マンエンジン

複動式マンエンジンの運転

マンエンジンとは、鉱山に設置された往復梯子と固定式のプラットフォームからなる機構で、鉱夫の作業階への往復移動を補助するものです。19世紀にドイツで発明され、 20世紀初頭まで コーンウォールの錫鉱山と銅鉱山で重要な役割を果たしました。

手術

コーンウォールの例では、動力は水車、あるいは鉱山の蒸気機関によって供給されていました。[ 1 ]蒸気機関または水車は、一連の「ロッド」と呼ばれる梁に連結され、互いに固定されて坑道の底まで伸びていました。これらの梁は、通常12～15フィート（3～5メートル）の往復運動をするように配置されていました。ロッドには、エンジンのストロークと同じ間隔で小さな足場が取り付けられ、坑道の壁には固定式プラットフォーム（「ソラー」[ 2 ]）が設けられ、それぞれの可動式プラットフォームの上下位置と一致するように間隔が空けられていました。可動式プラットフォームは、通常12インチ（30センチメートル）四方と小型で、鉱夫がロッドの中心線近くに立つことで坑道の側面から安全な距離を保つことができるように設計されていました。同じ理由から、グラブハンドルは常に足場の真上に取り付けられていました。[ 3 ]

坑夫は昇降する際に、移動式プラットフォームに乗り、次の固定式プラットフォームまで運ばれ、そこで降りて待機する。次のストロークの終わりに次の移動式プラットフォームが一列に並び、坑夫はそこに乗り、この動作を繰り返す。坑夫は同時に昇降することができた。交代地点での一時停止は、2人の坑夫が交代できるほど長く（通常2～8秒）[ 4 ]設けられていた。これを容易にするため、一部の施設（タヴィストックのデヴォン州グレート・コンソール鉱山など）では、坑道の両側に固定式プラットフォームが設​​置され、片側は下降する坑夫用、もう片側は上昇する坑夫用とされていた[ 5 ] 。坑道と坑夫の全重量が上部の連結部にかからないように、カウンターウェイト（石を詰めた大きな箱を「シーソー」状の水平梁で固定）が設置されていた。最も深い坑道では350ファゾム（640メートル）以上まで潜ることができ 、水平の側坑道に一定の間隔で追加のカウンターウェイトが設置されていた。[ 6 ]

ドイツのオーバーハルツ鉱山博物館にある2本のロッドの例

一般的なバリエーションでは、一対のロッドが使用され、片方のロッドが上昇すると同時にもう片方のロッドが下降する。鉱夫は、ロッドが方向転換する際に、固定された位置で待機するのではなく、ロッドからロッドへと移動した。[ 1 ] [ 6 ]

ロータリー式蒸気エンジンはビーム式エンジンより適していることがわかりました。重いフライホイールの一定速度により、方向転換の間に予測可能な休止期間が得られるのに対し、ピストンがロッドに直接作用する場合は、カタラクト調速機で制御されていても、待ち時間が不規則に長くなったり短くなったりして乗客を驚かせる可能性があります。[ 4 ]コーンウォールでは、ゴドルフィンのホエール・リース・マン・エンジン（ポンプ・エンジンをこの新しい用途に改造した）のみが、ロッドに直接作用するピストンで駆動されていました。[ 3 ]マン・エンジンに使用されていないときは、ロータリー・エンジンをウィム（風力発電機）の動力源としても使用できるという利点がありました。

歴史

ドイツ、ニーダーザクセン州のサムソン坑道にある 1837 年のマンエンジンに乗っている人
コーンウォールのドルコース鉱山のマンエンジンの底部

この装置の最も古い例は、19世紀前半のドイツのハルツ山地の銀鉱山地域で見られ、水車に連結されたクランクで駆動されていたが、同じ操作方法を使用するバケットホイスト（「ハーケンクンスト」）は17世紀からスウェーデンの鉄鉱山で使用されていた。[ 1 ] [ 7 ]これらは、鉱夫が木製のポンプロッドにスパイクを刺して縦坑を上っていったビームポンプの非公式な改良から発展したものと思われる。 [ 1 ]ビームポンプは深い鉱山では一般的であったため、鉱夫を運ぶための適切なプラットフォームを作るのは当時としては簡単な開発だった。最初の正式なエンジンは1833年にニーダーザクセン州クラウスタールの鉱山に設置されました。検査官ヴィルヘルム・アルバートと管理者ゲオルク・デーレルは、下層に新しい排水横坑が作られた際に使われなくなった水車駆動ポンプを使用して、足場と手すりを隣接する往復ポンプロッドに固定しました。 [ 6 ] [ 8 ]同じ地域のザンクト・アンドレアスベルクのサムソン鉱山にある1837年の人力エンジンは、1922年に水力から電力に転換されましたが、現在も使用されています。[ 9 ]

この装置は、王立コーンウォール工科協会から最優秀設計賞を授与された後、1842年1月にコーンウォールに導入された。受賞者のマイケル・ロームは、レドラス近郊のランナーにあるトレサビアン鉱山の所有者のために装置を製作した。[ 10 ] [ 11 ]彼は、水車で駆動するダブルロッド設計を使用した。[ 1 ]その年の10月、ロームは水車を蒸気エンジンに置き換えることを提案した。内径36インチ (91cm)、ストローク6フィート (1.8m)の複動式蒸気エンジンが、5:1の減速比の平歯車を介して採用された。同時に 、マンエンジンビームのストロークが6フィートから12フィートに増加された。[ 6 ]エンジンは1日6時間しか使用されませんでしたが、ボイラーは常に運転温度に保たれました。 [ 12 ]鉱夫の移動時間（どちらの方向でも）は約1時間から24分に短縮され、シフトあたりの生産量は5分の1増加しました。[ 13 ]

19世紀末までにコーンウォールの鉱山には12台以上のマンエンジンが設置されましたが、これらは通常、使用上の安全性が高いと考えられていたシングルロッド型でした。[ 1 ]ケーブル式巻上機が利用可能になると、マンエンジンは引き続き使用され、特に坑道が完全に垂直ではなく、吊り下げられたケージを牽引する巻上機が使用できない場合に使用されました。適切に配置されたローラーと、トラニオンに取り付けられた「フェンドオフ」をいくつか設置することで、ロッドは坑道の底まで到達することができました。これは経済的な理由も関係していました。ポンプに必要なロッドを、わずかなコスト増でこの追加機能に使用できたのです。このような坑道でスキップやキブルが使用されたとしても、[ 14 ]（「スキップウェイ」を走行する）転倒動作のため、人を運ぶには実用的ではありませんでした。

安全性

ノルウェー、コングスベルクのコンゲンス・グルーヴに設置されたツインロッド・エンジン

鉱夫たちは、地下の作業場に到着するまで賃金が計算されなかったため、ためらうことなくこれらの装置を使い始めた。当時の安全に関する研究では、マンエンジンの使用は本質的に危険ではあるものの、実際には長いはしごを登るよりも安全であると結論付けられた。ハードなシフトの終わりに担ぎ上げられて登る方が、はしごを登って疲労による落下の危険を冒すよりも危険が少ないのだ。[ 15 ] [ 16 ]一部の鉱山、特にドイツでは、ローラーやチェーンが破損した場合の落下を防ぐため、ぴったりとフィットするローラーやチェーンのすぐ上にくさびやカラーが設置されていた。[ 6 ]

レヴァント鉱山事故

1919年10月20日の午後、コーンウォール州セント・ジャストのレヴァント鉱山でマンエンジン事故が発生した。100人以上の鉱夫がエンジンに乗って地上へ引き上げられていたところ、ロッド上部の金属製ブラケットが破損した。重い木材が坑道を転落し、側板もろとも流され、31人が死亡した。ロッドに取り付けられていた最上部の安全横木は、落下しすぎた場合に固定棚（「敷居」）に引っかかるはずだったが、破損により位置がずれ、作動しなくなった。[ 17 ]マンエンジンは交換されず、鉱山の最下層は放棄された。[ 18 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d e f Buckley, J. Allen (1992). 「マンエンジン」.コーンウォール鉱業. ペンリン、イギリス: Tor Mark Press. pp.  27– 29. ISBN 0-85025-334-9。
  2. ^オックスフォード英語辞典。
  3. ^ a bサーモン、ヘンリー（1862年6月）「コーニッシュ・マン・エンジン」『鉱業と製錬の雑誌』1巻380頁。
  4. ^ a b D'Aligny, Henry; et al. (1870). 「鉱業と鉱石の機械的処理に関する報告書」. 1867年パリ万国博覧会における米国委員報告書. 第5巻. ワシントンD.C.: 政府印刷局. pp.  70– 71. OCLC 26017122 . 
  5. ^ナイト、エドワード・ヘンリー(1877).ナイトのアメリカ機械辞典. 第2巻. マサチューセッツ州ケンブリッジ:ハード＆ホートン. p. 1382.
  6. ^ a b c d eハント、ロバート編 (1867). 「マンエンジン」.ユーアの美術・製造・鉱山辞典第3巻. ロンドン: ロングマンズ・グリーン・アンド・カンパニー. pp.  28– 34.
  7. ^ワシントン州ジョンソン (トランス) (1911)。 「3：鉱山技師ポルヘム」。クリストファー・ポルヘム: スウェーデン技術の父。ストックホルム: Svenska teknologföreningen (スウェーデン技術協会)。 p. 165.OCLC 219899888。​ 
  8. ^クローカー、ワーナー（1995年）。ランス・デイ、イアン・マクニール（編）『技術史人物辞典』。ロンドン：ラウトレッジ。10、217頁 。ISBN 0-415-06042-7。
  9. ^ 「サムソン鉱山可逆水車とマンエンジン」 ASMEランドマークアメリカ機械学会。2015年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月20日閲覧。
  10. ^トレサビアン鉱山の主な所有者はジョン・ロジャースであった。
  11. ^コーンウォール鉱山世界遺産2007年3月5日アーカイブat the Wayback Machine
  12. ^「鉱夫協会」.コーンウォール・ロイヤル・ガゼット、ファルマス・パケット、プリマス・ジャーナル. トゥルーロ: 4. 1844年5月24日.
  13. ^マンチェスター・ガーディアン、1844年1月10日。
  14. ^鉱業用語集。運輸。英国規格協会。1967年9月。ISBN 0-580-34515-7。
  15. ^ミッチェル、ジョージ・A他 (1849). 1848年王立コーンウォール協会年次報告書. トゥルーロ: ハード・アンド・サンズ (ハーバード大学ホイットニー図書館のデジタル版). p. 74.
  16. ^ 「コーンウォールの鉱山におけるマンエンジン」 Cornwall-calling.co.uk . 2013年12月3日閲覧。
  17. ^ウィンスタンリー、イアン. 「1919年レバント錫鉱山事故」 . ノーザン鉱山研究協会. 2020年8月24日閲覧。
  18. ^ 「レヴァント鉱山のタイムライン」ナショナル・トラスト。 2013年8月24日閲覧。
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