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Dispositif normalisé pour la transformation de locomotives ou de machines marines à distribution par tiroir cylindre que, en machines avec distribution par soupapes.
Il est connu, dans la transformation de machines à va- peur à pistons, spécialement de locomotives ou de machines marines à vapeur, possédant une distribution par tiroir,en machines avec distribution par soupapes, d'employer des grou- pes de distribution consistant chacun en une soupape d'admis- sion et une soupape d'échappement dont les tiges sont infé- rieures l'une à l'autre, et en une commande de distribution agissant sur ces tiges, groupes de distribution que l'on introduit aux deux extrémités de la boite de distribution à . tiroir à la place des tiroirs cylindriques que l'on a préalablement enlevés. Pour éviter des ressorts spéciaux pour la fermeture des soupapes, ces soupapes sont pressées dans leur position de fermeture par une pression de vapeur agissant
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sur leurs tiges.
La présente invention a pour objet une disposition par- ticulière d'un tel groupe de distribution, permettant de réa- liser une construction très compacte de tous les organes de la distribution, et d'avoir, malgré cette construction compacte, une section de passage suffisamment grande à travers les soupa- pes ainsi qu'un guidage suffisamment long pour les tiges de soupapes. De cette façon, le groupe peut être exécuté sous la forme d'un type normal de construction standard, pouvant s'ap- pliquer à des types divers de locomotives à vapeur, sans né- cessiter préalablement le changement du cylindre. L'invention s'applique de môme à la transformation de machines à vapeur marines.
Conformément à l'invention, le résultat visé est obtenu en premier lieu du fait que le boisseau qui porte la soupape d'admission, pénètre avec son guidage central pour les tiges de soupapes jusqu'au fond de la pièce rapportée et en forme de pot, introduite dans l'alésage des tiroirs cylindriques et por- tant les sièges de la soupape d'échappement, tandis que ce gui- dage est entouré, dans sa partie supérieure, par un corps creux dont l'intérieur est exposé à la pression de vapeur agis- sant sur les tiges de soupapes dans le sens de la fermeture des soupapes.
L'étanchéité des tiges de soupapes contre le passage de la vapeur est encore renforcée du fait que la col- lerette qui porte la soupape d'échappement et qui est formée sur la tige de cette soupape, possède un troisième siège de soupape qui, lorsque la soupape d'échappement est formée et la soupape d'admission ouverte, forme joint étanche entre le gui- dage des tiges et l'espace de vapeur.
L'invention a également trait à d'autres détails d'exécu- tion de ce groupe distributeur.
Les dessins annexés reprééentent à titre d'exemples di- verses formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté d'un cylindre avec les deux groupes de distribution rapportée et la commande de distribu-
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tion correspondante.
La fig. 2 est une coupe longitudinale d'un groupe distribu- teur avec la partie contigue du cylindre.
La'fig. 3 représente, dans la moitiégauche une coupe sui- bant 111-111 de la fig. 2. et dans la moitié 'de droite une coupe suivant IIIa-IIIa de la fig. 2.
La fig. 4 montre en coupe une'variante d'exécution des deux corps rapportés disposés l'un à l'intérieur de l'autre.
La fig. 5 est une coupe suivant V-V de la fig. 2, vue dans la direction de la flèche A, tandis que
La fig. 6 reproduit la même coupe vue dans la direction de la flèche B.
La fig. 7 est une vue de face de la tige de la soupape d'échappement.
La fig. 8 est une coupe longitudinale correspondant à la fig. 2, avec les soupapes et les leviers intermédiaires dans la position de marche à vide.
Les figs 9 et lu montrent deux autres possibilités de mon- tage de ces dispositifs rapportés, et de construction normale, avec la commande par came correspondante, le tout représenté en coupe*
La référence 1 désigne le cylindre de la machine à vapeur, avec boîte de distribution parallèle à l'axe du cylindre et qui, dans une machine non transformée, renferme le tiroir cylindrique.
Après démontage du tiroir cylindrique et de sa boîte de guidage, on introduit par chaque côté du cylindre; dans l'espace cylindri- que devenu libre, un groupe distributeur comprenant deux corps rapportés 11 et 14, avec soupapes d'admission 2 et d'échappement 3, lesquelles soupapes sont actionnées par une commande de dis- tribution qui agit sur les tiges de soupapes 4 et 5 intérieures l'une à l'autre. Dans le présent cas, la commande de distribu- tion comprend une came d'admission 7, montée sur un arbre 6, et une came d'échappement 8 montée sur le même arbre. Lors des mou- vements d'oscillation de l'arbre, les cames cheminent sur les faces inférieures des leviers intermédiaires 9 et 10.
L'extré-
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mité du levier intermédiaire d'échappement chevauche ici, à la manière d'une fourche,l'extrémité du levier intermédiaire d'ad- mission, de sorte que les deux extrémités peuvent agir sur les extrémités des tiges de soupape qui sont intérieures l'une à 1'autre* e corps rapporté 11 pour la soupape d'échappement 3 affec- te la forme d'un boisseau de soupape qui, entre la soupape d'admission et d'échappement, est muni d'un passage 12a en com- munication avec le canal. de dégagement 12., et derrière la sou- pape d'échappement un passage 13a en communication avec le canal d'échappement 13.
Le corps rapporté 11 est introduit et ajusté directement dans la boîte du tiroir cylindrique, et s'appuie sur les épaulements annulaires lla formant en même temps joint étanche.
A l'intérieur du corps rapporté 11 est monté et guidé un deuxième corps rapporté 14 formant boisseau pour la soupape d'admission 2. 11 s'appuie par son extrémité intérieure contre un épaulement annulaire 15 de la boîte de distribution à tiroir cylindrique, et il est maintenu dans cette boîte par le corps 11. Eventuellement, les deux corps 11 et 14 peuvent être réunis l'un à l'autre par un goujon pour pouvoir être introduits et sortis ensemble.
Le corps 14 est muni en son milieu d'un guidage allongé 16 se prolongeant jusqu'au fond du corps 11, et il est centré dans le corps 11 par un épaulement annulaire 16a. C'est dans ce guidage 16 qu'est guidée la partie intérieure de la tige de soupape d'échappement b qui est creuse. L'extrémité intérieure de ce guidage est entourée par un corps creux 17. L'espace 18, compris dans ce corps, est raccordé par des trous percés dans le boisseau de soupape 14 et le corps 11, et le raccord fileté 20 vissé dans le trou 19, à une conduite de vapeur non représen- tée par laquelle de la vapeur humide est amenée dans l'espace 18.
Cette vapeur agit sur l'extrémité de la tige de la soupape d'échappement et applique par conséquent la soupape d'échappe-
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ment et applique par conséquent la soupape d'échappement 3 sur son siège. rour que cette soupape ne puisse pas tourner, elle est munie de nervures 21, guidées dans des rainures 22 du gui- dage 16.
Comme le montre la fig. 4, le guidage 16 peut être intro- duit comme pièce individuelle dans le boisseau de soupape 14, ce qui présente l'avantage de faciliter l'accès à l'espace 18.
De plus, on peut employer une substance très résistante pour le guidage des tiges de soupapes.
La tige de soupape creuse 5 de la soupape d'échappement est traversée par la tige 4 de la soupape d'admission. A l'intérieur de l'espace 18, cette tige a un diamètre un peu plus petit, de sorte que la vapeur peut agir sur la petite surface annulaire 4a. La grandeur de cette surface est calculée de telle sorte que lorsque l'admission de vapeur est coupée, la pression de la vapeur enfermée applique la soupape d'admission sur son siège. rendant le fonctionnement, la pression de vapeur qui rè- gne dans la chambre 24 de vapeur vive produit la fermeture de la soupape d'admission .
Le corps creux qui renferme la vapeur isolée pour ses soupapes est de préférence de forme conique, ce qui présente deux avantages. En premier lieu, cette forme permet d'allonger les guidages pour les soupapes, de sorte que la vapeur comprise entre la tige 0 de la soupape d'échappement et le guidage 16 ne peut pas passer dans l'espace formé entre les deux soupapes.
D'autre part, le corps creux 17 est entouré en partie par de la vapeur chaude, se trouve donc chauffé par cette vapeur, de sorte que la vapeur humide ne peut pas se condenser, et éven- tuellement l'eau de condensation qui se serait formée en faible quantité après une période de repos serait de nouveau évaporée. rour isoler également à joint étanche l'espace compris entre les deux soupapes 2 et 3 de la boîte de diatribution, la collerette ba formée sur la tige b de la soupape d'échappement, qui porte la soupape d'échappement 3, s'appuie, lorsque la sou- pape d'échappement est fermée, sur une surface d'appui de la
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pièce 11, et constitue ainsi joint étanche.
Le corps creux 17 s'adapte également à la soupape d'admis- sion. elle-ci ( voir fig. z) peut affecter la forme d'une cloche dans laquelle pénètre le corps creux 17. La soupape peut étre délestée de la pression de la vapeur par plusieurs trous 23 per- cés dans le fond de la soupape,laissant passer la vapeur venant de la chambre de vapeur vive 24 sous la cloche.
Comme le montre la fig. 9, la soupape d'admission peut également affecter la forme de soupape à nervure dont les nervu- res 2a sont obliques et';s'adaptent sur le corps creux conique 17. La soupape d'admission peut également affecter la forme d'une soupape à un seul siège Zb ( voir fig. lu).
Le corps rapporté 11 avec le boisseau de soupape 14 est main- tenu dans l'alésage de la botte de distribution par le bâti en deux pièces 25 du mécanisme de commande. -tour diminuer ici,l'es- pace mort, on dispose, avant d'intrdduire le corps rapporté dans la botte de distribution, et en face du conduit d'entrée 1;
-.,une pièce de remplissage Z- en forme de croissant, de même hauteur que le canal d'admission, et fixée par des vis 27. rour commander les soupapes, on a monté dans le bâti 25 les leviers intermédiaires 9 et lu et l'arbre de distribution 6 avec les cames de distribution, sur l'arbre de distribution est fixée une came possédant un lobe 7 pour la commande de la soupape d'adisssion, et un lobe pour la commande de la soupape d'échap pement.
-La surface ou lobe 7 agit conjointement avec le prolonge- ment 9a en forme de doigt du levier intermédiaire 9, et qui agit directement sur l'extrémité de la tige 4 de la soupape d'admis- sion. Les deux surfaces ou lobes o agissent par contre sur les extrémités en forme de fourche 10a du levier intermédiaire lu, et qui saisissent des deux côtés la tige 0 de la soupape d'échap- pement. uette tige est munie à son extrémité d'une entaille 5b dans laquelle peut se mouvoir le doigt a du levier intermédiai- re 9 qui commande la soupape d'admission. La commande de l'arbre de distribution 6 s'effectue par une bielle rattachée au bras 29.
(fig. 6).
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Les surfaces 7 et 8 sont de préférence symétriques par rap- port à un diamètre perpendiculaire à l'axe des tiges de soupape de sorte que lorsque la partie de ces surfaces située d'un côté de ce diamètre est usée, on peut utiliser l'autre partie de ces surfaces'en retournant les cames.
Les surfaces de commande situ- ées des deux cotés de ce diamètre peuvent aussi être conformées de façon différente, par exemple en ce sens que les surfaces 7 et 8 pourront être employées pour des machines à marche lente, et les autres surfaces 7a et Sa pour des machines à marche rapide, ce qui élargit le champ d'application d'un seul et même type de construction normale, rour maintenir les surfaces de distribution hors de contact des leviers intermédiaires 9 et 10 pendant la marche à vide de la machine, ces leviers sont conformés de telle sorte que leur centre de gravité soit situé sur le côté de leurs axes de rota- tion tourné vers les tiges de soupape, et que pendant la marche à vide de la machine, pendant laquelle les soupapes sont mainte- nues ouvertes par la vapeur isolée,
les leviers restent dans cet te position ( voir fig. 8). Ce n'est qu'après réadmission de la vapeur emprisonnée agissant sur les tiges de soupape qu'ils sont remis en contact avec les surfaces des cames.
Les parties qui portent les soupapes, ainsi que la commande de distribution correspondante, sont conformées pour convenir à différents types de locomotives, de sorte qu'elles réalisent une sorte de construction standard. rour pouvoir employer ces organes unitaires et normalisés également sur d'autres machines dont les boites de distribution à tiroir cylindrique sont de grand diamètre, on fera usage,selon la forme d'exécution représentée par la fig. 9, d'un manchon intermédiaire spécial 3U que l'on emboîte' dans l'alésage de la boîte de distribution, et qui y est fixé avec joint étanche par une batée annulaire 31. vans la forme d'exécution représentée par la fig.
lu, la partie antérieure de la pièce 11 est placée directement dans l'alésage dans la boite de distribution, tandis que la partie antérieure de plus petit diamètre de la pièce 11 pénétre dans
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un manchon 32 introduit dans la botte de distribution, et s'ap- puie contre ce manchon par le collier annulaire 33. Dans cette forme de réalisation, le manchon 33 est pressé dans l'alésage de la boîte de distribution par un siège légèrement conique.
Les locomotives à transformer sont équipées le plus géné- ralement avec des distributions Walschaert ( Heusinger). rour diminuer les efforts qui se produisent avec la distribution Heusinger, et résultant de l'accélération de la masse des sou- papes et de leurs tiges, on munit les soupapes d'un recouvre- ment, de sorte que les soupapes ne s'ouvrent qu'après retrait du recouvrement, et qu'ainsi lorsqu'elles s'ouvrent elles possè- dent déjà une certaine vitesse de levée, et que le ralentisse- ment de l'ouverture au début de la levée ne se fait plus sentir.
On peut ainsi augmenter sensiblement le rayon de levée des cames et obtenir une levée très douce. Les accélérations deviennent alors plus petites. n outre, la grande longueur du guidage des tiges donne un guidage très précis et concentrique aux soupa- pas. uette disposition permet de diminuer la différence entre le diamètre du siège de soupape supérieur et le diamètre du siège de soupape inférieur jusqu'à environ U,4mm, d'où il résulte que la pression de vapeur qui charge la soupape est diminuée au moment de la levée de la soupape Ces dispositions mentionnées ont pour résultat de donner les plus petites pressions pas si- bles sur la commande extérieure.
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Standardized device for the transformation of locomotives or marine machines with distribution by cylinder spool that, into machines with distribution by valves.
It is known, in the transformation of piston steam machines, especially locomotives or marine steam engines, having a distribution by spool, into machines with distribution by valves, to employ distribution groups each consisting of in an intake valve and an exhaust valve whose rods are lower than one another, and in a distribution control acting on these rods, distribution groups that are introduced to both ends of the distribution box to. drawer in place of the cylindrical drawers that were previously removed. To avoid special springs for closing the valves, these valves are pressed into their closed position by a steam pressure acting
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on their stems.
The object of the present invention is a particular arrangement of such a distribution group, making it possible to achieve a very compact construction of all the distribution members, and to have, despite this compact construction, a passage section. sufficiently large through the valves as well as a sufficiently long guide for the valve stems. In this way, the group can be executed as a normal type of standard construction, which can be applied to various types of steam locomotives, without first requiring the change of the cylinder. The invention also applies to the conversion of marine steam engines.
According to the invention, the desired result is obtained in the first place from the fact that the plug which carries the intake valve, penetrates with its central guide for the valve stems to the bottom of the insert and in the form of a pot. , introduced into the bore of the cylindrical spools and supporting the seats of the exhaust valve, while this guide is surrounded, in its upper part, by a hollow body, the interior of which is exposed to the pressure of steam acting on the valve stems in the direction of valve closing.
The tightness of the valve stems against the passage of steam is further enhanced by the fact that the collar which carries the exhaust valve and which is formed on the stem of this valve has a third valve seat which, when the exhaust valve is formed and the intake valve open, forming a tight seal between the rod guide and the vapor space.
The invention also relates to other details of construction of this dispensing group.
The accompanying drawings represent by way of examples various embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a side view of a cylinder with the two attached distribution groups and the distribution control.
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corresponding tion.
Fig. 2 is a longitudinal section of a distributor group with the contiguous part of the cylinder.
La'fig. 3 shows, in the left half, a section 111-111 following FIG. 2. and in the half 'on the right a section along IIIa-IIIa of FIG. 2.
Fig. 4 shows in section une'variante execution of the two attached bodies arranged one inside the other.
Fig. 5 is a section along V-V of FIG. 2, viewed in the direction of arrow A, while
Fig. 6 reproduces the same section seen in the direction of arrow B.
Fig. 7 is a front view of the stem of the exhaust valve.
Fig. 8 is a longitudinal section corresponding to FIG. 2, with the intermediate valves and levers in the idle position.
Figs 9 and lu show two other possibilities for mounting these attached devices, and of normal construction, with the corresponding cam control, all shown in section *
Reference 1 designates the cylinder of the steam engine, with a distribution box parallel to the axis of the cylinder and which, in an unconverted machine, contains the cylindrical drawer.
After dismantling the cylindrical slide and its guide box, one introduces by each side of the cylinder; in the cylindrical space which has become free, a distributor group comprising two attached bodies 11 and 14, with inlet 2 and exhaust 3 valves, which valves are actuated by a distribution control which acts on the control rods. valves 4 and 5 inside each other. In the present case, the distribution control comprises an intake cam 7, mounted on a shaft 6, and an exhaust cam 8 mounted on the same shaft. During the oscillating movements of the shaft, the cams travel on the lower faces of the intermediate levers 9 and 10.
The extreme
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The end of the intermediate intake lever overlaps here, like a fork, the end of the intermediate intake lever, so that the two ends can act on the ends of the valve stems which are inside the The insert 11 for the exhaust valve 3 takes the form of a valve plug which, between the intake and exhaust valve, is provided with a passage 12a in com. - communication with the channel. 12, and behind the exhaust valve a passage 13a in communication with the exhaust channel 13.
The attached body 11 is introduced and fitted directly into the box of the cylindrical drawer, and rests on the annular shoulders 11a forming at the same time a tight seal.
Inside the insert body 11 is mounted and guided a second insert body 14 forming a plug for the inlet valve 2. 11 bears by its inner end against an annular shoulder 15 of the cylindrical slide valve distribution box, and it is held in this box by the body 11. Optionally, the two bodies 11 and 14 can be joined to one another by a pin so that they can be inserted and taken out together.
The body 14 is provided in its middle with an elongated guide 16 extending to the bottom of the body 11, and it is centered in the body 11 by an annular shoulder 16a. It is in this guide 16 that the inner part of the exhaust valve stem b which is hollow is guided. The inner end of this guide is surrounded by a hollow body 17. The space 18, included in this body, is connected by holes drilled in the valve plug 14 and the body 11, and the threaded connector 20 screwed into the hole 19, to a steam line, not shown, through which wet steam is brought into space 18.
This vapor acts on the end of the exhaust valve stem and therefore applies the exhaust valve.
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ment and therefore applies the exhaust valve 3 on its seat. To prevent this valve from rotating, it is provided with ribs 21, guided in grooves 22 of guide 16.
As shown in fig. 4, the guide 16 can be inserted as an individual part into the valve plug 14, which has the advantage of facilitating access to the space 18.
In addition, a very strong substance can be used for guiding the valve stems.
The hollow valve stem 5 of the exhaust valve is crossed by the stem 4 of the intake valve. Inside the space 18, this rod has a slightly smaller diameter, so that the steam can act on the small annular surface 4a. The size of this area is calculated such that when the steam inlet is shut off, the pressure of the enclosed steam applies the inlet valve to its seat. making operation, the vapor pressure prevailing in the live vapor chamber 24 causes the inlet valve to close.
The hollow body which contains the steam isolated for its valves is preferably conical in shape, which has two advantages. In the first place, this shape makes it possible to lengthen the guides for the valves, so that the steam between the rod 0 of the exhaust valve and the guide 16 cannot pass into the space formed between the two valves.
On the other hand, the hollow body 17 is surrounded in part by hot steam, and is therefore heated by this steam, so that the humid steam cannot condense, and possibly the condensed water which collects. would be formed in a small quantity after a period of standing would be evaporated again. rour also seal off the space between the two valves 2 and 3 of the distribution box, the flange ba formed on the stem b of the exhaust valve, which carries the exhaust valve 3, rests , when the exhaust valve is closed, on a bearing surface of the
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part 11, and thus constitutes a tight seal.
The hollow body 17 also fits the inlet valve. it (see fig. z) can take the form of a bell in which the hollow body 17 penetrates. The valve can be relieved of the steam pressure by several holes 23 drilled in the bottom of the valve, allowing the steam to pass from the live steam chamber 24 under the bell.
As shown in fig. 9, the inlet valve can also take the shape of a rib valve, the ribs 2a of which are oblique and fit over the conical hollow body 17. The inlet valve can also take the shape of a ribbed valve. single seat valve Zb (see fig. lu).
The insert body 11 with the valve plug 14 is held in the bore of the distribution boot by the two-piece frame 25 of the operating mechanism. in this case, to reduce the dead space, before introducing the added body into the distribution boot, and in front of the inlet duct 1;
-., a crescent-shaped filling piece Z-, of the same height as the intake duct, and fixed by screws 27. To control the valves, the intermediate levers 9 and read and the timing shaft 6 with the timing cams, on the timing shaft is fixed a cam having a lobe 7 for controlling the intake valve, and a lobe for controlling the exhaust valve.
The surface or lobe 7 acts jointly with the finger-shaped extension 9a of the intermediate lever 9, and which acts directly on the end of the rod 4 of the intake valve. On the other hand, the two surfaces or lobes o act on the fork-shaped ends 10a of the intermediate lever read, and which on both sides grip the rod 0 of the exhaust valve. This rod is provided at its end with a notch 5b in which the finger a of the intermediate lever 9 which controls the intake valve can move. The timing shaft 6 is controlled by a connecting rod attached to the arm 29.
(fig. 6).
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Surfaces 7 and 8 are preferably symmetrical with respect to a diameter perpendicular to the axis of the valve stems so that when the part of these surfaces on one side of that diameter is worn, the valve can be used. other part of these surfaces by turning over the cams.
The control surfaces on both sides of this diameter can also be shaped differently, for example in that the surfaces 7 and 8 can be used for slow running machines, and the other surfaces 7a and Sa for fast running machines, which widens the field of application of one and the same type of normal construction, to keep the distribution surfaces out of contact with the intermediate levers 9 and 10 while the machine is idling, these levers are shaped so that their center of gravity is located on the side of their axes of rotation facing the valve stems, and that during idling of the machine, during which the valves are kept open by isolated steam,
the levers remain in this position (see fig. 8). It is only after re-admission of the trapped vapor acting on the valve stems that they are brought back into contact with the surfaces of the cams.
The parts that carry the valves, as well as the corresponding timing control, are shaped to suit different types of locomotives, so that they achieve a kind of standard construction. rour to be able to use these unitary and standardized members also on other machines whose cylindrical spool distribution boxes are of large diameter, use will be made, according to the embodiment shown in FIG. 9, of a special intermediate sleeve 3U which is fitted into the bore of the distribution box, and which is fixed thereto with a leaktight seal by an annular pan 31. vans the embodiment shown in FIG.
lu, the front part of part 11 is placed directly in the bore in the distribution box, while the front part of smaller diameter of part 11 enters
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a sleeve 32 introduced into the distribution boot, and rests against this sleeve by the annular collar 33. In this embodiment, the sleeve 33 is pressed into the bore of the distribution box by a slightly conical seat .
Locomotives to be converted are most commonly equipped with Walschaert (Heusinger) distributions. To reduce the forces which occur with the Heusinger distribution, and resulting from the acceleration of the mass of the valves and their stems, the valves are fitted with a cover, so that the valves do not open. only after removal of the cover, and thus when they open they already have a certain lifting speed, and that the slowing down of the opening at the start of lifting is no longer felt.
It is thus possible to significantly increase the radius of lift of the cams and obtain a very smooth lift. The accelerations then become smaller. In addition, the great length of the rod guide gives very precise and concentric guidance to the valves. This arrangement makes it possible to reduce the difference between the diameter of the upper valve seat and the diameter of the lower valve seat to about U, 4mm, whereby the vapor pressure which charges the valve is reduced at the time of the lifting of the valve These provisions mentioned have the result of giving the smallest not similar pressures on the external control.