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DISPOSITIF DE CHANGEMENT DE MARCHE FOUR MACHINES A PISTON MUNIES DE SOUPAPES.
TIROIRS OU ROBI NETS A COMMANDE HYDRAULIQUE La présente invention se rapporte à un dispositif de changement de marche pour machines à piston munies de sou- papes, tiroirs ou robinets à commande hydraulique.
Pour pouvoir utiliser dans les deux sens de rotation les distributions par soupapes, tiroirs ou robinets à com- mande mécanique, on dispose habituellement une coulisse (avec coulisseau), ou bien on emploie des cames réglables, ou encore on fait tourner la machine dans un seul sens de ro- tation et l'on installe un embrayage de changement de marche. Le dispositif de changement de marche conforme à l'invention permet de simplifier considérablement la con- struction et l'utilisation de ces dispositifs et d'abaisser
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leur prix de revient.
Dans la présente invention, le changement de marche de la machine s'obtient en modifiant l'admission ou l'éva- cuation du liquide amené aux pistons reliés aux soupapes, tiroirs ou robinets de la machine, par le changement de position d'un ou:de plusieurs robinets ou autres organes de distribution prévus à cet effet sur les conduites de liquide correspondantes.
Les machines, qui doivent fonctionner dans deux sens de rotation, sont en conséquence, munies de plusieurs cy- lindres, s'est le cas, par exemple, pour les locomotives, les machines à vapeur marines, les moteurs Diesel, les mo- teurs d'automobiles, etc.. Les manivelles coopérant avec ces cylindres font entre elles un angle détermine. Les soupapes, tiroirs ou robinets, appartenant à ces cylindres, doivent en général être ouverts.ou s'ouvrir, lorsque les manivelles sont dans le voisinage de leurs points morts.
Il est nécessaire pour cela que l'excentrique ou la came de commande, qui transmet son mouement au piston de distribu- tion, soit décalée d'un angle d'avance déterminé par rapport à la manivelle correspondante. Dans la présente invention, cet angle d'avance peut être choisi de telle façon que l'angle de retard du même piston sur une autre manivelle soit assez grand dans le sens de rotation avant pour con- stituer un angle d'avance convenable pour cette dernière manivelle dans le sens de rotation arrière;
on s'est arran- gé à cet effet pour que le liquide chassé en marche avant par le piston mû par l'excentrique vers les soupapes du cy- lindre correspondant à la première manivelle, parvienne en marche arrière, grâce au changement de position d'un robi- net, tiroir ou dispositif similaire, aux soupapes du cylin- dre correspondant à la deuxième manivelle : grâce à cette
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disposition, le mouvement des soupapes ou dispositifs simi- laires dans la marche avant et dans la marche arrière se produit aux momentsvoulus. Si la came de commande et le piston distributeur coopérant avec elle sont remplacés par un tiroir de distribution, on considérera le recouvrement intérieur ou extérieur de ce dernier, et on pourra appli- quer ce qu'on vient de dire plus haut pour l'angle d'avan- ce, ou l'angle de retard.
En changeant la position d'un ou de plusieurs robinets ou tiroirs, ou en ouvrant et fer- mant des soupapes, on pourra renverser le sens de marche de la machine.
Conformément à l'invention, on peut, avec des machines à plusieurs cylindres, prévoir autant d'excentriques qu'il y a de manivelles (ou encore des jeux de manivelles repar- ties de manière convenable, par exemple à 180 ) en utilisant un seul piston moteur actionné par un excentrique ou un or- gane similaire, de manière à lui faire transmettre, pour la marche avant, par l'intermédiaire du liquide utilisé, son mouvement à une ou plusieurs soupapes (tiroirs ou robinets) situées du côté manivelle (ou du côté opposé) du cylindre (ou éventuellement de plusieurs cylindres) correspondant au sens de rotation avant ;
la marche arrière, les connex- ions établies entre les conduites, sont modifiées en change- ant la position d'un ou de plusieurs robinets (tiroirs ou soupapes) de manière telle que le piston moteur transmette son mouvement à une ou plusieurs soupapes situées du côté manivelle ou au côté opposé du cylindre (ou éventuellement de plusieurs cylindres) correspondant à la marche arrière.
On peut également, avec le dispositif qui fait l'objet de l'invention,faire actionner d'une part, par un même piston moteur entraîné par un premier excentrique, une sou- pape, tiroir ou robinet, située du côté manivelle (ou du @
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côté opposé) d'un cylindre pour la marche avant, et une soupape ou dispositif analogue située du côté couvercle (ou du côté manivelle)' d'un autre cylindre pour la marche arrière, et d'autre part, par un autre piston moteur entra:±- né par un second excentrique, en marche avant et en marche arrière, des soupapes placées du même côté que les précé- dentés, mais sur des cylindres différents.
L'invention s'applique également aux machines à un seul cylindre, et comporte alors deux pistons moteurs, en- traîmés par un excentrique ou un dispositif similaire; l'un de ces pistons a un angle/d'avance déterminé pour la marche avant, et l'autre pour la marche arrière, les connexions é- tant établies de telle façon que le piston ne correspon- dant pas au sens de marche adopté, fonctionne à vide.
Les robinets, tiroirs ou soupapes assurant les con- nexions nécessaires entre les conduites de liquide peuvent être rendus solidaires dans le dispositif revendiqué; ces connexions peuvent être également assurés à l'aide d'un or- gane unique.
La commande du piston moteur peut être obtenue autre- ment que par excentriques ou par cames; par exemple au moyen de. tiges de piston ou de transmission, sans que l'on s'é- carte de l'esprit de l'invention.
On a représenté différentes formes d'exécution de l'invention dans le dessin annexé dans lequel:
La figure 1 est un diagramme montrant l'utilisation d'un excentrique et de deux manivelles faisant entre elles un angle de 90 .
La figure 2 représente schématiquement la réalisation pratique du diagramme de la fi g. 1.
Ia. figure 3 est un schéma montrant l'application de l'invention à une machine dans laquelle deux pistons moteurs assurent la commande hydraulique des soupapes.
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La figure 4 est un diagramme montrant les dispositions respectives des manivelles et de l'excentrique dans la machine représentée fig. 7,
La figure 5 est un diagramme de la même machine dans lequel toutes les manivelles ont été ramenées en arrière dans la même position que la manivelle I.
La figure 6 est un schéma d'installation de la même machine, montrant la relation qui doit exister entre les cylindres des pistons moteurs et les soupapes de la machine pour la marche avant et pour la marche arrière.
La figure 7 montre l'installation complète d'une machine à deux cylindres I et II.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'il s'agit d'une machine à deux manivelles faisant entre elles un angle de 90 , et dans laquelle la commande des soupapes est obtenue par un dispositif hydrauli que grâce à l'emploi d'un piston moteur ou de commande et d'un piston commandé (voir fig. 1). L'excentrique qui commande le piston moteur trans- mettant son mouvement aux soupapes, présente dans le sens de rotation avant un angle d'avance de 45 par rapport à la première manivelle et un angle de retard de 45 par rap- port à la seconde manivelle. Il en résulte que dans le sens de rotation arrière,l'excentrique présentera un angle d' - avance de 45 par rapport à la seconde manivelle et un angle de retard de 45 par rapport à la première manivelle.
Le piston moteur actionnant les soupapes du premier cylindre pour la marche avant, doit actionner celle du second cylin- dre pour la marche arrière. Ce résultat est obtenu de la façon suivante, (voir fig. 2): la tige 1 du piston de com- mande 2, lequel transmet son mouvement aux soupapes du cy- lindre moteur, reçoit de l'excentrique calé sur l'arbre principal un mouvement de va-et-vient dans le cylindre 3
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correspondant. La partie du cylindre 3 située au-dessus du piston 2, la conduite 4, l'espace libre du robinet 5, les conduites 6 et 7, et les parties 8 et 9 des cylindres dis- tributeurs 12 et 13 situées au-dessous des pistons 10 et 11 sont entièrement remplis de liquide. Les pistons 10 et 11 sont reliés par des tiges 14 et 15 aux soupapes 16 et 17 appartenant au premier et au deuxième cylindres moteurs.
Le robinet 5 occupant la position représentée sur la figure, l'excentrique calé sur l'arbre principal mettra en action le piston 2 dont le mouvement se transmettra par le piston
10 et la tige 14 à la soupape 16 du premier cylindre moteur, un ressort 18 maintenant le piston en contact avec le liqui- de. La machine se déplace alors vers l'avant. Pour renver- ser le sens de marche, on fait tourner le robinet 5 de 90 dans le sens des aiguilles d'une montre. Le piston 2 ac- tionne alors, de la même manière que précédemment, la sou- pape 17 du second cylindre moteur, et la machine se met à marcher en sens inverse.
Les excentriques sont décalés en avance d'.un angle déterminé, par exemple 45 , par rapport aux manivelles des cylindres qui les actionnent dans le sens de la marche avant.
Ces excentriques sont par suite décales de l'angle conve- nable, c'est-à-dire d'un angle de 450, par rapport aux mani- villes des autres cylindres, qui les actionnent dans le sens de la marche arrière. Le renversement de la marche est ob- tenu en amenant, au moyen d'un ou de plusieurs robinets, le liquide provenant des conduites de refoulement du cylindre du piston de commande, aux soupapes de l'un des cylindres moteurs pour la marche avant et à celles de l'autre cylindre moteur pour la marche arrière.
Les soupapes du cylindre relié à la première manivelle, sont commandées, pour la marche avant, par le piston de commande actionna par le
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premier excentrique, et pour la marche arrière par le piston de commande actionné par le deuxième excentri que. C'est exactement l'inverse pour les soupapes du cylindre/ relié à la deuxième manivelle,
Dans la forme d'exécution représentée fig. 3, on a prévu deux pistons de commande 1 et 2 qui se déplacent dans des cylindres 3 et 4 et sont actionnés par l'intermédiaire de leurs tiges 5 et 6, par exemple au moyen d'excentriques calés sur l'arbre principal.
Les parties 7 et 8 des cylin- dres situées au-dessus des pistons 1 et 2, les conduites
9 et 10, l'espace libre du robinet 11, les conduites 12 et
13, les parties 14 et 15 des cylindres 16 et 17 situées au- dessous des pistons 18 et 19 sont entièrement remplies de liquide ; les pistons 18 et 19 sont reliés par leur tige 20 et 21 aux soupapes 22 et 23. Le déplacement des pistons 1 et 2 entraînera celui des pistons 18 et 19 et par suite celui des soupapes qui leur sont reliées. Des ressorts 24 et 25 placés au-dessus des pistons 18 et 19 assurent leur contact permanent avec le liquide.
On supposera par exemple, la soupape 22 reliée au premier cylindre moteur et la sou- pape 23 reliée au deuxième cylindre moteur, le piston 1 mû par un excentrique calé sur l'arbre principal et décalé de
45 en avance par rapport à la manivelle du premier cylin- dre moteur, et le piston 2 mû par un excentrique décalé de
45 en avance par rapport à la manivelle du second. cylindre moteur. Dans la position figurée du robinet 11, -le piston
1 commande alors une soupape du premier cylindre moteur, et le piston 2 une soupape du deuxième cylindre ; la machine fonctionnera en marche avant.
Si l'on tourne maintenant le robinet 11 de 90 dans le sens des aiguilles d'une mon- tre, le piston 1 sera en relation avec la soupape 23 et par moteur suite avec le deuxième cylindre et le piston 2 avec la
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soupape 22 et par suite avec le premier cylindre; l'excen- trique étant en avance de 45 sur la manivelle correspon- dante dans le sens arrière, la machine fonctionnera en marche arrière.
On a représenté fig. 4 les positions respectives des manivelles et de l'excentrique dans l'installation de la fig. 7. Les manivelles I et II des deux cylindres moteurs sont décalées de 90 l'une par rapport à l'autre, la manivelle I étant en avance de 90 dans le sens de rotation avant sur la manivelle II. Les deux pistons de distribution
1 et 2 sont mûs par des excentriques et sont respectivement en avance de 45 par rapport aux manivelles I et II. la figure 5 représente un diagramme dans lequel toutes les manivelles ont été ramenées dans la position de la manivelle I.
Si l'on affecte comme d'habitude les indices A et D respectivement aux cotes manivelle et couvercle des cylindres moteurs et des cylindres distributeurs des pistons de commande, on voit que la partie IA du cylindre distribu- teur du piston moteur 1 devra être relié à la soupape ID du cylindre moteur I pour la marche avant, et à la soupape IIA du cylindre moteur IIpour la marche arrière. On peut déduire de là le achéma de connexion des circuits représenté fig.
6, et l'on voit comment on doit relier les cylindres de distribution aux pistons moteurs et aux soupapes dans la marche avant et dans la marche arrière pour obtenir la dis- tribution convenable. On a représenté en traits plains les connexions pour la marche avant et en traits pointillés les connexions pour la marche arrière. On a désigné par 1 et 2 les pistons de commande et par I et II les soupapes. C'est ainsi que par exemple le côté 1D du piston de distribution 1 tourné vers le couvercle du cylindre de distribution sera relié pour la marche avant à la soupape IA du cylindre
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moteur I, côté manivelle, et pour la marche arrière à la soupape IID du cylindre moteur II , cote couvercle.
La figure 7 représente schématiquement l'installation d'ensemble, dans la-quelle I et II désignent les cylindres moteurs, dont les soupapes coté manivelle et coté opposé sont actionnées par des pistons de distribution 1 et 2 rece- vant eux-mêmes leurs commandes d'excentriques correspondants calés sur l'arbre principal. Les cylindres des pistons de distribution portent à chaque extrémité une conduite abou- tissant à un robinet qui permet de la mettre en communica- tion soit avec une conduite reliée à l'une des soupapes du cylindre moteur II. Tous les robinets sont reliés les uns aux autres et actionnés simultanément.
Dans la position donnée à ces robinets sur la figure, la machine se déplace vers l'avant. Dans la position située à 90 de la première dans le sens des aiguilles d'une montre la machine se dé- placerait au contraire vers l'arrière. En se reportant à la fig. 6, on voit que la partie 1¯ du cylindre contenant le piston 1, est reliée à la soupape IA pour la marche avant (position figurée du robinet) et serait reliée à la soupape II D pour la marche arrière (robinet tourné de 90 ).
La présente invention pourrait être appliquée à un système hydraulique différent de celui que l'on a représen- té dans le dessin annexé. L'invention, de plus, n'est pas limitée à une machine à deux cylindres, et convient égale- ment aux machines à plusieurs cylindres, ainsi qu'aux machi- nes monocylindri ques. Dans ce dernier cas, l'un des pis- tons distributeurs doit marcher à vide pour un sens de rota- tion déterminé, et n'entrer en action que pour le sens de rotation opposé.De plus, l'angle des deux manivelles ne doit pas forcément être exactement égal à 90 , et les angles
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en marche avant d'avance/et en marche arrière ne doivent pas nécessairement être de 45 exactement, et peuvent différer entre eux,
La commande du piston distributeur peut se faire autrement que par excentrique/, et être obtenue par came ou par d'autres dispositifs. On peut également obtenir la distribution con- venable autrement qu'à l'aide d'un robinet unique, par exem- ple au moyen de tiroirs ou de soupapes.
Il est facile de voir les avantages réalisés. La coulisse et ses dépendances, ou les mécanismes ordinaires de changement de marche, sont supprimés et remplacés par un robinet de changement de marche, ou un tiroir ou une sou- pape, ce qui abaisse considérablement le prix de revi ent.
Ce robinet de plus ne supporte aucune usure, laquelle est très importante pour les mécanismes à coulisse. L'invention permet donc de diminuer les frais d'entretien et de suppri- mer les défauts de distribution de vapeur dus à l'usure.
Les deux excentriques nécessairesdans l'utilisation d'une coulisse sont réduits ici à un seul, dont les dimensions peuvent être réduites de beaucoup. La conduite de la ma- chine est notablement facilitée, car il faut une force minime pour changer de position le robinet,et le changement de marche peut se faire par suite plus rapidement. Cet avan- tage est particulièrement important dans les grandes instal- 'lations de machines, par exemple de machines marines, dans les-quelles on utilise des machines spéciales pour effectuer le changement de position de la coulisse.
La force néces- saire pour changer de position le robinet étant très faible, cette manoeuvre peut toujours se faire à la main, ce qui permet de supprimer complètement les machines de distribu- tion (utilisées couramment avec les machines marines). La tringlerie assurant le changement de position du robinet pwut être très légère. Enfin, grâce à la suppression de
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la coulisse et de son frottement considérable, on augmente le rendement mécanique de la machine totale.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de changement de marche, pour machines à piston munies de soupapes, tiroirs ou robinets à commande hydraulique, caractéri sé en ce que le renversement du sens de rotation de la machine s'obtient en modifiant l'arrivée ou l'évacuation du liquide agissant sur les pistons reliés aux soupapes de distribution de la machine, par le change- ment de position d'un ou plusieurs robinets, tiroirs ou sou- papes prévus sur les conduites correspondantes.