Способ работы паросиловой установки

 

Класс )4 h, )

Х 48362

-4 М)» д ц

АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТ

ОПИСАНИЕ способа работы паросиловой установки.

К авторскому свидетельству Ю. А. Подъяпольского, заявленному

20 января 193б года (спр. о перв. № 184932).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.. Известен способ работы силовой установки с промежуточным отбором пара.

В,предлагаемом способе пар котельноного давления перегревается при постоянном объеме, затем расширяется в перегревателе и цилиндре высокого давления до котельного давления и выпускается при этом давлении частью обратно в котел, частью в цилиндр низкого давления для совершения дальнейшей работы.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает один элемент пароперегревателя с выпускным и впускным клапанами; фиг. 2 — батарею пароперегревателей; фиг. 3 — продольный разрез пароперегревателя; фиг. 4 — общий вид двигателя сверху и фиг. 5 — поперечный разрез рабочего цилиндра первой части двигателя.

Для предлагаемого способа работы паросиловой установки к котлу добавлена смесительная камера, в которую непосредственно поступает отработавший пар и в которой он, для обеспечения скорейшего превращения в насыщенный пар, обрызгивается водой из нижнего слоя котла.

По внешнему виду смесительная ка мера представляет собою барабан с па-. ропроводом для отработавшего пара и ,разбрызгивателем с трубопроводом горячей воды из нижнего слоя котла, подаваемой специальным насосом; излишняя вода из смесительной камеры стекает обратно в котел. Камера помещается на корпусе котла.

Применяемый для предлагаемого способа работы паросиловой установки перегреватель (фиг. 1 и 2) разделяется на отдельные элементы, в которых независимо друг от друга, от котла и от машины должен производиться перегрев насыщенного пара при постоянном объеме. После того, как поступивший в элемент насыщенный пар в результате перегрева получает надлежащее давление, элемент открывается и пар поступает в первый рабочий цилиндр, где он совершает работу в один ход поршня, в другой ход отрабовавший пар отсасывается, из рабочего цилиндра и из элемента при помощи особого отсасывающего цилиндра. Из элемента отработавший пар отсасывается для того, чтобы его место занял насыщенный пар.

Таким образом элемент, кроме подготовки пара, принимает непосредственное участие и в работе, так как при выпу- ске перегретого пара в рабочий цилиндр элемент составляет с ним одно целое и понижение давления идет параллельно ,и в рабочем цилиндре и элементе. Объем элемента должен быть почти вдвое больше, чем объем рабочего цилиндра.

Элемент 1 состоит из корпуса, в котором помещены перегревательные трубки 18 (фиг. 3), вентилятор 19 для приведения пара в движение с целью лучшего теплообмена, снабженного отверстиями для подвода насыщенного пара и выпуска перегретого пара, крана для продувки и манометра. Корпус элемента имеет коленообразную форму и с одной стороны в него вделаны перегревательные трубки 2, необходимые для ускорения перегрева.

Наполнение элемента насыщенным паром производится по отдельному для каждого элемента паропроводу 3 через клапан 4, автоматически открывающийся при течении насыщенного пара в элемент и автоматически запирающий паропровод, как только это течение прекращается. С другой стороны элементов имеются другие трубопроводы 5 с клапанами 6, которые помещаются поверх рабочего цилиндра 7 всю его длину. Клапаны б приводятся в действие при помощи распределительных валиков в зависи мости от хода по р ш ня.

Для бесперебойной работы двигателя необходимы несколько элементов. Пока один из элементов производит работу, другой элемент отсасывается и прочие перегреваются до требуемого предела, Теплота, потребная для перегревания пара, получается от топки, помещенной непосредственно под пароперегревателем.

Клапаны 4 присоединены к коллекторам 8, которые при помощи паропровода 9 соединяются с котлом.

Двигатель состоит из двух частей (фиг. 4): одна часть предназначена для получения работы от пер гретого пара и возвращения отработавшего пара в паровой котел и вторая часть — для получения работы от отработавшего пара.

Обе части работают на общий вал двигателя.

Вторая часть и редла гаем о го двигателя является паровой машиной в том виде, как она существует теперь каких-либо изменений, и представляет собой или прямоточную, или тандем, или компаундмашину.

Первая часть двигателя .состоит из рабочего цилиндра и отсасывающего цилиндра, поршни которых посажены на одном штоке, общем для обоих цилиндров. Передача энергии от обеих частей двигателя осуществляется кривошипно-шатунным механизмом, причем в целях обеспечения плавной работы и удобства пуска кривошипы первой и второй частей двигателя повернуты один в отношении другого на 180, В первую часть двигателя поступает острый пар непосредственно от элемента, вторая же часть двигателя работает отработавшим паром, причем этот отработавший пар забирается непосредственно за отсасывающим цилиндром из паропровода, отводящего к котлу отработавший пар.

Процесс подвода пара от элемента в первую часть двигателя заключается в том, что в определенное время элемент 1 открывается и содержащийся в нем пар, расширяясь, устремляется в цилиндр. Для того, чтобы впустить из элемента пар и затем опять запереть элемент с целью перегрева поступившего в элемент насыщенного пара требуется отдельный для каждого элемента кла пан б.

Открывание и закрывание элементов производится при помощи двух распределительных валиков 10,10, помещенных по одному с боков рабочего цилиндра 7 первой части двигателя (фиг. 5).

По окружности каждого валика размещены кулачки 11 для серии элементов, работающих на одну сторону цилиндра.

За один поворот распределительного валика 10 открывается и закрывается один раз каждый элемент 1 серии, действующей на соответствующую сторону рабочего цилиндра.

Во второй части двигателя применяется одна из существующих систем клапанного парораспределения того типа, в котором эксцентриситет и угол опережения эксцентрика остаются постоянными, а изменяется передаточное отношение между эксцентриком и клапаном.

Отсасывающий цилиндр входит в первую часть двигателя. Назначение его заключается в том, чтобы передвигать отработавший пар обратно в котел.

Внутри цилиндра на штоке посажен поршень, передвигающийся во время работы с одной стороны цилиндра на другую,.причем шток поршня — общий с рабочим цилиндром первой частй двигателя.

Таким образом длина отсасывающего цилиндра равна длине рабочего цилиндра, объем же его является несколько большим с таким расчетом, чтобы вме..стить в себя отработавший пар из рабочего цилиндра и из элемента, вместе взятых. Отсасывание происходит следующим образом. Когда поршень рабочего цилидра первой части двигателя только что выходит из мертвого положения, в этот момент в одной стороне отсасывающего цилиндра начинает образовываться пустое пространство, в которое начинает поступать отработавший пар из только что отработавшей половины рабочего цилиндра и из элемента, только что участвовавшего в работе. Во время отсасывания, в результате получающегося разрежения в элементе, автоматически открывается клапан 4, подводящий в элемент насыщенный пар, который занимает место отсасываемого отработавmего пара и поддерживает во всех частях, участвующих в отсасывании, одинакОвое давление, равное давлению котла.

После того, как поршни перешли в крайнее положение и отработавший пар из рабочего цилиндра и элемента переместился в отсасывающий цилиндр, элемент запирается со стороны рабочего цилиндра клапаном 6, и клапан 4, под.водящий в элемент насыщенный пар, автоматически запирается в вилу прекратившегося течения пара и начинающего повышаться давления в элементе от перегрева только что поступившего насыщенного пара. В одно и то же время закрывается и клапан 76, перекрывающий паропровод, ведущий в отсасывающий цилиндр.

При обратном движении поршня в ту половину рабочего цилиндра, из которой только что было произведено отсасывание, поступает свежий перегретый пар для производства работы, а в отсасывающем цилиндре начинается вытеснение только что принятого отработавшего пара, в другой же йоловине отсасывающего цилиндра начинается отсасывание из другой полости рабочего цилиндра и элемента другой серии, только что произведших работу.

Вытеснение происходит так: apse ,обратном движении .поршня отсасы-. вающего цилиндра отработавший пар, в результате сжатия, начинает повышать давление и автоматически открывается клапан 12 (фиг. 4), находящийся на паропроводе, соединяющем отсасывающий цилиндр 15 с котлом, и выте-сняемый пар по паропроводу в большей своей части через маслоотделитель поступает в смесительную камеру парового котла и в меньшей части отбирается до маслоотделителя для совершения работы по второй. части двигателя, работающей с конденсатором, благодаря открытому клапану 14 в той половине отсасывающего цилиндра, из которой происходит вытеснение пара, имеется давление, равное давлению в котле.

Таким образом, получается, что в отсасывающем цилиндре по обе стороны поршня, иными словами, в обеих полостях имеется всегда одинаковое давление, равное давлению в котле, почему отсасывающий цилиндр в процессе отсасывания и вытеснения отработанного. пара никакой работы не совершает.

Клапан 6(фиг. 5) представляет собою клин, который при помощи рычагов 72, 13 и распределительного валика 70 выдвигается в гнезда, имеющие сверху и снизу продолговатые отверстия для прохода пара.

Клапан 16 (фиг. 4) представляет собою обыкновенный двухседельный клапан; таких клапанов имеется два — поодному на каждый паропровод перегретого пара от клапанов 6 в рабочий цилиндр. Помещаются клапаны 16 в промежутке между цилиндрами на удлинении паропровода перегретого пара; они приводятся в действие через рычаг при помощи тех же распределительных валиков 70, предназначенных в одно и то же время для открывания и закрывания клапанов 6. Кулачки 17 для приведения в действие клапанов 16 помещаются на конце распределительных валиков и размещены один за другим по окружности.

Клапан 14 устроен так же, как и клапан 4 и является мембранным вентилем

Таким образом, предлагаемая установка в правой своей части является машиной, работающей с противодавлением, с возвращением части отработан-ного пара в паровой котел. Вторая часть предлагаемого двигателя предназначается для использования теплоты, не могущей войти в паровой котел вме :те с отработанным паром. Следовательно, работа машины, в целях наибольшей экономичности, должна быть построена так, чтобы максимально использовать тепло при расширении острого пара и как можно меньше использовать

-отработанный пар для работы на конденсатор во второй части двигателя.

Такой: минимальной величиной при давлении насыщенного пара 25 атм. и перегреве 450 будут 89 калорий на 1 кг пара. Для того, чтобы обеспечить эту минимальную величину, работа машины должна быть построена так, чтобы в первую очередь использовать всю развиваемую острым паром энергию. За первую ступень регулирования прилагаем работу второй части двигателя, т. е.

s зависимости от нагрузки изменяем количество пара, выпускаемого во вторую часть двигателя.

В этом случае сохраняется полностью соотношение теплоты, потраченной на работу в первой части и во второй части двигателя, так как при колебании нагрузки вокруг средней мы в один раз не добираем из котла столько тепла, сколько мы в другой раз должны будем перерасходовать тепла, но такой поря,док регулирования обеспечивает лишь колебания нагрузки, которые имеют отклонения в обе стороны от средней, при, незначительной протяженности во время; если же нагрузка двигателя изменилась вообще, то произойдет нарушение равновесия работы двух частей машины.

Для того, чтобы описанного нарушения равновесия работы первой и второй части двигателя при уменьшении на;грузки не произошло, необходимо изменить количество развиваемой работы в первой части двигателя путем изменения температуры перегрева. Эгот же момент регулирования необходим и потому, что порядок регулирования одной второй части двигателя в.состоянии обес-" печить лишь половину мощности машины, так как в обеих частях двигателя мы получаем приблизительно 50% механической энергии.

Установленный окончательно порядок регулирования будет следующий: 1) при однообразной нагрузке машины неиз- бежные кратковременные колебания нагрузки, всегда имеющие место, отрегулируются при помощи изменения количества подводимого пара во вторую часть двигателя; 2) если же вообще изменилась нагрузка то должна измениться температура перегрева, в связи с чем изменяется количество работы, получаемой в первой части двигателя.

Предмет изобретения.

1. Способ работы паросиловой установки с промежуточным отбором пара, отличающийся тем, что пар котельного давления перегревается при постоянном объеме, затем расширяется в перегревателе в цилиндре высокого давления до котельного давления и выпускается при этом давлении частью обратно в котел, частью в цилиндр низкого давления для совершения дальнейшей работы.

2, Установка для осуществления способа по п. 1, отличающаяся применением перегревателя, состоящего из отдельных элементов 1, из которых каждый соединен с котлом трубопроводом 3 с автоматическим клапаном 4 и с цилиндром высокого давления — трубопроводом 5 с принудительно приводимыми в движение клапанами 6 (фиг. 1, 2).

3. В установке по п. 2 паровая машина, отличающаяся применением цилиндра 15 (фиг. 4), предназначенного для отсасывания отработавшего пара из цилиндра высокого давления и элементов перегревателя и всасывания в последний свежей порции насыщенного пара из котла и для подачи части отсосанного пара в котел и части в цилиндр.