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Dispositif de chargement de foyer en combustible en morceaux, en particulier pour locomotives.
La présente invention se rapporte à des dispositifs de chargement de foyer en combustible en morceaux, en particulier pour 'locomotives, le combustible étant soufflé dans le foyer à certains intervalles, en même temps que la quantité de combustible nécessaire à chaque insufflation est amenée :dans 'un-canal aboutissant au foyer. L'inven- tion a pour objet de réaliser un chargement de ce genre extrêmement simple et économique. Elle consiste, en sub- stance, à donner à la section d'échappement de l'agent soufflant (vapeur) une forme telle que ce dernier amène
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le menu de combustible dans le foyer sous l'action de sa pression, et ce, sans transformation essentielle en vitesse de son énergie de pression.
Le dessin ci-annexé montre le schéma de deux exemples d'exécution de l'objet de la présente invention.
La figure 1 représente, en partie en perspective, deux coupes longitudinales du premier exemple; la figure 2 en montre le plan; la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 1;
La figure 4 représente un détail de la figure 1, à échelle agrandie; la figure 5 est une modification de la figure 1 selon le deuxième exemple.
A une certaine distance de la plaque de porte 1 du foyer 2 est menacée, dans le premier exemple, une trémie à charbon 3 dont les parois 4,5 inclinées et servant de plans de glissement pour le menu de charbon laissent entre elles, à leur point le plus bas, une ouverture 6 par laquelle le charbon peut tomber sur la glissière 7 d'un poussoir 8 animé d'un mouvement de va-et-vient. La glis- sière 7 fait partie d'une boite qui comporte un tuyau de descente 9 et un regard 10 disposé en dessus et pouvant être fermé par un couvercle. Le tuyau de descente 9 se raccorde à l'endroit de la glissière 7 jusqu'où le charbon peut arriver lorsqu'il tombe à travers l'ouverture 6 de la trémie à charbon 3. Le tuyau de descente 9 peut être fermé par une vanne 11.
Pour que l'amenée de charbon se fasse dans des conditions favorables, la vanne 11 (voir figure 3)
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est de section plus-restreinte que le poussoir 8. De part et d'autre la vanne 11 est articulée, au moyen d'une bielle
13 munie d'une boite à ressort 12, à un levier 14 calé sur un arbre horizontal 15 situé en sens transversal de la loco- motive. Sur le même arbre 15 sont disposés deux leviers 16 décalés de 1800 par rapport aux leviers 14 et dont les bouts libres sont articulés au poussoir 8 à l'aide de bielles
14. Par conséquent, l'arbre 15 imprime au poussoir 8 et à ' la vanne 11 un mouvement en sens opposé. Si le poussoir 8 se déplace à droite dans la figure 1 lors de sa course de refoulement, la vanne 11 s'ouvre, tandis qu'elle se ferme lors de la course de retour du poussoir 8.
La vanne 11 demeure fermée aussi longtemps que le poussoir reste dans sa position de point mort de gauche. Grâce aux mouvements en sens opposé du poussoir 8 et de la vanne 11, l'on obtient que le combustible amené au tuyau de descente 9, lors de chaque course de refoulement du poussoir 8, puisse passer - librement par ledit tuyau'de descente.
Au-dessous de la: vanne '11, le tuyau de descente 9 va en s'élargissant. Cet élargissement 18 débouche dans un tuyau horizontal- 19 raccordé, à l'aide des pièces tubu- laires articulées 20 et 21, à un tuyau ascendant 22 dé- bouchant dans l'ouverture du foyer 2. Du côté opposé le tuyau 19 est prolongé par un coude 23, en forme d'enton- noir, à son tour raccordé à un organe de distribution 24 qui sera décrit plus loin.
A priori, il suffit de remarquer que l'organe de dis- tribution 24 envoie une certaine quantité de vapeur sous pression dans le tuyau 19 dans lequel, lors de la course
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de refoulement précédente du poussoir 8, s'est rassemblée une quantité de charbon telle que le tuyau 19 s'en trouve engorgé comme par un bouchon. Ce bouchon de charbon'25 est soufflé, par la vapeur en détente, hors des pièces tubulaires 20,21 et 22 jusque dans le foyer.Ce qui importe, c'est que l'organe de distribution 24 dégage instantanément une grande section transversale de sorte qu'il peut se produire rapidement dans le coude 23 une pression élevée susceptible d'expulser le bouchon 25 vio- lemment.
Si la pression ne montait que graduellement dans le coude 23, la vapeur pourrait s'échapper par les inter- stices entre les différents morceaux de charbon du bouchon 25, sans expulser le charbon. Donc, la quantité de vapeur nécessaire à l'expulsion du bouchon 25 doit être amenée devant ce dernier brusquement, tel que la vapeur ne trouve pas le temps de se détendre graduellement en passant par les interstices entre les morceaux de charbon.
Le poussoir 8 et la vanne 11 sont commandés par une machine à vapeur à piston 26 (voir figures 2 et 3) dis- posée parallèlement aux tuyaux 19,20 ét 21 et dont le piston 27 attaque, par l'intermédiaire d'une tige de piston piston 28 et d'un/amortisseur 30 se déplaçant dans un cylindre 29, un levier 31 également calé sur l'arbre 15.
Les leviers 31 et 14 occupent la même position angulaire par rapport à l'arbre 15. Le cylindre amortisseur 29 est rempli d'huile. L'armortissement est produit du fait qu'il existe du jeu entre le piston amortisseur 30 et le cylindre 29. (Cependant l'amortissement pourrait aussi être obtenu en montant le piston 30 sans jeu dans le cy- lindre 29, auquel cas on devrait, en échange, prévoir entre les deux extrémités du cylindre un tube de communication à étranglement réglable).
Du côté opposé au cylindre amor-
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tisseur 29, le piston à vapeur 27 porte un prolongement 32 dont le diamètre est.grand comparé à celui de la tige de piston 28.-Entre le couvercle de cylindre 33, servant à guider le prolongement 32, et le piston à vapeur 27 débouche une conduite d'amenée de vapeur vive 34 (voir fig. 2). L'espace 36 de la machine à vapeur 26, compris entre le couvercle de cylindre 35 et le piston à vapeur 27, communique en permanence avec un accumulateur 39 par l'intermédiaire d'un alésage 37 et d'un tube 38. A son tour cet accumulateur est relié à l'organe de distri- bution 24 au moyen d'une conduite 40.
L'organe de distribution 24 de forme extérieure cylin- drique (voir notamment fig. 4), comporte un évidement central 41 dans lequel est logée une boite de distribu- tion 42 qui présente de petits alésages 43 à sa partie supé- rieure et de grandes lumières 44 à sa partie inférieure.
Dans la boîte de distribution 42 à son tour est disposé mobile dans le sens axial un piston de distribution 45 dont la partie, inférieure est d'un diamètre plus petit que ce- lui de la partie supérieure et dont le fond est muni d'une surface de joint annulaire 46, rectifiée à la meule.Par cette surface le piston de distribution 45 peut prendre appui sur une contre-surface 47 prévue sur la douille 49 qui est logée dans le fond 48 de l'organe de distribution 24. La douille 49 et le fond 48 dans lequel elle est logée sont munis d'un alésage 50 dont le diamètre est identique au diamètre intérieur de la surface d'appui 46.L'alésage 50 se trouve prolongé par l'alésage 51 du coude 23.Ce der- nier est rapporté sur le.fond 48 de l'organe de distribu- tion 24 à l'aide d'une bride 52. Sa section va en s'élar- gissant jusqu'à atteindre celle du tuyau 19.
De plus,l'or-
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gane de distribution 24 comporte une cavité annulaire 53 régnant autour de la boite de distribution 42 et présentant une hauteur sensiblement égale a celle du piston de distribution 45. La cavité 53 est en communi- cation directe avec la conduite 40 menant à l'accumula- teur 39 et rapportée à l'organe de distribution 24 au moyen d'une bride 54.
A sa partie supérieure l'organe de distribution 24 est fermé par un couvercle 55 dont le ressaut central 56 est exactement ajusté au diamètre intérieur de la boite de distribution 43 dans lequel il fait saillie. Le couvercle 55 et le ressaut 56 sont traversés par un alésage 57 auquel vient se raccorder une conduite de vapeur 58.
Le ressaut 56 du couvercle 55 pénètre dans la boîte 42 de la quantité nécessaire à ménager un espace 59 entre le piston 45 et le dit couvercle, lorsque le piston 45 vient s'appuyer sur la surface de joint 47. L'espace 59 com- munique, à l'aide des alésages 43 de la boite 42, direc- tement avec un canal annulaire 60 entourant la boite 42.
Du canal annulaire 60 mènent des alésages ascendants 61 aboutissant à des évidements 62 pratiqués dans l'organe de distribution 24. A partir des évidements6 2, des alésages descendants 63 mènent directement à la cavité annulaire 53. De plus, les évidements 62 comportent des surfaces de joint 64 servant de siège à des billes 65.
Lorsqu'il est amené de la vapeur vive à l'organe de distribution 24 à travers la conduite 58, le piston 45 est poussé sur la surface de joint 47 sous l'action de la pres- sion exercée par la vapeur vive. En même temps, la vapeur de l'espace 59 parvient dans les évidements 62, en tra- versant les alésages 43, le canal annulaire 60 et les
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alésages 61. Les billes 65 logées dans les évidements 62 sont soulevées de leurs sièges 64 sous l'effet de la vapeur, de telle manière que la vapeur peut conti- nuer à s'acheminer vers la.cavité 53 à travers les alé- sages 63, et de là, vers l'accumulateur 39 à travers la conduite 40, et finalement, vers l'espace 36 du cylindre 26 en passant par le tube 38 et l'alésage 37.
Lorsque le piston à vapeur 27 (voir figs. 1 et 2) se trouve dans sa position de point mort de gauche et, en consé- quence, le poussoir 8 dans sa position de point mort de droite, la vapeur arrivant dans l'espace 36 déplacera le piston 27 peu à peu dans sa position de point mort de,droite, et, par là, le poussoir 8 dans sa position de .point mort de gauche. Les éléments occuperont alors la position représentée sur les figures l et 2.
Comme le démontre la figure 2, une conduite de va- peur vive 66 est en comunication, par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 67, avec la conduite 34 menant à la machine à vapeur 26, et, par l'intermédiaire d'un robinet a trois voies 68, avec la conduite 58 menant à l'organe de distribution 24. La troisième conduite 69 issue du robinet à trois voies 68 mène à l'atmosphère.
Lorsque le robinet 68 est réglé de manière que la conduite 58 communique avec la conduite 69 et, par là, avec l'atmosphère, la pression de vapeur régnant dans l'espace 59 de l'organe de distribution 24 baisse brus- quement (voir fig. 4). Alors, grâce à la pression élevée régnant dans la cavité annulaire 53, les billes 65 se trouvent appliquées fortement sur leurs sièges 64 et, en .ce moment, le piston de distribution 45,'au-dessous duquel
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vient s'exercer,, par les lumières 44 de la boite 42, la pression de vapeur élevée régnant dans l'espace annulaire 53, est soulevé et vient s'appliquer contre le ressaut 56 du couvercle 55.
Par la fente ainsi ouverte entre les surfaces de joint 46 et 47 la vapeur de la cavité annulaire 53 parvient brusquement dans le coude 23 (figs. 1 et 2) et de cette manière elle atteint le bouchon de charbon 25. Celui-ci est alors poussé, au travers des pièces tubulaires 20,21 et 22, dans le foyer sous l'effet de la vapeur à haute pression qui se trouve dans l'espace 36 du cylindre 26, l'accumulateur 39 et la cavité annulaire 53 et qui, à ce moment, s'échappe brusquement. L'effet provoqué par cette vapeur sur le bouchon de charbon 26 rappelle celui exercé par la charge de propulsion sur le projectile dans une bouche à feu.
Par suite de l'abaissement de pression provoqué dans l'espace 36 du cylindre 26 par l'expulsion du bouchon de charbon 25, la vapeur vive arrivant, par les conduites de vapeur vive 66,34, dans l'extrémité droite du cylindre 26, vient déplacer le piston 27 peu à peu à gauche en surmon- tant la résistance opposée à ce mouvement par le cylindre amortisseur 29. Pendant ce mouvement le poussoir 8 a achevé une course de refoulement. En même temps la vanne 11 s'est ouverte et le charbon déplacé lors de cette course de re- foulement du poussoir 8 et tombé dans le tuyau. 19 à tra- vers le tuyau de descente 9.
Lorsque, en manoeuvrant convenablement 1 robinet 68, la conduite 58 allant à l'organe de distribuion 24 est mise en communication avec la conduite de vapeur vive 66, le piston de distribution 45 est abaissé et vient s'appuyer sur la surface de joint 47 ce qui a pour effet de recharger de vapeur à haute pression la cavité annulaire 53 de l'or-
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gane de distribution 24 ainsi que l'accumulateur/r 39 et l'espace 36 du cylindre 26. Pendant ce temps le piston vapeur 27 se déplace de nouveau à droite (figures 1 et 2), fermant ainsi la.vanne 11 et amenant le poussoir 8 dans sa position de point mort de gauche.
Lorsque le robinet 68 est à nouveau manoeuvré de manière que la conduite 58 communique avec la conduite 69 menant à l'atmosphère, un nouveau bouchon de charbon 25 est expulsé des tuyaux 20,21, 22 et soufflé dans le foyer, et le même cycle d'opérations que précédemment se renouvelle.
Le cylindre 26 de la machine à vapeur est proportionné de manière à créer sur le piston une pression suffisante pour actionner le poussoir 8 et la vanne 11. Comme la quantité de vapeur nécessaire à l'expulsion d'un bouchon de charbon hors des tuyaux 19,20, 21,22 est généralement plus grande que 'celle correspondant aux dimensions de l'espace 36 du cylindre 26, il a été prévu un accumulateur 39. Mais autant vaudrait agrandir l'espace nuisible de la machine à vapeur 26.
Si la manoeuvre mécanique du poussoir 8 et de la vanne 11 ne devait pas avoir lieu par vapeur, on pour- rait supprimer la machine à vapeur 26, mais, en ce cas l'aécumulateur 39-devrait être dimensionné de manière à fournir une quantité suffisante de vapeur nécessaire à l'expulsion du bouchon'de charbon 25 à travers les tuyaux 19,20,21,22. En effet, ceci ne changerait rien au fonc- tionnement du dispositif de chargement'.
Dans l'exemple d'écrit jusqu'ici, seul du charbon con- cassé peut être employé. Cependant, si les circonstances devaient imposer l'emploi de charbon engros morceaux, on pourrait monter un broyeur entre l'ouverture 6 de la trémie
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à charbon 3 et le poussoir 8. Une telle exécution est représentée par le deuxième exemple de réalisation suivant figure 5. Le boyeur comporte deux cylindres 70, 71 hé- rissés de chevilles de la manière usuelle et portant des pignons en prise, de sorte qu'ils tournent en sens contraire.
Les cylindres 70,71 sont commandés à partir des leviers 16 attaquant le poussoir 8, et ce de la ma- sur nière suivante; Deux leviers 74,75, montés tous/les arbres 72,73 des cylindres 70, 71 sont articulés à l'une des extrémités d'une bielle 76 dont l'autre extrémité est articulée au lever 16. Des cliquets 77,78, montés sur les leviers 74,75 et s'engageant, en sens,opposé, dans des dentures solidaires des deux cylindres 70,71 font que, lors de la course de refoulement du poussoir 8, le cylin- dre 71 est tourné dans le sens anti-horaire, tandis que, lors de la course de retour du poussoir, le cylindre 70 est tourné dans le sens horaire.
Pour l'expulsion du bouchon de charbon 25, on peut aussi employer, au lieu de la vapeur, de l'air comprimé ou un autre gaz quelconque. De plus, l'organe de distri- bution 24 peut être remplacé par un dispositif de change- ment de marche usuel dans les cylindres de commande à va- peur pour pompes à charbon Simplex, auquel cas il est cependant à remarquer que les canaux de vapeur doivent être assez larges pour qu'il puisse se produire subitement dans le coude 23, devant le bouchon de charbon 25, une pres- sion suffisamment élevée.
En cas d'emploi d'une distribution automatique, le réglage des quantités de charbon chargées pourrait être obtenu soit en étranglant l'amenée de vapeur, soit en agis- sant sur l'étranglement de l'huile dans le cylindre amor-
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tisseur 29, ou enfin en interrompant la marche de l'installa- tion. En d'autres mots, il est possible de prévoir un dispositif de réglage qui .permet d'obtenir des temps d'arrêt plus au moins prolongés. La fréquence de.manoeuvre du robinet à trois voies pourra être réglée en fonction par ex. de la consommation de vapeur. Comme gaz au sens de l'invention doivent être regardées aussi des vapeurs quelconques.