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Distribution par tiroir, sans tiges, 'pour machines motrices à piston à double effet.
L'invention concerne une distribution pour machines motrices à ,piston à double effet, sans' volant, avec tiroir principal immobilisé positivement et avec un tiroir auxiliaire adapté à une des extrémités'du tiroir principal et entraîné par ce'dernier à l'aide d'une butée.
Dans un système de distribution connu, établi d'après ce mode de construction (Brevet allemand n 591 730 du 24 avril 1951, de la Société "Westinghouse-Bremsen G.m.b.H.) et qui s'applique à un compresseur 'd'air, le renversement du tiroir à piston est produit d'abord par
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de la vapeur vive et ensuite par la vapeur d'échappement du cylindre à haute pression. L'emploi de la vapeur d'échappement pour achever le mouvement du tiroir a pour conséquence une insécurité dans le renversement et c'est pourquoi ce genre de distribution n'a point eu de succès.
Le tiroir auxiliaire prévu dans cette distribution ne participe pas non plus au mouvement entier du tiroir principal et n'est déplacé que partiellement par ce dernier.
De plus, ce mode de distribution n'est applicable qu'aux machines à vapeur compounds et non pas aux machines monocylindriques.
Dans la présente invention, qui a précisément pour but de remédier aux inconvénients signalés, le renversement du tiroir principal construit sous forme de piston différentiel est, en principe, mis en train dans les deux sens par l'agent moteur provenant du cylindre de travail, puis parachevé par l'agent moteur frais.
La distribution conformément à l'invention offre une solution générique en ce sens qu'elle est utilisable aussi bien pour des machines monocylindriques à pleine pression que pour des machines compound à oylindres à haute et à basse pression, disposés soit en série, soit en parallèle. Comparativement aux distributions de ce Genre qui sont connues et qui comportent deux tiroirs auxiliaires, l'invention qui permet d'obtenir le résultat voulu avec un seul tiroir auxiliaire, réalise une notable simplification.
Dans une de ces distributions connues, folie- tionnant avec un tiroir principal de même diamètre (Brevetallemand F. Tolkien n 597.652 du 30 juin 1933 et brevet français n 739 747 du 7 juillet 1932) la sollicitation de la boite à distribution en fonctionnement s'effectue par le.tiroir auxiliaire resté en place et le balayage de la boite non en fonctionnement se fait /
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par le tiroir auxiliaire déplacé. Le renversement du tiroir principal dans les deux directions est réalisé en ce sens que les deux grands espaces de renversement sont alternativement sollicités et balayés par les deux tiroirs auxiliaires.
La distribution, objet de la présente invention, comporte comme organe distributeur principal un tiroir à piston différentiel et seulement un distributeur auxiliaire adapté à une extrémité de ce dernier. Il n'y,a donc que trois chambres de renversement.
L'invention est représentée à titre d'exemple sur les dessins ci-joints pour trois applications différentes avec, chaque fois, plusieurs positions occupées; par les tiroirs, D'autres caractéristiques seront mises en lumière dans la description ci-après.
Les fig. 1 - 4 et 5 montrent une forme d'exécution de la distribution pour une machine motrice monocylindrique à piston et à double effet.
Les fig. 6 - 10 représentent une forme d'exécution de la distribution pour une machine compound à cylindres disposés en tandem.
Les fig, 11-13 montrent une distribution pour machine compound avec cylindres à haute et à basse pression placés l'un à côté de 1'-autre,
Le tiroir principal d se meut dans la boîte à t'i- roir et consiste entre autres en un grand piston moteur e1 et un piston moteur.22 de diamètre plus petit. La répartition de l'agent moteur (donc de la vapeur quand il s'agit d'une machine à vapeur) vers le cylindre de tra- vail a est régie par les deux pistons distributeur dl et entre lesquels l'agent moteur peut pénétrer par la lumière p. Au-dessus du piston distributeur dl est monté un piston de décharge d3 de même diamètre. C'est par ces trois pistons que sont formées les chambres r, 41, r2, r3 @
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au tiroir principal.
La capacité intérieure k du tiroir creux ± sert, par l'entremise des orifices kl et k2 à évacuer du cylindre de travail a l'agent moteur consomme.
Les conduits a1 et a2 aboutissant au cylindre de travail sont raccordés dans la boîte à tiroir aux lumières p1 et p2 sur lesquelles glissent alternativement les tiroirs distributeurs dl et d2.
Au conduit a1 est raccordé un tuyau de distribu- tion nl qui aboutit vers l'espace distributeur.- sur la. face supérieure du tiroir auxiliaire e. Un tuyau similaire n2 part du canal inférieur a2 du cylindre pour arriver à l'espace supérieur de renversement f2. C'est par le tiroir principal et le tiroir auxiliaire que sont formés les trois espaces ou chambres de renversement f,f1 et f2. Les deux espaces f1 et f2 servent '-- recevoir l'agent moteur venant du cylindre de travail avec lequel ils communiquent par les conduits ml et m2.
Le tiroir auxiliaire e, adapté au-dessous du tiroir principal, affecte la forme d'un tiroir remorqué qui, après que la position médiane du tiroir a été franchie, est entraîné par le tiroir principal aumoyen de la broche e3 pourvue de la tête de butée e4.Le tiroir auxiliaire creux est percé de lumières h1 et h2 grâce auxquelles l'agent moteur provenant du cylindre de travail par le conduit m1 peut arriver au grand espace de renversement f1.
Pour le balayage du grand espace de renversement ±1, le dispositif composte un conduit de désaération ol qui, régi par le tiroir auxiliaire, est raccordé à la chambre annulaire r2 pour vapeur d'échappement dont est pourvu le tiroir principal d.
Le système de distribution représenté par les fig.
1-4 pour une machine monocylindrique fonctionne comme suit :
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En fig. 1 le tiroir principal d ,avec,le tiroir auxiliaire e se trouve dans la position extrême inférieure, dans laquelle le tiroir principal est maintenu solidement par du fluide moteur frais arrivant par le tuyau n2 vers la chambre de distribution f2. Dans cette position du tiroir principal,. le piston de travail b reçoit par en-dessous l'agent moteur et se meut vers le haut.
Arrivé à la position supérieure, le piston de travail b libère le conduit d'alimentation ml, par lequel l'agent moteur, venant du cylindre de travail a., afflue vers le tiroir auxiliaire e et, passant par sa rainure annulaire g, ainsi que par les lumières h2 et h1 existant dans le tiroir auxiliaire, l'agent moteur parvient dans le grand espace de renversement f1.
Du fait que la chambre de tiroir r3 située entre le piston moteur e2 et le p iston de décharge d3 se trouve soumise à la pression d'échappement, le tiroir principal, après que le grand espace de distribution fl a été actionné par l'agent moteur, est chassé vers le haut à partir du cylindre de travail. l'endant ce mouvement, le tiroir auxiliaire reste immobile jusqu'à ce que, le tiroir principal ayant dépassé sa position médiane, l'entraine grâce à la butée e4 (fig.2).
En outre, après franchissement de la position médiane du tiroir principal, le tiroir auxiliaire,sous l'effet du fluide moteur frais affluant par le tuyau n1, arrive au tiroir principal et achève le mouvement de tiroirs.
Lorsque le tiroir principal est arrivé à la position représentée en fig.3, et que le tiroir.:auxiliaire se trouve maintenant appliqué contre lui, il se produit, par le conduit o1 un balayage de la grande chambre de distribution f1. Comme le conduit o1 est relié à la chambre an- nulaire r2 du tiroir principal de manière que la pression de l'agent moteur sortant du cylindre de travail se com-
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munique à la chambre de renversement fl, il ne peut se produire un retour en arrière du tiroir principal d sous l'effet de la pression régnant dans la chambre de renversement f2. Bien mieux, l'agent moteur sortant sous pression du cylindre de travail appuiera le mouvement ascendant du tiroir principal.
Pour empêcher le retour de ce dernier, il faut veiller à ce que, dans la position des tiroirs d'après fig. 3, les pressions régnant à ce mpment-là dans les chambres f2 et il soient sensi- blement égales. Ce résultat est obtenu en donnant à l'ouverture k2 des dimensions influant sur l'état de pression dans la grande chambre fl..
Ainsi qu'on peut le voir d'après fig.3, en cette phase du mouvement des tiroirs, il se produit, dans la pratique, uniquement un déplacementde l'agrégat de distribution par l'arrivée du fluide moteur nouveau au tiroir auxiliaire. De cette manière, les forces pour le renversement se trouvent diminuées et on empêche ainsi un cognement du tiroir, tandis que, d'autre part, ces forces de distribution engendrées sous l'influence de fluide moteur nouveau terminent avec certitude le mouvement des tiroirs. La course du tiroir principal dans la direction opposée, donc de la position extrême supérieure à la position inférieure, s'effectue par le fait que le piston de travail b, dans la position inférieure, rend libre le conduit m2 (fig. 4).
L'usent moteur, traversant le conduit m2, la rainure annulaire m3 que comporte le tiroir principal, puis les conduits m4, pénètre dans la chambre de renversement f2. Comme le tiroir auxiliaire, en vertu de la pression exercée sur lui par l'agent moteur frais, appuie sur le tiroir principal, et que l'espace distributeur principale se trouve allégé grâce au tiroir auxiliaire, à ses lumières hl et h2.
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et sa rainure annulaire g, dans le sens dirigé vers l'échappement A, le tiroir principal, après pénétration de la charge dans la chambre de renversement f2, commencera son mouvement de descente.
Dès qu'il est arrivé à la position médiane, l'orifiee du conduit m2 est démasqué par le piston moteur !,2 en même temps que du fluide moteur frais peut arriver dans l'espace 1.2 par le tuyau n2. Le restant du mouvement de descente du tiroir principal est donc provoqué de nouveau par du fluide moteur frais, ce qui donne toute sécurité pour le renversement de la distribution.
Il a été constaté que la présence du piston déchargé d3 est nécessaire pour débarrasser le tiroir principal de toutes pressions possibles qui se produisent lorsque l'agent moteur s'échappe du cylindre de travail.
Dans la forme d'exécution du tiroir, représentée par la fig. 5, l'agent moteur frais est conduit à travers l'intérieur du tiroir principal. Cet agent pénètre de nouveau par la lumière .3. dans la boîte à tiroir et, dans la position représentée, il parvient par la capacité intérieure k du tiroir principal et les orifices k2 vers le conduit a2 au-dessous du piston de travail b. Le renversement du tiroir principal s'effectue de la manière dé-' crite précédemment. Des pistons amortisseurs ne sont pas, nécessaires, étant donné que les chambres r1 et f1 sont branchées de la même façon sur le conduit o1.
En outre, avec cette forme d'exécution des tiroirs, on obtient un meilleur graissage du piston moteur e2. L'huileà cylindre qui est présente dans l'agent moteur frais et qui est refoulée à l'intérieur par une presse à huile, est chassée, lorsque le tiroir principal d (fig. 5) est à sa position la plus élevée, vers le piston moteur e2 grâce à la surpression existant entre l'orifice d'arrivée .de l'agent mo-
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teur et la chambre de renversement f2.
Le tiroir principal pour les machines compound à piston d'après fig. 6 - 13 amène également par son in- térieur du fluide moteur frais et fonctions'par consé- @ quent avec afflux par bords extérieurs. En fig. 6, tiroir principal et tiroir auxiliaire, occupent la position in- férieure, dans laquelle le piston à haute pression bh re- çoit du fluide moteur depuis le haut par le canal a1.
L'agent moteur consommé au-dessous du piston à haute pres- sion bh afflue par le canal a2 dans la chambre annulaire r7 du tiroir principal et continue sa course par la lu- mière p7 et par le canal cylindrique a6 pour arriver au- dessus du piston à basse pression bn. L'agent moteur con- sommé, qui se trouve sous ce piston à basse pression bn arrive à l'échappement A par le canal cylindrique a2 et le canal annulaire r6 du tiroir principal.
L'agrégat de distribution est maintenu solidement dans la position inférieure par l'agent moteur frais agis- sant sur le piston moteur e 2 et arrivant dans la chambre de distribution f2 par le conduit n1 raccordé au canal d'admission a1. Dès que l'orifice m2 du conduit d'arrivée est libéré du piston à haute pression bh (fig.7), l'agent moteur sortant du cylindre de travail ah passe par le tiroir auxiliaire e pour entrer dans la chambre de dis- tribution f1,et repousse ainsi vers le haut le tiroir principal d.
Quand le tiroir principal est à sa position mé- diane, du fluide moteur frais, venantpar la canalisation n2, arrive en-dessous du tiroir auxiliaire qui, le tiroir principal continuant de se déplacer, est entraîné par la tête de butée e4 de la broche d'entraînement e3. Après mise en liberté du conduit de balayage o2 par le tiroir auxiliaire e et rétablissement de la communication, qui en est la conséquence, entre la grande chambre de distri-
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bution f1 et le canal d'admission a5 du cylindre à basse pression, du fluide moteur frais pousse le tiroir auxi- liaire contre le tiroir principal d et achève finalement le mouvement ascendant du tiroir principal (fig.8).
De la communication établie entre la grande chambre de distribution f1 et le cylindre à basse pression an, il résulte comme dans la' distribution pour machine motrice monocylindrique suivant fig. 3, une diminution de la force de renversement de distribution et, partant, un renversement sans cognement du tiroir principal d.
Le mouvement du tiroir principal pour quitter sa position extrême supérieure se fait de la même façon que dans les distributions suivant fig. 1 - 5. Au début du renversement, la chambre:±.7 du tiroir se trouve sous pression d'échappement entre les pistons distributeurs d5 et d6 (fig.8 et 9), cette pression après que le ti- roir principal a franchi la position médiane (fig.10) étant remplacée par le fluide moteur à pression plus élevée passant du cylindre à haute pression dans le cy- lindre à basse pression.
Ainsi qu'on peut le voir d'après la fig. 10, le tiroir auxiliaire e, peu de temps avant d'atteindre sa position limite inférieure et après dégagement du conduit de balayage 01,dégage l'orifice du conduit alimentaire m2 et établit ainsi une communication entre la grande chambre de distribution f1 et l'espace régnant au-dessous du piston à haute pression bh, donc aussi une communica- tion entre la grande chambre f1 et la chambre annulaire r7 au moyen du canal a2. L'agent moteur, s'échappant du cylindre à haute pression avec une pression qui va en diminuant, agit donc aussi avec la même énergie dans la grande chambre de distribution f1.
Du fait que ces deux chambres sont à la même pression, on évite un accroissement de la force motrice à la fin de la course du tiroir
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qui, par l'agent moteur agissant sur le piston moteur e2, est refoule vers la limite inférieure de sa course.
Les fig. 11 - 13 représentent la même forme d'exécution d'une distribution pour machine compound à piston avec cylindres à haute et basse pression montés l'un à côté de l'autre. Le mode de fonctionnement est le même que dans les figures précédentes.
Par la présence d'un seul tiroir auxiliaire, le démarrage de la distribution est plus simple et plus sûr que dans la distribution connue à deux tiroirs auxiliaires. Pour la position médiane du tiroir principal d, il n'y a que deux positions fondamentales pour tiroirs auxiliaires, savoir une position d'adhérence contre le , tiroir principal et une position de sortie, eontre un plus grand nombre de positions des tiroirs dans la distribution avec deux tiroirs auxiliaires.
Les recouvrements au tiroir principal sont choisis de manière que, le tiroir principal d étant au milieu de sa course, les lumières p1 et p2 se trouvent ouvertes par les pistons répartiteurs dl et d2, de sorte que du fluide moteur frais peut arriver au-dessus et au-dessous des pistons de travail b et bh (fig.2,7,9,12,13).
Quand le tiroir auxiliaire e(fig.2,7,12) est sa position écartée du tiroir principal, la grande chambre de distribution f1, par les conduits d'alimentation m1m2 conduisant au cylindre de travail, reçoit du fluide moteur frais, grâce à quoi le tiroir principal est refoulé vers le haut.
Quand le tiroir auxiliaire est en position toute voisine du tiroir principal, il se produit systématiquement une décharge de la grande chambre de distribution f1, et cela par l'intermédiaire des conduits de balayage el et 02 communiquant avec l'échappement et, en cas de machine compound, avec le cylindre à basse pression. Le fluide moteur agissant sur le piston moteur pousse l'ensemble de
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distribution dans sa position limite inférieure (fig.9,13).
Dans la distribution pour machine compound à piston, le piston d5 qui régit la sortie de l'agent moteur et qui appartient au tiroir, principal ± est d'épaisseur moindre que la hauteur de la lumière p6 pour l'échappement du fluide moteur, de sorte que, le tiroir principal étant au milieu de sa course et le tiroir auxiliaire e étant dans sa position voisine du tiroir principal (fig.9,13), la grande chambre de distribution f1 est amenée en communication avec l'échappement A.
La faible dimension du piston d5 du tiroir principal exerce également un effet favorable quand le tiroir au- xiliaire e occupe la position de sortie (fig.7,12) et que le tiroir principal se trouve dans la position médiane; dans cette position du tiroir principal, le petit piston d5 produit une diminution de charge dans la boîte à tiroir r7, grâce à quoi l'énergie motrice pour faire sortir de sa position du milieu et refouler vers' le haut le- tiroir principal se trouve considérablement augmentée.
De cette manière, le démarrage de la distribution de toutes les positions est plus simple que dans le système de distribution connu à deux tiroirs auxiliaires, pour lequel un démarrage est connu par le brevet allemand n 626.924 du 15 octobre 1933 et le brevet français n 778.611 du 19 septembre 1934; aux noms de F. Tolkien et Knorr-Brem- se A.G.
Dans les pompes qui, sur les locomotives par exemple, sont exposées à de fortes gelées, il a été constaté que, pour la sécurité de marche de la machine auxiliaire, une irréprochable évacuation d'eau du cylindre à vapeur est d'une importance déterminante. Pour remédier aux inconvénients, on a essayé de recourir à une construction étalée en longueur, surtout de la pompe à air pour frein, en vue
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d'arriver à éloigner du cylindre à vapeur l'eau de condensation.
D'après une forme d'exécution de la présente invention, le tiroir principal et le tiroir auxiliaire sont,au moyen d'un pilon, retenus solidement dans une position dans laquelle l'admission de vapeur a lieu au-dessous du piston à haute pression. Comme on le voit par exemple en fig.5, après l'arrêt de la pompe, l'ensemble de distribution, quand l'admission se fait par afflux aux arêtes extérieures, est poussé par le pilon s dans sa position limite supérieure où il se trouve maintenu grâce au goujon d'arrêt t dont est pourvu le pilon et qui, émergeant des deux côtés du fût du pilon, peut glisser dans deux rainures longitudinales opposées u que comporte la douille-guide v du pilon ;
toutefois, si l'on fait tourner de 90 le pilon lorsque celui-ci occupe sa position limite supérieure, la tige t s'applique sur le bord supérieur de la douille v et bloque ainsi le pilon. La plaque w reposant au haut du pilon recouvre vers l'extérieur les rainures quand le pilon occupe sa position inférieure d'activité.
Avec une soupape de détente, fermée mais non étanche, de la vapeur morte ne peut arriver qu'en dessous du piston de travail b et s'échapper au dehors par la boite à tiroir auxiliaire. Pour arriver à une évacuation irréprochable de l'eau hors du cylindre à vapeur, il suffit seulement d'ouvrir le robinet de vidange d'eau inférieur de ce cylindre, étant donné que, grâce à la position ferme du tiroir de la vapeur morte ne peut affluer qu'en-dessous du piston.
De cette manière, même quand les pompes restent arrêtées pendant un laps de temps prolongé, une accumulation d'eau dans le cylindre à vapeur au-dessus du piston devient impossible, et on est assuré que ces pompes, même froides,se remettent rapidement en marche, @ .fait que la présence d'eau stagnante est empêchée, il ne peut pas surgir de dépôts de rouille sur les parois de glissement du cylindre.