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BREVET D'INVENTION Commande de soupapes pour machines à vapeur à piston .
La présente invention a pour objet une commande de soupapes pour machines à vapeur à piston et en parti- d oulier pour locomotives comportant des soupapes d'émission et d'échappement disposées dans les fonds du cylindre, chaque paire de soupapes étant commandée par un arbre par- ticulier disposé près du fond de oylindre considéré .
L'invention consiste en ce que les soupapes sont construites, les ressorts destinés à fermer les soupapes étant supprimés, de telle manière qu'elles soient soumises à une pression unilatérales et qu'elles sont, par conséquent, amenées dans leur position de fermeture par la pression de la vapeur vive, et que, pour la oommande de ces soupapes une came oscillante à deux bras soit prévue dont les surfaces d'attaque sont constituées par des surfaces soulevantes, si- milaire à des leviers de roulement passant par le point au- tour duquel la oame osoille soit en forme droite soit en
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forme oourbée. De cette manière il devient possible que ces soupapes s'ouvrent et se ferment sana chocs .
La came peut agir sur les tiges de soupape soit directement soit avec l'interposition de leviers intermé- diaires .
Par suite de cette construction de la oommande comprenant les soupapes fermées par la pression de l'éoou- lement de vapeur, on obtient l'avantage que cette pression de fermeture sur les tiges de soupape puisse être transmise à peu près sans perte par friction, par la tringlerie de oommande d'une extrémité du cylindre à l'autre, la pression de fermeture de la soupape en train de se fermer pouvant être utilisée en partie pour l'ouverture de la soupape de l'autre coté, la partie extérieure de la commande étant soulagée ainsi. Dans ce cas les deux cames des deux extré- mités du cylindre sont reliées l'une à l'autre par une tringlerie.
En raison de la suppression des ressorts de fer- meture, il est néoessaire de prévoir un dispositif mettant sous pression les soupapes avant la mise en marche de la machine afin de les obliger à prendre leur position correcte.
A cet effet les extrémités des tiges de soupape en forme de piston débouchent dans une chambre reliée soit au réservoir de vapeur vive soit dans la chambre de vapeur humide du surchauffeur, L'orsqu'on ouvre le registre de la conduite de vapeur, les soupapes sont mises sous pression dès avant que la machine puisse se mettre en marche .
En vue de réduire l'espace nuisible de la machine on peut utiliser comme soupapes de distribution des sou- papes à siège unique ou des soupapes à siège double de di- mensions différentes. On peut disposer dans ce cas les sou- papes l'une derrière l'autre suivant le même axe de manière
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que la tige de la soupppe d'admission traverse la tige creuse de la soupape d'échappement, les deux soupapes étant commandées par une seule came. Toutefois les soupapes peuvent être disposées côte à cote et être oommandées sépa- rément par des cames.
En établissant la commande de la distribution dans des fonds creux au centre de la botte de distribution et en disposant la ohambre d'admission de oylindre les hautes températures de la vapeur vive ne peuvent plus arriver aux éléments de la commande.
Il en résulte en outre l'avantage qu'aucun étanoha des tiges de soupape n'est nécessaire, attendu qu'elles ne doivent être étanohées que oontre une pression moyenne, la pression finale par la vapeur humide étant amenée seulement par un tuyau dans le manohon de la boite de distribution ne demandant pas d'étanohage paroeque la vapeur humide et la vapeur vive ont la même pression. L'aooessibilité de la oommande sur les deux côtés est assurée et le réglage en est facilité .
On a représenté à titre d'exemple aux dessins ci-joints plusieurs formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente la moitié d'une botte de distribution à monter sur un cylindre du locomotive, la vue étant prise en coupe et montrant les soupapes à siège unique montées dans le cylindre et commandées par l'inter- médiaire de leviers par une came osoillante.
La fig. 2 montre une disposition analogue pour soupapes à double siège équilibrées d'une manière partielle avec commande directe par une came oscillante.
La fig. 3 montre un dispositif de commande dans lequel la soupape d'échappement est commandée directement par la came oscillante, la soupape d'admission étant
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commandée indirectement par un levier intermédiaire .
La fig. 4 montre un autre dispositif permettant de fermer les soupapes sous l'action de la pression de vapeur;
La fig. 5 est une coupe longitudinale d'une boite de distribution oomportant à chaque extrémité du cylindre une soupape d'admission et une soupape d'échappement dispo- sées côte à côte. La moitié gauche est une coupe suivant ligne Va-Va de la fige 6, la moitié de droite étant une coupe suivant la ligne Vb-Vb de la même figure;
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5;
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fige5;
Sur toutes les figures les mêmes éléments ont reçu les mêmes chiffres de référence.
Dans les dispositifs représentés en figures 1 à 3, 1 désigne la boite de distribution montée sur le cylin- dre 2 et comportant la ohambre d'admission 3 de vapeur vive, située au milieu ainsi que itou chambres collectrices 4 pour la vapeur d'échappement raccordées au tuyau d'échappe- ment de vapeur. A chaque extrémité de la boite de distri- bntion 1 se trouve un perçage reliant la chambre d'admission 3 avec la ohambre collectrice 4 et ce perçage reçoit une douille 5 présentant un siège pour la soupape d'admission.
Cette douille est maintenue en place par le rebord 7 d'un fond 8 introduit dans le perçage.Ce rebord porte le siège de la soupape d'échappement 9. La tige creuse 11 de cette soupape d'échappement 9 est guidé, . l'intérieur de la tige creuse 10 de la soupape d'admission.
La tige creuse 10 comportant un fond perforé 10' peut oou-
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lisser de son côté dans la douille 12 montée dans la ohambre 13 formée dans la botte de distribution 1. La commande de la soupape d'échappement 9 se fait par une douille-poussoir 14 montée dans le fond 8 tandis que la soupape d'admission 6 est oommandée par la tige-poussoir 15 traversant la douille 14 et la tige creuse 11 et s'appuyant oontre le fond 10' de la tige creuse 10.
La commande des soupapes est disposée dans une chambre 17 fermée par un couvercle 16. Elle comprend une came oscillante 18 calée sur une axe oscillant monté dans le couvercle et présentant deux surfaces d'attaque 18a et 18b passant par le centre de l'axe d'oscillation et agissant sur deux leviers intermédiaires 19 et 20 ; de ces deux le- viers intermédiaires l'un s'appuie oontre l'extrémité de la tige-puossoir 15 et l'autre contre l'extrémité de la douille- poussoir 14. La commande de la came osoillante se fait au moyen du levier basculant 21. Les leviers basculants à oha- que extrémité du cylindre sont reliés par une tige de oomman- de 22 à laquelle est articulée la partie extérieure de la commande.
Dans le mode d'exécution de la fig. 2 on n'utilise que des soupapes à double siège partiellement équilibrées le siège de la soupape soumise à la pression de vapeur plus haute présentant un diamètre plus grand que celui de l'autre siège. Le fonctionnement est le marne que celui des soupapes à siège unique.
Les deux soupapes disposées de chaque côté du cylin- dre sont aussi commandées par une came oscillante 18 dont la surface agissante 18. passe également par le centre d'os- oillation en touchant les champignons formés aux extrémités de la tige-poussoir 16 et de la douille-poussoir 14 en agissant à la manière d'un levier de roulement.
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La fig. 3 représente une variante suivant laquelle pour obtenir une levée plus grande de la soupape d'admission, celle-oi est oommandée par la surface 18a de la came 18 par l'intermédiaire du levier auxiliaire 19, tandis qu'au con- traire la commande de la soupape d'échappement s'effectue 'directement par la surface 18b de la came 18.
Pour amener les soupapes de distribution à leur position de départ correcte avant la mise en marche de la machine, on les soumet préalablement à la pression de vapeur.
On y arrive par le fait que l'on soumet à l'action de la'fflux de vapeur vive soit la ohambre 13 (fig.l) par sa liaison avec la chambre à vapeur humide du surchauffeur, soit en lui soumettant directement les eotrémités des tiges de soupape (fig.2).
Dans le cas représenté en fige 4 les soupapes sont montées toutes deux dans un perçage de la pièce for- mant cylindre 2. La tige 15 porte dans ce cas la soupape d'admission 6 tandis que la tige creuse 14 porte la soupape d'échappement 9. La tige creuse 14 forme piston différentiel 24.0n/ et renferme avec le coussinet 23 une chambre annulaire/amené dans cette chambre annulaire de la vapeur vive par des canaux 38 prévus dama le fond 8 et dans le coussinet 23 la pression de cette vapeur vive pressant la tige 14 contre la came de distribution 18.
La tige 15 de la soupape d'admission 6 est également construite comme un piston différentiel et renferme,avec la tige creuse 14, une chambre annulaire 39, qui communique ,par des @ perçages 40 aveo la chambre annulaire 24.
La pression de vapeur maintient donc la tige 15 de la soupape d'admission en contact avec le levier intermédiaire 19.
Le mode d'exécution décrit peut être appliqué
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immédiatement pour la transformation de locomotives à tiroir en locomotives à soupapes. Pour cela il suffit après enlèvement du tiroir de distribution d'aléser les extrémi- tés du logement du tiroir pour permettre l'introduction de la douille 5 et du fond 8 avec l'ensemble de la oommande.
Les figs. 5 à 7 représentent une commande de dis- tribution dans laquelle les soupapes de chaque extrémité du cylindre sont disposées côte à cote. Dans ce cas la chambre d'admission 3 de la botte de distribution 1 est disposée à côté de la chambre collectrice de la vapeur d'échappement 4. La chambre d'admission 3 est séparée à chaque extrémité des conduits d'admission 25 aboutissant au cylindre par une soupape d'admission à double siège 6 montée dans le fond 26 et dont la tige 27 est guidée dans la fourrure 28,
Dans le fond 26 se trouve la came de distribution 18 agissant sur le levier intermédiaire 19 agissant à son tour sur la tige de soupape 27.
Aux deux extrémités de la ohambre collectrice de vapeur d'échappement 4, on monte des soupapes d'échappe- ment 9 à double siège dans le fond 29 pour séparer cette chambre des conduits d'échappement 30 s'ouvrant dans le cylindre. Une des tiges de soupape est montée sur la surface intérieure du fond 29, le deuxième siège étant monté sur un anneau 31. La tige 32 de la soupape d'échappement est guidée dans une fourrure 28. La came de distribution 18 montée dans le fond 29 agit directement sur le champignon formant l'extrémité de la tige de la soupape 32. Les sur- faces agissantes des oames 18 sont déterminées de telle manière que pendant le soulèvement de la soupape les sur- faces en contact roulent autant que possible l'une sur l'autre.
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Pour maintenir les soupapes 6 et 9 dans leur po- sition de fermeture, leurs tiges 27 et 32 sont soumises à l'action de deux pistons 33 et 34, montés dans l'alésage
13, et que l'on peut soumettre à l'action de la pression de vapeur.
Les deux fonds 26 et 29 à chaque extrémité du cylindre forment une pièce unique venue de fonderie et que l'on assujettit sur la botte de distribution 1 par les vis
35. Ces fonds sont relies par un carter transversal 36 portait par l'intermédiaire de coussinets l'arbre de commande 37.