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BREVET D'INVENTION Hugo Johannes LENTZ Commande de soupape par levier à rouleau pour loco- Natives et maohines' à vapeur de bateau
Cette invention concerne les réalisations particulières d'une commande de soupape par levier à rouleau pour locomotives et machines à vapeur de navires, dans laquelle les axes des soupapes d'entrée et de sortie d'un côte du cylindre se trouvent axialement l'un au-dessus de l'autre et dont les extrémités aboutissent dans une chambre, traversée par l'axe de commande) ces tiges de soupapes sont commandées en cet endroit par une came oscillante par l'intermédiaire de leviers intercalaires.
A cet effet, cette came et les leviers intercalaires sont dirigés mutuellement en sens opposés l'un à l'autre et sont façonnés dans le genre d'un levier à rou- leau avec surface cintrée.
La présente invention a pour but de perfectionner les pièces de commande de telle sorte que d'un coté le soulèvement se fasse rapidement, et que d'un autre côté les forces d'accélération dues à une ouverture rapide des soupapes soient facilement absorbées par de larges surfaces, de telle
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sorte que pour des machines à grande vitesse de rotation une marche plus douae avec un meilleur rendement de la commande soit réalisée.
En conséquence, les surfaces de guidage de la came de commande pour admission et sortie sont construites moins larges vers l'axe d'oscillation de l'arbre à oame, tandis que la surface de contact des leviers intercalaires travaillant ensemble est large à proximité de l'axe d'oscillation et maintenue moins large à ses extrémités libres. Les surfaces moins larges ne travaillent que pour soulever les soupapes tandis que les surfaces plus larges servent à 1 élever.
Pour la commande des soupapes on emploie conformément au but à atteindre une came-levier triple, cette came de commande de l'entrée (de la vapeur) se termine vers l'axe oscillant par une partie moins large portant au bout une partie plus amincie, tandis que la oame de commande de sortie forme une double came se dirigeant de chaque côté de la nervure ci-dessus mais située de l'autre côté de l'arbre à cames, ces parties doubles étant dirigées vers l'axe d'oscillation et l'extra- mité formant une partie effilée destinée au soulèvement de la soupape de sortie.
Sur le dessin on a donné à titre d'exemple, plusieurs réalisations différentes de l'objet de l'invention. Notamment :
Fig. 1 une vue de côté d'un cylindre à vapeur avec la botte de commande des soupapes.
Fig. 2 une coupe verticale au travers de la boite des soupapes.
Fig. 3 une vue terminale de l'axe creux de la soupape d'évacuation.
Fig. 4 une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 2, vue à droite.
Fig. 5 la même coupe vue à gauche.
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6 une vue perspective de l'arbre à cames.
Fig. 7 représente une disposition où la commande des soupapes par leviers à rouleaux se trouverait au milieu du cylindre.
Fig. 8 représente une disposition d'un organe de commande avec cames d'entrée et de sortie réglables l'une par rapport à l'autre.
Fig. 9 représente la même disposition avec cette difréronce que chacune des cames possède une commande spéciale.
Fig. 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la fig. 8, resp. ,fige 9.
En 1, est un cylindre d'une machine à vapeur avec parallèle à l'axe du cylindre une botte la avec les soupapes;de chaque coté du cylindre . est monté: dans ce bottier un groupe de commande qui se compose de deux pièces rapportées 11 et 14 qui contiement la soupape d'entrée 2 et la soupape de sortie 3. Ces soupapes sont commandées par les axes 4 et 5, l'un placé à L'Intérieur de l'autre et mis en fonctionnement par l@ dispositif de commande. Les pièces rapportées 11 et 14 sont glissées dans le bottier de commande la et maintenues en place par le couvercle 25 qui ferme le bottier.
Le dispositif de commande pour les soupapes de chaque groupe de commande consiste, dans le cas présent, en une came d'admission 7 fixée sur l'axe 6 et une came de sortie 8 fixée sur le même axe. Par leur mouvement d'oscillation ces cames viennent buter à la surface inférieure des leviers 9 resp. 10. L'extrémité du levier intercalaire d'admission 9 actionne l'extrémité de la tige de soupape 4. L'extrémité du levier intercalaire de sortie 10 forme fourche qui entoure l'extrémité du levier intercalaire 9 et saisit sur le côté le bord de la tige de soupape de sortie 5. D'autre part pour que par la commande du levier intercalaire d admission 9,la tige de soupape de sortie 5 ne soit pas influencée,
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cette dernière est munie d'une échancrure 5a.
Par le mouvement oscillant des cames la soupape d'admission 2 commande un courant de vapeur de la chambre de vapeur fraîche 15 au canal d'évacuation 12 conduisant la vapeur au cylindre, et la soupape d'échappement 3, la sortie de la vapeur du canal 12 vers le collecteur d'échappement 13.
Les soupapes sont maintenues sur leurs sièges par la pression de la vapeur. Dans ce but le panier à soupape 14 de la soupape d'entrée 2 a été conçu en forme de corps creux 17 dont la chambre intérieure 18 est raccordée à la conduite de vapeur (qui n'est pas représentée) par des forages 19 dans le siège de soupape 14 et le corps additionnel 11 ainsi que par une pièce filetée vissée dans le forage 19.
Dans la chambre de vapeur se termine la tige creuse de soupape de sortie 5 de sorte que la vapeur puisse influencer cette soupape et que celle-ci (soupape d'échappement 3) est pressée sur son siège. Et comme de plus la soupape d'admission est aussi maintenue fermée par la pression de la vapeur, la tige de la soupape d'admission 4 qui passe à travers de la tige creuse 5 de la soupape d'échappement 3 a été tournée sur un diamètre plus petit là où. elle se prolonge dans la ahanbre 18. La vapeur peut pour cela agir sur la surface annulaire libre 4a. Cette surface annulaire a été étudiée de telle sorte que lorsque l'arrivée de vapeur est coupée la soupape d'admission 2 est maintenue sur son siège par la vapeur de fermeture. En service, la vapeur se trouve dans la chambre de vapeur fraîche 15 et agit de plus sur la fermeture de la soupape d'admission.
Les soupapes sont commandées, ainsi qu'il a déjà été dit, par les cames 7 et 8 agissant sur les leviers interaa- laires et 10. Les surfaces agissantes de ces organes de commande sont, conformément à cette invention, exécutées de -telle manière que d'un côté elles. réalisent un soulèvement
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rapide dea soupapes de leur siège d'un autre côté pendant l'élévation des soupapes, alors que des forces d'accélérations sont à vaincre,des surfaces aotionnantes plus larges viennent en aide.
On obtient par cela même pour des machines à grande vitesse une meilleure utilisation pour la marche des commandos. Bans ce but la came 17 de la soupape d'admission porte un prolongement en forme de nervure 7a suivant son axe de rotation et formant vers son extrémité libre la came de soulèvement 7b qui en arrivant contre l'extrémité du levier intercalaire 9 soulève légèrement la soupape. Par contre, pendant la période d'accélération, la large surface 7 de la oame vient se mettre en action.
La came d'évacuation 8 par contre est constituée par une double came dont chacune des parties se place à côté de la nervure 7a, la partie dirigée vers l'axe allant en s'aminclosant 8a et qui commence le travail de soulèvement de la soupape d'évaouation avant de la soulever complètement.
En collaboration avec les cames de commande, les leviers intermédiaires 9 et 10 ont été conçus de telle sorte que pendant la période d'accélération les plus larges surfaces des cames de commande viennent en contact avec les leviers interoalaires. Ainsi aussi le levier intercalaire d'admission 9 se termine en forme de doigt 9a qui se place contre l'extré- mité de la tige de soupape d'admission et travaille ensemble avec le dos de la nervure 7a et la came d'admission, tandis que pendant la période d'accélération c'est la large surface 7 de la came qui travaille avec la large surface 9 du levier intercalaire.
Le levier intercalaire 10 pour la soupape d'évacuation possède deux surfaces qui se placent de chaque côté du doigt 7a de la came d'admission et qui agissent à l'extrémité de la tige creuse de la soupape de sortie 5.
Cette exécution de commande à levier à rouleau est spé-
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étalement désignée pour des machines à grande vitesse étant donné la possibilité de supporter les plus grandes pressions d'accélération.
Ce genre de commande par levier à rouleau peut, comme il est indiqué aux fig. 1 et 2, être employé pour des machines à vapeur dans lesquelles se trouve, à chaque extrémité du cylindre, un axe de commande agissant sur un groupe de commande placé dans la botte à soupape. Pour ceci, les cames peuvent être conditionnées de telle sorte qu'elles soient symétriques a un diamètre perpendiculaire à l'axe de la tige des soupapes, il est alors possible, après usure d'un coté des surfaces actives, de retourner les cames pour user les autres surfaces. Ces surfaces de commande se trouvant de chaque c8té du diamètre peuvent être exécutées de façon différente, de sorte que d'un côté les surfaces de commande correspondent pour une machine à marahe lente, tandis que l'autre côté du diamètre soit pour une machine à grande vitesse.
Par cela, les possibilités d'emploi de ces cames sont encore agrandies. cette nouvelle commande par levier à rouleau peut aussi être employée pour des machines, qui, comme le montre la fig.7, ont leur axe de commande dans une chambre à cames située au milieu du cylindre et où les soupapes de chaque coté du cylindre sont commandées par les mêmes cames de commande.
Dans la fig. 8 est montrée une autre exécution du dispositif de commande où les cames sont construites en deux pièces de telle sorte que les surfaces pour commande d'entrée peuvent être déplacées par rapport aux surfaces de sorties.
L'une des parties 7, qui porte la surface de commande d'admission, est fixée sur 1, axe 6 au moyen d'une cale 21. Cette partie est logée par une partie cylindrique 22 dans une excavation cylindrique de la partie 8 qui porte la surface de commande de sortie, cette partie forme' un @
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ensemble avec un axe creux 6a au milieu duquel a été introduit l'axe 6 dont il est question plus haut.
Cet axe 6 est muni à son extrémité d'un pas de vis 24; sur ce pas de vis est fixé un écrou 26 qui se place contre l'extrémité de l'axe creux 6a. ou éventuellement contre le levier de commande 29a qui est raccordé à cet axe. Si les surfaces de commandes pour entrée et sortie sont fixées convenablement dans leurs positions requises, il suffit alors de serrer l'écrou 26 pour maintenir le tout dans cette position.
Le fonctionnement des deux surfaces de commande se fait ensuite par le bras de levier 29a, à l'extrémité libre duquel il est raccordé une tige articulée qui n'est pas mentionnée sur le dessin et qui part du dispositif de commande.
La position des cames de commande peut être assurée lorsqu'après leur fixation on fore un trou à travers les deux axes et aussi à travers du levier de commande 29a, ce trou étant ensuite bouché par une cala-!1 et comme il est montré en pointillé dans la fig. 8.
Cette exécution en deux pièces des cames de commande permet aussi la commande séparée de l'entrée et de la sortie.
Bans ae but, il est nécessaire, fige 9, de prolonger l'axe 6 et d'y fixer un levier de commande spécial 29. Les tiges de commande fixées à l'extrémité des leviers de commande et qui ne sont pas montrées sur le dessin peuventêtre raccordées à différents points mobiles du dispositif de commande. On peut aussi trouver une multitude de possibilités d'adaptation de cette commande à chaque disposition d'emploi différent.
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PATENT OF INVENTION Hugo Johannes LENTZ Valve control by roller lever for steam locomotives and maohines
This invention relates to particular embodiments of a roller lever valve actuator for locomotives and ship steam engines, in which the axes of the inlet and outlet valves on one side of the cylinder lie axially one on top of the other. -above the other and the ends of which end in a chamber, crossed by the control shaft) these valve stems are controlled at this location by an oscillating cam via intermediate levers.
To this end, this cam and the intermediate levers are directed mutually in opposite directions to each other and are shaped in the style of a roller lever with a curved surface.
The object of the present invention is to improve the control parts so that on the one hand the lifting takes place quickly, and on the other hand the acceleration forces due to a rapid opening of the valves are easily absorbed by large surfaces, such
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so that for machines with high rotational speed a smoother operation with better control efficiency is achieved.
As a result, the guide surfaces of the inlet and outlet control cam are made less wide towards the axis of oscillation of the camshaft, while the contact surface of the intermediate levers working together is wide near the axis of oscillation and kept narrower at its free ends. The narrower surfaces only work for lifting the valves while the larger surfaces are for lifting it.
For the control of the valves, a triple lever cam is used in accordance with the aim to be achieved, this cam for controlling the inlet (of the steam) ends towards the oscillating axis by a narrower part carrying at the end a thinner part , while the output control oame forms a double cam pointing either side of the rib above but located on the other side of the camshaft, these double parts being directed towards the oscillation axis and the end forming a tapered portion for lifting the outlet valve.
In the drawing, several different embodiments of the subject of the invention have been given by way of example. Especially :
Fig. 1 a side view of a steam cylinder with the valve control boot.
Fig. 2 a vertical section through the valve box.
Fig. 3 an end view of the hollow shaft of the discharge valve.
Fig. 4 a section along the line IV-IV of FIG. 2, view on the right.
Fig. 5 the same section seen on the left.
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6 a perspective view of the camshaft.
Fig. 7 shows an arrangement where the valve control by roller levers would be in the middle of the cylinder.
Fig. 8 shows an arrangement of a control member with input and output cams which can be adjusted relative to one another.
Fig. 9 represents the same arrangement with this difréronce that each of the cams has a special order.
Fig. 10 is a section taken along the line X-X of FIG. 8, resp. , freeze 9.
At 1, is a cylinder of a steam engine with parallel to the axis of the cylinder a boot with the valves; on each side of the cylinder. is mounted: in this housing a control group which consists of two inserts 11 and 14 which contain the inlet valve 2 and the outlet valve 3. These valves are controlled by axes 4 and 5, one placed inside the other and put into operation by the control device. The inserts 11 and 14 are slid into the control box 1a and held in place by the cover 25 which closes the box.
The control device for the valves of each control group consists, in the present case, of an inlet cam 7 fixed on the axis 6 and an outlet cam 8 fixed on the same axis. By their oscillation movement these cams abut on the lower surface of the levers 9 resp. 10. The end of the intermediate inlet lever 9 actuates the end of the valve stem 4. The end of the intermediate outlet lever 10 forms a fork which surrounds the end of the intermediate lever 9 and grips the edge on the side. of the outlet valve rod 5. On the other hand, so that by the control of the intake intermediate lever 9, the outlet valve rod 5 is not influenced,
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the latter is provided with a notch 5a.
By the oscillating movement of the cams, the inlet valve 2 controls a stream of steam from the fresh steam chamber 15 to the outlet channel 12 leading the steam to the cylinder, and the outlet valve 3, the outlet of steam from the cylinder. channel 12 to the exhaust manifold 13.
The valves are held in their seats by the pressure of the steam. For this purpose the valve basket 14 of the inlet valve 2 has been designed in the form of a hollow body 17, the interior chamber 18 of which is connected to the steam pipe (which is not shown) by boreholes 19 in the valve seat 14 and the additional body 11 as well as by a threaded part screwed into the borehole 19.
In the steam chamber ends the hollow outlet valve stem 5 so that the steam can influence this valve and the latter (exhaust valve 3) is pressed on its seat. And as moreover the intake valve is also kept closed by the steam pressure, the intake valve rod 4 which passes through the hollow rod 5 of the exhaust valve 3 has been rotated on a smaller diameter where. it is extended into the ahanbre 18. The steam can therefore act on the free annular surface 4a. This annular surface has been designed in such a way that when the steam supply is cut off, the inlet valve 2 is held on its seat by the closing steam. In operation, the steam is in the fresh steam chamber 15 and also acts on the closing of the inlet valve.
The valves are controlled, as has already been said, by the cams 7 and 8 acting on the interaary levers and 10. The acting surfaces of these control members are, in accordance with this invention, executed in such a manner. that on one side they. carry out an uprising
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Rapid relief of the valves from their seats on the other side during valve elevation, while accelerating forces are to be overcome, larger supporting surfaces come to the aid.
One obtains by this even for high speed machines a better use for the march of the commandos. Bans this end the cam 17 of the inlet valve carries a rib-shaped extension 7a along its axis of rotation and forming towards its free end the lifting cam 7b which, arriving against the end of the intermediate lever 9, slightly raises the valve. On the other hand, during the acceleration period, the large surface 7 of the oame comes into action.
The evacuation cam 8, on the other hand, is constituted by a double cam, each part of which is placed next to the rib 7a, the part directed towards the axis going by joining 8a and which begins the work of lifting the valve. evaouation before lifting it completely.
In conjunction with the control cams, the intermediate levers 9 and 10 have been designed so that during the acceleration period the larger surfaces of the control cams come into contact with the interalar levers. Thus also the intermediate intake lever 9 ends in the form of a finger 9a which is placed against the end of the intake valve stem and works together with the back of the rib 7a and the intake cam, while during the acceleration period it is the large surface 7 of the cam which works with the large surface 9 of the intermediate lever.
The spacer lever 10 for the discharge valve has two surfaces which sit on either side of the finger 7a of the intake cam and which act at the end of the hollow stem of the outlet valve 5.
This version of roller lever control is specific to
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spreading designated for high speed machines given the ability to withstand the greatest acceleration pressures.
This kind of roller lever control can, as shown in fig. 1 and 2, be used for steam engines in which there is, at each end of the cylinder, a control axis acting on a control group placed in the valve boot. For this, the cams can be conditioned so that they are symmetrical with a diameter perpendicular to the axis of the valve stem, it is then possible, after wear on one side of the active surfaces, to turn the cams over to wear out other surfaces. These control surfaces on each side of the diameter can be executed in a different way, so that on one side the control surfaces correspond for a slow marahe machine, while the other side of the diameter is for a machine. great speed.
The possibilities of using these cams are thereby further increased. this new roller lever control can also be used for machines, which, as shown in fig. 7, have their control axis in a cam chamber located in the middle of the cylinder and where the valves on each side of the cylinder are controlled by the same control cams.
In fig. 8 is shown another embodiment of the control device where the cams are constructed in two pieces so that the surfaces for input control can be moved relative to the output surfaces.
One of the parts 7, which carries the intake control surface, is fixed on 1, axis 6 by means of a wedge 21. This part is housed by a cylindrical part 22 in a cylindrical excavation of the part 8 which carries the output control surface, this part forms' an @
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together with a hollow shaft 6a in the middle of which has been introduced the shaft 6 referred to above.
This axis 6 is provided at its end with a screw thread 24; on this thread is fixed a nut 26 which is placed against the end of the hollow shaft 6a. or possibly against the control lever 29a which is connected to this axis. If the control surfaces for entry and exit are properly secured in their required positions, then it is sufficient to tighten nut 26 to keep everything in that position.
The operation of the two control surfaces is then effected by the lever arm 29a, to the free end of which is connected an articulated rod which is not mentioned in the drawing and which starts from the control device.
The position of the control cams can be ensured when, after their fixing, a hole is drilled through the two pins and also through the control lever 29a, this hole then being plugged by a cala! 1 and as shown in dotted in fig. 8.
This two-piece version of the control cams also allows separate control of the input and output.
Bans ae goal, it is necessary, freezes 9, to extend the axis 6 and to fix a special control lever 29 to it. The control rods fixed to the end of the control levers and which are not shown on the drawing can be connected to different moving points of the control device. One can also find a multitude of possibilities of adaptation of this command to each different employment arrangement.