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Agencement de distribution pour maohines à vapeur à
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La présente invention concerne un agencement de distri- bution pour des machines à vapeur à équi-oourant polyeylindri- ques, à marche rapide pour des pressions moyennes et élevées, comportant des soupapes d'admission commandées par une came rotative.
Les machines de ce genre permettent avec une déten- te de la vapeur en un étage, d'aller Jusqu'à, la plus petite admission qui varie dans les limites de 5-8% et assure l'utili- sation la plus économique de la tension de la vapeur, La va- riation de puissance de la machine se fait alors par réglage de la pression de la vapeur admise. Pour rendre une semblable machine réversible par des moyens simples, la puissance d'en- semble de la machine est répartie sur un nombre de cylindres tel que pour chaque position de l'arbre à manivelles au moins un des cylindres se trouve dans la période d'admission.
Il est alors possible pour les deux sens de rotation, d'employer pour chaque cylindre la même came rigide qui est déplacée, Iors du passage d'un sens de rotation dans l'autre, d'un angle correspondant au renversement de marcha.
Une machine à vapeur ployoylindrique de ce genre convient particulièrement pour l'actionnement de navires, car par la
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disposition de plusieurs groupes de machines accouplés ensem- ble, la grandeur de la puissance peut facilement être appro- priée aux exigences de chaque cas. On réalise en outre une é- oonomie notable de place.
Comme alors, en fonctionnement normal, la machine fonc- tionne toujours avec la même admission relativement petite mais la plus économique, il est désirable en vue d'un renver- sement de marche rapide et d'un démarrage rapide, de donner aux cylindres par moment une plus grande admission. Cette condition peut être réalisée suivant la présente invention par le fait que toutes les cames de distribution conjuguées aux cylindres individuels sont réglables de telle manière que lors du passage d'un sens de rotation à l'autre on peut les déplacer à partir de leur position normale dans le sens de ro- tation jusqu'à ce que le point de distribution déterminant l'admission tombe au point mort ou à peu près au point mort,
tandis que lors du démarrage de la machine elle peuvent être déplacées en sens inverse du sens de rotation jusqu'à ce que l'avance à l'admission devienne nulle ou à peu près nulle.
Dans le premier cas, on obtient un effet très intense de con- tre-vapeur qui arrête la marche de la machine dans chaque sens de rotation, tandis que dans le second cas on obtient par l'admission maximum momentanée dans les cylindres, une force de traction élevée.
L'invention concerne en outre un dispositif pour réali- ser un semblable réglage des cames.
Le dessin montre un exemple de réalisation de l'inven- tion.
La fig. 1 montre en vue de côté une installation de ma- chine à vapeur de navire qui consiste en deux machines à va- peur à équi-courant polycylindriques, placées parallèlement l'une à l'autre, comportant un renversement de marche commun.
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La fig. 2 montre en vue de côté le dispositif de renver- sement de marche d'un groupe de machines.
La fig. 3 montre une coupe par la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 montre en coupe un dispositif analogue de ren- versement de marche disposé sur l'arbre à oames.'
La fig. 5 montre en perspective le déplacement de là came.
La fig. 6 montre pour le cas du renversement de marche, le diagramme de pression pour l'admission normale et en traits interrompus l'allure de la contre-pression en cas de réglage normal de la came.
La fig. 7 montre, pour le même cas, le diagramme normal de pression du diagramme de contre-pression tel qu'il est ob- tenu dans le cas d'une came déplacée hors de la position nor- male suivant la présente invention.
La fig. 8 montre finalement pour le cas du démarrage de la machine le diagramme de pression normale en comparaison du diagramme de pression qui est obtenu lorsque les cames de dis- tribution fonctionnent suivant la présente invention sans a- vance à l'admission, comme simple cames d'admission.
A et B sont les deux groupes de machines placée., parallé- lement l'un à l'autre, dont les arbres de manivelle 8 agissent par exemple par l'intermédiaire d'un mécanisme de multiplica- tion 3,4 sur l'arbre 5 de l'hélice du navire.
Tous les cylindres d'un groupe de machines sont commandés à partir d'un arbre à cames 6 au moyen de cames 7 montées sur celui-ci. Chaque arbre à cames 6 reçoit son actionnement de l'arbre manivelle conjugué 2.. Le moment de rotation de l'ar- bre à manivelle est transmis par des roues coniques 8,9 à un arbre 10 monté sur une des faces frontales du bâti 1 de la machine et à partir duquel de nouveau une paire de roues coni- ques 11, 12 actionne l'arbre à cames 6,
Pour mettre en position les oames 7 de chaque groupe de
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machines de la marche avant à la marche arrière, on a prévu, suivant les fig. 2 et 3, le dispositif suivant. Le moyeu Sa de la roue conique 8 est monté de façon à tourner librement dans un trou 13 de l'arbre à manivelle.
L'accouplement de cette roue dentée à l'arbre à manivelle se fait au moyen d'une douille d'accouplement 14 qui est montée dans un trou un peu plus étroit 15 de l'arbre à manivelle et de façon à pouvoir coulisser dans le trou de même grandeur du moyeu 8a.
Dans le trou 15 on a créé deux rainures longitudinales 16 diamétralement opposées dans lesquelles s'engagent les tenons 17 montés sur la douille 14. L'arbre à manivelle entraine par conséquent, lors de sa rotation, la douille d'accouplement 14. A partir de celle-ci la roue dentée 8 est actionnée par d'autres cales 18 qui s'engagent dans deux rainures hêlicol- dales 19 diamétralement opposées, créées dans le moyeu 8a de 1a roue dentée 8. Par le déplacement axial de la douille d'accouplement 14, la roue dentée 8 peut par conséquent être déplacée par rapport à l'arbre de manivelle 2, ce qui a pour conséquence également une rotation correspondante de l'arbre cames 6 et par conséquent de la came montée sur celui-ci.
Le déplacement axial de la douille d'accouplement 14 se fait au moyen d'une roue droite 21 qui est montée dans le lo- gement 20 et qui engrène avec une crémaillère 22 laquelle est guidée dans le logement 20 et est empêchée de tourner. La crémaillère est reliée,de façon à pouvoir tourner, à la douil- le d'accouplement 14 par le fait que la partie cylindrique 23 traverse la douille 14 et que les deux pièces sont mainte- nues ensemble par un écrou 24.
La douille d'accouplement 14 peut, au lieu d'être montée dans l'extrémité de l'arbre à manivelle, être logée dans un trou de l'arbre à cames 6 et de la roue conique 12 montée li- brement dans celui-ci au moyen de son moyeu 12a, disposition qui est représentée à la fig. 4.
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Dans les deux cas, les roues droites 21 de deux groupes de machines sont montées sur un arbre transversal 25 qui peut être actionné par un levier à main 26 ou par un volant. On peut par consé-quent au moyen d'un poste central, déplacer si- multanément et uniformément toutes les cames des deux groupes de machines.
Ce mode de distribution permet, en combinaison avec le système de machine ici employé, d'appliquer un procédé de chan- gement de marche qui offre de grands avantages pour l'action- nement de navires pendant la période de manoeuvre.
Tous les cylindres reçoivent par leurs cames ¯? la même admission la plus favorable pour les dimensions choisies des cylindres. Sur le diagramme de distribution de la fig. 5, cet état normal de fonctionnement pour la marche avant est donné par les cames de distribution ou les points de distribution a-b, parmi lesquels le point a désigne l'avance à l'admission et le point b la fin de l'admission normale lorsque la cama se meut dans le sens indiqué par la flèche. Pour l'autre sens de rotation en vue de la marche arrière, la oame 7 prend la position a'-b' dans laquelle a' détermine de nouveau l'avance à l'admission et b' la fin de l'admission normale.
On peut voir d'après le schéma qu'il est possible, en s'écartant de l'admission normale, de donner une plus grande admission, lors- qu'on donne à la came de distribution la positionao-bo, au- quel cas pour une admission maximum de eo l'avance à l'admis- sion devient nulle. Cette circonstance est employée dans le procédé de changement de marche actuel dont les avantages se- ront expliqués à l'aide des diagrammes de pression représentés aux fig. 6 à 8.
A la fig. 6 on a représenté le diagramme de pression en cas d'admission normale e, d étant la ligne de détente et k la ligne de compression. Pour le reste, le réglage de la puissance
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se fait par variation de la pression d'admission. Si l'on pro- duit le changement de marche de la manière usuelle en amenant la came dans la position a'-b' pour la marche arrière, comme la machine continue encore à marcher dans le même sens, l'avance à l'admission commence déjà en b' et l'admission plus tôt en a'.
On obtient alors l'allure de pression indiquée à la fig. 6 en traits interrompus, d' représentant la ligne de détente et k' la ligne de oompression. La surface négative F1 représente alors le travail de la contre-vapeur et la surface positive F2 le travail de détente fourni. Les deux travaux sont à peu près égaux, de sorte que dans l'exemple choisi la machine du navire viendrait seulement à l'arrêt par la résistance de l'hélice.
Le processus est tout différent quand lors du passage de la marche avant à la marche arrière, on donne à la came la posi- tion intermédiaire ao-b'. Dans ce cas il se produit déjà au point b'o une ouverture de la soupape tandis qu'au point mort du piston, la soupape se ferme déjà. L'allure des pressions se fait suivant la fig. 7. Cette figure montre une ligne de oompression k' s'élevant longtemps avant la fin de la course et une ligne de détente d' commençant à la fin de la course.
Le travail de détente disparaît presque complètement par rap- port au travail de la contre-vapeur. Ceci signifie que le mo- ment de rotation de la machine est rapidement arrêté par une action énergique de la contre-vapeur. Lorsque ceci s'est pro- duit, on amène seulement la came dans la position a'-b' pour la marche arrière.
Le même processus s'effectue lors du changement de marche de la marche arrière à la marche avant. Dans ce cas la posi- tion d'arrêt de la came est déterminée par sa position ao-bo,
On peut voir en outre d'après le schéma de distribution de la fig. 5 que la came 7 peut être déplacée dans le même sens de rotation de telle manière que l'avance à l'admission
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est nulle et que contrairement à l'admission normale e on produit une admission maximum e'. On'obtient alors pour les deux sens de rotation un diagramme de pression 'suivant la fig. 8 dans lequel d" représente la ligne de détente et k" la ligne de compression. La surface de travail est alors presque deux fois aussi grande que dans le cas'de l'admission normale.
La position ao-bo de la came de distribution est par conséquent employée lors du démarrage en marche avant et la position ao-b'o lors du démarrage en marche arrière. Après le démarrage, on produit de nouveau la mise en position, de la. came pour l'admission normale la plus favorable et la plus économique.
La possibilité de travailler, en partie, quoique moins économiquement, avec de plus grandes admissions, offre un avan- tage particulier pour des commandes de navire dans lesquelles on a prévu plusieurs groupes de machines. Si en effet un grou- pe de machines est en panne, sa puissance peut être reprise à titre de secours par l'autre groupe de machines. Ceci est possible sans difficulté vu que l'installation de condensation est commune pour les groupes de cylindres accouplés et que par conséquent le condenseur n'est jamais surchargé.