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Arturo CAPROTTI, Ingénieur à Milan (Italie) Via Pergolese 2. pour: " Soupapes sans ressorts avec équilibrateur automatique pour dis tribution de la vapeur " .
La présente invention a pour objet une disposition spécia- le des soupapes de distribution dans les moteurs à vapeur ou à fluide élastique quelconque. Cette disposition est caractérisée en premier lieu par le fait que pour chaque soupape l'action de fermeture , exercée habituellement par un ou plusieurs ressorts, est ici au contraire exercée par la pression même de la vapeur ; et deuxièmement par ce que , lorsque l'on ferme la soupape de prise de vapeur de la chaudière ,l'asti on de la vapeur sur les soupapes cesse , celles-ci restent large-ouvertes et l'on ob- tient ainsi une très large communication entre les deux chambres du cylindre de la machine à double effet.
Les figures'du dessin annexé représentent schématiquement l'application de l'invention aux soupapes du cvlindre d'une
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motrice quelconque.
La fig. 1 représente une section transversale du cylindre effectuée selon les axes.de la soupape 1 d'admission et de la soupape S de décharge .L'intérieur A du cylindre communique avec la chambre B par le canal dessiné en pointillé ; et au moyen des soupapes I et S .cette chambre B peut être mise respectivement en communication soit aveg la chambre u d'arrivée de la vapeur de la chaudière ,soit avec la chambre D de décharge ,qui commu- ni que avec l'atmosphère. La soupape I est munie d'une queue E qui pénètre avec un léger jeu dans une chambre du cylindre dans laquelle on peut faire arriver de la vapeur par l'orifice G ; et de son côté, la soupape S peut être soulevée par un piston F gui glisse dans une autre chambre du cylindre dans laquelle on peut faire arriver de la vapeur par l'orifice H.
Les orifices G et H sont entr'eux réunis par un conduit ,dans lequel on peut envoyer à volonté de la vapeur provenant de la chaudière.
La fig. 2 représente un système de prise de vapeur de le chaudière,fonctionnant automatiquement à l'ouverture de la prise de vapeur principale pour le cylindre; ce système utilise un régulateur ou soupape équilibrée de prise de vapeur de type connu , que , bien que tel , il est bon de décrire pour la clarté. Lans ce groupe , la soupape principale M ferme herméti- quement sur un seul siège et , avec sa partie cylindrique infé- rieure , glisse dans un alésage avec un léger jeu. Sur cette soupape .ferme une soupape auxiliaire N, qui peut effectuer une certaine course avant d'entraîner, en l'ouvrant ,la même soupape M. uette soupape N sert à équilibrer la soupape M , ce qu'elle effectue en mettant en communication la chambre 0 avec le milieu dans lequel est plongé tout le groupe et qui se trouve à la pression de la chaudière.
Elle sert également pour le démarrage; lorsque la soupape N est ouverte et la soupape M encore fermée, la vapeur passe de la chambre 0 , à travers le petit trou P,
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dans la tuyauterie amenant la vapeur au cylindre ,et peut donc y atteindre graduellement la même pression qu'en la chaudière.
Pour le but que l'on se propose , 1 on aménage dans ce régula- teur un trou E , que l'on relie avec les orifices G et H au moyen de conduits opportuns : de cette façon , dès que l'on commence à ouvrir le régulateur et avant même que dans la cham- bre Q la pression puisse avoir atteint une valeur appréciable, la, chambre 0 est portée à la pression de la shaudière et cette pression est transmise aux chambres de l'appendice E et du pis- ton F.
Le mode du fonctionnement du dispositif est le avivant :
Aussi longtemps que le régulateur est fermé , il n'y a pas de pression dans les chambres de l'appendice E et du piston F, qui communiquent avec la chambre 0 ,ni non plus dans la cham- bre u, qui communique avec la chambre Q ;et par conséquent ,par le manque de toute différence de pression , aucune poussée n'agit de bas en haut ni sur l'appendice E et sur le piston F, ni sur les tiges des soupapes I et S, et donc par l'action de leur pro- pre poids ces soupapes restent large-ouvertes et le fluide que le piston déplace dans le cylindre par son mouvement de va-et- vient passe d'une chambre à l'autre de celui-ci,sans rencontrer de résistance appréciable.
Ouvrons maintenant le régulateur pour mettre en marche la motrice.
(jette manoeuvre établit Immédiatement l'équilibre entre la chambre 0 et l'intérieur de la chaudière ; et avant même que , travers la chambre Q, la pression dans la chambre C ait atteint une valeur appréciable dans les chambres de l'appendice E et du piston F l'on aura largement dépassé la pression minima nécessaire pour vaincre toutes les résistances qui peuvent s'op- poser au soulèvement des soupapes I et S ;
cessoupapes se sou- lèvent donc du premier coup en prenant leur position de travail, soit en contact avec leur siège,soit en butée contre le mécanis-
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me de distribution qui commande les soupapes mêmes .Le moteur peut alors démarrer et fonctionner régulièrement .puisque les sections de la tige de la soupape I et du piston F sont calcu- lées de telle sorte que les pressions respectivement dans la chambre u et dans la chambre du piston F soient largement suf- fisantes à assurer aux soupapes I et S les accélérations maxima de fermeture en dépendance du mécanisme de distribution et de la vitesse de la machine.
Tandis que pendant la marche à régulateur ouvertle pis- ton F glisse continuellement dans sa cavité et remplace entiè- rement le ressort ordinaire de rappel de la soupape de décharge- l'appendice E ne sert que pour les démarrages pendant la mar- che normale ,elle ne se trouve soumise qu'à la différence, sou- vent minime , existant entre les pressions qui règnent dans sa propre cavité et dans la chambre u. Le ressort de la soupape
I n'est donc pas remplacé précisément par l'appendice E, mais plutôt par la tige de la même soupape L.
Le jeu existant entre l'appendice E et la cavité qui la reçoit sert L rendre plus facile la construction et 6. éviter un contact et des frottements inutiles ; il ne cause aucune perte de fluide ,puisque le fluide qui échappe autour de F passe dans la chambre u et va encore effectuer un travail utile dans le cylindre.
Lorsque la machine est démarrée , on pourrait intercepter la communication directe qui existe entre les orifices G - h et la chambre -J: en effet , la pression dans la cavité où glis- se le piston F pourrait être assurée par communication avec la chambre u , au moyen du jeu qui existe entre l'appendice E et les parois de sa cavité , et puis par le tuyau qui relie les orifices G et H.
la communication directe est toutefois néces- saire pour le démarrage ,afin d'éviter le danger que , à régu- lateur à peine ouvert , le peu de vapeur qui arrive Gans la chambre u n'aille directement l'échappement , à travers les
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soupapes 1 et S grand-ouvertes ,sans atteindre dans la chambre G la pression initiale nécessaire pour porter d'abord les sou- papes en position de travail.
Au lieu du régulateur décrit ci-dessus, on peut employer n'importe quelle autre soupape de prise de vapeur, à condition qu'elle soit pourvue d'une chambre d'équilibrage ,atteignant de suite,dans la première phase d'ouverture de la prise ,la pression de la chaudière .On peut également employer un robinet de prise indépendant,établissant une communication de la chau- dière avec les orifices G et H. Ce robinet,d'un type connu quelconque , et ce pourra- être une soupape,sera actionné à la main arbitrairement par le machiniste , ou bien il sera relié mécaniquement par n'importe quel moyen connu , au dispositif demanoeuvre de la soupape princ i pale de prise de la vapeur, de manière que , au moment opportun , le fonctionnement automa- tique soit assuré.
Le schéma de la fig. 1 se rapporte à l'une des nombreuses formes d'exécution que le dispositif peut affecte,r ; ce schéma pourra subir n'importe quelle variante dans la forme et dans la disposition des soupapes ,sans sortir des limites de la. pré- sente invention ,c.a.d. sans cesser de répondre aux caractéris- tiques de l'invention même. Notamment,les soupapes pourraient se déplacer horizontalement et même être renversées,pourvu qu'on ait soin d'appliquer,soit directement aux soupapes , soit au mécanisme de distribution ,des forces qui maintiennent ces soupapes ouvertes,ainsi que cela est obtenu par simple gravité dans l'exemple d'exécution décrit ci-dessus.
EMI5.1
R E V END l v A T l 0 S .
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Arturo CAPROTTI, Engineer in Milan (Italy) Via Pergolese 2. for: "Valves without springs with automatic balancer for steam distribution".
The present invention relates to a special arrangement of the distribution valves in steam or elastic fluid engines of any kind. This arrangement is characterized in the first place by the fact that for each valve the closing action, usually exerted by one or more springs, is here on the contrary exerted by the pressure of the steam itself; and secondly by the fact that, when one closes the steam intake valve of the boiler, the asti on of the steam on the valves ceases, these remain wide-open and one thus obtains a very wide communication between the two chambers of the cylinder of the double-acting machine.
The figures of the accompanying drawing schematically represent the application of the invention to the valves of the cylinder of a
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any motor.
Fig. 1 shows a cross section of the cylinder taken along the axes of the inlet valve 1 and the discharge valve S. The interior A of the cylinder communicates with the chamber B through the channel drawn in dotted lines; and by means of the valves I and S. this chamber B can be placed respectively in communication either with the chamber u of the steam inlet of the boiler, or with the discharge chamber D, which communicates only with the atmosphere . The valve I is provided with a tail E which penetrates with a slight clearance into a chamber of the cylinder into which steam can be made to enter through the orifice G; and for its part, the valve S can be lifted by a piston F which slides into another chamber of the cylinder in which steam can be brought in through the orifice H.
The ports G and H are joined together by a conduit, into which steam can be sent at will from the boiler.
Fig. 2 shows a boiler steam intake system, operating automatically when the main steam intake for the cylinder is opened; this system uses a known type of balanced vapor intake regulator or valve, which, although such, is best described for clarity. In this group, the main valve M closes tightly on a single seat and, with its lower cylindrical part, slides into a bore with a slight play. On this valve closes an auxiliary valve N, which can perform a certain stroke before driving, by opening it, the same valve M. This valve N serves to balance the valve M, which it does by putting the chamber 0 in communication with the medium in which the whole group is immersed and which is at the boiler pressure.
It is also used for starting; when the valve N is open and the valve M still closed, the vapor passes from the chamber 0, through the small hole P,
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in the piping bringing the steam to the cylinder, and can therefore gradually reach the same pressure as in the boiler.
For the intended purpose, 1 a hole E is made in this regulator, which is connected with the ports G and H by means of suitable conduits: in this way, as soon as one begins to open the regulator and even before the pressure in chamber Q can have reached an appreciable value, chamber 0 is brought to the pressure of the boiler and this pressure is transmitted to the chambers of appendix E and of the pis- your F.
The operating mode of the device is as follows:
As long as the regulator is closed, there is no pressure in the chambers of appendix E and piston F, which communicate with chamber 0, nor in chamber u, which communicates with chamber. chamber Q; and consequently, by the lack of any pressure difference, no thrust acts from bottom to top neither on the appendix E and on the piston F, nor on the valve stems I and S, and therefore by the action of their own weight these valves remain wide-open and the fluid which the piston displaces in the cylinder by its reciprocal movement passes from one chamber to the other of the latter, without encountering appreciable resistance.
Now let's open the regulator to start the motor.
(This maneuver immediately establishes the equilibrium between chamber 0 and the interior of the boiler; and even before, through chamber Q, the pressure in chamber C has reached an appreciable value in the chambers of appendix E and of piston F, the minimum pressure necessary to overcome all the resistances which may oppose the lifting of the valves I and S will have been greatly exceeded;
these valves are therefore raised the first time by taking their working position, either in contact with their seat or in abutment against the mechanism.
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valve which controls the valves themselves. The engine can then start and run smoothly. since the sections of valve stem I and piston F are calculated so that the pressures in chamber u and in chamber piston chamber F are largely sufficient to provide the valves I and S with maximum closing accelerations depending on the distribution mechanism and the speed of the machine.
While during open governor operation the piston F continuously slides in its cavity and completely replaces the ordinary return spring of the relief valve - appendix E is only used for starting during normal operation, it is only subject to the difference, often minimal, existing between the pressures which reign in its own cavity and in the chamber u. Valve spring
I is therefore not replaced precisely by appendix E, but rather by the stem of the same valve L.
The clearance existing between the appendix E and the cavity which receives it serves L to make construction easier and 6. to avoid unnecessary contact and friction; it does not cause any loss of fluid, since the fluid which escapes around F passes into the chamber u and will still do useful work in the cylinder.
When the machine is started, we could intercept the direct communication which exists between the ports G - h and the chamber -J: in fact, the pressure in the cavity where the piston F slides could be ensured by communication with the chamber u , by means of the clearance which exists between the appendix E and the walls of its cavity, and then by the pipe which connects the orifices G and H.
however, direct communication is necessary for starting, in order to avoid the danger that, with the regulator barely open, the little steam which arrives in the chamber u goes directly to the exhaust, through the
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valves 1 and S wide open, without reaching the initial pressure in chamber G necessary to first bring the valves to the working position.
Instead of the regulator described above, any other steam intake valve can be used, provided that it is provided with a balancing chamber, reaching immediately, in the first phase of opening of the outlet, the pressure of the boiler. We can also use an independent tap, establishing communication between the boiler and ports G and H. This tap, of any known type, and it could be a valve, will be actuated by hand arbitrarily by the machinist, or it will be mechanically connected by any known means, to the operating device of the main steam intake valve, so that, at the appropriate time, the automatic operation is ensured.
The diagram in fig. 1 relates to one of the many embodiments that the device can affect, r; this scheme may undergo any variant in the shape and in the arrangement of the valves, without going beyond the limits of the. present invention, ie. without ceasing to meet the characteristics of the invention itself. In particular, the valves could move horizontally and even be reversed, provided that care is taken to apply, either directly to the valves or to the distribution mechanism, forces which keep these valves open, as is achieved by simple gravity. in the execution example described above.
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R E V END l v A T l 0 S.
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