<Desc/Clms Page number 1>
"MACHINE A PISTONS A DETENTES MULTIPLES A GRANDE VITESSE"
Pour réduire l'encombrement, le poids et le prix, on a déjà proposé, principalement pour les moyens de transport tels que les locomotives et les bateaux, où toutes ces considé- rations prennent une grande importance, d'utiliser des machines à pistons à grande vitesse comportant plusieurs cylindres qui transmettent leur puissance à l'arbre moteur tournant à faible vitesse au moyen d'un train d'engrenages. On connaît, de plus, en matière de construction de turbines, des exemples d'exécution et des montages dans lesquels la turbine à vapeur est subdivisée en plusieurs sections dont chacune entraîne un arbre
<Desc/Clms Page number 2>
qui lui est propre, et qui travaillent toutes sur un arbre moteur commun.
La présente invention concerne une installation de machines de la première espèce, dans laquelle une machine à pistons à grande vitesse est réalisée sous forme d'une machine à détentes multiples, et est caractérisée en ce que les différents étages de détente sont constitués chacun par un certain nombre de cylindres en parallèle, égaux ou presque égaux entre eux, et répartis en groupes dont chacun actionne un arbre particulier. En vue d'atteindre les conditions les plus favorables pour chacun des différents étages de détente, les pignons correspondants peuvent être exécutés avec des diamètres différents, de sorte que, par exemple, les étages à haute pression tournent plus vite que les étages à basse pression.
Par rapport aux propositions connues comportant plusieurs machines à pistons à un ou plusieurs étages de détente montées en parallèle et travaillant sur le même pignon, la présente invention a 1 avantage que l'on peut choisir les vitesses de rotation les plus favorables convenant pour les différents étages, par exemple pour les étages à haute pression une vitesse plus grande que pour les étages à basse pression, car les masses en mouvement des parties à haute pression sont plus petites que celles des parties à basse pression. De plus, chaque groupe est constitué, suivant la présente invention, de parties com- plètement identiques, c'est-à-dire, par exemple, seulement de parties à haute pression ou seulement de -oarties à basse pression.
Par rapport à la commande par turbines déjà mentionnée, la différence consiste en ce qu'il s'agit, dans la présente invention, de deux ou trois étages de détente de la
<Desc/Clms Page number 3>
vapeur, et d'une disposition suivant laquelle sont montés en parallèle autant de cylindres égaux ou presque égaux que le volume de vapeur le nécessite, et que les dimensions admissibles pour les cylindres et leurs vitesses le permettent.
Dans la commande par turbines, au contraire, il n'est pas question du montage en parallèle d'étages de détente séparés égaux ou presque égaux, mais chaque turbine séparée se compose, au contraire, de plusieurs étages de aétente allant constamment en augmentant et montés les uns aerrière les autres, les différentes turbines séparées étant également à leur tour montées en série sur le flux de vapeur.
Comme un viae élevé est utilisé plus avantageusement dans une turbine, les cylindres à basse pression peuvent être remplacés efficacement par une turbine à vapeur d'échappement (ou par plusieurs turbines). Cette turbine peut, ou bien transmettre sa puissance à la roue commune aux différents éta- ges de la ou des machines d'amont à pistons, ou bien actionner une machine particulière, par exemple une génératrice électrique.
Quand l'installation est destinée à entraîner un navire ou une locomotive, c'est-à-dire lorsque la marche arrière est nécessaire, les divers étages de détente de la machine à pistons peuvent être munis de dispositifs de renversement de marche d'un système quelconque déjà connu, qui sont alors avantageusement manoeuvrés tous à la fois par une commande commune mécanique, électrique, hydraulique ou pneumatique. Les organes de commande peuvent dans ce cas être communs à tous les cylindres d'un même étage de détente, ou encore au côté admission et au côté échappement dun même étage.
Lorsqu'il est fait usage d'une turbine à vapeur d'échappement, le dispositif de
<Desc/Clms Page number 4>
renversement de marche peut être combiné de manière connue à un dispositif ae dérivation de la vapeur d'échappement, au débrayage d'un accouplement, etc..
Sur le dessin annexé, la Fig. 1 représente schématiquement, à titre d'exemple, une installation de machine marine conforme a l'invention, comprenant les cylindres 1 de l'étage à haute pression, les cylindres 2 de l'étage à basse pression, les pignons correspondants 3 et 4 et la grande roue aentée commune 5 montée sur l'arbre d'hélice 6. Les organes communs de distribution sont désignés par 13 pour le côté admission et 14 pour le côté échappement. On a désigné par 15 la conduite d'arrivée de vapeur à l'organe de distribution 13 et par 16 les conduites d'admission de vapeur dans les différents cylindres de l'étage à haute pression. Les conduites d'échappement des divers cylindres vers l'orgsne de distribution 14 sont désignées par 17, et la conduite réunissant l'étage à haute pression à l'étage basse pression, par 25.
Un réservoir intermédiaire peut être intercalé sur cette conduite en cas de besoin. Les arbres de commande 23 et 24 des organes de distribu- tion et de changement de marche 13 et 14 sont actionnés par l'arbre à manivelles 18 au moyen de l'arbre 19 (Fig. 8), des excentriques 20 et des barres d'excentriques 21, 22. 26 désigne le levier de renversement de marche, et 27 la barre transmettant le mouvement à l'arbre 23 de l'organe de distribution 13. Les autres organes de distribution des autres groupes de cylindres sont rendus solidaires de ce dernier au moyen de la barre 28.
Les organes de distribution peuvent être constituée d'une manière quelconque connue, par exemple par des tiroirs cylindriques, plans ou oscillants, ou bien par des soupapes, etc.. De même, les machines à pistons elles-mêmes
<Desc/Clms Page number 5>
peuvent être exécutées sous forme de machines à tiroir, de ma- chines à équicourant, ou de machines d'un type quelconque connu.
La Fig. 2 représente une installation avec trois étages de détente, dans laquelle les repères 1 à 6 ont la même signification que sur la Fig. 1. 7 désigne l'étage à moyenne pression et 8 le pignon correspondant.
La Fig. 3 représente une installation avec tubine d'amont à vapeur d'échappement, laquelle, dans cet exemple, transmet sa puissance à l'arbre d'hélice. Les repères 1 à 6 ont de nouveau la même signification qu'à la Fig. 1.9 désigne la turbine à vapeur d'échappement, 10 un second¯étage de réduction pour la turbine et 11 le pignon de ce groupe qui engrène avec la grande roue dentée 5.
La Fig. 4 représente une installation dans laquelle la turbine à vapeur d'échappement fournit sa puissance, non pas à l'arbre d'hélice, mais à une machine particulière 12, par exemple à une génératrice électrique.
Les Fig. 5 et 6 représentent schématiquement une commande de locomotive conforme à la présente invention. La Fig. 5 est une vue en élévation et la Fig. 6 la vue en plan correspondante. Les roues motrices 29 sont montées,ainsi que les roues dentées 30, sur l'essieu 31. Les cylindres de l'étage à haute pression et ceux de l'étage à basse pression sont désignés respectivement par 32 et 33. Les cylindres à haute pression attaquent en commun l'arbre à manivelles 34 muni à ses deux extrémités de pignons 36 qui engrènent avec les roues 30.
Les cylindres de l'étage à basse pression attaquent de même l'arbre à manivelles 35 et les roues 30 par l'intermédiaire des pignons 37. Au lieu d'être aisposés horizontalement, comme sur
<Desc/Clms Page number 6>
l'exemple des Fig. 5 et 6, les cylindres à haute pression et à basse pression pourraient également être disposés verticalement ou être inclinés d'un angle quelconque.
La Fig. 7 est une élévation schématique d'un exemple de disposition verticale, et la Fig. 8 est une élévation, également schématique, du système de distribution. Les repères ont les mêmes significations que sur les Figures précédentes.
Pour une valeur désirée de la puissance et pour des conditions de vapeur données, le volume de vapeur absorbé par une installation est également donné. Par suite, les di- mensions des cylindres d'une machine à pistons à détentes multiples d'un des systèmes déjà connus et sa vitesse de rotation la plus avantageuse sont également déterminés dans des limites très étroites.
Suivant la présente invention, par contre, il est possible,en multipliant le nombre des cylindres en parallèle de chaque étage de détente, de choisir leurs dimensions et par suite aussi leur vitesse, de manière à obtenir de ce fait des conditions beaucoup plus favorables que ce n'était le cas dans les installations réalisées jusqu'à présent. Le nombre des cylindres peut être différent pour les divers étages de détente. De même, les cylindres d'un même étage de détente peuvent être éventuellement légèrement différents les uns des autres. Les petites dimensions de cylindres sont particulièrement avantageuses pour l'emploi de vapeur à haute pression.
Dans le cas de charges partielles, il est avantageux de mettre hors vapeur différents cylindres de chaque groupe, de ma@@ère que les cylindres restant en fonctionnement reproduisent à nouveau les conditions de détente les plus favorables.
<Desc/Clms Page number 7>
L'utilisation d'un certain nombre des cylindres tous identiques, ainsi que leurs accessoires, permet de réaliser une grande simplification dans la fabrication et une diminution du prix de revient (fabrication en série). L'emploi de plusieurs cylindres pour un même étage de détente procure en service une réserve plus importante en cas d'accident éventuel à un cylindre.
L'irrégularité du couple moteur que l'on rencontre dans les machines à pistons des constructions connues jusqu' alors est diminuée sensiblement avec le dispositif suivant l'invention, du fait de l'égalité des masses et des pressions des différents cylindres attaquant un même arbre et de la multiplicité de ces derniers. Les accouplements élastiques, hydrauliques ou électromagnétiques prévus jusqu'ici pour la compensation de ces irrégularités deviennent donc superflus.
Le rendement propulsif d'un navire est amélioré du fait de la régularité du couple moteur. De plus, les diamètres des arbres peuvent être maintenus plus petits pour une puissance donnée que dans le cas des machines à pistons construites jusqu'à présent.
Dans le cas du montage d'une turbine à vapeur d'échappement à la suite des étages de détente à basse pression ou à moyenne pression de la machine à pistons, on peut, bien entendu, employer, tout en restant dans l'esprit de l'inven- tion, tous les modes d'exécution, montages, etc.. connus dans de pareilles installations combinées. De même, on peut employer de manière connue la surchauffeintermédiaire.
Il n'est pas indispensable que les groupes de cy- lindres attaquent le même arbre moteur au moyen d'engrenages.