Гарнитура котлов
Устройства, предназначенные для обслуживания котла и защиты обмуровки от разрушения при взрыве — гарнитура котлов. В соответствии с правилами Госгортехнадзора паровой и водогрейный котел должен иметь топочные дверцы, лазы для осмотра топки и газоходов при ремонте и гляделки для осмотра топки во время ее работы, а также взрывные предохранительные клапаны.
Взрывные предохранительные клапаны для защиты обмуровки от разрушения устанавливаются па парогенераторах и водогрейных котлах, имеющих камерные топки и шахтные топки для сжигания торфа, опилок, стружек и других мелких производственных отходов. Клапаны устанавливаются в обмуровке топки, последнего газохода агрегата, экономайзера и золоуловителя. Допускается не устанавливать взрывные клапаны в обмуровке котлов, имеющих один ход продуктов сгорания, а также в газоходах перед дымососами.
Для парогенераторов производительностью менее 10 т/ч число, размещение и размеры предохранительных взрывных клапанов выбираются проектной организацией. Обычно выбирают площадь взрывных клапанов для указанных парогенераторов из расчета 250 см 2 площади взрывного клапана на 1 м 2 объема топки или газоходов котла.
Для парогенераторов производительностью от 10 до 60 т/ч в верхней части обмуровки над топкой устанавливаются взрывные клапаны площадью не менее 0,2 м 2 . Два предохранительных клапана или более с общим сечением не менее 0,4 м 2 устанавливаются на последнем газоходе парогенератора, газоходе водяного экономайзера и газоходе золоуловителя. Клапаны должны быть установлены в таких местах, чтобы при их срабатывании было исключено травмирование обслуживающего персонала.
Конструкция предохранительных взрывных клапанов показана на рис. 9-11.
В случае взрыва в топке или газоходах агрегата в них повышается давление, под действием которого открываются створки клапана. Это предохраняет обмуровку от разрушения. Створки клапана после снижения давления в газоходе под действием собственного веса или веса груза снова закрываются. На паровых и водогрейных котлах, работающих под наддувом, взрывные предохранительные клапаны не устанавливаются.
Лазы в обмуровке предназначены для производства ремонтных работ при остановке парогенератора. Лазы бывают прямоугольной или круглой формы.
На рис. 9-12 показана гарнитура котлов — одна из конструкций прямоугольного лаза. Прямоугольный лаз должен иметь размеры не менее 350×450 мм, а круглый — иметь диаметр не менее 450 мм. Гляделки обычно выполняются диаметром от 70 до 100 мм. В парогенераторах и водогрейных котлах, работающих под наддувом, уплотнение лазов и гляделок осуществляется воздухом, имеющим давление, большее, чем в топке или газоходах. Лазы и лючки должны иметь хорошее уплотнение и надежные запоры во избежание самопроизвольного открывания.
Гарнитура котлов обычно включает в себя шиберы (клапаны), устанавливаемые по газовому или воздушному тракту для регулирования расхода продуктов сгорания или воздуха, и затворы бункеров, предназначенные для удаления шлака и провала.
На рис. 9-13, а показана гарнитура котлов — клапан прямоугольной формы, предназначенный для регулирования расхода продуктов сгорания или воздуха, а также для отключения отдельных участков газовоздушного тракта. Клапаны должны быть хорошо уплотнены и иметь фиксаторы положения открытия.
На рис. 9-13, б показан одни из вариантов шлакового затвора. Управление затвором должно производиться с расстояния во избежание травмирования персонала при удалении шлака.
Гарнитура котла
Гарнитурой котла называются устройства, предназначенные для обслуживания котла и наблюдения за его работой. К ней относятся лазы с дверками, воздушные и газовые заслонки, гляделки, взрывные клапаны, лючки, обдувочные аппараты.
Лазы служат для осмотра, ремонта и очистки топки и газоходов. Лазы выполняют в виде стальных или чугунных рам, заделываемых в обмуровку, к которым крепят дверки размером не менее 400×500 мм (рис. 5.47).
Рис. 5.47. Лаз
Контроль за процессом горения производится через гляделку, установка которой в облегченной обмуровке показана на рис. 5.48. Для улучшения обзора в обмуровке обычно делают расширяющийся конус с углом раскрытия 60—90°.
Рис. 5.48. Гляделка в облегченной обмуровке
Для регулирования тяги и перекрытия газоходов применяют заслонки и всякого рода затворы, которые выполняют поворотными или шиберными (опускными) (рис. 5.49).
Рис. 5.49. Котельные заслонки — шиберы
/ — поворотная заслонки; 2 — подъемная заслонка
Обдувочные аппараты предназначены для удаления отложений с внешней стороны поверхностей нагрева котла струей пара или сжатого воздуха. Возможна очистка обмывкой водой или с помощью чугунной дроби.
В настоящее время получил распространение газоимпульсный способ очистки (ГИО). Устройство ГИО состоит из смесителя газа и воздуха, импульсной камеры, блока зажигания и управления.
Устройство ГИО работает следующим образом: в смеситель установки подается газ из цехового газопровода, туда же вводится воздух от компрессора или другого нагнетателя в соотношении, близком к стехиометрическому. Смесь по смесепроводу подают в импульсную камеру. После заполнения камеры смесью от блока зажигания подают импульс высокого напряжения (5— 10 кВ) на источник воспламенения (автомобильную свечу). Пламя, проходя по смесепроводу, который выполняет и функцию пламяпровода, саморазгоняется до перехода в область детонационного горения и вызывает взрыв газовоздушной смеси в импульсной камере. На выходе из камеры генерируется ударная волна большой мощности со значительным перепадом давления на фронте. Поступая в газоход котла через выхлопное сопло, ударная волна разрушает и сбивает отложения с поверхностей нагрева. Число взрывных импульсов и их периодичность задаются блоком зажигания и управления.
Для защиты обмуровки и газоходов от разрушений при взрывах котлы с камерными топками, работающими на газообразном и жидком топливе, оборудуют взрывными предохранительными клапанами. На рис. 5.50 показаны конструкции применяемых предохранительных клапанов. Клапаны устанавливают в обмуровке топки, последнего газохода котла и экономайзера. Допускается не устанавливать взрывные клапаны в обмуровке котлов, имеющих один ход продуктов горения, а также в газоходах перед дымососами. Число, размещение и размеры взрывных предохранительных клапанов устанавливаются проектной организацией. Обычно площадь взрывного клапана выбирают из расчета 250 см 2 площади взрывного клапана на 1 м 3 объема топки или газохода котла.
При выполнении взрывных предохранительных клапанов из асбеста необходимо следить за их целостностью, так как вследствие пульсаций в топке возможен его разрыв и повышенный присос холодного воздуха. При выполнении взрывных предохранительных клапанов в виде откидывающихся дверец необходимо проверять плотность прилегания клапана к раме.
Арматура и гарнитура котла. Методы очистки поверхностей от золовых и шлаковых отложений. Температурный режим поверхностей нагрева паровых котлов
Арматура — приборы и устройства, служащие для управления работой частей котельного агрегата, находящихся под давлением , для включения, отключения, регулирования потока среды. Арматура подразделяют на: запорную, регулирующую, предохранительную, контрольную. К запорной относятся — вентиль, задвижка, кран; к регулирующей — вентиль, клапан; к предохранительной — обратный клапан, предохранительный клапан; к контрольной — водоуказательные приборы, воздушные вентили. Назначение запорной арматуры — создание большой плотности в трубопроводе при закрытом рабочем органе. Задача регулирующей арматуры — обеспечение плавного регулирование расхода среды. В задвижках запорный орган перемещается перпендикулярно направлению движения среды. Обратный клапан пропускает среду только в одном направлении и автоматически закрывается при обратном токе среды. Предохранительный клапан — это запорное устройство, которое автоматически открывается при повышении давления. Различают следующие предохранительные клапаны: рычажные (в них запирающий орган удерживается в закрытом состоянии грузом), пружинные (здесь давлению среды на тарелку противодействует сила натяга пружины), импульсные (здесь клапаны прижимаются к седлу давлением среды). Водоуказательные приборы служат для наблюдения за уровнем воды в барабанных котлах; воздушные вентили предназначены для выпуска воздуха и пара при растопке котла. Гарнитура котла — устройства для контроля и регулирования работы газоходов котельного агрегата. К гарнитуре относят: лазы, гляделки, запорные и взрывные клапаны, лючки и т.д. Лазы предназначены для осмотра поверхностей нагрева котлов, они бывают прямоугольными и круглыми. Взрывные клапаны — для выпуска в атмосферу дымовых газов в случае повышения давления в топочной камере или газоходах котла.
38. 38. Методы очистки поверхностей от золовых и шлаковых отложений.
Различают следующие методы очистки: паровая (воздушная) обдувка, обмывка водой, импульсная обдувка, дробеочистка, виброочистка. Паровая (воздушная) очистка — очистка поверхностей нагрева струёй пара (воздуха) из специальных обдувочных аппаратов, которые могут выдвигаться 2-16 метров; радиус очистки 0,5-2 м; используется перегретый или насыщенный пар или воздух с давлением пара; её достоинства: простота получения обдувочного агента, низкие капитальные затраты, высокая маневренность, недостатки: потеря конденсата и теплоты пара, дорогая тепловая изоляция трубопроводов, истирание трубных пучков паром, техника безопасности персонала (длительность обдувки до 30 сек, 1-3 раза в сутки). При обмывке водой радиус струи до 6 м, поэтому такая очистка может применяться для ширм, фестона, пароперегревателя; длительность обдувки 15 сек, 1-2 раза в смену; достоинства: улучшается качество очистки поверхностей нагрева, недостатки: термические напряжения в металле, коррозия, высокое давление воды. Импульсная обдувка (термоволновая) — обдувка продуктами горения (газа), образованными в специальных установках; достоинства: использование на котлах, сжигающих газ, недостатки: невозможно удалить старые отложения; такую обдувку используют только в комплексе с паровыми обдувочными аппаратами; длительность 15-60 мин 1-3 раза в сутки. Дробеочистка применяется для очистки конвективных поверхностей нагрева, агентом служит дробь диаметром 4-5 мм; достоинства: высокая очистка труб, недостатки: появление трещин в трубах водяного экономайзера. Виброочистка — колебание труб с большой частотой; достоинства: эффективность очистки ширм и пароперегревателей, не нужен агент очистки (пар, вода, воздух), недостатки: ограниченная область применения.
39. 39. Эксплуатация паровых котлов. Режимы. Статические характеристики. Переходные процессы.
Что относится к гарнитуре водогрейного котла
Гарнитурой паровозного котла называются принадлежности узлы топки и дымовой камеры, обеспечивающие сжигание необходимого количества топлива с наименьшими потерями тепла.
К гарнитуре паровозного котла относятся: колосниковая решетка, зольник, дверцы шуровочного отверстия, топочный свод, искроудержательные и искрогасительные приборы, шлакоувлаж-нитель и дымовытяжное или конусновытяжное устройство.
Колосниковая решетка предназначена для сжигания на ней различных видов твердого топлива (уголь, сланцы, дрова). При нефтяном отоплении паровозных котлов надобность в колосниковой решетке отпадает.
Колосниковая решетка располагается несколько выше топочной рамы с целью предотвращения сильного нагрева стенок огневой коробки у топочной рамы, где возможны отлол-сения накипи. Площадь колосниковой решетки измеряется в квадратных метрах, т. е. произведение ширины на длину (в м).
От значения площади колосниковой решетки зависит объем топлива, сжигаемого в единицу времени. Количество топлива (в кг), которое сжигается на 1 м 2 площади колосниковой решетки за 1 ч, называют напряженностью, или форсировкой, колосниковой решетки.
Для сжигания топлива, расположенного на колосниковой решетке, необходимо обеспечить равномерный доступ воздуха, поэтому по всей площади колосниковой решетки имеются щели. Суммарная площадь всех щелей в колосниках, выраженная в процентах по отношению ко всей площади решетки, называется живым сечением. Живое сечение колосниковой решетки со стандартными качающимися колосниками составляет 18—22%.
У колосниковых решеток с живым сечением меньше 20% воздух протекает с большей скоростью, прорываясь через всю толщу топлива к верхним слоям, и обеспечивает его интенсивное горение. При этом жидкие шлаки в верхнем горящем слое топлива, стекая вниз, быстро охлаждаются потоком встречного воздуха, не достигая щелей колосниковой решетки, шлак получается пористым.
На паровозах Л колосниковые решетки имеют живое сечение, равное 20%, что позволяет сжигать смеси углей с антрацитом и сильно шлакующиеся.
В настоящее время паровозы оборудованы колосниковыми решетками с качающимися колосниками (рис. 21).
Рис. 21. Колосниковая решетка: 1 — околоклапанный колосник; 2 — клапанный откидной колосник; 3 — рядовой колосник; 4 — средняя балка; 5—боковая балка; 6 — неподвижная плита; 7 — поперечная балка; в — планка; 9 — тяга общая; 10 — промежуточная тяга; 11 — рычаг
Эти колосники могут быть поставлены в наклонное положение с помощью рычажной передачи и в образовавшиеся зазоры будет проваливаться
шлак. При сжигании на такой колосниковой решетке многозольных углей колосники прокачивают и во время движения паровоза.
Колосник / колосниковой решетки представляет собой чугунную плиту шириной 220 мм, с продольными щелями шириной 8 мм вверху и 18 мм внизу, через которые подводится воздух.
Колосник опирается на цапфы колосниковых балок и имеет хвостовик для присоединения к нему тяги от привода из кабины машиниста. Колосниковая решетка паровоза Л состоит из 24 колосников длиной 480 мм, уложенных поперек топки в две продольные секции, в каждой из которых девять рядовых колосников 3, один околоклапанный 1, клапанный откидной колосник 2 для проваливания шлака и одна неподвижная плита 6\ колосниковая решетка уложена на пяти колосниковых балках — четырех боковых 5 и одной средней 4 (хребтовой), которая опирается на кронштейны, прикрепленные к топочной раме. Т-образный профиль колосниковых балок обеспечивает свободное просыпание золы. Боковые балки состоят из двух частей, что предупреждает образование трещин и изломов от прогиба топочной рамы.
Поперечные балки 7 уложены в передней и задней частях колосниковой решетки. Задние колосники установлены неподвижно путем закрепления их планкой 8 к стенке зольника. Колосники объединены в четыре секции по две с каждой стороны топки. Хвостовики колосников соединяются шарнирно между собой общей тягой 9, которая промежуточной тягой 10 соединяется с рычагом 11 для каждой секции, укрепленным на кронштейне. На рычаг 11 надевается ключ для прокачивания колосников. В кабине машиниста рычаги 11 закрепляются замками-защелками.
Откидные колосники 2 имеют самостоятельные приводы для чистки топки, они размещены над бункерами зольника, причем колосники левой секции помещены над задним бункером, а колос-
ники правой секции — над передним бункером зольника. Для облегчения прокачивания группы колосников у правой и левой секции колосниковой решетки предусмотрены пружины.
Использование различных смесей углей при эксплуатации паровозов серии Л показало, что устройство колосниковой решетки является важным фактором рационального использования мощности паровоза и экономии топлива.
§ 14. Зольник, дверцы, свод
Зольник представляет собой устройство, через которое пропускается в топку воздух, необходимый для сжигания топлива на колосниковой решетке, и служит одновременно сборником для золы и раскаленных частиц шлака, проваливающихся через колосниковую решетку. Зольник представляет собой сварную открытую сверху коробку из листовой стали толщиной 4—7 мм, которая подвешивается под топкой к топочной раме.
Рис. 22. Бункерный зольник: 1 — привод бокового клапана; 2, 4 — боковой и бункерный клапаны; 3 — бункер; 5 — привод клапанов бункера; б, 7 — рычаги для открывания клапанов бункеров и подвода воздуха
Бункерный зольник (рис. 22) имеет открывающиеся клапаны. Бункера служат для накопления золы и шлака, дверцы в них — для периодической очистки бункеров. Ширина зольника в верхней части равна ширине топки, его стенки сделаны наклонными, чтобы зола и шлак самотеком ссыпались в бункеры.
Клапаны бункеров укреплены на подвесках и имеют ручной привод для открывания и закрывания их. В зольнике имеются боковые клапаны для подвода воздуха в топку. На паровозе серии Л зольник прикрепляется к топочной раме с помощью угольников и шпилек. Нижняя часть зольника выполнена отъемной и крепится к верхней части болтами, что позволяет заменять нижнюю часть зольника при ее износе.
При чистке топки боковые клапаны должны быть плотно закрыты во избежание подсоса воздуха.
Для заливки водой горячего шлака вдоль оси зольника проложена трубка, к которой подводят воду от инжектора или от водоразборной колонки. Для соединения с колонкой в задней части трубки имеется штуцер.
Использование на паровозах смесей углей с антрацитами способствует зашлаковыванию колосниковой решетки. В целях предупреждения такого явления используются шлакоувлажнители.
Шлакоувлажнитель (рис. 23) представляет собой несколько трубок с отверстиями, расположенными по периметру колосниковой решетки. Тонкие струйки пара, которые выходят из отверстий шлакоувлажнителя, проходят вместе с воздухом через зазоры в колосниковой решетке к слою горячего шлака и несколько понижают его температуру.
Рис. 23. Шлакоувлажнитель: 1 — золотник; 2 — трубка; 3 — топка
При этом шлаки, соприкасаясь с паром и воздухом, затвердевают и делаются пористыми, через поры воздух поступает к слою топлива, обеспечивая его горение.
Шлакоувлажнитель паровоза Л состоит из двух трубок диаметром 32 мм, уложенных у боковых стенок зольника и соединенных в задней части поперечной трубкой. В каждой продольной трубке просверлены три ряда отверстий диаметром 2 мм, которые располагаются в верхней части трубок и поэтому струи пара направлены непосредственно под колосниковую решетку.
К трубкам шлакоувлажнителя по двум системам подводится пар: по центральной и боковой. Центральный подвод выполнен от отдельной паровой трубы, идущей от пароразборной колонки, а боковые подводы выведены в торцы боковых трубок от системы отопления кабины машиниста. Центральным подводом пара пользуются в теплое время года, а боковыми — при понижении температуры наружного воздуха и включенном отоплении кабины машиниста.
Топочные дверцы служат для прикрытия шуровочного отверстия. При открытии дверец шуровочного отверстия в топку поступает холодный воздух, что является причиной расстройства швов огневой коробки и течи труб. Поэтому открывать топочные дверцы нужно по возможности кратковременно.
На паровозах в основном применяют топочные дверцы двух типов: раздвижные двустворчатые и раскидные двустворчатые.
Рис. 24. Раздвижные двустворчатые дверцы: 1 — ролик; 2 — рычаг; 3 — дверца
Раздвижные двустворчатые дверцы (рис. 24) достаточно быстро и легко открываются и закрываются и не мешают локомотивной бригаде, так как не выступают в кабину машиниста. Дверцы подобного типа имеют подвес на роликах, которые катятся по горизонтальной планке-рельсу. Внизу расположена боковая направляющая планка, препятствующая соскакиванию роликов. Дверцы раскрываются одновременно в противоположные стороны посредством системы рычагов, управляемых машинистом. С внутренней стороны створки дверец имеются предохранительные щитки. Кроме того, в створках предусмотрено несколько отверстий диаметром 10 мм, по которым протекает атмосферный воздух, необходимый для охлаждения створок. Двустворчатая раздвижная топочная дверца применена на паровозе Э р .
Раскидные двустворчатые дверцы (рис. 25) являются наиболее рациональной конструкцией, преимущество которой заключается в том, что дверцы быстро раскрываются и еще быстрее закрываются под воздействием собственной массы, обеспечивают необходимую плотность закрытия шуровочного отверстия топки.
Рис. 25. Раскидные двустворчатые дверцы: 1 — дверцы; 2 — рычаг ручного привода; 3 — цилиндр воздушный; 4 — стойка Раскидная топочная дверца применена на паровозах Л и Е а,м . К шуровочному отверстию на четырех шпильках, приваренных к кожуху топки, прикрепляется привалочная чугунная рамка, в верхней части которой имеются два цилиндрических прилива с нарезанными отверстиями для валиков дверец. Рамка толщиной 16 мм усилена окантовкой, по которой перемещаются отлитые из чугуна дверцы.
Правая и левая дверцы заканчиваются в верхней части зубчатыми секторами, находящимися в зацеплении друг с другом, благодаря чему достигается одновременное открытие обеих дверец в разные стороны.
Для охлаждения дверец, постоянно находящихся под воздействием высоких температур раскаленного топлива и газов, осуществлен подвод воздуха внутрь топки, для чего в каждой дверце сделано семь отверстий диаметром 25 мм и поставлены со стороны топки отражательные плиты толщиной 10 мм, усиленные ребрами.
На паровозах Л, Е ам применена двустворчатая топочная дверца с воздушным приводом. Воздушный привод дверки располагается с левой стороны. Ножная педаль привода, посредством которой воздух впускается в цилиндр и выпускается из него, для удобства пользования несколько сдвинута назад, но при надобности может быть откинута к лобовому листу топки. Рядом с педалью находится вентиль для подвода воздуха к механизму, который перекрывают, когда надо выключить пневматический привод.
Рис. 26. Пневматический привод: 1, 3 — пальцы; 2 —серьга; 4 — воздушный цилиндр; 5 — поршень
Устройство пневматического привода показано на рис. 26. Привод состоит из воздушного цилиндра 4 диаметром 75 мм, расположенного сверху дверец, внутри которого перемещается поршень 5. Сбоку поршня имеется палец 3, который шарнирно соединен с ушком секторной части левой створки. При поступлении в цилиндр сжатого воздуха поршень 5 перемещается вправо и поворачивает левую створку дверец. Левая створка через зубчатый сектор поворачивает правую створку.
Цилиндр 4 пневматического привода соединен с главным воздушным резервуаром через клапан, управляемый ножной педалью, расположенной на уровне пола кабины машиниста.
Топочный свод (рис. 27) способствует повышению экономичности паровозного котла, так как:
1) удлиняется путь газового потока в огневой коробке топки, что способствует большей отдаче тепла ее стенкам и более полному сгоранию топочных газов, а следовательно, уменьшению потерь от химической неполноты сгорания топлива за счет лучшего перемешивания газов с подводимым через колосниковую решетку воздухом;
2) мелкие взвешенные частицы топлива, проходя более длинный путь, сгорают полнее, чем также уменьшаются потери от механического недожога топлива;
3) нагретый свод — значительный массив из огнеупорного кирпича — представляет собой хороший аккумулятор тепла, который способствует быстрому выравниванию температуры топочного пространства и предохраняет от расстройства элементы топки, заднюю решетку, дымогарные и жаровые трубы при резких изменениях режима работы паровоза и поступлении холодного воздуха в топку при открытой дверце шуровочного отверстия, а иногда и через прогары топлива на колосниковой решетке при неправильном отоплении;
4) за счет излучения тепла раскаленным сводом на слой горящего топлива и стенки огневой коробки улучшаются горение топлива и отдача тепла воде.
Рис. 27. Топочный свод: 1 — кипятильная труба; 2 — огнеупорный кирпич
Свод выкладывают в передней части топки несколько ниже последнего ряда дымогарных труб. Опорой для него служат циркуляционные трубы. Для свода применяют обычный фасонный арочный кирпич. Кирпичи, в которые входят трубы, имеют вырезы. Для кладки и обмазки топочного свода применяют цементирующий раствор, состоящий из 50% молотой огнеупорной глины и 50% шамотного порошка, замешанных на насыщенном растворе поваренной соли в воде.
У сводов, которые опираются на циркуляционные трубы, оба крайних ряда кирпичей наклонены кверху, что позволяет несколько развить подсводное пространство и одновременно увеличить поверхность нагрева боковых стенок топки под сводом.
Длина кирпичного свода составляет около 50% длины колосниковой решетки.
§ 15. Дымовытяжное устройство и противопожарное оборудование
Общие сведения. Высокая форсировка колосниковой решетки, т. е. интенсивное горение топлива, может быть достигнута подводкой к факелу горящего топлива определенного количества воздуха (16—18 кг на 1 кг топлива). В таком количестве воздух естественным путем в топку не может поступать, а образовавшиеся при горении топлива газы не будут выходить по дымогарным и жаровым трубам из топки. Поэтому необходимо создать в дымовой коробке искусственную тягу путем установки специального вытяжного устройства, включающего в себя конус и дымовую трубу. 
Рис. 28. Расположение паровой струи о дымовой трубе: 1 — труба: 2 — седалище: 3 — петикот; 4 — конусный насадок
Струя отработавшего пара в машине выходит из конусной насадки с давлением 0,06—0,08 МПа, имея форму опрокинутого конуса (рис. 28) конусностью 1:3. Эта струя пара обладает большим запасом кинетической энергии, захватывает окружающие ее газы в дымовой коробке и увлекает их за собой в дымовую трубу, создавая тем самым разряжение (давление ниже атмосферного) в дымовой коробке. Поэтому создающееся конусом разряжение в дымовой камере и тяга в топке зависят от количества пара, выбрасываемого из конуса в единицу времени и связанного с режимом работы паровоза. Отработавший в цилиндрах паровой машины пар выходит из конусного паровой струи в дымовой насадка со скоростью 250—350 м/с. Разряжение при средних рабочих форсировках котла составляет в дымовой коробке 250— 300 мм вод. ст.
Конусы бывают постоянного и переменного сечения. Наиболее простой однодырный конус состоит из круглого пустотелого корпуса с фланцем внизу для укрепления конуса на передней опоре котла. В верхней суженной части (рис. 29) конуса укреплен однодырный насадок (на паровозах Е а и Е м ), в корпусе которого имеются два раздельных канала. Каждый канал сообщается с цилиндром паровой машины. Выпуск пара из одного цилиндра отделен от выпуска пара другого цилиндра, поэтому не создается противодавление на поршень соседнего цилиндра.
Конус паровоза Л состоит из двух частей. Нижняя часть — корпус представляет собой чугунную отливку, установленную на цилиндровый блок и закрепленную с ним восемью шпильками. Два канала корпуса размером 320X152 мм соединяются с выпускными каналами цилиндрового блока. Нижняя часть корпуса переходит в верхнюю с образованием четырех круглых симметрично расположенных отверстий диаметром 100 мм.
Сверху корпуса на шпильках М24Х50 закреплен четырехдырный насадок из чугуна высотой 300 мм. У нижней поверхности насадка, пришабриваемого к корпусу, предусмотрен центрирующий выступ. Для обеспечения правильного положения паровых струй конуса относительно дымовой трубы к монтажу конусного устройства предъявляются высокие требования и смещение осей отверстия насадка относительно осей отверстий допускается не свыше 0,7 мм, а неперпендикулярность осей отверстий насадка относительно торцовой плоскости — не более 0,5 мм на длине 300 мм. Однодырный конус состоит также из двух частей, имеющих разъем по нижней образующей дымовой коробки. Нижняя часть конуса отлита из стали, а верхняя часть и насадки из чугуна.
Конус и дымовая труба работают совместно. Конус устанавливают строго по оси дымовой трубы, чтобы парогазовая струя правильно вписывалась в устье трубы.
Дымовая труба на паровозах может быть цельнолитой или составной из двух-трех частей. Составная конструкция позволяет заменять изношенную часть трубы, упростить ее установку и ремонт. Форма и размеры дымовой трубы определяются размерами и положением конуса в дымовой камере. Ограничение габаритов трубы определило установку в дымовой коробке специальных раструбов, которые являются продолжением трубы. На современных паровозах удлинение дымовой трубы внутри дымовой коробки компенсирует уменьшение ее высоты над дымовой коробкой.
На паровозах дымовая труба установлена на седалище, которое приварено к нижней образующей барабана дымовой камеры. Труба состоит из четырех частей: собственно трубы, фланца трубы, промежуточной вставки раструба или направляющей части. В целях обеспечения соосности элементов трубы их соединяют на кольцевых заточках. Седалище трубы отлито из стали, а части трубы из чугуна.
Сифон паровоза является простейшим пароструйным прибором для создания искусственной тяги. Его используют при следовании паровоза с закрытым регулятором, на стоянках или при растопке паровоза. Сифон работает по аналогичному принципу, что и конус, создавая разряжение в дымовой коробке.
Рис. 29. Четырехдырный конус с раздельным выпуском пара
Сифон обычно изготавливают из трубки диаметром 20—35 мм, устанавливают его на конус и укрепляют. Представляет он собой кольцо диаметром 240—390 мм.
В кольце имеются отверстия диаметром 3—6 мм. На современных паровозах установлены сифоны с расширяющимися соплами. Сопла ввернуты в корпус сифона. Пар подводится к соплам по трубе, идущей от пароразборной колонки или от парового колпака. Для управления сифоном установлен привод из будки машиниста. Разряжение в дымовой камере, создаваемое сифоном, составляет до 60 мм вод. ст.
Противопожарное оборудование. Вместе с газами в дымовую трубу паровоза уносятся в атмосферу мелкие несгоревшие угольки (искры). Улавливание несгоревших угольков (искр) предотвращает возможность возникновения пожара деревянных зданий, лесов вблизи железнодорожного полотна.
На паровозах старых конструкций применяли простые искро-удержательные приспособления в виде металлических сеток, устанавливаемых в выходном сечении дымовой трубы, или искроудержатель в виде круглой сетки, расположенной внутри дымовой коробки между верхней частью конуса и нижним основанием дымовой трубы. Такая сетка является преградой для вылетающих из дымогарных и жаровых труб мелких угольков, которые, ударяясь о сетку, теряют скорость и падают вниз.
На паровозах Л и Е ам установлены самоочищающиеся искрогасители дефлекторного типа. Принцип работы искрогасителя основан на создании таких скоростей газового потока, при которых крупные частицы несгоревшего угля и изгари разбиваются о сетку и в размельченном виде выбрасываются из дымовой трубы, обеспечивая самоочистку дымовой коробки.
Искрогаситель состоит из системы щитов и искрогасительной сетки, наклоненной к фронтонному листу дымовой коробки. За счет удлинения пути, проходимого газами, происходит гашение изгари. Сечение для прохода газов у конуса можно изменять перемещением подвижной части козырька горизонтального щита, тем самым удлиняя или уменьшая скорость газового потока. Это приводит к регулированию количества уносимой изгари из дымовой коробки. Элементы искрогасителя прикреплены к дымовой коробке штырями и чеками, поэтому разборка и сборка устройства не представляют трудности и требуют мало времени.
Сетка искрогасителя имеет ячейки размером от 10×10 до 6×6 мм. Основные щиты искрогасителя изготовлены из листовой стали толщиной 3 и 4 мм.