Паровой котел мгновенного парообразования Советский патент 1927 года по МПК F22B27/16 

Предлагаемый котел мгновенного -парообразования, имеющий малый обем и вес, предназначается, главным образом, для замены бензиновых двигателей у автомобилей и аэропланов.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез котла и фиг. 2- деталь присоединенного ртутного электротермометра.

Отапливаемый нефтью котел состоит из ряда калоризаторов 77; парособирателя 81; топочного устройства / - 2; воздухоподогревателя I-IO-7.; с выходной трубой полого колпака 97, 98; питающего котел приспособления; баллона с сжатым воздухом; конденсатора пара и контактного ртутного электротермометра.

Топочное устройство состоит из двух трубчатых камер--/ и /2 (фиг. 1), изготовленных из огнеупорных глин и внутри облицованных частью специальными плитками 3 и частью камнями 4, изготовленными из смеси известняка, магнезита, кварца, обсидиана и каолина. Как плитки, так и камни свариваются с шамотной массой и образуют повсюду прочное, гладкое зеркало, отражающее тепловые лучи внутрь камер. Система двухкамерной топки

предназначается для полного сжигания топлива, равномерной передачи всего потока лучистой теплоты на парообразовательные части, чтобы пламя уже не могло бить в одно место и действовать разрушительно на парообразовательные части, как это происходит в топках при змеевичных парообразователях, где пламя ударяет в нижние змеевичные трубы. Описанная топка вставляется в железный короб 6, а пространство между стенкой короба и стенками топки заполняется огнеупорной, но вместе с тем эластичной массой 7, подобной резине. Эта масса применяется только в тех случаях, когда парообразователь предназначается для автомобиля и имеет целью предохранить шамотную печь от толчков во время хода. Автоматическая форсунка состоит из нижеследующих частей: 1) пульверизирующего сопла 8, притянутого винтами к топочной коробке 6 и снабженного с одного конца иглообразным неподвижным, двухзаходным червяков 9, а с другого соплами, с семью отверстиями, из которых отверстие 0 центральное, а остальные отверстия 11 расположены у периферии сопла и выбрасывают горючую смесь по двум

разным кривым, отчего смесь в момент выхода из сопла вращается. Образовавшееся пламя под давлением выбрасывается через узкое, во всю трубчатую камеру, окно 13 в камеру 2 и нагревает все парообразовательные калоризаторы; 2) смесителя 13 с тройным ходом, который соединен с распылителем 8, а в цилиндрическом пространстве снабжен сетчатыми цилиндрами 15, 16, 17 и конусными насадками 19, 20, 21 и 22, с постоянно увеличивающимся поперечником. Втулка 14: снабжена штуцерами 23 и 24, один для подвода острого пара, другой для подвода сжатого воздуха. По оси втулки 1 скользит в сальнике 55 игла 2в, которая и регулирует приток пара и воздуха во время действия форсунки; 3) регулятора, состоящего из привернутого к трубчатому отростку 28 смесителя 13 цилиндрического стакана 27, в который вставлен цилиндр 29, также привертываемый к смесителю, как и первый. При законтривании цилиндров вставляются прокладки 30 и 31 из клингерита; с другого конца цилиндры закрепляются гайкой 32, которая одновременно прижимает к регулятору воздушную трубу 33, другим своим концом примыкающую к воздухоперегревателю 104. Для плотного соединения цилиндров 27 и -39 с другого конца также закладываются клингеритовые прокладки 34, с нажимной шайбой .-э. Кольцевое пространство заполняется нефтью, притекаемой по трубе Л7 из баллона 38, где она находится под давлением воздуха. При действии форсунки пар протекает по конусным насадкам 7,9, ,20, 21, 22 и захватывает с собой воздух, отчего получается как в смесителе, так и в камере 39 разрежение, и регулирующий поршневой клапан 40 опускается в камеру 39. Благодаря этому, золотниковый конус 43 повертывается с помощью шатуна 42 и кривошипа походу часовой стрелки и соединяет золотниковое окно 44 с окном 45 нефтепровода. Чем ниже опускается поршневой клапан 40, тем все больще ущиряется золотниковое окно 44 и соответственно уширению прибавляется приток нефти, которая, попадая в полое пространство золотникового конуса 43, выпрыскивается через окно 46 в разреженное кольцевое пространство 47, откуда по трубе 48 поступает в смеситель 13 форсунки, где нефть встречается с потоком острого пара и нагретым до высокой температуры воздухом, поступающим из воздушного перегревателя 104 через ряд сетчатых отверстий 41 поршневого клапана 40. Воздушный перегреватель 104 (показанный пунктиром) снабжен нипелем, вмыкающимся в отверстие трубы и закрепленным гайкой 131, в виде колпака с большим количеством отверстий 132, через которые и засасывается внешний воздух; последний, проходя узкое кольцевое пространство 130, быстро нагревается. При проходе нагретого воздуха через цилиндрическое пространство цилиндра 29 нефть, омывающая последний, подогревается. При уменьшении или увеличении притока пара в форсунку поршневой клапан 40 с помощью золотникового конуса 43 и пружины 50 автоматически прибавляет или убавляет приток как нефти, так и воздуха из подогревателя 104. Пропорция притока нефти и воздуха, по отношению притока пара, регулируется напряжением пружины -ТО, которая заводится или отпускается поворотом шайбы -51. Последняя снабжена стопором 52, который западает в одно из десяти отверстий 5.у, расположенных по окружности круглой золотниковой коробки 54. Благодаря перестановке стопора 52 из одного отверстия в другое, третье и т. д., достигается точная регулировка притока нефти и нагретого воздуха в форсунку. Если приток воздуха недостаточен для полного сгорания продуктов перегонки, т.-е., полного дымосожигания, то для устранения этого применяется добавочное воздушное дутье через огнеупорную глазурованную дверку А (пробку), снабженную конусными отверстиями В. Воздушное дутье

применяется до тех пор, пока из отверстия 105 поясного затвора 102 не перестанет выходить дым; таким образом,горение в топке не зависит от тяги в дымовой коробке. Поясной затвор 102 служит не только для выпуска в атмосферу отходящих от топки газов, но и для регулировки газового давления на парообразовательные калоризаторы.

Аппаратура для питания котла состоит из нижеследующих частей: 1) стального баллона 5-5 с обыкновенным скальчатым насосом для нагнетания воды и паровым видоизмененным инжектором, работающим, когда имеется пар, в противном случае воду нагнетает насос. Баллон 00 имеет воздушный манометр, с помощью которого и регулируется желаемое в баллоне давление, и водоотводную трубу об, которая одним концом примыкает ко дну баллона, а другим к трубе 57, снабженной 10-ю отводами о8; последние с помощью соединительных гаек 0.9 примыкают к двенадцати водораспылителям; 2) двенадцати водораспылителей 60, установленных в ряд и прикрепленных к общей железной доске 61, которая прикреплена ктопочной коробке 6.Водораспылители во снабжены вентильными клапанами 6,2 и червячными щестернями 65, действующими поворотом бесконечных винтов 64 при открывании и закрывании воды. Один конец водораспылителей снабжен сальником 65, другой-четырьмя винтообразно направленными отверстиями 66 и пароотводными тонкостенными трубками 67, а в цилиндрическое пространство 68 неподвижно вставлены водовращательные двухзаходные червяки 69, которые заставляют воду непрерывно изменять направления своего движения по кривой червячных лопастей, вследствие чего вода из отверстий 66 поступает в парообразовательные калоризаторы винтообразно; 3) парообразовательных калоризаторов 7J, в количестве 156 щтук, расположенных и укрепленных на железной доске 61 в двенадцать вертикальных рядов (фиг. 1); каждый вертикальный ряд (секция)

калоризаторов имеет свой водораспылитель 60. Калоризаторы 71 представляют цилиндрические толстостенные стальные трубы, снабженные как с одного, так и с другого конца резьбой и клапанными седалищами, в которые садятся добавочные распределители 7, и 7-j, закрепляемые гайками 74 и 75. Распределители снабжены тонкостенными паропереводными направляющими трубками 67 и 77, входящими одна в другую, и имеют четыре отверстия 76, просверленные по направленной вверх кривой слева направо, отчего пар вовлекается в круговорот по всему кольцеобразному пространству 70, протекая к заднему концу, идет обратно по кольцевому пространству 78, а затем по трубе 77, через коленчатый переход 7.9-в следующий калоризатор, из 4-го калоризатора пар переходит по коленчатому переходу в пятый, шестой, седьмой и т. д. Концы коленчатых переходов 79 снабжены клапанами, которые вмыкаютсм вдобавочные распределители 7.- и закрепляются шайбами 74 с резьбой. Другой коленчатый переход 80 наглухо приваривается как к распределителям 73, так и к трубкам 77, и удерживается в калоризаторах гайками 7о.

Размер отверстий в паропереводных трубках 77 устанавливается с таким расчетом, что когда парообразователь отдает мащине пар во весь открытый регулятор, то трубки 77 должны выпускать только часть пара из своих калоризаторов 71, т.-е., все вместе взятые 12 трубок 77 от каждой секции по одной должны мгновенно давать пар в парособиратель 83, сколько его расходуется, и удерживать постоянное давление в кольцевых пространствах 70 и . Сфероидальное состояние в калоризаторах автор предполагает устранить тем, что вода вбрызгивается в узкое кольцевое пространство 70 со стенками разных температур. Вода попадает на раскаленную поверхность металла, дробясь на сферические тела и непрерывно катясь по поверхности нагрева. В виду того, что кольцевое пространство 70 имеет две I поверхности нагрева: одну сильно раскаленную поверхность калори- затора 71, другую менее накаленную трубки 67, то происходит непрерывная циркуляция сферических I тел, более перегретые стремятся за- j нять места менее перегретых, и об- i ратно, благодаря чему на раскаленной поверхности калоризаторов 71 не может образоваться паровая изо- j ляция, а также иотложение солей, i

Парособиратель S3 состоит из j цилиндрической толстостенной коробки 82, вьгдерживающей высокое атмосферное давление и имеющей j глухое дно и крышку с нарезкой, j Коробка 82 имеет трубчатые от- ( ростки (V- по шести штук с каждой j стороны, снабженные резьбой и входящие в коробку окнами So. Все пароотводные трубки , идущие от j трубчатых калоризаторов, вмыкаются в клапанные седалища шту- j церов (97 и закрепляются гайками StS. j Штуцера имеют клапаны л-Л которые при притоке пара автоматически дают свободный проход пара j в коробку 8,2; если же одна из си- стем парообразователей выпустит i пар, то клапан V/У этой системы j калоризаторов закроет ходовое от- ( верстие, как показано на фиг. 1 i с правой стороны чертежа. При i нормальном положении клапаны находятся всегда примкнутыми к выходным окнам fi5 и пар проходит в собирательную коробку Ai через клапанное окно ffO. На крышке парособирателя 9, внутри расположен j золотниковый парорасходный вен- j тиль 91-.9.5, состоящий из золот- j ника 9/, приводимого в движение | от наружного привода помощью j штока .93, шестерни 93 и зубчатой j рейки 94, прикрепленной к золотнику .W. Золотник перемещается по j станине 9-5, закрывая и открывая ( пароотводное окно 9в, к которому j примыкает вентильная коробка с трубой к паровой машине. Вентиль для осмотра и ремонта отнимается : вместе с крышкой.

Все устройство перекрывается полым колпаком с дымовой коробкой и воздухоотводной трубой. Полый колпак 97, .98 образован из двух вставленных один в другой шлемов с полостью 99, из которой выкачивается воздух. Колпак для лучшей тепловой изоляции припасован по очертанию парообразовательной аппаратуры так, что его всегда можно снимать для осмотра парообразовательных частей и их ремонта, и прикрепляется к седалищу 200, заполненному изоляционной огнеупорной, эластичной массой. Железная дымовая коробка JOI, снабжена .поясным затвором J.03 с окнами 10.9, служащим регуляторным кольцом для выпуска газов в атмосферу. Для приведения в действие форсунки служит баллон с сжатым воздухом, снабженный клапанным нипелем для нагнетания в нее воздуха и вентилем, от которого идет трубка для подвода воздуха к штуцеру 24 форсунки. Конденсатор снабжен небольшим эксгаустером системы Леблана, который с помощью отработанного пара остужает воду до желаемой температуры. К конденсатору примыкает дестилятор, который собирает от эксгаустора отходящий пар и направляет его в камеру конденсатора, откуда происходит питание парообразователя дестиллированной водой. Для измерения температуры перегретого пара применяется контактный ртутный электротермометр, состоящий из стеклянной наполненной ртутью камеры lO.-J (фиг. 1 и 2) и приваренной к ней стеклянной трубки 10fi, которая имеет 12 трубочных отростков 107, с платиновыми проволоками 108 и медными зажимами 109, предназначенными для присоединения электрических проводов. Электротермометр заделан в трубочную коробку 110, так что камера с ртутью прилегает к полости 111, которая сообщается при помощи отростка 11 с коленчатым переходом калоризатора, и таким образом, термометр всегда соприкасается с парами из нижних калоризаторов. Чтобы пары не могли проникнуть сквозь зазоры между камерой термометра и стенками коробки но, служит резиновое кольцо 113, которое прижимается гайкой 1.7о и шайбой П4. Вся описанная система закрывается металлическим раземным трубчатым чехлом 116. Чехол заполняется расплавленной массой, которая при застывании становится эластичной. Реостат состоит из П катушек 117, которые своими проводами 118 присоединяются к зажимам 20,9, от последнего зажима провод 119 через зажим 120 идет в обмотку катушки 131 (соленоид). От катушки 1,21, через зажим 123, идет провод 133 к элементам и присоединяется к первому электроду, а от второго электрода провод подводится к зажиму 124 ртутного контакта. Уровень ртути в трубке электротермометра поднимается сообразно поднятию температуры в трубчатых калоризаторах. При 100 ртуть поднимается до первого зажима и пройдя 11 катушек 117, направляется в катушку Т21. соленоида, втягиваюш,его соответственно силе тока железный стержень 134, который своей зубчаткой 135 заводит пружину 133 и поворачивает шестеренку 137 со стрелкою 258 по шкале проградуированной на градусы. Если температура повышается и ртуть поднимается например, до 5 зажима, то току придется пройти только 7 катушек, и он будет в состоянии привести стрелку к делению 140. Таким образом,стрелка 138 переводится соответственно поднятию ртутного столба. Вместо нефтяного отопления котла, возможно применять отопление котла угольной пылью. Форсунка для сжигания угольного порошка имеет такую же конструкцию, как и нефтяная. Мелкая угольная пыль вводится в струю воздуха и увлекается вместе с ней на некоторое расстояние, при этом разные примеси и более крупные частицы угля осаждаются в сетчатых ловушках; струе воздуха сообщается такая скорость, чтобы она уносила только тончайшие частицы угля; таким образом, в форсунку вступает воздух, насыщенный угольной пылью. Для полного сжигания угольного

порошка, хорошо перемешанного с воздухом, требуется очень высокая температура в топке, поэтому вначале необходимо, чтобы угольная форсунка сжигала нефть, и, когда топочные камеры достаточно накалятся, форсунка переводится на угольное топливо. Воздушная труба 53 также примыкается и к угольной форсунке, которая засасывает нагретый воздух от топки, как и нефтяная.

Парообразователь приводится в действие следующим порядком: через поддувальную дверку, которая расположена с другой стороны камеры, против дверки А, вводится в топку зажженый факел, состоящий из асбестового фитиля, намоченного керосином, и на него направляется воздушное дутье; приток нефти регулируется рукояткой S, которая открывает и закрывает золотниковый кран. Воздушное дутье продолжается очень короткое время, так как через несколько минут парообразователь способен давать сухой пар, и форсунка переводится тогда на паровое дутье,-приток же нефти регулируется автоматически.

Предмет патента.

1. Паровой котел мгновенного парообразования, характеризующийся совокупным применением: а) ряда калоризаторов 71, соединенных параллельно - последовательно, снабженных в нижних элементах водораспылителями 64), связанных между собой коленчатыми переходами 79 и 80, с добавочными распылителями 3, и включающих концентрично поставленные направляющие трубы 67 и 77; б) парособирателя 85 с отростками для присоединения труб 8(- от каждого ряда калоризаторов и с золотниковым парорасходным вентилем 91 - .,.1, каковые трубы 86 при входе в парособиратель ( снабжены самозапорными приспособлениями с клапанами 89 и 90; в) топочного устройства, состоящего из камер I и 3, выложенного огнеупорной массой, снабженного рядом пульверизирующихнефть