Тепловоз — SU 5340 (original) (raw)
класс 20 ь, ,Г5340 ПАТЕНТ 3 БРЕТЕН ИСАНИ еплов нтяб дополнительному патенту И. Ф. Ядова, заявленном 1925 года (ваяв. свид.4328). т 15 сентября 1924 го ого же л за27 ент иа им сновн 1928 года. б сентября дополнительного патента опубликовано 31 мполнительного патента простирается на срок1939 года. О выдач Действие изменение теп атенте270 ть еГо устро ежн ость еловоза, описанного в 4,имеет целью упрост йство и увеличить д годействия,На фиг. 1 схематического чертежаизображен продольный разрезпредлагаемого тепловоза и на фиг. 2 -детали кулисного механизма.Предлагаемый тепловоз состоитиз основных групп 1, П и Ш его составных частей.Я)группа основных частей состоит из наиболее экономных современных двигателей внутреннегогорения, обозначенных на чертежецыфрою 1, четное или нечетноечисло цилиндров которых расположено на раме тепловоза с коренным коленчатым валом, идущимвдоль продольной оси тепловоза.Обыкновенно число таких цилиндров берется равным шести. На чертеже представлен поперечный разрез этих двигателей, повернутый на 90. Эти двигатели, не связанные 1кинематически с движущими осями тепловоза, служат: а) для работы сжатия до 1,2 - 1,б атм. в каждой замкнутой камере 4 каждого рабочего цилиндра, из которых состоит полный аггрегат двигателей внутреннего горения 1 группы, атмосферного воздуха, поступающего в камеру 4 через всасывающие клапаны 46. Сжатый до 1, 2 - 1, б атм.воздух через нагнетательные клапаны 47 по каналам 48 и через воздушные продувочные окна 49 поступает в цилиндр 1 перед концом хода поршня 5 вниз (примерно, около 12 о,о хода поршня, считая снизу). Продукты горения цилиндров 1 начинают уходить через продувочные каналы 50, когда поршень 5 не дошел, примерно, 15 е своего хода, в общую для всех цилиндров выхлопную трубу 15. Сле довательно, на 12 О/о хода поршня от низа сжатый воздух продувает продукты горения по каналу 15 в поддувало 15, топку 17 и дымогарные трубы парового котла 17, в дымовую коробку его 16, откуда эти продукты горения под давлением продувочного воздуха и деиствия конуса 39 уходят через трубу40 в атмосферу, отдав часть своей теплоты воде котла 17, Топливо для питания цилиндров 1 поступает через форсунки 53, управляемыераспределительным механизмом 54 обычного типа, Ь) Для искусственного охлаждения стенок цилиндров, 1 и 3 двигателей внутреннего горения 1 и П группы путем получения в их водяных рубашках 58 и 59 достаточного разрежения и отсасывания из пространства этихрубашек водяного пара давлениемниже атмосферы (например, около , 0,5 атм.), Ступенчатый поршень 5при движении вниз производит разрежение в кольцевом пространстве 6, вследствие чего пар 0,5 атм.давления поступает сюда из полостей рубашек 58 и 59 по тру-бам 55, 56 и 57 через засасывающие клапана 61. Поршень 5, недоходя до нижнего мертвого поло-жения, открывает отверстия 41 цилиндра, соединяя кольцевые их про-странства б с атмосферою при по- мощи сеток 42. При открытиималеньких отверстий 43 то же коль-, цевое пространство 6 соединяется, с каналом 48 и резервуаром 44,где всегда имеется запасный про-дувочный воздух давления 1,5 и более атмосфер. Следовательно, кольцевое пространство 6 сначала , заполняется паром 0,5 атм. давле-ния, затем атмосферным воздухом и паром, примерно, 0,9 атм. давл которое через отверстия 43 может, быть повышено до 1 и более атм.; впуском сжатого в камерах 4 воз-духа, служащего для продувки ци-, линдров 1. с) Для сжатия смеси воздуха и пара до давления 5 - 8 атм,Когда ступенчатый поршень 5 за-кроет отверстия 41 и 43, то ука- , занная выше смесь пара и воздухас содержанием пара около 15 О/ сжимается до 5 - 8 атм. и подается через нагнетательные клапаны 29 и трубу 45 к перекидному распределительному аппарату Р.В) Группа П основных частей тепловоза состоит: а) из двухтактных двигателей внутреннего горения 3 высокого давления (два цилиндра) одностороннего действия или двухстороннего действия, Про-дувочный воздух в смеси с 15/, паров воды поступает в эти цилиндры предварительно сжатым до 5 - 8 атм. двигателями внутреннего горения 1 группы в кольцевых пространствах (компрессорах) 6 по трубам 45, 30 и 31, а продукты горения выходят из этих цилиндров под давлением 4,9 - 7,8 атм. и ниже вместе с избытком продувочной смеси, воздуха и пара через котел-охладитель 14, трубы 23 в котел-рессивер 26. Эти двигатели передают свою работу при посредстве штоков 10, крейцкопфов 12 и шатунов 13 движущей коленчатой оси 9, Ь) Из двигателей низкого давления 7, работающих охлажденными продуктами горения и пара с нагретым избытком продувочного воздуха и пара после предварительной их работы в двигателях 3. Конструкция этих двигателей во всем тождественна с па. ровыми цилиндрами паровозов, работающих высоко перегретым паром. Впуск продуктов горения, пара и воздуха в эти цилиндры производитсярегуляторным клапаном 33 по трубам 35 и золотникам 36 при помощи кулисного механизма 37 (фиг. 1) и управляется из будки от руки машиниста приводом 37 и переводным винтом 37. Выпуск указанной выше смеси производится тем же золотником 36 по трубам 38 через конус 39 и дымовую трубу 40, Два цилиндра этих двигателей располагаются снаружи рамы и передают свою работу также при помощи штоков, крейцкопфов и шатунов, коленчатой оси 9, а при помощи спарников и всем спаренным осям тепловоза. При подходе к станции остановки, при трогании.с места, развитии скорости, во время маневров, при езде под уклон,при торможении и даже при оди-ночном следовании двигатели вну-треннего горения 3 высокого давления выключаются из действия тем, что ролики 85 впуска смеси воздухаи пара в цилиндры 3 при помощитяг 83, рычага 80, 80, 80 и пере- водного винта 82 приводятся от рукимашиниста под кулису 87, благодарячему клапаны 93 и 95 будут все время открыты, а форсунки 92 и , 92 будут закрыты. Следовательно,обе стороны поршней 11 будут со-единены между собою, а потомуникакой работы, кроме трения, цилиндры 3 производить не будут., Паровой регуляторный клапан 21 ; при помощи регуляторного рычага20 будет тоже закрыт. Разединеныбудут также трубы 30, 31, 31 оттруб 45 клапаном 25, и рессивер-котел 26 от труб 23, 23 клапаном 24 переходного аппарата Р, тоже от руки машиниста, при помощи привода 27. Следовательно, в этомслучае, котел-рессивер 2 б будет со-единен при помощи труб 45 непо-средственно с компрессорами дви-гателей 1 группы, откуда смесьсжатого до 5 - 8 атм. воздуха ипара идет по трубам 45 через перекидной аппарат Р в котел-ресси-вер 2 б, а через регуляторный кла-пан 33, управляемый от руки машиниста, приводом 34, 34, по трубам 35, в золотниковую коробку Зб двигателей 7, Работа этих машин изменяется изменением впуска (отсечек) смеси при помощи кулис- ного механизма 37, 37 и изменением давления смеси в золотнико- вой коробке при помощи большего , или меньшего впуска смеси черезклапан ЗЗ, точно так, как это де-лается на паровозах. При езде под уклон клапан 33 закрывается, а кулисный механизм 37, 37 переставляется на полную выкладку., Двигатели работают вхолостую., При торможении, соответствующем контр-пару, кулисный механизм 37 - 37 переставляется на обратный ход при действии крана Лешателье установленном на котле 17 и при открытом клапане ЗЗ. Избыток воздуха уводится через предохранительний клапан котла-рессивера 2 б, установленный на давление в 3 - б атм. выше нормального, Двигатели 1 группы работают вхолостую (так как при повышении давления воздуха в котле-рессивере, примерно, на 3 - б атм. должны автоматически выключаться все шесть компрессоров б).С) Во время работы тепловоза в пути с поездом в работу вводится 111 группа основных частей, состоящая: а) из одного или двух паровых котлов 14 для охлаждения отработавших продуктов горения двигателей высокого давления 3, Ь) из маленького парового котла 17 паровозного типа и с) из котла-рессивера 2 б.Работа тепловоза в пути с поездами. При выходе тепловоза из депо необходимо только пустить вхолостую двигатели 1 группы, не связанные кинематически с его движущими осями, для чего на нем имеется резервуар со сжатым до 15 атм. воздухом. Если этого воздуха не окажется в резервуаре или вода в рубашках двигателей будет слишком холодна, то необходимо будет разогреть котел 17, па ром которого можно прогреть воду врубашках. Для пуска в ход двигателей паром давление пара в котле 17 нужно поднять до 10 - 15 атм. Когда двигатели 1 группы будут приведены в действие, то при крайнем правом положении клапана 24 и 25 перекидного аппарата Р, при среднем положении распределительного механизма 82 двигателей внутреннего горения 3 и при закрытом паровом регуляторе 20 и 21, тепловоз приводится в движение смесью сжатого воздуха и пара цилиндрами 7 при впуске в них смеси через клапан 33 и при управлении впуском посредством кулисного механизма 37, 37. Сцепленный с поездом тепловоз берет его с места и развивает скорость смесью сжатого воздуха и пара, Если пара изрубашек поступает недостаточное количество, то в рессивер-котел 2 б впускают через особый вентиль пар из котла 17, дабы не получить, температуру расширения воздуха в цилиндрах 7 ниже нуля. Как только будет развита скорость 10 - 15 верств час, клапаны 24 и 25 переставляются, как показано на чертеже,Тогда смесь сжатого воздуха и парадо 5 - 8 атм, идет по трубам 30 и 31 к цилиндрам 3 внутреннего горения высокого давления и поступает в них через клапаны 93 и 95, Здесь она сжимается снова с 5 - 8 атм, до 40 атм., после чего в эту смесь и раскаленную среду подается топливо под давлением 80 - 200 атм. особыми топливными насосами. В цилиндре 3 происходит, поэтому, работа горения и расширения продуктов горения, В конце хода продукты горения выпускаются через отверстия а в котел 14 под давлением несколько ниже 5 - 8 атм, давления сжатой смеси, поступающей в цилиндры 3 для питания их и для продувки (очищения) их от продуктов горения. В котле 14 продукты горения и избыток смеси, проходя по дымогарным трубам, охлаждаются до 350 - 400 С, отдавая тепло воде. Образующийся в котле 14 пар по трубе 28 поступает в паровой колпак 18 котла 17, где, также собирается пар, образую- , щийся в котле 17 засчет теплаотходящих газов двигателей 1 группы, которые поступают в котел по трубе 15 в поддувало 15. Приоткрытом регуляторе 21 накопившийся пар по трубам 21 через редукционный клапан 22 автомати-, чески поступает навстречу продук-там горения, выходящим из цилинд-, ров 3, охлаждая их и перегреваясь сам, Пар в котле 17, очевидно,1 должен иметь давление выше да-вления продуктов горения в котле .14. Охлажденные в котле 14 про-дукты горения, пар из котла 17 иизбыток продувочной смеси воздухаи пара поступает по трубам 23 при открытом клапане 24 в котел-рес-, сивер 26, а оттуда через регулятор ,33 трубы 35 в золотниковое пространство Зб цилиндров 7, Здесь, указанная смесь паров, воздуха и продуктов горения работает в пределах давления не выше 5 - 8 атм. до 1, 2 и более. Отработавшая смесь уходит через трубу 38, конус 39 и трубу 40 в атмосферу, производя разрежение в дымовой коробке, что способствует лучшему движению продуктов горения двигателей 1 группы. Если установить, что наивыгоднейшая работа тепловоза с поездом (при избытке продувочной, смеси 5 - 8 атм, давления в 1,5 - 1,8 раз более требующейся для работы) должна быть при максимальной его скорости, то при меньших скоростях, особенно на наибольших подемах, следовательно, при меньшем числе оборотов, избыток смеси будет уже около 3 атм. Этот избыток смеси проходит через цилиндры 3, не участвуя в его работе, в смеси с продуктами горения в цилиндры 7, Чтобы не было повышения давления в рессивере, необходимо, поэтому, увеличить отсечку в цилиндрах 7, При увеличении скорости или при проходе легких участков, чтобы не уменьшить давления в рессивере, нужно уменьшить отсечку в цилиндрах 7. Следовательно, в пути, где нет предупреждений, тепловоз автоматически регулирует свою работу, если только держать в рессивере постоянное установленное давление, т.-е. если следить за увеличением или уменьшением отсечек в цилиндрах 7, В этом и заключается главная работа машиниста. При уменьшении скорости или работы по условиям состояния пути необходимо сначала уменьшить от руки машиниста впуск топлива в цилиндры 3 до нуля и, если потребуется дальнейшее уменьшение скорости, уменьшить впуск смеси в цилиндрах 7, В воздухопроводе 45 повысится давление смеси, что вызовет выключение части компрессоров. На уклонах двигатели 3 выключаются совсем из работы, закрытием клапана 33 прекращаютдоступ сжатой смеси в цилиндры 7, а кулису 37,37 ставят на полную выкладку,Паровой котел поверхностью нагрева около 100 кв. метров служит для утилизации тепла продуктов горения двигателей внутреннего го-рения, для обогрева ния водяных рубашек цилиндров 1 и 3 двигателей внутреннего горения 1 и 11 групп на продолжительных стоянках в холодное время, зимою во время заносов и т. и. Паром этого котла можно в любое время привести в движение двигатели 1 группы, если запасный сжатый воздух утечет из резервуаров. Пар этого котла добавляется к сжатому воздуху при работе тепловоза на маневрах и при трогании с места, чтобы температура воздуха в конце расширения не была ниже нуля, При торможении (контр-пар) пар с водою поступает из этого же котла в цилиндры 7 через кран Лешателье. При порче двигателя внутреннего горения поезд можно, хотя бы по частям, довести до ближайшей станции, работая паром в цилиндрах 7, Крутые единичные подемы тепловоза при .увеличении работы цилиндров 7 впуском пара из котла могут свободно проводить тяжелые поезда без подталкиваний, так что, в этом случае, паровой котел заменяет собою подталкивающие локомотивы, что увеличивает провозную их способность. Котел должен иметь самостоятельное отопление.Совершенно самостоятельным является распределительный механизм для двигателей высокого давления, связанных кинематически с осями тепловоза, дпя прямого и обратного его хода, Он состоит из двух валиков 67 и 68 с насаженными на них шайбами для впуска в соответственные моменты продувочного воздуха топлива и пара. На валике 67 шайбы насажены для работы тепловоза передним ходом, а на валике 68 для работы задним ходом, Валики имеют кривошипы 69, 69, 70, 70, насаженные на них под углом 90. Эти кривошипы соединены между собой спарниками 71 и 72, а эксцентриковыми спарниками 78 и 79 с эксцентриковыми шайбами или кривошипами передней спаренной оси тепловоза, Таким образом, в зависимости от движения тепловоза, валики 67 и 68 могут вращаться то по часовой, то обратно часовой стрелке. Передаточный рычаг 80, 80, насаженный на валик 80 внизу при помощи поперечного вала 80, шарнирно соединяется с тремя тягами 83, 83 и 83. Каждая из этих тяг снабжена на другом конце роликами 84, 84 и 84, 85, 85 и 85 и 86, 86 и 86, Валики роликов 86, 86 и 86 шарнирно соединены с дву плеч ными рычагами, свободно вращающимися на общем для них валике 89 при помощи тяг 88, 88 и 88. Следовательно, получаются кинематические цепи: 1) 80, 83, 86, 88, 89, 90, 91, 93, 94 и 95 (для регулирования впуска в цилиндр высокого давления сжатого до 5 - 7 атм. и выше смеси воздуха и пара); 2) 80, 83, 86, 88, 89, 92 и 92 для впуска топлива (при помощи двойного переводного винта 37 можно установить его гайку 82 в двух крайних и одном среднем положении). Когда рычаг 82, 82, 82 будет поставлен в среднее положение, то ролик 86 воздушного клапана подойдет поднижнюю часть кулисы 87 и при помощи тяги 88 рычага 90, 89, 91 откроет клапан для впуска воздуха. Клапан 92 для впуска топлива будет закрыт. Такое положение будет соответствовать езде под уклон, работе при маневрах и трогании с места, когда двигатели высокого давления совершенно исключаются из работы. Когда ролики 84, 84, 84 при перемещении гайки 82 в крайнее левое положение поместятся под валиком 67 с распределительными шайбами, то двигатель высокого давления будет работать при переднем ходе тепловоза; когда ролики 85, 85, 85 при перемещении гайки 82 в крайнее правое положение поместятся под валиком 68 с такими же распределительными шайбами, но для обратного хода,