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Commande de soupape par came à longueur de bossage variable, réglable pendant la marche.
La présente invention.a pour objet une commande de soupape pour machines à vapeur, locomotives, compresseurs, moteurs à combustion, etc., par came à longueur de bossage variable, réglable pendant la marche, dans les deux sens, c'est-à-dire en avant et en arrière.
Les dispositifs connus jusqu'à présent, par exem- ple pour machines à vapeur et locomotives., qui permettent un déplacement du point initial de la détente et de la compression dans le diagramme indicateur, sont fort incommo-
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des et sujets à une usure extrêmement rapide, surtout lorsqu'il s'agit de machines à soupapes, dont les soupapes sont actionnées par des leviers pendulaires.
Dans d'autres dispositifs plus récents, qui comportent des leviers pour- vus de galets glissant sur des cames à bossages de longueurs différentes montées les unes à côté des autres sur un arbre de distribution susceptible d'être déplacé axialement, le réglage du degré de remplissage par exemple, c'est-à-dire de l'admission et de l'échappement de la vapeur, ne se fait que par échelons suivant le nombre de cames, de telle sorte que si celles-ci sont en grand nombre, pour la marche avant et la marche arrière de la machine, le dispositif com- plet présente des dimensions excessivement grandes, ce qui en rend l'emploi particulièrement difficile en pratique.
Le déplacement rapide de l'arbre de distribution dans le sens axial, par exemple en cas de renversement de la vapeur, n'est alors pas possible, car, notamment lorsqu'il s'agit de machi- nes polycylindriques, le galet de l'un des leviers vient heur: ter le bossage de la came suivante. En outre, pour réduire l'encombrement, on doit limiter la largeur des cames et par conséquent celle des galets des leviers, de telle sorte que ces organes s'usent très rapidement et qu'il en résulte un étranglement de la vapeur.
La présente invention consiste essentiellement à régler la longueur de bossage de l'arbre de distribution non pas par échelons, mais progressivement, dans les deux sens, à volonté, pendant la marche de la machine, en fai- sant tourner ou en déplaçant axiale^ment un élément de régla- ge du dispositif.
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plusieurs formes d'exécution de l'invention dans leur appli- cation à une machine à vapeur ou une locomotive.
Fig. 1 représentent schématiquement en plan et en élévation de côté., les cames et le galet ou rouleau de com- mande des soupapes.
Fig. 2 montre;ces mêmes organes après décalage des carnes' c'est-à-dire après augmentation de la longueur de bossage, montrant aussi le rouleau, le levier et la soupape.
Figs. 3 à 17 sont des détails du dispositif suivant un mode d'exécution, les Figs. 3 à 5 étant respectivement une coupe transversale, une vue de côté et une vue en plan de la came du milieu, la Fig. 6 une vue en élévation de côté,
Fig. 7 une vue de face et Fig. 8 une coupe transversale sui- vant le ligne A-A de la Fig. 7, Fig. 9 une coupe transver- sale suivant la ligne B-B de la Fig.7, Fig.10 une coupe transversale à travers quatre cames intermédiaires juxtapo- sées, analogues à celle de la Fig. 8, Fig. 11 une vue de côté,
Fig. 12 une vue de face et Fig. 13 une coupe transversale à travers l'une des deux cardes extrêmes. Fig. 14 montre en vue de côté et en coupe transversale une partie de l'arbre de distribution.
Fig. 15 est une vue de côté de la partie coulissante de l'arbre de commande avec le collier de régla- ge, partiellement en coupe, Fig. 16 en est une vue de face et Fig. 17 est une coupe longitudinale de la partie filetée, suivant la ligne C-C de la Fig. 16.
Fig. 18 est une coupe longitudinale du dispositif complet, à échelle réduite.
Fig. 19 est une coupe transversale suivant la li- gne D-D Fig. 18
F'ig. 20 est une vue schématique de la connexion en- tre la roue motrice de la locomotive et le dispositif de com- mande, montrant aussi le cylindre à vapeur.
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Fig. 21 montre un autre montage des cames.
Fig. 22 est une forme d'exécution comportant un ressort à boudin, sur lequel le rouleau de commande se dé- place.
Fig. 23 est une vue en plan partielle du disposi- tif suivant la Fig. 22, avec le ressort à boudin tendu.
Figs. 24 à 26 représentent une forme d'exécution comportant des roues dentées.
Figs. 27 et 28 montrent une forme d'exécution com- portant des roues dentées satellites.
Figs. 29 à 31 représentent une forme d'exécution comportant des manchons hélicoidaux Coulissants.
Figs. 32 et 33 montrent une variante du mode d'exé- cution suivant les Figs. 29 à 31.
Figs. 34 à 40 représentent une forme d'exécution qui comporte un ressort à ruban servant d'appui au rouleau de commande.
Les figs. 1 et 2, y compris les vues de profil au bas de ces figures, montrent schématiquement le dispositif de commande. Sur l'arbre de distribution rotatif 1 sont dis- posés un certain nombre de cames 2 pourvues de bossages 3, qui soulèvent le rouleau de commande 4 et avec celui-ci la soupape 5. Les cames 2 peuvent, comme le montre la Fig.2, être décalées l'une par rapport à l'autre, par un dispositif spécial, décrit plus complètement ci-dessous, de telle ma- nière que la came qui se trouve au milieu puisse tourner en avant ou en arrière tandis que les cames adjacentes tour- nent aussi de façon que leurs bossages soient en gradins, ce qui a pour effet d'augmenter la longueur de bossage tota- le et de maintenir ainsi la soupape 5 ouverte pendant la durée voulue.
Les figs. 3 à 17 représentent des détails du dis-
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positif servant à décaler les cames ou à régler la lon- gueur de bossage.
L'organe de réglage proprement dit est constitué par la came 3 du milieu, sur les Figso 3 à 5. Cette came fait corps avec le manchon 6 dans lequel est taillé un pas de vis allongé 7, et elle comporte sur chacune de ses faces deux rainures segmentaires 8 diamétralement opposées.
Les deux cames venant de part et d'autre de cette came médiane, Figs. 6 à 9, sont un peu plus minces et présentent en leur centre des ouvertures circulaires 9 dont le diamètre est égal au diamètre externe du manchon 6 des Figs. 3 à 5. Chacune de ces cames latérales présente également de chaque côté deux rainures en arc de cercle 8, les deux rainures de l'une des faces étant diamétralement opposées entre elles, et celles de l'autre face, diamétrale- ment opposées entre elles aussi, étant décalées de 90 par rapport aux premières.
Les rainures 8 servent à relier entre elles des différentes cames,à l'aide de petits ressorts à boudin 10 qu'on place dans ces rainures, de telle manière que l'une des moitiés des ressorts 10 se trouve dans la rainure de l'une des cames et l'autre moitié dans la rainure cor- respondante de la came adjacente.
Cette disposition est représentée sur la Fig.10, dans laquelle quatre cames juxtaposées sont montrées en cou- pe transversale.
Le dispositif comporte de chaque côté une came ex- trême à bossage 3 visible sur les Figs. 11 à 13, chacune de ces cames étant pourvue d'un seul côté d'une douille 11.
Ces deux cames extrêmes possèdent également dans leur face opposée à celle qui porte ces douilles . Il, des rainures
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en forme d'arc de cercle 8, comme toutes les autres cames, pour recevoir les ressorts à boudin 10. Dans l'ouverture circulaire 12 de la douille 11 sont ménagées deux rainures longitudinales 14 situées en regard l'une de l'autre, de mê- me qu'un logement de clavette 18 pour la fixation de la douille Il et de la came extrême à l'arbre de commande 1.
Toutes les cames suivant les Figs. 3 à 13 présentent d'une manière générale le même profil de bossage 3, la longueur de ce bossage correspondant à peu près au degré de remplissa- ge minimum désiré du cylindre à vapeur. Dans certains cas, les bossages des cames, surtout ceux des cames extrêmes, peu- vent avoir des largeurs différentes. Le nombre de cames de chaque côté delà came médiane est déterminé de telle manière que lorsquon fait varier la longueur de bossage de l'ensem- ble, les divers bossages rangés côte à côte en gradins for- ment une surface d'appui ininterrompue pour le rouleau de commande.
Les organes qui déplacent les cames les unes par rapport aux autres pendant la marche sont représentés sur les Figs. 14 à 17. L'arbre de commande 1 est pourvu des deux larges rainures longitudinales 13 (Fig.14).
Dans ces rainure longitudinales, on peut glisser deux bandes métalliques appropriées 16 ayant une courbure convenable (Figs. 15 à 17) qui sont rigidement assemblées au collier de réglage 15 (Figs. 15 et 16), dans l'ouverture centrale de ce dernier. Les bandes métalliques 16 présentent extérieurement des segments de pas de vis allongé 17 (Fig.17) qui correspondent au taraudage 7 du manchon 6 (Fig. 3 à 4) et sont en prise avec celui-ci. Les bandes filetées qui font saillie sur l'arbre 1 (Fig. 16) glissent librement dans les
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rainures longitudinales 14 des douilles 11 des deux cames extrêmes (Fig.12).
La Fig. 18 représente les pièces ci-dessus décri- tes après leur montage, en coupe longitudinale, tandis que la Fig. 19 est une coupe suivant la ligne D-D de la Fig. 18.
On effectue le montage de ces différentes pièces de la ma- nière suivante:
On enfile sur le manchon 6 de la came médiane, un peu plus épaisse que les autres, cinq cames latérales de chaque côté de cette came médiane et on place dans les rainu- res en arc de cercle 8 les petits ressorts à boudin 10, comme le montre la Fig. 10. Dans les larges rainures longi- tudinales 13 de l'arbre 1, on place les deux bandes filetées
16 avec le collier de réglage 15. Avant de mettre ces bandes
16 en place, on y enfile l'une des deux cames extrêmes dont la douille 11 reçoit dans ses rainures 14 les parties filetées de ces bandes qui font saillie sur l'arbre 1 (Fig. 12).
Ensuite, on enfile le manchon 6 avec les dix cames latéra- les qu'il porte sur l'arbre de distribution 1, ce qui a pour effet de faire tourner celui-ci, à cause despas de vis
7 et 17 qui entrent en prise. Enfin, on place la seconde ca- me extrême et sa douille 11, de la même manière que la pre- mière. Entre les dernières cames latérales (montées sur le manchon 6) et les cames extrêmes, on place également des ressorts à boudin 10 dans les rainures 8. On amène alors tous les bossages 3 en alignement et on cale les deux douilles latérales 11 sur l'arbre 1 par des clavettes 19.
Le dispositif montré sur la Fig. 18 fonctionne comme suit:
L'arbre 1 mis en rotation., au moyen d'une transmis- sion appropriée, par un essieu de la locomotive, avec les cames qui y sont montées, soulève à chaque tour le rouleau
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4 qui actionne la soupape 5. Dans la position de la
Fig. 1 ou de la Fig. 19, tous les bossages 8 sont en alignement; cette position correspond au degré de rem- plissage minimum du cylindre. On augmente le degré de remplissage en agissant sur un levier 20 qui déplace le collier de réglage 15 tournant en même temps que l'arbre
1. Les deux bandes filetées 16 font alors tourner le man- chon 6 et avec lui'la came médiane,, d'une quantité détermi- née.
Comme les cames juxtaposées sont reliées entre elles par les ressorts 10, la came médiane entraine d'abord les cames qui lui sont adjacentes de part et d'autre, ceux-ci entrainent à leur tour la paire de cames suivante et ainsi de suite, de telle sorte que les bossages 3 prennent la po- sition représentée sur la Fig. 2. En actionnant le levier 20 dans le sens opposé on déplace les bossages 3 . d'une manière analogue. De cette façon., le dispositif ci-dessus décrit permet de modifier graduellement et continuellement le degré de remplissage du cylindre à vapeur et l'échappement de la vapeur pendant la marche avant ou arrière de la locomotive.
La fig. 20 représente schématiquement, partiellement en perspective² un mode de connexion de l'arbre de distri- bution 1 avec l'arbre à manivelle 21 de la locomotive, par l'intermédiaire de roues coniques 23. Le rapport de transmis- sion de ces roues coniques doit évidemment être de 1:1. Sur le dessin; l'arbre 1 comporte deux dispositifs de commande identiques, dont l'un commande la soupape d'admission et l'autre la soupape d'échappement.
Dans la forme d'exécution suivant la Fig. 21 on emploie un autre mode d'accouplement des différentes cames.
,Au lieu de rainures en arc de cercle 8, toutes les cames
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sont pourvues, en-dessous de leur bossage 3, d'un orifice
23, dans lequel on place un ressort à boudin 24, qui se fixe aux cames extrêmes.¯Lorsqu'on fait tourner la came média- ne, les cames latérales adjacentes sont entraînées symétri- quement par rapport à elle-
Le dispositif représenté sur les Figs. 22 et 23 comporte des ressorts à boudin sur lesquels glisse le rou- leau de commande 4. Au lieu d'une came médiane et de cames latérales adjacentes, ce dispositif comprend un cylindre creux 26 pourvu intérieurement d'un taraudage analogue à celui du manchon 6 de la Fig.3. Au milieu de la surface du cylindre creux se trouve un bossage 25 qui correspond au bossage 3 des cames des Figs. 4 et 7.
Entre les bossages 4 des cames extrêmes et ce bossage 25 sont fixés des ressorts à boudin
27 dont le diamètre est égal à la hauteur des bossages.
Lorsqu'on fait tourner le cylindre creux 26 par rapport aux cames extrêmes, les ressorts 27 se tendent comme le mon- tre la Fig. 23. Le rouleau de commande 4 est soulevé par exemple par les bossages 3 des cames extrêmes, glisse alors sur les ressorts 27 et s'abaisse après le passage du bossa- ge 25.
Le déplacement relatif entre la came médiane et les cames extrêmes, suivant les Figs. 1 à 23, peut aussi être provoqué au moyen d'une transmission à roues dentées, com- me le montrent les Figso 24 à 26. Dans ce cas la came mé- diane comporte, au lieu d'un filetage à pas allongé, une denture interne 28 (Figo 24) et le collier de réglage 15 (Figs. 25 et 26) est percé de deux trous taraudés 29, dans lesquels passent deux arbres filetés 30, aux extrémités des- quels sont fixées des roues dentées 31. L'arbre de distribu- tion 1 présente alors deux profondes rainures dans lesquel- les sont logés ces arbres 30. La fig. 25 ne montre qu'un
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seul arbre fileté 30 avec la roue dentée 31.
Le déplacement du collier de réglage 15 dans l'un ou l'autre sens fait tourner les arbres filetés 30 avec leurs pignons 31, qui font tourner à leur tour la came médiane d'une manière cor- respondante. Une autre façon de déplacer les cames est re- présentée sur les Figs. 27 et 28. Sur l'arbre 1 sont montées trois roues dentées dont deux, 32 et 34 sont de même gran- deur, tandis que la troisième 33, de dimensions plus gran- des,est dentée intérieurement de chaque côté. La roue 32 est calée sur l'arbre 1, tandis que les roues dentées 33 et 34 tournent librement sur cet arbre. La roue dentée 34 est pourvue d'une douille 35 enveloppant l'arbre 1.
Les roues dentées 32 et 34 et. la roue dentée 33 sont reliées entre el- les par quatre pignons satellites 36 de même grandeur, dont deux sont montés sur le bâti fixe 37 et les deux autres sur le collier de réglage 38. A l'extérieur de ce collier de réglage est articulé'un levier de manoeuvre 39. Lors- que le collier de réglage 38 reste immobile, la rotation de l'arbre 1 provoque par l'intermédiaire des roues dentées 32 et 36 une rotation de. la roue dentée 33 qui transmet ce mouvement par l'entremise des pignons 36 et 34 à la douille 35. Les positions relatives de l'arbre 1 et de la douille 31 ne changent pas dans ces conditions. Toutefois, si l'on déplace le collier de réglage 38 dans l'un ou l'autre sens, la position de la douille .35 par rapport à l'arbre 1 change en conséquence.
Pour la réalisation de la présente inven- tion,l'arbre 1 devrait être relié à la came médiane et la douille 35 à la douille 11 (Fig.18).
Les modes d'exécution décrits jusqu'à présent nécessitent un assez grand nombre de pièces. Si l'on veut éviter cela, il faut employer d'autres dispositifs pour
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pouvoir modifier pendant la marche la longueur de bossage de l'arbre de distribution.
Plusieurs formes de construction de ces dispositifs sont représentées à titre d'exemple sur les Figs. 29 à 40.
Le dispositif suivant les Figs. 29 à 31 n'exige que deux pièces,l'arbre 40 qui est pourvu d'un bossage 41 en forme de parallélogramme, et le manchon 42 qui possède une rainure hélicoïdale 44 s'étendant sur 3600 et fait corps avec le collier de réglage 43. Le manchon 42 est renforcé des deux côtés de la rainure hélicoïdale 44, d'un côté sur une moitié de celle-ci (environ 180 ) et de l'autre côté sur l'autre moitié. Ces renforcements ou renflements 45 sont représentés sur la coupe transversale de la Fig. 31.
Or. enfile le manchon 42 sur l'arbre 40, après quoi on fige le bossage.41 sur celui-ci entre l'extrémité de l'un des renflements 45 et le commencement de l'autre; dans la rai- nure hélicoïdale 44. Lorsqu'on fait coulisser le collier de réglage 43, on provoque une rotation en hélice du manchon 42 du fait que le bossage 41 glisse dans la rainure héli- coidale 44. La rotation de l'arbre 40 et du manchon 42 a pour effet que le galet 46 est soulevé par le renflement 45 et le bossage 41 qui ont la même hauteur. Un déplacement dans un sens ou dans l'autre du manchon 42 par rapport au bossage 41 a pour effet de maintenir le galet de commande soulevé pendant un temps plus long.
Les Figs. 32 et 33 montrent un dispositif sembla- ble dans lequel les renflements désignés dans l'exemple précédent par 45 sont constitués par des douilles spéciales 47 et 48 découpées suivant une forme hélicoïdale et pour- vues de brides 49 et 50 dans lesquelles sont taraudés des
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pas de vis allongés. Un filetage correspondant est ménagé sur l'arbre de distribution 51, de part et d'autre d'une came 52 formée à sa partie médiane et dont le diamètre ex- terne est égal au diamètre interne des douilles 47 et 48.
Entre la came médiane 52 et les brides 49 et 50 sont com- primés des ressorts à boudin 54 et 56 montés dans des rai- nures annulaires 53 de la came 52 et s'appuyant sur les- rebords 49 et 50. Le galet de commande 46 qui roule sur la came médiane 52 est soulevé, par exemple par le bord de forme convenable 57 de la douille 47 et retombe de nouveau en place sur la came 52 après passage du bord 58 de la douil- le 48. En déplaçant le levier de manoeuvre 55, dont les deux bras portent par exemple par l'intermédiaire de roulements à billes sur les deux rebords 49 et 50, on augmente d'une ma- nière appropriée la durée de la levée du galet 46.
Les figs. 34 à 40 représentent une dernière forme d'exécution de la présente invention, où il est fait emploi d'un ressort à ruban sur laquelle roule le galet de comman- de.
Sur l'arbre de commande 61 est montée la came média- ne 59 munie d'un bossage 60; comme la came médiane de la fig. 17, cette came 59 peut tourner dans un sens ou l'autre, sous l'action de bandes filetées, lorsqu'on déplace axiale- ment le collier de réglage 15. On peut également employer le dispositif de commande suivant les Figs. 24 à 26. Des deux côtés de la came 59 sont montés deux disques de guidage 62 et 63 (Fig.34) rigidement reliés à l'arbre de commande.
Ceux-ci sont pourvus sur leur face interne de deux rainures de guidage concentriques 64 et 65 qui sont séparées par une distance égale à la hauteur du bossage et se confondent en
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une rainure commune 66 (Fig. 34, 36 et 40) aux points situés en regard du bossage 60. En un point de la came 59 diamétra- lement opposé au bossage 60,est fixé par exemple au moyen de deux vis (Figs. 34 et 36), un ressort à ruban 67 visi- ble développé sur la Fig. 35. La largeur de ce ressort est égale à celle de la came, augmentée du double de la pro- fondeur de la rainure 64 ou 65. Aux deux extrémités du ressort sont articulées par des charnières 68 de petites languettes de raccordement 69, dont la largeur est égale à celle de la came 59.
Dans'la position de la Fig. 36, c'est-à-dire pour la largeur de bossage minimum, le ressorte? est tout entier dans la rainure 65. Les deux.languettes de raccordement plus minces 69 s'appliquent alors sur le bossa- ge 60. Lorsqu'on fait tourner la came 59 par exemple dans le sens de la flèche (Fig. 36), la languette 69, reposant sur le bossage 60, quitte la rainure commune 66, tandis que la charnière 68 passe dans la rainure de guidage supérieure
64 avec le ressort 67 (Fig.37).
Le rouleau de commande 70 (Fig. 36) est soulevé par le bossage 60 lorsque l'arbre
61 tourne par exemple dans le sens de la flèche (Fig.36), puis il roule sur la languette de raccordement 69, la char- nière 68 et la partie du ressort 67 qui se'trouve dans la ,rainure 64, pour retomber ensuite à l'endroit de la rainu- re commune 66, sur la partie du ressort située dans la rai- nure 65, c'est-à-dire sur la came.
Enfin, les Figs. 38 à 40 montrent un mode d'exé- cution analogue dans lequel le ressort 67 est fixé au bossa- ge 60 par des vis à têtes noyées. En cet endroit 71 (Fig.38' le ressort est plus étroit pour correspondre à la largeur de la carne. Les deux extrémités du ressort diamétralement
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opposées au bossage 60, sont de préférence reliées à l'intérieur de la rainure 65 par de petits ressorts de traction 72.
Au lieu du ressort à ruban 67, on peut employer des bandes genre persiennes.
Pour augmenter progressivement la longueur de bossage de la came pendant la marche aussi bien que pen- dant l'arrêt de la locomotive,sans procéder par échelons, on peut'encore réaliser d'autres dispositifs sans s'écar- ter de la présente invention. Ainsi, dans le mode d'exé- cution suivant la Fig. 18, par exemple, on peut n'utiliser que la partie des cames qui se trouvent entre la came mé- diane et les cames extrêmes.
REVENDICATIONS.
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1. Commande de soupape pour machines à vapeur, locomotives, compresseurs, moteurs à combustion, etc., par came à longueur de bossage variable, caractérisée en ce que la longueur de bossage peut être réglée de l'extérieur, tant pendant la marche que pendant l'arrêt de la machine dans des limites extrêmement larges (environ 10 à 170 ), d'une manière continue, sans échelons ni saccades, dans toute mesure désirée et dans les deux sens, c'est-à-dire pour la marche avant aussi bien que pour la marche arrière.
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Variable boss length cam valve control, adjustable while running.
The present invention relates to a valve control for steam engines, locomotives, compressors, combustion engines, etc., by cam with variable boss length, adjustable during operation, in both directions, that is to say - say forward and backward.
The devices known hitherto, for example for steam engines and locomotives, which allow a displacement of the initial point of the expansion and the compression in the indicator diagram, are very inconvenient.
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des and subject to extremely rapid wear, especially in valve machines, the valves of which are operated by pendulum levers.
In other more recent devices, which comprise levers provided with rollers sliding on cams with bosses of different lengths mounted one beside the other on a distribution shaft capable of being moved axially, the adjustment of the degree of filling for example, that is to say of the admission and the exhaust of the steam, is done only in stages according to the number of cams, so that if these are in great number, for forward and reverse of the machine, the complete device has excessively large dimensions, which makes it particularly difficult to use in practice.
Rapid movement of the distribution shaft in the axial direction, for example in the event of steam reversal, is then not possible, since, particularly in the case of polycylindrical machines, the roller of the one of the levers comes up against the boss of the next cam. In addition, in order to reduce the bulk, the width of the cams and consequently that of the rollers of the levers must be limited, so that these members wear out very quickly and thereby restrict the steam.
The present invention essentially consists in adjusting the length of the boss of the seeding shaft not in steps, but gradually, in both directions, at will, while the machine is running, by rotating or moving axially. ment an adjustment element of the device.
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several embodiments of the invention in their application to a steam engine or a locomotive.
Fig. 1 schematically show in plan and in side elevation, the cams and the roller or control roller of the valves.
Fig. 2 shows; these same components after shifting the cams' that is to say after increasing the length of the boss, also showing the roller, the lever and the valve.
Figs. 3 to 17 are details of the device according to one embodiment, Figs. 3 to 5 being respectively a cross section, a side view and a plan view of the middle cam, FIG. 6 a side elevational view,
Fig. 7 a front view and FIG. 8 is a cross section taken along line A-A in FIG. 7, Fig. 9 a cross section along the line B-B of Fig. 7, Fig. 10 a cross section through four juxtaposed intermediate cams, similar to that of Fig. 8, Fig. 11 a side view,
Fig. 12 a front view and FIG. 13 a cross section through one of the two end cards. Fig. 14 shows a side view and in cross section of part of the seeding shaft.
Fig. 15 is a side view of the sliding part of the drive shaft with the adjusting collar, partially in section, FIG. 16 is a front view thereof and FIG. 17 is a longitudinal section of the threaded part, taken along the line C-C of FIG. 16.
Fig. 18 is a longitudinal section of the complete device, on a reduced scale.
Fig. 19 is a cross section taken along line D-D FIG. 18
F'ig. 20 is a schematic view of the connection between the driving wheel of the locomotive and the control device, also showing the steam cylinder.
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Fig. 21 shows another assembly of the cams.
Fig. 22 is an embodiment comprising a coil spring on which the drive roller moves.
Fig. 23 is a partial plan view of the device according to FIG. 22, with the coil spring tensioned.
Figs. 24 to 26 show an embodiment comprising toothed wheels.
Figs. 27 and 28 show an embodiment comprising planet toothed wheels.
Figs. 29 to 31 show an embodiment comprising sliding helical sleeves.
Figs. 32 and 33 show a variant of the embodiment according to Figs. 29 to 31.
Figs. 34 to 40 show an embodiment which comprises a ribbon spring serving as a support for the control roller.
Figs. 1 and 2, including the side views at the bottom of these figures, schematically show the controller. A number of cams 2 provided with bosses 3 are arranged on the rotary timing shaft 1, which lift the drive roller 4 and with it the valve 5. The cams 2 can, as shown in FIG. 2, be offset with respect to each other, by a special device, described more fully below, so that the cam in the middle can turn forwards or backwards while the cams Adjacent ones also rotate so that their bosses are stepped, which has the effect of increasing the total boss length and thus keeping the valve 5 open for the desired length of time.
Figs. 3 to 17 represent details of the dis-
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positive used to offset the cams or adjust the length of the boss.
The actual adjustment member is formed by the cam 3 in the middle, on Figs 3 to 5. This cam is integral with the sleeve 6 in which is cut an elongated screw thread 7, and it has on each of its faces two segmental grooves 8 diametrically opposed.
The two cams coming from either side of this central cam, Figs. 6 to 9, are a little thinner and have circular openings 9 at their center, the diameter of which is equal to the external diameter of the sleeve 6 of FIGS. 3 to 5. Each of these lateral cams also has on each side two circular arc grooves 8, the two grooves of one of the faces being diametrically opposed to each other, and those of the other face, diametrically opposed between they too, being offset by 90 with respect to the first ones.
The grooves 8 serve to connect the different cams together, by means of small coil springs 10 which are placed in these grooves, so that one of the halves of the springs 10 is in the groove of the one of the cams and the other half in the corresponding groove of the adjacent cam.
This arrangement is shown in Fig. 10, in which four juxtaposed cams are shown in cross section.
The device comprises on each side an extreme cam with boss 3 visible in FIGS. 11 to 13, each of these cams being provided on one side only with a sleeve 11.
These two end cams also have in their face opposite to that which carries these bushings. It, grooves
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in the form of a circular arc 8, like all the other cams, to receive the coil springs 10. In the circular opening 12 of the bush 11 are formed two longitudinal grooves 14 located opposite one another, as well as a keyway 18 for fixing the sleeve II and the end cam to the control shaft 1.
All the cams according to Figs. 3 to 13 generally have the same boss profile 3, the length of this boss corresponding approximately to the desired minimum degree of filling of the steam cylinder. In some cases, the cam bosses, especially those on the extreme cams, may have different widths. The number of cams on each side of the middle cam is determined such that when the boss length of the assembly is varied, the various bosses arranged side by side in steps form an uninterrupted bearing surface for the assembly. control roller.
The members which move the cams with respect to one another during operation are shown in Figs. 14 to 17. The drive shaft 1 is provided with two wide longitudinal grooves 13 (Fig.14).
In these longitudinal grooves, it is possible to slide two suitable metal bands 16 having a suitable curvature (Figs. 15 to 17) which are rigidly assembled to the adjusting collar 15 (Figs. 15 and 16), in the central opening of the latter. The metal bands 16 have on the outside segments of elongated thread 17 (Fig. 17) which correspond to the thread 7 of the sleeve 6 (Fig. 3 to 4) and are engaged therewith. The threaded bands which protrude from the shaft 1 (Fig. 16) slide freely in the
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longitudinal grooves 14 of the bushes 11 of the two end cams (Fig. 12).
Fig. 18 shows the parts described above after their assembly, in longitudinal section, while FIG. 19 is a section taken along line D-D in FIG. 18.
These different parts are assembled as follows:
Five side cams on each side of this central cam are threaded onto the sleeve 6 of the middle cam, a little thicker than the others, and the small coil springs 10 are placed in the arcuate grooves 8, as shown in FIG. 10. In the wide longitudinal grooves 13 of the shaft 1, we place the two threaded strips
16 with the adjustment collar 15. Before putting on these bands
16 in place, one of the two end cams is threaded into it, the sleeve 11 of which receives in its grooves 14 the threaded parts of these bands which protrude on the shaft 1 (FIG. 12).
Then, the sleeve 6 is threaded with the ten side cams that it carries on the timing shaft 1, which has the effect of rotating the latter, because of the no screws.
7 and 17 which come into gear. Finally, the second extreme cam and its socket 11 are placed in the same way as the first. Between the last side cams (mounted on the sleeve 6) and the end cams, coil springs 10 are also placed in the grooves 8. All the bosses 3 are then brought into alignment and the two side bushings 11 are wedged on the shaft 1 by keys 19.
The device shown in FIG. 18 works as follows:
The shaft 1 rotated., By means of a suitable transmission, by an axle of the locomotive, with the cams mounted therein, lifts the roller at each turn.
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4 which operates valve 5. In the position of the
Fig. 1 or of FIG. 19, all the bosses 8 are in alignment; this position corresponds to the minimum degree of filling of the cylinder. The degree of filling is increased by acting on a lever 20 which moves the adjusting collar 15 rotating at the same time as the shaft.
1. The two threaded bands 16 then rotate the sleeve 6 and with it the central cam ,, by a determined amount.
As the juxtaposed cams are interconnected by the springs 10, the middle cam first drives the cams which are adjacent to it on either side, these in turn drive the next pair of cams and so on, so that the bosses 3 assume the position shown in FIG. 2. By actuating the lever 20 in the opposite direction, the bosses 3 are moved. in an analogous way. In this way, the device described above makes it possible to gradually and continuously modify the degree of filling of the steam cylinder and the escape of the steam during the forward or reverse motion of the locomotive.
Fig. 20 schematically shows, partially in perspective², a way of connecting the distribution shaft 1 with the crank shaft 21 of the locomotive, by means of bevel gears 23. The transmission ratio of these bevel gears must obviously be 1: 1. On the drawing; the shaft 1 has two identical control devices, one of which controls the intake valve and the other the exhaust valve.
In the embodiment according to FIG. 21 another method of coupling the different cams is used.
, Instead of 8 circular arc grooves, all cams
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are provided, below their boss 3, with an orifice
23, in which a coil spring 24 is placed, which attaches to the end cams. When the middle cam is rotated, the adjacent side cams are driven symmetrically to it-
The device shown in Figs. 22 and 23 comprises coil springs on which the control roller 4 slides. Instead of a central cam and adjacent lateral cams, this device comprises a hollow cylinder 26 provided internally with an internal thread similar to that of the sleeve. 6 of Fig. 3. In the middle of the surface of the hollow cylinder is a boss 25 which corresponds to the boss 3 of the cams of Figs. 4 and 7.
Between the bosses 4 of the extreme cams and this boss 25 are fixed coil springs
27 whose diameter is equal to the height of the bosses.
As the hollow cylinder 26 is rotated relative to the end cams, the springs 27 tension as shown in FIG. 23. The control roller 4 is lifted for example by the bosses 3 of the end cams, then slides on the springs 27 and is lowered after the passage of the boss 25.
The relative displacement between the middle cam and the end cams, according to Figs. 1 to 23, can also be caused by means of a toothed wheel transmission, as shown in Figs. 24 to 26. In this case, the middle cam comprises, instead of an extended pitch thread, a internal toothing 28 (Figo 24) and the adjustment collar 15 (Figs. 25 and 26) is drilled with two threaded holes 29, through which two threaded shafts 30 pass, at the ends of which are fixed toothed wheels 31. L ' distribution shaft 1 then has two deep grooves in which these shafts 30 are housed. FIG. 25 only shows one
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single threaded shaft 30 with toothed wheel 31.
Movement of the adjusting collar 15 in either direction rotates the threaded shafts 30 with their pinions 31, which in turn rotate the middle cam in a corresponding manner. Another way of moving the cams is shown in Figs. 27 and 28. On the shaft 1 are mounted three toothed wheels of which two, 32 and 34 are of the same size, while the third 33, of larger dimensions, is internally toothed on each side. The wheel 32 is wedged on the shaft 1, while the toothed wheels 33 and 34 turn freely on this shaft. The toothed wheel 34 is provided with a sleeve 35 enveloping the shaft 1.
The toothed wheels 32 and 34 and. the toothed wheel 33 are interconnected by four planet gears 36 of the same size, two of which are mounted on the fixed frame 37 and the other two on the adjustment collar 38. On the outside of this adjustment collar is articulated 'an operating lever 39. When the adjustment collar 38 remains stationary, the rotation of the shaft 1 causes, via the toothed wheels 32 and 36, a rotation of. the toothed wheel 33 which transmits this movement by means of the pinions 36 and 34 to the bush 35. The relative positions of the shaft 1 and of the bush 31 do not change under these conditions. However, if the adjusting collar 38 is moved in either direction, the position of the sleeve 35 relative to the shaft 1 changes accordingly.
For the realization of the present invention, the shaft 1 should be connected to the middle cam and the bush 35 to the bush 11 (Fig. 18).
The embodiments described so far require a fairly large number of parts. If this is to be avoided, other devices must be used to
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be able to change the length of the seeding shaft boss while driving.
Several forms of construction of these devices are shown by way of example in Figs. 29 to 40.
The device according to Figs. 29 to 31 requires only two parts, the shaft 40 which is provided with a boss 41 in the form of a parallelogram, and the sleeve 42 which has a helical groove 44 extending 3600 and is integral with the adjusting collar. 43. The sleeve 42 is reinforced on both sides of the helical groove 44, on one side on one half thereof (approximately 180) and on the other side on the other half. These reinforcements or bulges 45 are shown in the cross section of FIG. 31.
Or. Threads the sleeve 42 on the shaft 40, after which the boss.41 is fixed thereon between the end of one of the bulges 45 and the beginning of the other; in the helical groove 44. When the adjustment collar 43 is slid, the sleeve 42 rotates helically as the boss 41 slides in the helical groove 44. The rotation of the shaft 40 and the sleeve 42 causes the roller 46 to be lifted by the bulge 45 and the boss 41 which have the same height. A movement in one direction or the other of the sleeve 42 relative to the boss 41 has the effect of keeping the control roller raised for a longer time.
Figs. 32 and 33 show a similar device in which the bulges designated in the previous example by 45 are formed by special bushings 47 and 48 cut in a helical shape and provided with flanges 49 and 50 in which threads are threaded.
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no elongated screws. A corresponding thread is formed on the distribution shaft 51, on either side of a cam 52 formed at its middle part and the external diameter of which is equal to the internal diameter of the bushes 47 and 48.
Between the middle cam 52 and the flanges 49 and 50 are compressed coil springs 54 and 56 mounted in annular grooves 53 of the cam 52 and supported on the flanges 49 and 50. The control roller 46 which rolls on the middle cam 52 is lifted, for example by the suitably shaped edge 57 of the socket 47 and falls back into place on the cam 52 after passing the edge 58 of the socket 48. By moving the lever operating lever 55, the two arms of which carry for example by means of ball bearings on the two flanges 49 and 50, the duration of the lifting of the roller 46 is appropriately increased.
Figs. 34 to 40 show a final embodiment of the present invention, in which use is made of a ribbon spring on which the control roller rolls.
On the control shaft 61 is mounted the median cam 59 provided with a boss 60; like the middle cam in fig. 17, this cam 59 can rotate in one direction or the other, under the action of threaded strips, when the adjustment collar 15 is axially moved. The control device according to FIGS. 24 to 26. On both sides of the cam 59 are mounted two guide discs 62 and 63 (Fig.34) rigidly connected to the control shaft.
These are provided on their inner face with two concentric guide grooves 64 and 65 which are separated by a distance equal to the height of the boss and merge into
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a common groove 66 (Figs. 34, 36 and 40) at the points located opposite the boss 60. At a point of the cam 59 diametrically opposite the boss 60, is fixed for example by means of two screws (Figs. 34 and 36), a visible ribbon spring 67 developed in FIG. 35. The width of this spring is equal to that of the cam, increased by twice the depth of the groove 64 or 65. At the two ends of the spring are articulated by hinges 68 of small connecting tongues 69, of which the width is equal to that of cam 59.
In the position of FIG. 36, i.e. for minimum boss width, pops it out? is entirely in the groove 65. The two thinner connecting tabs 69 then apply to the boss 60. When turning the cam 59, for example in the direction of the arrow (Fig. 36), the tongue 69, resting on the boss 60, leaves the common groove 66, while the hinge 68 passes into the upper guide groove
64 with the spring 67 (Fig. 37).
The drive roller 70 (Fig. 36) is lifted by the boss 60 when the shaft
61 rotates for example in the direction of the arrow (Fig. 36), then it rolls over the connecting tab 69, the hinge 68 and the part of the spring 67 which is located in the groove 64, to then fall back. at the location of the common groove 66, on the part of the spring situated in the groove 65, that is to say on the cam.
Finally, Figs. 38-40 show a similar embodiment in which spring 67 is secured to boss 60 by countersunk screws. In this place 71 (Fig. 38 'the spring is narrower to correspond to the width of the hull. Both ends of the spring diametrically
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opposite to the boss 60, are preferably connected inside the groove 65 by small tension springs 72.
Instead of the ribbon spring 67, louver-like bands can be used.
In order to progressively increase the length of the cam boss during the running as well as during the stop of the locomotive, without proceeding in stages, one can still realize other devices without departing from the present invention. . Thus, in the embodiment according to FIG. 18, for example, it is possible to use only the part of the cams which are located between the middle cam and the end cams.
CLAIMS.
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1. Valve drive for steam engines, locomotives, compressors, combustion engines, etc., by cam with variable boss length, characterized in that the boss length can be adjusted from the outside, both during operation and while stopping the machine within extremely wide limits (about 10 to 170), continuously, without steps or jerks, to any desired extent and in both directions, i.e. for walking forward as well as for reverse.