В паровом двигателе топка — это место, где сгорает топливо, выделяя тепло для кипячения воды в котле . Большинство из них имеют коробчатую форму, отсюда и название. Горячие газы, образующиеся в топке, вытягиваются через стойку труб, проходящих через котел. [1] [2]
В стандартном паровозном жаротрубном котле топка с пяти сторон окружена водным пространством. Дно топки открыто атмосферному давлению, но закрыто колосниками (твердое топливо) или поддоном (жидкое топливо). Если двигатель сжигает твердое топливо, например дрова или уголь, большую часть нижней части топки закрывает решетка, поддерживающая огонь. Зольник, установленный под топкой и под решетками, улавливает и собирает горячие угли, золу и другие твердые отходы сгорания, когда они падают через решетки. В локомотиве, работающем на угле, решетки можно встряхивать, чтобы очистить нижнюю часть костра от мертвой золы. Их встряхивают вручную или (в более крупных локомотивах) с помощью решетчатого шейкера. Дровяные локомотивы имеют фиксированные решетки, которые нельзя трясти. Древесная зола обычно представляет собой порошок, который падает через решетки без необходимости большего перемешивания, чем вибрации локомотива, катящегося по рельсам. Решетки для камина необходимо периодически заменять из-за сильной жары, которую им приходится выдерживать. Воздух для горения (первичный воздух) поступает через нижнюю часть топки, и поток воздуха обычно регулируется заслонками, расположенными над карманом для сбора золы зольника. Локомотив, сжигающий жидкое топливо - обычно мазут «Бункер С» или аналогичное тяжелое топливо - не имеет решеток. Вместо этого у них есть жаровня из тяжелого металла, плотно привинченная к нижней части топки. Поддон для топки покрыт огнеупорным кирпичом, а топка имеет футеровку из шамотного кирпича, обычно до уровня дверцы топки, по всему периметру топки. Масляная горелка представляет собой сопло с прорезью для вытекания масла на струю пара, которая распыляет масло в мелкий туман, который воспламеняется в топке. Сопло масляной горелки обычно устанавливается в передней части топки, защищено колпаком из огнеупорного кирпича и направлено на стену из огнеупорного кирпича под дверцей топки. Заслонки контролируют подачу воздуха к нефтяному пожару.
К передней стенке (горловине котла ) топки непосредственно под дымовыми трубами прикреплена большая кирпичная арка (из огнеупорного кирпича). Он простирается назад, от передней трети до половины топки. Он поддерживается арочными трубками, термическими сифонами или циркуляторами. Кирпичная арка направляет тепло, пламя и дым обратно через огонь к задней части топки. Видимый дым содержит несгоревшие частицы горючего углерода и горючие газы. Цель этого перенаправления - вызвать более полное сгорание этих частиц и газов, что делает локомотив более эффективным и приводит к выбросу менее видимого дыма из трубы. Без арки пламя и видимый дым засасывались бы прямо в дымовые трубы, не сгорая полностью, в результате чего из дымовой трубы выделялся бы видимый дым. Изобретение кирпичной арки позволило локомотивам сжигать более дешевый уголь (который содержит летучие вещества) вместо кокса, поскольку с самого начала закон требовал, чтобы двигатели «поглощали собственный дым». Кирпичная арка и ее опоры (арочные трубы, термосифоны и циркуляторы) требуют периодической замены из-за сильной жары, которую они выдерживают. Кирпичная арка также отклоняет «холодный» воздух, втягиваемый через дверцу топки, от прямого попадания на заднюю трубную решетку котла и его охлаждения, когда котел горячий.
К одной стенке топки (передней стенке для продольного котла, верхней – для вертикального котла) крепятся дымовые трубы и проводят горячие газообразные продукты сгорания через котловую воду, нагревая ее, прежде чем они уйдут в атмосферу. Противопожарные трубы служат дополнительной цели удержания листов плоской трубы (дымохода) (спереди и сзади), так что только верхняя часть переднего листа дымохода и нижняя часть заднего листа дымохода должны быть закреплены отдельно.
Металлические стенки топки обычно называются листами , которые разделены и поддерживаются подставками . Опоры поддерживают и предохраняют «листы» (пластины) от давления. В идеале они должны располагаться под прямым углом к листам, но поскольку наружный лист (оберточный лист) часто имеет закругленную форму, а верх топки (венцовый лист) по сравнению с ним относительно плоский, такое соотношение обоих листов невозможно. Фактическое расположение проживания является компромиссом. Поскольку поломка стоек скрыта, в стойках просверлены продольные отверстия, называемые контрольными , через которые будет выдуваться вода и пар, показывая, сломались ли они. Котел с более чем 5 сломанными опорами или двумя расположенными рядом друг с другом должен быть выведен из эксплуатации и заменены опорами. Пробки с плавким предохранителем , обычно расположенные в самой высокой части коронного листа, имеют сердечник из мягкого металлического сплава, который плавится, если уровень воды в котле становится слишком низким. Пар и вода, попадающие в топку, предупреждают локомотивную бригаду о маловодии и помогают тушить пожар. Не все локомотивы оборудованы плавкими вилками. Кроме того, плавкие пробки следует заменять через регулярные промежутки времени, примерно каждые три месяца для локомотива, находящегося в регулярной эксплуатации, поскольку сердечник из мягкого металлического сплава со временем будет медленно плавиться, даже если вода в котле подается на должном уровне. «Отстойники» или промывочные пробки обеспечивают доступ к внутренней части котла для промывки и соскабливания котловой грязи и накипи .
Листы слева и справа называются «боковыми листами», а лист перед топкой — листом дымохода. «Передний дымоход» находится в передней части котла и в задней части дымовой камеры. «Задний лист» находится в задней части топки и имеет дверной проем. Венцовый лист – это верхняя часть топки. Лист кроны должен быть постоянно покрыт водой. Если уровень воды упадет ниже листа кроны, он перегреется, начнет плавиться и деформироваться, обычно провисая между стойками кроны . Если такое состояние сохранится, то под давлением в котле верхний лист в конечном итоге оторвется от коронных стоек, что приведет к взрыву котла. Это состояние, обычно вызванное человеческой ошибкой или невнимательностью, является основной причиной взрыва котла локомотива. [ нужна цитата ]
Обычно верхняя часть котла (оберточный лист) над топкой имеет радиальную форму, соответствующую контуру котла; однако из-за проблемы с размещением опор под прямым углом как к оберточному листу, так и к верхнему листу (см. Выше) была разработана топка Belpaire . В конструкции Belpaire оберточный лист расположен примерно параллельно листам топки, чтобы обеспечить лучшее размещение стоек. Такое расположение придает топке котла более квадратную форму и обычно делается как можно больше в пределах габарита загрузки , чтобы обеспечить наибольшую поверхность нагрева там, где огонь наиболее горячий. Самым известным пользователем топки Belpaire в Соединенных Штатах была Пенсильванская железная дорога. На других железных дорогах, таких как Great Northern и Illinois Central, были локомотивы с топками Belpaire. Illinois Central 4-6-0 № 382, двигатель Кейси Джонса, имел топку Belpaire. Пар обычно собирается в передних углах топки Belpaire, что позволяет использовать котел без купола. Верхняя часть топки не горизонтальна, а спереди заметно выше, чем сзади, чтобы уменьшить риск переноса воды с паром.
Топка Вуттена была очень высокой и широкой, чтобы обеспечить сжигание отходов антрацитового угля . Его размеры потребовали необычного размещения экипажа, например, локомотивов на верблюдах .
Некоторые топки оборудовались так называемой камерой сгорания , это отдельная от топки и трубок составная часть — большое одиночное расширение топочного пространства, в ствол котла, и над кирпичным сводом и отделенное от колосниковой решетки и топки. кровать, это создало дополнительное пространство между огнем и задней жаровой трубой/дымоходом.
Это позволило обеспечить более полное сгорание (уменьшить потери топлива) и увеличить площадь поверхности топки для большей теплопередачи. Эти факторы улучшили как эффективность котла, так и экономию топлива. Улучшенное сгорание (которое уменьшает выбросы углеродистой сажи) уменьшило попадание золы и сажи в дымовые трубы и дымовую камеру, что снизило частоту необходимой очистки. Накопление сажи и накипи (со стороны воды) значительно снижают теплопередачу через дымоходы/дымоходы, снижая выработку пара и эффективность котла.
Накопление сажи и накипи также может привести к перегреву и последующему выходу из строя трубок, если не выполнить надлежащую очистку от сажи (водой, сжатым воздухом и чистящими стержнями) и накипи с помощью промывки котла и обработки воды , например Porta Treatment (сводит к минимуму и практически предотвращает образование накипи). назван в честь аргентинского машиниста локомотивов Ливио Данте Порта , который его изобрел.
Роль пожарного на паровозе заключается в том, чтобы обеспечить машинисту постоянный доступ к достаточному количеству пара . Это достигается за счет поддержания подачи топлива в огонь, наблюдения за дымом от пожара и его контроля за счет использования первичного воздуха через топку/решетку и вторичного воздуха через дверцу топки и поддержания уровня воды в котле с помощью паровые форсунки так, чтобы он все время закрывал лист венца топки – в противном случае последний перегреется и ослабнет, что может привести к взрыву котла . Пожарный также помогает водителю, распознавая сигналы и внимательно наблюдая, когда он не обслуживает котел. В сарае после завершения дневной работы пожарный наполнит котел водой и либо накопит, либо сбросит огонь (т. е. потушит огонь), либо оставит огонь угасать в соответствии с политикой компании, задействует ручной тормоз локомотива и, если необходимо, заблокируйте ведущие колеса, чтобы локомотив не мог двигаться без присмотра. [3]
Дорожные локомотивы, такие как тяговые двигатели , обычно имели топки, аналогичные топкам железнодорожных локомотивов, но были и исключения, например, паровой вагон Sentinel , который имел вертикальный водотрубный котел .
Было и есть множество различных конструкций топок для стационарных котлов. В котлах дымоходного типа (например, в котле Ланкашира ) дымоходы сами образуют топку. В водотрубных котлах топка обычно представляет собой отсек, облицованный огнеупорным кирпичом, под водотрубами.
В судовых котлах также имеются топки различных типов. Основное различие, опять же, между жаротрубными типами (например , котлом Scotch с внутренней топкой) и водотрубными типами (например , котлом Ярроу с внешней топкой).
