ТЕПЛОВОЗ Советский патент 1928 года по МПК B61C5/00 

На фиг. 1 и 2 схематического чертежа изображены продольный и поперечный разрезы предлагаемого тепловоза, и на фиг. 3-6 продольный и поперечные разрезы и вид сверху видоизмененного тепловоза, со следующими обозначениями: 1 и 2 - цилиндры, 1′ и 2′ - рамы, 3 - коленчатый вал, 4 - кривошипы, 5 - резервуар, 6 - запасной резервуар продувочного воздуха, 7 - топливный бак, 8, 9, 10, 15, 17 и 19 - трубопроводы, 11 и 12 - золотники, 13 - регуляторная коробка, 14 - конус, 16 - холодильник, 18 - зарубашечное пространство и 20 - каналы. На фиг. 3 и 4 схематического чертежа изображены продольный и поперечный разрезы видоизмененного тепловоза, на фиг. 5 - видоизмененный тепловоз в плане и на фиг. 6 - вид его спереди, со следующими обозначениями: 1 - трехцилиндровый двигатель внутреннего горения; 2 и 24 - компрессорно-пусковые цилиндры, 3 и 4 - отбойные валы (холостая ось), 5 - муфта, 6 - кривошипы отбойного вала, 7 и 8 - воздухораспределители, 9 - пусковой резервуар, 10 - топливный резервуар, 11 - холодильник, 12 - конус, 13 - продувочный резервуар, 14, 15, 16, 17, 18 и 23 - воздухопроводы, 19 - газопровод, 20 - паропровод, 21 - водопровод и 22 - воздухоловитель.

Двигатель внутреннего горения, приводящий в движение тепловоз (фиг. 1 и 2), состоит из четырех цилиндров 1 двухтактного двойного действия, из которых два расположены снаружи, а два внутри рамы 1′ и 2′. Из четырех продувочно-пусковых цилиндров 2 два расположены снаружи, а два внутри рамы. Цилиндры 1 двигателя внутреннего горения и продувочно-пусковые цилиндры 2, находящиеся внутри рамы, соединены посредством шатунов с коленчатым валом 3, который может быть соединен или раз′единен посредством кулачных муфт с кривошипами 4, соединенными, в свою очередь, с ведущими скатами тепловоза посредством шатунов. Цилиндры 1 двигателя внутреннего горения, расположенные снаружи рамы, соединены посредством шатунов с кривошипами 4, а продувочно-пусковые цилиндры 2, расположенные снаружи рамы, соединены посредством шатунов, с пятым скатом тепловоза.

Управление тепловозом при трогании с места производится следующим образом. Машинист раз′единяет коленчатый вал 3 от кривошипов 4, затем ставит распределительный механизм внутренних продувочно-пусковых цилиндров 2 в такое положение, при котором коленчатый вал 3 начнет вращаться в ту сторону, в которую должен итти тепловоз (впускные клапана наружных продувочно-пусковых цилиндров 2 должны закрывать впускные пролеты); затем машинист перекрывает золотником 11 трубопровод 8 и открывает регулятор. После открытия регулятора сжатый воздух поступает из запасного резервуара 5 через регуляторную коробку 13, трубопровод 9, золотник 11 и трубопровод 9 во внутренние продувочно-пусковые цилиндры 2. После того, как внутренние цилиндры 1 двигателя прогреются, машинист переводит их на работу топливом. После перевода внутренних цилиндров 1 двигателя на рабочее положение, машинист перестанавливает распределительный механизм внутренних продувочно-пусковых цилиндров 2 в такое положение, при котором они начинают работать не как воздушная машина, а как компрессоры высокого давления; тогда сжимаемый ими воздух поступает в резервуар 5 тем же путем, как и выходил из него. Пополнив израсходованный воздух, машинист ставит распределительный механизм наружных продувочно-пусковых цилиндров 2 в такое положение, при котором тепловоз трогается в ту же сторону, в которую вращается и коленчатый вал 3, и весь сжимаемый воздух внутренними продувочно-пусковыми цилиндрами 2 будет полностью поступать в наружные продувочно-пусковые цилиндры 2.

Так как цилиндры 1 двигателя внутреннего горения работают по двухтактному процессу, то для их работы требуется продувочный воздух. Во избежание необходимости создавать для периода работы тепловоза на сжатом воздухе специальные продувочные насосы, которые при нормальной работе тепловоза окажутся лишними, отработавший в наружных продувочно-пусковых цилиндрах 2 воздух (имеющий значительно большее давление, чем давление продувочного воздуха) не выпускается в атмосферу, а выпускается через трубопровод 10 и золотники 12 в запасной резервуар продувочного воздуха 6 и трубопровод 8, откуда воздух идет для продувки внутренних цилиндров 1 двигателя внутреннего горения через каналы 20, выфрезированные в скалке поршня. Отработавшие же во внутренних цилиндрах 1 двигателя внутреннего горения продукты сгорания выпускаются через выхлопные окна, трубопровод 17 и конус 14 в дымовую трубу.

После того, как ведущие скаты тепловоза получат достаточное число оборотов, при котором наружные цилиндры 1 двигателя внутреннего горения, соединенные с ведущими скатами тепловоза, смогут надежно работать на топливе, последние переводятся на рабочее положение. После включения наружных цилиндров 1 двигателя внутреннего горения на работу топливом, машинист закрывает регулятор и соединяет муфтами коленчатый вал 3 с кривошипами 4 (а следовательно и с ведущими скатами тепловоза), затем переставляет золотники 12 в такое положение, при котором они раз′единяют трубопровод 10 и соединяют всасывающий трубопровод с атмосферой, затем золотник 11 ставится в такое положение, при котором он соединяет трубопровод 9 с трубопроводом 8; тогда машинист переводит распределительный механизм наружных и внутренних продувочно-пусковых цилиндров 2 в такое положение, при котором они начинают сжимать воздух для продувки наружных и внутренних цилиндров 1 двигателя внутреннего горения.

Реверсирование тепловоза производится следующим образом: сначала машинист выключает подачу топлива в цилиндры 1 двигателя внутреннего горения, затем ставит распределительный механизм продувочно-пусковых цилиндров 2 в положение заднего хода и после производит все то, что было выше описано при пуске в ход тепловоза.

Остановка же тепловоза производится просто выключением подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего горения.

Для охлаждения стенок цилиндров 1 двигателя внутреннего горения наливается вода в зарубашечное пространство 18. Для уменьшения размеров холодильника и запаса воды, последняя будет превращаться в пар (при 1 атм. абс. и t=100°Ц), который по трубопроводу 15 поступает в холодильник 16, в котором он отдает теплоту проходящему по трубкам воздуху, всасываемому конусом 14. Образовавшаяся вода после охлаждения пара стекает обратно в зарубашечное пространство 18 по трубопроводу 19.

При работе тепловоза на сжатом воздухе, наружные цилиндры 1 двигателя внутреннего горения не выполняют никаких функций. Можно, в результате, в предлагаемом тепловозе все цилиндры 1 двигателя внутреннего горения соединять (посредством какой-либо муфты) с ведущими скатами тепловоза; они, следовательно, передают работу непосредственно на них или, раз′единенные, передают энергию посредством сжатого воздуха.

Вследствие применения продувочно-пусковых цилиндров 2 в качестве пусковых машин и замены продувочных клапанов каналами 20, выфрезированными в скалках поршней, на крышках цилиндров 1 двигателя внутреннего горения имеется лишь только по одной форсунке. Таким образом, на всю восьмицилиндровую машину приходится лишь только шестнадцать клапанов.

Топливный бак 7 помещен между листами тепловозной рамы.

Видоизмененный тепловоз, согласно фиг. 3, 4, 5 и 6, состоит из трехцилиндрового двигателя 1 с расходящимися поршнями, передающими посредством шатунов работу на отбойные валы 3, от которых работа передается посредством спарников на отбойный вал (холостую ось) 4, на концах которого имеются муфты 5, соединяющие его с кривошипами 6, которые, в свою очередь, соединяются с ведущими осями посредством спарников. В одной же отливке с цилиндрами двигателя 1 расположены компрессорно-пусковые цилиндры 24. Снаружи рамы, под будкой машиниста, помещаются два компрессорно-пусковых цилиндра 2, воспринимающие или передающие работу посредством шатунов. Воздухораспределитель 7 служит при первом положении для соединения пускового резервуара 9 с нагнетательными пусковыми пролетами компрессорно-пусковых цилиндров 24 через воздухопровод 15. При втором положении воздухораспределитель 7 соединяет те же пролеты компрессорно-пусковых цилиндров 24 с такими же пролетами компрессорно-пусковых цилиндров 2 через воздухопроводы 15 и 16. При третьем положении воздухораспределитель 7 соединяет те же пролеты компрессорно-пусковых цилиндров 2 и 24 с продувочным резервуаром 13 через воздухопроводы 15, 16 и 17. С перестановкой воздухораспределителя 7 одновременно переводится и кинематически связанный с ним распределительный механизм всех цилиндров в соответствующее положение. Воздухораспределитель 8, действующий автоматически, соединяет всасывающие выпускные пролеты или с атмосферой, или с продувочным резервуаром 13 через воздухопроводы 14 и 23. Из продувочного резервуара 13 воздух поступает по воздухопроводу 18 в продувочную полость цилиндров двигателя внутреннего горения 1. Вытолкнутые продукты сгорания выпускаются по газопроводу 19 через конус 12, дымовую трубу в атмосферу.

После короткого свистка главного кондуктора, машинист переставляет воздухораспределитель 7 в первое положение, при котором происходит пуск двигателя внутреннего горения в ход посредством сжатого воздуха. После разгона двигателя внутреннего горения на сжатом воздухе, машинист дает короткий свисток и затем продолжительный свисток на продолжительный свисток главного кондуктора; тогда он включает подачу топлива в цилиндры двигателя внутреннего горения. Включив подачу топлива, машинист переставляет воздухораспределитель 7 во второе положение, при котором происходит пуск тепловоза в ход посредством сжатого воздуха, сжимаемого двигателем внутреннего горения. При этом положении часть сжимаемого воздуха поступает в пусковой резервуар, пополняя воздух, израсходованный на пуск двигателя внутреннего горения. Разогнав тепловоз на сжатом воздухе, машинист выключает подачу топлива в цилиндры двигателя внутреннего горения и, после того, как холостая ось 4 будет делать такое же число оборотов, как и кривошипы 6, переставляет воздухораспределитель 7 в третье положение, при котором двигатель внутреннего горения начинает передавать работу непосредственно. Одновременно с переводом воздухораспределителя 7 в третье положение, благодаря кинематической связи с рукояткой воздухораспределителя, происходит включение муфты 5. Так как включение муфт происходит при одинаковом числе оборотов холостой оси 4 и кривошипов 6, т.-е. когда относительная скорость равна нулю, то ударов при включении не должно быть. После перевода рукоятки воздухораспределителя 7 в третье положение, машинист включает подачу топлива в цилиндры двигателя внутреннего горения.

Остановка тепловоза производится посредством выключения подачи топлива. После этого машинист переводит рукоятку воздухораспределителя 7 во второе положение, при котором происходит раз′единение позади холостой оси 4 от кривошипов 6.

Реверсирование тепловоза происходит следующим образом. После остановки тепловоза, машинист реверсирует распределительный механизм, а затем повторяет все то, что относится к пуску в ход тепловоза.

1. Тепловоз с двухтактными двигателями внутреннего горения и с фрикционной или иной передачей от общего вала двигателей к ходовым скатам, характеризующийся тем, что при пуске в ход тепловоза часть двигателей (напр., расположенных внутри рамы 1′ и 2′) отцепляется от ходовых скатов и работает на сжатие воздуха, который служит для пуска в ход и разгона тепловоза переставленными на работу сжатым воздухом компрессорами, расположенными снаружи рамы, остающихся в сцеплении с ходовыми скатами, с каковыми после разгона тепловоза вновь вводятся в сцепление отцепленные части двигателя.

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 тепловоза, отличающееся тем, что воздух, отработавший в цилиндрах пусковых компрессоров, служит для продувки цилиндров двигателей внутреннего горения.

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 тепловоза, отличающееся тем, что все двигатели внутреннего горения 1 (фиг. 3) действуют на холостую ось 4, которая может быть сцепляема или расцепляема при помощи какой-либо муфты с ведущими осями тепловоза.