Вся электронная библиотека >>>

 Двигатели >>>

    

 

САМОДЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ


Раздел: Образование

 

Жаротрубные и водотрубные котлы

  

Со времени изобретения первой паровой машины многие изобретатели совершенствовали ее, а на котел долго никто не обращал внимания. Как был он «кастрюлей», так «кастрюлей» и оставался. Но когда изобретатели паровоза поставили котел на колеса, перед ними встала новая задача. Машина расходовала много пара, и в обычных установках приходилось делать большой котел. Он получался очень тяжелым и перегружал паровоз, а при маленьком котле машина паровоза не могла долго работать. Сначала приходилось «нагонять» пар в котле: закрывать вентиль, чтобы поднять давление пара. Затем открывали вентиль; машина работала, но вскоре останавливалась: пара опять не хватало. Машинист снова нагонял пар; опять паровоз и1ел и снова останавливался. На такой машине далеко не уедешь.

Придумали строить котел иначе. От топки внутри котла провели трубки. Спереди паровоза все они выходили в особую коробку, из которой вверх шла дымовая труба. Нагретые газы из топки должны были пройти по трубкам внутри котла и только тогда попадали в дымовую трубу.  

Таким образом топка нагревала сразу всю воду. Так появились котлы с дымогарными трубками.

В таком котле очень сильно увеличилась, как говорят, площадь нагрева. Ведь все знают, что вода в низком чайнике или в кастрюльке закипает гораздо скорее, чем в высоком кофейнике такого же объема. Это потому, что дно чайника — его площадь нагрева — гораздо больше дна кофейника. Вот и в новых котлах при большой площади нагрева очень быстро шло парообразование, и машина паровоза работала без перебоев. Оказалось, что при таком котле на испарение воды идет гораздо меньше топлива, чем в простых котлах. Для паровоза это особенно важно.

С тех пор прошло уже более ста лет. Сейчас есть очень много различных систем паровых котлов, но почти все котлы паровозов устроены примерно так, как мы описали.

В котле нашей паровой машины тоже можно сделать несколько дымогарных трубок. Сверните их из жести и спаяйте «внакладку». Проделайте отверстия в дне и в крышке котла, вставьте трубки в котел и припаяйте к крышке и ко дну. Концы трубок, впаянные в крышку котла, видны на  99. Трубки сделайте диаметром 8—9 мм. Котел станет давать гораздо больше пара, чем раньше. Но тут вот что может случиться: если пламя спиртовок будет очень большим и пройдет в трубки, они могут распаяться наверху, там, где кончается уровень воды.

Вода при нагревании отнимает тепло у стенок котла, и температура ее повышается медленно. В верхней части котла воды нет, а пар легко можно нагреть до очень высокой температуры. Когда пламя лижет те места котла, где нет воды, они нагреваются до температуры плавления олова. Бывает, что от чайника, в котором налито мало воды, вдруг отваливается носик: значит, пламя прогрело места, не защищенные водой. Поэтому, когда подставите спиртовку под котел, следите за тем, чтобы пламя не попадало в трубки; пусть в них идут только нагретые газы.

Самодельные котлы часто выходят из строя потому, что не видно, когда в них выкипела вода. Совсем не трудно сделать самому водомерное стекло.

Достаньте стеклянную трубку внутренним диаметром5—6 мм. Из жести спаяйте две трубки, изогнутые под прямым углом. Впаяйте их у дна и у крышки котла и отрежьте стеклянную трубку такой длины, чтобы она как раз входила между ними. Наденьте на стеклянную трубку два кусочка резиновой трубки, вставьте ее на место и натяните резиновые трубки на жестяные ( 115, А). Перевяжите места соединений прочной ниткой и можете спокойно пользоваться котлом. Только следите за уровнем воды в стекле — и котел никогда не испортится.

Если решите поставить на котел всю полагающуюся арматуру, сделайте еще вентиль и предохранительный клапан.

Самый простой вентиль можно сделать, пристроив механизм, зажимающий резиновую трубку, идущую из котла. Устройство такого вентиля показано на  115,5.

В котел впаяйте трубку длиной 10 мм и наружным диаметром 7 мм. Она должна выступать на 5—6 мм над крышкой котла. Сделайте еще одну трубку такого же диаметра, но длиной 35—40 мм. На трубку котла наденьте обрезок резиновой трубки. В эту трубку вставьте заготовленную жестяную так, чтобы она не доходила до трубки котла на 10 мм. Места соединений хорошенько перевяжите ниткой или проволокой, чтобы пар не проскакивал.

Из полумиллиметровой латуни или кровельного железа сверните цилиндр диаметром 25 мм, высотой 30 мм. Этот цилиндр нельзя делать из жести от консервной банки: она слишком тонка. Поставьте цилиндр на крышку котла и против середины свободного промежутка резиновой трубки отметьте на нем высоту установки двух направляющих проволок. Вставьте эти проволоки поперек цилиндра на расстоянии 15 мм одну от другой.

Из такой же латуни, как и цилиндр, сверните две «губки», которые будут зажимать резиновую трубку: одна губка — это трубка диаметром 4—5 мм и длиной 20 мм; вторая губка — полутрубка такой же длины. В обеих губках проткните шилом отверстия, точно совпадающие с положением направляющих проволок в цилиндре. Теперь вытащите проволоки из цилиндра и вставьте их опять, надев одновременно обе губки. Припаяйте проволоки к цилиндру и сделайте маховичок вентиля с винтом. Маховичок сверните из проволоки и обожмите его крестообразным кусочком жести. В центр впаяйте какой-

нибудь длинный винт, а гайку винта припаяйте к цилиндру между направляющими проволоками, только сначала сделайте отверстие под винт. Когда будете гайку припаивать, заверните в нее палочку: и держать будет удобно, и олово в резьбу не попадет.

Готовое приспособление наденьте на трубку котла и припаяйте цилиндр к крышке котла в двух-трех местах.

Когда будете ввинчивать винт, он передвинет на проволоках круглую губку и прижмет ко второй губке резиновую трубку котла. Когда вывинтите винт, резино

вая трубка будет стремиться снова стать круглой и оттолкнет губку обратно.

В других конструкциях самодельных вентилей из-за неточного изготовления частей кое-где проходит пар, а здесь этого не может быть. Сработается резиновая трубка — ее нетрудно заменить новой, и вентиль снова готов к действию.

Верхнюю трубку, на которую наденется резиновая трубка паропровода, можете прикрепить проволочкой к цилиндру вентиля.

Предохранительный клапан можно сделать рычажный или, как сейчас часто делают, пружинный.

Рычажный клапан. Он так прост, что объяснять его устройство не нужно. Трубку, идущую из котла, можете сделать из патрончика мелкокалиберной винтовки, пробив его дно снаружи большим гвоздем. Для пробки отрежьте кусочек пули мелкокалиберной винтовки и обработайте отверстие в дне патрончика так, чтобы пуля плотно прилегала к нему. Рычаг сделайте из толстой проволоки. Две стойки — для оси рычага и направляющую — согните из жести. Груз можете отлить из свинца.

 Трубка и пробка пружинного клапана ( 115, Г) — те же патрончик и пулька мелкокалиберной винтовки. Здесь надо предусмотреть возможность изменения давления пружины. Впаяйте в пульку обрезок велосипедной спицы с нарезкой, надев на нее предварительно укорочен-ный ниппель спицы. Спица должна быть впаяна в пульку нарезным концом. Над клапаном припаяйте проволочный треножник, а на спицу между пулькой и гайкой надо надеть пружинку, свернутую из толстой балалаечной струны. Когда поднимете гайку вверх по резьбе, давление пружины увеличится; опустите вниз — давление пружины уменьшится.

Можно сделать водотрубный котел, например такой, как показан на  116. Он называется водотрубным потому, что почти вся вода помещается в трубках, обогреваемых горячими газами топки, и таким образом сильно увеличивается поверхность нагрева.

В этом котле больше всего нагреваются внутренние, ближайшие к огню трубки, и так как они расположены под большим углом вверх, нагретая вода легко поднимается по ним в барабан котла. Более холодная вода из барабана спускается вниз по наружным трубкам, не мешая потоку нагретой воды вверх ( 117, слева). В водотрубном котле вода непрерывно циркулирует, хорошо поглощая тепло топки, и очень быстро обращается в пар.

Сделать такой котел нелегко, и браться за него стоит только в том случае, если достанете цельные медные трубки подходящего диаметра. Спаивать трубки самому нельзя: они быстро дают течь, и весь котел выходит из строя. Если достанете трубки и возьметесь за изготовление котла, обратите самое серьезное внимание на впайку

трубок. Лучше всего припаивать их не снаружи, а изнутри до свертывания барабана котла и нижних соединительных полутрубок. Когда заложите трубки в отверстия заготовок барабана и полутрубок, оберните каждую трубку медным проволочным кольцом и залейте припоем. После впайки всех трубок сверните и спаяйте барабан котла и соединительные полутрубки. Такой способ изготовления обеспечит надежную работу котла.

Можно сделать и проще. Медные трубки изгибаются в виде буквы U и обоими концами впаиваются в барабан котла ( 117, справа). Это дает возможность обойтись без соединительных полутрубок внизу и вдвое уменьшит число впаек.

Такой котел, даже небольших размеров, будет давать очень много пара, и его выгодно ставить на движущиеся модели, где вес котла имеет очень большое значение.

 Хорошо работает наш водотрубный котел, но есть у него один недостаток: рассчитанный на большое количество воды, он получается слишком громоздким. В настоящих котлах этого недостатка нет, потому что в них (все время подкачивается вода, а нам в модели этого не сделать. Вместе с тем котлы, вмещающие много воды, нужны для мощных паровых машин — скажем, для двухцилиндровой машины, описанной в этой книге.

Юные техники часто делают простые паровые котлы с жаровой трубой посередине. Мы попробовали сделать такой котел больших размеров из литровой консервной банки ( 118), но он оказался совсем негодным: все время отпаивалась жаровая труба в месте соприкосновения ее с верхней крышкой котла.

Такие котлы маленького размера работают потому, что тяга в них значительно меньше и температура газов, доходящих до верхней крышки, ниже. А в этом котле, объемом в целый литр, никак нельзя уберечься от распайки.

Если достанете большой лист латуни толщиной 0,5 мм, можете сделать очень хороший котел ( 119).

Это горизонтальный жаротрубный котел с одной большой жаровой трубой. Труба в нем помещена не в центре, а смещена в сторону и вниз, благодаря чему создается хорошая круговая циркуляция воды ( 119, справа). Этот котел можно нагревать спиртовкой с несколькими фитилями только у передней стенки котла; дальше огонь будет втягиваться в трубу и омывать ее всю. Котел можете сделать любых размеров, придерживаясь таких соотношений: диаметр жаровой трубы берется в два раза меньший, чем диаметр котла, а длина котла должна быть хотя бы в два раза больше его диаметра. В настоящих котлах длина обычно берется в четыре-пять раз больше диаметра.

Еще лучше будет работать самодельный жаротрубный котел, если в свободную от спиртовки часть жаровой трубы вставить трубку для увеличения поверхности нагрева.

Ее можно сделать в виде спирали, один конец которой впаян снизу котла, а другой сквозь верхнюю стенку жаровой трубы входит в котел ( 120, вверху).

В маленьком жаротруб- ном котле трубку можно не свертывать спиралью, а просто изогнуть так, как показано на  120 (в середине). Если позволит место, можно впаять рядом две такие трубки.

Выходящие из котла газы имеют еще довольно высокую температуру, и их можно использовать для перегрева пара ( 120, внизу), что значительно улучшает работу котла.

Теперь нам остается только выбрать конструкцию котла в зависимости от имеющихся материалов, и можете браться за изготовление.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  САМОДЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПАРОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

 

Смотрите также:

 

ЖАРОТРУБНЫЕ КОТЛЫ. Водогрейные жаротрубные котлы

Вес котла клепаного — 210 кг/м2, сварного— 185 кг/м2. Значительный вес 1 м2 поверхности нагрева, примерно превышающий в 2 раза вес водотрубного котла, является основным недостатком жаротрубных котлов...

 

ВЕРТИКАЛЬНО-ВОДОТРУБНЫЕ КОТЛЫ. Котел КРШ

Котел ДКВ (двухбарабанные котлы водотрубные). Эти котлы носят название транспортабельных, так как котел вписывается в железнодорожные габариты, будучи погружен на платформу.
Автоматизированные жаротрубно-газотрубные котлы...

 

ВОДОТРУБНЫЕ КОТЛЫ, системы водотрубных паровых котлов...

По затрате металла водотрубные котлы являются наиболее совершенными. У них отсутствуют детали, имеющие большой диаметр, как, например, корпуса жаротрубных котлов.

 

Особенности водотрубных водогрейных котлов....

Особенности водотрубных водогрейных котлов. В системе отопления с водяным теплоносителем генератором тепла являются паровые подогреватели или водогрейные котлы.
Автоматизированные жаротрубно-газотрубные котлы...

 

ГОРИЗОНТАЛЬНО-ВОДОТРУБНЫЕ КОТЛЫ - секционные...

Следующим типом горизонтально-водотрубных котлов являются котлы секционные. Сборка такого секционного котла с продольно расположенным барабаном.
Автоматизированные жаротрубно-газотрубные котлы...

 

...В КОТЛАХ цилиндрических, жаротрубных и с дымогарными...

В котлах цилиндрических, жаротрубных и с дымогарными трубами циркуляция пароводяного потока происходит хаотично. Организовать циркуляцию удается только в водотрубных котлах...

 

ПАРОВОЙ КОТЕЛ. Паровые котлы серии Е КЕ на твердом топливе

В дальнейшем развитие П.к. шло по двум направлениям: увеличение числа потоков газов (внутр. поверхности нагрева) — газо- и жаротрубные котлы и увеличение числа потоков воды и пара (внешн. поверхности нагрева) — водотрубные котлы.

 

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КОТЛЫ. Котёл Шухова Сарафа

Исключение делается только для котлов вертикальных, водотрубных и газотрубных, имеющих га-зоотводящие трубы в самом корпусе котла.
Это требование распространяется также на жаротрубные котлы.