Регулятор

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Расположение регулятора

Регулятор является главнейшим органом управления ходом паровоза.

На наших старых паровозах регулятор расположен в сухопарном колпаке паровоза, в непосредственной близости к паросушителю. Лишь в самое последнее время получают распространение регуляторы, расположенные за коллектором, при чем эти регуляторы у мощных паровозов выполняются многоклапанными.

У паровозов, работающих насыщенным паром, вполне рациональным размещением регулятора, конечно, является внутреннее расположение последнего-в сухопарном колпаке. Появление перегревных паровозов сперва не изменило установившегося расположения регулятора.

По мере увеличения размеров паровозов размещение регулятора в колпаке оказывалось все менее и менее рациональным.

Во-первых, при увеличенных размерах регулятора увеличивался необходимый ремонт, производить который неудобно,-приходится снимать крышку сухопарника.

Во-вторых, паровоз оказывался все менее и менее «маневренным» (послушным), так как после закрытия регулятора машина должна была израсходовать пар, заполняющий регуляторную трубу, камеры насыщенного и перегретого пара коллектора, парорабочие трубы и, главное, пар, заполняющий все перегрева-тельные элементы; по мере совершенствования паровоза, как мы уже знаем, число перегревательных элементов возрастает; при этом объем их возрастает быстрее «роста» объема цилиндров. В особенности большой объем имеют элементы Элеско. Негибкость управления создает большие неудобства в особенности на маневровой работе-при подходе под поезд, на поворотном круге, под водяной колонкой и т. д.

В-третьих, при расположении регулятора в колпаке, перегревательные элементы при закрытом регуляторе значительно нагреваются, и срок их службы сокращается. До недавнего времени применялись особые автоматы перегревателя, открывающие выход газов из жаровых труб только при открытии регулятора. Такие автоматы состояли из цилиндра, расположенного сбоку дымовой коробки, поршня, перемещающегося в нем, и заслонок (дверок), регулирующих впуск газов сгорания в жаровые трубы. При открытии регулятора в цилиндр попадал пар, поднимавший поршень и повертывавший заходящий в дымовую коробку вал, на котором были насажены поворотные дверцы кожуха, закрывавшего выходы из жаровых труб. Газы устремлялись в жаровые трубы, и таким образом устанавливалась нормальная работа котла. Такие автоматы оказались нежизнеспособными из-за постоянного коробления дверок, валика и других частей, расположенных в дымовой камере. Автоматы часто отказывались работать и, после тщетных попыток их усовершенствовать, были вы брошены почти во всех странах. Лишь в США работает часть старых паровозов с такими автоматами.

Выбросить автоматы оказалось возможным потому, что срок службы элементов только незначительно уменьшается при их отсутствии, между тем как надежность работы паровоза существенно увеличивается.

Для всемерного удлинения срока службы перегревательных элементов оказалось весьма полезным перенесение регулятора за коллектор. В этом случае элементы оказываются всегда заполненными паром. Правда, при закрытом регуляторе движения пара в элементах нет, последние оказываются как бы тупиком, но все же заполняющий пар частично их охлаждает.

При размещении регулятора за коллектором трогание с места осуществляется сразу же перегретым паром. Наконец, достоинством такого расположения регулятора оказывается возможность устройства простого и доступного для ремонта на горячем паровозе наружного привода к регулятору, идущего сбоку котла. Сам регулятор, располагаясь в дымовой коробке, также легко доступен для осмотра и ремонта.

Но, расположив регулятор за коллектором, мы имеем и одно отрицательное явление: слишком резкое трогание с места, с толчком, и возникающая при этом опасность разрыва поезда. Действительно, при старом расположении регулятора проходящий через клапан или золотник регулятора пар постепенно поднимает давление в целой цепи последовательно расположенных объемов-парорабочих труб коллектора, элементов, золотника и самого цилиндра, что и обеспечивает плавное трогание с места. Здесь же регулятор, располагаясь за коллектором, обусловливает б ы-строе заполнение парорабочих труб золотникового и парового цилиндров и быстрое повышение давления на поршень.

Для того, чтобы получить спокойное трогание с места, для облегчения открытия регулято р'а, а также и по целому ряду других соображений; чрезвычайно полезным оказывается при-менение многоклапанного регулятора.

11ри расположении регулятора за коллектором приходится в сухопарном колпаке ставить главный запорный клапан для того, чтобы в случае необходимости вы ключить перегревательный коллектор и элементы.

Заметим, что паровоз сер. «М» снабжен двумя регуляторами: один из них расположен, как обычно, в сухопарном колпаке, другой-за коллектором. Такое решение вопроса, конечно, не является ни оригинальным, ни рациональным. Но усложнение паровоза здесь налицо.

2. Регулятор

Плоский регулятор

Фиг. 229.

В старину плоский 'регулятор пользовался исключительным распространением и при небольшом давлении пара и небольших размерах самого регулятора не вызывал особых нареканий. Огромное количество наших старых паровозов имеют плоские регуляторы

На фиг. 229 показано типовое выполнение плоского золотникового регулятора в применении к паровозу сер. «Ов». Наличие малого золотника, кроме основного-большого (см. фиг. 229), объясняется необходимостью разгрузить последний от котлового давления противодавлением из регуляторной трубы. Привод из будки перемещает прежде всего малый золотник, щелевые отверстия в лем пропускают пар в регуляторную трубу, давление в ней поднимается: после этого' дальнейшим перемещением малого золотника сравнительно легко приводится в движение и большой золотник, открывающий свободный выход пара. На фиг. 229 регулятор показан закрытым: перемещение золотников при открытии регулятора-сверху вниз.

Основные недостатки плоского регулятора-необходимость частой шаи-ровки золотников, все же неизбежный пропуск пара (при закрытом регуляторе) из-за коробления' золотника, большое трение в соприкасающихся частях, необходимость смазки золотников (трубка показана на крышке сухопарника). Некоторым недостатком является и отбор пара не из высшей точки сухопарника.

Клапанный регулятор

Клапанный регулятор имеет целый ряд преимуществ перед плоским. Он достаточно компактен, надежен, имеет значительно большую герметичность

(это очень важно, в особенности при повышенном давлении пара), требует небольшого ремонта, обходится естественно без смазки самого клапана, почти уравновешен (легкое открытие).

Перечнеленные достоинства клапанного регулятора обусловили огромное распространение последнего. На наших паровозах, выпущенных за последнюю четверть века, а также и на большинстве паровозов иностранной постройки получил распространение клапанный р е г у л я т о р Цара, показанный на фиг. 230. Корпус головки регулятора / укреплен на регуля-торном колене, в свою очередь приклепанном к стенке сухопарника. Регулятор имеет два клапана: большой 2, снабженный в своей нижней части разгрузочным поршнем, и малый 3. Последний выполнен в виде бурта на центральном стержне регулятора, управляющем открытием большого клапана. Стержень в своей верхней части заканчивается вилкой, шарнирно соединенной с рычагом 4 (см. левую проекцию). Повертывая рукоятку регулятора, машинист посредством регуляторного вала, идущего вдоль котла по паровому пространству, повертывает рычаг 4 и открывает таким, образом малый клапан.

2. Регулятор
Фиг. 230.

При открытии малого клапана пар проходит цо кольцевому зазору Ж в пространство иод разгрузочным поршнем и, кроме того, тремя путями в регуляторную трубу, а именно: через два верхние отверстия Е и через" отверстие Г внизу разгрузочной камеры. Суммарная площадь этих трех отверстий вдвое меньше полной плошади открытия малого клапана; поэтому нар успевает накапливаться во внутренней камере под поршнем и разгружает этот последний, чем облегчает открытие на большой клапан.

Диаметр разгрузочного поршня лишь немного меньше диаметра большого клапана; поэтому поднимающийся стержень нижней своей гайкой нажмет на нижнюю ступицу большого клапана и будет его поднимать без б о л ь ш о г о у с и-л и я. После открытия большого клапана пар по кольцевому каналу Д попадает в регу.тяторное колено и далее к перегревателю и цилиндрам.

2. Регулятор
Фиг. 231.

Отверстия Г и £ имеют и другое важное значение, а именно: попадающий в полость под разгрузочным поршнем пар уходит, как только что сказано, через эти отверстия в регуляторную трубу. Таким образом при закрытии регулятора па разгрузочный поршень снизу не будет противодавления, так-как пар из этого пространства под разгрузочным поршнем уйдет в цилиндры. Если бы этого не было, то закрытие большого клапана было бы затруднительным.

Рукоятка регулятора в будке машиниста показана на фиг. 231 в применении к паровозу сер. «С». Это-типовая конструкция. Для удобства работы машиниста ось рукоятки понижена против конца регуляторного вала и соединяется с ним серьгой. *

Многоклапанный регулятор

Мы уже знаем основные соображения, положенные в основу выбора многоклапанных регуляторов для мощных паровозов.

Простые одноклапанные регуляторы, хотя и лучшие по сравнению со старыми плоскими, все же имеют значительное мятие пара при малых открытиях большого клапана.

Но основной причиной, побудившей отказаться от применения одноклапан-ного регулятора для мощных паровозов, остается все же громоздкость всего устройства и большие размеры клапана, который должен пропустить в два и три раза большее количество пара у мощных паровозов по сравнению со старыми. Такой большой клапан был бы тяжел, притирка его была бы ненадежной (коробление), для открытия регулятора нужно было бы проектировать очень.

массивный привод, который разместить на паровозе тбыло бы затруднительно. Наконец, отказаться от применения одноклапанного регулятора пришлось потому, что, располагая регулятор за коллектором, т. е. в области перегретого до 400-440° С пара, мы должны в особенности бояться коробления клапана, тем более большого диаметра.

Применив многоклапанные регуляторы с четырьмя-шестыо относительно небольшого размера клапанами, мы освобождаемся от перечисленных дефектов обычного одноклапанного регулятора. Манипулирование рукояткой регулятора-легкое; мятие пара-меньше, так как ширина щелей для прохода пара в клапанах достаточно велика. Размеры клапанов невелики (диаметр 102 мм для паровозов сер. «ФД»и «ИС» вместо '61 у паровозов сер. «Эм>> и «Су»), коробление их незначительно, хотя все же для получения наибольшей герметичности и долговечности, а также и для уменьшения ремонта клапаны обычно выполняются из легированной стали.

2. Регулятор
Фиг. 232.

В конструктивном отношении многоклапанный регулятор очень удобен тем, что корпус его отливается за одно целое с перегревательным коллектором и паровое пространство над клапанами является одновременно частью объема камеры перегретого пара коллектора.

Но многоклапанный регулятор, расположенный, как обычно, за коллектором, не свободен'от некоторых недостатков. Во-первых, недостатком является общая сложность устройства, как это мы сейчас увидим, и, во-вторых, несмотря на применение легированной стали и небольшой диаметр клапанов, периодически требуется ремонт их именно из-за специфических условий такого расположения регулятора: помимо разъедания клапанов быстро движущимся перегретым !паром при каждом бросании воды котлом горячие стенки регуляторных полостей и сами клапаны, имеющие температуру 400° и больше, частично испаряют попавшую в них воду и покрываются слоем накипи, нарушающей герметичность клапанов, В этом смысле многоклапанные регуляторы паровозов «ТА» и «ТБ», отног гтельно часто бросающих воду, работают в особенно неблагоприятных условиях.

Сложность многоклапанного регулятора заставляет ограничиваться числом клапанов не свыше шести (США). Наши паровозы сер. «ФД» и «ИС» имеют четы-рехклапанные регуляторы. Кроме того, устраивается добавочный малый клапан для разгрузки рабочих клапанов.

Нь. фиг. 232 показано типовое устройство многоклапанного регулятора, изготовленного за одно целое с коллектором перегревателя. На чертеже дан поперечный разрез коллектора и камеры регулятора. Насыщенный пар входит в левый патрубок, проходит к элементам, перегревается и собирается над клапанами в правой верхней части рассматриваемой проекции. Устройство камер рассматривается в главе XII «Пароперегреватель-. Здесь рассмотрим детали собственно регулятора.

Камера регулятора состоит из трех полостей: верхней, расположенной над клапанами; средней, расположенной непосредственно под клапанами, снабженной патрубками парорабочихтруб к цилиндрам, и нижней, являющейся разгрузочной.

На фиг. 232а показан продольный разрез регуляторной камеры паровозов сер. «ФД» и «ИС »вертикальной плоскостью: все клапаны попали здесь в разрез. Рассматривая эту проекцию, мы видим расположенные в ряд четыре рабочих клапана А, В, С и Б и пятый малый клапан М, при своем подъеме сообщающий верхнюю полость с нижней разгрузочной. Все большие клапаны имеют длинные хвостовики с разгрузочными поршнями в нижней части, проходящими через горизонтальную перегородку средней и нижней полостей.

В нижней разгрузочной полости располагается регуляторный кулачковый вал. Каждая пара смежных кулачков охватывает нижний хвостовичок клапанов и толкает их вверх или вниз в зависимости от направления вращения вала (см. также фиг. 232).

Выступающий за стенку дымовой коробки конец регуляторного вала снабжается рычагом, надетым на квадрат вала. С этим рычагом соединяется тяга, идущая в будку машиниста.

Повертывая вал, мы открываем прежде всего малый клапан М. При подъеме малого клапана пар проходит в нижнюю разгрузочную полость и, нажимая снизу на разгрузочные поршни основных клапанов, облегчает их подъем.

2. Регулятор2. Регулятор
Фиг. 233.

Поочередное открытие клапанов достигается или постепенно увеличивающимся срезом части высоты кулачков или, лучше (более простая обработка кулачков), разной длиной нижних хвостовичков (отростков). Малый клапан имеет хвостовичок с минимальными зазорами по высоте относительно кулачков. Поэтому-уже небольшое повертывание вала, т. е. поворот рукоятки регулятора, вызывает подъем малого клапана. Первый рабочий клапан А имеет длину хвостовичкана 10 млі оолыпую и оудет оставаться в покос до тех пор, пока при дальнейшем повороте регуляторного вала соответствующая пара кулачков не нажмет на этот первый большой клапан. Следующий и все остальные клапаны имеют хвостовички на 5 мм длиннее предыдущего; поэтому, прежде чем э мм, ио каждый клапан не поднимется на следующий не тронется с места.

2. Регулятор

Такое устройство хвостовичков позволяет получить простейшими средствами поочередное открытие клапанов. Заметим, что при полностью открытом регуляторе на действительно нужную для пропуска пара высоту поднят только последний клапан-на 25 мм; все предыдущие подняты на большую высоту (30, 35, 40 и 50 мм), в особенности, конечно, малый клапан, начавший подниматься первым и поднимавшийся все выше и выше при повороте вала; такое чрезмерное поднятие первых клапанов есть только результат принятой кинематической схемы и никакого вреда, конечно, не приносит.

2. Регулятор
Фиг. 2336

На (риг. 2326 показан корпус коллектора и регулятора паровозов сер. «ФД» и «НС*. Рассматривая вторую сверху левую проекцию, мы замечаем, что в круглом отверстии горизонтальной перегородки между средней и нижней (разгрузочной) полостями регулятора сделано боковое углубление; оно показано и на отдельном разрезе (в большом масштабе) справа на фиг. 2326. Это углубление имеет значение в деле увеличения площади прохода пара через регулятор.

2. Регулятор

В обычных американских системах малый клапан является только разгрузочным. Чтобы использовать и его для пропуска пара к машине, и наших паровозах разгрузочный поршень первого большого клапана имеет упомянутые выфрезерованные пазы, не до- • г^-

ходящие до верхнего торца разгрузочного поршня, как показано на фиг. 233 справа. При подъеме клапана на высоту свыше 6 мм пар начинает проходить из разгрузочной полости в паро-рабочие трубы, и, таким образом, полезная площадь регулятора несколько увеличивается.

Клапаны (фиг. 233) изготовлены из высокосортной хромо-никелевой нержавеющей стали (электрической плавки); хвостовики, как изнашивающиеся части, сделаны сменными, вверт-ными, из ст.-5. Для улучшения своих механических свойств хвостовик нормализуется. На фиг. 233а показано детальное устройство клапана, а также и детали сальника регуляторного кулачкового вала и смазочного насоса вала. Для уменьшения трения в США часто применяют шариковый подшипник вала, как показано на фиг. 2336.

Рычаг регулятора наружного привода в применении к паровозам сер. «ФД» и «ИС» показан на фиг. 234.

В заключение напомним, что для удобства осмотра и

2. Регулятор
Фиг. 234.
2. Регулятор

притирки клапанов сверху дымовой коробки делается большой вырез, закрываемый щитком. Сняв щиток,. мы имеем свободный доступ к регуляторным клапанам, как это иллюстрируется фиг. 235. На фиг. 236 показан коллектор и регулятор со снятыми крышками для осмотра клапанов.

Главный запорный клапан

В заключение нужно указать, что наличие главного запорного клапана ь сухопарнике при регуляторе, расположенном за коллектором, является обязатель ным по эксплуатационным сообоажениям. При отсутствии этого клапана перегреватель являлся бы непссредственным продолжением парового пространства котла. Между тем перегреватель, в особенности элементы и крепление их к коллектору, требует периодического осмотра и проверки ксепления гаек элементов (на горячем паровозе).

2. Регулятор
Фиг. 236.

Главный запорный клапан показан на'приведенной ранышГ фиг.Г22б. Как видно, устройство самого клапана очень напоминает клапан регулятора Цара, но приводгк нему очень простой, заканчивающийся снаружи на самом колпаке; в будку машиниста привода нет, и уже одно это показывает, что главный запорный клапан 'не имеет оперативного назначения.

⇐ | Паросушитель || Конструкции паровозов || Парорабочие трубы | ⇒