<Desc/Clms Page number 1>
Commande de soupape par came à longueur de bossage variable, réglable pendant la marche.
La présente invention.a pour objet une commande de soupape pour machines à vapeur, locomotives, compresseurs, moteurs à combustion, etc., par came à longueur de bossage variable, réglable pendant la marche, dans les deux sens, c'est-à-dire en avant et en arrière.
Les dispositifs connus jusqu'à présent, par exem- ple pour machines à vapeur et locomotives., qui permettent un déplacement du point initial de la détente et de la compression dans le diagramme indicateur, sont fort incommo-
<Desc/Clms Page number 2>
des et sujets à une usure extrêmement rapide, surtout lorsqu'il s'agit de machines à soupapes, dont les soupapes sont actionnées par des leviers pendulaires.
Dans d'autres dispositifs plus récents, qui comportent des leviers pour- vus de galets glissant sur des cames à bossages de longueurs différentes montées les unes à côté des autres sur un arbre de distribution susceptible d'être déplacé axialement, le réglage du degré de remplissage par exemple, c'est-à-dire de l'admission et de l'échappement de la vapeur, ne se fait que par échelons suivant le nombre de cames, de telle sorte que si celles-ci sont en grand nombre, pour la marche avant et la marche arrière de la machine, le dispositif com- plet présente des dimensions excessivement grandes, ce qui en rend l'emploi particulièrement difficile en pratique.
Le déplacement rapide de l'arbre de distribution dans le sens axial, par exemple en cas de renversement de la vapeur, n'est alors pas possible, car, notamment lorsqu'il s'agit de machi- nes polycylindriques, le galet de l'un des leviers vient heur: ter le bossage de la came suivante. En outre, pour réduire l'encombrement, on doit limiter la largeur des cames et par conséquent celle des galets des leviers, de telle sorte que ces organes s'usent très rapidement et qu'il en résulte un étranglement de la vapeur.
La présente invention consiste essentiellement à régler la longueur de bossage de l'arbre de distribution non pas par échelons, mais progressivement, dans les deux sens, à volonté, pendant la marche de la machine, en fai- sant tourner ou en déplaçant axiale^ment un élément de régla- ge du dispositif.
EMI2.1
Les dessins annpxép 1" .,..,..,;,-c,,>..,.. t'itr? ':'" ''''''''''''les 1¯.---..- - Les dessin? 1tlli.E'X" S t J ... , -" ,..- ",11 . , t"1;s :;;X:;i-
<Desc/Clms Page number 3>
plusieurs formes d'exécution de l'invention dans leur appli- cation à une machine à vapeur ou une locomotive.
Fig. 1 représentent schématiquement en plan et en élévation de côté., les cames et le galet ou rouleau de com- mande des soupapes.
Fig. 2 montre;ces mêmes organes après décalage des carnes' c'est-à-dire après augmentation de la longueur de bossage, montrant aussi le rouleau, le levier et la soupape.
Figs. 3 à 17 sont des détails du dispositif suivant un mode d'exécution, les Figs. 3 à 5 étant respectivement une coupe transversale, une vue de côté et une vue en plan de la came du milieu, la Fig. 6 une vue en élévation de côté,
Fig. 7 une vue de face et Fig. 8 une coupe transversale sui- vant le ligne A-A de la Fig. 7, Fig. 9 une coupe transver- sale suivant la ligne B-B de la Fig.7, Fig.10 une coupe transversale à travers quatre cames intermédiaires juxtapo- sées, analogues à celle de la Fig. 8, Fig. 11 une vue de côté,
Fig. 12 une vue de face et Fig. 13 une coupe transversale à travers l'une des deux cardes extrêmes. Fig. 14 montre en vue de côté et en coupe transversale une partie de l'arbre de distribution.
Fig. 15 est une vue de côté de la partie coulissante de l'arbre de commande avec le collier de régla- ge, partiellement en coupe, Fig. 16 en est une vue de face et Fig. 17 est une coupe longitudinale de la partie filetée, suivant la ligne C-C de la Fig. 16.
Fig. 18 est une coupe longitudinale du dispositif complet, à échelle réduite.
Fig. 19 est une coupe transversale suivant la li- gne D-D Fig. 18
F'ig. 20 est une vue schématique de la connexion en- tre la roue motrice de la locomotive et le dispositif de com- mande, montrant aussi le cylindre à vapeur.
<Desc/Clms Page number 4>
Fig. 21 montre un autre montage des cames.
Fig. 22 est une forme d'exécution comportant un ressort à boudin, sur lequel le rouleau de commande se dé- place.
Fig. 23 est une vue en plan partielle du disposi- tif suivant la Fig. 22, avec le ressort à boudin tendu.
Figs. 24 à 26 représentent une forme d'exécution comportant des roues dentées.
Figs. 27 et 28 montrent une forme d'exécution com- portant des roues dentées satellites.
Figs. 29 à 31 représentent une forme d'exécution comportant des manchons hélicoidaux Coulissants.
Figs. 32 et 33 montrent une variante du mode d'exé- cution suivant les Figs. 29 à 31.
Figs. 34 à 40 représentent une forme d'exécution qui comporte un ressort à ruban servant d'appui au rouleau de commande.
Les figs. 1 et 2, y compris les vues de profil au bas de ces figures, montrent schématiquement le dispositif de commande. Sur l'arbre de distribution rotatif 1 sont dis- posés un certain nombre de cames 2 pourvues de bossages 3, qui soulèvent le rouleau de commande 4 et avec celui-ci la soupape 5. Les cames 2 peuvent, comme le montre la Fig.2, être décalées l'une par rapport à l'autre, par un dispositif spécial, décrit plus complètement ci-dessous, de telle ma- nière que la came qui se trouve au milieu puisse tourner en avant ou en arrière tandis que les cames adjacentes tour- nent aussi de façon que leurs bossages soient en gradins, ce qui a pour effet d'augmenter la longueur de bossage tota- le et de maintenir ainsi la soupape 5 ouverte pendant la durée voulue.
Les figs. 3 à 17 représentent des détails du dis-
<Desc/Clms Page number 5>
positif servant à décaler les cames ou à régler la lon- gueur de bossage.
L'organe de réglage proprement dit est constitué par la came 3 du milieu, sur les Figso 3 à 5. Cette came fait corps avec le manchon 6 dans lequel est taillé un pas de vis allongé 7, et elle comporte sur chacune de ses faces deux rainures segmentaires 8 diamétralement opposées.
Les deux cames venant de part et d'autre de cette came médiane, Figs. 6 à 9, sont un peu plus minces et présentent en leur centre des ouvertures circulaires 9 dont le diamètre est égal au diamètre externe du manchon 6 des Figs. 3 à 5. Chacune de ces cames latérales présente également de chaque côté deux rainures en arc de cercle 8, les deux rainures de l'une des faces étant diamétralement opposées entre elles, et celles de l'autre face, diamétrale- ment opposées entre elles aussi, étant décalées de 90 par rapport aux premières.
Les rainures 8 servent à relier entre elles des différentes cames,à l'aide de petits ressorts à boudin 10 qu'on place dans ces rainures, de telle manière que l'une des moitiés des ressorts 10 se trouve dans la rainure de l'une des cames et l'autre moitié dans la rainure cor- respondante de la came adjacente.
Cette disposition est représentée sur la Fig.10, dans laquelle quatre cames juxtaposées sont montrées en cou- pe transversale.
Le dispositif comporte de chaque côté une came ex- trême à bossage 3 visible sur les Figs. 11 à 13, chacune de ces cames étant pourvue d'un seul côté d'une douille 11.
Ces deux cames extrêmes possèdent également dans leur face opposée à celle qui porte ces douilles . Il, des rainures
<Desc/Clms Page number 6>
en forme d'arc de cercle 8, comme toutes les autres cames, pour recevoir les ressorts à boudin 10. Dans l'ouverture circulaire 12 de la douille 11 sont ménagées deux rainures longitudinales 14 situées en regard l'une de l'autre, de mê- me qu'un logement de clavette 18 pour la fixation de la douille Il et de la came extrême à l'arbre de commande 1.
Toutes les cames suivant les Figs. 3 à 13 présentent d'une manière générale le même profil de bossage 3, la longueur de ce bossage correspondant à peu près au degré de remplissa- ge minimum désiré du cylindre à vapeur. Dans certains cas, les bossages des cames, surtout ceux des cames extrêmes, peu- vent avoir des largeurs différentes. Le nombre de cames de chaque côté delà came médiane est déterminé de telle manière que lorsquon fait varier la longueur de bossage de l'ensem- ble, les divers bossages rangés côte à côte en gradins for- ment une surface d'appui ininterrompue pour le rouleau de commande.
Les organes qui déplacent les cames les unes par rapport aux autres pendant la marche sont représentés sur les Figs. 14 à 17. L'arbre de commande 1 est pourvu des deux larges rainures longitudinales 13 (Fig.14).
Dans ces rainure longitudinales, on peut glisser deux bandes métalliques appropriées 16 ayant une courbure convenable (Figs. 15 à 17) qui sont rigidement assemblées au collier de réglage 15 (Figs. 15 et 16), dans l'ouverture centrale de ce dernier. Les bandes métalliques 16 présentent extérieurement des segments de pas de vis allongé 17 (Fig.17) qui correspondent au taraudage 7 du manchon 6 (Fig. 3 à 4) et sont en prise avec celui-ci. Les bandes filetées qui font saillie sur l'arbre 1 (Fig. 16) glissent librement dans les
<Desc/Clms Page number 7>
rainures longitudinales 14 des douilles 11 des deux cames extrêmes (Fig.12).
La Fig. 18 représente les pièces ci-dessus décri- tes après leur montage, en coupe longitudinale, tandis que la Fig. 19 est une coupe suivant la ligne D-D de la Fig. 18.
On effectue le montage de ces différentes pièces de la ma- nière suivante:
On enfile sur le manchon 6 de la came médiane, un peu plus épaisse que les autres, cinq cames latérales de chaque côté de cette came médiane et on place dans les rainu- res en arc de cercle 8 les petits ressorts à boudin 10, comme le montre la Fig. 10. Dans les larges rainures longi- tudinales 13 de l'arbre 1, on place les deux bandes filetées
16 avec le collier de réglage 15. Avant de mettre ces bandes
16 en place, on y enfile l'une des deux cames extrêmes dont la douille 11 reçoit dans ses rainures 14 les parties filetées de ces bandes qui font saillie sur l'arbre 1 (Fig. 12).
Ensuite, on enfile le manchon 6 avec les dix cames latéra- les qu'il porte sur l'arbre de distribution 1, ce qui a pour effet de faire tourner celui-ci, à cause despas de vis
7 et 17 qui entrent en prise. Enfin, on place la seconde ca- me extrême et sa douille 11, de la même manière que la pre- mière. Entre les dernières cames latérales (montées sur le manchon 6) et les cames extrêmes, on place également des ressorts à boudin 10 dans les rainures 8. On amène alors tous les bossages 3 en alignement et on cale les deux douilles latérales 11 sur l'arbre 1 par des clavettes 19.
Le dispositif montré sur la Fig. 18 fonctionne comme suit:
L'arbre 1 mis en rotation., au moyen d'une transmis- sion appropriée, par un essieu de la locomotive, avec les cames qui y sont montées, soulève à chaque tour le rouleau
<Desc/Clms Page number 8>
4 qui actionne la soupape 5. Dans la position de la
Fig. 1 ou de la Fig. 19, tous les bossages 8 sont en alignement; cette position correspond au degré de rem- plissage minimum du cylindre. On augmente le degré de remplissage en agissant sur un levier 20 qui déplace le collier de réglage 15 tournant en même temps que l'arbre
1. Les deux bandes filetées 16 font alors tourner le man- chon 6 et avec lui'la came médiane,, d'une quantité détermi- née.
Comme les cames juxtaposées sont reliées entre elles par les ressorts 10, la came médiane entraine d'abord les cames qui lui sont adjacentes de part et d'autre, ceux-ci entrainent à leur tour la paire de cames suivante et ainsi de suite, de telle sorte que les bossages 3 prennent la po- sition représentée sur la Fig. 2. En actionnant le levier 20 dans le sens opposé on déplace les bossages 3 . d'une manière analogue. De cette façon., le dispositif ci-dessus décrit permet de modifier graduellement et continuellement le degré de remplissage du cylindre à vapeur et l'échappement de la vapeur pendant la marche avant ou arrière de la locomotive.
La fig. 20 représente schématiquement, partiellement en perspective² un mode de connexion de l'arbre de distri- bution 1 avec l'arbre à manivelle 21 de la locomotive, par l'intermédiaire de roues coniques 23. Le rapport de transmis- sion de ces roues coniques doit évidemment être de 1:1. Sur le dessin; l'arbre 1 comporte deux dispositifs de commande identiques, dont l'un commande la soupape d'admission et l'autre la soupape d'échappement.
Dans la forme d'exécution suivant la Fig. 21 on emploie un autre mode d'accouplement des différentes cames.
,Au lieu de rainures en arc de cercle 8, toutes les cames
<Desc/Clms Page number 9>
sont pourvues, en-dessous de leur bossage 3, d'un orifice
23, dans lequel on place un ressort à boudin 24, qui se fixe aux cames extrêmes.¯Lorsqu'on fait tourner la came média- ne, les cames latérales adjacentes sont entraînées symétri- quement par rapport à elle-
Le dispositif représenté sur les Figs. 22 et 23 comporte des ressorts à boudin sur lesquels glisse le rou- leau de commande 4. Au lieu d'une came médiane et de cames latérales adjacentes, ce dispositif comprend un cylindre creux 26 pourvu intérieurement d'un taraudage analogue à celui du manchon 6 de la Fig.3. Au milieu de la surface du cylindre creux se trouve un bossage 25 qui correspond au bossage 3 des cames des Figs. 4 et 7.
Entre les bossages 4 des cames extrêmes et ce bossage 25 sont fixés des ressorts à boudin
27 dont le diamètre est égal à la hauteur des bossages.
Lorsqu'on fait tourner le cylindre creux 26 par rapport aux cames extrêmes, les ressorts 27 se tendent comme le mon- tre la Fig. 23. Le rouleau de commande 4 est soulevé par exemple par les bossages 3 des cames extrêmes, glisse alors sur les ressorts 27 et s'abaisse après le passage du bossa- ge 25.
Le déplacement relatif entre la came médiane et les cames extrêmes, suivant les Figs. 1 à 23, peut aussi être provoqué au moyen d'une transmission à roues dentées, com- me le montrent les Figso 24 à 26. Dans ce cas la came mé- diane comporte, au lieu d'un filetage à pas allongé, une denture interne 28 (Figo 24) et le collier de réglage 15 (Figs. 25 et 26) est percé de deux trous taraudés 29, dans lesquels passent deux arbres filetés 30, aux extrémités des- quels sont fixées des roues dentées 31. L'arbre de distribu- tion 1 présente alors deux profondes rainures dans lesquel- les sont logés ces arbres 30. La fig. 25 ne montre qu'un
<Desc/Clms Page number 10>
seul arbre fileté 30 avec la roue dentée 31.
Le déplacement du collier de réglage 15 dans l'un ou l'autre sens fait tourner les arbres filetés 30 avec leurs pignons 31, qui font tourner à leur tour la came médiane d'une manière cor- respondante. Une autre façon de déplacer les cames est re- présentée sur les Figs. 27 et 28. Sur l'arbre 1 sont montées trois roues dentées dont deux, 32 et 34 sont de même gran- deur, tandis que la troisième 33, de dimensions plus gran- des,est dentée intérieurement de chaque côté. La roue 32 est calée sur l'arbre 1, tandis que les roues dentées 33 et 34 tournent librement sur cet arbre. La roue dentée 34 est pourvue d'une douille 35 enveloppant l'arbre 1.
Les roues dentées 32 et 34 et. la roue dentée 33 sont reliées entre el- les par quatre pignons satellites 36 de même grandeur, dont deux sont montés sur le bâti fixe 37 et les deux autres sur le collier de réglage 38. A l'extérieur de ce collier de réglage est articulé'un levier de manoeuvre 39. Lors- que le collier de réglage 38 reste immobile, la rotation de l'arbre 1 provoque par l'intermédiaire des roues dentées 32 et 36 une rotation de. la roue dentée 33 qui transmet ce mouvement par l'entremise des pignons 36 et 34 à la douille 35. Les positions relatives de l'arbre 1 et de la douille 31 ne changent pas dans ces conditions. Toutefois, si l'on déplace le collier de réglage 38 dans l'un ou l'autre sens, la position de la douille .35 par rapport à l'arbre 1 change en conséquence.
Pour la réalisation de la présente inven- tion,l'arbre 1 devrait être relié à la came médiane et la douille 35 à la douille 11 (Fig.18).
Les modes d'exécution décrits jusqu'à présent nécessitent un assez grand nombre de pièces. Si l'on veut éviter cela, il faut employer d'autres dispositifs pour
<Desc/Clms Page number 11>
pouvoir modifier pendant la marche la longueur de bossage de l'arbre de distribution.
Plusieurs formes de construction de ces dispositifs sont représentées à titre d'exemple sur les Figs. 29 à 40.
Le dispositif suivant les Figs. 29 à 31 n'exige que deux pièces,l'arbre 40 qui est pourvu d'un bossage 41 en forme de parallélogramme, et le manchon 42 qui possède une rainure hélicoïdale 44 s'étendant sur 3600 et fait corps avec le collier de réglage 43. Le manchon 42 est renforcé des deux côtés de la rainure hélicoïdale 44, d'un côté sur une moitié de celle-ci (environ 180 ) et de l'autre côté sur l'autre moitié. Ces renforcements ou renflements 45 sont représentés sur la coupe transversale de la Fig. 31.
Or. enfile le manchon 42 sur l'arbre 40, après quoi on fige le bossage.41 sur celui-ci entre l'extrémité de l'un des renflements 45 et le commencement de l'autre; dans la rai- nure hélicoïdale 44. Lorsqu'on fait coulisser le collier de réglage 43, on provoque une rotation en hélice du manchon 42 du fait que le bossage 41 glisse dans la rainure héli- coidale 44. La rotation de l'arbre 40 et du manchon 42 a pour effet que le galet 46 est soulevé par le renflement 45 et le bossage 41 qui ont la même hauteur. Un déplacement dans un sens ou dans l'autre du manchon 42 par rapport au bossage 41 a pour effet de maintenir le galet de commande soulevé pendant un temps plus long.
Les Figs. 32 et 33 montrent un dispositif sembla- ble dans lequel les renflements désignés dans l'exemple précédent par 45 sont constitués par des douilles spéciales 47 et 48 découpées suivant une forme hélicoïdale et pour- vues de brides 49 et 50 dans lesquelles sont taraudés des
<Desc/Clms Page number 12>
pas de vis allongés. Un filetage correspondant est ménagé sur l'arbre de distribution 51, de part et d'autre d'une came 52 formée à sa partie médiane et dont le diamètre ex- terne est égal au diamètre interne des douilles 47 et 48.
Entre la came médiane 52 et les brides 49 et 50 sont com- primés des ressorts à boudin 54 et 56 montés dans des rai- nures annulaires 53 de la came 52 et s'appuyant sur les- rebords 49 et 50. Le galet de commande 46 qui roule sur la came médiane 52 est soulevé, par exemple par le bord de forme convenable 57 de la douille 47 et retombe de nouveau en place sur la came 52 après passage du bord 58 de la douil- le 48. En déplaçant le levier de manoeuvre 55, dont les deux bras portent par exemple par l'intermédiaire de roulements à billes sur les deux rebords 49 et 50, on augmente d'une ma- nière appropriée la durée de la levée du galet 46.
Les figs. 34 à 40 représentent une dernière forme d'exécution de la présente invention, où il est fait emploi d'un ressort à ruban sur laquelle roule le galet de comman- de.
Sur l'arbre de commande 61 est montée la came média- ne 59 munie d'un bossage 60; comme la came médiane de la fig. 17, cette came 59 peut tourner dans un sens ou l'autre, sous l'action de bandes filetées, lorsqu'on déplace axiale- ment le collier de réglage 15. On peut également employer le dispositif de commande suivant les Figs. 24 à 26. Des deux côtés de la came 59 sont montés deux disques de guidage 62 et 63 (Fig.34) rigidement reliés à l'arbre de commande.
Ceux-ci sont pourvus sur leur face interne de deux rainures de guidage concentriques 64 et 65 qui sont séparées par une distance égale à la hauteur du bossage et se confondent en
<Desc/Clms Page number 13>
une rainure commune 66 (Fig. 34, 36 et 40) aux points situés en regard du bossage 60. En un point de la came 59 diamétra- lement opposé au bossage 60,est fixé par exemple au moyen de deux vis (Figs. 34 et 36), un ressort à ruban 67 visi- ble développé sur la Fig. 35. La largeur de ce ressort est égale à celle de la came, augmentée du double de la pro- fondeur de la rainure 64 ou 65. Aux deux extrémités du ressort sont articulées par des charnières 68 de petites languettes de raccordement 69, dont la largeur est égale à celle de la came 59.
Dans'la position de la Fig. 36, c'est-à-dire pour la largeur de bossage minimum, le ressorte? est tout entier dans la rainure 65. Les deux.languettes de raccordement plus minces 69 s'appliquent alors sur le bossa- ge 60. Lorsqu'on fait tourner la came 59 par exemple dans le sens de la flèche (Fig. 36), la languette 69, reposant sur le bossage 60, quitte la rainure commune 66, tandis que la charnière 68 passe dans la rainure de guidage supérieure
64 avec le ressort 67 (Fig.37).
Le rouleau de commande 70 (Fig. 36) est soulevé par le bossage 60 lorsque l'arbre
61 tourne par exemple dans le sens de la flèche (Fig.36), puis il roule sur la languette de raccordement 69, la char- nière 68 et la partie du ressort 67 qui se'trouve dans la ,rainure 64, pour retomber ensuite à l'endroit de la rainu- re commune 66, sur la partie du ressort située dans la rai- nure 65, c'est-à-dire sur la came.
Enfin, les Figs. 38 à 40 montrent un mode d'exé- cution analogue dans lequel le ressort 67 est fixé au bossa- ge 60 par des vis à têtes noyées. En cet endroit 71 (Fig.38' le ressort est plus étroit pour correspondre à la largeur de la carne. Les deux extrémités du ressort diamétralement
<Desc/Clms Page number 14>
opposées au bossage 60, sont de préférence reliées à l'intérieur de la rainure 65 par de petits ressorts de traction 72.
Au lieu du ressort à ruban 67, on peut employer des bandes genre persiennes.
Pour augmenter progressivement la longueur de bossage de la came pendant la marche aussi bien que pen- dant l'arrêt de la locomotive,sans procéder par échelons, on peut'encore réaliser d'autres dispositifs sans s'écar- ter de la présente invention. Ainsi, dans le mode d'exé- cution suivant la Fig. 18, par exemple, on peut n'utiliser que la partie des cames qui se trouvent entre la came mé- diane et les cames extrêmes.
REVENDICATIONS.
--------------------------------------
1. Commande de soupape pour machines à vapeur, locomotives, compresseurs, moteurs à combustion, etc., par came à longueur de bossage variable, caractérisée en ce que la longueur de bossage peut être réglée de l'extérieur, tant pendant la marche que pendant l'arrêt de la machine dans des limites extrêmement larges (environ 10 à 170 ), d'une manière continue, sans échelons ni saccades, dans toute mesure désirée et dans les deux sens, c'est-à-dire pour la marche avant aussi bien que pour la marche arrière.