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' MACHINE A VAPEUR A TIROIR, COMPORTANT DES FENTES D'ECHAPPE- .MENT COMMANDEES, DANS LA PAROI DU CYLINDRE.
Les machines à vapeur à piston à deux rangées de fentes d'échappement recouvertes par le.piston dans le cylindre ont été pourvues.jusqu'à présent d'organes de commande séparés d'admission et d'échappement, et l'échappement a été comman- dé de telle manière avec la coopération du piston, qu'une -partie de la quantité de vapeur de travail quittait le cy- lindre de vapeur à la fin de la course (équicourant partiel).
La présente invention prévoit dans les cylindres à vapeur à deux rangées de fentes d'échappement, la distribution au 'moyen d'un seul tiroir pour l'admission et l'échappement, ce
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qui permet, d'obtenir dans les machines à tiroir de ce genre, non seulement une simplification notable mais, en comparai- son des machines à vapeur connues à distribution par un seul tiroir, outre la.
séparation thermiquement avantageuse de l'a@@ission et de l'échappement, encore une amélioration de la répartition de la vapeur ou, par des mesures spéciales, une possibilité d'adaptation à des conditions différentes de fonctionnement. Dans ce but las canaux d'admission sont dis- poses aux extrémités du cylindre et les canaux d'échappement, se raccordant aux rangées de fentes d'échappement dans la partie médiane du cylindre, sont disposés ou respectivement sont conduits dans le logement du tiroir entre les canaux d'admission.
Le tiroir est en conséquence exécuté pour l' en- trée extérieure et la sortie intérieure, les arêtes extérieu- res du tiroir commandant les canaux d'admission et les arê- tes intérieures du tiroir les canaux d'échappement des cotés correspondants du cylindre.
On produit de cette manière une répartition de vapeur comme dans une distribution à un seul tiroir, mais avec cet- te différence que la compression ne peut pas devenir plus petite, même en cas de grandes admissions, que la cornpres- sion minima déterminée par le dépassement de la fente d'é- chappement par le piston (pendant le retour). Mais on produit en mené temps un effet d'équicourant partiel, par le fait que la vapeur d'échappement n'est pas évacuée au commencement de la course comme dans les machines usuelles à un tiroir, ce qui évite le fort refroidissement du fond du cylindre par la vapeur d'échappement en écoulement.
Dans les distributions à un tiroir, à de petites dimen- sions correspondent, comme on le sait, de grands échappements anticipés et de grandes compressions, qui diminuent avec l'augmentation de l'admission et atteignent de très petites
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valeurs pour les grandes admissions. Bien que ce mode de ré- partition de la vapeur puisse être admissible et même désiré dans des conditions déterminées de fonctionnement, il se pré- sente très fréquemment dans les machines à vapeur des condi- tions de fonctionnement dans lesquelles cette répartition de la vapeur est désavantageuse ou même complètement impratica- ble. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients par d'autres mesures simples.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut assurer par une disposition appropriée des fentes d'échappement une compression minima quelconque, c'est-à-dire éviter de trop petites compressions même pour de grandes ad- missions. Dans les.cylindres à vapeur qui doivent fonction- ner avec une grande admission et avec une petite compression - comme par exemple les machines à vapeur d'échappement ou de condensation à pressions d'entrée pas très élevées, ou bien les cylindres à basse pression de machines compound -, on constate qu'en pleine charge, lorsque la quantité de va- peur à faire passer est la plus grande, l'échappement anti- cipé pour la distribution à un tiroir est le plus souvent trop petit, de sorte qu'il se produit un remous (étrangle- ment) de la vapeur d'échappement et que la contre-pression dans le cylindre augmente.
Dans le cas de la présente inven- tion, on choisit la position des fentes d'échappement et la longueur du piston de telle manière, dans cette hypothèse, que le piston dégage déjà à une grande distance avant l'ex- trémité de la course la seconde fente d'admission. Le tiroir commande alors, comme on l'a décrit plus haut, à la première fente d'échappement, l'échappement anticipé pour ce côté du cylindre et à la seconde fente d'échappement, la compression pour l'autre côté du cylindre. Pour de petites admissions, la quantité de vapeur relativement petite également sort sim- plement par la première fente d'échappement avec l'échappe-
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ment anticipé réglé par la distribution.
Lorsque l'admission augmente, cet échappement anticipé diminue mais en même temps diminue également la compression de l'autre côté, c'est-à- dire que l'obturation du second canal d'échappement est re- tardée. Des que pour une admission déterminée, la compression par rapport à l'autre côté du cylindre devient plus petite que la valeur, mesurée depuis l'extrémité de la course, du dégagement de la seconde fente d'échappement, il se produit un échappement anticipé également par cette fente et celui- ci dure jusqu'à ce que ce canal d'échappement soit obturé à l'instant de la compression. La vapeur d'échappement sortant quitte alors ce cylindre en pur équicourant.
On réalise de Cette manière par conséquent, suivant la présente invention, une seconde sortie en cas de plus grandes admissions, dont l'instant et la durée peuvent être choisis suivant les be- soins de façon à assurer une sortie de la vapeur sans remous, même en cas de grande admission, par le fait qu'on peut fi- xer, pour la seconde sortie, un .instant de sortie préalable indépendant dans une forte mesure de la nature propre de la distribution à un tiroir.
Dans le cas de contre-pression relativement élevée, la distribution à un tiroir donne non seulement en cas de peti- tes admissions mais aussi en cas d'admissions moyennes déjà le plus souvent des compressions trop élevées et il est con- nu d'abaisser la tension finale de compression par des chain- bres annexes qui sont adjointes au cours de la compression et sont séparées de nouveau du cylindre pendant la détente.
De semblables chambres ont été disposées dans le ,tiroir aux deux extrémités du logement du tiroir. Dans l'objet de la présente invention on a prévu pour le cas mentionné la dis- position de chambres à adjoindre, entre les canaux d'admis- sion et d'échappement, et le tiroir a été établi de telle
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manière que la vapeur d'admission parvient, en passant par un évidement à la périphérie du tiroir, vers la chambre à adjoindre. Ori obtient ainsi d'une manière simple, avec un tiroir tubulaire de construction simple dont la longueur correspond à un tiroir normal, la diminution de la tension finale de compression.
Les figures montrent des exemples de réalisation sché- matiques de l'invention. On a représenté à la figure 1 à ti- tre d'exemple un cylindre à basse pression 1. Les fentes d'échappement 2 et 2' dans la paroi des cylindres sont assez éloignées de la fin de la course, dé sorte que par le dépas- sement de ces fentes par le piston 3, on obtient une compres- sion minima relativement grande. Les canaux d'admission 4 et 4' et les canaux d'échappement 5 et 5' débouchent directe- ment dans le logement du tiroir ou par l'intermédiaire des fentes 6, 6' et 7, 7' dans la chambre du tiroir. Le tiroir tubulaire 8 fonctionne en conséquence avec entrée extérieure et sortie intérieure, ce que montrent également les flèches correspondant à l'écoulement de la vapeur aux tuyaux d'en- trée et de sortie.
Comme on le voit, l'organe de distribution a la forme d'un tiroir normal en piston. Conformément à la présente invention, la partie de commande du tiroir entre l'arête d'admission et l'arête d'échappement est allongée en correspondance avec la distance des canaux d'admission et d'échappement.
Dans la position représentée, le piston 3 se trouve sur le trajet de retour, c'est-à-dire qu'il se meut sur la figu- re vers la gauche tandis que le tiroir 8 se meut encore vers la droite, et on a supposé une admission relativement grande.
Comme on le voit, le piston a déjà dépassé la fente d'échap- pement 2', de sorte que la compression a lieu du côté du fond de cylindre. Du côté de la manivelle, le tiroir n'a pas @
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encore libéré l'échappement par les fentes 7 vu qu'en cas de grande admission, l'échappement anticipé devient relative- ment petit. Au contraire l'arête intérieure de gauche du ti- roir ne donne encore aucune compression, de sorte que par la fente d'échappement 2' et les fentes 7' dans le manchon du tiroir, il se produit déjà un échappement anticipé.
Avant que le tiroir 8 obture les fentes 7', ce qui correspond à l'ins- tant de compression de la distribution par tiroir pour le côté du fond de cylindre, l'arête intérieure de droite du tiroir ouvre les fentes 7, de sorte que la sortie plus in- tense de la vapeur se produit également du côté de la mani- velle. Par le premier échappement anticipé déterminé par le dégagement de la fente 2' et la compression du côté du fond du cylindre, le commencement de l'échappement anticipé est donc déplacé vers l'avant par rapport à celui donné par le tiroir du côté de la manivelle en cas de grandes admissions.
Le figure 2 montre à titre d'exemple la réalisation de l'objet de l'invention pour le fonctionnement avec grande contre-pression. Le cylindre, les fentes d'échappement dans la paroi du cylindre, les canaux de vapeur ainsi que les fentes d'admission et d'échappement du manchon du tiroir ont reçu les marnes chiffres de référence qu'à la figure 1. Les fentes d'échappement 2 et 2' dans la paroi du cylindre sont disposées à proximité de la fin de la course en vue d'obte- nir, cause de la contre-pression élevée, une petite com- pression minima. Entre les canaux d'admission 4, 4' et les canaux d'échappement 5, 5' se trouvent disposées les cham- bres à adjoindre 9 et 9'.
Le tiroir 10 présente seulement aux extrémités une partie pleine de la largeur qui est néces- saire pour l'étanchéité et présente un évidement 11 ou 11' par lequel la vapeur peut s'écouler du canal d'admission dans la chambre à adjoindre lorsque les arêtes correspondan-
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tes 13, 13' du,tiroir dégagent dans le manchon du tiroir les fentes 12 et 12' aboutissant à la chambre. Le piston 3 est représenté au point mort du côté du fond de cylindre. L'arê- te extérieure d.e gauche du tiroir 10 a déjà ouvert les fen- tes d'admission 6' en concordance avec l'admission préalable.
Encore plus tôt, c'est-à-dire pendant la compression, les fentes 12' ont été dégagées par l'arête 13' du tiroir, vu que cette arête présente un recouvrement notablement plus petit. Lors de la continuation du mouvement du tiroir 10 vers la droite, le coté'du-cylindre situé.vers le fond reçoit une admission, tandis que dans certaines circonstances, la corn- munication entre la chambre à adjoindre et le cylindre peut être interrompue. Cette communication n'est toutefois plus nécessaire après que la chambre a déjà été remplie pendant l'arrivée anticipée et le commencement de l'admission par la vapeur vive.
Lors du retour du tiroir, en tout cas avant l'échèvement de l'admission, la communication entre le cylin- dre et la chambre à adjoindre est de nouveau rétablie et el- le persiste encore après l'achèvement de l'admission jusqu'à ce que l'arête 13 sépare du cylindre la chambre à adjoindre pendant la détente.
Dans le cas de conditions de fonctionnement pour lesquelles la répartition normale de la vapeur pouvant être pro- duite par une distribution à un tiroir est admissible ou dé- sirée, on peut renoncer naturellement à l'agrandissement, représenté à la figure 1, de l'échappement anticipé (pour de grandes admissions) et les fentes d'échappement dans la pa- roi du cylindre peuvent être disposées plus près de l'extré- mité du cylindre. Inversement, dans la réalisation suivant la figure 2, l'échappement anticipé peut se faire par un dé- placement approprié des fentes d'échappement vers le milieu du cylindre comme on l'a représenté à la figure 1.
L'emploi
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des chambres à adjoindre représentées à la figure 2 n'est pas limita seulement à des contre-pressions élevées car cel- les-ci ne diminuent pas seulement pour de petites admissions la tension finale de compression mais élèvent en cas de gran- de admission etde plus petite compression qui en résulte, la tension finale de compression. L'emploi des chambres à adjoindre disposées suivant la présente invention est par conséquent avantageux en particulier aussi pour les cylindres à vapeur qui travaillent avec une contre-pression variable.
.Le tiroir de distribution peut éventuellement aussi être établi d'une manière connue pour la double entrée ou la double sortie ;dans le dernier cas également de telle ma- nière que les fentes d'admission 6, 6' du manchon du tiroir sont employées d'une manière connue pour doubler la sortie, une partie de la vapeur d'échappement-quittant alors le cy- lindre par les canaux d'admission.
L'organe de distribution prévu dans la description et sur le dessin sous la forme d'un tiroir tubulaire peut éga- lement être réalisé comme tiroir en piston (double soupape en piston), comme tiroir plat, etc.
R e v e n d i c a t ions.
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'DRAWER STEAM MACHINE, INCLUDING CONTROLLED EXHAUST SLOTS, IN THE CYLINDER WALL.
Piston steam engines with two rows of exhaust slots covered by the piston in the cylinder have so far been provided with separate intake and exhaust controls, and the exhaust has been provided. Controlled in such a way with the cooperation of the piston, that a part of the quantity of working steam leaves the steam cylinder at the end of the stroke (partial equicurrent).
The present invention provides in steam cylinders with two rows of exhaust slots, distribution by 'means of a single slide for intake and exhaust, this
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which makes it possible to obtain in slide-type machines of this type not only a notable simplification but, in comparison with known steam machines with distribution by a single slide, in addition to the.
thermally advantageous separation of intake and exhaust, further improvement of vapor distribution or, by special measures, possibility of adaptation to different operating conditions. For this purpose the intake channels are arranged at the ends of the cylinder and the exhaust channels, connecting to the rows of exhaust slots in the middle part of the cylinder, are arranged or respectively are conducted in the housing of the spool. between the intake channels.
The spool is accordingly designed for the outer inlet and the inner outlet, the outer edges of the spool controlling the intake channels and the inner edges of the spool controlling the exhaust channels on the corresponding sides of the cylinder.
In this way, a vapor distribution is produced as in a single-spool distribution, but with the difference that the compression cannot become smaller, even in the case of large inlets, than the minimum compression determined by the piston protruding from the exhaust slot (during return). However, a partial equicurrent effect is produced over time, by the fact that the exhaust vapor is not evacuated at the beginning of the stroke as in the usual machines with one drawer, which avoids the strong cooling of the bottom of the cylinder by flowing exhaust vapor.
In single-spool distributions, to small dimensions correspond, as we know, large anticipated exhausts and large compressions, which decrease with increasing intake and reach very small
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values for large admissions. Although this method of distributing the steam may be admissible and even desired under determined operating conditions, it very frequently occurs in steam engines operating conditions in which this distribution of steam is. disadvantageous or even completely impracticable. The present invention makes it possible to avoid these drawbacks by other simple measures.
As already mentioned, it is possible to ensure any minimum compression by suitable arrangement of the exhaust slots, that is to say to avoid too small compressions even for large intakes. In steam cylinders which must operate with a large intake and with a small compression - such as for example exhaust or condensing steam engines with not very high inlet pressures, or cylinders at low pressure of compound machines -, it can be seen that at full load, when the quantity of steam to be passed through is the greatest, the anti- cipated exhaust for dispensing to a spool is most often too small, so that 'A backwash (throttling) of the exhaust vapor occurs and the back pressure in the cylinder increases.
In the case of the present invention, the position of the exhaust slots and the length of the piston are chosen in such a way, in this hypothesis, that the piston already releases to a great distance before the end of the stroke. the second intake slit. The spool then controls, as described above, at the first exhaust slot, the anticipated exhaust for this side of the cylinder and at the second exhaust slot, the compression for the other side of the cylinder. For small inlets, the relatively small quantity of vapor also exits simply through the first exhaust slit with the exhaust.
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advance payment settled by the distribution.
As the intake increases, this anticipated exhaust decreases but at the same time also decreases the compression on the other side, ie the closing of the second exhaust channel is delayed. As soon as, for a given intake, the compression relative to the other side of the cylinder becomes smaller than the value, measured from the end of the stroke, of the clearance of the second exhaust slit, an anticipated exhaust occurs. also by this slot and it lasts until this exhaust channel is closed at the instant of compression. The outgoing exhaust vapor then leaves this cylinder in pure equicurrent.
In this way, therefore, according to the present invention, a second outlet is produced in the event of larger inlets, the instant and duration of which can be chosen as required so as to ensure an outlet of the steam without eddying, even in the event of a large intake, by the fact that it is possible to set, for the second output, a prior output instant independent to a large extent from the specific nature of the single-spool distribution.
In the case of relatively high backpressure, the single-spool distribution gives not only in the case of small inlets but also in the case of medium inlets already usually too high compressions and it is known to lower the final compression tension by additional chains which are added during compression and are separated from the cylinder again during expansion.
Similar chambers have been arranged in the drawer at both ends of the drawer housing. In the object of the present invention, provision has been made in the case mentioned for the arrangement of chambers to be added, between the intake and exhaust channels, and the drawer has been established in such a way.
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so that the inlet steam arrives, passing through a recess at the periphery of the drawer, to the chamber to be added. Ori thus obtains in a simple way, with a tubular drawer of simple construction, the length of which corresponds to a normal drawer, the reduction of the final compression tension.
The figures show schematic embodiments of the invention. A low pressure cylinder 1 has been shown in FIG. 1 as an example. The exhaust slots 2 and 2 'in the wall of the cylinders are far enough from the end of the stroke, so that by the When these slits go beyond the piston 3, a relatively large minimum compression is obtained. The intake channels 4 and 4 'and the exhaust channels 5 and 5' open directly into the housing of the drawer or through the slots 6, 6 'and 7, 7' into the chamber of the drawer. The tubular drawer 8 therefore functions with an exterior inlet and an interior outlet, which is also shown by the arrows corresponding to the flow of steam to the inlet and outlet pipes.
As can be seen, the distribution member has the shape of a normal piston slide. According to the present invention, the spool control part between the intake ridge and the exhaust ridge is elongated in correspondence with the distance of the intake and exhaust channels.
In the position shown, the piston 3 is on the return path, that is to say it moves on the figure to the left while the spool 8 still moves to the right, and we assumed a relatively large admission.
As can be seen, the piston has already passed the exhaust slot 2 ', so that the compression takes place on the cylinder bottom side. On the crank side, the drawer does not have @
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again released the exhaust through the slots 7 since in case of large intake, the anticipated exhaust becomes relatively small. On the contrary, the left inner edge of the drawer does not yet give any compression, so that through the exhaust slot 2 'and the slots 7' in the sleeve of the drawer, there is already an anticipated exhaust.
Before the spool 8 closes the slots 7 ', which corresponds to the compression instant of the distribution by spool for the cylinder bottom side, the right inner edge of the spool opens the slits 7, so that the more intense steam output also occurs on the crank side. By the first anticipated exhaust determined by the clearance of the slot 2 'and the compression on the side of the bottom of the cylinder, the beginning of the anticipated exhaust is therefore moved forward with respect to that given by the slide on the side of the cylinder. crank in case of large admissions.
FIG. 2 shows by way of example the realization of the object of the invention for operation with high back pressure. The cylinder, the exhaust slots in the cylinder wall, the vapor channels as well as the intake and exhaust slots of the spool sleeve have been given the reference numerals as in Figure 1. The slots in The exhaust 2 and 2 'in the cylinder wall are arranged near the end of the stroke in order to obtain, because of the high back pressure, a small minimum compression. Between the intake ducts 4, 4 'and the exhaust ducts 5, 5' are arranged the adjoining chambers 9 and 9 '.
The drawer 10 has only at the ends a solid part of the width which is necessary for the sealing and has a recess 11 or 11 'through which the steam can flow from the inlet channel into the chamber to be added when the corresponding edges-
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tes 13, 13 'of the drawer release in the sleeve of the drawer the slots 12 and 12' leading to the chamber. The piston 3 is shown in neutral on the side of the cylinder head. The left outer edge of the drawer 10 has already opened the intake windows 6 'in accordance with the prior admission.
Even earlier, that is to say during the compression, the slots 12 'were released by the edge 13' of the drawer, since this edge has a significantly smaller overlap. As the spool 10 continues to move to the right, the bottom side of the cylinder receives admission, while under certain circumstances the communication between the chamber to be added and the cylinder may be interrupted. However, this communication is no longer necessary after the chamber has already been filled during the early arrival and the start of the live steam intake.
When the drawer returns, in any case before the completion of the admission, the communication between the cylinder and the chamber to be added is reestablished and it still persists after the completion of the admission until that the ridge 13 separates the chamber to be added from the cylinder during the expansion.
In the case of operating conditions for which the normal distribution of steam which can be produced by a distribution to a spool is permissible or desired, one can of course dispense with the enlargement, shown in figure 1, of the The early exhaust (for large intakes) and the exhaust slots in the cylinder wall can be arranged closer to the end of the cylinder. Conversely, in the embodiment according to FIG. 2, the anticipated escape can be effected by an appropriate displacement of the exhaust slots towards the middle of the cylinder as has been shown in FIG. 1.
Employment
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of the chambers to be added shown in figure 2 is not limited only to high back pressures because these do not only decrease for small inlets the final compression tension but increase in case of large inlet and the smaller resulting compression, the final compression tension. The use of the adjoining chambers arranged according to the present invention is therefore particularly advantageous also for steam cylinders which work with variable back pressure.
The distributor spool can optionally also be set up in a manner known for double inlet or double outlet; in the latter case also in such a way that the inlet slots 6, 6 'of the sleeve of the spool are employed. in a known manner to double the outlet, part of the exhaust vapor then leaving the cylinder through the intake channels.
The distribution member provided for in the description and in the drawing in the form of a tubular drawer can also be produced as a piston drawer (double piston valve), as a flat drawer, etc.
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