Паровоз с приспособлением для автоматического регулирования подвода и распределения топлива в его топке

Номер патента: 272

Автор: Шелест

Скачать ZIP архив.

Текст

гз 9" ЯМр Я НА ИЗОБРЕТЕ АНИЕ О ровоза с приспособлением для автоматическоггулирования подвода и распределения топливв его топке. аявленному 31 декабря 1919. Шелеста, (заяв. св О апреля 1925 года. Действие патенталет от 15 сентября 1924 г. выдаче патента опубликовано распространяется на 1 Исходя из соображений, что идеяи конвейера; на фиг. 8 - регулятор; современной автоматической топки ещена фиг. 9 - подвод топлива; на фиг. 10 - не разрешена удовлетворительно, и чтозаслонка; на фиг. 1 1 в паров цилиндр существующие приспособления в уело-для заслонки; на фиг. 12 - устройство виях топки с высокими температурамидля подачи торфа и древесины, действует ненадежно., автор предлагает Для решения первой задачи (распре- паровоз с приспособлением, имеющимделения равномерным слоем) колосницелью удовлетворительное осуществле- козой решетке придается вид двускатние этой цели, разрешив три задачи:ной крыши с наклоненными коньками топливо в топке должно распределиться (фиг. 1, 2 и 3), так что попавшее равномерным слоем по всей решетке в топку на вершину гребня топливо без особых механизмов; подача топли- будет скатываться и распределяться ва должна производиться автоматически по решетке равномерно. Угол гребня простым элеватором; регулирование по- с горизонтом и угол колосниковой плидачи топлива должно находиться в за- ты с горизонтальной плоскостью должны висимости от напряжения котла. быть подобраны с таким расчетом, чтоНа фиг, 1 и 2 изображены продоль-, бы линия сползания топлива образовала ный и поперечный разрезы приспосо- с горизонтом угол, равный углу естебления на паровозе и тендере; на ственного откоса раскаленного топлива фиг. 3 - вид сверху на колосниковую при тряске, соответствующей тряске решетку; на фиг, 4 - топка в перспек- паровоза. Из фиг. 4 видно, что линия тинном виде; на фиг. 5 - нарощениесползания топлива АВ - АВ перпендитендера для помещения топлива; на кулярна к линии пересечения наклонфиг. 6 - связь конвейерного винта и ко- ных колосниковых плит 1 с горизонжуха; на фиг. 7 в двигате для приве- тальной плитой 3. При забросе топлидения в движение ковшевого элеватора ва, оно скатывается по указанным линиям до стенки топки, возле которой образуется бугор. Дальнейшее заполнение решетки топливом идет по кривым линиям, как примерно показано на фиг. 4, В виду того, что приток свежего топлива находится в верху гребня, оно будет менее накаленным и менее плотным, чем нижележащий слой топлива, Последний получает добавочное уплотнение от давления верхней части. В результате сопротивление проходу воздуха в нижней части топки будет больше, чем верхней. С целью урегулирования сопротивления слоя, нижняя часть колосниковой решетки сделана горизонтальной, Переход от колосниковых плит 1 к плите 3 сделан при помощи плит 2, имеющих меньший угол наклона гребня. При таком устройстве получится к концу решетки уменьшение толщины слоя топлива, а, следовательно, и уменьшение сопротивления протоку воздуха. Соответствующим подбором ширины колоснико вой плиты 3 должно получиться вполне равномерное сопротивление слоя, Угол естественного откоса различный для разного вида топлива. Подобранный вполне правильно, угол сползания для одного вида топлива будет недоста. точным для другого. Поэтому должно получиться некоторое утолщение слоя по направлению к гребню решетки. Принимая во внимание относительно малые размеры топки и малую разницу в углах естественного откоса топлива при тряске паровоза, такое утолщение будет незначительным и не имеющим практического значения при процессе сгорания. Плиты типа 7, 2 и 3 должны быть чугунными, Отверстия в них для прохода воздуха делаются в зависимости от вида топлива, как и в плитах для стационарных котлов. Нормальная колосниковая решетка для длиннопламенного топлива, дающего малое сопротивление слоя, должна быть выполнена с щелевидными отверстиями большого живого сечения с целью уменьшения сопротивления протоку воздуха и лучшего удаления сыпучей несплавившейся золы . После прохода через такую решетку, воздух встретит большую поверхность окисления топлива, и горение произойдет на верхней плоскости колосниковых плит. Для антрацитов и углей с малым выходом летучих веществ зону интенсивного горения необходимо отнести от поверхности колосниковых плит, что достигается круглыми отверстиями диаметром около 12 м,м., расположенными равномерно по решетке на расстоянии 40 - 50 м.м. друг от друга. Во избежание забивания воздушных отверстий шлаком, необходимо дать им возможно сильное уширение книзу. Такие же отверстия можно применять и для подмосковного угля. С целью возможно простого удаления шлаков из топки, колосниковая плита 3 сделана опрокидывающейся около оси 4, при чем ее поворачивание достигается давлением шлаков, т, е, без больших физических усилий, Провалившийся в поддувало шлак выбрасывается наружу при открывании двухстворчатой дверки 5. Колосниковая плита 3 и дверки 5 при помощи рычагов и тяг соединены с тягами б, рукоятки которых выведены над площадкой паровоза, где расположены рукоятки рычагов дверец поддувала, Как известно, для всех видов топлива, дающих большой выход летучих веществ, требуется уменьшение прямой отдачи тепла топлива лучеиспусканием. Лучистая теплота, падая на металлические стенки топлива, сравнительно холодные, поглощается этими стенками, вследствие чего температура топки понижается, выделившиеся из топки летучие вещества сгорают слишком медленно, а в некоторых случаях могут и совсем не сгореть, если пространство топки по пути пламени недостаточно, или же температура топки падает ниже температуры воспламенения летучих веществ. С целью повышения температуры топки устраивают свод 7 из огнеупорного кирпича. Для топлив влажных и с большим выходом летучих веществ необходимо увеличить тепло- емкость топки, во избежание резких колебаний температуры при забросе свежего топлива, Достигается это футеровкой 9 боков и передней стенки огнеупорным кирпичем, Часть поверхности нагрева при этом работает с меньшей интенсивностью, но улучшение процесса сгорания позволяет лучше использовать теплоту остальной поверхностинагрева котла. Футеровка стенок, по-мимо основного своего назначения, , предохраняет также горящие, но еше не вполне сгоревшие, летучие вещества от соприкосновения с холодными стенками топки, Температура стенок топки колеблется от 200 - 300 С. и только в исключительных случаях, при большомнаслоении накипи, достигает 500 С.Температура же воспламенения летучих веществ значительно выше температуры стенок топки, Так, водород (Н,) ваго-рается при температуре 550" С., метан (СН,) и окись углерода (СО) - около 650" С, Температура воспламенения углерода (С) находится в этих преде-, лах. Следовательно, если стенка не изолирована, то образовавшиеся возленее газы улетают не сгоревшими в дымо-гарные трубы и оттуда в дымовуютрубу. Футеровка стенок уменьшает площадь кодо си иковой решетки, но последняя увеличивается за счет наклонного расположения колосниковых плит; поэтому, даже при футеровке, плошадь колосниковой решетки получится увеличенной, и только в паровозах с малой топкой площадь колосниковой решетки остается такой же, как и в существующих паровозах. Загоревшиеся газы требуют для полного своего сгорания определенного времени. Если на,пути своем они встречают холодную стенку, то могут затухнуть, и процесс сгорания останется не законченным. Дляустранения этого явления служит сводик в один кирпич 8. Он отводит струю пламени от задней стенки топки и предохраняет ее от потухания. Между сводом 7 и передней стенкой топки оставлен небольшой зазор, Назначение его - дать возможность очищать во время иромывок верхнюю поверхность свода от осевшей золы. Зола образуется за счет сгорания частиц твердоготоплива, увлеченных потоком газов и осевших, как указано на чертеже, вследствие уменьшения скорости газов к концу свода, Осевшая зола является изолирующим слоем, мешающим раскаленному своду передавать свою лучистую теплоту небу и верхним частям стенок топки, т. е, ухудшает теплопоглощение стенок топки и в то же время повышает температуру свода до плавления кирпича,Таким образом, самораспределяюшая топка должна, по мнению автора, вносить облегчение в отоплении паровозов, даже вручную,Для решения второй задачи (автоматическая подача топлива), подготовленное в более мелких кусках твердое топливо может быть подано в топку элеватором, как на фиг. 1 - 3.Все виды топлива с малой тепло- плотностью требуют нарошения тендера для помещения определенного требуемого количества тепловой энергии. Нарощение может быть как деревянное, так и металлическое с открывающимися люками 17 (фиг. 1 и 5), От передней стенки будки тендера идет во всю ширину наклонный лист 70. Под ним расположен ковшевой элеватор 77, зачерпывающий топливо из лотка, примыкающего к наклонной плоскости 10, как показано на фиг. 1. Ковшами топливо подается в раструб 72 и отсюда винтовым конвейером 13 через трубу 74 в топку паровоза. Винт конвейера получает вращение при помощи червячного колеса, сидящего на верхней оси элеватора. Лист 16 служит для регулировки притока топлива к ковшам элеватора, По мере забора топлива ковшами элеватора, оно будет постепенно оседать, выдавливаться в лоток, и, таким образом, элеватор будет в состоянии выбрать почти весь объем тендера. Остаток, лежащий на задней части бака тендера в его боках, ограниченный поверхностью естественного откоса топлива, нужно сбрасывать в среднюю часть тендера вручную во время стоянок на станциях. Лист 78, положенный под углом естественного откоса топлива, способствует более правильному притоку топлива к элеватору. Как видно из фиг. 1 и 5, постановка элеватора не должна вызывать никаких переделок тендеров, в средней части которых нет водяной части бака. В тех же тендерах, где эга часть имеется, для увеличения количества забираемого элеватором топлива, необходима переделка с уничтожением передней части водяного пространства, как изображено на фиг. 1. Но можно обойтись и без переделки, если элеватор У У сделать короче, т. е. довести его до верхнейграни средней части водяного бака. При этом уменьшается количество топлива, забираемого элеватором, как этоотмечено на чертеже наклонной линией., При постройке новых тендеров полезно , придавать внутренним очертаниям водя. ных баков угол естественного откосатоплива, и, таким образом, все топливо,находящееся на тендере, будет забираться элеватором. В виду того, что тендер в пути имеет самостоятельную тряску не зависимую от тряски паро 1воза, необходимо винту и кожуху, как связывающим звенья элеватора 77 и , трубы У 4, дать свободу перемещения во всех направлениях. Достигается это тем, что концы оси винта покоятся в шарообразных подшипниках и получают поступательное и одновременно, вращательное движение, видное из фиг. 6 Точно такое же движение получает иправый конец кожуха 73. Левый же конец, переходящий в раструб 12, по-коится на верхней оси элеватора 1 У в подобных подшипниках, При таком устройстве различные колебания тендераи паровоза не должны препятствоватьправильной работе элеватора и винто-вого конвейера, Элеватор может при-водиться в движение машиной произво-дительного типа, воздействующей наконцы верхнего вала элеватора. Одна-, ко, условия работы на паровозе, при, напряженном внимании машиниста и его, помощника, требуют от машины просто-; ты конструкции и надежности действия,Пример подобной машины приведен нафиг. 7, Машина может работать паромили сжатым воздухом, В цилиндре 7вставлена втулка 2 с прорезами 3 - 4 для впуска и 5 для выпуска пара или воздуха, Во втулке движется поршенек б. На чертеже он представлен в среднем положении. Когда поршенек находится в одном из крайних положений, например, в нижнем, то отверстие 3 открывается. Пар или воздух проходит через нижний канал 3 - 4 и давит на поршенек, передвигая его вверх. Приток пара или воздуха возможен до тех пор, пока поршенек не закроет отверстия 3, При дальнейшем движении поршенька произойдет отсечка; пар или воздух начнет работать расширением, пока поршенек не откроет вы. пускного отверстия 5, При крайнем верхнем положении поршенька откроется верхний паровпускной канал 3 - 4, и поршенек начнет двигаться вниз. От верхней части поршенька идет шток, передающий давление пара или воздуха через крейцкопф и шатун кривошипу 7, сидящему на верхнем валу элеватора. Для того, чтобы возможно было приводить в действие элеватор в любой момент, необходимо поставить две такие машины, действующие на кривошипы вала, расположенные под углом в 90.Для решения третьей задачи (регулирование подачи топлива), работа вышеприведенной машины может регулироваться мятием пара или воздуха. Если на пароприводной трубе поставить обыкновенный вентиль, то, регулируя его открытие от руки, получим возможность давать переменное число оборотов поршней, а в зависимости от этого и переменную подачу топлива в топку. Для работы с хорошим коэфициентом полезного действия такое регулирование требует от помощника машиниста постоянного наблюдения за слоем топлива, напряженного внимания и понимания процесса сгорания. Поэтому, крайне желательно связать подачу топлива с напряжением котла. Чем большее количество пара расходуется котлом, тем интенсивнее должно идти горение топлива, и тем большая должна быть подача его в топку, Интенсивность горения зависит от количества воздуха, прошедшего через слой топлива, который должен иметь наивыгоднейшую постоянную толщину и одинаковое по всей колосниковой решетке сопротивление. Количество воздуха, прососанного через слой топлива, находится в тесной зависимости от разряжения в дымовой коробке. Последнее создается почти исключительно работой корпуса, находящейся в зависимости от отсечки, скорости поезда и величины открытия регулятора при постоянном сечении конуса. С уменьшением каждого из этих трех факторов меняется расход пара машиной паровоза, Работа же конуса и производимое им разряжение в дымовой коробке, при данном весе выпускаемого пара, в единицу времени остается почти одинаковой, происходит ли это при малой скорости, но большой отсечке, или же при большой скорости с, малой отсечкой. Таким образом, работа конуса, обусловленная создаваемым в нем давлением пара, находится в прямой зависимости от расхода пара машиной. Отсюда сле-, дует, что, для создания хороших усло-, вий процесса сгорания, необходимо свя- , зать работу элеватора с работой ко-нуса, при чем необходимо иметь возмож-, ность регулировать подачу топлива от руки, Достигается это при помощи, регулятора, изображенного на фиг. 8 Регулятор состоит из цилиндра 7, в котором движется поршень 2, нагружен-ный пружиной 3. Пространство под , поршнем соединяется каналом и труб-кой 8 с конусом паровоза. Поршень 2 имеет стержень 5, оканчивающийся клапаном, закрывающим отверстие в пластинке б. Последняя разделяет камеру, сообщенную каналом и трубкой 9 с паровым пространством котла, от камеры, сообщенной трубкой 7 с паровой ма-шиной элеватора. При работе паро-воза пар из конуса давит на поршень 2, отодвигая его вверх. Вследствие этого, стержень с клапаном 5 открывает отверстие в пластинке б и устанавливает сообщение между паровым котлом и машиной элеватора, Последний начинает работать и приводит в действие, элеватор. С изменением давления в ко-нусе поршенек 2 будет передвигаться ) и соответственно прикроет или откроет, отверстие пластинки б, Количество пара, протекающего в машину, изме-няется, а вместе с тем будет изменятьсяи скорость вращения вала элеватора машиной. Следовательно, подача топлива в топку будет соответствовать напряженности работы котла. Если подачу топлива отрегулировать при помощи винта 4 так, чтобы слой топлива в топке поддерживался постоянным при наивыгоднейшем содержании С О, в газах, то получим хороший процесс сгорания при различных напряжениях котла, Расход топлива паровозом при одном и том же напряжении котла зависит от количества теплоты, содержащейся в единице объема топлива - от его тепло- плотности, Чем меньше теплоплотностьтоплива, тем больший объем в единицувремени должен подать элеватор в топку н тем быстрее должна работать машина. Каждый вид топлива, следовательно, требует вполне определенного положения винта 4 Если это положение нанести на рейку 71, то будем иметь возможность вести отопление паровоза наивыгоднейшим способом на различных видах топлива, при чем помошнику машиниста нет надобности приноравливаться к новому топливу. Он должен ставить рукоятку винта против того давления рейки 77, которое соответствует сжигаемому паровозом топливу, На стоянках и при растопке паровоза, когда имеется давление пара около 2-х атмосфер, отопление можно вести всегда также автоматически, переключая трех- ходовой кран регулятора и устанавливая сообщение пространства под поршнем 2 с паровым котлом при помощи трубки 10. Начальная растопка холодного паровоза должна вестись вручную через шуровочное отверстие.Подача топлива в новых паровозах осуществляется просто, и топочную камеру можно построить с таким расчетом, чтобы постановка самораспределяюшейся топки для всех видов топли. ва не встречала затруднений. Кроме торфа, как топлива для паровозов, в самораспределяющей топке можно сжигать и дрова, распиленные на более мелкие куски, примерно, около ,/4 аршина в поперечном размере и такой же длины . Устройство подачи кусков древесины ничем не отличается от изображенного на фиг. 12. Вопрос о применении в отоплении паровозов древесины в более мелких кусках, чем поленья, можно разрешить, если распиловку вести в момент заготовки леса.В существующих паровозах, примерно, в месте входа трубы 14 в лобовой лист котла, помещается регулятор. Подвод же топлива обязательно должен быть на вертикальной центровой линии топки. Наиболее просто осуществляется этот подвод, если в дверке шуровочного отверстия сделать дыру и подвести к ней часть трубы 74, (фиг. 9). Для возможности открывания дверки необходимо колено 14 сделать отдельно от трубы 14. С целью задержки топлива в трубе 74 в момент открытия дверки,на конце трубы поставлена заслонка 79(фиг. 10), на оси которой сидит ры-, чаг 20. На рычаг действует штокпоршня 21 парового цилиндра 22(фиг. 11), Поршень отжимается пружиной 23. Цилиндр сообщается труб-кой 24 с пароприводной трубкой машины элеватора (фиг. 7). В период работы машины заслонка держится в положении, изображенном на фиг. 10. Перед открытием дверки топки необхо-димо машину остановить, Пар в паро-, приводной трубе будет отсутствовать, и, следовательно, поршень 27 будетнаходиться под действием пружины 23.Последняя поднимет поршень вверх,при чем повернется, примерно, на угол 90, и заслонка 79 (фиг, 10). Таким образом, все топливо, находящееся в трубе 74; задержится от выпадения., Часть же топлива, находящаяся в колене 74, должна постепенно опуститься в топку по мере его выгорания, В виду малого объема топлива, заключающегося в колене 74, продолжительность пе-риода опоражнивания колена, а, следа- ( вательно, и задержка в открытии дверки, практического значения иметь не может,Труба 74 и винтовой конвейер 73 весьма, по мнению автора, удобны для кускового топлива с размером кусков до 2", т. е, для всех видов каменного угля, антрацитов и торфяной мелочи, Для топлива же, куски которого больше 2", напр., торфа, наиболее целесообраз-, ное устройство подводящего рукава 74изображено на фиг, 12. Куски торфа, непосредственно из ковшей элеватора попадают в трубу У 4, нижняя частькоторой 74 вставлена в дыру дверки шуровочного отверстия. Перед открытием дверки топки, необходимо остановить машину, приводящую в действие элеватор, и выждать момент опускания топлива из трубы 74 - 74, вводя в щель между трубой 74 и ее нижней частью14 заслонку. Верхний уровень топлива зависит от шуровочного отверстия, т. е. плиты колосниковой решеткидолжны располя аться настолько ниже шуровочного отверстия, чтобы толщина слоя была вполне достаточной, примерно, около 350 в 4 м.м. для кускового торфа. По мнению автора, осуществление этой толщины невозможно в некоторых существующих паровозах, топки которых расположены над рамой; для других же видов топлива осуществление топки больщею частью возможно в существующих паровозах.пввдмвт изовгвткния.Паровоз с приспособлением для автоматического регулирования подвода и распределения топлива в его топке, характеризующийся совокупным применением; а) воздушного или парового двигателя для приведения в движение ковшевого элеватора 77 и конвейера 73 (фиг. 1) или одного элеватора 77 (фиг. 12), подающего топливо в приемную трубу 74 толки, в каковом двигателе в цилиндр 7 (фиг. 7) вставлена втулка 2, образующая камеры 7,7 для впуска через каналы 3 и 4 и камеру 2 для выпуска каналами 5; б) приспособления для регулирования подвода топлива, в коем между трубкой 9 (фиг. 8) из котла и трубкой 7, ведущей в двигатель, установлен клапан, находящийся с одной стороны под давлением в конусе по трубке 8 и с другой в п давлением регулируемой пружины 3; в) заслонки 79 (фиг. 9, 10), автоматически прекращающей доступ воздуха, под давлением пружины 23 (фиг. 11) на поршень 27 цилиндра 22 при отсутствии давления в трубке 24, соединенной с трубой, питающей элеваторный двигатель; г) паровозной топки, снабженной кол осниковой решеткою 7, 2, 3 (фиг. 1, 2, 3, 4) в виде наклонной двускатной крыши 7,7, переходящей при посредстве плиток 2,2 в горизонтальную площадку 3, и двумя сводиками 7,8, из коих первый доходит до передней стенки топки, а второй помещен вверху задней части топки.Йпвтенту АЛ ШНЕТА Л=272ь Г.ФисМфйфдЕСК. МАСТЕРОК,АКЦ 1 МИЧЕС.", ИЗЛЪТХЬ",ЬА ЛЕ 1 мМГ

Смотреть

Заявка

73935, 31.12.1919

Шелест А. Н

МПК / Метки

МПК: F23N 1/02, F23K 3/04, F23M 5/06

Метки: топлива, топке, приспособлением, распределения, подвода, паровоз

Опубликовано: 15.09.1924

Код ссылки

<a href="http://patents.su/8-272-parovoz-s-prisposobleniem-dlya-avtomaticheskogo-regulirovaniya-podvoda-i-raspredeleniya-topliva-v-ego-topke.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Паровоз с приспособлением для автоматического регулирования подвода и распределения топлива в его топке</a>

Похожие патенты