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moteur à vapeur à haute pression
Dans les moteurs a vapeur en général, et plus spécialement dans les moteurs utilisant la vapeur à très haute pression et 1 surchauffe élevée, il importe d'éviter, avec le plus grand soin, les pertes de chaleur & travers les parois de toutes sortes en contact avec la vapeur et les pertes de rendement dues au passage de la vapeur dans des conduits de direction ou de section variables, ainsi qu'à son laminage dans les soupapes d'admission; il importe aussi d'éviter les pertes de rendement qui pourraient être causées par des ouvertures ou des fermetures des soupapes prématurées ou retardées.
De tels moteurs doivent, en principe, fonctionner à grande vitesse pour que les pertes de chaleur, pendant la détente de la vapeur dans le ou les cylindres, soient diminuées; une conséquence de cette vitesse élevée est qu'il s'impose d'équi- librer, dans toute la mesure possible, les moments d'inertie des masses en mouvement et les efforts de flexion et de torsion s'exerçant sur l'arbre de couche du moteur.
La présente invention a pour objet un moteur à
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vapeur répondant à ces desiderata. Ce moteur comporte des cylindres multiples disposés de façon . équilibrer les efforts sur l'arbre de couche et les moments d'inertie des masses en mouvement, et sa partioularité essentielle est la suivante : tous les cylindres ou une rangée de cylindres sont montés en parallèle directement sur une boîte à vapeur commune et communiquent avec celle-ci par l'intermédiaire de soupapes de grandes dimensions, commandées positivement et offrant, pour une faible levée, une grande section de passage, de telle sorte que la vapeur se rend de la boite à vapeur ou chambre de distribution aux cylindres avec un minimum de changements de direction et sans laminage
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En réunissant tous les organes de distribution dans la vapeur vive, on supprime une grande partie de la déperdi- tion de chaleur, la seule surface de perte est réduite à oelle de l'arbre commandant la distribution, la boite de distribution pouvant être calorifuges en totalité.
La description qui va suivra, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
Les fig. 1 et 2 représentent respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale partielle, un moteur à vapeur conforme à l'invention.
Les fig. 3 et 4 sont, à plus grande échelle, des coupes partielles longitudinale et horizontale des parties du moteur intéressant plus spécialement la distribution de vapeur.
La fig. 5 est une coupe partielle par la ligne V-V de la fig. 3 .
Dans ces figures, 1 représente l'enveloppe des trois cylindres 2,3 et 4 du moteur, dont les axes sont dans le plan de l'axe (seul représenté) de l'arbre de couche 11 ; ces
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cylindres sont pourvus chacun d'une chemise 5 et dans chacun d'eux se meut un piston 6 attaquant, par une bielle 7, une manivelle 8,9 ou 10 de l'arbre 11. Entre l'enveloppe 1 et les chemises 5 sont ménagés des intervalles constituent des chemises de vapeur. L'enveloppe 1 est supportée par un bâti 12 qui n'est représenté qu'en partie et qui porte les paliers de l'arbre de couche 11.
Les manivelles 8,9 et 10 sont disposées, dans l'ensemble représenté, à 1200 les unes des autres afin que les efforts exercés par les pistons sur les manivelles d'une part et les moments d'inertie des masses en mouvement, d'autre part, soient équilibrés.
Chacun des cylindres 2,3 et 4 est à simple effet.
La vapeur y est admise par une soupape 13 constituant le fond du cylindre et l'échappement de vapeur a lieu par des ouvertures 46 ménagées dans les parois cylindriques; ces ouvertures traversent les chemises 5 et une paroi de l'enveloppe 1 et permettent à la vapeur de se rendre dans les chemises de vapeur puis dans un conduit d'échappement commun 44 qui entoure les cylindres et d'où la vapeur sort par une tubulure 45 (fig. 2). Chacune des soupapes 13, comme on vient de le dire, constitue le fond d'un cylindre c'est-a-dire que le diamètre du siège de soupape d'admission est, pratiquement, le diamètre du cylindre.
Comme on le voit sur la figure 5, chaque soupape comprend une rondelle 14, plane ou conique, faite en une matière possédant à la fois la résistance mécanique, la résistance aux températures élevées et l'élasticité nécessaires, et qui est serrée entre un disque 15 et un anneau 16 renforçant la rondelle 14 en ne laissant libre de oelle-oi que la partie en bordure né- oassaire pour s'appuyer de façon convenable et étanche sur le siège de soupape constitué par le bord de la chemise 5.
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L'anneau 16 est surmonté d'un cadra 17 dont les faces 18 et 181, perpendiculaires à l'axe du cylindre forment surfaces de friction pour les cames d'admission dont il sera parlé plus loin. Ce cadre 17 porte, sur ses deux cotés parallèles à l'axe du cylindre, des glissières 19 qui coulissent le long de guides 35.
L'anneau 16 et le cadre 17 peuvent constituer deux pièces séparées ou faire corps l'un avec l'autre; l'assembla- ge avec la disque 15 peut se faire de toute façon connue convena- ble pour assurer le serrage de la rondelle 14.
Les soupapes 13 sont disposées dans une chambre d'admission ou boite à vapeur 20 commune aux cylindres 2,3,4 et constitués en partie par l'extrémité supérieure 21 de l'enveloppe 1 et en partie par un couvercle 22 s'appuyant, de façon étanohe, sur.la partie 21. La vapeur vive entre dans cette chambre par une tubulure 41. Entre la partie 21 de l'enveloppe 1 et le couvercle 22 sont prévus des paliers 23 et 24 livrant passage à un arbre de distribution 25 commandé par l'arbre de couche 11 de toute façon connue, par exemple au moyen de pignons d'angle 26 et 27.
Sur l'arbre 25 sont calées, au droit de l'axe de chacun des cylindres, des cames 42 de forme voulue pour que, à chaque tour de l'arbre 25, elles viennent en contact avec les faces de friction 18 et soulèvent le cadre 17 et, par conséquent, la soupape 13, pour laisser pénetrer la vapeur de la chambre d'admission 20 dans les cylindres correspondants pendant l'inter- valle de temps qu'on s'est fixé comme minimum d'admission; puis, elles entrent en contact avec les faces de friction 181 pour fermer les soupapes pendant la détente, l'échappement et tout ou partie de la course de retour du piston.
De part et d'autre de chaque came 42, l'arbre 25 porte deux cames 43 qui sont entrainéea dans le mouvement de
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rotation de l'arbre, mais qui peuvent ooulisser sur oet arbre si- multanèment et en sens inverse, de façon à se rapprocher ou à s'éloigner de la came 42. Ces cames 43 sont à profil variable,leur face plane la plus proche de la came 42 correspondant aussi à l'ad- mission minimum, tandis que les faces opposées ont une forme telle qu'elles prolongent l'ouverture d'admission de vapeur, dans le cylindre correspondant, que l'on s'est fixé comme maximum. Entre oes deux faces, le profil est déterminé pour permettre toutes ad- missions progressives.
Chacune des cames 43 est solidaire d'un manchon 28 portant une rainure 29 dans laquelle est logée une tra- verse 30 dont les extrémités 31 portent des éorous engagés sur des pas de vis 32 taillés dans deux tiges 33 parallèles a l'arbre d'admission 25.
Les filetages 32 de chaque tige 33 sont alternative- ment à pas contraires, de façon que, quand on fait tourner les deux tiges 33 simultanément dans le mené sens et à la même vitesse, deux traverses 30 voisines correspondant L un même cylindre se rapprochent ou s'éloignent l'une de l'autre tout en restant paral- lèles et rapprochent ou écartent l'une de l'autre les deux cames 43 correspondantes, en augmentant ou diminuant le degré d'admission dans le cylindre. Une telle action se produit simultanément pour les trois cylindres 2,3,4 .
Les deux tiges 33 pivotent dans des paliers 34 mé- nagés dans des joues 35 solidaires, soit le l'enveloppe 1, soit du couvercle 22, soit de l'un et de l'autre, lesquelles joues sont disposées de manière à former des guides 35 pénétrant dans les glissières 19 des cadres 17. Pour commander la rotation simultanée des deux tiges filetées 33, on a disposé concentriquement à l'arbre 25, et sur celui-ci, une roue dentée 36 portant un manchon 37 qui traverse le palier 24 et qui porte un levier 38 ou un volant fixé sur le manchon par un éorou 39.
La roue dentée 36 est en prise
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avea deux pignons dentés 40 calés sur chacune des tiges filetées 33, de sorte qu'il suffit de tourner le levier 38 dans un sens ou dans l'autre autour de l'arbre 25 pour augmenter ou diminuer dans la proportion désirée l'admission de vapeur dans tous les cylindres.
Des modifications peuvent être apportées au dispo- sitif qui vient d'être décrit L titre d'exemple, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Les organes de distribution pourront être connus et réalisés de toute manière convenable compatible avec les particularités essentielles de l'invention; on pourra avantageusement avoir recours à des systèmes de commande de distribution permettant d'utiliser un arbre de distribution ou d'autres organes fonctionnant à une vitesse réduite, inférieure à la vitesse de l'arbre de couche; toute commande des soupapes d'admission réunissant les conditions indiquées plus haut rentre dans la cadre de l'invention. De même, les organes de modifica- tion et de réglage de l'admission pourront être quelconques pourvu qu'ils répondent au but indiqué.
On pourra, en ouùre, prévoir tous moyens de lubrification des organes de distribution situés dans la chambre de vapeur.
Le nombre des cylindres d'une rangée n'est pas nécessairement de trois, il peut être quelconque. De même, le moteur peut comporter plusieurs rangées de cylindres, disposées en opposition, en étoile ou a des angles quelconques.