Locomotive articulée à Tapeur.
La présente invention a pour objet une
locomotive articulée a vapeur, comportant au
molli :- ! deux unités a châssis, reliées entre
elles. caractérisée par le fait qu'aucun poids
ne porte sur les accouplements réunissant en tre elles les unités et que chaque unité porte
tout le poids des éléments rigides y-installés,
la locomotive comportant au moins une chan- di#re génératrice de vapeur portée par une unité et au moins une chaudière auxiliaire réparée de la chaudière génératrice de vapeur et install#e sur une autre unit# pour la r#cu- pération de la chaleur résiduelle des produits de combustion sortant de la chaudi#re g#n#ral ! ice de vapeur, ainsi que de la vapeur d'é- chappement des cylindres moteurs, la chau di#re auxiliaire #tant munie d'une chambre # fum#e dans laquelle d#bouchent les gaz de combustion après leur pas-âge à travers les chaudi#res g#n#ratrice de vapeur et auxii'aire.
Le dessin annex# repr#sente, # titre d'exemple, plusieurs formes d'ex#cution de
forme d'exécution composée de trois unités ;
Fig. 3 et 4 montrent la chaudière auxi-
liaire avec la chambre à fumée y-relative ;
Fige 5 et 6 montrent la disposition sur la
locomotive à trois unités d'une pompe et des
tubulures pour faire circuler de l'eau dans
les tubes d'eau faisant partie de la@chaudi#re auxiliaire ;
Fig. 7,8 9 montrent la disposition des conduits flexibles pour le passage des gaz chauds de la chaudière génératrice de vapeur à la chaudière auxiliaire :
Fig. 10 et 11 montrent la disposition sur la locomotive a trois unités d'une pompe et des tubulures pour alimenter la chaudière génératrice de vapeur à travers les chaudières auxiliaires ;
Fig. 19 et 13 représentent une forme d'exécution de la locomotive à deux unités motrices et montre l'installation cl'une pompe et des lubulureg pour l'alimentation en eau de la chaudière génératrice de vapeur ;
Fig. t et 15 représentent la même loco- pour la circulation de 1'eau dans les tubes d'eau faisant partie de la chaudière auxiliaire ;
Fig. 16 et 17 représentent en élévation respectivement en plan une autre forme d'exé- cution de la locomotive articulée comportant trois unités motrices, dont l'unité centrale porte deux chaudières auxiliaires et une chambre a, fumée et les deux autres unités portent chacune une chaudière génératrice de vapeur ;
@
Fig. 18 et 19 représentent la même locomotive que les fig. 16 et 17, mais la chambre à fumée y est commune aux deux groupes formés chacun par une chaudière auxiliaire et une chaudière génératrice de vapeur, et dans la chambre à fumée sont prévues deux colonnes montantes qui amènent. la vapeur d'échappement ainsi que deux cheminées ;
Fi,, 20 et 21 représentent la même locomotive que les fig. 18 et 19, mais avec une seule colonne d'arrivée de la vapeur d'é- clappement ;
Fig. 22 et 23 représentent en élévation, respectivement en plan, une locomotive arti culéf comportant trois unités motrices, dont l'unité centrale porte deux chaudières géné- ratrices de vapeur avec les foyers situés vis a-v ! s l'un de l'autre;
24 montre en élévation la position relative en hauteur des deux chaudières auxi- liaires par rapport à la chaudière génératrice df vapeur, celle-ci comportant un foyer com- mun à deux corps tubulaires (# tubes de fu muée) avec diverses tubulures ;
Fiv. 25 est analogue à la fig. 24, sauf que la chaudière génératrice de vapeur com- porte un corps tubulaire seulement ;
Fig. 26 est analogue à la fig. 25, mais se rapporte au cas de deux chaudières génératrices de vapeur a, un seul corps tubulaire fà tube de fumée) montées sur deux châssis ri gides différents, avec les corps tubulaires se faisant face, les deux chaudières auxiliaires étant installées ensemble avec les chambres , @ fum#e sur un m#me ch#ssi rigide;
triées de la vapeur à un seul corps tubulaire (Åa tubes de fumée) montées sur un même châssis rigide avec les foyers situes vis-à-vis. les deux chaudières auxiliaires étant instal- lées chacune sur un châssis rigide ensemble avec la chambre à fumée y-relative.
Les fig. 1 et 2 représentent en coupe lon- gitudinale, respectivement en plan, une pre mière forme d'exécution de la locomotive. possédant une chaudière à foyer central commun à deux corps tubulaires. Elle se com- pose de trois unités A B C accouplées entre elles, toutes les trois étant des unités molices.
L'accouplement entre les trois unités est obtenu, au moyen des joints indiqués schématiquement par 1 2 qui permettent à la locomotive de marcher indifféremment dans les deux sens.
Le châssis de l'unité centrale 13 porte la chaudière génératrice de vapeur à foyer central 3 commun aux deux corps tubulaires 4 et 5. Il porte aussi les soutes à eharbons.
Le ehâssis cle l'nnité 4 porte une claudière auxiliaire 6 et une des deux chambrer # fum#e 7 ; le châssis de l'unité C porte une chaudière auxiliaire 8 et une seconde chambre à fumée 9. Les deux chambres à fumée 7 et 9 sont reliées chacune directement à une cheminée.
Dans les chaudières auxiliaires 6 et 8 dé bouchent les gaz chauds sortant des plaques de fond 10 et 11 de la chaudière génératrice de vapeur portée par l'unité centrale 7 ? : dans les chambres à fumée 7 et 9 débouchent les gaz de la combustion et la vapeur d'échap- pement sortant des cylindres, celle-ci en vue de produire une d#pression daus ces chambres.Cettedépressionpourrait,aussipire produite par exemple, au moyen d'aspira teurs.
Les deux chaudièresauxiliaireset ont pour but d'utiliser la chaleur perdue d''- la locomotive, soit celle qui est contenue dans les produits de la combustion, soit celle qui
de température et partant du poids spécifique
des masses d'eau.
Les ! conduites flexibles 12 et 13 et les
tubes de fumées des chaudières auxiliaires 6
et 8 servent à établir la communication entre
le foyer de la chaudière génératrice de va
peur et les chambres à fumée 7 et 9.
Les chambres 14 et 15 dans lesquelles dé
bouchent les produits de la combustion sor
tant des plaques de fond 10 et 11 sont logées
dans des enveloppes métalliques 16 et 17.
Entre les parois des chambres 14 et 15 et
celles des enveloppes 16 et 17 sont formées
des chambres d'air 18 et 19 qui sont en com-
munication avec le cendrier 20 par les con
duits 21 et 22, et en même temps avec l'at-
oosphère d'une manière non représentée.
Les fig. 3 et 4 montrent en coupe trans
versale. respectivement en coupe longitudi-
nale la chaudière auxiliaire 6 avec sa cham
I) re a fumée 7. Cette chaudière est identique
à la chaudière 8. D'extrémité de la chaudière
R opposée a la chambre 7 est reliée à une
chambre re 93, dans laquelle débouche le con
duit flexible 12 qui est en communication
avec la chambre 14 dans laquelle débouchent
les gaz chauds quittant la chaudi#re g#n#ra-
trice de vapeur.
Une partie de la zone supérieure de la
chaudière auxiliaire 6 est occupée par les
tubes de fumée 24 à travers lesquels passent
les gaz chauds sortant de la plaque de fond
10. La surface externe des tubes de fumée
est enveloppée par l'eau de la chaudière 6.
Les tubes de fumée 24 sont fixés dans les
plaques de fond 27 et 28 par leurs extrémi-' t#s 25, 26.
La zone inférieure de. la chaudière tubu-
lah'e 6 est. occupée par les tubes de vapeur 29
dont les extrémités 30 et 31 sont fixées dans
lesdites plaques de fond 27 et 28.
Les tubesdevapeur29danslesquelscir- 'cuh'la vapeur d'échappement et qui sont en-
veloppés extérieurement par l'eau de la chau-
di#re. sont. Isolés des produits de la combussur la plaque de fond 27 et parcourt les tubes 29. La vapeur qui ne se condense pas s'é- chappe dans l'atmosphère par la cheminée 35.
L'eau de condensation se formant dans les tubes 29 est évacuée d'une manière non représentée.
La partie supérieure de la chaudière auxiliaire 6 qui n'est pas occupée par les tubes de fumée 24 est occupée par les tubes d'eau 36 qui sont isolés des produits de la eombus- tion par les couvercles 37 et 38 fixés aux pla ques de fond 27 et 28. La surface extérieure des tubes d'eau 36 est enveloppée par l'eau qui se chauffe dans la chaudière auxiliaire 6. tandis que leur surface intérieure est parcou- rue par l'eau qui se chauffe en soustrayant de la chaleur à 1'eau de la chaudière auxiliaire ; pour cette raison la surface représentée par ces tubes d'eau a été appelée.. sou- pape thermique".
En référence aux fi,. a et 6 l'eau aspirée des caisses à pression atmosphérique 41 à travers la. tubulure 40 par une pompe de cir- culation 42 est refoulée à travers la tubulure 43 dans la partie inférieure 44 de la clam bre 38 de la chaudière 6 d'où. après avoir eirculé dans les tubes d'eau 3fis elle entre dans la tubulure 45 et passe dans les tubes d'eau 39 de la chaudière auxiliaire 8 pour en sortir chaude et retourner par la tubulure 46 ou par la tubulure 47 aux caisses d'eau 41.
Ce retour se fait directement dans le cas oii les robinets 48, 499 50. 31 sont. fermés et les ro- binets 52, 53 sont ouverts : si les robinets 48.
49, 50 et 51 sont ouverts et les robinets 52.
53 sont fermés, l'eau va d'abord céder sa chaleur aux appareils installés sur la loco- motive ou sur les wagons et retourne par l'une des deux tubulures 46 et 47 pour se dé- chargerdanslescaissesd'eau41.
Lesfi.7.8.9montrentencoupetrans- versale, respectivement eu coupe longitudi- nale et en plan, la manière dont sont dis- pos#s les conduits flexibles 12 ct 13 par rap- port à la. chaudière génératrice de vapeur et par rapport à la cabine du mécanicien, qui le plancher de la cabine dont le poste est sur l'unité centrale B.
Le conduit 12, de forme aplatie dans le sens de sa hauteur et de section proportionnée à la quantité et à la température des gaz chauds. sortant de la. plaque de fond 10, oc cupe la partie inférieure de la cabine t de sorte que le m#canicien et le chauffeur dont les pieds reposent sur le planeher de la ea- bine peuvent passer librement du côté droit au côté gauche.
Les fig. 10 et 11 montrent la disposition sur la Locomotive à trois unités d'une pompe et des tubulures pour alimenter la chaudière génératrice de vapeur portée par l'unité cen- trale B. par les chaudières auxiliaires 6 et 8.
Les chaudières auxiliaires 6 et 8 sont pleines d'eau lorsqu'elles fonctionnent.
Aumoyend'unepomped'alimentation56. on aspire l'eau des caisses à eau 41 par la tubulure 57 et on la refoule dans les chau dières auxiliaires 6 et 8 à travers la tubulure 58 et les soupapes de retenue59:àleurtour les chaudi#res auxiliaires 6, 8 sont en eommunication avec la chaudière génératrice de vapeur par les tubulures 60. avec soupapes de retenue 61. Les chaudières auxiliaires sont munies de soupapes de sûreté 63. On peut supprimer les soupapes 61. les chau- dières auxiliaires fonctionnant alors toujours a la même pression que la chaudière généra- tricedevapeur.
Les chaudières auxiliaires 6 et 8 com muniquent entre elles par la tubulure 63 in clinée vers un robinet de purge 64 qui sert aévacuer les sels qui se déposent dans les chaudièresauxiliaires.
On voit de ce qui précède que chaque chaudi#re auxiliaire comporte une enveloppe. a l'intérieur de laquelle sont montés trois faisceaux tubulaires fournissant trois sur- faces de chauffe coordonnées entre elles de ma#i#re que la surface des tubes de vapeur. et celle des tubes de fum#es occupent la posi- finn la plus indiqu#e pour utiliser aussi bien la diversit# du poids sp#cifique des masses
ment et dans les gaz chauds sortant de la
chaudière génératrice de vapeur, tandis que
la. surface des tubes d'eau 36 et.
39 soustrait
la chaleur que l'eau de la chaudière avait ab-
sorbée des tubes de vapeur et des tubes de
fumée, et peut fournir de l'eau chaude indé
pendamment de la pression et de la tempéra
ture de l'eau existant dans la chaudière auxi
liaire.
Du fait que la chaudière auxiliaire et la.
chaudière génératrice de vapeur, sont en com
munication entre elles, conjointement au fait
que, le poids de la chaudière auxiliaire nr-
porte pas sur l'unité sur laquelle est installée
la chaudière génératrice de vapeur, on peut
prévoir pour ces chaudières auxiliaires de
grandes surfaces de chauffe, de grandes rli-
mensions de grandes masses d'eau, ce qui per
met de recouvrer une partie considérable de
la chaleur des gaz chauds apr#s leur sortie de la chaudi#re g#n#ratrice de vapeur et d'ali
menter la,
chaudière génératrice avec de
l'eau à la température de vaporisation et pra
tiquement exempte de sels.
La. possibilité d'alimenter la chaudière
génératrice avec de l'eau exempte de sels
n'est pas due exclusivement a, la possibilité
de chauffer cette eau jusqu'à la. température
de vaporisation dans la chaudi#re auxiliaire,
Elle est due aussi, au fait que, étant, donné
les grandes dimensions qu'on pent donner a
la chaudière auxiliaire. la vitesse ascention
111, de l'eau refoulée par la pompe et passant
par la chaudière auxiliaire, est inférieure à
la vitesse avec laquelle les sets précipitent au
fond de la chaudière auxiliaire.
Cela empêche
l'entraînement mécanique des sels dans la
chaudière génératrice : les sels précipitant sur
le fond de la chaudière auxiliaire ne forment
pas des incrustations dures, ear ils se trou
vent toujours en contact avec des parois à
temp#rature relativement basse.
Les es fig. 12 ct 13 repr#sentent éleva-
tion. respectivement en plan, une seconde
forme d'ex#cution de la locomotive qui est
#galement repr#sent#e aux figures analogues d'une pompe et de ses tubulures pour alimen- ter eu eau la chaudière génératrice de vapeur 63 it travers la chaudière auxiliaire 66, tandis qu'aux iig. lj et 16, on a représenté l'installation d'une pompe et de la tubulure avec ses robinet etc. pour l :
t circulation de 1'eau dans les tubes d'eau de la chaudière auxi liaire 66 et pour le retour direct ou indirect du cette eau aux caisses à pression atmos- sphérique 68.
La locomotive représentée aux fig. 12, 13, 14, 15 est pourvue d'une chaudi#re # un seul corps tubulaire et d'une seule chambre à fumée reliée directement à une cheminée.
Elle comporte deux unités D et E.
D est une unité motrice et porte la chau clierc génératrice dá, E est aussi une unité motrice et porte la chaudière auxiliaire et la rimnnbre à. fumee.
Les deux unités D et E sont accouplées entre elles par un accouplement 69 qui permet à la locomotive de marcher indifférem- ment dans les deux sens.
Sur l'unité J ? sont également installées les caisses à eau 68, tandis que les soutes à cliarbon : ont installces sur l'unite D.
L'unité E portant la chaudière auxiliaire pourrait être une unité remorquée au lieu d'être une unité motrice.
La locomotive à, vapeur articulée telle que décrite jusqu'ici résout, en comparaison avec les locomotives actuelles les problèmes limes suivants :
I. Problème de la puissance par le fait que :
e) En alimentant la chaudière génératrice avec de l'eau à la. température de vaporisatison, on augmente considérablement Ua con- sommation de houille étant égale). la capa- cité de production de la. chaudière génératrice et pariant aussi de la locomotive ;
I) Les incrustations étant éliminées, le rendement de la chaudi#re est am#lior#, sa durée est plus longue et les frais d'entretien sont diminués ;
c) Etant donn# la possibilit# d'utiliser la cas où la chaudière fonctionne a un tirage fort élevé, on peut augmenter considérablement la production de vapeur par mètre carré de surface de chauffe de la chaudière génératrice.
II. Problème du poids adhérente de la vitesse de la locomotive, par le fait que, les divers poids de la locomotive sont distribues sur plusurs unités à châssis rigide, on réalibe les avantages d un moindre poids par essieu ; de la possibilité de faire des courbes à petit rayon conjointement à de grandes vi tesses malgré le fait que la locomotive est articulée ; car chaque unité porte tout le poids des éléments rigides installés sur elle.
III. Problème économique, par le fait qu'avec la chaudière auxiliaire, avec ou sans soupape thermique, on réalise une sensible économie de combustible et on prolonge la durée de la chaudière puisque les incrustations et leurs conséquences sont supprimées.
Dans les fig. 16 et 17, C est un châssis rigide central moteur portant deux chau- dières auxiliaires 107 et 108 réunies respec- tivement aux chambres à fumée 109 et 110.
Ces chaudières auxiliaires correspondent res pectivement aux chaudières génératrices 111 et 112 portées respectivement par les châssis d'extrémité D et E. 113 est la colonne d'arrivée de la vapeur d'échappement d'une partie des cylindres de la locomotive ; lié est la cheminée. 115 est la colonne pour la vapeur d'échappement du reste des cylindres, et 116 est la cheminée correspondante.
La pompe 117 aspire l'eau de la caisse 118 à travers la tubulure 119 et la refoule dans les chaudières auxiliaires 107 et 108 à travers la soupape de retenue 120 et la tubulure 121. Les chaudières auxiliaires 107 et 108, alimentent les chaudières génératrices 111. respectivement 112 # travers les tubulures 122, 123. Les deux chaudi#res g#n#ra- ti'K'cs sont raccordét-s entre elles par la tubn lure l44. de sorte qu'en ce qui concerne les effets de la pression les deux chaudi#res auxiliaires et ies deux chaudières généra- par un accouplement 125 sur lequel ne porte aucun poids des unîtes qu'il r#unit.
Ils forment avec les chaudières et leurs accessoires une locomotive articulée à trois unités avec chaudière en cascade thermique, avec ou sans soupape thermique.
Dans les fig. 18 et 19, on a une seule chambre à fumée 126 qui est commune aux deux groupes 127, 128, 129,130 form#s cha- cun par une chaudière auxiliaire en cascade thermique avec une chaudière génératrice ;
F est le châssis central portant les chaudières auxiliaires 127 et 129 ; G et H sont les ch#s. sis d'extrémité portant les chaudières généra- trices 128 et 130, dont les chambres à fumée dans le cas des fig. 18 et 19 sont adjacentes et forment une seule chambre 126 ; 131 et 132 sont deux colonnes d'arrivée de la vapeur d'échappement des cylindres ; 133 et 134 sont les deux cheminées.
Dans les fig. 20 et 21, la chambre à fumée 135, reliée directement à la cheminée 141, est commune aux deux groupes formés chacun par une chaudière auxiliaire et une chaudière génératrice (136, 137,138,139) il y a de même une seule co- lonne 140 d'arrivée de la. vapeur d'échappe- ment et une seule cheminée 141.
Le châssis central I porte les deux chaudières auxiliaires 136 et 138 et la chambre à fumée commune 135 ; le châssis d'extrémité L porte la. chaudière génératrice 137 et le châssis d'extrémité M porte la chaudi#re g#n#- ratrice 139. Les trois unités à. châssis rigides réunies formant aussi bien dans les fig. 18 et. 19 que dans les fig. 20 et 21 une locomo tive articulée à trois unités avec chaudières en cascade, dans laquelle en ce qui concerne les effets de la pression les chaudières cons tituent, comme aux fig. 1G et 17 un ensem ble unique.
Dans les fig. 22 et 23, P est le châssis central moteur, qui porte deux chaudières génératrices 148 et 14-9 dont 150 et 151 sont dt-s chambres a fumée. La chambre a. fumée 150 ensemble avec la chaudière auxiliaire
@@@@@@@ chaudières génératrices 148 et 149 sont ins- tallées, comme déjà dit, sur le châssis P leurs foyers étant en regard l'un de l'autre, mais à une certaine distance entre eux pour permettre le chargement du charbon.
La tubulure 154 met en communication les chaudières génératrices 148 et 149 entre elles ; les tubulures 155 et 156 les mettent en communication avee les chaudières auxiliaires 152 et 153.
Les trois châssis P Q R ? accouples entre eux par l'accouplement 157, sur lequel ne porte pas le poids des unités qu'il reunit, cons- tituent avec les chaudières et leurs accessoires une locomotive articulée à trois unités, à chaudières en cascade thermique, avec ou sans soupapes thermiques, dans laquelle les chaudières aux effets de la pression constituent un seul ensemble.
Dans la chaudière génératrice représentée à la fig. 24 le foyer 158 est commun aux deux corps 159 et 160 à tubes de fumée. Le ciel 161 du foyer 158 est à une certaine hauteur a sur la droite horizontale b-b ; 162 est la génératrice du sommet de l'enveloppe eylindrique des chaudières auxiliaires 163 et se trouve à une certaine hauteur c sur la droite n-b la hauteur c étant moindre que la llauteur a. Les pompes 164 aspirent 1'eau des :
caisses 165 et la refoulent à travers les soupapes de retenue 166 et les tubulures 167 dans les chaudières auxiliaires 163, d'o# 1'cau passe dans la chaudière génératrice par les tubulures 168. Les tubulures 169 mettent en communication les points les plus élevés des chaudières auxiliaires 163 avee les domes do vapeur 170 de la chaudière génératrice, les deux dômes 170 étant raccordés entre eux par la tubulure 171.
Il s'ensuit qu'en ce qui concerne les effets de la pression l'ensemble des chaudières forme un tout unique et que la chaudière auxiliaire non gculoncnt. fonctionne rempile' d'eau, mais se trouve sous un certain battan@
Les robinets 172 et 173 sont normalement ouverts ; on les manoeuvre seulement dans le cas où, à la. suite de quelque avarie ou autre éventualité, il est nécessaire de les fermer.
I) an : la. i'ig. ? Ia pompe est désignée par 174. les tubulures par 175, 176, 177, 178, la soupape de retenue par 179 et les robinets par 18"et. 181 ; de même dans la fig. 26 la pompe est désignée par 182, les tubulures par 183, 184, 185, 186, 187, la soupape de retenue par 188 et les robinets par 189 et 19U :
dans la fig. ? i, les pompes sont désignées par 191. les tubulures par 192, 193, 194,195, 1 () 6. la soupape de retenue par 197 et les ro binets par 198 et 199 de même que la liauteur a supérieure à la hauteur c, ces organes servent aux mêmes buts qui ont été décrits et représentés en référence à la fig. 24.
Les divers cas de combinaison de une ou de deux chaudières auxiliaires avec une ou deux chaudières génératrices de vapeur représentés aux fig. 25, 26, 27 ont déjà été indiqués dans la description sommaire qui précède de ces mêmes figures. Les locomotives articu- liées à trois unités décrites et représentées aux fig. 18, 19, 20, 21, 22, 23, 26, 27 peuvent être composées de trois unités motrices, ou de deux unités motrices et une unité non mo trice. ou d'une unité motrice et de deux uni- tés non motrices.