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 Еа и Ем), 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 Еам 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 10x10 до 6x6 мм. Основные щиты искрогасителя изготовлены из листовой стали толщиной 3 и 4 мм.