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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.