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Mécanisme de commande de soupapes à levier d'avance pour machines à renversement de marche, notamment pour locomotives à vapeur.
Les mécanismes de distribution des locomotives, qui comportent une commande commune pour l'admission et l'échappement présentent l'inconvénient suivant : le début de l'échappement dépend du début de la compression, une compression retardée entraîne un échappement anticipé et, par suite, la haute pression ne peut pas être économique- ment abaissée par détente dans un seul cylindre. Par contre, lorsqu'on emploie des commandes distinctes pour l'admission et l'échappement, on peut obtenir une grande course de dé- tente pour une faible course de compression, ce qui est très avantageux pour la répartition de la vapeur, du fait que les deux commandes ne se différencient que par la grandeur des
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courses d'avance des soupapes.
Dans les changements de marche où l'avance de la soupape s'opère au moyen d'un levier, comme dans les distri- butions Walschaert, Klug ou Joy, on y parvient parfaitement du fait que les courses de commande d'admission et d'échap- pement sont les mêmes jusqu'au levier d'avance pour les dif- férentes positions d'admission, tandis qu'elle diffèrent entre ce levier et les soupapes et cela, par la position du point du levier d'avance où est pris le mouvement de com- mande de l'échappement. Le point en question se trouve plus près du point d'attaque de la commande du levier d'avance que le point correspondant pour l'admission.
Dans le dessin est indiquée (fig. 1) une ellipse de distribution par soupape qui montre que, pour le même dépla- cement de la soupape d'admission et de la soupape d'échappe- ment, les courses de détente et de compression sont déterminées de façon presque immuable, pour un cran de marche donné.
Pour le point mort v du piston, c'est-à-dire pour le zéro de sa course, la course de distribution à partir de la position moyenne, est égale à (+ e + ao) et l'ouverture de la soupape à + ao ; au bout de 20 % de la course du piston, la course de distribution est égale à + e et l'ouverture de la soupape à 0; au bout de 68 % de la course du piston, la détente dans le cylindre, abstraction faite de la détente pendant la phase d'échappement, est terminée lorsque la soupape d'échappement s'ouvre pour la valeur (+ i) de la course de distribution ; en est de même pour 77 % de la course du piston lorsqu'elle s'ouvre pour la valeur ( - i) ; par conséquent, la compres- sion commence à 68 % de la course du piston lorsque la soupa- pe d'échappement se ferme pour ( - 1) et à 77 % lorsqu'elle se ferme pour ( + i).
Mais le début de la compression est dé- @
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fini par l'espace nuisible, ce dernier, à son tour, par les proportions des dimensions de la soupape et par la vitesse de la vapeur et, de ce fait, comme on le voit sur l'ellipse de distribution, le début de l'échappement se trouve égale- ment déterminé de telle façon qu'une faible course de compres- sion entraîne une faible course de détente.
La fig.2 montre, au contraire, l'ellipse de distribution d'une commande dans laquelle les déplacements des soupapes d'admission et d'échappement sont différents. L'ellipse en traits mixtes, qui est relative à l'admission, est absolument identique à l'ellipse de la fig. l, tandis que l'ellipse en traits pleins, qui se rapporte à l'échappement, fait apparaî- tre une course de distribution de il pour le point mort v du piston ; il s'ensuit que la détente se termine, suivant le cas, à 75 ou 87 % de la course du piston et que la compres- sion ne commence que pour les mêmes valeurs de cette course.
La fig. 3 représente un exemple d'exécution de la commande ; la contre-manivelle 1 est de 90 en avance par rap- port à la manivelle 2 de la bielle motrice 3 quand elle se déplace vers l'avant; elle agit sur la bielle de commande de coulisse 4 et la coulisse 5 et la bielle 6 actionne le levier d'avance 7 qui, à son autre extrémité, est relié à la crosse 9 par la bielle 8.
La soupape d'admission 12 est commandée du point d'articulation 10 du levier d'avance, situé à la distance ac + e du point d'attaque 11 de la bielle 6, par la tige 13, sin. [alpha] le galet 15 porté par le balancier 14 et le levier 16 ; soupape d'échappement 17 est commandée du point d'articula- tion 18, situé à la distance i1/sin. [alpha] du point 11, par la tige 19, le galet 21 porté par le levier 20 et le levier 22.
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La fraction du levier d'avance ao + e et .il sin. sin. ou la course de distribution, à partir de la position moyenne de la commande,ao + e et il , est à déterminer pour une vitesse moyenne de marche et à exécuter comme une grandeur invariable, de manière à éviter une détente et une compres- sion excessives par suite d'un laminage trop prononcé de la vapeur aux vitesses de marche les plus élevées ou le défaut contraire aux vitesses les plus basses ou à les permettre par raison de simplicité.
La commande est adaptée aussi parfaitement que pos- sible aux différentes vitesses, si, pour un cran de marche déterminé,les courses de distribution à l'admission et à l'échappement peuvent être réglées indépendamment l'une de l'autre en vue de faire accomplir à la vapeur le travail maximum.
La fig. 4 montre le mécanisme de réglage des cour- ses de distribution. Le point d'articulation 18' de la tige 19' relative à la soupape d'échappement est déplaçable, à la manière du coulisseau dans le mode de réalisation connu des commandes par coulisses, sur le levier d'avance 7' au moyen de la bielle de suspension 23 et du levier coudé 24 ;
demême, le point d'articulation 10' de la tige 13' relative à la sou- pape d'admission est déplaçable le long du levier d'avance 7' à la manière d'un coulisseau à l'aide de la bielle de suspen- sion 25 et du levier coudé 26. ao + e Pour les grandes vitesses de marche, la distance sin. [alpha] est augmentée en sorte qu'une plus grande partie du levier d'avance commande la soupape d'échappement, que celle- ci s'ouvre plus et qu'elle s'ouvre et se ferme plus rapidement.
Si l'admission doit rester la même, on doit ramener le coulis- seau vers le milieu de la coulisse. De plus, la distance i1/sin.[alpha]
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est à réduire afin que la détente aille autant que possible jusqu'à la contrepression et que la compression demeure au- dessous de la pression d'admission.
Le dispositif décrit offre en outre l'avantage sui- vant : la commande commune pour l'admission et l'échappement jusqu'au levier d'avance n'est à déterminer qu'avec une ad- mission moyenne comme admission maximum, pour une vitesse de marche moyenne, elle donne des rapports angulaires favorables de la contre-manivelle et de la coulisse et, par suite, une répartition parfaitement uniforme de la vapeur et permet une admission presque totale au démarrage, la distance ao + e sin. [alpha] étant réduite et l'embiellage de commande des soupapes d'ad- mission étant attaqué au point d'articulation de la bielle de commande de coulisse ou à son voisinage;
la distance il sin. [alpha] peut aussi être réduite et l'échappement commandé, complète- ment ou presque, à partir de la coulisse, de sorte qu'on peut obtenir un travail parfait de freinage par contrepression lorsque la commande est disposée en sens inverse du sens de marche.