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La présente invention a pour objet les marteaux à valeur et à air du type pour battage des pieux, dans lesquels, habituellement, le fluide moteur est seulement admis pour lever le mouton, pour relâclerpour laisser tomber ce dernier.
En fonctionnant de cette manière, ces marteaux sont naturellement peu efficaces eu ce qui concerne l'emploi de la vapeur et de l'air, et puisque la gravite est la force sur laquelle on peut compter pour la frappe, le mouton et les autres pièces doivent être lourds et volumineux.
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Avec les marteaux actuellement employés,, il ne peut y avoir qu'un jeu relativement faille sous l'épau- le¯.lent du mouton, de sorte que, si l'on soulève brusquement le marteau par rapport à un pieu, ou si le pieu tombe sous le marteau pendant la commande lâche, l'épaulement du mouton heurte le plateau inférieur et éventuellement étire ou brise les tirants ou autres pièces.
Le but de la présente invention est d'éviter et de surmonter les inconvénients ci-dessus, ainsi que d'autres, et, pour parler en termes positifs, de'fournir un marteau capable d'une frappe supérieure sans charger les tirants; de réaliser une économie de consommation de vapeur ou d'air, malgré l'augmentation considérable du volume de jeu occasionnée par l'allongement de la course perdue du mouton; d'obtenir une distribution de vapeur ou d'air améliorée, et un fonctionnement des soupapes sans fuites, et de simplifier et d'améliorer la construction de fayon générale, notamment en réunissant les unités de soupapes en sous-ensembles que l'on peut facilement enlever et remplacer sans démonter le marteau.
On atteint ces buts, en partie en emprisonnant la vapeur ou l'air en cas de chute soudaine pour arrêter le mouton avant le choc ae l'épaulement; en utilisant le fluide moteur de façon expansible, en compondant pour amortir à la fin ue la course ascendante et pour accélérer la course descendante du mouton, et au moyen de soupapes soulevantes à double obturation actionnées par cames, et d'autres caractéristiques de perfectionnement, qui suivront naturellement dans la description plus complète de l'invention.
Les dessins joints au présent mémoire illus-
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trent une forme de réalisation actuelle de l'invention.
Liais on peut modifier et changer la structure, tout en restant dans l'idée et le cadre véritables de l'invention tels qu'ils sont définis ci-après.
La fig.l du dessin est une coupe verticale de l'un des marteaux, montrant le mouton soulevé assez loin au dessus de l'enclume pour que la came permette la fermeture de la soupape d'admission.
La fig. 2 est une élévation vue de la droite du marteau ou du.coté des soupapes.
La fig. 3 est une coupe verticale agrandie.de la soupape d'admission, prise à peu près suivant le plan de la ligne 5-3 de la fig.2.
-La fig. 4 est une coupe horizontale interrom- pue de la soupape pilote, à peu près suivant le plan de la ligne 4-4 de la fig.2.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes verticales interrompues de la soupape différentielle, à peu près suivant le plan de la ligne 5-6 de la fig.2, la fig.5 montrant ce mécanisme de soupape dans la position où le mouton est au contact du bloc de l'enclume, la vapeur vive agissant sur le piston différentiel inférieur pour ouvrir des orifices d'é- chappement vers l'atmosphère; et la fig.6 montrant ce mécanisme lorsque le mouton est en position supérieure, et que la vapeur vive venant de la soupape pilote pousse les pistons différentiels vers le bas pour fermer la soupape d'échappe-, ment et ouvrir la soupape de compoundage pour faire arriver de la vapeur partiellement détendue en haut du mouton.
La fig. 7 est une élévation montrant le coté soupape du, cylindre supérieur.
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Les fig. b, 9, 10 et 11 sont des coupes à peu près suivant les plans des lignes de numérotages correspondant sur la fig.7.
Le marteau représenté sur les fig. 1 et 2 peut-être considéré, aux fins de la description, comme étant un marteau pour drains à sable, actionné à la vapeur, mais bien entendu l'invention peut s'appliquer à d'autres usages, et éventuellement on peut utiliser d'autres fluides expansifs.
Sur ces figures, le cylindre est représenté comme étant constitué par un plateau supérieur 15, un cylindre supérieur 16, un plateau intermédiaire 17, un cylindre inférieur 18 et un plateau inférieur 19, fixés ensemble par des tirants 20, et le mouton est représenté comme possédant une portion terminale supérieure plus grande 21, fonctionnant cornue un piston dans le cylindre supérieur, et une portion inférieure de guidage, plus petite, 22 , fonctionnant dans le cylindre inférieur, avec un épaulement annulaire intermédiaire 25, opposé au plateau intermédiaire 17, et for¯ant, avec la paroi environnante du cylindre supérieur, une chambre annulaire de détente à haute pression-24,
La valeur est amenée en 25 à la boite à vapeur 26 qui contient la soupape d'admission 27, cette dernière étant munie d'un galet 2o qui peut-êtie actionné par une came 25 située à l'extrémité inférieure du piston supérieur du mouton.
La soupape d'admission 27 se forme lorsque la came de piston 29 cesse d'agir sur le galet 28, et la détente continue jusqu'à ce que lu haut du piston, à peu près aux trois-quarts de sa course, touche le boulet 30 de la soupape pilote 31, qui, alimentée en vapeur vive par la conduite32,
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s'ouvre alors pour laisser arriver la vapeur, par la conduite 33, vers le haut de la soupape différentielle 34, qui est ainsi actionnée de manière à fermer la soupape d'échap- pement et à ouvrir une soupape de transfert ou de compoundage, pour faire passer la vapeur vive partiellement détendue, du dessous vers le dessus du piston, afin d'amortir la course ascendante et d'accélérer la course descendante du piston.
A la course descendante, 'la vapeur emprisonnée en dessous du piston par le mouvement de descente de ce dernier qui ferme l'orifice d'admission 35, permet une longue course perdue comme celle qui peut se produire quand le pieu tombe sous le mouton, sans que l'épaulement de butée. 23 heurte le plateau intermédiaire ou que le marteau s'endommage d'une autre manière.
La soupape d'admission est représentée sur la
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fi.3 co:u:.ie étant constituée par une soupape soulevante dou- ble, équilibrée, munie de faces de soupape 36, 37 pouvant coopérer avec des sièges de soupape 38, 39, portés par une tige tubulaire à coulissement guidé 40 , sollicitée dans le sens de la fermeture par un ressort 41, et portant, à l'ex- trémité intérieure, le galet de came 28.
Quand cette soupape s'ouvre par l'action de la came 29 sur le galet de so upape 2b à la fin de la course descendante du mouton, la vapeur vive montera, de la boîte
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à valeur 26, par les passages 42 et les orifices 35, (fié; .10) jusque dans la chambre de détente 24, en dessous ue la portion supérieure au mouton, formant piston.
La soupape pilote, à l'extrémité supérieure du
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cylindre est (: T'C j.I'.::liG:.C , sur la 1 ί;.--, CO. L.iC co...p.'ena't une lise de soupape tubulaire à coulisseront guidé 43, qui porte
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uu élément de soupape soulevante 44 fermé par applica- tion contre le sièe 45 par le ressort 46 et ouvert par le boulet 30 situé à l'extrémité intérieure de la tige de soupape, sur lequel peut agir le sommet du piston du mouton.
Cette vue, ainsi que la fig.3, montrent comment la vapeur vive est conduite, de la boîte à vapeur 26, par un tuyau noyé ou coulé 47, et par un conduit flexible 32, jusqu'à l'intérieur de la boîte de soupape pilote 48, et comment, lorsque cette soupape est ouverte la vapeur vive est amenée, par la conduite 33,à la soupape différentielle 34.
Les fig. 5 et 6 montrent le mécanisme de soupape différentielle connue comprenant des pistons différentiels,. supérieur et inférieur, 4y, 50, reliés entre eux ; le piston supérieur ayant un diamètre plus petit que celui du piston inférieur, et comportant un orifice en 51 et se terminant en 52, afin de commander les deux rangées d'orifices d'échap- pement 53, 54,du cylindre supérieur 55.
Le cylindre 56, qui contient le piston différentiel inférieur 50, le plus grand des deux pistons, est relié par un petit trou 57 à l'un des passages de vapeur vive 42, de sorte que l'ouverture de la soupape d'admission 27 à l'extrémité de la course descendante du mouton entraîne le passage de la vapeur vive en dessous de la tête du piston différentiel 50, donc à soulever celui-ci ainsi que le piston supérieur 49 qui lui est relié, jusqu'à la position représentée sur la fig.5, ouvrant des orifices d'échappement en 51,53, et 52, 54 vers 1 ' atmosphère , grâce aux tuyaux d'é happenent 50 qui s'ouvrent sur Ges côtés opposés de la boîte du soupape différentielle 59.
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Des passages 60 remontent en partant de l'in- térieur de la boîte de soupape différentielle, et aboutis- sent aux orifices 61, fig.7 et b, qui s'ouvrent dans le haut du cylindre supérieur.
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Ces passages et ces orifices 60 et 61 ser- vent alternativement à 1*'échappement du cylindre supérieur et au compoundage.
Dans la position de la fig.5, le mouton étant au contact de l'enclume 62, représenté sur la fig.l, et la soupape d'admission étant ouverte, la vapeur vive est ad- mise, par les passages 42,57, en dessous de la tête, du pis- ton différentiel inférieur 50, soulevant celui-ci ainsi que le piston supérieur 49 qui lui est relié, de manière à ou- vrir les deux jeux d'orifices d'échappement 51, 53 et 54 , 55, vers l'atmosphère, de sorte qu'à la course ascendante du mouton, le cylindre au dessus du piston de mouton est ou- vert vers l'atmosphère par les orifices,supérieurs 61 et les passages inférieurs, 60.
Quand la soupape pilote 31 est ouverte par l'action du haut du piston du mouton sur le boulet 30, la vapeur vive envoyée vers le bas, par la conduite 33 et a- gissant sur le petit piston supérieur 49 de la soupape diffé- rentielle, pousse celui-ci vers le bas, avec le piston 50 qui lui est relié, de la position de la fig. 5 à celle de la fig.
6, la pression sur le piston inférieur étant réduite à ce moment par la détente de la vapeur qui achève son travail consistant à soulever le piston .de mouton.
Dans ce mouvement de descente des pistons dif férentiels de la position de la fig.5 à celle de la fig.6, -une came 63, placée sur l'entretoise 64, qui relie ces pis-,
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tons, agit sur un galet 65 de l'extrémité de la tige coulissante creuse 66 qui porte la soupape de compoundage un die transfert.
Cette dernière est représentée sous la forme d'une soupape soulevante double, équilibrée, qui présente des faces de soupape annulaires espacées 67, 68 ,pouvant coopérer avec des sièges de soupape 69, 70 , pour régler l'écoulement entre les orifices de décharge 71 ( fig.
7 et 9 ) située sur le côté du cylindre supérieur, et l'espace 72 situé à l'intérieur de la boîte de soupape dif- férentielle, qui communique avec les extrémités inférieures . des passages 60 de transfert et d'échappement du.cylindre supérieur.
Donc, lorsque la soupape de transfert double 67, 68 s'ouvre par suite de la pression réduite sur le piston inférieur et de la pression accrue sur le piston supérieur de la soupape différentielle, comme on le voit sur la fig. 6, la vapeur partiellement détendue qui soulève le piston de mouton est libérée, par les sièges de soupape 69, 70, vers les passages verticaux 60 qui s'ouvrent dans le haut du cylindre supérieur, pour amortir ainsi la course supérieure du mouton, et applique le reste de l'énergie de la vapeur partiellement détendue pour pousser le mouton vers le bas.
L'extrémité supérieure du cylindre supérieur est donc utilisée comme un cylindre à basse pression, pour extraire la dernière parcelle d'énergie de la vapeur, et pour pousser le mouton vers le bas avec une force irrésistible.
Dans ce mouvement de descente du mouton , la
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vapeur située en dessous du piston de mouton est bypassée vers l'extrémité inférieure du cylindre par dessus le haut du piston, comme indiqué dans la position de la fig. 6, puis à mesure que le mouton approche du bas de sa course et que la soupape d'admission 27 s'ouvre, la pression de la vapeur vive, par le passage 57,soulève les pistons de soupape différentielle, comme sur la fig.5, pour ouvrir les orifices d'échappement 51,53 et 54, 55libérant la vapeur d'échappement vers l'atmosphère, par les tuyaux d'échappement 58.
Le mouvement des pistons de la soupape différentielle est amorti, sur la figure, par des coussinets et des plaques élastiques d'amortissement 72, 73 et 74, 75 aux extrémités des cylindres supérieur et inférieur 55 et 56, ces plaques étant disposées pour être heurtées par ces pistons.
La plaque 73 destinée au piston supérieur sert, 'sur la figure, à un autre usage, en agissant comme un élément de soupape qui est repoussé, par le coussinet d'amortissement 72, contre une arête annulaire de siège de soupape 76 situé à l'extrémité supérieure du cylindre 55, de manière à provoquer l'échappement de la vapeur vive résiduelle qui reste dans la conduite d'arrivée de vapeur vive 53 venant de la soupape pilote.
Un passage annulaire 77 qui entoure le siège de soupape 76 s'ouvre vers un mamelon de décharge 78(fig. 1 et 2), placé dans l'extrémité supérieure de la boite de soupape différentielle, de manière à relâche]!:* toute pression de vapeur sur le piston différentiel supérieur lorsque les pistons différentiels retournent à la position supérieure ( fig.5 ).. Cela permet à la pression appliquée au piston différentiel inférieur de maintenir ces pistons dans la position supérieure, fig. 5.lorsque cette pression diminue par la détente de la vapeur soulevant le
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piston du mouton.
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La vapeur arrivant en 25 -(fig.l ) et le mouton étant en bas de sa course, la came 29 agissant sur le galet
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2b, la soupape â'adaàssion 27 ( fig.3),s'ouvre pour laisser monter la vapeur vive, par le passage 42 et les orifices 35, vers la chambre de détente 24 du cylindre principal en des- sous de la portion supérieure du piston, 21, du mouton.
Lorsque la cane 2 quitte le galet 2b, la soupa- pe d'admission se férue, le mouton continuant son mouvement ascendant sous la force de détente de la vapeur.
A peu près aux trois quarts de la course ascen- dante, l'extrémité supérieure du piston du mouton, en agis- sant sur le boulet 30, ouvre la soupape pilote 31, fig.4, qui laisse alors descendre la vapeur vive,de la conduite 32, par la conduite 33, vers le haut du piston différentiel su- périeur, 49, le plus petit, qui , à ce moment, est dans la position supérieure représentée sur la fig. 5, par suite de la pression de la vapeur vive s'exerçant à travers le passa- ge 57 sur le grand piston inférieur 50.
Dans la position supérieure des pistons diffé- rentiels reliés, fig.5, pendant la course ascendante du pis- ton du mouton, les orifices d'échappement 51, 53 et 52,54 sont ouverts vers l'atmosphère, par les tuyaux d'échappement latéraux 58, fig.2, ce qui permet l'échappement libre, de l'extrémité supérieure du cylindre au dessus du piston de mouton par les orifices du haut 61 et les passages descen- dants 60.
L'ouverture de la soupape pilute 31 près du haut de la course du piston du mouton, fournit de la vapeur vive au piston différentiel supérieur 49, qui passe de la
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position de la fig.5 à celle de la fig.6, fermant les orifices d'échappement 51, et 53,et 52, 54- pour contrecarrer la course ascendante du mouton, et ouvrant, grâce à la came 63, la soupape soulevante double 67,68, comme sur la fig.6, pour faire sortir de la-vapeur partiellement détendue, par les orifices 71 du cylindre, et la faire monter par l'espace 72 et les passages 60 et les orifices 61,'vers le haut du cylindre principal, au-dessus du piston, afin d'amortir la course ascendante et de'repousser le mouton vers le bas avec une vitesse accélerée.
En coumpoundant ainsi ,on tire le meilleur parti de l'énergie du fluide moteur, et le mouton donne des frappes rapides. On peut utiliser un mouton plus léger avec des résultats égaux ou supérieurs à ceux qui étaient antérieurement possibles avec des machines plus lourdes, plus coûteuses et plus encombrantes.
La longue course perdue du mouton est permise pour éviter les dégâts quand on soulève le marteau, ou quand le pieu tombe à l'extérieur du mouton, en emprisonnant alors un coussin de vapeur en dessous du piston descendant après qu'il a dépassé les orifices d'admission 35. Cela empêche l'épaulèrent 23 du mouton de heurter le plateau intermédiai-- re 17, ce qui pourrait avoir pour effet d'étirer ou de briser les tirants ou d'endommager d'autres pièces.
A la fin de la course descendante, ou à l'approche de la fin, la came du mouton ouvre la soupape d'admission pour faire arriver de la vapeur vive en dessous du piston du mouton et soulever les pistons différentiels vers la position de la fig.5, où les orifices d'échappement et la soupape de transfert sont fermés, ouvrant le haut du cylindre
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principal vers 1 ' atmosphère pour. la: départ' de la course ascendante du mouton.
La 'soupape d'admission 271.la soupape pilote 31, et la soupape différentielle 34,, telles qu'elles sont,
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reB]seBentées sur Les3fig,3, 4, 5, et 6, sont sous forme d'u- nités indépendantes séparées que l'on,peut boulonner en pla- ce dans les sièges 79,80, 81 prévus.dans le côté du cylin- dre supérieur ou principal 17. Par suite, on peut facile- ment enlever et remettre ces unités, pour inspection, répara- tion ou dans d'autres'buts.
La fig. 3 montre comment la soupape d'admis- sion ne nécessite qu'une seule ouverture 82 dans le cylin- dre pour l'entrée du manchon de guidage 83 dans laquelle fonctionne la tige de soupape 40. La cage 84, qui porte ce guide et les sièges de soupape 38, 39, est représentée com- me étant fixée dans le siège de montage 79 par des goujons 85.
Le couvercle 86 destiné à cette soupape est représenté fixé dans un siège extérieur 87 par des boulons 88 et portant un goujon 89 formant butée pour le ressort de fermeture de soupape 41, et portant lui-même une cheville transversale 90, la tige du goujon étant fendue en 91 pour passer sur cette cheville, et maintenir ainsi le galet de l'extré- mité intérieure de la tige en alignement convenable avec le mouton.
La boîte de soupape différentielle 59 est représentée fixée en place par les quatre.'boulons 92, fig.l et 2, les fig. 5 et 6 montrent la cage de soupape et l'élément porteur de siège 93 de la soupape de transfert, sous forme de prolongement intérieur, faisant corps avec la boîte de soupape.
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Le ressort de fermeture 94 de la soupape de transfert est représenté sur lesfig.5 et 6 comme étant placé au sein de la tige creuse de cette soupape, et engageant avec un goujon de mise en place et de butée 95 de la paroi du cylindre.
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Le dispositif i à soupape soulevante, équilibrée et à double obturation, assure une action positive et évite les fuites aux soupapes d'admission et de transfert. D'au- tre part, ces pièces sont faciles à graisser.
La machine dans son ensemble est de construction simple et robuste, avec relativement peu de pièces et elle' .
-est exempte de mécanisme de soupape compliqué ou d'autres pièces sujettes à des ruptures' ou susceptibles de se dérégler.
Les pistons différentiels' représentés sur les fig.5 et 6 sont maintenus par un guide de piston 96 qui les empêche de tourner et qui est placé sur le devant de la boî- te 59 et contre lequel glisse une surface de guidage 97 de la portion opposée de l'entretoise 64 qui relie les deux pis- tons. Ce guide de piston maintient ainsi la came 63 en ali- gnement avec le galet de came 65, et supporte toute poussée latérale qui peut-être imposée à l'entretoise support de ca- me, par le ressort de fermeture de soupape 94.
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The present invention relates to value and air hammers of the pile driving type, in which, usually, the working fluid is only admitted to lift the sheep, to release to drop the latter.
Operating in this manner, these hammers are naturally inefficient with regard to the use of steam and air, and since gravity is the force which can be relied on for the strike, the hammer and the other pieces. must be heavy and bulky.
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With the hammers now in use, there can only be a relatively loose clearance under the shoulder of the sheep, so that if the hammer is abruptly raised relative to a stake, or if the pile falls under the hammer during the loose control, the shoulder of the ram hits the lower plate and possibly stretches or breaks the tie rods or other parts.
The object of the present invention is to avoid and overcome the above and other drawbacks, and, to speak in positive terms, to provide a hammer capable of a higher strike without loading the tie rods; to achieve savings in the consumption of steam or air, despite the considerable increase in the playing volume caused by the lengthening of the lost stroke of the sheep; to achieve improved vapor or air distribution, and leak-free valve operation, and to simplify and improve general construction, particularly by grouping the valve units into subassemblies which can be made. easily remove and replace without disassembling the hammer.
These goals are achieved, in part by trapping steam or air in the event of a sudden fall to stop the sheep before impacting the shoulder; by using the motive fluid in an expansive fashion, by componding to dampen the end of the upstroke and to accelerate the downstroke of the ram, and by means of cam-actuated double-shutter lift valves, and other refinement features, which will naturally follow in the more complete description of the invention.
The drawings attached to this brief illus-
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This is a current embodiment of the invention.
But the structure can be modified and changed, while remaining within the true idea and scope of the invention as defined below.
Fig.l of the drawing is a vertical section through one of the hammers, showing the hammer lifted far enough above the anvil for the cam to close the inlet valve.
Fig. 2 is an elevation seen from the right of the hammer or the side of the valves.
Fig. 3 is an enlarged vertical section of the inlet valve, taken approximately along the plane of line 5-3 of Fig. 2.
-Fig. 4 is an interrupted horizontal section of the pilot valve, approximately along the plane of line 4-4 of fig.2.
Figs. 5 and 6 are interrupted vertical sections of the differential valve, roughly along the plane of line 5-6 of fig. 2, fig. 5 showing this valve mechanism in the position where the ram is in contact with the block of the anvil, the live steam acting on the lower differential piston to open exhaust ports to the atmosphere; and Fig. 6 showing this mechanism when the ram is in the upper position, and the live steam coming from the pilot valve pushes the differential pistons down to close the exhaust valve and open the compounding valve for blow partially relaxed steam to the top of the sheep.
Fig. 7 is an elevation showing the valve side of the upper cylinder.
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Figs. b, 9, 10 and 11 are sections roughly along the planes of the corresponding numbering lines in fig.7.
The hammer shown in Figs. 1 and 2 may be considered, for the purposes of the description, to be a hammer for sand drains, operated with steam, but of course the invention can be applied to other uses, and optionally one can use d 'other expansive fluids.
In these figures, the cylinder is shown as being constituted by an upper plate 15, an upper cylinder 16, an intermediate plate 17, a lower cylinder 18 and a lower plate 19, fixed together by tie rods 20, and the ram is represented as having a larger upper end portion 21, functioning retort a piston in the upper cylinder, and a smaller, lower guide portion, 22, operating in the lower cylinder, with an intermediate annular shoulder 25, opposite to the intermediate plate 17, and forming, with the surrounding wall of the upper cylinder, an annular high pressure expansion chamber-24,
The value is brought at 25 to the steam box 26 which contains the inlet valve 27, the latter being provided with a roller 2o which can-etie actuated by a cam 25 located at the lower end of the upper piston of the ram .
The intake valve 27 is formed when the piston cam 29 ceases to act on the roller 28, and the rebound continues until the top of the piston, about three-quarters of its stroke, touches the piston. ball 30 of the pilot valve 31, which, supplied with live steam by the pipe 32,
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then opens to let the steam arrive, through line 33, upwards of differential valve 34, which is thus actuated so as to close the exhaust valve and to open a transfer or compounding valve, to pass the partially relaxed live steam, from below to the top of the piston, to dampen the upstroke and accelerate the downstroke of the piston.
On the downstroke, 'the vapor trapped below the piston by the downward movement of the latter which closes the intake port 35, allows a long lost stroke like that which can occur when the pile falls under the ram, without the stop shoulder. 23 strikes the intermediate plate or the hammer is damaged in some other way.
The inlet valve is shown on the
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fi.3 co: u: .ie being constituted by a double lifting valve, balanced, provided with valve faces 36, 37 which can cooperate with valve seats 38, 39, carried by a guided sliding tubular rod 40, biased in the closing direction by a spring 41, and carrying, at the inner end, the cam roller 28.
When this valve opens by the action of the cam 29 on the so upape roller 2b at the end of the downward stroke of the ram, the live steam will rise from the box
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at value 26, through the passages 42 and the orifices 35, (fié; .10) to the expansion chamber 24, below the upper portion of the ram, forming a piston.
The pilot valve, at the upper end of the
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cylinder is (: T'C j.I '. :: liG: .C, on the 1 ί; .--, CO. L.iC co ... p.'ena't a tubular valve strip with will slide guided 43, which carries
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a lift valve element 44 closed by application against the seat 45 by the spring 46 and opened by the ball 30 located at the inner end of the valve stem, on which the top of the ram piston can act.
This view, as well as fig. 3, show how the live steam is conducted, from the steam box 26, through a submerged or sunken pipe 47, and through a flexible duct 32, to the interior of the steam box. pilot valve 48, and how, when this valve is open, live steam is brought, through line 33, to differential valve 34.
Figs. 5 and 6 show the known differential valve mechanism comprising differential pistons ,. upper and lower, 4y, 50, interconnected; the upper piston having a smaller diameter than that of the lower piston, and comprising an orifice at 51 and terminating at 52, in order to control the two rows of exhaust ports 53, 54, of the upper cylinder 55.
The cylinder 56, which contains the lower differential piston 50, the larger of the two pistons, is connected by a small hole 57 to one of the live steam passages 42, so that the opening of the inlet valve 27 at the end of the downward stroke of the ram causes the live steam to pass below the head of the differential piston 50, thus raising the latter as well as the upper piston 49 which is connected to it, to the position shown in fig.5, opening exhaust ports 51, 53, and 52, 54 towards the atmosphere, thanks to the exhaust pipes 50 which open on the opposite sides of the box of the differential valve 59.
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Passages 60 run up from the inside of the differential valve box, and terminate at ports 61, Figs. 7 and b, which open in the top of the upper cylinder.
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These passages and orifices 60 and 61 serve alternately for the exhaust of the upper cylinder and for the compounding.
In the position of fig. 5, the ram being in contact with the anvil 62, shown in fig.l, and the inlet valve being open, live steam is admitted, through the passages 42,57 , below the head, of the lower differential piston 50, raising the latter and the upper piston 49 which is connected to it, so as to open the two sets of exhaust ports 51, 53 and 54 , 55, towards the atmosphere, so that on the upward stroke of the ram, the cylinder above the ram piston is opened to the atmosphere through the upper orifices 61 and the lower passages, 60.
When the pilot valve 31 is opened by the action of the top of the ram piston on the ball 30, the live steam sent downwards, through the pipe 33 and acting on the upper small piston 49 of the differential valve , pushes the latter downwards, with the piston 50 which is connected to it, from the position of FIG. 5 to that of FIG.
6, the pressure on the lower piston being reduced at this time by the expansion of the steam which completes its work of lifting the ram piston.
In this downward movement of the dif ferential pistons from the position of fig.5 to that of fig.6, a cam 63, placed on the spacer 64, which connects these pis-,
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tons, acts on a roller 65 of the end of the hollow sliding rod 66 which carries the compounding valve a transfer die.
The latter is shown as a double, balanced lift valve which has spaced annular valve faces 67, 68, cooperable with valve seats 69, 70, to regulate the flow between the discharge ports 71 (fig.
7 and 9) located on the side of the upper cylinder, and the space 72 located inside the differential valve box, which communicates with the lower ends. 60 transfer passages and exhaust of the upper cylinder.
Thus, when the double transfer valve 67, 68 opens as a result of the reduced pressure on the lower piston and the increased pressure on the upper piston of the differential valve, as seen in FIG. 6, the partially relaxed steam which lifts the ram piston is released, through valve seats 69, 70, to the vertical passages 60 which open into the top of the upper cylinder, thereby to cushion the upper stroke of the ram, and applies the rest of the energy of the partially relaxed steam to push the sheep down.
The upper end of the upper cylinder is therefore used as a low pressure cylinder, to extract the last bit of energy from the steam, and to push the sheep down with irresistible force.
In this downward movement of the sheep, the
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steam located below the mutton piston is bypassed to the lower end of the cylinder over the top of the piston, as shown in the position in fig. 6, then as the ram approaches the bottom of its stroke and the inlet valve 27 opens, the live steam pressure, through passage 57, lifts the differential valve pistons, as in fig. 5, to open the exhaust ports 51, 53 and 54, 55 releasing the exhaust vapor to the atmosphere, through the exhaust pipes 58.
The movement of the pistons of the differential valve is damped, in the figure, by bearings and elastic damping plates 72, 73 and 74, 75 at the ends of the upper and lower cylinders 55 and 56, these plates being arranged to be struck. by these pistons.
The plate 73 for the upper piston serves, in the figure, for another use, acting as a valve member which is urged, by the damping pad 72, against an annular ridge of the valve seat 76 located at the bottom. 'upper end of cylinder 55, so as to cause the escape of the residual live steam which remains in the live steam inlet line 53 coming from the pilot valve.
An annular passage 77 which surrounds the valve seat 76 opens to a relief nipple 78 (fig. 1 and 2), placed in the upper end of the differential valve box, so as to release]!: * Any vapor pressure on the upper differential piston when the differential pistons return to the upper position (fig.5). This allows the pressure applied to the lower differential piston to keep these pistons in the upper position, fig. 5.when this pressure decreases by the expansion of the steam raising the
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sheep piston.
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The steam arriving at 25 - (fig.l) and the sheep being at the bottom of its course, the cam 29 acting on the roller
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2b, the â'adaàssion valve 27 (fig. 3), opens to let the live steam rise, through the passage 42 and the orifices 35, towards the expansion chamber 24 of the main cylinder below the upper portion piston, 21, mutton.
When the cane 2 leaves the roller 2b, the inlet valve is slipped, the ram continuing its upward movement under the force of the steam release.
About three-quarters of the way up, the upper end of the ram's piston, acting on the ball 30, opens the pilot valve 31, fig. 4, which then lets the live steam descend, from the line 32, through the line 33, towards the top of the upper differential piston, 49, the smaller one, which, at this moment, is in the upper position shown in FIG. 5, as a result of the live steam pressure exerted through the passage 57 on the lower large piston 50.
In the upper position of the connected differential pistons, fig. 5, during the upward stroke of the ram of the ram, the exhaust ports 51, 53 and 52,54 are opened to the atmosphere, by the pipes of lateral exhaust 58, fig. 2, which allows free exhaust from the upper end of the cylinder above the ram piston through the top orifices 61 and the down passages 60.
The opening of the pilute valve 31 near the top of the ram piston stroke, supplies live steam to the upper differential piston 49, which passes from the
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position of fig. 5 to that of fig. 6, closing the exhaust ports 51, and 53, and 52, 54 - to counteract the upward stroke of the ram, and opening, thanks to the cam 63, the lifting valve double 67,68, as in fig. 6, to release partially expanded steam, through the orifices 71 of the cylinder, and make it rise through the space 72 and the passages 60 and the orifices 61, 'towards the top of the main cylinder, above the piston, in order to cushion the upstroke and push the ram down with increased speed.
By coupling in this way, the best use is made of the energy of the motive fluid, and the sheep give rapid strikes. A lighter sheep can be used with equal or better results than previously possible with heavier, more expensive and bulkier machines.
The long lost stroke of the ram is allowed to avoid damage when the hammer is lifted, or when the stake falls outside the ram, then trapping a vapor cushion below the descending piston after it has passed the orifices. intake 35. This prevents the shoulder 23 of the ram from hitting the intermediate plate 17 which could have the effect of stretching or breaking the tie rods or damaging other parts.
At the end of the downstroke, or nearing the end, the ram cam opens the inlet valve to draw live steam below the ram piston and lift the differential pistons to the stop position. fig. 5, where the exhaust ports and the transfer valve are closed, opening the top of the cylinder
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main to the atmosphere for. la: departure 'of the ascending course of the sheep.
The inlet valve 271, the pilot valve 31, and the differential valve 34, as they are,
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reB] seen on the 3fig, 3, 4, 5, and 6, are in the form of separate independent units that can be bolted in place in the seats 79,80, 81 provided. in the side of the top or main cylinder 17. As a result, these units can be easily removed and replaced, for inspection, repair or other purposes.
Fig. 3 shows how the inlet valve requires only a single opening 82 in the cylinder for the entry of the guide sleeve 83 in which the valve stem 40 operates. The cage 84, which carries this guide and the valve seats 38, 39, is shown as secured in the mounting seat 79 by studs 85.
The cover 86 intended for this valve is shown fixed in an outer seat 87 by bolts 88 and carrying a stud 89 forming a stop for the valve closing spring 41, and itself carrying a transverse pin 90, the pin of the pin being split at 91 to pass over this peg, and thus maintain the roller at the inner end of the rod in proper alignment with the sheep.
The differential valve box 59 is shown secured in place by the four bolts 92, Fig.l and 2, Figs. 5 and 6 show the valve cage and seat carrier member 93 of the transfer valve, as an internal extension, integral with the valve box.
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The closing spring 94 of the transfer valve is shown in lesfig. 5 and 6 as being placed within the hollow stem of this valve, and engaging with a positioning and stop pin 95 of the cylinder wall.
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The lift-valve, balanced, double-shut-off device i provides positive action and prevents leakage at the inlet and transfer valves. On the other hand, these parts are easy to lubricate.
The machine as a whole is simple and sturdy in construction, with relatively few parts.
-is free from complicated valve mechanisms or other parts subject to breakage or likely to become out of adjustment.
The differential pistons' shown in Figs. 5 and 6 are held by a piston guide 96 which prevents them from rotating and which is placed on the front of the box 59 and against which slides a guide surface 97 of the portion. opposite the spacer 64 which connects the two pistons. This piston guide thus maintains the cam 63 in alignment with the cam roller 65, and supports any lateral thrust which may be imposed on the cam support spacer, by the valve closing spring 94.