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Distribution par soupapes pour machines à vapeur lucomotives et marines .
L'invention se rapporte aux distributions par soupapes pour machines à vapeur locomotives et marines dans lesquelles les queues des soupapes sont disposées parallèlement à l'axe du cylindre et dont les extrémités pénètrent dans un logement traversé par l'arbre de dis- tribution.
Ce logement est, toutefois, très petit et c'est pourquci la construction du dispositif de commande des queues de soupape doit être très ramassée , La comman- de des soupapes de ces machines à vapeur locomotives ou marines s'effectuait jusqu'à présent à laide de cames
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ou de doigts rotatifs ou. oscillants qui agissaient sur les Queues de soupape soit directement soit par l'inter- médiaire de leviers oscillants à bras unique;
on utili- sait aussi des dispositifs de commande composés de galets et de camas , Ses deux systèmes de commande présentent l'avantage de n'exiger qu'une place très réduite et ré-- pondent, par suite$ aux nécessités d'une construction ra- massée Les commandes par cames comportent toutefois cet inconvénient que les faces des cames et celles des organes de distribution commandés par elles frottent les unes contre les autres, ce qui a pour conséquence des pertes par frottement élevées et une usure rapide En ce qui concerne les commandes à galet% si l'usure est assurément ralentie, il ne s'en produit pas moins des ouvertures de soupape manquant de netteté si l'on veat éviter les chocs et remploi de cames abruptes .
Les commandes par leviers roulants utilisées dans les machines fixes évitent les inconvénients, car les surfaces coopérantes ne subissent pour ainsi dire aucune usure et Iton obtient une ouverture des soupagee exempte de choc mais qui ne s'en effectue pas moins avec une grande accélération . Toutefois.. on n'a pas encore utilisé de commande à leviers roulants de ce genre pour les machines locomotives et marines parce que, sous la forme connue qu'elles revêtent dans le cas des machines fixes, elles ne permettent pas une construction ramas. sée telle que l'exigent les locomotives et les machines marines .
La présente invention a donc pour objet de combiner les avantages indiqués ci-dessus des commandes
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par leviers oscillants avec ceux des commandes par le- viers roulante, à l'effet d'obtenir une commande dont la construction soit d'une part aussi ramassée que celles des commandes par doigts oscillants et assure d'autre part une usure aussi faible ainsi qu'une ouverture de soupape aussi exempte de choc tout en étant aussi rapide güe- clans le cas de commandes par leviers roulants .On a résolu, ce problème en construisant sous forme de le- viers roulants les doigts oscillants lesquels.* on le sait,
sont calés sur un arbre de distribution et impri- ment aux leviers oscillants comportant rles faces d'appui de roulement des déviations telles qu'ils produisent une ouverture des soupapes qui débute sans chocs et s'accélè- re de façon très rapide mais continue . Dans ce cas., les deux leviers roulants par lesquels sont actionnées les soupapes d'admission et d'échappement sont établis sous forme de leviers roulante à double actionnât sont calés!) de mime qua les paires de. leviers roulants d'appui qui leur sont affectés, à 180.
l'un slap l'autre, . l'invantion a en outre pour bbjet un dispos!..... tif compensateur de pression adapté à ce nouveau mode de commande par leviers à roulement èt destiné à intervenir lorsque la locomotive marche à régulateur fermée dispos sitif dont le principe réside en ce que les leviers rou- lente d'appui qui sont actionnés par un levier roulant oscillant et qui actionnent les soupapes d'admission peuvent être amonés, au moyen d'un piston abaisseur sou- mis à. Inaction de la vapeur soma pression ou à celle d'un ressort dans une position correspondant à l'ouverture des soupapes ,
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Un mode dexécution de l'invention est repré- senté à titre d'exemple au dessin où la fige 1 est une coupe longitudinale de la botte de distribution suivant la ligne A-B de la fig. 2 tandis que la fig. 2 est une coupe longitudinale suivant la ligne C-D de la fig. 1;
la fig. 3 représente à échelle agrandie uns coupe trans- versale du logement de l'arbre de distribution ,
Sur le cylindre à vapeur 1 est monté une botte de distribution 2 dans la chambre d'admission 3 de la- quelle la vapeur vive arrive par un raccord 5 tandis que la vapeur d'échappement quitte la chambre d'échappement 4 par le raccord 6 Les queues 7 des soupapes d'admis- sion 8, de même que les qu.eu.es 9 des soupapes d'échappe-- ment 10 sont disposées parallèlement à taxe du cylindre et pénètrent par leurs extrémités libres dans une botte cylindrique 11,
laquelle est emmanchée dans une partie cylindrique 12 de la boîte de distribution 2 et dans la- quelle l'arbre de distribution escillent 15 est monté par l'intermédiaire des manchons 13 et 14 Les soupapes d'ad- mission 8 sont appliquées sur leurs sièges respectifs? @ soit par des ressorts par la pression de la vapeur* en vue de ce dernier résultat, la queue de soupape 7 Polit être prolongée et munie d'un petit piston 16 sur lequel de la. vapeur vive est amenée à agir par une étroite conduite 17 (partie droite de la fige 2)
Les ressorts 18 qui assu- rent la fermeture des soupapes d'échappement 10 sont montés à l'extérieur de la botte de distribution 2 de fa- çon qu'ils soient soustraits à l'action de la vapeur et qu'ils soient plus accessibles Les queues des soupapes sont toutes, de manière connue, guidées dans des :
roux,*
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réaux rapportés 19 et leur étanchéité est assurée au moyen de joints à labyrinthe 20 ,
Sur l'arbre de distribution 15 sont calés à
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1808 l'an de l'autre deux leviers roaiants oscillants 21. et 22 dont le premier 21 assura la commande de la son*,, pape d'admission 8 et le second 22 celle de la soupape d'échappement 10 Les deux leviers roulants de commande 21 et 22 sont symétriques l'un de l'autre et coopèrent respectivement avec les leviers oscillants 23 et 24;
, lesquels présentent les portées de roulement 23' et 24' et agissent par leurg extrémités libres respectivement sur les queues de soupape ? et 9 . Les faces de roulement actives respectives 21' et 22' des leviers à roulement oscillant 21 et 22 ont l'allure de cames très aplaties (fige 3) .,Les axes 25 des leviers 23, de même que les
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axes'26 des leviers 24 sont disposés relativement aux 'axes des, leviers roulants 21 et 22 de telle sorte que* aa cdttrs de leur mouvement d 1:
osoil1al<.jdn dans le sens de las. flèche de la fig, 5 ces leviers agissent dans le sens d*an *mouvement de roulement eue les. leviers 23 et 24 qui forment les portées de r011le#a.n,t 23t et 24 # e àmoave- ment de reniement réside ainsi qu'il est indiqué à la. fig,. 3.11 en ce ql1'$ br&sdtabord très court mais croissant ensuite de façon continue et très rapide du doigt oscil- lant 21 construit sons forme de levier à reniement est amené à agir sur un bras primitivement long mais se rac-
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aourcieeaot ensuite très rapidement du levier roulant riappti 2j ;:
cette accasion, les leviers roulants à'apl pui 2$ et 2# dévient en sens inverse des leviers roa- lants 21 et 22.11 en résulte une ouverture exemple de
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choc mais qui ni en est pas moins extrêmement'rapide des soupapes * Somme les surfaces 21' et 23' ne décrivent pour ainsi dire aucun mouvement de glissement relative- ment liane à l'autre, il ne se produit pratiquement pas de frottement entre elles et; par conséquente pas d'u- sure .Les leviers 21 et 22 continent à dévier, ee sont les parties extrêmes arrondies 21" et 22" des faces de roulement 21' et 22' qui sont amenése à agir sur les extrémités des faces de roulement 23' et 24' des leviers roulants d'appui 23 et 24 .
Les parties arrondies 21" et 22" n'agissent désormais plus parement comme des surfa- ces roulantes, mais du fait qu'elles frottent sur les faces des leviers roulants d'appui 23 et 24 à la manié'* re de cames ou de doigts oscillants;.
Aux parties arron- dies 21" et 22" ainsi qu'aux extrémités des faces de rou- lement 23' et 24t il se produit par conséquent$ en fait, un frottement et une usure) mais ils sont d'une part très faibles parce que les leviers roulants 21 et 22 de même que les leviers d'appui 23 et 24 ont une très gran- de largeur (fig.
2), et d'autre partcette usure aux points indiqués nta pratiquement aucune influence sur les conditions d'ouverture de la machine ,L'ouverture des soupapes, c'est-à-dire l'admission, la pénétration anticipée et la compression se produisent en fait pure- ment par un effet de leviers roulants et ne dépendent exclusivement que de l'état des faces de roulement 21', 22', 23' et 24', lesquelles ne subissent pratiquement aucune usure Une usure des faces arrondies 21" et 22" ainsi que des extrémités des faces de roulement 23' et
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24t a pour saule conséquence Quer, dans le cas de degrés d*admission élevés, les grandes levées des soupapes finis- sent à la longue par être diminuées de quelques fractions de millimètre ce qui est sans importance pratique ,
Du fait que Inaction par leviers roulants est
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amenée à s'exercer aa début de la levée des soapapes, atest-à-d1re pour les phases du processus de distribution pour lesquelles leurs avantages se manifestent dans toute leur plénitude et que d'autre part, pendant la phase du
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processus de distribution Ecestàdire pendant la pleine ouverture) pour laquelle les inconvénients d'une commande par doigts oscillants ou par cames sont pratiquement sans
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conséquences la commande par leviers roulants se trans- forme en une commande par doigts oscillants ou par cames:
)' les avantages de ces deux modes de commande se trouvent réunis dans toute la masure possible sans qu'on ait à en
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subir les désjvantages principaux , Le rapport de transmission entre les leviers
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roulants 2!J 22 et les leviers roulants d*appui 23 24 et, par saite, la vitesse d*ouverture des soupapes.* peu. vent être encore augmentés en disposant les queues 7 des soupapes dtadmission 8 un peu. au-dessous de ltaxe de ]-'arbre de distribution 15 et, au. contraire) les queues 9
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des soupapes d t échappement 10 un peu au-dessus de cet axe (fig.
1), ,
La mode de commande conçu conformément à l'invention permet en outre un dispositif très simple pour
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ré&liser 1<équilibrage de 1 pression lorsque la locomo- tive à vapeur marche à régulateur fermée dispositif qui va. être décrit dans ce qui suit :
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Les leviers d'appui roulants 23 et 24 sont construits en forme de leviers coudés dont les bras 27 sont dirigés l'un vers l'autre de façon que leur extré- mités se touchent presque lorsque le levier roulant 21 occupe sa position moyenne (fige. 1 et 3). Dans un pro- longement 28 de la partie 12 de la boite est monté un petit piston abaisseur 29 dont l'étanohéité est assurée par des rainures en labyrinthe.
L'extrémité inférieure de ce piston 29 repose sur les bras 27 des deux leviers d'appui roulants 23 et 24, tandis que son extrémité supérieure est soumise à l'action de la vapeur vive amenée au moyen d'une conduite 30. Lorsque les soupapes d'admission 8 sont fermées par la pression de la vapeur, il faut que le piston abaisseur 29 soit calculé de telle sorte que la pression de vapeur qui agit sur lui soit plus faible que la pression de fermeture exercée sur l'une-des soupapes d'admission 8, afin d'éviter, la machine étant en marche normale l'ouverture des soupapes' d'admission par le piston abaisseur 29.
Pendant le mouvement d'oscillation tant du levier roulant 21 que des deux leviers d'appui roulants 23, le piston 29 demeure complètement au repos carpen- dant que l'un des leviers d'appui roulants décrit son mouvement d'oscillation, il continue à être supporté par le bras 27 de l'autre levier d'appui roulant. Lorsque, la locomotive marohant à régulateur fermé, les soupapes d'admission 8 ne sont plus fermées par la pression de la vapeur, le piston 29 pénètre, sous l'action de la pression de la vapeur vive, plus profondément dans le logement 31 de l'arbre de distribution et abaisse les bras 27
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des deux leviers d'appui roulants 23.
Ces derniers se trouvent, de ce fait, écartés du levier roulant 21, les deux soupapes dadmission demeurent ouvertes et le levier roulant 21 oscille à vide entre les deux leviers d'appui roulants 23. Les deux côtés du cylinare communiquent alors entre.eux par les conduites d'admission et la vapeur (ou l'air) qu'ils contiennent peut, comme on le sait, passer d'un coté à l'autre sans tension. Bien entendu, le piston abaisseur peut aussi n'être soumis à l'action de la Vapeur vive qu'au moment précis du passage à. la marche à régulateur fermé.
C'est ce mode de commande qu'on choisira lorsque les soupapes d'admission sont fermées non pas par la pression de la vapeur mais au moyen de ressorts
Le petit piston abaisseur 29 peut aussi être actionné autrement que par de la vapeur vive, par exemple à l'aide d'un ressort dont la force qui s'exerce dans le sens d'une ouverture, des deux soupapes d'admission,est toutefois pins faible que la force de fermeture de la vapeur vive qui s'exerce sur les soupapes d'admission.
Lorsque la vapeur est arrêtée pendant la marche à régu- lateur fermé, l'action du ressort s'exerce de façon complète sur le piston 29 et ouvre simultanément les deux soupapes d'admission 8.
Le dispositif décrit, destiné à assurer l'équi- librage de,la pression en marche à régulateur fermé, n'est pas seulement applicable au cas de commandes par leviers roulants constituées conformément à l'invention, mais à ceux de toutes les commandes dans lesquelles les soupapes sont actionnées au moyen de leviers intermé-