Паровоз - [11]

пара. К сожалению, он на пути своём уже утратил часть своей работоспособности по двум причинам; стенки трубок, золотниковой коробки и цилиндра, штоки поршня и золотника, нагреваясь сами, отдают это тепло наружу; если в собирателе пара из отдельных трубок перегревателя он имеет нагрев до 320°, то в самом цилиндре температура пара будет всегда несколько ниже: часть тепла мы безвозвратно потеряем; кроме того на пути из сухопарника в цилиндр пар неизбежно мнется, так как ему приходится протекать с трением через узкие отверстия разного просвета и менять направления своего течения. Вы спросите, куда же девается при мятии пара его сила. Если вам покажут вскрытый цилиндр старого, долго работавшего паровоза, то вы увидите, что каналы, по которым протекал рабочий пар, «разработаны», т.-е. расширены, покрыты продольными бороздами, изменили приданную им ранее при постройке паровоза форму. Это сделал пар. Он длительным своим действием оказался способным разрушать форму, приданную стали и чугуну, — столь прочными, что на станках для резцов при их обработке приходится употреблять самые твердые сорта инструментальной стали. Так же срабатываются и крутые повороты труб и трубок паропровода и пароперегревателя, почему все эти колена делаются с утолщенными стенками. Можно сказать так, что пар ищет везде слабины, чтобы через них прорваться, а мы конструкцией предписываем ему определенный путь — из котла в машину. Когда в ее цилиндре пар выдвинет поршень достаточно, наступает второй период действия пара в цилиндре.

Отсечка пара

Б. Мы можем сказать «достаточно» в любой момент движения поршня под давлением свежего пара — и произвести отсечку. Допустим, что мы хотим наполнять цилиндр свежим паром только до половины хода поршня, до тех пор, пока, он не займет положения, указанного на поршне цифрой два. Это будет наполнение в половину, или 50 %. В этот момент золотник должен, переменив направление своего движения и двигаясь вслед поршню, закрыть правый паровпускной канал внутренней кромкой своего правого поршенька; это и называют отсечкой пара. Период впуска пара окончился, наступил период расширения. Поставьте в это положение поршень и золотник на нашем подвижном рисунке и взгляните на левую сторону его, где изображена одинаковая (симметрическая) с правой левая часть машины. Вы увидите, что левый поршенек золотника настолько сдвинут вправо, что паровпускной канал открыт в сторону левой камеры золотниковой коробки; поэтому левая часть цилиндра через канал, открытый золотником, сообщена с выпускным окном (С) — левой стороны золотниковой коробки, а через него с выпускной, или «выхлопной» трубой, оконченной конусом под дымовой трубой паровоза; стало-быть левая часть цилиндра соединена с атмосферой (наружным воздухом), и давление в ней равно атмосферному — одной атмосфере; между тем с правой стороны цилиндр до половины занят свежим перегретым паром с давлением около 11 атмосфер и температурой около 300°.

Расширение пара.

Поэтому пар расширяется, продолжая толкать поршень в левую сторону. Работа паровой машины продолжается, хотя золотник и закрыл паровое отверстие. Надо заметить, что давление в цилиндре в конце впуска несколько падает от того, что отсечка не бывает мгновенной — золотник движется плавно и, сужая ход пару, мнет его. Откуда теперь после отсечки машина черпает силу? За счет чего совершается работа? Чтобы ясно ответить на эти вопросы, надо изучить те изменения, какие происходят с перегретым паром при расширении. Главнее всего то, что при расширении пар теряет свой нагрев, — охлаждается, температура его падает. Затем, если бы мы наблюдали изменение перегретого пара через прозрачное, например, закрытое стеклом окно, то мы увидали бы следующее. Перегретый пар совершенно прозрачен, подобно ясному воздуху. При расширении пар мутнеет, в нем появляется туман. Отсюда можно заключить, что пар стал влажным. Действительно, более близкое изучение пара показывает, что, теряя тепло при расширении, перегретый пар делается сначала похожим на пар из сухопарника, т.-е. превращается в сухой пар, а затем во влажный. При этом перегретый пар теряет свою текучесть и становится более теплопроводен, т.-е. более способен отдавать тепло изнутри себя окружающим его телам — например, стенкам цилиндра, поршню и т. д. В то время, когда поршень достигнет в цилиндре положения, отмеченного цифрой III, давление пара в правой части цилиндра будет, примерно, 3 атмосферы, а температура около 134°. В этом месте кончается период расширения, хотя мы могли бы, если не менять положения золотника, продолжать расширение до тех пор, пока поршень не достигнет левого крайнего положения в цилиндре. Но этого не делают, потому что поршень и все связанные с ним движущие части машины, придя в крайние положения, должны возвращаться обратно. Такое движение называют возвратно поступательным. Раз у нас поршень двигается «возвратно-поступательно», наилучше уменьшить во избежание вредных толчков скорость его движения в конце хода.

Предварительный выпуск.

В. Чтобы уменьшить скорость хода поршня, мы должны уменьшить давление пара, движущего поршень. Это и достигается золотником, который, двигаясь все в ту же сторону, открывает, наконец, внешней кромкой своего правого поршенька выход пара из цилиндра через правый канал