Клапаны беспарного хода паровоза

Описание устройства и основные принципы работы паровозов, фотографии паровозов

Относительное движение обычного золотника и поршня парового цилиндра таково что при закрытом регуляторе машина работает как мощный вакуум-насос Разность давлений в полостях цилиндра быстро останавливает паровоз, движущийся без вагонов, или создает значительное сопроти ление ходу поезда.

Для облегчения хода паровоза «без пара» необходимо тем или иным способом уничтожить или хотя бы значительно уменьшить это сопротивление.

Клапан Рикура

Простейшим «прибором беспарного хода паровоза»1 является клапан Рикура (фиг. 318), устанавливаемый на золотниковой коробке так, чтобы нижний его нарезанный хвостовик сообщался с полостью свежего пара. При открытом регуляторе клапан прижат к седлу, при закрытом же регуляторе-за счет разрежения во впускной полости золотниковой коробки-клапан опускается и пропускает в цилиндры воздух, тем самым в значительной мере уменьшая разрежение.

Основное достоинство клапана Рикура-чрезвычайная простота устройства. Это достоинство клапанов Рикура обусловило широкое распространение последних на наших старых паровозах. Такие же клапаны находят частое применение и на современных товарных паровозах Америки;они поставлены и на паровозах сер. «ТА».

1 Этот термин относится ко всей группе различных приборов, уничтожающих разрежение в цилиндрах, а не только к клапанам «Дрифтинг-вэлв», как это не вполне правильно трактуется в изданиях бывпл. «Локомотивопроект».

4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 317.
4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 318.

Клапан Рикура имеет ряд существенных дефектов, из-за которых на современных паровозах советской постройки его применять все же не следует.

Во-первых, холодный воздух, попадая в цилиндр, значительно охлаждает последний, чем увеличиваются потери пара на последующий прогрев цилиндров.

Во-вторых, при наличии клапанов Рикура воздух большими массами выбрасывается^ конус, и таким образом в дымовой коробке создается разрежение, усиливающее горение топлива (при закрытом регуляторе).

В-третьих, клапаны Рикура при обычном расположении их у цилиндров, т. е. на небольшой высоте (относительно рельсового пути), обусловливают загрязнение и сравнительно быстрый износ рабочих поверхностей цилиндров и поршневых колец; в особенности это загрязнение имеет место на путях с песчаным балластом, т. е. как раз на тех переконструированных путях, где работают наши старые паровозы, оборудованные клапанами Рикура. Этот последний дефект (загрязнение цилиндров) может быть частично устранен расположением клапана над дымовой коробкой, например на регуляторной трубе, как это сделано, в частности, у паровозов сер.«Л».

Байпассы

Недостатки клапанов Рикура давно уже заставили обратить внимание на необходимость создания более совершенного прибора.

По идее весьма остроумным и радикальным способом разрешения вопроса явились байпассы.

Схема работы всякого байпасса заключается в перепускании воздуха из одной полости цилиндра в другую и затем обратно-по трубе, сообщающей обе полости цилиндра (или выпускные окна в золотниковых втулках). На этой трубе устраивается то или иное приспособление, разобщающее обе полости при открытом регуляторе и сообщающее их тотчас же после закрытия регулятора.

На всех наших паровозах, оборудованных пароперегревателями и круглыми золотниками, вплоть до начала применения раздвижных золотников Трофимова, устанавливались байпассы различных систем, из которых наиболее распространенными являлись системы: Зяблова, Лысова, Мейнеке, Меллина и др.

Все эти системы байпассов рассчитаны на постановку их на цилиндры с круглыми золотниками. Цилиндры с плоскими золотниками снабжались обычно клапанами Рикура.

Основным и очень существенным надостатком всех существующих систем байпассов является лишь частичное устранение разрежения в цилиндрах, тормозящего движение паровоза с закрытым регулятором, что обусловливается затруднительностью постановки на паровоз громоздкого прибора-с такими размерами сечения перепускной трубы, чтобы перепуск воздуха из одной полости цилиндра в другую совершался совершенно свободно даже при больших скоростях движения паровоза. Кроме того работа клапанов, разобщающих одну от другой полости цилиндра, в большинстве случаев не вполне надежна; этот недостаток в особенности присущ наиболее распространенному в свое время бай-пассу системы Зяблова.

Другим недостатком байпассов является чрезмерное нагревание воздуха, беспрерывно перегоняемого из одной полости цилиндра в другую во все время езды с закрытым регулятором. Нагревание это часто бывает столь значительным, что смазка в цилиндрах обугливается и дает твердый нагар, царапающий цилиндр и быстро изнашивающий поршневые кольца.

Появление на паровозах золотников-байпассов системы Трофимова, обеспечивающих при езде без пара совершенно свободное сообщение между собой полостей цилиндров через выхлопные трубы (внутри отливки цилиндра), разрешило вопрос о лучшем способе байпассирования.

О золотниках Трофимова сказано в главе «Парораспределение».

Остановимся вкратце на новых для нас байпассах, поставленньгх на паровозе сер. «Я» (Гаррат); по типу этих байпассов, работающих удовлетворительно, сконструированы байпассы и для части паровозов сер. «ФД».

На фиг. 319 показан байпасе паровозов сер. «ФД». Количество байпас-сов-четыре на паровоз (по два на цилиндр). Прибор устанавливается на цилиндр так, чтобы отверстие А сообщалось с паровым каналом цилиндра, а отверстие В- с междудисковым пространством золотника. При работе паровоза под паром диференциальный золотник-клапан разообщает полости цилиндра, как показано на чертеже, так как правая часть корпуса сообщается с междудисковым пространством золотника; при закрытии регулятора золотник-клапан за счет разрежения в правой полости (а также и сжатия в полости А в известные периоды) перемещается вправо. Таким образом установленные на паровых каналах два прибора открывают сообщение между собой полостей цилиндра во все время холостой работы паровоза.

4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 319.

Что касается наших старых паровозов (с плоскими золотниками), то здесь применяются байпассы другой конструкции. Клапаны Рикура и на этих паровозах не дают удовлетворительных результатов. Поэтому предложенная Бондаревым конструкция байпассов, рассчитанных на постановку их на цилиндры с плоскими золотниками, получила некоторое применение в наших старых паровозах.

На фиг. 319 а показан эскиз бай-пасса Бондарева. Корпус байпасса (ч. л.-^устанавливается сбоку цилиндра так, чтобы два патрубка байпасса прилегали к двум отверстиям, прорезанным в паровых каналах Б цилиндра. Большой двухседельный клапан Е в показанном на фиг. 319 а положении разобщает полости цилиндра. При открытом регуляторе свежий пар из золотниковой коробки проникает под клапан по небольшой трубке К, показанной на эскизе, в нижнюю полость Д, перемещает клапан вверх, и полости цилиндра оказываются разобщенными одна от другой. При закрытии регулятора клапан опускается как за счет разрежения в нижней полости, так и за счет атмосферного давления воздуха на верхний поршень Ж; отчасти имеет значение и собственный вес клапана.

Паро-аоздушные клапаны

Почти независимо от байпассов, а отчасти и в дополнение к ним, на паровозах с круглыми золотниками получили большое распространение усовершенствованные клапаны, которые вместе с воздухом впускают в цилиндры и небольшое количество насыщенного пара. Паро-воздушные клапаны оказались вполне целесообразным прибором паровоза и применяются во многих современных паровозах.

4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 319а.
4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 320.

"Эти клапаны при разрежении в цилиндре впускают в них смесь воздуха и пара. Охлаждение и загрязнение цилиндров резко уменьшается. Систем клапанов, различающихся одна от другой лишь способом впуска пара в трубопровод к цилиндрам,-несколько. На фиг. 320 показана одна из рациональных конструкций-Лопушинского и Алешникова.

4. Клапаны беспарного хода паровоза
Фиг. 321.

Корпус клапана (на паровоз ставятся два клапана) устанавливается на камере перегретого пара коллектора перегревателя, как показано на фиг. 321.

Показанный на фиг. 320 большой всасывающий воздушный клапан за счет разрежения в коллекторе (при езде с закрытым регулятором) поднимается иввернутым в верхнюю часть клапана стерженьком открывает небольшой клапан в верхней части корпуса. К последней подводится по трубке свежий пар из котла. При открытии парового клапана в паропровод устремляется и пар из котла. Таким образом паро-воздушный клапан пропускает в цилиндры смесь воздуха с паром.

Заметим, что менее рациональной является постановка паро-воздушного клапана на камере насыщенного пара коллектора. Правда, здесь облегчается работа элементов (охлаждение их), но зато температура самой смеси настолько повышается, что смазка цилиндра начинает гореть (образуется нагар).

Если паровоз оборудован и золотниками Трофимова и паро-воздушными клапанами,-последние начинают работать при больших скоростях движения, когда поршень машины движется настолько быстро, что все же создается разрежение в цилиндре. В последнем случае паро-воздушный клапан является дополнительным элементом, еше более облегчающим движение паровоза с закрытым регу-лятором.р"*"** 75

і і.. ^^^Ш.Клапан («Дрифтинг-вэлв»

^ Клапаны «Дрифтинг-вэлв»" являются одними из приборов беспарного хода паровоза.

Часть паровозов сер. «ФД» была оборудована клапанами «Дрифтинг-вэлв». Эти клапаны отличаются от других систем клапанов (воздушных и паро-воздуш-ных) тем, что позволяют обойтись вовсе без впуска воздуха в цилиндры, заполняя последние небольшим количеством свежего пара низкого давления. Пар берется от сухопарника и по трубе диаметром 50 мм подводится к этому клапану, устанавливаемому на цилиндре.

На фиг. 322 показана установка клапана 2 и его трубопровода. Клапан устанавливается помощью фасонного патрубка на паровом канале цилиндра. На этом же чертеже показаны и другие трубы клапана: верхняя, идущая к парорабочей трубе цилиндра, и боковая 10, подводящая насыщенный пар от сухопарника котла. Небольшая наклонно подведенная трубка 3 соединяет среднюю полость корпуса клапана с выхлопной полостью золотниковой коробки 5.

Внутри корпуса клапана (см. фиг. 323) расположен перемещающийся вверх и вниз диференциальный поршень-золотник. При разрежении в парорабочей трубе золотник поднимается, и по радиальным окнам в его теле свежий пар поступает в паровпускную трубу и в значительной мере уменьшает имеющееся в ней разрежение. Воздуха в цилиндры не поступает во -се, последние работают в оптимальных условиях.

Недостатком клапанов «Дрифтинг» является сравнительно большой расход пара, постоянно имеющий место при езде с закрытым регулятором. Отчасти это соображение, отчасти несколько ненадежная работа (в части посадки) клапана обусловила необходимость применить на последних вновь строящихся паровозах сер. «ФД» бай-пассы (фиг. 319), а затем и золотники Трофимова.

4. Клапаны беспарного хода паровоза

⇐ | Смазочные устройства || Конструкции паровозов || Прочая арматура цилиндров | ⇒