Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Паровозный котел

Паровоз: устройство и принцип работы

Паровозы, устройство которых на фоне других технологий сегодня является примитивным, до сих пор применяются в некоторых странах. Они представляют собой автономные локомотивы, использующие в качестве двигателя паровую машину. Самые первые подобные локомотивы появились в XIX веке и сыграли ключевую роль в становлении экономики целого ряда стран.

Устройство паровоза постоянно совершенствовалось, в результате чего появлялись новые конструкции, которые сильно отличались от классической. Так возникли модели с шестернями, турбинами, без тендера.

Сегодня устройство паровоза можно считать устаревшим, так как еще в середине XX века были созданы тепловозы и электровозы – более экономичные локомотивы. Хотя, как уже говорилось, даже сейчас паровозы продолжают работать.

Принцип работы и устройство паровоза

Несмотря на то, что существуют разные модификации конструкций этого транспорта, все они имеют три основные части:

• паровую машину;
• котел;
• экипаж.

В паровом котле получают пар – именно этот агрегат является первичным источником энергии, а пар – основным рабочим телом. В паровой машине оно преобразуется в возвратно-поступательное механическое движение поршня, которое в свою очередь при помощи кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное. Благодаря этому колеса паровоза вращаются. Также пар приводит в движение паровоздушный насос, паротурбогенератор и используется в свистке.

Экипаж машины состоит из ходовой части и рамы и представляет собой передвижное основание. Эти три элемента являются основными в устройстве паровоза. Также к машине может примыкать тендер – вагон, который служит хранилищем угля (топлива) и воды.

Паровой котел

При рассмотрения устройства и принципа работы паровоза начинать нужно с котла, так как это первичный источник энергии и главный компонент данной машины. К этому элементу предъявляются определенные требования: надежность и безопасность. Давление пара в установке может достигать 20 атмосфер и более, что делает его практически взрывчаткой. Нарушение работы какого-либо элемента системы может привести к взрыву, что лишит машину источника энергии.

Также данный элемент должен быть удобным в управлении, ремонте, обслуживании, быть гибким, то есть уметь работать с разным топливом (более или менее мощным).

Топка

Основной элемент котла – топка, где сжигают твердое топливо, которое подается при помощи углеподатчика. Если же машина работает на жидком топливе, то его подают через форсунки. Выделяемые в результате сгорания высокотемпературные газы передают тепло через стенки огненной коробки воде. Затем газы, отдав большую часть тепла на испарение воды и нагрев насыщенного пара, выводятся в атмосферу через дымовую трубу и искрогасительное устройство.

Образованный в котле пар аккумулируется в колпаке-сухопарнике (в верхней части). При достижении давления пара свыше 105 Па, специальный предохранительный клапан его сбрасывает, выпуская избыток в атмосферу.

Горячий пар под давлением подается через трубы к цилиндрам паровой машины, где он давит на поршень и шатунно-кривошипный механизм, приводя ко вращению ведущей оси. Отработанный пар поступает в дымовую трубу, создавая разрежение в дымовой коробке, что увеличивает поступление воздуха в топку котла.

Схема работы

То есть, если описывать принцип работы обобщенно, все кажется исключительно простым. Как выглядит схема устройства паровоза, можно увидеть и на фото, размещенном в статье.

В паровом котле сжигается топливо, которое нагревает воду. Вода преобразовывается в пар, и, по мере нагрева, давление пара в системе увеличивается. Когда оно достигает высокого значения, то его подают в цилиндр, где располагаются поршни.

За счет давления на поршни осуществляется вращение оси, и колеса приводятся в движение. Излишки пара выбрасываются в атмосферу через специальный предохранительный клапан. Кстати, роль последнего исключительно важна, ведь без него котел разорвало бы изнутри. Вот так выглядит устройство котла паровоза.

Преимущества

Как и другие типы локомотивов, паровозы обладают определенными достоинствами и недостатками. Плюсы следующие:

1. Простота конструкции. Из-за несложного устройства паровой машины паровоза и его котла, наладить производство на машиностроительных и металлургических заводах было несложно.
2. Надежность в работе. Упомянутая простота конструкции обеспечивает высокую надежность работы всей системе. Ломаться практически нечему, из-за чего паровозы работают в течение 100 и более лет.
3. Мощная тяга при трогании.
4. Возможность использования разных видов топлива.

Ранее было такое понятие как "всеядность". Оно применялось к паровозам и определяло возможность использовать древесину, торф, уголь, мазут в качестве топлива для этой машины. Иногда локомотивы отапливали отходами производства: разными опилками, зерновой шелухой, щепой, бракованным зерном, отслужившими смазочными материалами.

Конечно, тяговые возможности машины при этом снижались, однако это в любом случае позволяло экономить солидные средства, так как классический уголь стоит дороже.

Недостатки

Без недостатков тоже не обошлось:

1. Низкий КПД. Даже на самых совершенных паровозах КПД составлял 5-9%. Это и логично, учитывая невысокий КПД самой паровой машины (около 20%). Неэффективность сгорания топлива, большие теплопотери при передаче тепла пара от котла к цилиндрам.
2. Необходимость в огромных запасах топлива и воды. Особенно актуальной эта проблема становилась при эксплуатации машин в условиях засушливой местности (в пустынях, к примеру), где сложно раздобыть воду. Конечно, немного позже придумали паровозы с конденсацией отработанного пара, однако это не решало проблему полностью, а лишь упрощало ее.
3. Пожароопасность, объясняемая открытым огнем сгорающего топлива. Этого недостатка нет на бестопочных паровозах, но дальность их следования ограничена.
4. Дым и копоть, выбрасываемая в атмосферу. Серьезной эта проблема становится при движении паровозов в черте населенных пунктов.
5. Тяжелые условия для бригады, которая обслуживает машину.
6. Трудоемкость ремонта. Если в паровом котле что-то выходит из строя, то ремонт осуществляется долго и требует вложения средств.

Несмотря на недостатки, паровозы очень ценились, так как их использование существенно подняло уровень промышленности в разных странах. Конечно, сегодня применение подобных машин не актуально, в силу наличия более современных двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей. Тем не менее, именно паровозы положили начало созданию железнодорожного транспорта.

В заключение

Теперь вы знаете устройство двигателя паровоза, его особенности, плюсы и минусы эксплуатации. Кстати, сегодня на железнодорожных магистралях слаборазвитых стран (например, на Кубе) эти машины до сих пор применяются. До 1996 года они использовались и в Индии. В европейских странах, США, России этот вид транспорта существует лишь в виде памятников и музейных экспонатов.

fb.ru

Паровозный котел - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Паровозный котел

Cтраница 1

Паровозный котел работает в очень тяжелых условиях, что сказывается на его износе и различных повреждениях. Главными факторами, определяющими условия работы котла, являются качество питательной воды, пара и частота изменения режима его тепловой работы.  [3]

Паровозный котел состоит из топки или огневой коробки 2 ( фиг.  [4]

Теплоизоляция паровозного котла заливочным способом производится после проведения всех подготовительных работ. Изоляционная масса, подогретая паром до температуры 60 - 70 С, подается насосом или компрессором в пространство между обшивкой и котлом. На паровозоремонтных заводах заливка производится через отверстие в обшивке сухопарного колпака до заполнения объема. Для изоляции топки используется специальный люк, вырезанный в обпшвке потолка топки. В паровозных депо изоляция производится посредством заливки массы в люки, вырезанные в обшивке. Изоляция производится после растопки паровоза при температуре изолируемой поверхности 70 - 80 С. По окончании заливки через 3 - 4 часа производится доливка массы для заполнения пустот, образовавшихся вследствие ее усадки. Процесс схватывания изоляционной массы происходит в первые 2 - 3 часа при давлении в котле паровоза 1 5 - 2 ата, после чего снимается деревянная опалубка и в последующие 7 - 8 часов при давлении 5 - 6 ата, когда происходит просушка изоляции.  [5]

Арматура паровозного котла показана на фиг.  [6]

Регистрация паровозного котла, не имеющего паспорта завода-изготовителя, может быть произведена на основании паспорта, составляемого в соответствии с указаниями, изложенными в гл.  [7]

Полный осмотр паровозного котла с гидравлическим испытанием производится через шесть лет.  [8]

Полный осмотр паровозного котла производится обязательно через каждые б лет и, кроме того, при каждом капитальном ремонте. При полном осмотре тщательно обследуется наружное и внутреннее состояние котла и производится затем гидравлическое его испытание. При полном осмотре снимаются вся обшивка и изоляция вынимаются все дымогарные и жаровые трубы, внутренние стенки котла очищаются от накипи. При полном осмотре, кроме того, тщательно проверяются питательные приборы и арматура котла.  [9]

Место продувки паровозного котла на путях обычно защищается специальными экранами, однако эта мера ие всегда предохраняет проходящих и особенно в зимнее время, когда пар застилает окружающее пространство, и в этом случае не исключена возможность ожога паром или наезда подвижного состава на соседних путях. Более безопасна закрытая продувка.  [10]

Большим достоинством паровозного котла является отсутствие обмуровки, что устраняет возможность присоса воздуха через неплотности последней, а также упрощает и удешевляет установку котла.  [11]

При специальном обследовании паровозного котла обязательно производят механическое испытание металла - четырех плоских или двух-трех кольцевых образцов. Заготовки для кольцевых образцов вырезают диаметром. Заготовки для плоских образцов, вырезают: две вдоль прокатки и две поперек прокатки, длиной каждая 360 - 410 мм ( в зависимости от толщины листа), шириной 50 мм. В особых случаях производят также и металлографическое исследование.  [12]

На некоторых железных дорогах пополнение паровозного котла водой производится без остановки паровоза.  [13]

Затем производят предварительный прогрев паром паровозного котла, для чего к наполнительной колонке присоединяют шарнирные трубопроводы или гибкие металлические шланги, которые отводятся в кочегарную канаву. Сначала трубопровод продувают паром. После того как из гибких шлангов или шарнирных трубопроводов пойдет пар, гибкие шланги или шарнирные трубопроводы присоединяют к нижним спускным кранам котла паровоза, затем проверяют надежность их присоединения и открывают спускные краны котла и вентиль наполнительной колонки. После этого впускают пар в нагреватель и наполнительную колонку, откуда он поступает в котел паровоза и прогревает его. На котле паровоза должны быть закрыты все люки, пробки, краны, вентили, регулятор впуска пара. Открытым оставляется один из спускных кранов у грязевого кольца топки для выпуска воздуха из котла. Этот кран закрывают после того, как из него пойдет конденсат с паром.  [14]

После полного освидетельствования и гидравлического испытания паровозного котла на лобовом листе над топочными дверцами прикрепляется таблица с данными: номер котла, размер, допустимое давление и дата освидетельствования котла.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Паровозы / Техника / stD

Паровозы являются одними из уникальных технических средств созданных человеком, они выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX века, сыграв существенную роль в подъёме экономики многих стран.

Паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию их конструкций, в том числе и отличных от классической.

Бегунковые колёсные пары — свободные (то есть на них не передаются тяговые усилия от тяговых двигателей) колёсные пары, расположенные перед движущими колёсными парами. Служат для разгрузки передней части локомотива, а также для улучшения вписывания локомотива в кривые. По условиям вписывания в кривые, бегунковые оси должны иметь значительное отклонение от средней оси локомотива. Их помещают на поворотную тележку, способную перемещаться в поперечном направлении относительно рамы локомотива.

Движущие колёсные пары — колёсные пары, на которые непосредственно передаются тяговые усилия от двигателей локомотива.

Поддерживающие колёсные пары — служат для поддержки задней части локомотива и обеспечивают вписывание в кривые.

Наибольшее распространение получили двухцилиндровые (по одному цилиндру справа и слева) паровозы как более простые и надёжные по конструкции, однако многоцилиндровые имеют лучшие динамические показатели.

У трёхцилиндровых паровозов 2 цилиндра расположены снаружи рамы, а третий между ними.

У четырёхцилиндровых паровозов два цилиндра располагаются снаружи рамы, а остальные два могут располагаться либо между половинами рамы, либо снаружи, причём в этом случае 2 цилиндра с каждой стороны в свою очередь могут располагаться либо друг за другом:

Либо друг над другом:

На четырёхцилиндровых паровозах применялась машина типа компаунд:

Компаунд-машина имеет два (или больше) рабочих цилиндра разного диаметра. Свежий пар из котла поступает в меньший цилиндр высокого давления. Отработав там (первое расширение), пар перепускается в больший низкого давления. Такая схема работы позволяет более полно использовать энергию пара и повысить коэффициент полезного действия двигателя.

Принцип работы:

Паровозная схема:

ЦВД — цилиндр высокого давления. ЦНД — цилиндр низкого давления.

На перегретом паре — пар дополнительно нагревается в пароперегревателе до температуры свыше 300 °C, а затем поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема позволяет получить значительную экономию в паре (до 1/3), а следовательно в топливе и воде, благодаря чему стала применяться на подавляющем большинстве выпускавшихся мощных паровозов.

Пароперегреватель представляет собой систему трубчатых каналов, проходящих через топку (см. в разделе «котлы»).

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Описывать назначение всех органов управления и приборов контроля не имеет смысла, так или иначе они связаны с подачей и распределением пара. Некоторые из кранов, вентелей и манометров продублированы в целях безопасности или для осуществления ремонта на «горячую». Так же есть рычаг реверса для переключения езды вперёд-назад, и рычаг регулятора количества подачи пара в цилиндры, «газ» одним словом. Ещё есть рычаг тормоза и привод свистка. Вместо рычагов могут быть вентели.

Поскольку паровоз штука опасная, в кабине обязательно должно быть два человека, чтоб следить за приборами.

И да, в кабине таки жарко.

Назад к схеме

Для подачи сигналов на паровозе установлен не сложный, но весьма важный прибор—паровой свисток, привод которого выведен в кабину машиниста. При неисправном свистке запрещается выпускать локомотив под поезд. На современных паровозах установлены многотоннальные свистки.

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Основная функция состоит в преобразовании механической энергии вращения паровой или газовой турбины в электричество.

Назад к схеме

Для подачи под колёса используется сухой кварцевый песок. С помощью сжатого воздуха песок подаётся из песочницы в специальные форсунки, которые направляют струю песка в зону контакта колёс с рельсами. На паровозах одна или несколько песочниц устанавливались, как правило в верхней части парового котла.

На котле установлен корпус песочницы заполняемый сухим мелким песком. В корпусе расположены форсунки, которые подают песок в трубы, идущие к колесам паровоза. В будке машиниста установлен кран при помощи которого воздух направляется к форсункам.

Назад к схеме

Назад к схеме

Сухопарник является частью котла и служит для отделения пара от водяных капель и частиц накипи (чтоб в машину не попали). Полость справа — это песочница.

В сухопарнике располагается начало паропровода, отсюда (по толстой трубе) пар через клапан—регулятор поступает в пароперегреватель, а от туда к паровой машине. Регулятор позволяет очень плавно увеличивать подачу пара и тем самым управлять мощностью паровоза. Рукоятка управления этим клапаном расположена в паровозной будке.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Представляет из себя компрессор (насос), приводящийся в действие, небольшой паровой машинкой питающейся от общего котла. Производительность — около 3000 литров воздуха в минуту.

Назад к схеме

Расположена в передней части паровоза. В ней собираются газы выходящие из дымогарных и жаровых труб, и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Играет важную роль в создании тяги в топке, что в свою очередь позволяет значительно повысить мощность паровоза. (Чем лучше тяга, тем больше воздуха проходит через топку. Чем больше воздуха, тем лучше горит. Чем лучше горит, тем выше температура.)

Чтобы создать тягу топке, надо в дымовой коробке создать разрежение:

Отработаный пар из цилиндров машины, устремляется в конус трубы и засасывает с собой газы из топки. Тем самым создаётся разряжение.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Толстая, жёлтая труба.

Назад к схеме

Через эту дверцу, чистили дымовую коробку от сажи и производили текущий ремонт.

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Снизу поршень, а сверху поршневой распределитель пара.

Назад к схеме

Поршневой распределитель пара (сверху).

Схема работы.

Также бывают золотниковые распределители:

В зависимости от положения золотника(1), окна(4) и (5) сообщаются с замкнутым пространством(6) окружающим золотник и заполненным паром, или с полостью(7), соединённой с атмосферой.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Назад к схеме

Здесь горит топливо (уголь). Раскалённые газы устремляются в дымогарные трубы и нагревают воду в котле. (на рис. обозначены синим цветом)

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Тонкие, синии трубы — это дымогарные.

Толстые трубы — это жаровые, у них внутри проходят трубы пароперегревателя (жёлтые). Белая, толстая труба (сверху) идёт от сухопарника к пароперегревателю.

Любопытно то, что паровозу как и автомобилю, требуется качественное топливо. Если уголь плохого качества, то дымогарные трубы быстро забиваются сажей. Чистить их, не самая лёгкая задача.

Со временем трубы прогорают и их меняют на новые.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Жаровые — это толстые, синии трубы, внутри которых проходят жёлтые.

Жёлтые трубы — это часть пароперегревателя.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Назад к схеме

В коллекторе (большая жёлтая штука), пар из сухопарника распределяется по тонким трубкам (которые в свою очередь проходят петлёй внутри жаровых) разогревается до ~300гр. и поступает в цилиндры машины по толстой трубе.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Чем длиннее труба, тем лучше тяга. Однако её нельзя делать слишком длинной, так как можно не вписаться в габариты различных железнодорожных построек.

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Назад к схеме

Вниз к принципу работы

Назад к схеме

Теперь, когда читатель познакомился с основными элементами паровоза, пришло время разобраться с тем, как же он работает.

Вначале тендер заправляют запасом воды и топлива. Доливают воду в котёл. Разжигают топку дровами, а когда разгорится, то закидывают уголь.

Горячие газы из топки, по дымогарным и жаровым трубам, проходят в дымовую коробку и тем самым нагревают воду в котле. Вода нагревается и давление пара постепенно растет.

Когда давление подымается до нужной отметки, открывают клапан установленный в сухопарнике. Пар из котла устремляется в коллектор, а оттуда в трубы пароперегревателя. Проходя через трубы пароперегревателя, пар нагревается до температуры ~300гр. (за счёт этого давление вырастает свыше 20 атм) и поступает в цилиндры паровой машины.

Отработав в цилиндре, пар поступает в дымовую коробку, там струя пара проходя через конус вылетает в дымовую трубу и увлекает за собой газы из топки. Тем самым создаётся тяга в дымовой коробке и топке. Цикл замкнулся.

Распределитель пара регулирует последовательное поступление пара в разные полости цилиндра.

Под действием пара поршень совершает возвратно-поступательное движение, которое через шток передается на переднее колесо.

Так паравоз едет вперёд

А так вперёд-назад

При помощи сцепных дышел, усилие получаемое ведущим колесом от паровой машины, передается остальным движущим колесам. Иными словами, ведущим является только одно колесо, а остальные — ведомыми.

Вот собственно и вся «наука»

Я постарался описать всё максимально сжато и как мне кажется вполне понятно. Коли это не так, критикуйте в комментариях :)

В 1803 году Ричард Тревитик, английский инженер и конструктор, построил первый паровоз.

Реплика. «National Waterfront Museum, Swansea»

Тревитик построил в Лондоне круговую железную дорогу, по которой локомотив двигался со скоростью 20 км/час без груза и со скоростью 8 км/час с грузом в 10 т.

Паровоз Тревитика сжигал такое количество угля, что изобретение не давало никаких коммерческих выгод. Из-за своего веса, паровоз быстро приводил в негодность рельсы, рассчитанные на небольшие вагоны с «лошадиным приводом». В последующие годы Тревитик сконструировал и построил еще несколько паровозов.

Паровоз имел две оси, на которые сверху опирался горизонтальный паровой котёл. Сбоку находился один паровой цилиндр, который через рычажную передачу и горизонтальное зубчатое колесо приводил в движение механические «ноги», расположенные сзади локомотива. Ноги попеременно цепляясь за путь и толкали паровоз вперёд, за что за локомотивом закрепились прозвища «Шагающий паровоз»

В 1815 году при испытаниях по повышению давления, котёл взорвался. Паровоз был уничтожен и погибло несколько человек. Этот инцидент считается первой в мире железнодорожной катастрофой.

Построен в 1813-1814 Уильямом Хедли, Джонатоном Фостером и Тимоти Хаквортом для владельца шахт «Wylam» Кристофера Блэкетта.

Пыхтящий Билли — самый старейший из сохранившихся паровозов

Находится в «Science Museum, London»

В 1814 году английский изобретатель Джордж Стефенсон спроектировал свой первый локомотив, предназначенный для буксировки вагонеток с углём для рудничной рельсовой дороги. Машина получила название «Блюхер» в честь прусского генерала Гебхарда Леберехта фон Блюхера, прославившегося своей победой в битве с Наполеоном при Ватерлоо.

В ходе испытаний, паровоз провёл состав из восьми гружённых повозок общим весом около 30 тонн со скоростью до 6-7 км/ч.

Спустя 15 лет, Стевенсон построил паровоз «Ракета» — это был первый в мире паровоз с трубчатым паровым котлом.

Дирекция транспортной компании Манчестер-Ливерпульской дороги объявила свободный конкурс на лучшую конструкцию локомотива. Стефенсон выставил в Рейнхилле свой новый паровоз «Ракета», построенный на его заводе. При собственном весе 4,5 т этот паровоз свободно тянул поезд общим весом 17 т со скоростью 21 км/ ч. По всем показателям «Ракета» оказалась на порядок лучше всех других локомотивов.

Подлинный паровоз Стевенсона. Science Museum (London)

Реплика. National Railway Museum. York, England

С этого времени началась Эра Паровозов.

Крушение на вокзале Монпарнас

Произошло в Париже 22 октября 1895 года. Пассажирский поезд, не сумев затормозить на уклоне, выбил путевой упор, выехал на перрон вокзала, пробил стену здания и рухнул с высоты на улицу.

В результате крушения, ранения получили пять человек. Единственной погибшей, стала продавщица вечерних газет Мари-Огюстэн Агилар, на киоск которой упала обвалившаяся стена.

Самый быстрый паравоз

«Mallard» № 4468, сконструированный Найджелом Грейсли (Англия). Длина паровоза 22,4 метра, а вес около 270 тонн. В 1938 году установил рекорд скорости для паровых локомотивов — 202.7 км/ч.

Самый массовый паровоз

Разработан в 1910 году Луганским заводом. Выпускался вплоть до 1957 года Харьковским, Сормовским, Коломенским и Брянским заводами. Выпущено около 10000 экземпляров.

Паровоз «Андрей Андреев»

Единственный в мире локомотив с колесной формулой 4-14-4. У него было семь ведущих осей. Совершил всего одну поездку и после этого пропал. Дело в том, что из-за своей длины, он не вписывался в кривые и сходил с рельс. Простоял на станции «Щербинка» 25 лет и в 1960 году его отправили на слом.

Назван в честь вот этого человека.

Паровоз «Иосиф Сталин»

Гордость советского паровозостроения – на момент создания это был самый мощный пассажирский паровоз в Европе, и именно ему досталось Гран-при на Всемирной парижской выставке 1937-го года. Разгонялся до 155 км/ч.

«Восточный экспресс»

Тот самый экспресс, так любимый Агатой Кристи. Сейчас пользуется большой популярностью.

S1 «Большой Мотор»

На Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке.

Крупнейший экспериментальный паровоз с жёсткой рамой из когда-либо построенных. Стал единственным в мире паровозом с осевой формулой 3-2-2-3, однако в отличие от других типов сочленённых паровозов, имел жёсткую раму.

По первоначальному проекту предполагалось, что паровоз сможет тянуть состав весом до 1000 т и двигаться при этом со скоростью до 160 км/ч, но эта цель не была достигнута. Недостаточный сцепной вес локомотива (локомотив мало весил) приводил к довольно частому проскальзыванию колёс, а чрезвычайно большая длина локомотива (42,8 м) ограничивала его полезность, не позволяя ему проходить кривые на большинстве путей Пенсильванских железных дорог.

Единственный построенный экземпляр находился в эксплуатации до декабря 1945 года, а в 1949 году — отправлен на слом.

Union Pacific «Big Boy»

Паровозы «Big Boy» (Американская компания «ALCO») являются самыми крупными серийными паровозами в мире (длина паровоза с тендером — 40,47 метра) и вторыми по величине в истории мирового паровозостроения (после опытного паровоза PRR S1), а также самыми тяжёлыми локомотивами в мире ( масса паровоза с тендером — 548,3 тонны).

На этом великолепном паравозе пожалуй стоит остановиться...

Здесь я писал про паровые автомобили, а тут история паровых машин...

И ещё паровые подводные лодки...

Все права защищены © 2015 istarik.ruЛюбое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник

istarik.ru

Паровозный котел

СССР

"М 58100

Класс 13 а, 23„

j...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при СНК СССР

Д. Л. Чернявский.

Паровозный котел.

Заявлено 23 апреля 1935 года в НКПС за

Опубликовано 31 октября 1940 го, Предлагаемый паровозный котел

| нормального давления пара (в среднем в пределах 12 — 17 ать .) имеет целью устранить недостатки теплотехнического и конструктивного порядка, имеющие место в котлах паровозов, эксплоатируемых на железных дорогах.

Поверхность нагрева цилиндрической части существующих котлов составляет подавляющую часть (90 /о) I общей испаряющей поверхности нагрева котла, а вместе с тем эта основная по величине поверхность нагрева работает мало эффективно. Являясь в значительной мере подогревателем, тде выделяются соли и примеси и где, следовательно, откладывается боль-, шое количество накипи, указанная поверхность нагрева совершенно не приспособлена к механической очистке.

Недостатком поверхности нагрева цилиндрической части котла является омывание труб газами изнутри и во- 1 дой снаружи, что заставляет заключать трубки в кожух-барабан, разме- I ры и качество материала которого определяются поверхностью нагрева, котла и давлением пара, хотя ника- кого участия в производстве пара ан не принимает. Нерационален и самый принцип работы паровозного котла.

Газовый поток после топки проходит параллельно жаровые и дымогарные трубы. Сопротивление цилиндрической части котла проходу топочных газов велико. Это уменьшает коэфициент полезного действия паровой машины и снижает возможность форсированной работы котла.

Основные недостатки пароперегревателя — это различие в элементах его в зависимости от того, к какому ряду труб они относятся; необходимость вынуть целый ряд элементов при условии смены или осмотра элементов верхних рядов труб; наконец, вследствие встречающейся забивки жаровых труб сажей, трудность выемки их .и необходимость при этом разъема и удаления отдельных частей, находящихся в дымовой коробке.

В паровозном котле, согласно изобретению, устранены перечисленные недостатки.

На чертеже фиг. 1 изображает осевой разрез паровозного котла; фиг. Г— вид сверху; фиг. 2 — разрез по СС на фиг. 1; фиг. 3 — разрез по АА на фиг. 1; фиг. 4 — то же по ВВ; фиг. 5 — 2-й вариант котла.

Внутренняя листовая огневая топка обычным образом скреплена с кожухом связями и анкерными болтами.

Ухватный лист 1 (фиг. 1) переходит из очертания контура топки в цилиндрическую часть с жаровой трубой 2 (фиг. 1 и 2). Открытая жаровая труба-газоход служит камерой догорания. Жаровая труба 2 соединена с стенкой 8.

Вслед за жаровой трубой 2 расположены пароперегревательные элементы 4, заключенные в каркасе 5(фиг. 3) прямоугольного сечения. Прямоугольная форма каркаса продолжается и в месте постановки подогревателя и далее у дымовой коробки. Пар в элементы пароперегревателя поступает из коллектора б насыщенного пара. Коллектор соединен с запорным вентилем 7, который, в свою очередь, соединен с трубой 8, расположенной в сухопарнике. После пароперегревательных элементов пар поступает в коллектор9 перегретого пара и далее в цилиндры паровой машины.

За пароперегревателем расположен водоподогреватель-и с паритель 10, являющийся первой ступенью испарительной поверхности нагрева котла.

Он образован из нескольких секций, соединенных последовательно, каждая из которых состоит, в свою очередь, из двух коллекторов 11, 12 (фиг. 4), с при варенны1ми к ним однотипными элементами 18. В этих элементах трубы выполнены прямыми и соединены одна с другой,с одной стороны а налогично соединению перегревательньпх элементов для котла паровоза ФД, а с другой стороны — приварными колпачками 14. Через колпачки производится очистка труб водоподогревателя от накипи. Нижйий коллектор 12 большей емкости служит одновременно и грязевиком; на нем поставлен спускной кран. Открыв спускной кран, можно продуть секцию.

Подогреватель устроен так, что, разъединив питательную трубу 15 (фиг. 1 ), под водящую воду к секции, и трубу 1б, уводящую водуиз секции, можно вынуть секцию для очистки и поставить другую чистую, сокращая время для простоя котла под промывкой. Таким же образом можно вынуть и весь водоподогреватель.

Из тендера помощью питательного насоса вода подается в нижний коллектор водоподогревателя первой секции, а из него параллельно по всем элементам данной секции в верхний коллектор. Далее вода при, помощи соединительной трубы 15 между коллекторами, расположенными на одной стороне, попадает в нижний коллектор второй секции и по элементам этой секции в верхний коллектор, после, через соединительную трубу, в нижний коллектор третьей секции и т. д.

Наконец, из последнего верхнего коллекто ра вода поступает в котел.

Фиг. 5 изображает 2-й вариант котла. Отличие его от 1-го заключается в том, что между перегревателем и перед ней стенкой топки поставлена секция водоподогревателя с целью понижения температуры топочных газов у пароперегревателя и защиты пароперегревательных элементов от лучистой теплоты свода. Сохранность пароперегревательных элементов весьма важное обстоятельство само по себе и, кроме того,.позволяет, учитывая крайне редкую в данном случае смену элементов, осуществить элементы приварными, что упрощает пароперегреватель.

Предмет изобретения

Паровозный котел с внутренней листовой огневой топкой скрепленной с кожухом связями и анкерным и болтами и снабженной камерой догорания в виде открытой жаровой трубы— газохода, со смежно расположенным пароперегревателем камерного типа в каркасе прямоугольного сечения с расположением элементов поперек газохода, отличающийся применением отдельного водяного объема и поверхности нагрева в виде водоподогревателяиспарителя, состоящего из трубчатых элементов, расположенных в общем газоходе котла, и являющегося первой ступенью испарительной поверхности нагрева котла, последовательно соединенной с его топочной частью.

В авторскому свидетельству М 58100 иг4

1п с фиг.й

Госпланнздат М 39269

Цена 40 коп. фиг.2

Отв. редактор П. В. Никитин Техред А. И. Хром

Тнп. «Печатный Двор>, зак. № 617/13 — 57!

www.findpatent.ru

X-DIGEST. Скучно не будет!: Что внутри паровозного котла?

Рассмотрим сначала жаротрубный котел.В самой идее нет ничего сложного — ну трубы, проходящие через котел. Любимый тип котла для паровоза. Однако, если посмотреть на паровоз в разрезе, становится понятна сложность реализации:Большая емкость слева — это топка. Забор из труб — это и есть дымогарные трубы, по которым проходит горячий воздух, нагревая воду вокруг них. Справа — зачаток дымовой трубы. Количество труб могло быть и заметно больше. Чем тоньше трубы — тем выше КПД котла, но чем больше труб, тем дороже паровоз. Этот вариант имеет сравнительно крупные дымогарные трубы и поэтому их не так много. Но слишком тонкими трубы делать тоже нельзя — они быстро забьются сажей и теплопроводность упадет. Приходилось искать баланс между этими основными свойствами. Много зависело от качества угля — чем он качественнее, тем меньше он дает золы и сажи.

Топка Бельпера в разрезе

Второй тип — водотрубный котел.Здесь из паровозного котла выходят трубки с водой, которые греются пламенем.Тут тоже — чем тоньше трубки, тем быстрее нагревается вода и тем выше КПД котла. Однако, чем тоньше трубки, тем труднее готовому пару выходить из них и поэтому пар водотрубного котла «сырой». Так же в трубках образовывается накипь, что ограничивает уменьшение их диаметра.Водотрубных котлов было два типа — прямоточный и барабанный.В прямоточном все просто — вода однократно течет через трубки, постепенно превращаясь в пар. Эта схема имеет недостаток — на выходе вся вода должна превратится в пар, поэтому здесь важна точность теплодинамики. Однако, успехи расчета котлов со временем сделали именно этот тип пригодным для быстроходных паровозов и пароходов.В барабанном типе котла вода имеет несколько контуров и вода циркулирует по ним несколько раз, пока не превратится в пар. Реализовать такой котел проще с точки зрения термодинамики, но конструктивно он сложнее — должны быть несколько контуров — один для разогрева воды, а второй — для подогрева уже готового пара (на картинке изображена схема именно барабанного котла).Ну и естественно, были гибридные котлы, в которых использовались как огнетрубные, так и водотрубные элементы. Распространения они не получили, видимо они больше сочетали недостатки двух видов котлов, чем их достоинства.Итак, как видно — паровозный котел просто так не построишь.Котел должен давать требуемое количество пара в минуту и требуемой температуры. Топка должна быть точно рассчитана — чтобы и машина не оказалась слишком сложной (то есть дорогой и ненадежной), и чтобы КПД котла было максимальным, ведь обогревать вселенную — зряшная затея…

www.xdigest.ru

Смотрите также

• 
  Котел надувной
• 
  Котел квэ
• 
  Квэ котел
• 
  Котлы новофлорида
• 
  Вниисто котел
• Котлы рекс
• 
  Кронтиф котлы
• 
  Котел wirt
• 
  Строение котла
• Дымогарный котел
• 
  Котлы проскуров