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La présente invention a pour objet des perfectionnements ap- portés aux collecteurs de surchauffeurs à soupapes multiples équi- librées principalement dans le but d'obtenir la mise en action automatique du souffleur des la fermeture du régulateur, d'amé- liorer aussi l'équilibrage des soupapes, et de réduire l'encom- brement de l'ensemble, tout en permettant une inspection facile des divers organes.
Sur l'arbre à cames est montée une came spéciale agissant sur un clapet d'admission de vapeur surchauffée au souffleur et dont le calage est tel que lorsque les soupapes du régulateur sont fermées, ledit clapet est soulevé de son siège en vue de faire fonctionner ces soupapes. Chacune des soupapes comprend essen- tiellement un corps équilibré, à l'intérieur duquel est disposé un clapet dont le soulèvement précède celui du corps de soupape et a pour objet d'égaliser les pressions régnant au-dessus et au- dessous du corps de soupape de manière à l'équilibrer et à en ren- dre la manoeuvre aisée.
Ces soupapes sont commandées, de préfé-
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rence successivement, et à la manière connue par un arbre à cames qui est actionné à distance, de la cabine du mécanicien, par une commande appropriée telle qu'un câble relié au levier du régula- teur, avec interposition d'un ressort rappelant le régulateur à la position fermée.
Enfin, les collecteurs du surchauffeur sont enfermés dans une enveloppe étanche à l'intérieur de la boite à fumée et l'on peut avoir accès aux organes qu'elle renferme grâce à des volets montés sur la virole de boîte à fumée.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, don- né à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'in- vention peut être réalisée.
Fig.1 est une section longitudinale suivant l'axe d'une loco- motive dans laquelle le perfectionnement est introduit.
Fig.la est une vue partielle agrandie de la Fig.1.
Fig.2 est une coupe avec décrochement , la partie gauche étant prise suivant la ligne 2L-2L de la Fig.l et la partie droite sui- vant la ligne 2R-2R de la Fig.l.
Fig,3 est également une coupe composée, la moitié gauche étant prise suivant la ligne 3L-3L de la Fig.l et la moitié droite sui- vant la ligne 3R-3R de la. Fig.l.
Fig,3a est une vue semblable à la Fig.la et montre une variante
Figs. 4, 5,6 et 7 sont des vues de détail des parties utilisée
Figs. 8a, 8b et 8c sont des vues plus ou moins schématiques qui montrent trois différentes positions du levier de commande et la position correspondante d'une des soupapes.
Fi.9 est une vue fragmentaire en élévation de la partie su- périeure d'une locomotive démontrant le mécanisme perfectionné de commande des soupapes.
Fig.10 est une coupe détaillée d'un des éléments de Fig.9.
La locomotive à laquelle l'invention est appliquée est d'un type ordinaire comportant un surchauffeur à tubes à fumée.
Sur la plaque tubulaire avant 1 sont montés des tubes à fumée
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2-2 qui conduisent les gaz de combustion de la boite à feu à la boite à fumée de la locomotive , d'où. ils s'échappent par la hotte 3 et la cheminée 3a. Dans ces tubes 2-2 sont disposés des éléments surchauffeurs 4-4 dont les extrémités sont fixées au collecteur 5.
Ce collecteur comprend deux jeux de doigts ou branches emboîtées
6-6 et 7-7. Tous les doigts 6 communiquent avec le compartiment 8 et les doigts 7-7 communiquent avec la chambre 9 par les passages
10-10.
La paroi supérieure 11 de chacun de ces passages 10 est incli- née sur une certaine longueur et se raccorde aux faces supérieures des doigts 7-7 de façon à donner amplement passage à la vapeur de ces doigts vers la chambre 9. Cet agencement constitue une des particularités de l'invention. Les doigts sont séparés sur trois cotés du reste de l'enveloppe du collecteur pour permettre la li- bre dilatation et contraction de ces doigts par rapport au reste de l'enveloppe. Cette particularité n'est pas une nouveauté.
Ce- pendant, l'arrangement figuré du collecteur spécialement en ce qui concerne les dimensions avant et arrière est nouveau et obtenu en diminuant l'espace d'air 12 qui sépare les doigts de l'enveloppe à l'avant. Les éléments surchauffeurs 4-4 ont leurs deux orifices d'entrée respectivement en communication avec un doigt 6 et avec un doigt 7. La fixation de ces éléments au collecteur sera décrite en détail plus loin.
La chambre d'admission communique avec la tubulure 13 qui, son tour, est en libre communication ouverte avec le tuyau 14 d'admission de la vapeur de la chaudière.
La vapeur arrive du dôme de la locomotive par le tube d'ad- mission 14, la tubulure 13 et passe dans l'espace 8 d'où elle se rend dans les différents doigts ou collecteurs secondaires 6-6.
De là elle passe aux éléments 4-4 et elle se rend ensuite aux doigts ou collecteurs secondaires 7-7 à l'état surchauffé, et de là à la chambre 9 par les passages 10-10.
Des soupapes sont logées entre le collecteur et les tuyaux .d'admission de vapeur 15-15 de façon que le collecteur et les
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tuyaux 15-15 soient toujours remplis de vapeur. Ces tuyaux 15-15 communiquent avec une chambre intermédiaire 16. la chambre 16 est séparée de la chambre 9 au moyen de la cloison 16a. Cette cloison 16a a une série d'ouvertures, le nombre de ces ouvertures est de quatre dans le cas de la figure. Ces ouvertures sont mu- nies de sièges 17-17 sur lesquels reposent les soupapes 18-18. une de ces soupapes est représentée en détail à la Fig.1a, Elle comprend un corps en forme de disque 19 et un prolongement vers le bas 20. Au-dessus du corps en forme de disque se trouve la partie annulaire 21 portant un piston d'équilibrage 22.
Ce pis- ton d'équilibrage se déplace dans l'alésage 23 du chapeau 24 qui ferme l'ouverture 25 pratiquée dans la paroi supérieure du collec- teur. Le passage 26 traversant la partie 21 communique à son ex- trémité inférieure avec l'espace 16. Son extrémité supérieure est contrôlée par un clapet 27. La partie 20 de la soupape est pourvue d'un guide cylindrique dans lequel la tige 28 fait corps avec le clapet 27 et peut se déplacer.
Le prolongement 20 se meut dans un guide 29 faisant corps avec le siège 17 au moyen d'une araignée 30, La soupape est ajustée de façon à glisser aisément pour que la vapeur s'évacue facilement dans la chambre d'équilibrage au sommet de l'espace 9. Si on le désire, un petit passage de la chambre 9 dans le chapeau peut être prévu. Le chapeau 24- est de toute façon étanche dans le collecteur La description qui précède s'applique aux quatre soupapes repré- sentées.
Les soupapes décrites sont commandées par la tige de commande 31. Cette tige peut tourner et est actionnée de la cabine par un mécanisme qui sera décrit plus loin. La tige est pourvue pour chaque soupape d'un doigt de commande 32 (Fig.la). Ce doigt, au début de rotation de la tige 31, à la façon d'un balancier de pen- dule, engagera la tige 28 du petit clapet pilote, le soulevant de son siège et permettant à la vapeur qui a passé de l'espace 19 dans le chapeau, de sortir par le passage 26 dans l'espace 16.
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Tant qu'il régnait une pression dans le chapeau 24, la soupape était déséquilibrée comme le montre la figure. La pression sur la face supérieure du disque 19 était équilibrée par la pression dans la direction opposée sur la face du piston 22, tandis que la pression sur la face supérieure du piston 22 n'était pas contre- balancée par la pression dans l'espace 16. L'évacuation de la pression du chapeau 24. a pour résultat l'équilibrage de la soupa- pe, de sorte que lorsque le mouvement de rotation de la tige 31 et du doigt 32 se poursuit, la poussée du doigt sur le prolongement 20 soulevé aisément la soupape 18 de Ion siège,
On peut appliquer tout moyen d'équilibrage connu à chaque soupape sans sortir du cadre de l'invention.
Dans la pratique les doigts 32 des différentes soupapes sont arrangés pour.que celles-ci ne s'ouvrent pas simultanément mais l'une acres l'autre. De cette fagon, la quantité exacte de vapeur désirée par la mécanicien est aisément réglée avec précision et certains autres avantages sont obtenus..
Quand le mécanicien ferme à nouveau une des soupapes,, en tour- nant l'arbre 31 dans la direction opposée jusqu'à ce que le disque
18 et le clapet 27 reposent sur leurs sièges respectifs,la vapeur passera rapidement par le piston 22 dans le chapeau creux et la pression ainsi accumulée dans le chapeau maintiendra la soupape et le clapet pilote. sur leurs sièges.
Du fait que chaque soupape est munie de son propre mécanisme d'équilibrage, il résulte que l'action d'équilibragedes soupapes est pratiquement instantanée, une petite quantité de vapeur du chapeau sortant par le passage 26 en un temps pratiquement négli- geable. ,
Pour faciliter l'accès au chapeau 24 et aux soupapes, comme pour leur insertion, inspection ou rodage, la virole de boîte à fumée est coupée en 34-34 et deux couvercles 35-35 pivotant autour dés charnières 36-36 ferment les orifices 34.
Un des avantages de la disposition des moyens de réglages entre
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le surchauffeur et le compartiment contenant les soupapes est que l'on peut toujours obtenir de la vapeur surchauffée pour les dif- férents auxiliaires.
Dans l'exemple donné on a figuré deux soupapes commandant l'arrivée de vapeur aux souffleurs. Il est de pratique courante, et cela peut être une nécessité réelle pour le mécanicien, d'ou- vrir les souffleurs dès qu'il a fermé le régulateur, S'il ne le fait pas, la cabine est immédiatement envahie par la fumée sortant de la porte de chargement du foyer puisqu'il n'y a pas de vapeur d'échappement pour provoquer un tirage forcé et entraîner ces gaz par la cheminée. Dans la disposition figurée, la mise en oeuvra- du souffleur se produit automatiquement.
La tubulure 37-37 qui est reliée aux souffleurs 37a-37a regoit la vapeur par le passage 38 qui communique avec la chambre 9 par l'orifice 39 comme le montre la Fig.8c. Cet orifice 39 est con- trôlé par un petit clapet 40 qui porte une tige 41 s'étendant vers le bas et traverse la cloison 16a. La tige 31 est munie d'un pe- tit doigt 42 qui vient en contact avec l'extrémité inférieure de la tige 41 pour ouvrir le clapet 40. La position angulaire de ce doigt 42 sur la tige 31 est telle que le clapet 40 soit mis en mouvement au moment voulu par rapport aux soupapes 18. La Fig. 8a montre la position de la tige 31 et ,du doigt 42 quand toutes les soupapes sont fermées.
Au début du mouvement du levier 42 dans la position montrée à la Fig.8b, le clapet 40 est soulevé et de la vapeur est ainsi admise au souffleur. Aucun des doigts 32 n'est alors engagé avec la soupape ou son clapet pilote. Un mou- vement plus accentué du levier 42 qui passe à la position montrée à la Fig.8c permet au clapet 40 de reposer sur son siége et au même moment, la première des soupapes pilotes commence à s'ouvrir et est suivie aussitôt par l'ouverture de la soupape correspondante pratiquement, les deux clapets 40 contrôlant l'admission de la va- peur aux tubulures 37, sont mis en mouvement simultanément, cha- cun par un doigt 42. Lorsqu'il n'y a qu'un souffleur,, il n'y aura évidemment qu'un de ces clapets.
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La variante représentée à la Fig. 3a sera maintenant décrite brièvement. La principale différence consiste en ce que la par- tie inférieure 20 de la soupape principale est séparée du corps
18 de la soupape.
Le corps proprement dit 18 et le piston 22 sont d'une forme telle qu'ils peuvent être aisément usinés dans une barre pleine.
La vapeur s'échappant du chapeau 24 lors de l'ouverture du cla- pet pilote, passe dans la cavité Inférieure 16 par les orifices
45-45. Dans ce mode de réalisation, au début de son mouvement de rotation.,l'arbre 31, à la façon d'un balancier de pendule, soulève le prolongement du clapet pilote et la partie 20 simul- tanément. Le jeu 46 entre la partie 20 et le corps de la soupape retarde le mouvement de ce dernier et permet au clapet pilote de rester ouvert un instant et à la pression dans le chapeau de tomber.
Pour fixer les têtes des éléments de surchauffe au collecteur, on se sert dans le cas présent de moyens qui ne diffèrent que lé- gèrement de ceux employés jusqu'.ici. Le couvercle 35 donne accès très aisément au-dessus du collecteur et il est logique et facile de placer les écrous 47-47 sur le dessus du collecteur où il peu- vent être aisément inspectés ou serrés. Les boulons 48-48 s'éten- dent à travers les chambres d'air latérales à la manière nabi- tuelle. Leurs têtes 49-49 s'engagent sous les brides 50-50.
Entre ces brides et les têtes élargies 60-60 des éléments surchauffeurs sont interposés les joints habituels 61-61... Sous les écrous 47- 47-sont disposés desjoints carrés 65-.65 et le joint spécial 65a, tous deux représentés en détail Fige'. 6-7, Il est désirable d'avoir facilement accès au-dessus du collecteur et les couvercles 35 sont arrangés dans ce but. Il est nécessaire cependant d'avoir une fermeture étanche afin d'éviter l'aspiration de l'air dans la boîte à fumée.
Au lieu d'essayer de rendre étanche le joint des couvercles 35, ces couvercles étant fréquemment ouverts, on sépare la partie de la botte à fumée qui se trouve au-dessus du collecteur
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du reste de la boite à fumée en la rendant étanche, Dans ce but, la plaque 63 s'étend depuis la plaque tubulaire 1 jusqu'à l'arrière du collecteur et la partie avant de la boite à fumée est séparée de cet espace au moyen d'une plaque 64. Les ouvertures qui pour- raient exister autour des joints carrés 65-65 et le joint spécial 65a sont obturées au moyen de petites plaques 66 et 67 montrées en détail aux Figs. 4 et 5 et placées sous les joints 65 et le joint spécial 65a.
Le mode de commande préféré de l'arbre 31 est représenté Figs.
9 et 10. L'extrémité carrée 70 de l'arbre 31 porte un bras 71 au-
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L'autre bout du ressort porte contre le fond 80 de la chambre 81.
La barre creuse 76 coulisse dans une ouverture du couvercle 82 de l'enveloppe. L'enveloppe est pourvue'd'un support 83 qui est mon- té sur l'enveloppe de la chaudière. De préférence, le câble, à sa sortie de l'enveloppe 81, traverse un tube 84, pour se rendre vers l'arrière de la cabine, ce tube ayant une extrémité montée sur un support 85, établi à l'arrière de la chaudière près de la cabine et l'autre extrémité vissée dans le fond de l'enveloppe 81.
La pression du ressort 79 sur la rondelle 78 fait porter la tige creuse 76 contre cette rondelle et tend à entrainer le câble 73 vers l'avant, quand le mécanicien lâche le levier de distribu- t ion 75. En d'autres termes quand le mécanicien ouvre le, régu- lateur, il comprime le ressort 79 et quand il lâche le levier, le ressort referme le régulateur. Cet arrangement est particulière- ment intéressant pour les soupapes multiples.
Il est évident que des modifications pourront être apportées à l'arrangement ci-dessus sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion.