремом, сообщил о сепараторе Бетхольсгейма дирекции завода, а директор немедленно телеграфировал о нем Бернстрему.

Как только известие о новом сепараторе дошло до Бернстрема, он тотчас же предложил Бетхольсгейму приехать в Стокгольм для переговоров.

Бетхольсгейм, уже вступавший во множество подобного рода бесплодных переговоров, без всякой охоты отправился в Швецию, но здесь встретился с человеком совсем иного рода.

Проницательный Бернстрем понял, какое решающее значение будут иметь тарелки Бетхольсгейма, введенные в сепаратор Лаваля, и в тот же вечер, когда явился к нему усталый изобретатель, без дальних слов и разговоров заключил с ним соглашение и выписал чек на 46 тысяч крон, потребованных Бетхольсгеймом в возмещение произведенных им расходов по изобретению.

– Я вынимаю серьезную сумму из нашего дела, – сказал он, протягивая чек изобретателю, очарованному любезностью, решительностью и доверием диктатора, – но в полной уверенности, что мы вернем ее, как только сепараторы «Альфа – Лаваль» выйдут из производства…

– Не сомневаюсь в этом, – ответил Бетхольсгейм, – пока дело находится в руках такого человека, как вы…

Они разошлись, довольные друг другом. Немецкий изобретатель остался на год в Швеции. По соглашению с Бернстремом, он должен был получать известное отчисление с каждого проданного сепаратора в уплату за свой патент, и в его прямых интересах было помочь Бернстрему создать совершенную машину, которая могла бы не только стереть с лица земли все другие машины подобного рода, но и отбить надолго охоту заниматься изобретением новых.

В качестве конструкторов Лаваль и Бетхольсгейм сошлись в мастерских «Сепаратора». Нисколько не претендуя на славу единственного создателя совершенной машины, Лаваль с большим интересом ознакомился и с патентом Бетхольсгейма.

– Ну что же, кажется, мы сделаем хорошее дело, – сказал он Бернстрему. – Немецкие тарелки удвоят выгоды нашей машины.

Когда ретхольсгейм сконструировал первые сепараторы нового типа, на испытание машин явился и Лаваль.

Занятый всецело в это время своей турбиной, он довольно равнодушно отнесся к машинам, которые демонстрировал Бетхольсгейм, но на совершенное отсутствие вибрации в них он невольно обратил внимание.

– Интересно, как вы этого добились? – спросил он.

– Изумительно просто, – ответил Бетхольсгейм, улыбаясь, так как сам очень гордился своей конструкцией, – гибкостью и податливостью всей системы в целом… Вот, смотрите…

Но Лаваль уже не интересовался более ничем. Он со смешной досадой стукнул себя по лбу, посмотрел пустыми глазами на Бетхольсгейма и уныло сказал, взглянув на друзей:

– Господа, я идиот!

И ушел, провожаемый недоумевающими взорами присутствующих.

Бернстрем попросил Бетхольсгейма не придавать значения чудачествам Лаваля, и несколько озадаченный немец, закуривая сигару, стал продолжать демонстрирование машин.

Испытания были произведены очень тщательно, и они дали самые положительные результаты.

– Эта машина совершенна, – доложил Бернстрем правлению. – С ней мы завоюем весь мир. Теперь надо только поставить производство и создать основные типы…

Бетхольсгейм разработал несколько типов ручных и машинных сепараторов, и они пошли в серийное производство. Расчеты диктатора оказались правильными.

Разрез барабана сепаратора «Альфа – Лаваль»

Выпуск новых усовершенствованных типов сопровождался широкой рекламой, и так как машины вполне оправдывали рекламу, распространение их, организованное с необычайной ловкостью Бернстремом, превзошло даже его собственные ожидания. За двадцать лет Бернстрем выпустил на мировой рынок три четверти миллиона сепараторов «Альфа – Лаваль» только с собственных предприятий общества.

Но на этом он не успокоился. За эти годы ему удалось организовать акционерные общества, эксплуатировавшие тот же патент «Альфа – Лаваль» в Америке, Франции, Германии и Австрии.

Американские предприятия по своему размаху даже превзошли предприятия самого «Сепаратора» в Стокгольме.

Остро отточенный карандашик, торчавший в кармашке Бернстрема, командовал колоссальной армией, распоряжался огромными средствами.

Лаваль же допродавал свои акции.

Облеченное в акционерную форму общество «Сепаратор» являлось предприятием, имевшим главной задачей захват рынка путем создания монопольных условий сбыта своей продукции.

Отдельными членами «Сепаратора» оказывались уже целые крупные предприятия и юридические лица.

В. И. Ленин в своей работе «Империализм, как новейший этап капитализма» показывает, как в форме акционерных обществ происходит сращивание банкового и промышленного капиталов путем приобретения банками акций промышленных и торговых предприятий, вступления директоров банков в члены правлений торгово-промышленных предприятий и наоборот, и как, с другой стороны, можно посредством организации цепи зависимых одно от другого акционерных обществ, так называемых «обществ-дочерей» и «обществ-внуков», владея не слишком большим капиталом, господствовать над гигантскими областями производства.

Цитируемый в этом труде В. И. Ленина немецкий экономист Гейман следующим образом описывает эту так называемую «систему участия», которую отлично понял гениальный Бернстрем.

«Руководитель контролирует основное общество (буквально – «общество-мать»); оно в свою очередь господствует над зависимыми от него обществами («обществами-дочерьми»); эти последние – над «обществами-внуками» и т. д. Если обладания 50 процентов капитала всегда бывает достаточно для «контроля» над акционерным обществом, то руководителю надо овладеть лишь 1 миллионом, чтобы иметь возможность контролировать 8 миллионов капитала у «обществ-внуков». А если этот «переплет» идет дальше, то с 1 миллионом, говоря схематически, можно контролировать 16 миллионов, 32 миллиона и т. д.».

В силу этого «переплета» американские предприятия акционерных обществ «Лаваль-сепаратор компани» в Нью-Йорке, «Лаваль Пацифик компани» в Сан-Франциско и «Лаваль-компани» в Монреале и ряд европейских акционерных «обществ-дочерей» и «обществ-внуков» очутились под контролем Бернстрема.

Механика этого дела была очень проста. При организации «Лаваль-сепаратор компани» в Нью-Йорке, явившейся «обществом-дочерью» для «Сепаратора» в Стокгольме, Бернстрем оставил за правлением «Сепаратора» половину всех акций нового общества и получил таким образом решающее большинство, так что фактически все вопросы, касавшиеся деятельности «общества-дочери» решались в Стокгольме.

При организации «Лаваль Пацифик компани» в Сан-Франциско общество «Лаваль-сепаратор компани» в Нью-Йорке оставило за собой половину акций этого нового общества, явившегося по отношению к нему «обществом-дочерью», а по отношению к Бернстрему уже «обществом-внуком». Но, так как обществом «Лаваль-сепаратор компани» в Нью-Йорке распоряжался Бернстрем, а обществом «Лаваль Пацифик компани» в Сан-Фрациско распоряжалось нью-йоркское «дочернее» общество, то фактически и этим новым «обществом-внуком» стал распоряжаться Бернстрем, не приобретя ни одной акции «внука».

Организованное впоследствии общество «Лаваль-компани» в Монреале, половина акций которого осталась за «Лаваль Пацифик компани», явившееся для стокгольмского «Сепаратора» уже «обществом-правнуком», попало по той же схеме также в распоряжение Бернстрема, хотя он не покупал ни одной акции этого общества.

Имея, таким образом, лишь пакет акций нью-йоркского «общества-дочери», примерно на миллион крон, Бернстрем мог контролировать деятельность всех американских предприятий, отпочковавшихся последовательно от «Лаваль-сепаратор компани», общий капитал которых достигал баснословной цифры в несколько десятков миллионов крон.

Между тем далеко не одни только воротилы из правления «Сепаратора» и пайщики общества получали материальные выгоды от изобретения Лаваля. Значение его было гораздо серьезнее, и в этом легко убедиться, проследив, например, историю развития сепараторного дела в России.

Первый сепаратор Лаваля был выписан из Швеции и продан в России знаменитой молочной фирме братьев Бландовых, по инициативе одного, из наследников Людвига Нобеля, уже в 1888 году.

Успех сепараторов побудил механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге приобрести у Лаваля лицензию на право строить его сепараторы. Производство их было организовано в 1890 году и составляло очень значительный отдел на заводе, так как было исключительно выгодным ввиду высоких пошлин, которыми облагались сельскохозяйственные машины, привозившиеся из-за границы.

Русские Нобели успешно конкурировали в России с агентами Бернстрема, распространявшими сепараторы шведского производства.

В 1897 году пошлины на сельскохозяйственные машины были сняты, и Бернстрему с его «друзьями» открылось широкое поле деятельности и в России. Однако Нобель не сдался даже и перед Бернстремом. Начатое на заводе дело не было оставлено. Оно было лишь превращено в самостоятельное предприятие торгово-технического характера, которое, учась у Бернстрема, организовало на тех же принципах свою собственную агентуру, представлявшую собой уже через пять лет значительный отряд в три тысячи человек.

Товарищество «Альфа – Нобель» стало продавать около двадцати тысяч сепараторов своего производства ежегодно. Столько же примерно удавалось пристроить здесь и Бернстрему.

Вместе с распространением сепараторов шла продажа и других машин, нужных молочной промышленности: маслобоек, холодильников, маслообработников, пастеризаторов, фильтров, и принадлежностей, служащих для переработки молока и производства молочных продуктов.

Надо заметить, что до распространения сепараторов масло перевозилось лишь в топленом виде, причем такое масло, несмотря на очень высокое содержание жировых веществ, расценивалось очень низко. Введение сепараторов внесло переворот в молочное дело и создало совершенно новую промышленность по выделке сливочного масла, которое в скором времени стало вырабатываться в таком значительном количестве, что составило заметную статью российского экспорта.

По официальным данным, экспорт сливочного масла, прошедшего через сепараторы, возрастал по пятилетиям, начиная с 1892 и кончая 1912 годом, чуть ли не в геометрической прогрессии: в первое пятилетие он составля 1½ миллиона пудов, а в последнее – 18 миллионов, т. е. в течение двух десятилетий возрос более чем в десять раз.

Соответственно возрастало и распространение сепараторов: если за первые пять лет после появления первого сепаратора в России их было продано всего 500 штук, то за пятилетие 1908–1912 годов одним только товариществом «Альфа – Нобель» было продано 55 тысяч сепараторов.

Но русский рынок, с его чрезвычайно отсталым сельским хозяйством, с слабо развитым животноводством, с чрезвычайно бедным, в массе своей нищенствовавшим крестьянством, несмотря на свою обширность, вовсе не стоял в центре внимания Бернстрема.

Предоставляя грабить этот рынок своим лицензиатам, кстати сказать, имевшим огромный опыт в этом деле, внедряя русский керосин вместо американского, – сам Бернстрем предпочитал иметь дело с более богатыми рынками Европы и Америки.

Они привлекали его, однако, не только своим высокоразвитым сельским хозяйством. Получив в свои руки патент Бетхольсгейма, Бернстрем вернулся к тому, с чего едва не начал, было, Лаваль во время своих первых опытов с сепаратором, именно к идее использования сепараторов в других областях промышленности, идее, высказанной, но не осуществленной Хассельбомом.

Как только было налажено производство основных типов молочных сепараторов, неутомимый диктатор поставил перед своими конструкторами вопрос о создании серии промышленных сепараторов. Раз сепаратор Лаваля мог быть применен всюду, где требовалось разделить смесь жидкостей или выделить твердые примеси из жидкости, при условии существования хотя бы самой незначительной разницы в удельном весе разделяемых частей смеси, то перед сепаратором, как ясно видел Бернстрем, стояли почти безграничные возможности.

К использованию их и обратился завоевательный талант диктатора.

Неизбежное загрязнение смазочных масел, столь широко потребляемых всеми машинами, особенно же двигателями внутреннего сгорания, создавало постоянную опасность повреждения машин и вызывало излишний расход масла. Очистка смазочных масел сепаратором Лаваля могла сберечь машину, и потому в первую очередь Бернстрем выпустил промышленные сепараторы для этой цели.

Первые же опыты установок этих сепараторов на промышленных предприятиях у всякого рода силовых машин и станков доказали полную целесообразность применения промышленных сепараторов.

Экономия, достигаемая установкой сепараторов для очистки смазочного масла, скоро вознаградила предприятие за первоначальные расходы не только уменьшением потребления масла, но и уменьшением опасности быстрого изнашивания машин, перебоев в работе и дорогостоящих ремонтов.

Очистка сепаратором жидкого топлива в двигателях Дизеля сократила расходы по эксплуатации дизельных установок. Большое применение нашли себе сепараторы в электротехнике для очистки изоляционных масел, в винной, каменноугольной, дрожжевой, шерстяной промышленности. Тысячью способов эксплуатировало капиталистическое хозяйство изобретение Лаваля, и менее всего выгод из него извлекал он сам.

Борьба с природой и полная победа

Лаваль возвратился к работам над осуществлением своей турбины в полной уверенности, что решение труднейшей задачи им найдено.

Опыт сепаратора приводил к убеждению, что следует расположить вращение всей системы вокруг центра тяжести турбинного колеса. Вся эта гибкая система должна была состоять из обладающего одинаковой прочностью во всех точках турбинного колеса, представляющего собой «диск равного сопротивления», гибкого вала и подвижных шарикоподшипников.

Ведь и собственный сепаратор Лаваля в начале опытов с ним, при скорости в 6–7 тысяч оборотов в минуту легко начинал вибрировать. Это продолжалось до тех пор, пока Лаваль, по мысли одного из своих помощников, не ввел в конструкцию шарикоподшипников, незадолго до того, именно в 1879 году, впервые появившихся и получивших широкое распространение в велосипедах.

Самым сложным вопросом, требовавшим предварительных экспериментов, был вопрос о применении длинного, сравнительно тонкого и, следовательно, гибкого вала. Идея эта была очень смелой. Для людей, опиравшихся на грубый повседневный опыт, казалось бесплодным конструировать машину такого рода: если жесткие, мощные валы вибрировали при лавалевских скоростях, то тонкий, гибкий вал, очевидно, должен был просто-напросто привести к катастрофе при первом же испытании машины.

Только уважение к Лавалю заставляло удерживаться от того, чтобы не сказать ему:

– Ваши большие скорости неосуществимы, и надо бросить все это дело, дорогой Густав!

Из осторожности Лаваль не стал, как обычно, строить сразу машину, но предварительно произвел опыт с обычным камышовым прутом, насадив на него тяжелый деревянный диск. Этот диск с камышовым валом был приведен во вращение с большой скоростью на старом токарном станке, находившемся в мастерских. К величайшему удивлению присутствующих Лаваль оказался прав: гибкая система при таких скоростях оправдывала полностью свое назначение, и тонкий камыш оказался более стойким в работе, чем жесткий деревянный негнущийся вал.

Робсам, бывший теперь ближайшим сотрудником Лаваля, пожал ему руку. Лаваль даже не улыбнулся. Он только заметил:

– Надо спешить с постройкой машины. Завтра я дам чертежи.

Это было 17 февраля 1889 года. В этот день Лаваль коротко отметил в своей записной книжке:

«Опыт с камышовкой вполне удался».

Наутро он явился в мастерские с готовыми чертежами турбины, и постройка опытной машины была произведена с лихорадочной быстротой.

Оставалось, однако, сделать еще один и очень большой шаг на пути к практическому применению турбины: нужно было добиться возможности снизить слишком большое число оборотов до такой величины, которую можно было бы применять для работы трансмиссий и динамомашин.

Так же, как ранее, к слишком уже совершенно действующему сепаратору Лаваль должен был вносить поправку своим эмульсорном, так и в этой быстроходной турбине следовало что-то сделать, чтобы уменьшить ее скорости, радовавшие сердце изобретателя, но практически никому не нужные.

Являясь простейшей активной турбиной с одной ступенью давления и одной ступенью скорости, т. е. турбиной, где вытекающий из сопла пар всю потенциальную энергию давления превращает в кинетическую энергию движения, которая в свою очередь превращает всю свою скорость в работу на одном венце рабочих лопаток, – турбина Лаваля для наивыгоднейшего и полнейшего использования «парового ветра» должна была развивать скорость до 30 тысяч оборотов в минуту, скорость практически не применявшуюся ни в одной современной рабочей машине.

Снижения числа оборотов турбины можно было достигнуть или непомерным увеличением диаметра турбинного колеса, – что практически тоже никуда не годилось, так как сделало бы всю установку неприемлемо громоздкой, – или же применением специальных передач.

Во время опытных работ Лаваль пошел по этому второму пути. Снижение числа оборотов турбины производилось при опытах с помощью зубчатых передач, канатов, ремней и фрикционных муфт. Наиболее практической оказалась зубчатая передача, и Лаваль остановился на ней.

Он применял сначала прямые зубцы с чрезвычайно малым шагом, а затем исключительно углообразные косые зубцы.

Надо отметить, что эта конструкция была также очень смелой, ввиду того, что скорость на окружности турбинного колеса во много раз превышала скорости, применявшиеся до сего времени на практике.

Но Лаваль теперь уже имел полное право не считаться с техникой своего времени и шел впереди ее. Правда, эта геликоидальная зубчатая передача в турбине Лаваля, уменьшавшая в зависимости от размеров турбины и давления пара примерно в десять-четырнадцать раз число оборотов рабочей машины, соединенной непосредственно с турбиной, против числа оборотов вала турбины, – явилась основным недостатком турбины, но выяснилось это значительно позднее.

Турбинное колесо и геликоидальная передача Лаваля

У самого Лаваля только первые опыты с бронзовыми зубцами на большом колесе передачи оказались неудачными, так как зубцы от большого числа ударов крошились. При замене бронзы сталью этот недостаток был устранен, с дороговизной же и общим неудобством передачи Лаваль в это время не имел повода считаться.

Победа над сопротивлением материала, во всяком случае, была Лавалем достигнута.

Первая турбина Лаваля, выпущенная на рынок, появилась в 1890 году. Незначительная мощность машины – всего 5 лошадиных сил – не могла, разумеется, привлечь к ней внимания крупных предпринимателей. Новый двигатель представлял собой лишь любопытный опыт, не имевший большого практического значения.

Сведения в технической литературе о турбине Лаваля были даны английскими журналами в 1892 году, а шведскими немного ранее.

Однако широким техническим и промышленным кругам новый двигатель стал известен лишь с появлением его на всемирной выставке в Чикаго в 1893 году.

На этой выставке демонстрировалась активная одноступенчатая турбина Лаваля, мощностью в 5 лошадиных сил, делавшая до 30 тысяч оборотов в минуту. К этому моменту своего развития турбина Лаваля еще не имела своей позднейшей формы диска равного сопротивления, той формы, которая так характеризует блестящее умение Лаваля пользоваться математикой в наиболее трудных, особенно для того времени, задачах динамики.

Первая турбина Лаваля мощностью в 5 лош. сил

Тем не менее в изумительном машинном павильоне выставки, среди всех новейших достижений мировой техники, турбина привлекала всеобщее внимание. Она открывала техникам всего мира новые пути к использованию кинетической энергии пара и опрокидывала привычные воззрения о неспособности струи пара дать сколько-нибудь значительную силовую мощность, годную для применения в промышленности. В этом было величайшее значение нового двигателя, присланного шведским изобретателем.

Между тем к этому времени не прекращавший дальнейших работ по усовершенствованию своей турбины Лаваль имел в сворм портфеле уже ряд новых патентов в этой области. Одни из них не нашли себе применения в дальнейшем и остались лишь историческими документами, свидетельствующими о той работе, которую вел изобретатель: так, им был взят патент на уменьшение числа оборотов турбины введением в сопло вместе с паром сильно перегретой воды; патент на регулирование с помощью гидравлического сервомотора; патент на введение диффузора для отработанного пара, и ряд других.

Другие же усовершенствования сделались решающими для дальнейшего развития турбины: сюда относится, во-первых, новый способ закрепления лопаток с елочными хвостами между двумя шайбами, составляющими вращающуюся часть турбины, замененный вскоре еще более простым и надежным способом – закреплением лопаток на одном цельном диске, и, во-вторых, применение в турбине конденсатора, описанное в патенте 1891 года за № 20449.

Как известно, конденсатор, т. е. особый аппарат, внутри которого сгущается путем охлаждения отработавший в машине пар, впервые примененный к паровому двигателю Уаттом, чрезвычайно повысил коэффициент полезного действия паровой машины. Еще большее значение конденсатор имеет для паровой турбины.

Конденсация, или сгущение, пара, т. е. превращение его в воду, имеет своей целью получить в конденсаторе некоторый вакуум, т. е. разреженный воздух, пониженное атмосферное давление. Этот способ получения вакуума, впервые открытый все тем же Папином, относится к самым остроумным изобретениям человека. Газообразный пар, наполняющий наглухо закрытый сосуд и, стало быть, вытеснивший оттуда некоторую часть воздуха при охлаждении стенок сосуда водой сгущается в воду, имеющую ничтожный объем, вследствие чего в сосуде атмосферное давление понижается, образуется вакуум.

Так как с увеличением давления пара тепловая энергия его возрастает, а с понижением давления уменьшается, то, подводя к турбине пар высокого давления и отводя его в конденсатор при самом незначительном давлении, можно тем большую разность давлений или тем больший перепад тепла превратить в механическую работу, чем выше давление пара в котле и чем глубже вакуум в конденсаторе.

Опыт паровых машин, работавших с конденсацией пара уже в течение десятков лет, всецело подтверждал справедливость теоретических выводов, сделанных еще Сади Карно. Но применением конденсатора к турбине Лаваль не ограничился.

– Если природой поставлен предел для глубины вакуума, – заметил он однажды Тюко Робсаму, испытывая конденсатор, – до которого мы почти дошли, то я не вижу предела, до которого мы можем доводить давление пара….

– Предел ставит прочность материалов… – ответил Робсам.

– Но и при настоящем состоянии техники, я думаю, можно доводить давление пара и до ста и до двухсот атмосфер… – сказал Лаваль. – А мы до сего времени не переступаем предела десяти-двенадцати атмосфер… – добавил он с презрением. – Как только мы кончим с турбиной, мы займемся вопросом высоких давлений пара…

Идея эта прочно застряла в воображении Лаваля.

– Большие скорости, высокие давления – вот путь современной техники… – стал повторять он все чаще и чаще.

В турбине, где можно устроить широкое сообщение с конденсатором и не надо прибегать к клапанам, как в паровом двигателе, имеется возможность использовать весьма глубокий вакуум, и применение конденсатора к паровой турбине сразу же повысило коэффициент ее полезного действия.

С внесением всех этих усовершенствований Лаваль перешел к постройке более мощных турбин, которые стали находить себе распространение. Они применялись не только для вращения динамомашин, но и употреблялись как обычные двигатели на разного рода небольших предприятиях.

Мощность этих турбин была невелика. Главным образом строились турбины в 20, 40 и 60 лошадиных сил.

Турбина Лаваля со снятым кожухом

Это были активные одноступенчатые турбины с парциальным подводом пара, т. е. с подводом не по всей окружности. К турбинному колесу (Ь), сидящему на тонкой горизонтальной оси (h), пар подводится по нескольким, установленным под острым углом к плоскости колеса, соплам, с коническим расширением на конце (а). Число этих сопл зависело от мощности турбины и давления пара.

Двадцатисильная турбина, например, имела восемь сопл. Пар поступал сплошной струей из оконечника сопла на лопатки, что избавляло от необходимости в особом, непропускающем пара соединении между соплом и турбинным колесом.

Сопла приделывались к закрытому, кольцеобразному каналу (с), присоединенному к главной пароподводящей трубе (d), снабженной паровпускным клапаном. Часть сопл можно было закрывать клапанами с ручным маховичком для того, чтобы при меньшем притоке пара через остальные сопла было возможно работать при полном давлении, не уменьшая его паровыпускным клапаном, что способствовало более экономичной работе турбины.

В турбине утилизировалась только живая сила истекающего из сопла на лопатки колес пара. Расширения пара в самом колесе не происходило, как это имело место в цилиндрах паровых двигателей.

Соплам был придан такой вид, что пар в них уже расширялся до атмосферного давления, соответствующего давлению в кожухе турбины. Благодаря увеличению объема пара получалось значительное увеличение скорости его истечения, и таким образом вся заключавшаяся в паре энергия превращалась в механическую работу на лопатках турбинного колеса.

Скорость истечения пара при давлении в котле в пять атмосфер и давлении в кожухе турбины в одну атмосферу достигала 770 метров в секунду. При наличии же конденсатора с вакуумом, примерно до одной десятой атмосферы, скорость истечения повышалась до 1100 метров в секунду.

Эта очень большая скорость на деле не вполне использовалась в турбинах Лаваля, так как при полном ее использовании скорость по окружности была бы чрезвычайно большой. Окружная скорость построенных Лавалем турбин не превышала 350 метров в секунду. При всей своей изобретательности он не мог выполнить всех требований относительно прочности материалов, предъявляемых центробежной силой при больших скоростях.

Кроме того при больших скоростях слишком увеличивались потери на трение турбинного колеса о воздух.

Колеса турбин состояли из двух крепких стальных дисков, между которыми были укреплены отдельные лопатки. Диаметр колеса в турбинах мощностью от 5 до 100 лош. сил соответственно достигал 10–60 сантиметров. Двадцатисильная турбина имела колесо в 20 сантиметров диаметром; окружная скорость его достигала 300 метров в секунду; число оборотов доходило до 30 тысяч в минуту.