Воздуходувные устройства для кузен

Горячая ковка металлов и сплавов стала возможной только тогда, когда появились надежные воздуходувные устройства. Первыми такими «устройствами» были рабы, которые через тростниковые или деревянные трубки дули в костер. Со временем, человек начал применять для подачи воздуха в костер шкуру (мех) животного — козла или барана, снятую «чулком», т. е. целиком. Все отверстия, кроме двух, в шкуре заделывались, в одно отверстие вставлялась глиняная трубка — сопло, а другое отверстие служило для засасывания воздуха внутрь шкуры. Человек за край отверстия поднимал часть шкуры и воздух входил во внутрь шкуры.

После этого он ладонью закрывал отверстие и, надавливая на шкуру, выпускал воздух в огонь. Так появились первые воздуходувные устройства — мехи, которые с различными изменениями просуществовали вплоть до XX в. Для создания более равномерного дутья на определенном этапе развития стали применять два меха и давить на них поочередно ногами. Чтобы нога не проваливалась при нажатии, под нее стали подкладывать дощечку — так мешок из меха преобразовался в «клинчатые» мехи. Основу таких мехов составляли две клиновидные доски, которые шарнирно крепились к массивному деревянному бруску — голове, а с противоположной стороны обтягивались кожей.

Первые конструкции клинчатых мехов были однокамерными, а с XIII в. начинают применяться 2-х и даже 3-х камерные мехи, которые давали длительное и равномерное дутье.

Рассмотрим конструкцию клинчатых мехов двойного действия (рис. 60) и принцип их работы.

Голова 1— основная часть мехов, которая соединяет все составные части. Спереди крепится сопло 2 — конусная стальная или чугунная трубка. С противоположной стороны крепятся три сердцевидные доски: верхняя 9 и нижняя 15— шарнир но, а средняя 11 — жестко. Кроме того, средняя доска имеет две цапфы, с помощью которых меха жестко крепятся к стойкам 6.

Нижняя и средняя доски имеют клапаны 13 и 14 для воздуха. Устроены они довольно просто (рис. 60, вид А): кусок кожи 16, одна сторона которого прибита к доске, перекрывает круглое отверстие (в нижней и средней доске). Сверху кожи прибит ограничивающий ее подъем ремешок 17.

Кожаная гармошка 10 соединяет верхнюю 9 и нижнюю 15 подвижные доски со средней неподвижной 11. Состоит гармошка обычно из 3-х отдельных частей (складок), каждая из которых соединяется с внутренним деревянным каркасом, по форме совпадающим с пери метром досок. Каждая складка прибивается к каркасу через тоненькие ремешки.

Крепление мехов у горна осуществляется следующим образом: голова жестко крепится в экране горна 5, при этом сопло 2 плотно входит в фурму.

Второе жесткое крепление осуществляется с помощью цапф, которые прибиваются к специальным стойкам 6, с противоположных сторон меха.

Качает мехи или сам кузнец левой рукой, или его помощники. От рукоятки 3 через деревянное коромысло 4 и вертикальную тягу 7 движение передается на нижнюю подвижную доску 15 мехов. При движении доски вниз клапан 13 обрывается и воздух поступает в нижнюю камеру, а при движении доски вверх клапан 13 закрывается, а клапан 14 открывается и воздух перетекает в верхнюю камеру и далее через сопло в очаг горна.

Клинчатые мехи двойного действия дают спокойное дутье, в результате чего создается ровное пламя и заготовки нагреваются равномерно. В тех случаях, когда надо увеличить дутье, на верхнюю доску меха кладут груз 8, а к нижней — подвешивают груз 12.

В зависимости от размера горна и проводимых работ кузнецы применяли мехи различных размеров: метровые, полутораметровые и двухметровые. Интересно отметить, что на изготовление одного меха шло от одной до трех воловьих или коровьих шкур.

К недостаткам клинчатых мехов следует отнести их громоздкость, быстрое изнашивание кожи из-за нагрева, относительно низкую производительность и трудоемкость процесса качания.

В настоящее время горн с мехами можно увидеть только в кузницах этнографических музеев.

Более современными по сравнению с клинчатыми мехами можно считать цилиндрические мехи, которыми оснащались небольшие переносные горны (рис. 61).

Принцип действия у них аналогичен действию клинчатых мехов, но их габариты значительно меньше.

Постепенно мехи начинают заменяться вентиляторами с ручным (рис. 62) или ножным приводом (рис. 63).

Преимущества их бесспорны: они значительно компактнее, имеют большую производительность и обеспечивают постоянную струю воздуха.

В современных кузницах применяются различные по мощности вентиляторы и турбины с электроприводом. Частота вращения крыльчатки в вентиляторах средней производительности достигает 1000—2000 мин-1, что создает скорость истечения воздуха из фурмы до 50 м/с. К недостаткам этих устройств следует отнести повышенную вибрацию и шум, поэтому лучше выносить их за пределы кузницы.