Результат интеллектуальной деятельности: ПАРОВАЯ ПРЯМОТОЧНАЯ МАШИНА

Предлагаемая, прямоточная паровая машина относится к типу комбинированных машин, работающих одновременно как паровая машина с расширением пара и как двигатель внутреннего горения.

Она состоит из цилиндра со стаканчатым комбинированным поршнем, двумя клапанами для впуска перегретого пара высокого давления, приводимыми в действие парораспределительными органами, например, механизмом системы Гейзингера, а также форсункой на одной из крышек цилиндра и насосом для подачи через нее в цилиндр жидкого топлива, приводимым в действие сжимаемым в цилиндре воздухом.

Для продувки газов после процесса горения и подачи воздуха в цилиндр предусмотрены клапаны, прикрывающие выхлоп газов в воздушный резервуар.

В качестве источника пара служит паровой котел повышенного давления. Для охлаждения цилиндра со стороны, работающей как двигатель внутреннего горения, подается насосом вода из тендера в рубашку цилиндра и оттуда в подогретом виде направляется как питательная вода в котел.

Отработавший в цилиндре пар приводит в действие паровую турбинку, которая вращает центробежную воздуходувку, подающую воздух для продувки цилиндра и для его питания.

На прилагаемом чертеже представлена схема такой паровой машины, причем фиг. 1 изображает продольный разрез через цилиндр, клапанные коробки, форсунку и частично топливный насос; фиг. 2 - поперечный разрез цилиндра через окна Ж; фиг. 3 - одну из деталей устройства.

В момент трогания с места пар из котла поступает по трубе Е в клапанные коробки С и С₁ и одновременно в камеры Д, Д над клапанами. При этом продувательные краны Ш, Ш открыты.

В зависимости от положения поршня пар подается в камеру Ф или Т и приводит в движение поршень, шток которого передает обычным образом усилие кривошипному механизму и колесам.

После того как паровая машина произведет несколько оборотов кривошипа и цилиндр ее прогреется, продувательные краны Ш закрываются и машина работает как обыкновенная паровая машина, производя выхлоп через окна Ж при работе пара со стороны Ф и через окна И при работе со стороны Т.

Для того, чтобы перевести машину на комбинированную работу расширением пара и внутренним горением, поворачивают на ходу эксцентрик О топливного насоса, который начинает работать и подавать нефть в форсунку.

Одновременно с этим поворачивается также часть клапанного штока, благодаря чему имеющийся на нем кулачок У отходит в сторону, и его место занимает более короткий кулачок У₁ (фиг. 3). Таким образом, клапан С₁ может теперь открываться лишь при большей отсечке, чем та, на которую рассчитан кулачок У₁, например, начиная от ε=0,3. Поэтому, если парораспределение установлено на отсечку не больше ε=0,3, то при включении топливного насоса клапан С₁ остается все время закрытым и работает только клапан C на паровой части, приводимый в действие кулачком У на части штока М. Пар будет поступать, следовательно, в цилиндр только со стороны Т.

В то же время клапаны Л впускают воздух от воздуходувки в окна К, производят продувку цилиндра со стороны камеры Ф, выгоняя газы через окна Ж в атмосферу, и после того, как окна Ж закроются, производят еще наддув через окна К.

При происходящей после этого со стороны камеры Ф цилиндра компрессии сжатый воздух из цилиндра по каналу П передает свое давление топливному насосу Б и заставляет его подавать жидкое топливо через форсунку А в камеру Ф. Таким образом, часть цилиндра со стороны Ф начинает работать как двигатель внутреннего горения, в то время как другая часть цилиндра со стороны Т продолжает работать как паровая машина.

Для того, чтобы в случае затяжных подъемов повысить общую мощность машины, необходимо при смешанной работе увеличить работу как со стороны паровой части цилиндра, так и со стороны части внутреннего горения. Но так как среднее индикаторное давление в этой последней постоянно, у паровой части его можно менять путем изменения отсечки, то, согласно предлагаемому изобретению, принимаются меры для повышения работы в цилиндре со стороны внутреннего горения. Это производится путем дополнительного впуска пара на сторону внутреннего горения.

Для этого до некоторой отсечки, например, ε=0,3, работа с обеих сторон устанавливается одинаковой. Если, теперь изменить отсечку до ε=0,4, то на стороне парового цикла диаграмма работы увеличится. В то же время на стороне внутреннего горения кулачок У₁, который до ε=0,3 клапана С₁ не открывал, теперь, начиная от этой величины до ε=0,4, будет его держать открытым и впускать со стороны камеры Ф в цилиндр пар. Но так как открытие клапана С₁ происходит в тот момент, когда горение жидкого топлива в цилиндре уже закончилось, то поршень до этого момента прошел уже некоторый путь за счет расширения одних только газов, а дальше работу совершает уже расширяющаяся смесь газов и пара.

Выпуск отработавшей газо-паровой смеси по существу остается таким же, как и при одних только газах, но так как из паровой камеры Т вследствие большего наполнения выходит большее количество пара, то производительность турбовоздуходувки благодаря этому повышается, и продувание цилиндра получается более интенсивным.

Питательная вода для парового котла, прежде чем поступить в него, как уже указывалось выше, пропускается под действием насоса через полость Р в крышке и через рубашку цилиндра X. Этим одновременно достигается и охлаждение стенок той части цилиндра, которая работает как двигатель внутреннего горения, и подогрев питательной воды до 100-120°.

На уклонах подача жидкого топлива и впуск пара в цилиндр прекращаются. Вследствие этого давление пара в камерах Д, Д понижается, и клапаны С, C₁ свободно открываются под давлением воздуха, сжимаемого поршнем, который перегоняет его таким образом из одной половины цилиндра в другую, заменяя байпасс.

Для получения заднего хода локомотива производится как обычно перестановка камня в кулисе механизма Гейзингера или т.п. При этом трогание с места производится паром. Если же задний ход локомотива должен происходить продолжительное время, то работа цилиндра переводится, как и при переднем ходе, на смешанную работу парового цикла и цикла внутреннего горения.

Регулировка машины в сторону увеличения мощности производится, как уже было упомянуто выше, путем изменения наполнения, т.е. отсечки. Но в случае необходимости изменения мощности в сторону ее резкого уменьшения это достигается уменьшением подачи жидкого топлива в камеру Ф, производимым одновременно с уменьшением наполнения в камере Т.

Для того, чтобы разность мощностей паровой части и части внутреннего горения не превышала ±10%, топливный насос может быть сблокирован с реверсом механизма Гейзингера.

Предварение впуска жидкого топлива в камеру Ф изменяется автоматически в зависимости от скорости поршня.

Вместо жидкого топлива можно применять генераторный газ или же сжигать в камере Ф угольную пыль.

Охлаждающая рубашка может простираться и на всю длину цилиндра, причем тогда перегрев пара может быть повышен до любого возможно высокого предела без опасения пригорания смазки вследствие охлаждения стенок.

Можно также установить топливные насосы и форсунки с обеих сторон цилиндра и переводить его после пуска в ход паром на двустороннюю работу внутреннего горения.

При таком устройстве значительно уменьшаются размеры парового котла, но зато требуется усиленное охлаждение стенок цилиндра.