Encyklopedia

Kocioł parowozu leży na jego ostoi, do której jest przytwierdzony nieruchomo na przodzie, w tylnej zaś części tylko podparty, tak aby przy zmianach temperatury mógł swobodnie zmieniać długość. W środkowej części jest on również w 1 lub w 2 miejscach podparty.

Kocioł składa się z tylnej, prawie pionowej części, zwanej stojakiem, w której mieści się otoczona wodą ze wszystkich stron – z wyjątkiem spodu – skrzynia ogniowa, z poziomej wydłużonej części, czyli walczaka i umieszczonej na przodzie dymnicy.

W skrzyni ogniowej z grubych blach stalowych odbywa się proces spalania węgla lub innego paliwa. Skrzynia ogniowa ma ściany: tylną drzwiczkową, przednią sitową, z boków dwie ściany boczne, a górną powierzchnię skrzyni stanowi tzw. podniebienie.

Dno skrzyni ogniowej stanowi ruszt, na który przez drzwiczki narzuca się paliwo (węgiel). Ruszt składa się z żeliwnych rusztowin podpartych poprzecznymi belkami rusztowymi przytwierdzonymi do stopowego wieńca stojaka. Rusztowiny są ułożone z odstępami, przez które dopływa od spodu powietrze niezbędne do spalania paliwa. W niektórych konstrukcjach rusztowiny są ruchome, wywrotne lub wstrząsane, przez co mniej zanieczyszczają się żużlem. Żużel, niedopalone drobne kawałki węgla i popiół przesypują się przez szpary rusztu do skrzyni zwanej popielnikiem. Są one stamtąd usuwane po odbytej jeździe parowozu.

Przestrzeń między zewnętrznym ścianami stojaka a skrzynią ogniową jest napełniona wodą, która podczas pracy kotła powinna stale przykrywać podniebienie skrzyni ogniowej. Niedotrzymanie tego warunku może wywołać nadmierne rozgrzanie opłomienionej powierzchni skrzyni, które groziłoby jej wytrzymałości. Ponadto zetknięcie się rozpalonej powierzchni skrzyni z dopompowaną następnie wodą wytworzyłoby nadmierne ciśnienie pary w kotle i groziłoby jego wybuchem.

Wysokie ciśnienie pary w kotle (w Polsce do 16 at, a w niektórych krajach do 25 at) mogłoby zgnieść skrzynię ogniową, dlatego usztywnia się ją, łącząc jej ściany z zewnętrznymi ścianami stojaka za pomocą metalowych prętów zwanych zespórkami. Stosowane są również inne sposoby usztywniania skrzyni. W celu lepszego spalania węgla umieszcza się zwykle w skrzyni ogniowej tzw. sklepienie z cegły ogniotrwałej, które wydłuża drogę przepływu gazów palnych (spalin), dla ich lepszego wymieszania z powietrzem i zupełnego spalenia.

Środkowa część kotła – walczak – o średnicy do 2m i długości 4-5m składa się z kilku znitowanych dzwon z grubej (16-20 mm) blachy. Walczak łączy się z tyłu ze stojakiem, a przodu z dymnicą, od której oddziela go ściana sitowa walczaka. Ściany sitowe skrzyni ogniowej i dymnicy mają dużą liczbę (150 i więcej) okrągłych otworów, w które są wstawione końce rur ogniowych, tzw. płomieniówek i płomienic. Płomienice mają większą średnicę (100-162 mm)niż płomieniówki (36,5-64 mm). Rury ogniowe muszą być szczelne i mocno osadzone w otworach ścian sitowych, gdyż każda ich nieszczelność wywołuje tzw. cieknięcie rur, które ujemnie wpływa na sprawność kotła.

Płomieniówki mają ścianki grubości 2,5-3 mm, przez które oddają ciepło spalin wodzie zawartej w kotle, płomienice o ściankach grubości 4-4,5 mm oddają ponadto ciepło parze, która przepływa przez znajdujące się w nich tzw. elementy przegrzewacza, tj. zgięte kilkakrotnie stalowe rurki średnicy około 30 mm. Para nasycona doprowadzona do komory przegrzewacza i oddzielona od wody, zachowuje przy przejściu przez elementy przegrzewacza pierwotne ciśnienie, lecz uzyskuje znacznie wyższą temperaturę (300-400 ºC), co zapobiega jej skraplaniu się po zetknięciu z chłodniejszymi ściankami przewodów parowych i po wlocie do cylindra parowozu. W celu powiększenia wydajności kotła stosuje się w nowszych parowozach tzw. rury cyrkulacyjne, które łączą dolną część ściany sitowej skrzyni ogniowej z górną częścią ściany drzwiczkowej. W tym samym celu powiększa się objętość skrzyni ogniowej o tzw. komorę spalania, przesuwając ścianę sitową do wnętrza walczaka.

Ściany i płaszcz skrzyni ogniowej oraz rury ogniowe, z jednej strony ogrzewane ogniem lub spalinami, a z drugiej otoczone wodą, oraz rury cyrkulacyjne ( o odwrotnym układzie ognia i wody) ogrzewają wodę i wytwarzają parę, toteż ich powierzchnia oddająca ciepło jest nazywana powierzchnią ogrzewalną kotła. Im większa jest ta powierzchnia (zwłaszcza skrzyni ogniowej), tym kocioł jest – w tych samych pozostałych warunkach – wydajniejszy.

Dymnicę stanowi cylindrycznym połączony z walczakiem bęben, który ograniczają ponadto ściana sitowa walczaka i ściana przednia dymnicy z drzwiami, szczelnie zamykającymi dymnicę. Spaliny i drobne resztki niedopalonego paliwa, które przez rury ogniowe trafiają do dymnicy, przechodzą przez odiskiernik zatrzymujący iskry i przez komin wylatują na zewnątrz; mają one jeszcze znaczną wartość cieplną i ich strata zmniejsza sprawność parowozu. Grubsze cząstki nieopalonego węgla opadają na dół dymnicy w postaci tzw. leszu.

Warunkiem intensywnego spalania paliwa w skrzyni ogniowej parowozu jest duży dopływ powietrza wskutek ciągu, który odbywa się przez ruszt z leżącym na nim paliwie, przez skrzynie i rury ogniowe, dymnicę i komin. Kiedy silnik parowozu pracuje, ciąg ten wytwarza para odlotowa, która z cylindrów wydostaje się przez stożkową dyszę do komina, wytwarzając w dymnicy podciśnienie. Podczas postoju parowozu ciąg utrzymuje się dzięki wypuszczaniu z kotła pewnej ilości świeżej pary przez tzw. dmuchawkę umieszczona przy dyszy.

Wytworzona w kotle para wypełnia górną część walczaka, w dzwonie, zwanym zbieralnikiem pary, gromadzi się para, z której opadły cząstki wody unoszone w wodnej przestrzeni kotła. W zbieralniku znajduje się przepustnica uruchamiana przez maszynistę za pomocą korby i wału. Zamyka ona lub otwiera całkowicie lub częściowo dopływ pary nasyconej do komory przegrzewacza. Bywają też przepustnice pary przegrzanej, znajdujące się wtedy w dymnicy, w skrzyni przegrzewacza.

Aby zmniejszyć ostyganie kotła i przewodów parowych, otula się je cienką blachą i tworzy się między nią a ścianami kotła zamkniętą szczelnie przestrzeń zapełnioną bądź materiałami izolacyjnymi, bądź samym powietrzem stanowiącym izolację.

Do spuszczania wody z kotła służy kurek spustowy na ścianie podgardlanej tuż nad wieńcem stopowym, a do oglądania wnętrza kotła i jego oczyszczania z mułu i kamienia kotłowego – wyczystki zamykane szczelnymi grzybkami dociskanymi za pomocą śrub.

Kocioł parowozu zaopatruje w parę różne pomocnicze urządzenia, jak ogrzewania pociągu, sprężarkę itp. Do tego służy jeden wspólny otwór w ścianie kotła i umieszczona przy nim centralna odbiornica pary, rozprowadzająca je według potrzeby.

Do uzupełniania w kotle zapasu wody, której ubywa w miarę zużywania pary przez silnik parowozu, służą urządzenia zasilające, a więc inżektory i pompy. Pobierają one wodę z tendra i wtłaczają do kotła. Przepisy wymagają, by każdy parowóz miał dwa niezależne od siebie działające przyrządy zasilające, każdy o dostatecznej wydajności. O poziomie wody w kotle orientują maszynistę szkła wodowskazowe połączone z kotłem i działające na zasadzie naczyń połączonych. Szkła te są uzupełniane przez trzy kurki pobiercze, z których dolny leży na najniższym dopuszczalnym poziomie wody w kotle.

W podniebieniu skrzyni ogniowej założone są tzw. korki topliwe. Powinny one być zawsze zanurzone w wodzie, która je chłodzi. W razie obniżenia poziomu wody korki topią się i wtedy woda wlewa się do skrzyni ogniowej, sygnalizując niebezpieczeństwo oraz przygaszając ogień, który obsługa musi niezwłocznie wygasić. Nawet częściowe nadtopienie korków świadczy o wyżarzeniu skrzyni i o tym , że przed dalszym użyciem kotła trzeba sprawdzić jej wytrzymałość (przez wtłoczenie do kotła wody pod ciśnieniem o 6 at wyższym od ciśnienia roboczego).

Wysokość ciśnienia w kotle podaje stale manometr. Jeżeli z powodu nieuwagi obsługi ciśnienie przekroczy normę, to zaczynają samoczynnie działać dwa zawory bezpieczeństwa, wypuszczając cześć pary z kotła i obniżając jej ciśnienie.

Większość parowozów ma ruszty zasilane węglem ręcznie przez drzwiczki skrzyni ogniowej. Przy ruszcie o powierzchni ponad 4,5m² czynność ta jest zbyt uciążliwa i powinna być zmechanizowana. Służy do tego podajnik węgla (stoker), który znajduje się na tendrze i ma silnik parowy oraz śrubę podawczą, wprowadzającą węgiel na ruszt.

Na wewnętrznej powierzchni kotła osiada muł, który tworzą sole zawarte w wodzie. Tzw. poprawianie wody, przez dodawanie do niej odpowiednich chemikalia, oraz wypuszczenie zagęszczonej wody z dolnej części kotła przez specjalne zawory (odmulanie kotła) przeciwdziała tworzeniu się twardego osadu, czyli kamienia kotłowego.

Wtłaczanie do kotła zimnej wody źle wpływa na jego stan, toteż często stosuje się przed wypuszczeniem do kotła wody jej podgrzewanie w podgrzewaczach. Używając do tego ciepła pary odlotowej, osiągamy jednocześnie oszczędność paliwa.