Раздел V. ТЕНДЕР

Приводим основные цифры, характеризующие конденсатор, устанавливаемый на паровозах СО и Э^м. Конденсатор рассчитан на конденсацию 14 т пара в час при температуре воздуха +40° и до 11 т в час при высшей т-ре воздуха+55°. Это дает наибольшие форсировки котла: для паровоза СО — свыше 60 кг пара с 1 м² в час и для Э^м — свыше 70. 

Труба мятого пара

Труба мятого пара сделана достаточно большого диаметра (310 мм) для сведения к минимуму потери на мятие, которая в данном случае может привести к некоторому повышению противодавления в цилиндрах. Назначая большой диаметр трубы, мы облегчаем проход пара по длинному трубопроводу. Потери на охлаждение трубы ничтожны из-за наличия хорошей термоизоляции.
Для облегчения тепловых деформаций трубы на ней предусмотрен медный компенсатор, представляющий собой волнообразный расширяющийся и затем сужающийся патрубок, вставленный в поперечный разрыв трубы.

Водоотделитель

Трубы, выводящие отработавший пар из цилиндров, соединяются под дымовой коробкой с корпусом водоотделителя, показанною в нижнеи части фиг. 165а; к верхней части водоотделителя крепится труба, подводящая мятый пар к турбине дымососа. В водоотделителе происходит выпадение из пара воды, могущей находиться в выхлопном паре, например, при трогании с места. Периодически водоотделитель освобождается от воды при помощи спускного крана, установленного внизу воронки корпуса. К крану крепится спускная труба.

Турбо-вентилятор дымососа

Турбина для дымососа применена относительно тихоходная (п>3 500 об/мин.) для того, чтобы можно было на одном валу установить как рабочее колесо турбины, так и колесо вентилятора. Тихоходность турбины дымососа обусловила как большой диаметр ее колеса (d = 500 мм), так и большой вес турбины 920 кг). Сопоставляя эту турбину с быстроходной турбиной вентиляторов конденсатора, согласно приведенным в § 4 цифрам, мы видим, что вес последней меньше (за вычетом редуктора), хотя мощность последней почти втрое больше.
Пущенный на полную мощность турбо-вентилятор может дать значительное разрежение в дымовой коробке — до 270—280 и больше мм водяного столоа, т. е. обеспечить получение высоких форсировок, заведомо более высоких, чем при конусной установке.

В дополнение к фиг. 165а, на которой показано общее расположение дымососной установки, даем чертеж дымососа (фиг. 503). Подчеркнем несколько моментов. Во-первых, турбина, установленная слева на дымовой коробке, не мешает машинисту наблюдать за путем и сигналами. Корпус турбины расположен вне дымовой коробки как для большего удобства ухода и осмотра, так и для избежания нагрева турбины газами дымовой корооки.

Вентилятор дымососа имеет засос газов колесом с обеих сторон последнего. Колесо вентилятора крепится к фланцу-бурту вала в его средней части. Верхняя часть кожуха (улитки) вентилятора отлита за одно целое с нижнеи частью дымовой трубы. 

При сборке турбо-вентилятора на паровозе необходимо учитывать удлинение главного вала на горячем паровозе на 2,5 мм. Поэтому правый роликовый подшипник (см. фиг. 503) на холодном паровозе собирается со умещением в 2,5 мм роликовых обойм, как показано на отдельной проекции.

Смазка подшипников вала—кольцевая; кольца большого диаметра, свободно надетые на вал, погружены своей нижней частью в масляный резервуар. Вращаясь, кольца несут смазку наверх—к роликоподшипникам. Смазка наливается в каждый резервуар. 
Паровозы «СО» и «Эм» имеют разные диаметры дымовых коробок котлов, в связи с чем и длина вала различна.

При необходимости турбина может быть пущена и свежим (острым) паром, как указывалось раньше. Для подвода этого пара на кожухе устанавливается штуцер (см. правую часть фиг. 503). Пар берется от пароразборнои колонки, на которой имеется для этой цели вентиль.

Маслоотбойник на паровой трубе

Отработавший пар, выйдя из турбины дымососа, поступает по трубе в масло-отбойник, содержащий внутри своего корпуса ряд направляющих и со ир щих плоскостей, поставленных под углом друг к другу. Направляющие плоскости снабжены мелкими отверстиями, раздробляющими паровую струю на»оль шое количество мелких. Последние, ударяясь о собирающие плоскости, оставляют на них частицы масла.

В нижней части корпуса маслоотделителя уложены осооые матрацы, посте пенно пропитывающиеся смазкой.

Отделение масла от пара таким маслоотбойником производится лишь частично, и поэтому наряду с этим простым прибором должны ставиться и другие.

В этот маслоотбойник, как упоминалось раньше, отводится выхлопной пар из всех трех насосов.
Пройдя маслоотбойник, пар уходит к тендеру, где и производится конденсация пара.

Питательные насосы

Питательных насосов два, чем обеспечивается надежное питание котла. Насос, стоящий с правой стороны паровоза, гонит воду в котел через маслоотделитель, левый—непосредственно. Для возможности переключения насосов имеются разделительная коробка и трехходовый кран (дет. 21 и 28 на фиг. 502). Привод крана идет в будку.
Устройство питательного насоса (оба одинаковы) показано на фиг. 504.

Диаметры паровых цилиндров насоса—130 и 225 мм; водяного—125 мм. Ход поршней—250 мм. Наибольшая подача—до 300 л)мин. Вес насоса (без труб)— 500 кг.

Насос имеет два паровых цилиндра—малый и большой, обеспечивающих достаточно полное использование подводимого к насосу острого пара («двойное расширение»), В нижней части размещен водяной цилиндр—с двумя парами клапанов: слева (по чертежу) два всасывающих, справа—два нагнетательных. Все три поршня сидят на одном длинном штоке.

Для смазки насоса в верхней его части установлена автоматическая пресс-масленка, обеспечивающая постоянную равномерную и достаточно экономную подачу смазки к трущимся частям. Корпус масленки снабжен масломерным стеклом.

Присоединение труб—паровой впускной, паровой выхлопной, а также и водяной всасывающей и водяной нагнетательной—показано на чертеже. Заметим лишь, что пар, отработавший в обоих паровых цилиндрах, проходит в паровую рубашку водяного цилиндра, обогревает его, и уже затем идет к маслоотделителю и далее на тендер.

Наличие нагнетательного колпака с поплавком (см. справа на левой проекции фиг. 504) обеспечивает равномерную подачу воды в котел, без пульсаций (облегчается работа питательного клапана котла), связанных с неравномерной подачей воды поршнем водяного цилиндра.

Достаточно надежное и равномерное поступление горячей воды к всасывающим клапанам обеспечивается как эжектором, так и колпаком на камере всасывающих клапанов (слева—на той же проекции).

Нагнетаемая насосами вода перед поступлением в котел проходит через угольные маслоотделители.

Угольный маслоотделитель

Как видно по схеме фиг. 502, горячая питательная вода перед поступлением в котел проходит через три маслоотделителя, поставленных «в параллель». Маслоотделители представляют собой цилиндры, заполненные активированным древесным углем, обладающим значительным сцеплением с частицами масла, содержащимися в питательной воде. В маслоотделителях вода движется очень медленно, и частицы масла «успевают» задержаться на поверхности частицы угля и «впитаться» в толщу ее. Маслоотделение идет очень эффективно, вода получается достаточно чистой.

На фиг. 505 показан чертеж общего вида тендера-конденсатора; показаны все основные приборы и устройства.
На основной проекции показан продольный разрез тендера, при чем хвостовая часть тендера показана без разреза (вид снаружи); видны три вертикально расположенные секции (радиатора). Верхняя половина нижней проекции представляет собой вид тендера сверху. Отчетливо видны два вентиляторных колеса; третье (переднее) снято. Нижняя половина показывает устройство рамы тендера (и др. проекции), шкворневых балок и других креплений рамы, а также показаны тележки. Последние имеют листовые рамы; рессорное подвешивание — двойное. Детали их видны на фиг. 505.

Справа на фиг. 505 даны поперечные виды и разрезы тендера (см. обозначения на чертеже). На разрезе по А—В—С—D видна половина вентиляторного колеса и попавший в разрез радиатор (справа).

Угольный ящик располагается в передней части тендера, непосредственно за контрбудкой. Основной водяной бак, имеющий в поперечном сечении форму, напоминающую треугольник, располагается непосредственно на раме тендера (см. разрез по А—В—С—D). На разрезе по В—В показан (наряду с другими деталями) наливной бак, снабженный горловиной для набора воды.

На основной проекции видна труба большого диаметра, подводящая к тендеру отработавший пар от паровоза. Переход пара с паровоза на тендер осуществляется по шарнирному гибкому паропроводу, имеющему два сферических соединения и скользящий расширитель с сальником. Такое устройство обеспечивает возможность любых взаимных перемещений паровоза и тендера. Далее пар поступает в турбину вентиляторов.

Турбины вентилятора

Паровая турбина показана на фиг. 506 в двух проекциях: слева—продольный разрез по ротору турбины и перепускному клапану, справа дан внешний вид корпуса турбины. На фиг. 507 дан горизонтальный разрез турбины; верхняя часть кожуха снята. На фиг. 507 попал в разрез и редуктор вентилятора, понижающий число оборотов вентиляторного вала в 7 раз (с 7 000 до 1 000 об/мин.). Редуктор составляется парой цилиндрических шестерен.

Рассматривая фиг. 506, мы видим, что пар подводится к турбине снизу (это видно и по общему расположению—см. фиг. 505); выход, как показано стрелкой на фиг. 506,—сверху в два патрубка,—к правой и левой группам радиаторов, расположенных по 9 штук с боков тендера. Пар, подводимый к турбине, может быть посредством двух перепускных клапанов отведен непосредственно в выпускные трубы, минуя турбину. Это устройство позволяет регулировать число оборотов турбины и, следовательно, вентиляторных колес в самых широких пределах. Один из перепускных клапанов дан в разрезе на фиг. 506 (сверху слева). Повертывая против часовой стрелки помещенный сверху рычаг, мы поднимаем клапан и открываем в большей или меньшей степени проход пара помимо турбины. Привод к обоим клапанам, естественно, общий; рукоятка привода помещена в контрбудке.

Основная характеристика турбины дана выше в § 4. Ротор турбины вращается в залитых баббитом подшипниках. Приводный продольный вал вентиляторов, включая сюда и вал ведомой шестерни, а также и короткие вертикальные валы вентиляторных колес, снабжены исключительно шарикоподшипниками.

Смазка турбины производится от простого шестереночного насоса, расположенного в нижней части корпуса турбины. Наибольшая подача насоса—20— 22 л/мин. Привод этого насоса осуществляется парой конических шестеренок, одна из которых насажена на вал большой ведомой шестерни редуктора (см. фиг. 507). Маслопроводные каналы и подшипники ротора турбины и к шестерням редуктора показаны на фиг. 506. Движение масла показано стрелками. Масло обильно подается к трущимся частям, обеспечивая надежную работу агрегата. Для охлаждения же и очистки масла, а также для образования запаса масла сделаны следующие добавочные устройства: 1) для охлаждения масла поставлен змеевик—с левой стороны внутри тендера (на чертежах не показан); 2) для очистки загрязненного масла применяется фильтр; 3) установлен масляный резервуар с масломерным стеклом. Резервуар включен в масляный трубопровод, и таким образом без труда осуществляется наблюдение за количеством масла в системе маслопровода.

Приводный вал и вентиляторные колеса

Вращение ротора турбины через редуктор и расположенный вдоль тендера в верхней его части приводный вал передается вентиляторным колесам. Последние расположены в горизонтальной плоскости, и для приведения в движение каждого вентиляторного колеса имеется пара конических шестерен, как показано на той же фиг. 505.

Конические шестерни (редукторы) размещены в' специальных корпусах. Последние укреплены на верхней горизонтальной узкой стенке водяного бака.

Продольный вал составляется из отдельных отрезков, соединяемых между собой муфтами, обеспечивающими аксиальную подвижность отрезков (при нагревании и охлаждении) без нарушения правильного зацепления всех трех пар конических шестерен.
Смазка конических шестерен и подшипников приводных валов (горизонтального и вертикального) производится масляными насосами, установленными в каждом кожухе конической передачи. Особый эксцентрик на горизонтальном, валу приводит в движение плунжерный насосик, подающий смазку к трущимся поверхностям.

Вентиляторные колеса имеют наружный диаметр 2050 мм, насажены на валы на шпонках; лопастей на колесе—7. Сверху колеса закрыты сетками.
Вентиляторные колеса, вращаясь, выталкивают воздух вверх, просасывая его через радиаторы. Воздух входит в радиаторы с боков тендера.

Разводящий паропровод

Выйдя из турбины, пар проходит в две верхних разводящих трубы, идущих вдоль тендера, с боков его. От этой трубы пар ответвляется к каждому радиатору по двум патрубкам. Как самая труба, так и патрубки показаны на основной проекции фиг. 505 (пунктиром—сзади вентиляторных колес). Труба, по мере отхода от нее пара к радиаторам, имеет уменьшающееся сечение. Сзади последних радиаторов поставлена дополнительная поперечная труба, соединяющая правую и левую группы радиаторов (см. фиг. 502) для выравнивания работы правой и левой групп радиаторов.

Радиаторы (секции конденсатора)

Радиатор представляет собой группу мелких трубок эллиптического сечения, по которым, идет охлаждаемый пар. Трубки установлены на небольшом расстоянии одна от другой, и через зазоры между ними вентилятор и гонит холодный воздух с достаточно большой скоростью (до 12 м/сек).

На фиг. 508 показан общий вид радиатора (секции), на фиг. 509 — поперечное сечение и детали радиатора. Размеры радиатора 2030х785х255 мм. В каждом радиаторе содержится 140 трубок из красной меди. Для увеличения площади прохода воздуха при достаточно большом количестве трубок последние сплющены и имеют эллиптическое сечение, как это видно из сечения радиатора по фиг. 509. Для увеличения поверхности охлаждения эллиптическим трубкам придана ребристая форма путем насаживания на трубки большого количества мелких штампованных пластинок из белой жести с эллиптическими отверстиями. На каждой трубке размещено 666 пластинок и на всех 140 трубках радиатора их 93240 шт. (на весь конденсатор идет 1 678 320 шт.). Общая поверхность охлаждения 2 180 м².

Трубки своими верхними и нижними концами заделываются (с раздачей оправкой) в прямоугольных решетках, при чем для простоты укрепления трубки по концам имеют круглое сечение, как это видно из разреза Н—Н по фиг. 509. После сборки пластаны, тру хи и решетки облуживаются, что предохраняет все устройство от окисления и кроме того увеличивает надежность (герметичность) секции.
К решеткам сверху и снизу крепятся разделительные коробки, своими патрубками присоединяемые к трубопроводам.

Радиаторы испытываются гидравлическим давлением на 1,5 атм.

Для изменения количества воздуха, поступающего к радиаторам, с боков тендера (снаружи) размещено большое количество поворотных узких планок-жалюзей. Привод к ним позволяет в холодное время года (прикрывая жалюзи), регулировать охлаждение пара в дополнение к регулировке вентиляторами.

Бак конденсата

Из радиаторов (секций) конденсационная вода стекает по двум трубопроводам в бак конденсата, подвешенный внизу тендера к раме, примерно посредине ее длины (см. фиг. 505). Бак (сварной) имеет форму невысокого прямоугольного ящика. Для уменьшения потерь на охлаждение горячей конденсационной воды бак имеет термоизоляцию. Изолированы также и трубы, подводящие воду к баку, и водоприемная труба, идущая от бака к паровозу.

В самом баке конденсата установлен еще один маслоотделитель. Бак разделен перегородками на три камеры. В первой и третьей камерах заложены «матрацы», изготовленные из люфы. Последняя обладает свойством задерживать масло. При установившемся режиме работы вода движется по баку с ничтожной скоростью, и люфа частично задерживает масло. Периодически матрацы освобождаются от пропитавшего их масла.

Внешний вид тендера-конденсатора паровоза класса 25 4-8-4 Южноафриканских железных дорог 1953 года выпуска

Отрегулированный конденсатор работает автоматически, подавая в бак конденсата горячую воду, имеющую 85—95°. По мере увеличения расхода пара машиной паровоза повышается соответственно число оборотов дымососа, т. е. увеличиваются и разрежение в дымовой коробке и парообразование котла. Увязка, и при том в достаточно широких пределах, расхода пара—налицо. С другой стороны, увеличение количества пара, поступающего к турбине вентилятора, вызывает повышение числа оборотов вала турбины и связанных с ним вентиляторных колес. Последние гонят увеличенное количество воздуха, что необходимо для охлаждения увеличенного количества проходящего по трубкам радиаторов пара. Увязка, таким образом, имеется и здесь.

Если необходимо понизить разрежение в топке и уменьшить парообразование котла, следует открыть (или увеличить открытие) перепускного клапана дымососа. Тогда часть пара пойдет помимо турбины, противодавление в цилиндрах несколько уменьшится. Вообще нужно заметить, что наличие на выхлопном паропроводе машины конденсационного паровоза целого ряда приборов и особенно турбин—повышает противодавление в цилиндрах. Это уменьшает полезную работу пара в цилиндрах. Как будто можно ожидать ухудшения работы паровоза, уменьшения его теплового к. п. д. На самом деле, повторяем, это далеко не так. То, что мы проигрываем в машине, с избытком выигрываем в котле. Об улучшении работы последнего, о повышении его мощности и к. п. д. говорилось в начале этой главы.

Бак конденсата снабжен пирометром, установленным слева в контрбудке на щитке (вместе с другими приборами). Если температура конденсата будет иметь тенденцию к падению, нужно увеличить открытие перепускного клапана турбины вентиляторов: тогда число оборотов вентиляторов упадет, воздуха к радиаторам будет поступать меньше, охлаждение уменьшится и температура конденсата поднимется. При повышении температуры конденсата до 95° и больше нужно, наоборот, уменьшить открытие перепускных клапанов, иначе при атмосферном давлении в баке конденсата пар вообще может не сконденсироваться в воду (при 100° и выше).

Возле пирометра на щитке установлен тахометр, показывающий число оборотов (в минуту) вентиляторных колес.

Указанные в § 4 цифры мощностей и чисел оборотов турбин и вентиляторов — наибольшие. Обычно реализуются значительно меньшие значения; это понижает противодавление в цилиндрах.

В зимнее время приходится прикрывать жалюзи, чтобы уменьшить резкое охлаждение радиаторов холодным воздухом.

Подача воды в котел регулируется числом ходов насоса. Для наблюдения за числом ходов насоса, как указано раньше, в будке стоят два пульсирующих манометра. Если подача в котел меньше расхода воды котлом, уровень воды в баке конденсата будет повышаться. Для наблюдения за уровнем воды в баке конденсата имеется поплавок, и в контрбудке установлена рейка с указателем. Если бак будет переполняться, необходимо пустить в ход эжектор (дет. 34 по фиг. 502) и перекачать излишек воды в бак сырой воды. Для наблюдения за уровнем воды в последнем—-также имеется поплавок, а в контрбудке—рейка с указателем.

Чрезвычайно важным вопросом в работе конденсационной установки является очистка воды от масла. На эту сторону дела обращено особое внимание при конструировании установки в ОКБ Коломенского завода им. Куйбышева. Плохая очистка воды от масла может резко ухудшить работу конденсаторного паровоза, в первую очередь в части междупромывочных пробегов. Необходимо поэтому избегать подачи к золотникам и цилиндрам неоправданно большого количества масла смазочными прессами. От вполне совершенной по идее смазки паровой струи, о чем говорилось при рассмотрении новых конструкций паровых цилиндров (часть III, раздел Б), здесь приходится воздержаться. Пар, во все й своей массе пропитанный масляной пылью еще до входа в паровой цилиндр, естественно, труднее очистить от масла.

Маслозадерживающие устройства (маслоотбойник, люфа, уголь) рассчитаны на заполнение их маслом в течение пробега 12—20 тыс. км. Поэтому их регулярно нужно очищать от скопившегося масла, меняя люфу и уголь. Последние в свою очередь подвергаются регенерации (в условиях депо).

Той же регулярной очистке подлежит и масляный фильтр на тендере.

Паровозы с конденсацией должны содержаться в отличном состоянии как для того, чтобы иметь минимальные утечки воды (через сальники машины, насосов, неплотности паро- и водопроводящих труб и т. д.), так и для облегчения управления всей установкой в пути.

Перед поездкой, помимо самого тщательного осмотра и смазки паровоза, необходимо проверить исправную работу обоих насосов, турбин дымососа и вентилятора, перепускных клапанов, запорных вентилей и т. д. Все масленки должны быть заполнены маслом: у питательных насосов, у турбины дымососа (две масленки), у турбины вентиляторов (проверка по масломерному стеклу), у всех конических передач.

В холодное время года необходимо тщательно прогревать трубопроводы и баки, пользоваться спускными краниками для удаления конденсационной воды из отдельных трубопроводов и устройств (полости турбин, питательных насосов и т. д.).