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"PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS POUR LA CHAUFFE
AUTOMATIQUE DES LOCOMOTIVES"
La présente invention a pour objet un certain nombre de perfectionnements apportés aux dispositifs pour la chauffe automatique des locomotives, ces perfectionne- ments permettant l'alimentation en charbon, des foyers au- dessous de la couche incandescente conformément au système dit "underfeed".
Ces perfectionnements portent :
1 - Sur le mode de reprise du charbon dans le
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tender, ce mode étant caractérisé par la prévision d'un or- gane (vis d'Archimède, chaîne ou autres organes analogues) enfermé dans une enveloppe dont le toit est en forme de dos d'âne, de manière à empêcher la masse du combustible de faire pression sur le mécanisme d'extraction auquel le char- bon ne peut accéder que par les côtés et sur une faible lon- gueur par des ouvertures qu'on peut plus ou moins obturer au moyen de volets réglables.
Tout bourrage devient ainsi impossible et la forme motrice nécessaire au fonctionnement de l'organe d'extraction est considérablement réduite;
2 - Sur le mode de fixation du mécanisme d'extrac- tion au tender, auquel ce mécanisme est invariablement re- lié ainsi que son moteur de commande;
L'extracteur forme également convoyeur et, après préparation du charbon au calibre convenable, déverse libre- ment le combustible dans un entonnoir fixé à l'organe de ,distribution sur la locomotive en un point voisin de la ver- ticale de la cheville d'accouplement de la locomotive et du tender;
30- Sur l'organisation de moyens de commande de l'extracteur-convoyeur dont il est question ci-dessus, ces moyens étant disposés en tête de l'organe extracteur, com- portant un moteur rotatif, de préférence électrique, fixé sur le tender et pouvant être actionnés par l'intermédiaire du dispositif de commande décrit dans la demande de brevet déposée le 25 février 1929 par la demanderesse, sous le ti- tre "Perfectionnements aux dispositifs d'entraînement des mécanismes de chauffe automatique des locomotives à vapeur".
Ce moteur et les organes réducteurs nécessaires seront placés sous la main du chauffeur et accessibles à tous moments pendant le service;
4 - Sur le mode d'alimentation de la grille par- dessous au moyen d'un nombre convenable d'auges "underfeed"
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parallèles à l'axe de la locomotive et alimentées chacune par un poussoir ou par une vis conique à pas décroissant, pénétrant dans l'auge jusqu'à ce que son axe vienne buter sur le fond de ladite auge;
5 - Sur le dispositif de répartition du charbon entre les auges précitées, cette répartition étant assurée par un distributeur transversal (vis d'Archimède ou organes analogues) recevant le charbon par un entonnoir disposé vers son centre et entraîné solidairement avec les vis ou avec les poussoirs par un moteur rotatif, de préférence électri- que, et alimenté conformément au procédé décrit dans le bre- vet identifié sous 3 ;
6 - Sur la constitution de la grille qui, confor- mément à l'invention, est formée de barreaux inclinés creux constituant des caissons d'air mobiles parcourus dans toute leur longueur par la totalité de l'air comburant; générale- ment un barreau sur deux, ou deux barreaux sur quatre, selon la nature du charbon, seront entraînés longitudinalement en avant puis en arrière.
L'inclinaison du plan de grille, les secousses de la marche et les mouvements alternatifs des barreaux régla- bles en fréquence, assureront convenablement la descente du charbon;
70- Sur l'utilisation de la vitesse de la locomo- tive pour produire une pression d'air dans le cendrier, avec adjonction, si nécessaire, d'injecteurs d'air ou de turbo- ventilateurs, afin de réaliser un tirage soufflé et aspiré, mais dont la dépression au-dessus de la grille pourra être fortement réduite afin de diminuer les entraînements de pe- tits charbons incandescents ;
8 - Sur les organes d'évacuation des mâchefers constitués par des éléments pivotant sur un axe placé vers le tiers de leur longueur et conformés de manière que leur
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partie d'amont circulaire fasse obstacle à la descente du charbon non brûlé quand le basculeur est relevé;
9 - Sur le mode de commande de chacun de ces or- ganes ou mécanismes, lesquels, conformément à l'invention, sont entraînés individuellement par moteur électrique à cou- rant continu, le courant étant produit à bord par une dyna- mo entraînée en rotation par une transmission prise direc- tement sur un essieu, une batterie d'accumulateurs étant interposée entre la dynamo et le moteur.
Sur le dessin annexé:
La fig. 1 est une vue schématique et en coupe lon- gitudinale du mécanisme;
La fig. 2 est une coupe transversale, sur le ten- der, du mécanisme d'extraction avant le concasseur;
La fig. 3 représente en plan, partie en éléva- tion et partie en coupe, les mécanismes d'alimentation si- tués sur la locomotive;
La fig. 4 est une coupe longitudinale de la gril- le ;
La fig. 5 montre de quelle manière on peut réali- ser de façon amovible, l'accouplement des mécanismes de la locomotive et du tender.
Les dispositifs actuellement connus d'alimenta- tion des locomotives pour la chauffe automatique, compor- tent généralement:
Sur le tender, un mécanisme d'extraction, de pré- paration et de convoyage du charbon jusqu'à la locomotive, la liaison de ce mécanisme et de sa commande mécanique né- cessitant un dispositif à double rotule et un organe téles- copique pour permettre les mouvements relatifs de la loco- motive et du tender;
Sur la locomotive, un mécanisme d'élévation du charbon et de distribution de ce charbon sur la grille,
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cette distribution étant généralement effectuée par des jets de vapeur projetant le charbon sur la grille à tra- vers la porte même du foyer.
Les inconvénients que présentent ces dispositifs sont nombreux:
La fixation sur le tender des organes qui en dé- pendent est compliquée et délicate en raison de la diffi- culté de leur liaison à ceux de la locomotive.
L'alimentation en charbon assez finement calibré par des jets de vapeur qui le répartissent sur la grille n'est pas à recommander, car il n'est pas rationnel de faire arriver le charbon frais sur la couche incandescente et, d'autre part, comme sur une locomotive le tirage aspiré est très énergique, la dépression provoque des entraînements considérables du charbon menu projeté par les jets de vapeur.
La présente invention remédie complètement à ces inconvénients.
Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin et en par- ticulier sur la fig. 1, l'organe d'extraction sera de préfé- rence constitué par une vis d'Archimède. La partie de cette vis logée dans le fond du tender suivant l'axe longitudinal de celui-ci est placée dans une enveloppe 1 dont le toit est conformé en dos d'âne; ce toit porte des ouvertures latéra- les 2 qui peuvent être plus ou moins obturées au moyen de volets 3; ces ouvertures 2 permettent l'accès du charbon à la vis. Un concasseur 4 conique entoure la moitié supé- rieure de la vis près de la sortie de celle-ci du tender.
Audroit de ce concasseur, ltarbre 5 de la vis est @ renflé et raccordé à la partie arrière de l'axe par une par- tie conique; sur cette même longueur la vis est double afin d'empêcher autant que possible l'entraînement des gros mor- ceaux de charbon et de réduire le calibre des morceaux qui auraient pu passer à travers le concasseur. La vis n'entraîne
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ainsi au-delà du concasseur que des morceaux de charbon de calibre tel, que le combustible puisse ensuite passer faci- lement dans le distributeur transversal et dans les auges d'alimentation "underfeed".
Au-delà du concasseur, l'arbre de la vis ainsi que le montre le dessin, est ramené au même diamètre que celui qu'il avait en-deça du concasseur, et le double fi- let est supprimé puisque le charbon est à ce moment cali- bré ..,
Après sa sortie du concasseur, la vis est coupée en 6, de manière qu'on puisse introduire dans son logement un écran en deux parties, ledit écran obligeant le charbon à se déverser par une ouverture convenablement ménagée en amont, sans pouvoir être entraîné plus loin; cette dispo- sition permet au mécanisme extracteur, en cas d'avarie des mécanismes situés sur la locomotive même, de déverser aux pieds du chauffeur le charbon calibré, ce qui facilite l'a- limentation à la pelle.
L'extrémité de l'axe 5 vers la locomotive abou- tit à uncarter 7 dans lequel sont contenus la butée et les engrenages de réduction entraînés par un moteur rotatif fi- xé sur le tender mais non figuré.
Un volet 8 de réglage permet d'envoyer des quan- tités différentes de charbon sur un côté ou sur l'autre du distributeur transversal; ce volet peut être également fixé dans l'entonnoir au-dessus de l'organe 9 de répartition transversale.
Cet organe 9 qui, dans le mode de réalisation re- présenté sur le dessin (fig. 3), est une vis d'Archimède, peut être constitué par deux parties 9 et 9' actionnées in- dépendamment l'une de l'autre.
Un volet 10 disposé au droit de chaque auge, per- met de régler l'admission du charbon dans l'auge correspon-
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dante.
Le charbon amené par le distributeur transversal 9 tombe dans chacune des auges 11 "underfeed" qui, dans l'e- xemple représenté sur le dessin (fig. 1 et 3) sont alimen- tées par une vis 12 d'Archimède dont les organes d'entraî- nement, la butée et le palier 13 se trouvent à 1 arrière; la partie arrière de l'auge est circulaire et elle se rac- corde à une seconde partie qui s'élargit en remontant après passage sous la façade de la chaudière.
La vis 12 d'alimentation occupe toute la partie cylindrique et elle est prolongée ainsi que le montre le dessin par un filet 12' en ruban à pas décroissant et à enveloppe conique, de manière à utiliser le plus possible la longueur de l'entrée de l'auge.
La partie de la façade de la chaudière située au- dessus des auges, est protégée par des blocs réfractaires 14 de forme spéciale reposant par leur partie inférieure sur l'auge elle-même et suspendus à leur partie supérieure par une traverse reliée au cadre de la porte du foyer.
La partie supérieure des éléments 14 de voûte est protégée par une sole en fonte, afin que les coups de rin- gard ne puissent la détériorer.
La voûte constituée par les blocs 14 assure un bon allumage et maintient une bonne combustion dans la par- tie arrière de la grille; lors de l'application du disposi- tif objet de l'invention à des chaudières de locomotives existantes, il y aura d'ailleurs intérêt à prolonger aussi vers l'avant, d'un tiers de leur longueur environ, les voû- tes situées à l'arrière du foyer.
L'entraînement des vis ou poussoirs des auges est commandé par un moteur rotatif, de préférence électrique, muni d'un dispositif réducteur convenable.
Ainsi que le montre la fig. 3, les auges pourront
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être divisées en deux groupes, chacun de ces groupes ali- mentant une moitié de la grille ; ilsseront commandés so- lidairement avec leur demi-distributeur transversal, de manière à augmenter la souplesse du système.
L'extrémité 11 de chacune des auges (fig. 4) pé- nétrant dans le foyer, repose sur un sommier 15 constitué par un large plat renforcé d'une cornière; la partie hori- zontale de l'auge est usinée et percée d'orifices 16 au droit de chaque barreau.
Les barreaux 17 sont creux et forment caisson d'air ; sur la fig. 4, le barreau représenté en coupe est mobile longitudinalement. Par sa partie arrière, chacun des barreaux 17 repose sur l'auge, de manière que son ori- fice à cette extrémité, se trouve en regard d'une des ou- vertures 16 percées dans le plat de l'auge ; est soute- nu dans sa partie médiane par un sommier 18 intermédiaire et à son extrémité avant il s'appuie sur un sommier 19 per- cé d'ouvertures 20; l'orifice de l'extrémité avant du bar- reau se trouve au droit d'une des ouvertures 20 du sommier 19.
A l'arrière de la grille et au-delà du sommier 19 est disposée une grille basculante servant à l'extraction des mâchefers et constituée par des éléments 21 suscepti- bles de pivoter autour d'un axe 22 et conformés, en amont, en secteur dont la périphérie est en forme d'arc de cercle; ces éléments assemblés constituent une petite grille mobile à l'extrémité de la grille principale du foyer.
Le cendrier 23 est normalement fermé; l'air pénè- tre dans les barreaux par une gaine extérieure 24 présen- tant vers l'avant une large section et débordant les lon- gerons de la locomotive, de manière que lors de la marche, l'air s'engouffre dans cet organe en suivant le sens des flèches et arrive sous la grille sous pression pour réaliser
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un tirage soufflé en même temps quaspiré.
Dans le cas où cette pression ne serait pas suf- fisante, on adjoindra au dispositif, dans la gaine 24, des injecteurs d'air ou des turbo-ventilateurs à vapeur d'échap- pement, dont la vapeur, après travail, servira à réchauffer l'eau d'alimentation.
L'air arrivant par la gaine 24 passe à travers l'ouverture 16 de chacun des barreaux 17 qu'il suit de bout en bout pour sortir en 20 et pénétrer ensuite à tra- vers le combustible en passant à travers les barreaux tant de la grille principale que de l'extracteur de mâchefer.
On obtient ainsi par ce passage de l'air dans les barreaux un réchauffage énergique de l'air, en même temps qu'un refroidissement intense desdits barreaux, ce qui aug- mente leur durée et empêche le collage du combustible sur les barreaux ; part, la pression d'air existant sous la grille, entraîne une meilleure combustion du charbon et permet une réduction équivalente de la dépression produite sur le foyer par le tirage aspiré ; lesentraînements de charbon toujours considérables sur les locomotives, sont ainsi très fortement réduits.
Une porte 25 de réglage qu'on peut fermer lors des arrêts prolongés forme registre pour ralentir la com- bustion ; les portes 26 et 27 sont des portes de visite pour le cendrier.
Le déplacement longitudinal des barreaux mobiles est obtenu par l'oscillation d'un bras 28 autour d'un axe 29; cette oscillation peut être commandée par un moteur électrique muni d'un réducteur convenable, un seul moteur entraînant tous les barreaux mobiles à moins que la grille, pour cette commande, ne soit divisée en deux parties en- traînées chacune par un moteur indépendant. La proximité d'un essieu, généralement celui du bissel, permettra éga-
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lement de réaliser l'entraînement mécanique de l'arbre 14 par cet essieu, la transmission pouvant se faire soit par flexible et vis sans fin, soit par courroie, soit encore par bielle et manivelle oscillante actionnant une roue à rochet.
Un tel dispositif peut être facilement appliqué aux machines existantes, tous les organes et mécanismes de commande nécessaires au fonctionnement du dispositif pou- vant être placés aisément sur ces machines tout en restant très accessibles.
Sur les machines à construire, il sera préférable de modifier, en les améliorant, les formes du tender qui de- vient un véritable silo à charbon pour faciliter l'extrac- tion du combustible par le mécanisme extracteur ; on pourra toujours prévoir à l'avant, ainsi que cela a été dit, une ouverture donnant accès au charbon pour la chauffe à la main en cas d'avarie du mécanisme.
Sur la locomotive même, on aura intérêt à relever le cadre inférieur de la façade de la chaudière presque à hauteur de la partie inférieure de la porte du foyer, de manière à donner un accès direct à la grille et à permet- tre, dans les meilleures conditions, la réalisation des au- ges "underfeed", lesdites auges pouvant ainsi être dispo- sées sensiblement dans le prolongement de la grille, ce qui diminuera les résistances des passages qui peuvent résulter de leur incurvation et permettra de faire pénétrer plus pro- fondément les vis d'entraînement du combustible;
les mêmes avantages se retrouveront d'ailleurs lorsque, au lieu des vis d'Archimède, on emploiera, dans les auges, des pous- soirs dont l'encombrement assez grand, s'accommode diffici- lement de l'espage exigu disponible sur les machines exis- tantes,
Pour faciliter l'accouplement et le désaccouple-
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ment de la locomotive et du tender, ainsi que l'accès à la cheville, il est prévu (fig. 5), sur la verticale de cette cheville, des organes facilement démontables sur la tête du mécanisme convoyeur et sur l'entonnoir central du dis- tributeur transversal.
A cet effet, le carter formant la tête du con- voyeur est fixé par des houlons au corps de cet organe, et lorsqu'il est enlevé, avec l'élément convoyeur extrême qu'il renferme, on peut enlever verticalement et remettre en plaôe la cheville, sans qu'on ait à déplacer le convoyeur lui-même, fixé invariablement au tender.
De même, la partie de l'entonnoir qui se présente sous la' goulotte du convoyeur peut se déplacer en tournant autour de l'axe du distributeur transversal, et s'effacer ainsi pour laisser libre le passage de la cheville.
Pour l'accouplement, après avoir introduit la cheville, on présente la tête du convoyeur au-dessus de l'entonnoir, dans lequel elle pénètre légèrement, puis on ajuste et on fixe le carter-tête du convoyeur sur le corps du convoyeur lui-même.
La fig. 5 représente schématiquement une dispo- sition de ce genre dans laquelle le convoyeur est consti- tué par une vis, dont le dernier élément, amovible, est supporté à son extrémité dans le palier extrême 30.
L'arbre 31 de ce dernier élément de vis vient s'emmancher, au montage, dans l'arbre principal du con- voyeur, par lequel il est entraîné.
L'assemblage se fait par le joint 32, la Goulotte 33 s'introduisant dans l'entonnoir 34 qui peut s'effacer par rotation vers la droite autour de l'axe.
Le dispositif objet de l'invention permet d'ob- tenir sur les locomotives les conditions les meilleures d'une chauffe rationnelle.
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Le charbon convenablement calibré arrive par- dessous la couche incandescente et la distillation se fait avant que le charbon ne soit en contact avec cette couche.
Le réchauffage de l'air sous une légère pression améliore notablement la combustion et le mouvement alterna- tif des barreaux inclinés à raison de un sur deux ou de deux sur quatre, dégage rapidement la grille sur laquelle aucun collage n'est possible ; on peut ainsi obtenir un taux de combustion particulièrement élevé par mètre carré.
Le tirage aspiré, toujours trop énergique sur les locomotives, est diminué dans le dispositif objet de l'in- vention par une légère pression sous la grille, ce qui amé- liore encore les conditions générales de la combustion et réduit notablement les entraînements de charbon.