Сергей Григорьев - Паровоз

Рис. 7. Предохранительный клапан А прижимается к своему седлу рычагом Б, нагруженным пружиною В. Если давление в котле превзойдет допустимое, клапан поднимается и выпускает излишек пара наружу.

Иногда мне приходилось слышать со стороны зрителей замечания: «Ишь ты, ему не стоится». И в самом деле паровоз, готовый к отправлению, похож в эти минуты на горячего коня, который порывается вперед. Вот мы и охлаждаем пыл нашего стального коня, пуская в ход пароструйный насос (инжектор); пыхнув клубом пара, он гонит в котел холодную воду и в течение минуты пар в котле садится до нормы. Инжекторы служат для пополнения котла водой по мере ее расхода. Их устраивают на каждом паровозе два: закапризничает один, не откажет другой. Инжекторы располагаются или над кожухом топки, или под паровозной будкой по обеим сторонам зольника, так что одним инжектором может распорядиться машинист, другим — его помощник. К инжектору вода идет самотеком из тендера через резиновый рукав. В инжекторе вода увлекается струей пара, приобретая большую скорость движения, при чем сам пар целиком превращается, охлаждаясь, в воду. Вода, подогретая паром, устремляется по питательной трубе в отдаленную от топки часть котла и здесь, преодолевая давление питательного клапана, приподымает его и вливается в котел. Обратите внимание, что вода поступает в котел в отдаленной от топки части. Здесь есть то, что называют «парадоксом», т.-е. видимой нелепостью. Ведь мы знаем из обихода, что хозяйка чугун с холодной водой старается поставить поближе к огню. И казалось бы, надо холодную воду вводить в котел около топки. Но этого делать нельзя. В топочном кожухе очень много связей и заклепок; подвергать их попеременно быстрому охлаждению и нагреванию — значит расшатывать котел, потому что мы знаем, что от нагревания и охлаждения металлы, как и все тела, расширяются и сокращаются. Это соображение из-за устройства котла. Но у нас есть и другие. Техника охлаждения и нагревания определенно остановилась на противотоке , как на лучшем способе передачи тепла. Такой противоток мы видим и в паровозе. Сгорание топлива в топке дает газы очень горячие, они имеют температуру более 1000 градусов; уносясь по жаровым и дымогарным трубам котла, эти газы постепенно отдают свое тепло воде, поступающей в котел около дымовой коробки. В дымовой коробке газы имеют уже температуру около 500–600°. Вода в открытом сосуде, мы знаем, кипит при ста градусах. Стало-быть, порядочное количество тепла, которым мы могли бы воспользоваться для испарения воды, т.-е. для получения пара, у нас улетает даром в трубу. Выгоднее было бы сделать котел подлиннее и начинать нагревание воды в самом дальнем его конце. Новейшие паровые котлы, очень экономные, строятся именно в расчете на использование противотока газовых продуктов горения и воды и получают из нее пар очень горячий. Вообще строители паровых котлов пришли к убеждению, что выгоднее работать паром высоких давлений и очень перегретым. Свойства водяного пара вообще очень меняются в зависимости от давления и степени нагрева, под которым пар находится. Мы различаем пар влажный, сухой и перегретый.

В паровозном котле с рабочим давлением в 13 атмосфер пар в котле образуется при нагреве, примерно, 192°. Можно измерить количество тепла, которое содержит один килограмм такого пара — оно, оказывается, равно 669 калориям. Если мы перегреем этот пар до 400°, то окажется, что килограмм его содержит уже 782 калории, т.-е. количество тепла в нем стало больше и, так как нам известно, что паровая машина работает за счет тепла, заключенного в водяном паре, то ясной становится выгода перегрева. Достичь такого перегрева в 400° можно, так как в нашем паровозе в трубу вылетают газы с нагревом в 600°. Вот жаром этих газов и пользуются для перегрева пара. В нашем паровозе перегреватель русского конструктора Ноткина (рис. 8), тогда как в других паровозах заграничной постройки ставится пароперегреватель системы Шмидта. Паровая труба, идущая из сухопарника, в дымовой коробке нашего паровоза разветвляется в три ряда тонких трубок, вставленных в верхние жаровые трубы котла, — их 24. Каждая из тонких паропроводных трубок проходит во всю длину жаровой трубы почти до топочной решетки и здесь кончается слепым концом, т.-е. закрыта наглухо пробкой. Внутрь этой трубки вставлена другая потоньше трубка, которая открыта у слепого конца первой трубки; сырой пар из регуляторной (паропроводной) трубы поступает в первую широкую трубку и по кольцевому промежутку течет навстречу горячим газам в жаровой трубе и, возвращаясь по внутренней трубке перегретым, входит через сборную коробку в паровую трубу, ведущую пар к машине.

Рис. 8. Схема пароперегревателя системы «Ноткин». Сырой пар из регулятора поступает в переднюю камеру сборной коробки, помещенной в дымовой коробке. Отсюда пар распределяется по трубкам, омываемым горячими газами, перегревается и возвращается в заднюю камеру сборной коробки, откуда и поступает в машину. Трубки перегревателя помещаются в дымогарных трубках, увеличенного диаметра, называемых жаровыми трубами.

В пароперегревателе, изобретенном немецким слесарем Шмидтом, сырой пар проводится в жаровой трубе по одной тонкой трубке; она проходит по всей длине жаровой трубы четыре раза, делая два колена (поворота) вблизи топки и одно колено около дымовой коробки — тут все трубки, пароперегревателя Шмидта как и в нашем перегревателе, снова сливаются в одну большую трубу, по которой пар идет в машину. Отсюда видно, что пар проходит по каждой трубке, помещенной в жаровой трубе котла, очень длинный путь. Горячие газы, протекающие в жаровой трубе, успевают нагреть пар до 400°, примерно. Как именно разветвляется паровая труба в ряды тонких трубок и потом они собираются в одну, мы не станем говорить, чтобы не удариться в лишние подробности довольно сложного устройства пароперегревателя. Заметим только, что пароперегреватель действует лишь тогда, когда по его трубкам из сухопарника проходит пар, т.-е. машина паровоза работает, и он находится в движении. А машинист, мы знаем, пускает пар из сухопарника, открывая регулятор , и останавливает машину, закрывая пар регулятором же. К регулятору-то и присоединены через особое приспособление заслонки , закрывающие в дымовой коробке жаровые трубы. Если регулятор открыт, то открыты и заслонки. Тогда по жаровым трубам проносятся раскаленные газы, а по трубкам перегревателя течет в машину пар, — перегреваясь сам, он уносит тепло, охлаждает самую трубку перегревателя, не давая ей раскалиться. Если регулятор закрыт, то закрыты и заслонки жаровых труб. И стало-быть нет по ним потока раскаленных газов из топки. Будь иначе, — тонкие трубки перегревателя, не охлажденные теперь током пара, скоро бы накалились, покоробились, а в части, близкой к топке, могли бы и прогореть, испортив все дело. Из этого видно, что пароперегреватель вещь довольно нежная и требует к себе большого внимания. Прежде чем затопить паровоз с пароперегревателем, надо не только поставить регулятор на «закрыто», но еще, открыв спереди большую крышку дымовой коробки, убедиться, что заслонки на жаровых трубах закрыты и «автомат», действующий от регулятора, исправен.