» Котел паровоза
Котел современного паровоза в основной его конструктивной схеме сохранил ту форму, которую ему дал в 1829 г. Стефенсон, но по своим размерам чрезвычайно вырос. Поверхность нагрева котла паровоза "Ракета" была равна 12,8 кв. метров, между тем как в современных паровозах она достигает ЗОС-400 метров, а в Америке и еще более. Соот-ветственно с этим котел "Ракеты" давал в час до 800 кило-граммов цара, а мощные котлы в настоящее время дают свыше 15000 килограммов.
Паровозный котел состоит из следующих составных ча-стей: топки, цилиндрической части, дымовой ко-робки и пароперегревателя.
 Топочная коробка составляется иэ трех листов, толщиною до 17 мм: переднего или трубчатой решетки, заднего с шуровочным отверстием (для заброски топлива) и листа, образующего бока и нёбо топки. Листы топки склепываются между собой простым одно-рядным швом медными или предпочтительнее железными заклепками. Кожух топки составляется из пяти листов, толщиною от 14 до 17 мм., котельного железа или мягкой стали: заднего лобового листа, переднего ухватного листа, двух боковых и одного потолочного. Смотря по форме потолочного листа кожуха топки-цилиндрической или прямоугольной, топка носит название топки Крамптона или Бель пер а. Топка и ее кожух соединены внизу топочной рамой (железная кованная), с которой они склепаны двумя рядами заклепок. Отверстие для загрузки топлива-шуровочное отверстие-образовано в задних листах топки и кожуха подобным же образом, через посредство шуровочного кольца. Иногда же в этом отверстии листы топки и кожуха склепываются непосредственно друг с другом. Первый способ предпочтительнее в отношении более легкого ремонта. Кроме этих двух основных скреплений топки и ее кожуха, их листы в плоских частях, т.е. за исключением закруглений углов, укреплены между собою связями, ввинчен ными своими обоими концами с нарезкой в отверстия листов, снабженных тоже нарезкою. Разбивка отверстий для связей на листах делается квадратами, по 100 мм. в стороне. Диаметр связей обычно от 22 до 25 мм. Связи нарезаются из прутковой меди или мягкого связного железа. Выступающие концы связей расклепываются в головку и снабжаются с концов по оси каналами глубиной, немного превышающей длину нарезанной части связи; эти каналы служат для обнаружения лопнувших связей, так как при обычном лопании связи у нарезки канал даст течь. Плоские части потолка топки и кожуха соединены между собой таким же образом анкерными болтами мягкого железа или мягкой стали. Они ввинчены в оба листа и снабжены с одной стороны головкой, с другой-гайкой. Один или два ближайших к трубчатой решетке ряда обычно снабжается подвижными анкерными болтами, т.-г. такими, которые, удовлетворяя требованию поддерживать нёбо топки от продавлйвания давлением пара, позволяют кёбу топки в этом месте слегка приподыматься, следуя за удлинением кверху трубчатой решетки. Наилучшая конструкция таких подвижных анкерных болтов В и дана на черт. 215. В нижней части трубчатой доски топки выше ряда связей, соединяющих ее с ухватным листом, идет ряд лапчатых связей С, соединяющих этот лист топки с цилиндрической частью. Наконец, плоские части кожуха топки укрепляются уголками и соединяются с цилиндрическою частью продольными тягами; боковые стенки кожуха вверху -скрепляются еще поперечными тягами. Цилиндрическая часть D составляется из двух или, чаще, трех барабанов (обичаек) телескопически, т.е. со вставкою одного барабана в другой, или соединением двух крайних барабанов одного диаметра средним большего диаметра. При топке Крамптона соединение заднего барабана цилиндрической части делается непосредственно с листами кожуха топки. При топке Бельпера соединение этих частей делается через посредство выштампованного полукольца. Барабаны склепываются между собой двойными рядами заклепок. Продольные швы барабанов укрепляются накладками с двойными рядами заклепок. Спереди цилиндрическая часть закрыта передней труб-чатой решеткой, обыкновенно железной с выштампованным oфланцсел. Проход горючих газов из топки в дымовую трубу со вершается чрез дымогарные трубы. Дымогарные трубы укрепляются в отверстиях обоих решеток развальцовкой, т.е. уплотнением их в этих отверстиях, раскатыванием с помощью особого прибора-вальцовки. Дымогарные трубы в нестоящее время применяются исключительно железные, цельнотянутые. При медных задних трубчатых решетках, уплотнение в отверстиях которых не обеспечивало бы жестких железных труб при мягком металле самой решетки надлежащей плот-ности соединения-обычно применяется припаивание к задним концам дымогарных труб медных (красной меди) наконечников, развальцовка которых при одинаковой мягкости материала на конечникаи листа решетки обеспечивает надлежащую плотность. Обычный диаметр дымогарных труб 50 мм.-наружный, 45 мм.- внутренний, длина от 4,5 до 5,3 метра. При большой длине, встречающейся до 6,0 метров, диаметр труб берется больший, именно-55,57 мм. Отверстия для труб в решетках разбиваются рядами в шахматном порядке. Диаметр отверстия в- задней решетке делается на 3 мм. менее, а в передней на 2 мм. больше нормального наружного диаметра труб, которые и вставляются в котел из дымовой коробки. После вальцовки концы дымогарных труб, торчащие из отверстий задней решетки, закатывают, обра-зуя буртик. У передней решетки эта операция с концами труб не обязательна. На цилиндрической части располагается сухопарный колпак Е, приклепываемый к барабану над отверстием в нем. Он содержит прибор для пуска пара из котла,и его цель дать возможность брать пар из котла более сухим в месте наиболее удаленном от зеркала воды в котле. Барабан дымовой коробки Сделается из котельного железа, склепывается одним рядом заклепок с цилиндрической частью. Дымовая труба L применяется или коническая, или цилиндрическая. На продолжении оси трубы устанавливается в дымовой коробке конус, через который пар, выходящий в пароотводную трубу из цилиндров, вытекает, приобретая бла-годаря постепенному сужению поперечного сечения в конусе увеличенную скорость. Конус, совместно с дымовой трубой представляет ап па р ат-э жек-тор, с помощью которсго совершается высасывание воздуха и горючих газов из дымовой камеры в дымовую трубу, т.-е. создается тяга воздуха, необходимая для работы котла. Конус бывает двух типов: с постоянным сечением Бис переменным сечением выходного конусе второго типа внутри отверстия А. В головки конуса помещается грушевидное тело, перемещением которого вдоль оси конуса можно изменять площадь выхлоп-ного отверстия и тем менять скорость выхлопного пара. Конус располагается обычно аа уровне верхнего ряда труб. При расположении его ниже над ним укрепляется так называемый п е т и к о т-железный цилиндр с раструбом книзу, еяужащий направляющей для пара и создающий двойное за-сасывание воздуха из дымовой коробки-под юбкой петикота и над ним. Сифон; служащий для возбуждения тяги в дымовую трубу или для усиления тяги,на стоянке паровоза, представляет собгю железную трубу, согнутую в ко. ьцо и укрепленную концентрически отверстию конуса. В этой трубе вверху просверлены отверстия в 2 мм. диаметром, через которые и истекает пар, подаваемый из котла. Спереди дымовая коробка закрывается крышксй, запи-раемой с плотным нажатием маховичком-гайкой на болте, опирающемся в поперечную упорную балку, и четырьмя закладками по окружности крышки. Паровозный котел снабжается приборами, наличие которых обязательно вообще во всяком паровом котле, как относ; -щихся непосредственно к ею работе и обеспечению ее без-опасности. Таковы армату р а и гарнитура, к которым относятся: 1) Приборы по наблюдению за величиной давления пара в котле. Из них манометр указывает в каждый момент колебания этого давления, предохранительные клапана (два) сигнализируют превышение давления выше разрешенной величины. Обычно один из клапанов ставится на кожухе топки перед будкой машиниста, другой-на сухопарнике. 2) Приборы по наблюдению за уровнем воды в котле: водомерное стекло и водопробные краны. Нижняя гайка водомерного стею а и нижней водопробный кран стоят на уровне на 100 мм. выше нёба топки-наинизшем до-пускаемом. Для сигнализации о понижении уровня воды ниже допускаемого предела служат предохранительные пробки (две), ввинченные в i ёбо топки по продольной оси" впереди и сзади, со сквозным отверстием в ньх, залитым легкоплавким металлом, вытекающим при нагреве пробкиг когда уровень воды, понизившись, обнажит верх пробок. 3) Приборы для питания котла водой-обычно инжекторы,, а при питании подогретой водой-паровые насосы. 4) Приборы, служащие для спуска воды и очистки котла: спускной кран, промывательные люки и пробки. 5) Приборы подачи пара: регулятор, сифон, пароразборные колонки, вентили. 6) Сигнальный прибор свисток. 7) Гарнитура котла - паропровод, колосники,. зольник под топкой с дверцами-поддувалами, дверцы шуровного отверстия, дверцы дымовой коробки и пр. 8) Искроу держательные приспособления, бывающие двух родов: или в виде сеток в дымовой коробкег или в виде колпаков с сеткой на дымовой трубе. Имеется довольно много типов пароперегрева-телей на паровозах, но наиболее распространенным остался! Все-таки пароперегреватель системы В. Шмидта, которому принадлежит и заслуга введения перегрева пара на паровозах. Пароперегреватель В. Шмидта имел три варианта, из "оторых применяется исключительно третий тип-в жаровых трубах. Несколько верхних рядов дымогарных труб заменяются тремя или четырьмя рядами жаровых труб А диаметра (наружного) 127 мм. Каждая жаровая труба содержит в себе трубку пароперегревателя D (диаметром до 38 мм.), делающую четыре оборота в жаровой трубе, при чем два задних оборота образованы наваркой наконечников, а оба выходящих конца каждого элемента присоединяются помощью общего для них фланца к стенке коллекторной коробки С, имеющей две по-лости с отверстиями для пропуска пара вэлементы. Подача пара в коллекторную коробку производится трубой Б из сухо-парника, располагаемой на русских паровозах обычно снаружи с покрытием, конечно, изолирующим слоем и обшивкой. Из двух полостей коллекторной коробки одна наполняется насыщенным, другая перегретым паром. Горючие газы переходят через жаровые трубы в дымовую икоробку в пространство, огражденное кожухом с дверцами Е, управляемыми из будки машиниста и, кроме того, паровым. автоматом. При закрытых дверцах, что соответствует закры-тому регулятору, тяга газов через жаровые трубы прекра-щается, чем элементы предохраняются от перекала их- при отсутствии в них пара. Однако, практика германских желез-ных дорог показала возможность обходиться и без кожухов. Новейшие русские товарные паровозы типа 0 - 5 - 0 серии Э последней поставки германских и шведских заводов также не имеют этих кожухов и заслонок. Подогрев питательной воды имеет целью повысить полезное действие котла, расход теплоты на нагревание воды! в котором будет меньшим, уменьшить эффект охлаждения в котле при подаче в него питательной воды, отчего умень-шаются деформации в частях котла, происходящие от ко-лебаний в нем температуры, и, наконец, еще производить первоначальное выделение солей из воды не в самом котле, а вне его, в подогревателе. Для подогрева воды можно пользоваться теплотой отходящих горючих газов, отработавшего в машине пара или тем и другим совместно. При надлежащем устройстве подогрева температура воды перед входом в котел может достигать 90°-100° С, при которой инжекторы уже не могут действовать, и поэтому обычно применяются паровые насосы. Показан подогреватель системы Кнорра, весьма распространенный на паровозах германских дорог и испытываемый сейчас на паровозах СССР. Он состоит из железного резервуара В. Одна из крышек резервуара представляет коробку с двумя полостями со стенкой, в отверстия которой вставлены U образные трубки. Концы трубок вставлены в разные полости. Вода из тендера подается в одну полость, проходит по трубкам в другую и оттуда в котел. Пар в резервуар подается частью из пароотводящих труб, частью от парового цилиндра насоса А подогревателя, а также из парового насоса тормаза Вестингауза. Применение подогрева дает, как показала практика, до 15% экономии топлива. Поверхность стенок котла, через которые идет передача тепла воде, называется поверхностью на-грева. Она состоит из прямой поверхности нагрева, т.-е. подверженной непосредственному действию пламени, каковой является поверхность. топочной коробки за вычетом суммы отверстий в трубчатой решетке, и не прямой поверхности, подверженной действию только горючих газов, каковой является сумма поверхностей всех дымогарных и жаровых труб. Поверхность пароперегревательных элементов представляет поверхность перегрева. Поверхность нагрева можно подсчитывать, беря ее по внутренним или наружным поверхностям, т.-е. или со стороны-. Топливо, употребляемое на паровозах, имеет следующие величины теплопроизводительности: для дров от 2500 до 3800 колорий, для угля Х= от 6500 до 8300 калорий и для нефтяных остатков К= от 9500 до 11700 калорий в 1 киле-грамме топлива. Процесс преобразования знергии топлива в котле состоит из двух фаз: 1) Перехода энергии топлива при его сгорании в топке в тепловую энергию; 2) Передачи этого тепла через стенки поверхности нагрева котла воде; нагрева ее до температуры, соответствующей рабочему давлению; обращения воды в пар заданного давления, а в паровозах с пароперегревателями еще и нагрева пара до заданной температуры перегрева. Все эти преобразования энергии совершаются с известными потерями, понижающими коэффициент полезного действия котла. Топливо в топке сжигается на колосниковой решетке, через прозоры "которой и притекает через поддувало необходимый для горения воздух. Жидкое топливо сжигается в распыленном паром состоянии особым пульверизатором--форсункой. Количество теплоты, приготовляемой таким образом в единицу времени в топке в свою очередь зависит от следующих обстоятельств: 1) От площади Е(т2) колосниковой решетки, так как всякий сорт топлива может гореть только определенным слоем. 2) От количества подаваемого в топку в единицу времени воздуха. При этом требуется вообще количество воздуха примерно на 25-30% большее необходимого теоретически для химического процесса. Приток воздуха в топку из Поддувала происходит под действием тяги в дымовую трубу. В паровозе создание естественной тяги с помощью дымовой трубы, подобно фабричной трубе, невозможно, почему необходимая тяга прину-дительно создается посредством конуса, прибора, дей-ствующего совместно с дымовой трубой по принципу эжектора энергией отработавшего в паровых цилиндрах пара, направляемого из отверстия конуса вверх в дымовую трубу, заполняющего ее сечение и увлекающего за собой воздух и газы из дымовой коробки. Количество увлекаемого из дымовой коробки газа и, следовательно, степень разрежения, получающегося в ней, зависят от живой силы выхлопного пара т.е. от массы пара и его скорости и кроме того от частоты этих выхлопов в единицу времени. Масса пара за висит от степени наполнения цилиндров, скорость пара- от количества его и от скорости хода паровоза. |
||
 | ||