Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Манометр

Роль котлового манометра на современном паровозе чрезвычайно велика и ответственна. Она получила отражение в ПТЭ, где в 186 пункт г говорится: «Котел каждого паровоза должен иметь не менее одного манометра для определения давления пара в котле. Манометры должны иметь контрольную стрелку и на циферблате красную черту, определяющую наивысшее допускаемое давление пара в котле. Манометры должны периодически проверяться с указанием на них даты осмотра»,

У всех старых паровозов манометр располагается, как правило, наверху кожуха топки, у лобового листа. Такое расположение манометры имеют, начиная еще с наиболее старинных паровозов с их небольшими низко расположенными котлами. По мере увеличения размеров котла манометр оказывался расположенным все более и более высоко. Уже у паровозов сер. «Э», «С», «Су» и других манометр расположен настолько высоко, что наблюдение за ним оказывается неудобным. Между тем манометр представляет собой наиболее ответственный прибор арматуры. У мощных котлов с их очень высоким кожухом наблюдение за манометром, помещенным вверху, было бы затруднительно.

Поэтому манометры всех мощных котлов располагаются значительно ниже-

примерно в центре лобового листа, над шуровочной дверкой, при чем манометр располагается в плоскости, не поперечной котлу, как это имеет место у всех старых паровозов, а продольной; манометр делается двусторонним-один •циферблат обращен к машинисту, а другой_к помощнику. В этом случае наблюдение за манометром очень удобно.

Наши мощные паровозы в настоящее время оборудуются двумя манометрами, приложенными тыльными стенками один к другому. В стадии освоения находится производство двусторонних манометров, у которых ось стрелки делается сквозной, проходящей через обе торцевые стенки манометра. Последние снабжаются циферблатами молочного стекла; помещенная в верхней части манометра, между циферблатами, лампочка ярко освещает циферблаты. Такие манометры получили широкое распространение в США и действительно чрезвычайно удобны.

Присоединение трубки манометра делается или к пароразборной колонке (непременно д о главного запорного вентиля колонки), или, как это выполняется у мощных паровозов, непосредственно к котлу. Всегда нужно следить за положением краника (вентиля) манометра; при неправильном присоединении трубки манометра (например, к пароразборной колонке з а парозапорным вентилем колонки), практиковавшемся у некоторых паровозов, манометр иногда оказывался вместе с другими приборами выключенным от котла, что абсолютно недопустимо.

В США за последние годы появился новый тип чувствительного манометра •«Кросби» с двусторонней трубкой, как показано на фиг. 189. Такой манометр при этой же шкале имеет значительно меньшие деформации трубки, т. е. оказывается значительно более надежным и долговечным.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны на всем протяжении эволюции паровоза претерпели целый ряд крупнейших изменений своей конструкции. Ненадежная работа клапанов, частое прикипание клапана к седлу, нечувствительность были весьма распространенным явлением для клапанов старых систем. Клапаны Рамс-ботома, простые пружинные, рычажные и целый ряд других-ненадежны и у новых паровозов не ставятся вовсе.

Нечувствительность клапана выражается в том, что клапан начинает открываться лишь после повышения давления в котле на х/з-х/г атм свыше рабочего давления; открывшись, клапан выпускает огромное количество пара, но садится на место с опозданием, когда давление в котле уже значительно упало и стрелка манометра отошла от красной черты. Такое запаздывание закрытия клапана объясняется «скоростным» подпором паровой струи, ударяющей снизу в клапан. Поэтому вполне исправный предохранительный клапан, отрегулированный, предположим, на 12 атм, не садится на место при упавшем до 1 \3/^атм давлении, так как к статическому усилию пара прикладывается усилие от скоростного напора и эта сумма двух сил оказывается большей, чем сила пружины. Неэкономичное выбрасывание больших количеств пара, этим отличаются наши старые системы клапанов, обусловило огромное распространение клапанов «Альфа» (в двух разновидностях), в которых влияние этого скоростного подпора сведено до минимума.

На фиг. 190 показан клапан «Альфа» в его наиболее распространенном на наших более или менее современных паровозах выполнении, но на вновь строящихся паровозах уже не применяемый.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

Выйдя из-под клапана и пройдя по кольцевому каналу, пар по каналам попадает в верхнюю часть корпуса, составленную из ряда дисков с просверленными в них мелкими отверстиями, сужающимися кверху. Небольшая часть пара выходит в четыре радиальных прямоугольных отверстия 6x21 мм, сделанных в корпусе (несколько выше клапана). На фиг. 190 два из этих радиальных отверстий попали в разрез (см. также нижнюю проекцию клапана).

Чувствительность посадки клапана на место может быть изменена регулировочным кольцом, сужающим или увеличивающим кольцевой канал возле самого клапана; последний над рабочей притирочной поверхностью имеет несколько увеличенный диаметр. Наличием кольцевого выступа на диске клапана обеспечивается подъем его на полную высоту-до 6 мм. Расположенные сверху пять сверленых шайб уменьшают скорость вылета пара: над клапаном здесь создается некоторое давление; скоростной подпор пара резко уменьшается, и именно эта особенность клапана «Альфа» обусловила его широкое распространение; клапан обычно открывается очень ненадолго, часто работает «отрывками» по нескольку секунд. Чем большее количество сверленых дисков, тем клапан более чувствителен, так как при этом более затруднен выход через них пара и тем больше давление сверху на клапан.

Заметим, что небольшая скорость выхода пара способствует более спокойному его вытеканию; последнее устраняет возможность бросания воды через клапан. Обычные клапаны старых конструкций, где пар из-под клапана выходит непосредственно в атмосферу, выбрасывают его с такой скоростью, что вода в котле вспенивается и частично выбрасывается в смеси с паром.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 190.

Но клапан «Альфа» все же имеет несколько дефектов: он сложен и дорог, короткая и весьма сильная пружина с течением времени теряет упругость, что резко понижает чувствительность клапана, изредка наблюдаются случаи поломки пружины и заедания стержня в верхней гайке.

В виду того, что особо высокой чувствительности (в части посадки) от паровозного предохранительного клапана не требуется, за последнее время на наших паровозах получили также большое распространение разновидности клапана «Альфа»-облегченной конструкции, значительно более дешевые и работающие удовлетворительно.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 191.

На фиг. 191 показан такой облегченный клапан, применяющийся на наших старых паровозах параллельно с клапанами «Альфа» нормальной конструкции. Обычно на сухопарнике ставился нормальный клапан «Альфа», а на кожухе топки-два клапана облегченной конструкции.

Этот клапан напоминает оригинальный клапан «Альфа», но без сверленых шайб и регулировочного кольца. Пар в основной своей массе выходит вверх по трубке, в которой размещена пружина, частью направляется через четыре радиальных канала, проходя к ним по направляющему хвостовик клапана стакану. Сечение хвостовика сделано крестообразным, ребристым. Выбрасывание части пара по этим радиальным отверстиям, уменьшая давление под клапаном, также способствует быстрой посадке клапана на место. Проход пара по верхней трубке несколько стеснен, вследствие чего над клапаном здесь также имеетсянекоторое давление. Такие клапаны значительно проще, дешевле и несколько надежнее клапанов «Альфа» нормальной конструкции, хотя немного уступают им в чувствительности.

За самое последнее время такие клапаны еще несколько видоизменены, как показано на фиг. 192, изображающей нижнюю часть упрощенного клапана. Верхняя часть клапана одинакова с предыдущим облегченным клапаном «Альфа». Здесь клапан имеет простую дисковую форму с четырьмя направляющими; радиальные выходы пара отсутствуют вовсе.

В итоге мы видим, что основное стремление конструкторов-получить простой, дешевый, надежно работающий клапан. Во всех старых конструкциях клапанов, в том числе и в клапанах типа «Альфа», мы имеем все же следующие дефекты: необходимость изготовления клапана и седла из дефицитной бронзы, сравнительная недолговечность притирочных поверхностей, опасность перекашивания клапанов, закипание их. Последнее, правда, устранено в упрощенном клапане «Альфа», где мы имеем плоскую притирку, а не под углом 45°, как это сделано в оригинальном клапане «Альфа»; но такая плоская притирка для получения нужной герметичности должна иметь крайне узкую притирочную поверхность (не шире 3 мм); последняя быстро обминается и требует повторных притирок. Наконец, общим дефектом всех без исключения наших старых клапанов является загромождение прохода под клапаном его направляющими ребрами. Наличие ребер заставляет значительно увеличивать диаметр клапана, т. е. увеличивать опасность перекашивания, заедания и закипания последнего.

При выборе типа предохранительных клапанов для наших мощных паровозов было обращено внимание на устранение перечисленных дефектов.

В США имеется вполне зарекомендовавшая себя новая конструкция предохранительного клапана системы Кросби. Такие клапаны были испытаны в наших условиях и оказались вполне отвечающими всем требованиям, предъявляемым к хорошему предохранительному клапану. На всех наших мощных паровозах сер. «ФД» и «ИС» поставлены клапаны типа Кросби (фиг. 193).

Самый клапан здесь поршневого типа, опирающийся на седло своей гладкой торцевой поверхностью. Верхний стакан корпуса является одновременно направлением для клапана. Итак, первое достоинство клапана-отсутствие ребер, стесняющих проход. Это положительное качество сейчас же повлекло за собой возможность значительного уменьшения диаметра клапана (проход имеет диаметр 35 мм). Второе достоинство клапана-+возможность изготовления как самого клапана,так и седла-втулки из стали вместо бронзы, и, следовательно, возможность осуществления плоской долговечной притирки. Здесь применена легированная (хромо-никелевая) сталь, достаточно устойчивая против коррозии и в силу своих высоких механических качеств обеспечивающая длительную герметичность при очень узкой притирочной поверхности. Ширина последней, как видно из фиг. 194, изображающей отдельно клапан и седло,- очень не велика и измеряется долями мм. Фиг. 194 показывает чрезвычайно характерное выполнение притирочной поверхности: клапан обточен на плоскость, а седло на небольшой конус (угол 3° к горизонтали). Такое взаимное расположение пригоняемых поверхностей обеспечивает почти полную невозможность прикипання клапана к седлу.

В остальном клапан Кросби напоминает обычный клапан «Альфа»: имеется также регулировочное кольцо; пар выходит по кольцевому ряду сверленых в корпусе отверстий (см. план на фиг. 193). Центральное нажатие стержня пружины на клапан обеспечивается стальным шариком, заклепанным в углубление стержня, как показано на фиг. 193.

Количество предохранительных клапанов на котле должно быть не меньше двух (согласно 186 пункт б ПТЭ). Огромное большинство старых паровозов имеет по три предохранительных клапана. Все клапаны- имеют то или иное приспособление, не допускающее изменения нагрузки на клапан (подтягивания пружины). После регулировки пружины натяжное приспособление запломбировывается (186 пункт е ПТЭ).

На регулировку пружин нужно обращать серьезное внимание. Для того, чтобы избежать одновременного открытия всех трех исправно действующихклапанов, пружины их регулируются по инструкции НКПС № т/514 так чтпбм один из них поднимался при достижении давления пара на 0,125 атм больше ра бочего, другои-при дальнейшем увеличении давления до 0,3 «т/сверх рабочего, „ третии-при увеличении давления на 0,5 атм сверх рабьего Работает обычно лишь один первый клапан. гаииыет

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

======

й= 0,6- Г),ггде: ' ^Т1У' <72>

с? - диаметр клапана в мм.

Аг- часовая расчетная паропроизводительность котла в кг.

14 18297 330/1

h - высота подъема клапана в мм. Рк - котловое давление пара (изб.) в кг/см2.

Другой формулой для определения диаметра предохранительного клапана является весьма распространенная в США формула ARA, дающая диаметр одного клапана и предполагающая постановку на котел двух-трех клапанов, отрегулированных на разные давления (интервал около 0,2 атм). Формула ARA имеет вид:

d=17-^_. (73}

Здесь cf-в мм, Нит-испаряющая поверхность нагрева в м2, h-в мм, ря-рабочее давление пара (изб.) в кг/см2.

Заметим, что количество и размер клапанов наших паровозов в общем удовлетворяют этим формулам.

Высота подъема клапана, снабженного направляющими ребрами, назначается согласно обычным правилам при конструировании клапанов; не следует лишь забывать, что ширина щели для прохода пара при конической притирке меньше геометрической высоты подъема и при принятом наклоне притирочной поверхности в 45° равна:

h' = h cos 45° =0,707 h. (74)

Заметим, что поршневые клапаны (без ребер) имеют необычно большую высоту подъема, достигающую

Л"=^^=^, (75) Алаы 4 ■ \ /

чго и позволяет применять очень небольшие диаметры отверстий (например, у «ФД» и «ИС» три клапана с диаметром прохода каждого всего 35 мм).

Расчету на прочность подвергаются как шпильки, укрепляющие корпус клапана на котле (затяжка 75%), так и пружина.

Пружина рассчитывается с учетом разницы напряжений в различных участках сечения проволоки.

Задавшись числом витков (в узких пределах шесть-семь витков) и выбрав подходящую по диаметру проволоку (ОСТ), определяем диаметр витка. Напряжение на кручение в спиральных пружинах равно, как известно

Здесь:

Q - нагрузка на пружину в кг. D - диаметр пружины (средний) в см. d- диаметр проволоки в см.

Эта формула предполагает, что напряжения в сечении проволоки одинаковы как в волокнах, ближайших к наружному, так и в ближайших к внутреннему диаметру пружины. Исследования проф. Тимошенко показали, "что волокна проволоки, ближайшие к внутреннему диаметру спиральной пружины, испытывают большие напряжения; это увеличение напряжения учитывается составленным проф. Тимошенко сложным коэфициентом К, на который и должно быть помножено значение RT. Величина

Am - 1 , 0,615 Am -A- m

где:

D

m =-.

d

Таким образом, окончательно расчетной формулой является:

8. q.D/jg-l 0,6154 Т пй* \4m-4 m J Величина RT допускается до 4300 кг/см2.

Общий прогиб пружины определяется по формуле:

где:

п - число рабочих витков;

g - модуль сдвига в кг/см2 для пружинной стали;

£ = 840 000 кг/см2. Остальные обозначения те же, что и выше.

Водомерное стекло

Обычные круглые водомерные стекла, столь распространенные на наших старых паровозах, имеют два существенных дефекта: во-первых, они крайне непрочны и недолговечны (стекло подвержено износу котельной водой), и, во-вторых, уровень воды в них настолько плохо видим, что в темное время суток часто приходится «искать» воду в освещенном искусственным светом стекле. Поэтому простые круглые стекла мало отвечают современным требованиям, в особенности при переходе на работу с повышенными форсировками, когда бригаде нужно быть особенно бдительной в части наблюдения за уровнем воды в котле.

Круглые стекла в новых паровозах заменяются значительно лучшими стеклами Клингера. Действительно, чтобы предохранить обслуживающих паровоз лиц от ранений осколками лопнувшего стекла, круглое стекло всегда снабжается (окружается) тем или иным защитным приспособлением, хотя бы в виде толстостенного корытообразного стекла с залитой в толщу его металлической сеткой. Такое защитное приспособление считается одним из удовлетворительных, так как осколки лопнувшего стекла никогда не могут разлететься в стороны. Дефектом такого корытообразного стекла, как впрочем и всякого другого защитного приспособления, является еще большее ухудшение видимости уровня. Во-первых, само стекло из-за большой своей толщины и выпуклости не достаточно прозрачно; во-вторых, сетка также затрудняет наблюдение за уровнем воды и, в-третьих, такое защитное стекло часто вскоре после постановки само лопается в десятке мест и не рассыпается только из-за сетки; трещины в стекле, с своей стороны, также ухудшают видимость уровня воды. Другим, также сравнительно хорошим, защитным приспособлением являются металлические рамки со вставленными в них толстостенными стеклянными плитками.

Стекла Клингера, свободные от недостатков старых круглых стекол, получили за последние годы огромнее распространение, и все вновь строящиеся паровозы снабжаются только такими стеклами.

Основное достоинство стекла Клингера--его механическая прочность. Случаи излома стекол редки. Другое достоинство стекла Клингера-окрашивание им воды в черный цвет, а пара-в серебристо-белый. Вследствие этого уровень воды в стекле отчетливо виден даже в полуосвещенной будке.

Стекло Клингера представляет собой массивную стеклянную плитку сечением 18 х 33 мм (или 17 х 34 мм) и длиной 220-250 мм. Этим стеклом закрывается вертикальное корытце-корпус, заполненный до некоторого уровня водой во время работы котла. Корпус снабжается двумя недлинными отростками- трубками, вставляющимися в обычные краны водомерного стекла.

Корпус может иметь несколько более сложную форму-для двух стекол, располагающихся под углом друг к другу и обращенных одно к машинисту и другое-к помощнику. На фиг. 195 показано такое двойное стекло Клингера (паровоз сер. «Эм»). Стекла прижимаются к корытцу-корпусу массивными крышками; для устранения поломок стекла при затягивании шурупов (глухарей) и для получения полной герметичности с обеих сторон стекла предусматриваются мягкие прокладки из клингерита.

Механическая прочность стекла очевидна; срок службы часто ограничивается лишь разъеданием опорных поверхностей стекла котельной водой; что касается другого достоинства-окрашивания воды в черный цвет, то это получается за счет имеющихся с внутренней поверхности стекла, обращенной к корпусу,

бороздок, идущих вдоль стекла, как показано на фиг. 196, изображающей вынутое из корпуса стекло Клингера. Смоченные водой рубцы пропускают луч света внутрь корпуса, и поэтому вода как бы окрашивает стекло в темный цвет. Несмоченное стекло (там, где корпус стекла заполнен паром) отражает обратно лучи света, и поэтому паровое пространство стеклакажется белым, резко разнящимся по окраске от водяного пространства. Это свойство стекла Клингера, основанное на законах преломления лучей, и оказалось решающим, обусловившим широкое распространение таких стекол.

Некоторым недостатком стекла Клингера нужно считать недостаточно большой угол наблюдения, так как самое стекло находится сзади толстостенной крышки, и приходится становиться перед стеклом, чтобы увидеть его показания. Применение двустороннего стекла впрочем сводит до минимума этот недостаток.

На наших старых паровозах ставится по одному стеклу; двустороннее стекло (на фиг. 195) должно считаться также одним стеклом, так как при порче хотя бы одной стороны приходится выключать все устройство. Мощные паровозы, как указано выше, снабжаются двумя стеклами Клингера, расположенными в правой и левой частях лобового листа (одно для машиниста, "другое для помощника). Согласно 186 пункт в ПТЭ «Котел каждого паровоза должен иметь не менее двух приборов для указания уровня воды в котле, при чем один из них-в виде трех водопробных краников и другой-в виде водомерных стекол». О водопробных краниках сказано ниже.

Нижний кран водомерного стекла располагается на одной горизонтали с высшей точкой потолка топки. Низший видимый в стекле уровень воды должен быть выше потолка не менее как на 100 мм (у мощных котлов-ПО-125 мм).

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. ГЭ5.
2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

Этого расстояния как раз достаточно, чтобы разместить кран стекл, уплотни-тельное приспособление трубки корпуса, а также и нижнюю часть корпуса Клингера. На фиг. 195 это расстояние в 100 мм проставлено, и черточкой показан низший уровень воды в стекле. Вблизи от водомерного стекла на лобовом листе укрепляется пластинка с указателем и надписью «Наинизший уровень воды а котле». Указатель наинизшего уровня устанавливается на высоте не меньше 100 мм над наивысшей гранью потолка топки (186 пункте ПТЭ). Ниже этой дощечки на соответствующей высоте делается другая отметка потолка (нёба) топки.

При наличии кипятильных труб в топке уровень в стекле сильно повышается вследствие резкого бурления воды около устьев этих труб. Поэтому показание стекла не будет соответствовать действительному уровню воды в котле. Чтобы избежать этого нежелательного явления, у нижнего крана стекла делают трубку, идущую внутри котла на длину 200-250 мм. Практика показывает, что снабженное такой трубкой стекло дает довольно точные показания. Можно также устраивать водяную колонку.

Верхний кран стекла должен быть расположен возможно выше, для того, чтобы избежать попадания в него вместе с паром и брызг воды, также искажающих показания. Наличие циркуляционных труб с их выбрасыванием воды в задний верхний угол парового пространства заставляет у таких паровозов переносить верхнее отверстие водомерного стекла на потолочный лист кожуха топки и тянуть от стекла соответствующей длины трубку.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 197.

Краны водомерного стекла должны давать возможность выключения стекла от котл.а, а также продувки как самого стекла, так и (отдельно) каналов, сообщающих стекло с котлом. Пробочные краны, применяющиеся на наших старых паровозах, работают неудовлетворительно: они часто парят, часто требуют ремонта (притирки пробок). За последнее время они стали заменяться вентиля-м и, работающими значительно лучше. Вентили водомерного стекла уже получили большое распространение. Для внесения единообразия в эту часть арматуры НКПС стандартизировал эти вентили. На фиг. 197 показаны стандартные вен-

ОСТ

тили водомерного стекла нкпс - • Все детали к ним также стандартизирова ост , ны-г.

НКПС 106/2-8

Для выключения стекла вентили изображенного на фиг. 197 типа закрываются порознь, независимо один от другого. Для облегчения и ускорения закрытия

1 Стандартные вентили водомерного стекла и водопробные краны по причине затруднительности изготовления стальных корпусов (литье) на наших заводах до сего времени распространения не получили; вследствие этого стандарты подлежат пересмотру с заменой металла литой стали на бронзу.

Кранов старого типа (при поломке стекла) на квадраты пробок надеты рычаги, соединенные серьгой: закрывая один кран, мы одновременно закрываем и другой. Для того, чтобы при лопнувшем стекле можно было закрыть нижний кран с минимальной опасностью обжечься паром, вырывающимся из отверстий сальников, у этого крана (вентиля) делается длинный стержень (см. например фиг. 186) с маховичком со стороны машиниста. Заметим, что при вентилях, требующих ряда поворотов маховичка, серьги, соединяющей вентили, сделать не удается. В этом случае удлиненный стержень делается только у нижнего вентиля, через который вырывается перегретая вода, обладающая значительно большей теплоемкостью и потому более опасная в смысле ожога, чем пар, выходящий из верхнего отверстия.

При оборудовании котла стеклами Клингера вопрос об удобном закрытии вентилей сам собой отпадает.

Водопробные вентили

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 198.

Независимо от типа водомерного стекла постановка трех водопробных вентилей (прежде кранов) считается безусловно обязательной (186 пункт е ПТЭ). Водопробные вентили в настоящее время НКПС стандартизированы; на фиг. 198

остпоказан стандартный водопробный вентиль нкпс 1р?д - .

Водопробные к р а н ы на всех вновь строящихся паровозах не применяются, так как они неудобны в работе (слишком резкое открытие) и требуют частогоремонта (притирка). Вентили свободны от этих недостатков.

Располагаются все три водопробных отверстия по одной прямой линии, обычно наклонной для увеличения расстояния между смежными вентилями. Нижний вентиль располагается на высоте низшего уровня воды в котле, т. е. на 100 мм выше потолка топки. У мощных котлов это расстояние увеличивается до 110-125 мм. На одной горизонтали здесь же располагается упомянутая раньше специальная дощечка с отметкой низшего уровня воды.

> Расстояние между водопробными вентилями по вертикали делается от 70 до 90 мм.

Под водопробными вентилями в непосредственной близости к ним укрепляется желобок со спускной трубкой, идущей вниз и заканчивающейся под полом будки машиниста. '

Водяная колонка %

Водяная или водомерная колонка является дополнительным элементом арматуры крупных котлов. Энергичное парообразование, значительно искажающее (в сторону повышения) показания стекла; большая длина котла, обусловливающая значительные колебания воды в стекле, и затруднительность вследствие этого определения истинного уровня воды; наконец, небольшая толщина лобового и шинельного листов, снабженных рядом больших отверстий, уменьшающих - прочность листа,-все эти соображения заставляют всемерно стремиться к обеспечению наиболее надежной работы мощных котлов.

Водяная колонка, во-первых, несколько приближает наблюдаемый уровень к действительному уровню воды в котле; во-вторых, уменьшает количество отверстий в листах. Колонка является промежуточным элементом, располагающимся между котлом и одним из водомерных стекол. На фиг. 199 показано примерное расположение водяной колонки (паровоз сер. «ТА»).

Сама колонка представляет собой стальной литой полый чилиндр диаметром 80-120 мм, располагающийся обычно справа на лобовом листе, в том месте, где должно было быть правое водомерное стекло. Верхнее и нижнее его отверстия соединяются с котлом обычным для водомерного стекла способом, но-соединительные трубы имеют сравнительно большой диаметр (например, верхняя труба имеет внутренний диаметр 38 мм). Таким образом эта колонка частью заполнена водой, частью паром. И вот к этой колонке и укрепляется второе (правое) водомерное стекло, в ее стенку ввертываются также и три водопробных вентиля.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

На фиг. 199 показано также водомерное стекло, и нанесены оси водопробных вентилей.

На фиг. 200 показана фотография водяной колонки в сборе со стеклом, и водопробными вентилями.

Прибор «ватер-аларм»

(Low Water alarm) Практика показывает, что, несмотря на опытность и внимательность паровозных бригад в целом, все же иногда у отдельных бригад из-за их недостаточной квалификации или небрежности имеют место случаи недопустимого понижения уровня воды в котле и расплавление предохранительных пробок.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

Подчеркиваем ошибочность частично распространенного в паровозной литературе мнения 1 о безопасности понижения уровня воды в котле, имеющем термосифоны, вплоть до обнажения потолка (из-за «охлаждения» его водой, выбрасываемой из термосифонов).

В США за последние 10-15 лет получают распространение особые приборы «Low Water alarm»2, устанавливаемые сбоку на цилиндрической части котла и особым свистком сигнализирующие машинисту об опасном понижении уровня воды.

Приборы эти поставлены на части работающих у нас паровозов сер. «ТА».

На фиг. 201 показан внешний вид прибора, а на фиг. 202 и 203 даны продольный и поперечный его разрезы.

Корпус прибора устанавливается на котле, как показано на фиг. 203; внутрь котла входит основная труба, заканчивающаяся немного выше горизонтальной плоскости, соответствующей низшему уровню воды. Эта труба, своим верхним концом заходящая в корпус-резервуар прибора, открыта сверху, и кроме того она же имеет небольшое отверстие в нижней части корпуса. Другой существенной частью является поплавок, всплывающий вверх резервуара при его заполнении водой и опускающийся при его опоражнивании. Рычаг поплавка при опу-

1 См., например, Мацнев и Януш, Конструкции паровозов, вып. III, изд. 1932 г. г стр. 22.

2 Точный перевод-«тревога из-за низкой воды»,

екании последнего открывает доступ пара к небольшому свистку, у креплен ному сбоку резервуара (см. фиг. 201).

В верхней части резервуара имеется отверстие (справа на фиг. 202), соединяющееся внешней трубкой (снабженной проверочным вентилем) с паровым пространством котла. По этой же трубке от тройника, показанного внизу на фиг. 201, пар подается и к свистку.

При нормальном уровне воды в котле за счет его котлового давления вода поступает из котла по внутренней трубке в корпус, заполняет его и держит поплавок в верхнем положении. При понижении уровня за пределы нижнего конца внутренней трубы в нее проникает пар. Теперь корпус прибора сообщается с «паровым» пространством, вследствие чего вода, заполняющая корпус прибора, постепенно стекает под действием собственного веса через-небольшое отверстие внутренней трубы (сделанное в нижней части корпуса) в котел. Корпус прибора опоражнивается, поплавок опускается, и свистонг дает длительный сигнал машинисту. Небольшой размер отверстия во внутренней трубе обеспечивает постепенный сток воды; это не позволяет поплавку быстро опуститься и заставить свисток работать при случайных резких колебаниях воды в котле. При подкачке воды и повышении уровня ее прибор снова целиком заполняется водой (имевшийся в нем пар конденсируется за счет^охлаждения прибора воздухом)^

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

Инжекторы (свежего пара)

Инжекторы являются почти исключительно распространенными приборами для питания водой паровозных котлов. Правда, за последние 10-15 лет получили некоторое распространение водоподогреватели, но все же и они ставятся всегда одновременно с инжекторами. Согласно 186 пункт а ПТЭ котел каждого паровоза должен иметь не менее двух независимых друг от друга приборов для подачи воды, из которых каждый должен обеспечивать полную подачу воды при максимальной форсировке котла.

Простота, надежность, компактность (при небольшом весе), а также и некоторый подогрев воды (до 55-65° С), подаваемой в котел, обеспечили инжекторам, их место в паровозной практике. Правда, инжекторы обладают и рядом дефектов; одним из наиболее существенных является почти полная невозможность регулирования подачи воды. Так как на паровоз ставятся мощные инжекторы, могущие восполнить убыль воды при наибольшей форсировке, то при меньших фор-сировках приходится пускать инжектор в ход на сравнительно непродолжительное время и все же несколько охлаждать котел поданной водой. В этом смысле водоподогреватель с его широкой возможностью изменять число ходов насоса и тем самым в широких пределах изменять подачу воды имеет, конечно, преимущество перед инжектором. Наилучшим режимом работы питательного устройства, достижимым лишь при наличии на паровозе водоподогревателя, является непрерывная подача в котел среднего расходуемого количества воды. При таком питании вода в стекле все время стоит примерно на одном уровне: при

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

-езде на подъем уровень воды несколько понижается, при езде на площадке остается в покое, при езде под уклон или на стоянке несколько повышается, но все эти колебания происходят в узких пределах.

По своему типу инжекторы делятся на две больших группы-«всасывающие» и «невсасывающие». Первые имеют особое устройство для всасывания воды, почему могут устанавливаться в будке машиниста и таким образом находиться в отепленном помещении (что желательно по условиям нашего климата). Вторые же имеют более простую конструкцию, работают надежнее, чем первые, но должны устанавливаться ниже дна водяного бака тендера, т. е. под будкой машиниста. На наших старых паровозах огромное большинство инжекторов-всасывающие. В США, в особенности в южных штатах, почти исключительным распространением пользуются невсасывающие инжекторы, как наиболее безотказные в работе.

Как указано, производительность инжектора должна быть такова, чтобы он безусловно мог пополнять убыль испаряющейся воды при наиболее напряженной работе котла. Если ряд наших более или менее современных паровозов (сер. «Ку», «С», «Су», «Щ», «Э») имеют испаряющуюся поверхность котла 170-^-240 м2, то часовой расход пара при большой по старым понятиям форсировке Z = 60 кг/м2 будет 10 200 +■ 14 400 кг. Подача инжектора должна с некоторым запасом возмещать расход воды; наиболее подходящим инжектором, получившим значительное распространение на перечисленных паровозах, считался инжектор с подачей 250 л в минуту, т. е. 15000 кг воды в час. Этому условию отвечает инжектор Фридмана RS № 11, имеющий диаметр нагнетательного сопла в наиболее узкой части 11 мм; производительность инжектора тесно связана, как известно, с диаметром этого сопла, почему инжекторам и присвоены номера, обозначающие диаметр сопла. Наши старые паровозы (сер. «О» всех индексов, «Н» всех индексов, «А», «Ж», «3», «К», «Р», «У») имеют инжекторы J>fe№ 9 и 10, подающие 180-210 л в минуту.

Сравнительная сложность изготовления инжектора, необходимость иметь обширный набор специального инструмента для обработки (и ремонта) многочисленных деталей его обусловили давно еще проведенную частичную нормализацию инжекторов, позволившую свести до минимума количество различных типов.

Инжектор RS № 11 до недавнего времени являлся наиболее мощным инжектором; других более производительных моделей заводы не вырабатывали, вследствие чего эти инжекторы приходилось ставить на сравнительно крупные паровозы, как например сер. «Л» и «М». В первом из этих паровозов (Нисп- 269,6м2) вопрос с питанием котла разрешен очень удачно постановкой небольшого дополнительного (кроме двух инжекторов RS № 11) инжектора № 7 невсасы-вающего типа. Этот инжектор у паровозов сер. «Л» устанавливается под будкой машиниста и, имея малую производительность (115 л в минуту), работает почти беспрерывно. Последнее позволяет не опасаться его замораживания.

Наиболее распространенной является постановка на котел двух инжекторов, справа и слева на лобовом листе (фиг. 186). Некоторые паровозы имеют три инжектора, например, сер. «Л». Что касается мощных паровозов сер. «ФД», «ИС», то последние требуют соответственно более мощных инжекторов. Во-рошиловградским заводом освоен инжектор Натана (невсасывающий) производительностью 400 л в минуту, т. е. отвечающий требованиям питания котлов сер. «ФД» и «ИС», форсировка которых примерно

295 ' '

Вода поступает в котел в переднюю его часть. Обычно питательная труба идет внутри котла.

Рациональным способом впуска воды в котле является подача ее в особый «питательный» колпак. Внутри последнего располагается составленная из небольших уголков сетка, показанная на фиг. 204.

Вода поступает через мелкие отверстия в изогнутых в кольца питательных трубах, расположенных над сеткой. Такое устройство труб и самой сетки обеспечивают раздробление относительно холодной воды на мелкие частицы, бы-

СТро ПрОГреваЮЩИеСЯ еще ДО ПОСТуПЛеНИЯ В ВОДЯНОе ПООСТПЯНГТЯО Ппипрогревании происходит интенсивное выделение ила и грязи ?Во7аиз сетки ели вается по водоочистительным листам, показанным на фи/ 205 с^набженным ™™ ным гофром для лучшего механического отделения[ ила и гп'.ГТл! РУ затем стекают в грязевик. отделения ила и грязи, которые вслед

„п^ДлЯ Уменьше™я веса и стоимости котла желательно отказаться от погтя новки громоздкого питательного колпака, не допуская, одн^оГрезкогоПМес?-"

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 204.

ного охлаждения и общего загрязнения котла. В этом смысле рациональной оказалась германская конструкция водоочистителя, показанная на фиг. 205а. Здесь питательные клапаны снабжены сетками, вставляемыми в котел.

Рассмотрим вкратце инжектор Фридмана /?5 № 11 (фиг. 206). На фиг. 206 помещен перечень деталей1 инжектора. Верхний конус ' называется паровым, средний (обозначен «у»)-конденсационным, нижний, расширяющийся по ходу воды, - нагнетательным. Названия труб даны на чертеже. Приподнимая «пусковую» рукоятку 7 7, мы впускаем сначала небольшое количество пара в кольцевое сопло, создающее разрежение в камере Д2. После подсоса воды открываем полностью клапан 15 и гоним воду в котел. В теле пробки

1 Подробное описание инжектора Фридмана /?Я № 11 см. Януш, Конструкции паровозов, вып. III, изд. 1932г., и Рышков, Паровозные инжекторы, изд. 1934 г. см. среднюю проекцию по фиг. 206.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 205а.

водяного крана имеется окно, установив которое против канала Л (см. план), мы подаем «дополнительную» воду непосредственно в конденсационную камеру (за счет разрежения в ней при установившейся работе инжектора) и тем увеличиваем подачу воды инжектором. «Добавочная» вода проходит через клапан-добавитель, автоматически закрывающийся при повышении давления воды в конденсационной камере до атмосферного. Инжектор после случайных срывов работы возобновляет автоматически свою работу («рестартинг»), выпуская через вестовой клапан случайно проникший в корпус воздух вместе с образовавшимися при срыве излишками воды. Выпуск воздуха и воды из конденсационного конуса осуществляется через щели в этом конусе; при нормальной работе всякого инжектора в этом конусе давление ниже атмосферного, и вестовой клапан поэтому автоматически захлопывается.

Что касается инжектора Натана (фиг. 207), то последний имеет ряд существенных отличий от наших старых типов и в частности от инжектора Фридмана № П.

Прежде всего укажем, что квалифицированное обслуживание современных паровозов, на ряду с общим повышением культуры как паровозных бригад, так и персонала депо, позволяет меньше опасаться применения невсасывающих типовинжекторов. Утепляя инжектор особым кожухом, как это практикуется для наших паровозов, а также предусматривая необходимость прогрева водяных труб, учитывая, наконец, уже имеющийся опыт (в зимних условиях) работы паровозов, оборудованных неутепленными невсасьшающими инжекторами, возможно пойти на постановку невсасывающих инжекторов и на других мощных паровозах. Если невсасывающие инжекторы вообще более надежны в работе, то инжекторы Натана в особенности обладают этим преимуществом.

Инжектор Натана имеет установленный отдельно от инжектора паровой «пусковой» клапан, как показано на фиг. 207, где справа дано общее расположение инжектора. Кроме того, инжектор имеет два вестовых клапана, расположенных последовательно один за другим; цель постановки двух вестовых клапанов-получение наибольшей устойчивости работы.

Наблюдение за пуском инжектора в ход очень удобно, так как вестовая камера снабжена особой трубкой, идущей вверх, в будку машиниста, и заканчивающейся над желобком водопробных вентилей. Трубка снабжена обратным клапаном; верхний ее конец изогнут над желобком водопробных кранов, так что вода, выходящая из нее при закачивании, попадает в этот желобок и дает знать машинисту, что инжектор еще не закачал.

Эта трубка указана справа на средней проекции фиг. 207.

В остальном инжектор Натана сходен с инжекторами наших обычных систем.

Устройство парового клапана к инжектору Натана показано на фиг. 208. Клапан располагается или в будке машиниста (пароюзы сер. «ФД и «ИС») или за ее пределами; привод к клапану выполняется в первом случае в виде рычага и во втором случае в виде рычага и тяги, идущей в будку. Тяга заканчивается рукояткой, могущей находиться в трех положениях: клапан закрыт (показано на фиг. 208), прогрев инжектор а-небольшое открытие клапана, и п о л н о е открыт и е-когда инжектор качает воду. Если клапан установлен в будке («ФД», «ИС»), то те же три положения может заниматьрычаг, возле точки опоры которого " укрепляется неподвижный гсектор с тремя соответствующими углублениями. Сектор показан и на фиг. 208,^хотя для данной установки («ТА») он является лишним.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 206.

1-Корпус инжектора.

3- Водяной кран (подача воды к инжектору).

4- Корпус водяного крана.

6-Рукоятка водяного крана.

8- Вестовой клапан.

9- Маховичок для закрывания вестового клапана.

13-Кольцевое сопло.

и-Камера впуска пара в центральное паровое сопло.

15-Паровой клапан (со стрржнем) впуска пара в центральное паровое сопло.

17- Рукоятка парового клапана.

19-Промежуточное сопло (над ним расположено конденсационное сопло «у»),

21- Канал от клапана-добавителя к конденсационной камере.

22- Крышка нагнетательной камеры.

23-Пожарная гайка. 26-Водоочистительная сетка. 37- Нагнетательное сопло. 40-К лапан-добавите ль. 42-Питательный клапан. А-Фланец крепления инжектора к лобовому листу.

Д-Водяная камера инжектора (здесь расположено кольцевое сопло 13).

Ж-Нагнетательная камера.

3-Клапан (со стержнем) нагнетательной камеры.

Л-Канал, идущий к добавительному клапану.

И-Патрубок вестовой трубы.

Ш-Канал от водяного крана к водянойкамере. Щ-Полость водяного крана. Ц-Отросток для пожарного рукава.

Паровой клапан почти полностью уравновешен. Перемещая шпиндель вверх, мы прежде всего торцом шпинделя приподнимаем малый клапан; пар по кольцевому каналу вокруг шпинделя проходит под разгрузочную часть большого клапана, после чего подъем последнего производится небольшим усилием.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла

:-г- Изготовляются инжекторы из бронзы (бр.ОЦ 10-2),как материала, не подверженного ржавлению. Попытки заменить бронзу чугуном не имеют особого успеха.

Корпус инжектора подвергается испытанию гидравлическим давлением на 25 атм; собранный инжектор испытывается на паронепроницаемость давлением в 18 атм, а также и на подачу воды (№9-170 л/мин., № 10-210 л/мин. и № 11-250 л/мин.) при давлении пара в котле 11-13 атм.

2. Арматура, обеспечивающая возможность нормальной и безопасной работы котла
Фиг. 208.

В заключение укажем, что помимо основной своей цели-питания котла водой, инжектор на паровозах выполняет целый ряд других вспомогательных функций. Прежде всего, инжектор может прогревать воду в тендере (пускают пар в инжектор, предварительно заперев вестовой клапан). Затем инжектором можно пользоваться для тушения пожаров в поезде или в ближайших к пути строениях; пожарный рукав привертывают к специальному отростку «Д» нагнетательной камеры, закрытому при нормальной работе инжектора пожарной гайкой 23 (см. фиг. 206). Пожарный отросток является обязательным на всех инжекторах согласно приказу Главного управления путей сообщения еще от 20/1 1921 г., № 337.

В виду того, что каждый паровоз может иметь один пожарный отросток, а инжекторов, снабженных ими на паровозе, имеется не меньше двух, отросток другого инжектора часто используется под постановку крана поливки угля, а на многих паровозах под постановку четырехходового крана для поливки угля и заливки золы в зольнике и в дымовой коробке.

⇐ | Арматура котла. Общие сведения || Конструкции паровозов || Арматура для содержания котла в исправном состоянии | ⇒