Раздел II. ПАРОВОЙ КОТЕЛ ПАРОВОЗА

Поверхности жаровых и дымогарных труб, элементов пароперегревателя и в меньшей степени огневой коробки во время работы паровоза постепенно покрываются слоем сажи, являющейся продуктом неполного сгорания топлива. Кроме того, жаровые и дымогарные трубы, особенно нижние ряды их, забиваются изгарью. Это приводит к ухудшению передачи тепла от газа к стенкам труб. Особенно вредна сажа, которая имеет низкую теплопроводность. Считают, что слой сажи толщиной 1 мм уменьшает коэффициент теплопередачи более чем на 20%. Для этих целей на многих паровозах малой и средней мощности применяют простейший переносный сажесдуватель. Он состоит из трубы диаметром 15—20 мм, длиной 2,0 — 2,5 мм, на одном конце которой имеется наконечник с соплами, а на другом — корпус с рукояткой и краном. К корпусу присоединен гибкий рукав. Для отбора пара рукав присоединяют к инжектору или пароразборной колонке Через топочное отвео-стие наконечник прибора поочередно вставляют в трубы, выдерживают там в течение 3—4 сек и таким образом производят продувку и очистку труб паром. Продувка труб таким прибором может быть произведена только на стоянке паровоза, при хорошем огне в топке, закрытых клапанах зольника и давлении пара в котле не менее 10 кг/см²

Продувать трубы переносным прибором можно как из огневой коробки, так и из дымовой камеры. Жаровые трубы целесообразно продувать из -огневой коробки, так как здесь не мешают элементы пароперегревателя. Если продувка производится со стороны топки, то дверца дымовой камеры должна быть плотно закрыта, а сифон слегка открыт.

На паровозах ФД, С^у, СО применяют постоянно установленные в топке сажесдуватели — один с правой стороны, другой с левой. Каждый обдувает половину трубной решетки

Сажесдуватель фланцем 3 (рис. 45) прикреплен к фланцу трубы, вваренной в стенки топки. Трубчатый валик 4 сажесдувателя проходит через направляющую втулку 8, установленную в кольце 2 фланца, и муфтой 9 соединен с трубкой 1, на конце которой укреплено сопло 10, выходящее в огневую коробку. Валик проходит через отверстие в крышке 6, уплотненное сальником 7, и имеет на конце квадрат для насадки рычага привода. Пар от пароразборной колонки подводится к штуцеру, приваренному к трубе 5, через прорези попадает во внутреннюю полость валика и подходит к соплу.

Струя пара, выходя с большой скоростью из сопла, попадает в жаровые и дымогарные трубы и сдувает сажу и изгарь. Для охвата всех труб сажесдуватель поворачивают при помощи привода, выведенного в будку машиниста Сопло сажесдувателя изготовлено из жароупорного сплава для предохранения его ог быстрого обгорания.

К недостаткам описанного постоянного сажесдувателя следует отнести то, что струя пара направлена косо по отношению к осям дымогарных и жаровых труб. Это значительно снижает эффективность продувки.

При наличии на паровозе постоянно установленных в топке сажесдувателей трубы нужно продувать на ходу при открытом регуляторе и высокой форсировке котла. Если паровоз имеет механическое отопление, углеподатчик должен быть выключен и топка заправлена вручную хорошо смоченным углем, чтобы не было уноса его в трубы. Лучше всего продувать трубы в конце затяжного подъема, когда паровоз идет с открытым регулятором без подачи угля в топку. При механическом углеподатчике рекомендуется продувать трубы чаще.

Продувку труб производят следующим образом. Сажесдуватель устанавливают так, чтобы сопло его было направлено на свод. Затем на 5—6 сек осторожно открывают кран и впускают пар в прибор для того, чтобы удалить из паропровода и прибора скопившуюся там воду. После этого сажесдуватель переводят в верхнее положение, полностью открывают кран, медленно поворачивают сопло вдоль решетки и продувают трубы, начиная с верхних рядов и кончая нижними.

Продувку труб с каждой стороны повторяют несколько раз в течение 1,5 — 2 мин, пока изгарь и сажа не перестанут окрашивать дым в черный цвет и он не станет более светлым. При постоянном сажесдувателе рекомендуется продувать трубы не только на ходу, но также и в депо, перед каждым выездом под поезд.

Правилами деповского ремонта и содержания паровозов, изданных в 1970 г., предусмотрен ремонт и восстановление сажесдувателей, однако на многих паровозах они сняты.

Для очистки труб и топки от нагара и шлаковых наростов применяют противонагарную химическую композицию (ПХК), предложенную инж. Мартьяновым. Она состоит из поваренной соли (70%), нашатыря (12%), сернокислого натрия (12%), медного купороса (4—5%) и алебастра. Композицию в чистом виде или в смеси с мелким неспекающимся углем равномерно разбрасывают по горящему слою топлива. Газообразные продукты композиции (белый дым) разрушают нагар и шлаковые отложения, которые при хорошей тяге уносятся в дымовую трубу.

Часть паровозов работает на нефтяном, или, как часто говорят, мазутном отоплении. Для отопления паровозов в этом случае применяют нефтяные остатки (мазут), которые получают при переработке сырой нефти. Для сжигания нефтетоплива на паровозе должно быть установлено следующее основное оборудование:
а) бак для хранения нефтетоплива со сборником (отстойником), питательным кувшином и подогревателями, устанавливаемыми на тендере;
б) две нефтяные форсунки, устанавливаемые в задней стенке зольника;
в) нефтепроводы, соединяющие питательный кувшин с форсунками;
г) паропроводы, подводящие пар к форсункам, подогревателям и для продувки нефтепровода;
д) кирпичная кладка и свод топки котла;
е) заправочный штуцер для заправки холодного паровоза паром от другого источника;
ж) заслонка на дымовой трубе.

Для горения мазута в топке паровоза необходимо обеспечить тонкое его распыление, подвод в топку достаточного количества воздуха, хорошее смешение распыленного мазута с воздухом и поддержание в топке высокой температуры, при которой будет быстрое и полное сгорание топлива. Установлено, что для полного сгорания 1 кг мазута теоретически необходимо 13,2 кг воздуха. Однако в реальных условиях для полного сгорания мазута теоретически необходимого количества воздуха недостаточно, и поэтому в паровозную топку нужно вводить некоторое количество избыточного воздуха. Опыт показал, что для нормального горения мазута коэффициент избытка воздуха должен быть равен 1,3. Это значит, что в топку подводится воздуха на 30% больше, чем это требуется теоретически. Следовательно, в топку должно быть введено: 13,2х1,3=17,15 кг воздуха на 1 кг сжигаемого топлива, или при весе 1 м³ воздуха 1,2 кг (при температуре 20°С) —17,15:1,2 = 14,3 м³ на 1 кг топлива. Исходя из потребного количества воздуха для сжигания 1 кг топлива и количества сжигаемого в 1 ч мазута, определяют необходимое проходное сечение клапанов зольника для подвода воздуха в топку паровоза.

При неправильном процессе горения топлива имеют место большие потери тепла от химической неполноты сгорания, неудовлетворительное парообразование, отложение кокса на стенках топки, быстрый выход из строя кирпичного свода и кладки.

Для сжигания мазута топка паровозного котла должна быть специально приспособлена. Хорошее смешение распыленного мазута с воздухом и полное сгорание его достигаются удлинением пути горючей смеси в топке и увеличением объема топки. В этих целях на паровозах, переводимых с твердого на жидкое топливо, удаляют колосниковую решетку, зольник частично используют как камеру горения, а в топке устанавливают кирпичный свод.

Стенки топки и зольника обмуровывают огнеупорным кирпичом, что предохраняет их от действия высокой температуры, способствует созданию в топочном пространстве температуры до 1600°С. Кирпичная кладка предохраняет также стенки топки от резкого охлаждения после прекращения отопления.

Свод является самой ответственной частью топочной кладки. Длина свода при нефтяном отоплении должна быть такой, чтобы он на 60—65% перекрывал площадь, ранее занятую колосниковой решеткой.

На рис. 46 изображено оборудование топки паровоза Л при нефтяном отоплении. Часть топки и зольника выложена огнеупорным, так называемым шамотным кирпичом, при этом применяют прямой и в некоторых местах фасонный кирпич. Свод топки выкладывают из клинового шамотного кирпича 2 в виде арки. Перед укладкой кирпичей стенки зольника обмуровывают слоем асбеста толщиной 25—30 мм.

Длина свода, считая от трубной решетки топки, равна 1570 мм, а у паровозов Э^р и СО—1600 мм и у паровозов С^у— 1730 мм. Свод должен идти от трубной решетки к задней стенке топки под углом к горизонтальной плоскости около 8°. В передней части у трубной решетки свод проходит под нижними дымогарными трубами. Укладку кирпича в задней части топки за пределами свода производят не выше 250—300 мм от топочной рамы. Свод топки разрешается также укладывать на циркуляционных (кипятильных) трубах из фасонного кирпича Для удержания обмуровки на уровне топочной рамы устанавливают на месте балок колосниковой решетки поперечные 3 и продольные 5 балки, а в зольнике приваривают угольники 4. Боковые клапаны зольника закрывают кирпичом и обмуровывают асбестом. Доступ воздуха в топку осуществляется через нижние клапаны бункеров зольника и через окна в кладке.

Форсунки основная 6 и вспомогательная малой производительности 12 пропущены через отверстия в гибкой опоре котла и установлены в окне, сделанном в задней стенке зольника и кладке. Форсунка 6 при помощи фланца 7, кронштейна 8 и болтов крепится к хвостовику топочной рамы. Основная форсунка установлена на вертикальной оси котла, а форсунка малой производительности 12 расположена рядом с основной форсункой 6 (в горизонтальной плоскости) и прикреплена к ней посредством приваренных к форсункам кронштейнов 14 и 15 и болтов.

Мазут к форсунке 6 подается от питательного кувшина на тендере по нефтепроводу 16, через запорный вентиль 17 и по нефтепроводу 10. К вспомогательной форсунке 12 мазут идет по тому же нефтепроводу 16, затем по ответвлению 21, через вентиль 20 и по нефтепроводу 13. Вентиль 17 на нефтепроводе к основной форсунке и вентиль 20 на нефтепроводе к вспомогательной форсунке имеют приводы 18 и 19 с маховиками, которые выведены в будку машиниста и служат для регулировки подачи мазута.

Подача пара к форсункам от специальной пароразборной колонки, установленной в будке машиниста и связанной паропроводом с главной пароразборной колонкой котла, осуществляется: к основной форсунке— по паропроводу 9 и к вспомогательной форсунке — по паропроводу 11.

Пароразборная колонка для нефтяного отопления представляет собой трубчатую камеру сварной конструкции, которая после сварки подвергается гидравлическому испытанию давлением 30 кГ/см². К колонке, укрепленной на лобовом листе кожуха топки, приварены бонки, на которых установлены четыре вентиля (справа налево) : к основной форсунке, к вспомогательной форсунке, для продувки нефтепровода и для прогрева мазута. Слева с торца колонки имеется отверстие, в которое на резьбе поставлена пробка-заглушка. Это отверстие может быть использовано для присоединения заправочного штуцера. На некоторых паровозах пароразборная колонка имеет пятый вентиль. При помощи вентилей на пароразборной колонке.регулируют подачу пара к основной форсунке и вспомогательной форсунке малой производительности. Паропровод от колонки для продувки присоединен к нефтепроводу 16 перед регулирующим вентилем 17. Продувки производят при загустевании мазута в нефтепроводе и при засорении форсунок.

На паровозах применяют круглую сварной конструкции эжек-ционную форсунку с внутренним распылением системы Данилина (рис. 47, а). Она отличается высокой производительностью и экономичностью, простотой конструкции и надежностью в работе. Форсунка имеет изготовленный из стальной трубы корпус 7, на который в передней части навинчено сопло 11, закрепленное контргайкой 12. Внутреннее проходное сечение сопла имеет диаметр 18 мм. а расширяющаяся часть сопла заканчивается диаметром 25 мм. В задней части к корпусу приварен наконечник 5 для укрепления штуцера 3, центрирующего внутреннюю часть форсунки.

Внутри корпуса вставлена центральная трубка 8, к которой в передней части при помощи муфты 9 присоединен паровой конус 10. Проходное сечение парового конуса 5 мм. Муфта 9, имеющая три опорных ребра, одновременно центрирует трубку 8 в корпусе 7 К другому концу трубки 8 приварен штуцер 3, который плотно закреплен к наконечнику 5 при помощи прокладки 4 и гайки 2.

К корпусу форсунки приварен штуцер 1, куда присоединяют нефтепровод. Для укрепления форсунки в месте установки к корпусу приварен фланец 6.

Форсунка работает следующим образом. По паропроводу, присоединенному к штуцеру 3, пар поступает в центральную трубку 8 и паровой конус 10 с расширяющимся соплом Лаваля, которое увеличивает скорость выхода пара. Мазут по нефтепроводу через штуцер 1 заполняет кольцевую полость между корпусом 7 и трубкой 3 форсунки. Пар, выходящий с большой скоростью из парового конуса, захватывает мазут, находящийся в кольцевой полости форсунки, и выбрасывает его в виде мельчайших брызг в топку, т. е. производит пульверизацию.

Особое внимание должно быть обращено на центровку парового конуса с геометрической осью выходного отверстия сопла форсунки. Отклонение оси парового конуса относительно сопла корпуса допускается не более 0,3 мм.

Большое значение для нормального процесса горения имеет правильная установка форсунки. Она должна быть установлена так, чтобы ее ось была направлена по вертикали — несколько ниже середины расстояния между сводом и подом топки, а по горизонтали— точно в центральную часть передней стенки топки. Факел форсунки при этом свободно вписывается под сводом и нс ударяется в свод, боковые стенки и под топки. Смещение факела форсунки в сторону ухудшает горение и повышает расход топлива.

Чтобы проверить правильность установки форсунки, пользуются световым лучом. С этой целью отворачивают гайку со штуцера 3 (см. рис. 47, о) и к отверстию его подносят электрическую лампу, в результате чего на передней стенке топки образуется световое пятно. Установку форсунки регулируют таким образом, чтобы световое пятно попало в желаемую точку на стенке.

Для отопления паровоза на стоянках, при езде с закрытым регулятором и на малых форсировках, чтобы избежать нарушения факела, устанавливают вспомогательную форсунку малой производительности. Ее расположение в топке показано на рис. 46. Форсунка малой производительности (см. рис. 47, б) сварная и по конструкции похожа на основную, большую форсунку, отличаясь от последней, главным образом, размерами.

На наружную трубку 13 форсунки в передней части навинчено сопло 11, имеющее проходное сечение 8 мм. К внутренней центральной трубке 8 впереди приварена муфта 9, имеющая три ребра, которыми она опирается на внутренние стенки наружной трубки. В центральное отверстие муфты ввернут паровой конус 10 с проходным сечением 2,5 мм и расходящимся соплом Лаваля.

С другой стороны к центральной трубке 8 приварен штуцер 3, который при помощи гайки 2 и прокладки 4 плотно прижат к наконечнику 5, приваренному в свою очередь к наружной трубке 13. Штуцер, центральная трубка, муфта и паровой конус образуют в форсунке единый канал, через который проходит паровая струя. Подача мазута в форсунку осуществляется через штуцер 1 и кольцевую полость между наружной и центральной трубками. Вспомогательная форсунка работает по такому же принципу, как и основная.

Чтобы обеспечить хорошую пульверизацию топлива, локомотивная бригада должна подогревать его до соответствующей температуры (см. главу 21) и регулировать подачу пара в форсунку в зависимости от поступления мазута.

Удовлетворительная регулировка и достаточная пульверизация юплива обеспечивают чистый факел и сильное, не отрывающееся от форсунки пламя. При этом из дымовой трубы будет выходить светло-серый, едва заметный дым. При избытке мазута будет происходить неполное сгорание, пламя получается темное, вытянутое, мазут сгорает с копотью и из трубы выходит темный или черный дым.

Мазут должен подаваться в топку в точном соответствии с режимом работы паровой машины паровоза и потребным количеством пара. При уменьшении расхода пара машиной нужно своевременно уменьшить подачу мазута, а при закрытии регулятора перейти на форсунку малой производительности, чтобы предотвратить образование сажи и потерю топлива.

Нормальный процесс горения мазута в топке и подвод достаточного количества воздуха регулируется при помощи клапанов зольника и сифоном. Однако излишек воздуха будет вызывать охлаждение топки и потери от неполноты сгорания. При избытке воздуха пламя в топке будет жидкое, прозрачное, а из дымовой трубы совсем не будет видно дыма.

Для наблюдения за факелом в топке котла в топочных дверцах делают смотровое отверстие диаметром 16 мм. Нельзя допускать перерыва факела, так как это приведет к резкому изменению тем нсратурного режима топки. Перерыв факела может произойти при медленном зажигании форсунки и при большом открытии сифона.

При передвижении паровоза собственным паром по стационным м деповским путям форсунка должна быть обязательно включена. Нельзя питать котел водой при погашенной форсунке и нужно прекращать подачу воды в котел за несколько минут до потушки форсунки. Чтобы дольше сохранить свод и футеровку топки, не следует допускать форсированную работу форсунки после длительных сюянок, когда свод и кладка значительно охладились.

При длительных стоянках паровоза в теплое время года в целях экономии топлива форсунку гасят и плотно закрывают заслонкой дымовую трубу, а также клапана для подвода воздуха, чтобы предотвратить резкое охлаждение топки.

Для повышения форсировки котла и обеспечения устойчивого парообразования при переменном топливном режиме на паровозах угольным отоплением применяют комбинированное угленефтяное (иопление. При этом угольное отопление является основным, a мазут подается в топку только на трудных участках профиля пути не более 10% от расхода угля. Оборудование для угленефтяного топления Состоит из бака емкостью от 1,0 до 3,5 м³ для мазута, располагаемого на тендере, системы нефтепроводов, паропроводов и форсунки, устанавливаемой в топке.

На паровозах с механическим отоплением форсунку ставят на головке углеподатчика так, чтобы часть форсунки входила в топочное пространство. На паровозах с ручным способом отопления форсунку размещают в нижней части топочного отверстия, для чего в топочных дверцах делают вырез. Форсунка должна быть направлена на середину топочного свода. При небольших форсировках котла паровоза, а также при езде с закрытым регулятором и на стоянках отопление мазутом не допускается.

Нефтяное оборудование, устанавливаемое на паровозе с угле-мазутным отоплением, должно удовлетворять тем же требованиям, что и оборудование чисто нефтяного отопления. 

Пар из котла через паросушитель проходит в сухопарник откуда при открытом регуляторном клапане 1 (рис. 48) по регуляторной трубе 3 поступает в камеру насыщенного пара 4 коллектора пароперегревателя. Отсюда пар проходит в элементы пароперегревателя 2, перегревается и возвращается в коллектор — в камеру перегретого пара 5. Из коллектора по паровпускной (парорабочей) трубе 6 пар попадает в цилиндр паровой машины. Отработавший пар из цилиндра по паровыпускным трубам 8 проходит в конус 7 и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.

Такой путь пар проходит на паровозе, имеющем пароперегреватель, и при регуляторе, расположенном в сухопарнике. Паровозы последней постройки (Л. ЛВ, П36) имеют регуляторную трубу, проходящую снаружи котла от сухопарника к внешнему регулятору, который установлен на дымовой камере. На паровозах же с внешним регулятором, расположенным за пароперегревателем, пар из сухопарника сначала проходит в пароперегреватель, а затем в регулятор и паровпускные трубы.

Регуляторы служат для регулирования впуска пара в паровые цилиндры из котла паровоза. На старых паровозах применяли регуляторы с плоским золотником. Такие регуляторы трудно открывались, на поверхностях золотников образовывались задиры, при высокой температуре имело место коробление, заедание золотников и пропуск пара. Поэтому вместо регуляторов с плоским золотником стали применять клапанные регуляторы.

Головку 3 двухклапанного регулятора (рис. 49) устанавливают на колене регуляторной трубы 4, введенном в сухопарник. В верхней части чугунная головка имеет посадочное место, на которое садится большой клапан 2. Внутри головки отлита камера А, открытая сверху и соединенная с корпусом головки ребрами. Большой клапан вверху имеет тарелку с притирочной лентой для установки на посадочное место в головке и направляющие ребра, а нижняя часть его, которая входит в камеру А, имеет форму поршня. В центральном отверстии большого клапана установлен малый (разгрузочный) клапан 1, который имеет притирочную ленту (место посадки на большой клапан) и проушину для рычага. Для направления стержня малого клапана в большом клапане отлиты направляющие. На хвостовик малого клапана навинчена упорная гайка 5. Головка, колено и большой клапан регулятора отлиты из чугуна, малый клапан изготовлен из стали.

При помощи привода и рычага 8, закрепленною в проушине малого клапана, последний поднимается на 13—14 мм до упора гайки во втулку большого клапана. Это дает возможность пару пройти в разгрузочную камеру под большой клапан и разгрузить его от давления сверху, что облегчает открытие. Одновременно через отверстие в дне разгрузочной камеры и зазоры между нижней частью большого клапана и камерой пар поступает в регуляторную трубу. При дальнейшем подъеме малого клапана вместе с ним начинает подниматься большой клапан и открывать полный доступ пару в регуляторную трубу. Подъем большого клапана обычно составляет 32—33 мм. Регуляторный клапан такой конструкции установлен на паровозах Э, СО, С^у, Е^а и др.

На паровозах Л и ЛВ установлен регулятор с саморазгружающимся клапаном. Регулятор установлен на дымовой камере и соединен боковым фланцем с регуляторной трубой, а нижним — с камерой насыщенного пара пароперегревателя.

В стальном корпусе 1 регулятора (рис. 50) установлена чугунная втулка 3, на притирочную ленту которой опирается большой чугунный клапан 2, имеющий направляющий цилиндр с окнами И и хвостовик. На хвостовике клапана укреплен чугунный поршень 8 с уплотняющими кольцами 4. Поршень входит в разгрузочную камеру 6. Внутри большого клапана 2 помещен разгрузочный клапан 11, изготовленный из нержавеющей стали. Разгрузочный клапан на конце имеет упорную гайку 7, а вверху соединен с тягой 12 и кулачком 13.

При подъеме разгрузочного клапана на величину своего хода 4 мм из корпуса 1 над большим клапаном по кольцевому зазору 9 в большом клапане пар поступает в разгрузочную камеру 6 под поршень. Вследствие того что диаметр разгрузочного поршня больше диаметра большого клапана, создается избыточная сила от давления пара на поршень вверх, которая совместно с небольшим нажатием машиниста на рычаг регулятора открывает большой клапан, и пар по кольцевому отверстию 5 поступает в коллектор пароперегревателя. Подъем большого клапана равен 70 мм. Для отключения регулятора от котла служит запорный вентиль 10.

На паровозе ФД установлен многоклапанный регулятор, отлитым заодно с коллектором пароперегревателя. Он расположен в верхней части дымовой камеры и соединен с регуляторной и паровпускными трубами. Корпус многоклапанного регулятора (рис. 51) имеет три камеры: А — перегретого пара, сообщенную с такой же камерой коллектора пароперегревателя; Б — среднюю, соединенную с паровпускными трубами; В — разгрузочную. Регулятор имеет разгрузочный клапан 1 и четыре рабочих клапана 4. На этих паровозах последних выпусков регулятор имеет пять рабочих клапанов, каждый из которых сверху имеет хвостовик, а внизу — стержень с разгрузочно-направляющим поршнем, установленным в направляющей стенке камеры. Кроме того, в поршень снизу ввернут хвостовик, соединенный с кулачком 3 регуляторного вала 2, проходящего вдоль разгрузочной камеры В. Такой же хвостовик имеет и разгрузочный клапан.

При повороте регуляторного вала при помощи привода кулачок 3 упирается в заплечик нижнего хвостовика клапана и поднимает сначала разгрузочный клапан, а затем поочередно рабочие клапаны. Для этого размер заплечиков хвостовика у рабочих клапанов различен. При подъеме разгрузочного клапана пар из камеры А перетекает в камеру В и разгружает рабочие клапаны, чем облегчается их открытие. При дальнейшем повороте регуляторного вала, на что требуется незначительное усилие, начинают поочередно открываться рабочие клапаны, увеличивая постепенно проход для пара из камеры А в камеру 5 и в паровпускные трубы. Клапаны имеют следующую величину подъема: разгрузочный— 50 мм; 1-й — 35; 2-й — 25; 3-й — 30 и 4-й — 40 мм. Очередность открытия клапанов, начиная с разгрузочного; 4-й, 1-й, 3-й и 2-й.

Корпус регулятора и коллектора пароперегревателя изготовлен из стального литья, клапаны — из нержавеющей стали.
Описанный многоклапанный регулятор паровоза ФД является внешним регулятором, так как сам регулятор и привод его расположены вне котла. При таком расположении сокращается путь пара от регулятора к цилиндрам и улучшается управляемость паровозом.
При многоклапанном регуляторе в сухопарнике установлен главный запорный клапан. Он служит для разобщения котла от паропровода, пароперегревателя и регулятора на случай их ремонта. Запорный клапан сделан по типу клапанного регулятора и имеет разгрузочный и большой клапаны, а также привод, выведенный наружу сухопарника в виде маховика. Внешнее расположение регулятора и наличие главного запорного клапана позволяют осматривать и ремонтировать регуляторы без охлаждения котла.

Паровоз П36 имеет регулятор с саморазгружающимся клапаном (подобно регулятору паровозов Л и Л В), который установлен hi коллектором пароперегревателя. Привод к нему также наружный. Перед коллектором поставлен запорный клапан, конструкция которого аналогична конструкции регуляторного клапана.

Корпус регулятора подсоединен к камере перегретого пара коллектора пароперегревателя. Следовательно, паровоз П36 имеет так называемый наружный регулятор, расположенный после элементов пароперегревателя. При необходимости осмотра и ремонта регулятора закрывают запорный клапан, отсоединяющий регулятор от котла.

Запорный клапан установлен на дымовой коробке и соединен боковым фланцем с регуляторной трубой и нижним — с патрубком камеры насыщенного пара коллектора.

На паровозах (Э, СО, С^у) с внутренним регулятором, установленным в сухопарнике, внутри котла проходит регуляторный вал 7 (см. рис. 49), который через лобовой лист кожуха выведен в будку машиниста. В котле вал соединен при помощи тяги 6 и рычага 8 с клапаном регулятора. На лобовом листе кожуха, в месте прохода регуляторного вала 9 (рис. 52), поставлен фланец 1 с грундбуксой 2 уплотняющего сальника. На некотором расстоянии от вала на фланце 8, также прикрепленном к лобовому листу, установлена рукоятка 7, которая тягой 4 соединена с рычагом 3, насаженным на конец регуляторного вала.

Рукоятка регулятора расположена в будке со стороны машиниста. Закрытое положение регулятора соответствует крайнему, правому положению рукоятки, как показано на рис. 52. Для открытия регулятора машинист нажимает рукоятку от себя, поворачивает регуляторный вал и через привод, помещенный в котле, поднимает клапан регулятора. Перемещение рукоятки происходит по сегменту 5, сделанному заодно с фланцем 8. Для удержания регулятора в нужном положении на рукоятке укреплена вилка 6, которая под действием пружины входит между зубьями накладки сегмента.

Привод к внешнему регулятору (на паровозах ФД, ЛВ, Л, П36), а также к внутреннему (на паровозах Еа и Ем) расположен вдоль котла снаружи. У паровоза ЛВ (рис. 53) привод состоит из тяг 1 и 3, проходящих вдоль котла, двуплечего компенсаторного рычага 2, закрепленного на котле, кронштейна 4 с сектором 5, укрепленных на кожухе топки, и рычага регулятора 6. Рычаг регулятора имеет рукоятку 7 с защелкой 8, которая при определенном положении рычага входит в зацепление с зубцами сектора. Компенсаторный рычаг служит для компенсации удлинения котла при нагревании его (при растопке паровоза) и обеспечивает нормальную работу привода. Если бы привод состоял из одной тяги, то при растопке было бы возможно самопроизвольное открытие регуляторного клапана.

При сборке привода необходимо соблюдать следующие условия. В крайнем переднем положении рычага регулятора подъем большого регуляторного клапана должен составлять 74 мм, а в крайнем заднем положении — клапан должен быть всегда плотно закрыт.

Регулировку привода производят изменением длины задней тяги 3 ввертыванием или вывертыванием регулировочной втулки (узел I, см. рис. 53).

Пар, образующийся в объеме, где имеется вода, всегда содержит влагу. Объясняется это тем, что пузырьки пара, выходящие из воды, захватывают с поверхности ее капельки, из которых более .мелкие остаются в паре. Кроме того, часть пузырьков пара, имеющих меньшую скорость, не может прорвать поверхностную пленку воды и только немного приподнимает ее над уровнем воды, образуя пену. Эта пена при открытии регулятора также уносится с паром, увеличивая его влажность. Образование пены увеличивается при водах, содержащих большое количество примесей.

Влажность пара в среднем составляет около 5%, а при плохих водах достигает 15—20%. Увеличение влажности пара и так называемое бросание воды, т е. большой унос ее в машину вместе с паром, могут иметь место в результате слишком высокого уровня воды в котле, при резком открытии регулятора и боксовании паровоза, что целиком зависит от паровозной бригады.

При повышенной влажности пара снижается температура перегрева его, на стенках элементов пароперегревателя осаждаются < оли, увеличивается нагарообразование в золотниках и цилиндрах. Бросание воды может привести к поломке деталей паровой машины.
Для удаления из пара содержащейся в нем в виде капелеквла-1и на паровозах устанавливают паросушители, которые обычно располагают в сухопарнике. Паросушители бывают сеточные, центробежные, отбойные. На паровозах первых выпусков устанавливали сеточный паросушитель, состоящий из одного или двух укрепленных в сухопарнике горизонтальных листов, в которых сделаны отверстия диаметром 5—8 см. При проходе пара через отверстия содержащаяся в нем вода частично задерживается на листах и стекает обратно в котел.

Паросушитель, установленный на паровозах СО, С^у Эм, относится к группе инерционных. Действие его основано на резком изменении направления движения пара, что приводит к отделению Паросушитель паровоза СО (рис 54) устроен следующим образом. Под отверстием для сухопарника установлен отбойный лист 6. В сухопарнике укреплен лист с отверстиями (сетка) 4, к которому снизу на некотором расстоянии примыкает отбойный лист 5. На сетке установлен барабан 3 с укрепленным внутри отбойным листом 2. Над барабаном 3 расположен отбойный лист 1, к которому снизу укреплен барабан 9.

Внутри барабана 9 устроен желоб 8 с трубками 7 для стока отсепарированной воды. Путь пара через паросушитель показан на рисунке стрелками.

На паровозе ФД установлен центробежный паросушитель. К верхней крышке корпуса главного запорного клапана прикреплены изогнутые лопатки, а к ним — конический диск. Пар, поступая через отверстие в верхней крышке, проходит лопатки, огибает диск и направляется в отверстие главного запорного клапана. Вода, содержащаяся в паре, при проходе через лопатки отбрасывается центробежной силой к стенкам корпуса и стекает вниз в карманы, отлитые в корпусе клапана, откуда попадает в котел.

На паровозе Л был установлен паросушитель инерционного типа с отводом в котел отсепарированной воды по специальным дренажным трубкам. Однако эксплуатация паровозов Л показала, что этот паросушитель не обеспечивал осушения пара, не предотвращал уноса воды и поэтому он был заменен паросуши-телем в виде отбойного листа. Паросушитель такого типа установлен на паровозах Л, ЛВ и П36 под сухопарным колпаком и состоит из отбойного щита 1 и ограждающих угольников 2 (рис. 55).

Отбойный щит 1 имеет форму диска и изготовлен из листовой стали толщиной 4 мм. На паровозах Л и Л В диаметр щита равен 700 мм, на паровозе П36 — 900 мм. Щит перекрывает вырез в цилиндрической части котла под сухопарников. Он .выполнен из двух частей для того, чтобы его можно было завести в котел. Для укрепления отбойного щита к каждой половине его приварены две стойки, за которые щит при помощи валиков подвешен к ножкам, приваренным к вырезу сухопарного колпака.

Отбойный щит предохраняет от захвата воды из котла с зеркала испарения под сухопарником, а угольники 2 предотвращают увлечение воды и пены потоком пара по стенкам цилиндрической части котла в сухопарник.

Течение пара по всему паропроводу сопровождается трением пара о стенки труб и понижением давления. Диаметры паровых труб паровоза выбирают такими, чтобы при максимальном расходе пара машиной пар проходил с наименьшей потерей давления. Радиусы загибов труб обычно сделаны не меньше трех-четырех диаметров трубы. На паровозах средней мощности (Э, Е, СО, С^у) внутренние диаметры труб находятся в следующих пределах: регуляторные — 143—152 мм, паровпускные — 130—140 мм, паровыпускные— 170—290 мм.

На паровозе ФД регуляторная труба имеет диаметр 215 мм, а паровпускные — 192 мм; на паровозе ЛВ регуляторная труба установлена диаметром 219 мм, паровпускные — 196 мм. Трубы изготовляют из стали марки Ст2 или 20К.

Соединение труб (рис. 56) производят при помощи фланцев 1, приварных колец 3 и болтов или шпилек с гайками. Уплотнение соединения достигается посредством чугунных прокладных колец 2; иногда соединяющиеся части паропроводных труб ставят на при-шрке.

По мере нагревания воды в котле температура ее повышается до 100°С, вода закипает и образуется некоторое количество пара, который заполняет свободный от воды объем. Такой пар, образующийся в герметически закрытом котле в присутствии воды, называется насыщенным. При этом температура выделенного пара также будет около 100°С, а давление — 1 кГ/см².
Одно из свойств насыщенного пара заключается в том, что при определенном давлении он имеет соответствующие этому давлению температуру, теплосодержание и плотность. При дальнейшем нагревании воды в закрытом котле количество пара и плотность его будут увеличиваться, а следовательно, будет возрастать и давление пара. Но благодаря указанному выше свойству насыщенного пара с увеличением плотности и давления будет возрастать и температура пара. Зависимость между давлением, температурой и удельным весом (характеризующим плотность) насыщенного пара приведена в табл. 4.

С повышением температуры плотность пара будет возрастать, а с понижением температуры часть пара превратится в воду (сконденсируется) и оставшийся пар будет иметь плотность, соответствующую новой температуре.

Свойство насыщенного пара — с понижением температуры превращаться в воду, т. е. конденсироваться, — является его большим недостатком. Соприкасаясь, например, с холодными стенками цилиндров, часть насыщенного пара вследствие понижения температуры конденсируется, и в цилиндрах скопляется вода. Конденсация вызывает большие потери тепла при протекании пара впаропроводах и цилиндрах, а скопление воды может повлечь повреждения деталей машины.

Если насыщенный пар, полученный в котле паровоза, продолжать нагревать в отдельном объеме, не имеющем воды, то получится перегретый пар. При этом сначала испарится влага, содержащаяся в паре, а затем начнется повышение температуры и увеличение удельного его объема. Перегретый пар обладает следующими основными свойствами и преимуществами:

а) при одинаковом давлении с насыщенным паром имеет значительно большую температуру и теплосодержание;

б) имеет больший удельный объем в сравнении с насыщенным паром, т. е. объем 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому при тех же раз мерах цилиндров машины для получения необходимой мощности потребуется перегретого пара по весу меньше, что дает экономию в расходе воды и топлива;

в) перегретый пар при охлаждении не конденсируется, в связи с чем уменьшается теплообмен со стенками цилиндров; конденсация наступает лишь тогда, когда температура перегретого пара упадет до температуры насыщенного пара при данном давлении.

Чем выше температура перегрева пара, тем экономичнее работает паровоз. Считают, что повышение температуры перегрева пара на 10 °С дает примерно 1% экономии топлива. На современных паровозах температура перегрева пара колеблется в пределах 360 - 410 °С.

Для получения перегретого пара па паровозах устанавливают пароперегреватели, из которых широкое распространение получил 1ак называемый жаротрубный пароперегреватель. Такое название он получил вследствие того, что трубки (элементы) пароперегревателя размещены в жаровых трубах котла.

На современных паровозах применяют следующие типы жаро-1рубных пароперегревателей: двухоборотный, широкотрубный Л-40 и мелкотрубный

Большинство паровозов оборудовано двухоборотным пароперегревателем, схема которого представлена на рис. 57, а. Пар из сухопарника по регуляторной трубе поступает в камеру насыщенного пара А коллектора 1, затем проходит по трубке элемента 2, делает два оборота в жаровой трубе 3 и выходит уже перегретым в камеру перегретого пара Б, откуда поступает в цилиндры паровоза.

На паровозах старой постройки устанавливали 21—28 элементов. На современных паровозах число их значительно увеличено, например, на паровозе ФД21 их установлено 40, Л—50, СО—52, Л В—66.

Широкотрубный пароперегреватель Л-40 (рис. 57, б) отличается от двухоборотного конструкцией элементов. В этом паролерегревателе пар также из камеры насыщенного пара 4 коллектора 1 поступает в трубку элемента 2, но перед входом в жаровую трубу эта трубка разветвляется на три трубки; трубки делают один оборот в жаровой трубе 3 и по выходе из нее снова соединяются в одну, которая подводится к камере перегретого пара Б коллектора. Широкотрубный пароперегреватель, который имеет схему известного в свое время однооборотного пароперегревателя системы Чусова, установлен на паровозе ФД. Элементы пароперегревателя размещены в 40 жаровых трубах, поэтому его называют Л-40.

Мелкотрубный пароперегреватель (рис. 57, в), примененный на части паровозов ФД, имеет более сложную схему расположения элементов. Трубка элемента 2, идущая от камеры насыщенного пара А коллектора 1, разветвляется на две трубки, которые входят в разные жаровые трубы 3. Каждая из них делает один оборот в жаровой трубе, затем переходит в другую жаровую трубу 4, где делает второй оборот, и выходит в дымовую камеру, здесь две трубки соединяются в одну, которая подходит к камере перегретого пара Б коллектора. Таким образом, один элемент пароперегревателя размещен в четырех жаровых трубах. Все элементы мелкотрубного пароперегревателя расположены в 130 жаровых трубах.

Испытания показали, что из перечисленных типов жаротрубных пароперегревателей наибольшую температуру перегрева пара дает двухоборотный пароперегреватель, установленный на паровозах П36. Его поверхность нагрева около 132 м². Этот пароперегреватель при наличии на паровозе водоподогревателя обеспечивает температуру перегрева пара в пределах 400—410 °С.

Пароперегреватель паровоза ЛВ, имеющий поверхность нагрева 136 м², дает возможность получать температуру перегретого пара до 400°С.

В сравнении с мелкотрубным широкотрубпый пароперегреватель на паровозах ФД увеличивает мощность котла на 15% и снижает расход топлива на 7—8%.

Худшим в смысле тепловой эффективности является мелкотрубный пароперегреватель. Большим недостатком этого пароперегревателя является занос изгарью жаровых труб, имеющих сравнительно небольшой диаметр. Особенно сильно забиваются пзгарыо нижние ряды труб, вследствие чего часть элементов пароперегревателя фактически выключается из работы, что резко снижает перегрев пара. Кроме того, из-за большого количества поворотов в элементе происходит значительное мятие пара. Поэтому мелкотрубный пароперегреватель па паровозах ФД заменяют более совершенным широкотрубным Л-40.

Применяют два типа соединения элементов с коллектором пароперегревателя: на конических втулках системы Рязанцева и па шаровых головках. На паровозах, оборудованных двухоборотным пароперегревателем, за небольшим исключением устанавливают унифицированные элементы (рис. 58) с уплотнением в месте соединения с коллектором при помощи втулок Рязанцева.

Унифицированные элементы двухоборотного пароперегревателя изготовляют из цельнотянутых трубок диаметром 35X3,5 мм из стали марки 10 и размещают в жаровых трубах диаметром 133X4 мм. На некоторых паровозах (Е^а, Е^м, П36) элементы изготовлены из трубок диаметром 38\3,5 мм.

К концам трубок элементов 8 (см. рис. 58) приварены газовой сваркой головки 7. В коллекторе и в головках элементов делают отверстия, куда вставляют уплотняющие втулки 6 Рязанцева. При помощи болта 2, который пропускают через нажимную скобу И, установленную под головками элемента, сферической шайбы 9 и гайки 10 создают плотное соединение элементов с коллектором 5.
В жаровой трубе элемент установлен на поддержках, состоящих из наружного хомутика 4 и внутренней распорки 12, которые скрепляют трубки элемента. К хомутику припаривают две колодки 3 из стали Ст.2 со скругленными кромками, которыми элемент опирается на внутреннюю стенку жаровой трубы. Концы трубок элемента со стороны огневой коробки соединены колпачками 1.

Для свободной и правильной установки элемента в коллекторе нажимная скоба 11 сделана незамкнутой, с прорезями. Это исключает перекос и парение элементов, что имело место при колодке, охватывавшей трубки элемента. Изготовляют скобу штамповкой или механической обработкой из стали марки Ст.5.

Вследствие того что болты, укрепляющие элементы к коллектору, работают на растяжение в условиях высокой температуры, их изготовляют из жаростойкой легированной стали. На паровозах с перегревом пара до 350°С можно изготовлять эти болты из стали Ст5.

На паровозах ФД, Л, Е^а, ЛВ, П36 применено шаровое соединение элементов с коллектором. Конец трубки элемента выштампован в виде шаровой головки (рис 59). Отверстия в коллекторе под шаровую головку элемента сделаны коническими с углом 90°. Нижней шаровой поверхностью головка элемента опирается на шайбу, в которой сделано углубление по шару При помощи нажимной скобы, натяжного болта и гайки шайбы прижимают шаровые головки к коническим отверстиям коллектора. Такое соединение благодаря наличию шаровой головки даже при небольшом перекосе в постановке обеспечивает необходимую плотность. Однако в изготовлении оно более сложно, чем соединение на втулках Рязанцева.

Колпачки элементов (см. рис 58) делают цельноштампованными или штампованными с вварной вставкой. К трубкам элемента колпачок приварен газовой сваркой.

На паровозе П36 элементы двухоборотного пароперегревателя имеют трубки диаметром 38X3,5 мм, которые установлены в жаровых трубах размером 152X4,5 мм.

Широкотрубный пароперегреватель Л-40 имеет однооборот-ные элементы (рис. 60). Диаметр трубок элемента 29X3 мм. Элементы установлены в жаровых трубах размером 152X4,5 мм. С коллектором элементы соединены при помощи шаровых головок, выштамповапных на концах трубок. Для установки в жаровых трубах элементы имеют поддержки такого же типа, как унифицированные элементы. Элементы мелкотрубного пароперегревателя расположены в четырех жаровых трубах диаметром 89X3,5 мм и изготовлены из трубок размером 29X3 мм. Для защиты от механического износа (изгари) на паровозах Л, Е^а, ЛВ, П36 в дымовой камере на элементы ставят со стороны трубной решетки предохранительные щитки.

Коллектор (рис. 61) жаротрубного пароперегревателя представляет собой чугунную или стальную отливку или сварную конструкцию, которая перегородками разделена на две камеры — насыщенного и перегретого пара. Как видно из рис. 61, полости камеры насыщенного пара перемежаются с полостями камеры перегретого пара. Это необходимо для установки элементов, которые одним концом присоединяют к камере насыщенного пара, а другим — к камере перегретого пара. В связи с этим коллектор имеет сложную конфигурацию с большим количеством перегородок.

Камера насыщенного пара литого коллектора паровоза Э^у имеет фланец для соединения с регуляторной трубой, а камера перегретого пара — два фланца для присоединения паровпускных труб. Нижняя стенка (плита) коллектора имеет значительплита его имеет толщину 30 мм. Плоские стенки коллектора укреплены вварными связями Соединительные каналы через один сообщены с камерами насыщенного и перегретого пара; к ним снизу присоединены элементы пароперегревателя

Паровозы ЛВ, как и паровозы Л, оборудованы цельносварным коллектором. В отличие от паровоза Л, у которых камеры насыщенного и перегретого пара имеют прямоугольную форму с плоскими стенками, укрепленными связями, на паровозе ЛВ обе камеры изготовлены из стальных труб размером 194X7 мм. Это избавляет от необходимости установки связей, что позволило снизить вес коллектора и повысить его надежность.

Цельносварной коллектор паровоза П36 по конструкции похож на коллектор паровоза Л. Коллекторы сваривают электродами типа Э-42

Коллектор паровоза ФД (см. рис. 51) отлит из стали заодно с корпусом многоклапанного регулятора Особую конструкцию имеет коллектор паровоза Эр постройки 1949 г. с усиленным пароперегревателем. Он состоит из двух самостоятельных стальных отливок — камер насыщенного и перегретого пара, которые соединены вместе при помощи болтов.

Для измерения температуры перегретого пара на паровозе устанавливают пирометр (рис. 63), который состоит из термопары 4, гальванометра 1, соединительного провода 2 и соединительной коробки 3. Термопару устанавливают в отверстие, сделанное в коллекторе пароперегревателя или в золотниковой коробке цилиндра. Гальванометр помещают в будке машиниста. Термопара 4 представляет собой спай никелевого и медно-никелевого сплавов (хромеля и копеля). Если концы спаянных кусков металла включить в цепь и нагревать спай, то в цепи возникнет электродвижущая сила, пропорциональная температуре нагрева, которая регистрируется гальванометром; на шкале его указывается температура в градусах.

Несмотря на полезность пирометра для локомотивной бригады (его устанавливали при постройке паровозов, включая и ЛВ), этот прибор в последнее время с паровозов снимают.