SU5353A1 - Тепловоз - Google Patents

Description

На фиг. 1 схематического чертежа изображен предлагаемый тепловоз и на фиг. 2-его видоизменение.

На одном конце (фиг. 1) рамы 1 (со скатами 1а) установлен главный двигатель 2 внутреннего горени , цилиндры которого, с правой и левой стороны тепловоза, устанавлиБаютс  на места паровозных цилиндров; поршень 3 охлаждаетс  через сквозной шток, который соедин етс  с крейцкопфом и, дальше, передает усили  шатунно-кривошипному механизму двигател  тепловоза и его скатам. Золотникова  коробка 3 распределител  пускового распрыскивающего воздуха установлена над цилиндром, при чем золотник выполн ет две функции: при трогании и разгоне в качестве распределител  сжатого пускового воздуха и, распределител  воздуха при работе на нефти (шток этого золотника приводит в движение

нефтенасосы). Кулиса 5 дает реверс тепловозу и управл ет распределительным золотником. Продувочно-выхлопной золотник б установлен позади пускового золотника 4. Балансир 7 приводит в движение продувочно-выхлопной золотник 6. По концам цилиндра имеютс  пусковые клапаны 8 и форсунки 9; байпас 10 установлен на пусковом золотнике 4.

На другом конце тепловозной рамы размеш,ены: цилиндры продувочно-зар дного насоса 11, которые  вл ютс  вместе с тем большим цилиндром машины последовательного расширени  (компаунд); поршни 12, св занные посредством штока 13, крейцкопфа 14, шатуна 15, со скатами 1а; распределительный золотник 16 (он установлен над цилиндром 11); кулиса 17 со своим механизмом (она управл ют золотником 16); резервуар 18 пускового

воздуха; резервуар 19 распрыскивающего воздуха; резервуар 20 продувочно-зар дного воздуха; двойной подогреватель 21 (перва  ступень подогрева пускового, распрыскивающего воздуха, втора  ступень продувочно-зар дного воздуха); одиночный подогреватель 22 (втора  ступень подогрева пускового воздуха ); кран 23 соедин ет вод ные пространства крышек цилиндров и поршней, в случае необходимости (дл  обогревани ), с трубопроводом гор чей воды и обратно (дл  охлаждени ) с трубопроводом холодной воды; кран 24 соедин ет пусковой золотник 4 с подвод щим патрубком золотника 16 продувочного насоса П (во .втором положении кран служит дл  соединени  продувочного насоса с атмосферой ).

Органы управлени  главного двигател : А-регул тор; А- -регул торна  головка; Б-переводной винт реверса; В-рычаг к пусковому клапану и форсунке (к всасывающим клапанам ее), Г-рычаг к кранам 23 дл  обогревани  цилиндров 24 (дл  работы, то последовательным, расширением , то как насосом).

Возбудитель или первична  установка представл ет из себ  отдельный прицепной тендер-установку на трех поддерживающих ос х. Средний скат  вл етс  фрикционным бегунком, сцепл ющимс  с рельсом.

Добавочный двигатель состоит из следующих частей: комбинаци  цилиндра двигател  и компрессора 31-32 с тронковыми поршн ми; 33-цилиндр продувочного насоса; 34-штанги поршней цилиндра 31 двигател  и тронковых поршней; 35-балансир, который может качатьс  в подшипниках и св зывает двигатель с продувочным насосом посредством серьги 36 с крейцкопфом продувочного насоса 33; 37-ведущий шатун от продувочного насоса на кривошип фрикционного бегунка; 38-ось бегунка; 39-фрикционный бегунок; 40-контр-кривошип фрикционного бегунка 39, который т гой приводит в движение кулису 41; последн   приводит в движение и управл ет трем  золотниками , которые замен ют комплекты клапанов трех ступеней компрессора (она приводит в движание качающиес  рычаги этих золотников); 42-золотник продувочного насоса 33; 43-золотник двигател ; 44- золотник двигател компрессора 31-32; 45-вентил тор , приводимый через передачу от шкива фрикц. бегунка: 46-холодильник .

Органы управлени  вспомогательной машины: D-регул тор; регул торна  головка.

Трубопроводы вспомогательной машины: 50-трубопровод от вентил тора 45 к холодильнику 46; 51-трубопровод от холодильника 46 к золотнику 42 продувочного насоса 33; 52- трубопровод от нагнетательных фланцев к продувочному ресиверу 53; 54-трубопровод от продувочного ресивера 53 к продувочному фланцу цилиндра двигател  31 и компрессора двигател  31-32; 55-выхлопной трубопровод к подогревателю 22; 56-трубопровод от подогревател  22 (посредством трубопровода 91) к подогревателю 21; 57 - трубопровод дл  выпуска отработанных газов в атмосферу; 58-труба золотника 42 дл  соединени  с первым ресивером 59, который соединен трубой 60 с золотником 43 цилиндра двигател  31; 61-трубопровод, который соедин ет вторую полость компрессора 32; через этот же трубопровод производитс  нагнетание через тот же золотник 43 в нагнетательный трубопровод 62 и во второй ресивер 63; от второго ресивера 63 через трубу 64 и золотник 43 правой части его всасывает воздух треть  ступень компрессора по трубопроводу 65; через этот же трубопровод и правую часть золотника 43 производитс  нагнетание в третий ресивер 66, по трубе 67.

Из этого ресивера 66 по трубе 68 воздух направл етс  к пусковому резервуару 18. Также из ресивера 66 по трубе 69 и золотник 44. производитс  засасывание в третью ступень сжати  компрессора по трубе 70; оттуда, обратно этим же трубопроводом через золотник 44 и трубу 71 воздух нагнетаетс  в резервуар 19. От резервуара 19 по трубопроводу 72 воздух подводитс  к регул торной головке D и дальше по трубе 73 к золотнику 44 правой его части, котора  распредел ет воздух трубой 74-75 к форсункам двигател .

Трубопроводы главной машины. Пуск в ход. Из резервуара 18 пусковой воздух по трубе 80, регул торной головке AI и трубе 81 направл етс  в подогреватель 21. От подогревател  21 по трубе 82 подводитс  воздух к пусковому золотнику 4. Через трубы 83 подводитс  пусковой воздух к пусковым клапанам 8, а по трубам 88 воздух подводитс  к форсункам 9. Отработанный воздух первого расширени  отводитс  по трубам 84 в подогреватель 22, а оттуда по трубе 85 он подводитс  к впускному патрубку золотника 16 продувочного насоса 11, где в ней, как в пневматической машине, воздух расшир етс  до атмосферного давлени . Отвод окончательно расширившегос  воздуха в резервуар продувочного воздуха 20 осуш,ествл етс  через трубы 86.

Работа на нефти. Из резервуара 19 воздух по трубе 87, регул т. головке AI и трубопроводу 81 направл етс  в подогреватель 21 и в трубы большого диаметра, обогреваемые отработанными газами; от подогревател  21 по трубе 82 воздух подводитс  к золотнику 4. От золотника 4 по трубам 88 воздух идет к форсункам 9. Продувочный воздух из резервуара 20 направл етс  в обогревательную камеру подогревател  21 и оттуда по трубе 89 подводитс  к продувочно-выхлопному золотнику 6. От продувочно-выхлопного золотника б по трубам 90 воздух через одну трубу продувает - зар жает цилиндр , а через другую отводит отработанные газы по трубам 91 к подогревателю 21, где отработанные газы отдают тепло и выход т в атмосферу по трубе 57.

Обогревающа  вода направл етс  посредством крана 23 от трубопровода 92 в обш,ий трубопровод 93, через который подводитс  гор ча  вода, как к поршню 3, так и к цилиндрам 2 с крышками. При необходимости охлаждени  кран 23 перекрывает магистраль, так что вода поступает от трубопровода 94 в тот же общий трубопровод 93 дл  охлаждени  тех же деталей.

Подготовка к пуску в ход главного двигател : переводным винтом В устанавливаетс  кулисный механизм 5 на передний или задний ход; рычагом Б поднимаютс  пусковые клапаны, а также перепускные клапаны нефтенасоса; рычаг Г устанавливает кран 23, так что гор ча  вода от вспомогательной машины направл етс  дл  подогревани  цилиндров главной машины; кран 24 устанавливаетс  на перепуск расширившегос  воздуха в цилиндрах главной машины и направл етс  через подогреватель 22 в цилиндры продувочного насоса дл  работы там последовательным расширением воздуха, осуществл  , таким образом, работу компаунд-машины .

Трогание с места и разгон. При открывании регул тора А воздух из резервуара 18 направл етс  по трубопроводу 80 в регул торную головку Л) и по трубе 81 в подогреватель 21. Из подогревател  воздух идет по трубе 82 и направл етс  в золотниковую коробку 4 (в соответствующие окна) по подвод щим трубам 83 к пусковым клапанам 8.

Подогретый сжатый воздух (20 атм.) в цилиндре двигател  2 давит на поршень и приводит в движение ведущие и сцепные скаты 1й тепловоза. Работа протекает, как в паровозной машине, при чем расширившийс  воздух (до 6 атм.) по трубе 84 золотника 4 направл етс  в подогреватель 22, а оттуда по трубе 85 подает воздух в золотник 16 и здесь распредел етс 

золотником, управл емым от кулисы 17. Воздух попадает в цилиндр и производит здесь механическую работу, посредством поршн  12, штока 13, крейцкопфа 14; шатун 15 вращает св занный с ним кривошип скатов тепловоза. Воздух, расширившийс  в больших цилиндрах продувочного насоса, отводитс  по трубе 86 к продувочному резервуару 20. Все элементы воздухораспределени , как в малом цилиндре 3, так и в большом 11, подчинены управлению распределительного механизма паровозной машины (их кулисам 5 и 17). После трогани  с места начинаетс  развитие скорости под действием сжатого воздуха до тех пор, пока скорость поршн  главной машины приобретет соответствующее значение , при котором возможно сгорание нефти. Во врем  работы главного двигател  воздухом, расход его пополн етс  вспомогательной установкой, котора  выделена в отдельный прицепной аггрегат.

Дл  перехода главного двигател  на работу нефтью предусмотрено: прогревание пускового воздуха, подогревание его цилиндров, подогрев воздуха дл  распылени  и подогрев продувочного воздуха.

Подготовка дл  работы нефтью. Регул тор А переводитс  дальше по сектору от предыдущего пускового положени  и через регул торную головку AI воздух из резервуара 19 по трубе 87, регул торную головку Л, трубопроводу 81 направл етс  в подогреватель 21, в трубы большого диаметра и там, подогрева сь , выходит из подогревател  21 по трубе 82 в золотниковую коробку 4; рычаг В опускает пусковой клапан 8 на свои седла и закрывает плотно проход воздуха в цилиндр двигател  2; всасывающие клйпаны нефтенасоса ввод тс  в действие, при чем нефть начинает подаватьс  к форсунке 9; рычаг Г устанавливает кран 23 дл  подачи холодной воды; краны 24 соедин ют продувочный насос с атмосферой; посредством крана 24 достигаетс 

выключение цилиндра И из двигател  и переключение дл  подачи продувочного воздуха.

Работа на нефти. В первый момент работа-тепловоза может быть комбинированна : одна полость работает на нефти, а друга  на воздухе; затем можно перейти на работу топливом обеих полостей цилиндра . Весь процесс работы совершаетс  в два такта. Период продувки и зар дки управл етс  особым продувочно-выхлопным золотником 6. Продувочный воздух из резервуара 20 направл етс  в подогреватель 21; из подогревател  по трубе 89 он направл етс  к продувочно- распределительному зо лотнику б, а оттуда по коротким трубам 90 через продувочно-зар дные окна; он продувает цилиндр двигател  2 - от оставшихс  продуктов горени . Отработанные газы уход т в другой р д выхлопных окон, и через другую трубу 90, золотник б, трубу 91 газы унос тс  в подогреватель 21. Здесь в подогревателе отдаетс  часть тепла продувочному и пусковому воздуху. Из этого подогревател  21 газы уход т по трубе 57 в атмосферу. Процесс вдувани  топлива и подачи воздуха дл  распылени  осуществл етс  путем нагнетани  горючего насосом, приводимым в движение от золотниковой скалки распределительного золотника 4. Подача воздуха дл  распылени  управл етс  золотником 4 и подводитс  трубами 88 к форсункам 9.

Зар дка цилиндра происходит подогретым воздухом до 7 200-300° С давление воздуха 1,1 до 2,0 ат. Подн тие конечной температуры до пределов загорани  нефти (7 С и выще) достигаетс  механическим сжатием подогретого воздуха. В разогретую среду воздуха , термически-путем подогрева и механически-путем сжати , вводитс  горючее, которое, распыл  сь разогретым сжатым воздухом, дает надежную работу на малых оборотах . Таким образом разрешаетс  вопрос трогани  и особенно вопрос

разгона тепловоза, обусловливаемое малым расходом воздуха и надежным переходом на нефть. Регулировка подачи топлива и воздуха дл  распылени  в пределах от 10 до 50% наполнени  цилиндра имеет целью разрешить широкое изменение среднего индикаторного давлени  в тех же пределах, как и в паровозе . Регулировкой посредством кулисно-золотникового распределител  и термической подготовкой условий загорани  горючего имеетс  в виду получить надежность работы предлагаемого тепловоза. Отношение максимума и минимума среднего индикаторного давлени  в паровозе 10: 2/2 4; в двигателе предлагаемого тепловоза оно будет 15:4 . Подогревом всех видов рабочей среды продувочного воздуха , распыливаюш,его и пускового, имеетс  в виду получить возможность форсировать двигатель в широких пределах;

Холостой ход. Подготовительные операции дл  этой работы тепловоза состо т в том, что прежде всего следует прекратить подачу топлива: рычагом В поднимаютс  всасывающие клапаны нефтенасоса и поднимаютс  вместе с ними и пусковые клапаны; регул тор А необходимо закрыть и прекратить подачу воздуха; рычаг/ оставл ют в том же положении (кран 23- дл  подачи холодной воды, а кран 24-дл  всасывани  из атмосферы). После выполнени  всего отмеченного начинает работать байпас 10.

Торможение и остановка тепловоза осуществл ютс , как в паровозе: примен етс  кран машиниста и воздухопроводна  сеть (здесь отпадает потребность в насосе, так как воздух имеетс  в тепловозе с избытком).

Работа добавочного двигател  31- 32. При сто нке тепловоза фрикц. бегунок подн т. Регул тор D открывает впуск воздуха дл  распыливани  через регул торную головку D, он направл етс  к золотнику 44 и идет подвод щими трубами 74-75 к цилиндрам 31 двигател  31-32.

Работа на нефти. Включение нефтенасоса дл  подачи топлива в цилиндры двигател , которые работают в два такта, дает переход от пускового режима на рабочее. Продувочный воздух дл  питани  двигател  получаетс  от вентил тора 45, приводимого в движение от оси 38 фрикционного бегунка 39. По трубе 50 воздух гонитс  в холодильник , наполн емый гор чей водой , получаемой от охлаждени  цилиндров главн. двигател  и цилиндров двигател  и компрессора добавочной установки. В холодильнике отнимаетс  тепло; охлажденна  вода направл етс  оп ть дл  охлаждени  цилиндров; воздух от холодильника нагнетаетс  по трубе 51 в золотниковую коробку 42 продувочного насоса 33: одна сторона насоса нагнетает воздух трубой 52 в ресивер 53, от которого питаютс  продувочные окна цилиндров двигател  31-32 по подвод щим трубам 54. Втора  полость насоса через трубы 58-60, золотник 43 и трубопровод 61 питает вторую ступень насоса. Последний через трубы 61, тот же золотник 43 и трубопровод 62 питает второй ресивер 63; от него по трубопроводам 64, правой стороне того же золотника 43 и по трубе 65 питаетс  треть  ступень компрессора . Последн   по трубе 65, через правую сторону золотника 43, по трубе 67 питает третий ресивер 66. От этого ресивера 66 через трубопровод 68 питаетс  пусковой резервуар 18 и от него же по трубе 69 через золотник 44 питаетс  по трубе 70 четверта  ступень компрессора . От последней, через те же трубы 70, золотник 44 и трубу 71 питаетс  резервуар 19 воздуха дл  распыливани . При работе на нефти выхлопные газы отвод тс  от двигател  по трубам 55 к подогревателю 22 пускового воздуха. От подогревател  22 отработанные газы идут по трубам 56-91 в подогреватель 21, а оттуда по трубе 57 в атмосферу. Права  сторона вспомогательн . установки (полость 31 - 32) может работать комбинированным способом: на нефти, когда нужна больша  мощность от вспомогательной установки, или как четверта  ступень компрессора.

Действие фрикционного бегунка. При подн том бегунке (при движении тепловоза) св зь была установлена с главн. двигателем термически-пневматическа ; при опущенном бегунке, движении тепловоза и работе двигател  внутрен. горени , к вспомогательной установке добавл етс  еще треть  св зь- фрикционно - механическа ; когда рельс сцеплен с фрикционным бегунком , вспомогат. установка использована также дл  пр мого назначени  как и главный двигатель; тогда добавочный двигатель  вл етс  активной машиной, котора  работает совместно с главной..

Видоизменение предлагаемого тепловоза изображено на фиг. 2 схематического чертежа. В вспомогательном двигателе и компрессоре 31-32 движущиес  части соединены посредством скалки 34 и серег 34а с балансиром 35, который, в свою очередь, другим концом соедин етс  посредством т ги 36 с крейцкопфом продувочного насоса 33. Крейцкопф насоса соедин етс  посредством шатуна 37 с кривошипом оси 38 фрикц. бегунка 39.

Продувочный насос, выделенный в отдельный цилиндр 33, работает в лучших услови х и потому подача воздуха будет выполнена более совершенно. Продувочный насос может работать комбинированно (он используетс  в двух направлени х, как продувочный насос и как перва  ступень сжати  компрессора).

Соединение газовых и воздушных поршней 30-31 а на одних и тех же скалках 34 дает увеличение коэфф. полезного действи .

Воздушный цилиндр компрессора (треть  ступень) может обращатьс  в сожигательный цилиндр двигат. внутрен. горени ; этот комбинированный цилиндр допускает подн тие мощности вспомогательной машины в двойном размере, так как трогание и разгон требует значительной подачи пускового воздуха .

Работа цилиндра двигател  на нефти выполн етс  двум  полост ми. Перва  полость цилиндра 31 с поршнем работает, как двигатель всегда, когда необходима минимальна  par бота от вспомогательного двигател . Втора  полость цилиндра 31 - стронковым поршнем 30, при обычных услови х работает, как компрессор . Полость 31 а высшего давлени  компрессора 31-32 переводитс  на работу, как двигатель. При разгоне тепловоза, когда необходима подача большого количества пускового воздуха, эта полость цилиндра 31 обращаетс  из компрессора в двигатель и работает также по двухтактному принципу . Вследствие добавлени  мощности , добавочный двигатель развивает таковую в двойном размере, чем и обеспечиваетс  трогание и разгон (развитие скорости тепловоза под действием сжатого воздуха). В разгоночный период поездной службы тепловоза добавочным двигателем подаетс  только пусковой воздух, дл  работы под действием воздуха главного двигател ; дл  добавочного двигател  питание продувочным и распыливающим воздухом обеспечено из запасных резервуаров , зар жаемых вспомогательной машиной. Питание распыливающим воздухом двух форсунок 58 полостей цилиндров 31 производитс  по трубопроводу 57 и 51 из резервуара 22. Питание продувочным воздухом двух цилиндров через окна 45 осуществл етс  через трубопровод 44 от главной магистрали 42, через узел 43 из резервуара 24. Отработанные газы из двух цилиндров через окна 59 отвод тс  по трубопроводу 60 в глушитель 28. Продувка, зар дка, сжатие, вдувание топлива, сгорание его, расширение и выхлоп в цилиндрах добавочного двигател  протекает по двухтактному принципу .

Подаче сжатого пускового воздуха и его засасывание производитс  следующим образом: продувочным насосом 33 посредством поршн  ЗЗй засасываетс  воздух из атмосферы через всасывающие клапаны 40; далее, передн   полость цилиндра 33 нагнетает воздух через клапан 41 и трубопровод 42 в продувочный резервуар 24. Друга  сторона поршн  ЗЗа задней полости цилиндра 33 нагнетает воздух по ответвлению 42а к всасывающему клапану 40 полости цилиндра 32 с тронковым поршнем 30 (это- втора  ступень сжати  пускового воздуха). Нагнетание сжимаемого воздуха во второй ступени производитс  через клапан 41 в трубопровод 46а, который  вл етс  ответвлением от трубопровода 46 дл  подвода воздуха к всасывающему клапану 47 третьей ступени компрессора . Из третьей ступени нагнетание производитс  кольцевым пространством поршн  30 и нагнетаетс  через клапан 48 и кран б2а . в магистраль 62; дальше, по воздухопроводу 54 питаетс  пусковой резервуар 22.

Подача воздуха дл  распыливани . Когда тепловоз получил достаточный разгон, необходимо уменьшить подачу пускового воздуха и заменить ее подачей распыливающего воздуха, что соответствует переходу главного двигател  тепловоза на работу нефтью. Тогда комбинированна  полость 31 тронковым поршнем переключаетс  на нефть и переходит на работу, как компрессор первой или четвертой ступени распыливающего воздуха.

Компрессор одноступенчатый. Воздух, подводимый трубой 44, сжимаетс  до нормы распыливающего воздуха; через клапан 50 трубопровод 51 нагнетаетс  в резервуар 23 дл  распыливани .

Компрессор четвертой ступени. На трубопроводах 44 и 60 у продувочных щелей (выходных) имеютс  клапаны, которые в данный момент закрыты; тогда воздух, нагнетаемый из кольцевой полости через клапан 48 и трубопровод, подводитс  к всасывающему клапану 49 комбинированной полости цилиндра 31. Дальше воздух в данной полости сжимаетс  и через клапан 50 и трубопровод 51 нагнетаетс  в резервуар 23. Таким образом получаетс  четырехкратное сжатие воздуха.

Предмет патента.

1.Тепловоз, характеризующийс  совокупным применением: а) главного двигател  2, привод щего в движение при помощи шатуна и спарников ведущие колеса тепловоза и работающего при пуске в ход сжатым воздухом на обеих или одной стороне поршн , при нормальной же работе-горением на обеих сторонах, при чем отработавший воздух отводитс  по трубе 84 в подогреватель 22, а отработавшие газы-по трубе 91 в подогреватель 21, цилиндр, крышки и поршень какового двигател  при пуске в ход обогреваютс  теплой водой, подводимой по трубе 92 через кран 23, а при нормальной работе, охлаждаютс  водой, подводимой по трубе 94 через кран 28; б) продувочного насоса 11, получающего движение от ведущих колес и подающего продувочный воздух по трубе 86 в резервуар 20, при пуске же в ход служащего дл  последующего расширени  воздуха, притекающего из подогревател  22 по трубе 85; в) кулисы 5 цилиндра 2 и кулисы 17 цилиндра 11, перестанавливаемых одновременно рычагом реверса Б; г) добавочного двигател  31 -32, привод щего в движение фрикционный бегунок 39 и подающего пусковой воздух в резервуар 18 и распыливающий воздух в резервуар 19, и д) подогревател  21 дл  подогрева продувочного, пускового и распыливающего воздуха , обогреваемого отработавшими газами главного и вспомогательного двигател .

2.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 тепловоза, отличаю