Способ работы тепловоза Советский патент 1927 года по МПК F01B23/02 

Тепловозы с пневматической передачей, у которых двигатель Дизеля приводит в действие особый компрессор, питающий цилиндры сжатым воздухом, оказываются выгодными для малой и средней мощности, но при тепловозах больщой мощности такое устройство представляет тот недостаток, что вся установка получается сравнительно тяжелой и дорогой. Кроме того, такие тепловозы требуют устройства холодильных установок для охлаждающей воды дизелей и компрессора, каковые установки получаются тем более громоздкими, чем больще мощность тепловоза, увеличивая тем конструктивные затруднения и приводя даже к тому, что при очень больших машинах тепловозу приходится буксировать особый холодильный вагон.

Предлагаемый способ ведения рабочего процесса в тепловозах с двигателями Дизеля имеет целью, сохранив преимущества пневматической передачи, устранить указанные выше недостатки тем, что доставляемый компрессором сжатый

воздух, выполнив работу в цилиндрах тепловоза, подвергается в последних снова сжатию до температуры воспламенения горючего, после чего в сжатый воздух впрыскивается горючее. Вследствие этого, двигателю Дизеля приходится принимать на себя лищь небольшую часть мощности тепловоза, тогда как остальная часть покрывается тем, что цилиндры тепловоза, работавщие в первой фазе рабочего цикла, как пневматические машины, во второй фазе этого цикла действуют, как двигатели внутреннего горения. В приложении к двухтактным машинам двойного действия способ осуществляется следующим образом; сжатый воздух вводится сперва в одну сторону поршня цилиндра и здесь производит работу, сопровождающуюся расширением этого воздуха. Выталкиваемый с той же стороны поршня воздух переходит через ресивер на противоположную сторону порщня цилиндра, где он нагревается сжатием до температуры воспламенения горючего и затем сжигает впрыскиваемое горючее. При этом сжатый 1 воздух перед введением в цилиндры тепловоза подвергается подогреванию в такой степени, чтобы, после выполнения воздухом работы, сжатие его до применяемого в настоящее время в паровозных цилиндрах давления в 15 атм. оказалось достаточным для самовоспламенения | горючего, при чем для нагревания I сжатого воздуха выгодно применять отработавшие газы двигателя вну- I треннего горения.|

На чертеже фиг. 1 изображает , диаграмму предлагаемого рабочего | процесса для четырехтактной работы; фиг. 2-примерную форму выполнения соответствующего тепло- j воза в схематическом виде; фиг. 3- I диаграмму того же процесса при двухтактной работе; фиг. 4-разрез работающего по этой диаграмме | двухтактного тепловозного цилиндра двойного действия.

Как показывает диаграма на фиг.1, сжатый воздух сравнительно низкого давления из компрессора и (фиг. 2) с приводом от двигателя Дизеля а вводится, предварительно ; нагретый до соответствующей температуры, в цилиндр или цилиндры тепловоза (участок 1-2 диаграммы). Нагревание сжатого воздуха может производиться, например, отходя- i щими газами двигателя Дизеля а в обогреваемом этими газами подогревателе с. Нагревание воздуха возможно производить также, введя j в воздухопровод язык пламени, i Подогретый таким образом сжатый воздух перед входом в цилиндры d тепловоза обладает, примерно, да- ; влением в 8 атм. и температурой i в 350° С. От точки 2 до точки 3 диаграммы (фиг. 1) происходит расширение сжатого воздуха. На небольшом расстоянии от мертвого положения поршня, а именно у | точки 3, открывается золотник е, вследствие чего при перемене хода поршня сжатый воздух может расширяться до тех пор, пока его напряжение не сравняется с давлением окружающей атмосферы. В точке 4 золотник е закрывается и

оставшийся еще в цилиндре тепловоза воздух сжимается теперь при обратном ходе поршня приблизительно до 15 атм., при чем его температура, благодаря примененному подогреву, поднимется до такой величины, при которой впрыскиваемое горючее воспламеняется в воздухе само собою (точка 5 диаграммы). В этот высоко подогретый воздух соплом / впрыскивается горючее, которое и сгорает, напр., при постоянном давлении (участок 5-6 диаграммы). От точки 6 до точки 7 диаграммы происходит затем расширение газообразных продуктов горения. Во время выполнения поршнем этого хода цилиндр тепловоза действует, как двигатель внутреннего горения. В небольшом расстоянии от конца хода, в точке 7, золотник открывается, и до точки 8 диаграммы происходит выпуск отработавших газов. Конец расширения сжатого воздуха в точке 4 диаграммы и конец выталкивания продуктов горения в точке 8 диаграммы устанавливаются общим распределительным органом, кулачным диском g, оба кулака g и g которого получают соответствующую этой цели форму. Начиная от точки 5, происходит кратковременное сжатие оставшихся еще в цилиндре продуктов горения, а в точке / возобновляется впуск сжатого воздуха. После этого рабочий цикл повторяется в описанной выше последовательности.

В вышеприведенном примере предположено, что расширение сжатого воздуха и следующее за ним сгорание происходит в одних и тех же цилиндрах тепловоза. Но эти процессы могут совершаться также в отдельных цилиндрах или же на противоположных сторонах поршня в одном и том же цилиндре. Последнему случаю соответствует устройство, изображенное на фиг. 3 и 4, в котором сжатый воздух сравнительно низкого давления, примерно 8 атм., доставляемый особым компрессором с приводом от двигателя Дизеля и нагреваемый

до соответствующей высокой температуры, вводится через штуцер а в золотниковую коробку Ь и посредством золотника с , устроенного, например, в виде поршневого золотника, направляется через окно d на заднюю сторону рабочего поршня е , вследствие чего последний перемеш,ается вправо. Наполнение цилиндра сжатым воздухом происходит на участке 1 - 2 диаграммы. В точке 2 диаграммы ребро / распределительного золотника запирает .окно d, после чего от точки 2 до 5 происходит расширение сжатого воздуха. В точке 5 диаграммы ребро // распределительного золотника отодвигается вправо от ребра /// впускного окна d, так что находяш,ийся в рабочем цилиндре сжатый воздух до конца хода поршня может выходить через полость / поршневого золотника с , канал g и трубу h в ресивер i, в который он выталкивается также во время обратного хода поршня до точки 4 диаграммы. В этой точке диаграммы ребро // поршневого золотника при обратном ходе последнего снова перекрывает впускное окно d, так что находящийся еще в цилиндре воздух при- дальнейшем обратном движении поршня сжимается. Когда ребро / поршневого золотника переходит влево от ребра IV окна, то на этой стороне поршня начинается снова наполнение цилиндра сжатым воздухом. Во время обратного движения рабочего поршня е справа налево в точке 5 диаграммы с противоположной стороны поршня открываются выпускные щели k, так что на этой стороне цилиндра давление может сравняться с атмосферным. При дальнейшем обратном движении поршня е в том же направлении последний открывает впускные щели I на правой стороне поршня, так что воздух может вытекать из ресивера i в правую сторону цилиндра и вытеснять из нее остатки продуктов горения. С изменением направления движения рабочего поршня продувка этой стороны

цилиндра продолжается и, по закрытии выпускных щелей k в точке б диаграммы, начинается сжатие находящегося в цилиндре воздуха, которое происходит до точки 7 диаграммы. При изменении направления движения поршня, через клапан т в сжатый до 15 атм. воздух на этой стороне цилиндра вводится горючее (участок 7 - 8 диаграммы), которое сгорает при температуре около 600° С. От точки 8 до точки 5 происходит расширение газообразных продуктов горения на этой стороне цилиндра. В этой последней точке поршень начинает снова открывать выпускные щели k, так что с точки 5 и до точки 6 диаграммы происходит снова продувка и зарядка этой стороны цилиндра воздухом из ресивера Л Для трогания с места и для преодоления подемов или на случай отказа в действии клапана т для впуска горючего, сторона цилиндра, работающая как двигатель внутреннего горения, снабжена в цилиндровой крышке двумя пусковыми клапанами, я и о, из них первый действует, как впускной, а последний- как выпускной орган. Оба клапана приводятся в действие рычагом р, вращающимся на эксцентрической опоре q и перемещаемым посредством тяги г золотника с , притом так, что в правом мертвом положении рабочего поршня впускной клапан п открывается, выпускной же клапан о закрыт, тогда как перед достижением противоположного положения поршня выпускной клапан о открывается, а впускной я закрывается, вследствие чего при обратном ходе поршня пусковой воздух может снова выходить из цилиндра через выпускной клапан о. Эксцентрическое поддерживание клапанного рычага р позволяет, после пуска в ход машины, т.-е., при начавшемся нормальном режиме работы, произвести перестановку этого рычага таким образом, чтобы он не мог действовать на пусковые клапаны п, о и, следовательно, чтобы оба эти клапана оставались постоянно за