Locomotive.
Cette invention a trait à des locomotives
n, machinés à combustion interne, telles que
par exemple celles du type généralement con-
nues sous le nom de machine"Still"dans
lesquelles l'expansion de la vapeur est uti
lisée sur la face avant des pistons d'une ma
cliine'à combustion, quoique une série indé pendantedecylindresavapeurouàa-ir
puisse être utilisée en combinaison avec la machine à combustion interne, laquelle machine peut être actionnée entièrement par la combustion interne de combustible carboné.
Li présente invention a pour objet une locomotive à machine à combustion interne ayant dans son mécanisme des paires de eylindres opposés les uns aux autres et dont les tiges de piston sont reliées à une crosse com mune, reliée par au moins une bielle à l'ex trémité supérieure d'un balancier dont 1'ex- trémité inférieure est reliée à la petite extrémité d'une bielle disposée sensiblement hori- zontalement et dont a gra. nde extrémité agit sur une des roues motrices principales.
Les chambres extérieures des cylindres opposés. de chaque paire'peuvent fonctionner
en chambres de machines à combustion in
terne qui peuvent être construites pour être
actionnées suivant le principe à deux temps
et dans la forme préférée elles sont du type de machines, Still".
L'emploi de machines à combustion interne de force considérable nécessite l'usage de masses de va-et-vient lourdes, un fait particulièrement néfaste dans des locomotives.
Dans des machines à combustion interne pourvues de souffleries de balayage disposées parallèlement aux cylindres, la présente invention permet de remédier à cette difficulté en divisant ces masses en deux parties reliées à un balancier de telle manière qu'elles se déplacent l'une par rapport à l'autre simul tanément dans des directions. opposées, une de ces masses de va-et-vient étant constituée par les pistons moteurs, leurs tiges, leurs crosses et leurs bielles et l'autre par la bielle principale de liaison et le piston et la bielle de la pompe de balayage.
Un autre avantage de l'utilisation de pistons opposés les uns aux autres est que, en reliant les tiges de piston opposées les unes aux autres à une crosse commune, tous les paliers du mécanisme de transmission seront chargés alternativement dans des directions opposées
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin annexé, dans lequel :
La fig. 1 est une vue générale en éléva- tion avec parties en coupe de la locomotive ;
La fig. 2 est un plan partiellement en coupe de la fig. 1 ;
La fig. 3 est une vue en bout de la fig. 1 avec parties en coupe ;
La. fig. 4 est une vue en bout du mécha- nisme d'injection du combustible ;
La fig. 5 est une vue en coupe de la pompe d'injection du liquide ;
La fig. 6 est un plan de la fig. 5 ;
La. fig. 7 est une vue en coupe de la pompe de combustible vers l'arbre à came ;
La fig. 8 est une élévation montrant le mécanisme des valves :
La fig. 9 est un plan partiel de la fig. 8 ;
La fig. 10 est une vue en bout d'une partie de la fig. 8 :
La fig. 11 est une vue d'un détail de la fig. 8.
Dans ce dessin, la locomotive présente trois paires de cylindres 2a, 3a, 2b, 3b, 2e, 3e disposés horizontalement. Ces trois séries de cylindres sont disposées côte à côte au-dessus des roues motrices 4 et 5 de manière que le centre de gravité de l'ensemble des cylindres se trouve à l'intérieur de l'empattement fixe et soit supporté entièrement ou principalement par ces roues motrices. Il est, en effet, de première importance de concentrer le poids : à l'intérieur de l'empattement fixe.
Le piston 6 du cylindre 2a de même que celui du cy- lindre 3a ont leurs tiges 7 et 8 reliées à une crosse commune 9 glissant dans un guide 10, la crosse 9 étant pourvue de tourillons 11 par lesquels elle est reliée par des bielles 12 et 13 à des tourillons semblables 14 de l'ex- trémité supérieure d'un balancier 15. L'extré- mité supérieure du balancier 15 est perforée an-16 de telle manière que la tige de piston 8 peut passer librement à travers elle à tou- tes les inclinaisons du balancier.
Le balancier 15 est pourvu de tourillons 17 montés dans des paliers. 18 de la pièce en fonte 25 sur laquelle les cylindres sont montés et qui est fixée sur le bâti principal 26 de la locomotive. L'extrémité inférieure de chaque balancier 15 est reliée par des touril- lons 19 à la. petite extrémité 20 de la. bielle principale 21 dont la grande extrémité est montée sur le tourillon de manivelle 22 des roues motrices 5, le tourillon de manivelle 22 étant relié par des bielles d'accouplement 23 au tourillon de manivelle des roues motrices 4 et 24. La longueur des bras du levier oscil- lant 15 au-dessus et en dessous du support 17 est proportionnée à la course du piston et à la course de la manivelle 22.
30 est un générateur de vapeur ou chaudière, d'apparence générale semblable à la chaudière d'une locomotive à vapeur ordinaire et cette chaudière est chauffée séparément pour la mise en marche et dans le but de faire face à une surcharge de la machine et également si on le désire pour la produc- tion de vapeur pour la marche normale.
Une telle chaudière peut toutefois être chauffée soit partiellement, soit entièrement par les gaz d'échappement, de la. machine Åa combustion interne. A cet effet, les produits de combustion des cylindres de la machine à combustion interne sont envoyés à travers des groupes de tubes stéparés dans la chau- dière. L'échappement du côté à vapeur de la machine peut être utilisé de la manière usuelle pour la. production d'un tirage à travers les tubes.
Les cylindres travaillent suivant le cycle a deux temps et au-dessous d'eux sont disposés des cylindres 40 d'une pompe à air de balayage et des passages 46 d'air de balayage conduisant de ces cylindres 40 aux cylindres moteurs, chaque pompe ayant, un piston 41 dont la partie 42 est reliée par une articu- lation à une bielle 44 dont l'autre extrémité est reliée par un tourillon 45 avec le bras inférieur du balancier 15. Un dispositif d'in- jection de combustible est prévu en 29.
Lorsque trois balanciers sont employés et que l'on rencontre des difficultés à placer une pompe de balayage entre les bâtis, cette pompe peut être supprimée, car le balancier central n'est pas nécessairement aussi com
plètement balance que les deux balanciers
extérieurs, car son inertie ne produit ; de couple sur le bâti de la machine.
Les fig. 4 à 7 du dessin représentent le mécanisme de pompe pour injection du com bustible dans la. locomotive représentée aux
fig. 1 à 3
Les pompes d'injection 49 sont divisées
en deux groupes, comportant chacun trois
pompes arrangées dans un même plan en 50a,
. Ob, 50c, chaque groupe étant actionné par une bielle 51 reliée à son extrémité inférieure
par une cheville 53 à un bras fixé au balancier 15 et disposé de manière ajustable par
des moyens appropriés pour faire varier sa longueur efficace.
L'extrémité supérieure de
la-tige 51 est reliée par un tourillon 57 à une extrémité d'un levier 58 dont l'autre ex
trémité est fixée sur l'arbre 59 sur lequel
sont fixées trois paires de cames de pompe
60,61.
Le renversement de marche des pompes
est effectué en utilisant deux cames 60 et 61
pour chaque pompe, l'une pour la marche avant, l'autre pour la marche arrière. Chaque plongeur 63 de pompe est forcé vers l'exté-
rieur par un ressort 65 et vers l'intérieur par un levier 66 pivoté en 68 sur le bâti 67 de la pompe et portant un galet 69 disposé
pour venir en prise soit avec la came 60, soit avec la came 61, pendant le balancement de l'arbre 59 par le levier 58 du balancier 15.
La came pour ma-rche avant ou marche ar rière est mise en alignement avec le piston plongeur 63 de pompe au moyen d'un seul levier de commande 64 monté librement sur une extension de l'arbre à came 59. L'extré- mité inférieure du levier de commande 64 a la forme d'un quart de cercle et est pourvue d'une rainure périphérique 70 comme repré- senté par la projection de cette extrémité du levier en fig. 4. La rainure est en prise avec un galet 71 fixe sur un arbre 72 trar versant les) cames, les cames 60 et 61 étant fixées sur une douille glissant sur des nervures 74 de l'arbre 55. Le levier 64 est également relié par une bielle 75 et un bras 85 à un arbre 76 pour relever le galet à came.
Lors de l'action. nement de ce mécanisme pendant un mouvement partiel du levier de commande 64 de la position I à la position II, des galets de came 69 sont. soulevés des cames 61 par les cames 84 de l'arbre 76 et la continuation du mouvement du levier 64 à la position III fait glisser la douille 73 portant les cames 60 et 61 le long de l'arbre 59 et la fin du mouvement du levier 64 jusqu'à la position IV permet aux galets 69 de revenir en prise avec les cames 60 misea en alignement avec eux par la partie inclinée de la rainure 70.
Comme représenté aux fig. 8 à 11, chacune des valves 92 commandant l'échappement des produits de la combustion est ac- tionnéeau moyen d'un bras 120 d'une bielle 1211 d'un levier coudé 122 et d'une bielle 123 par un levier ou bras 93 fixé sur l'arbre 100 du guidage à coulisse 94 du distributeur à vapeur qui fournit un mouvement pour ces valves décalé de 90 par rapport a celui de la manivelle principale 22, le guidage à coulisse 94 éta-nt actionné par un tourillon de manivelle 124 au moyen d'une tige de liai son 125.
Le guidage à coulisse est porté par un support 126 fixé à la, pièce de fonte 25 supportant les cylindres de la machine.
Le renversement de marche des soupapes 92 est effectué au moyen d'un levier coudé 122 qui oscille sur le tourillon 128 d'une ma. nivelle 129 de l'arbre 127 qui est l'arbre de renversement actionné par un levier 130 et une bielle 131 reliés au mécanisme d'ac- tionnement. Le levier 130 est également relié par une bielle 32 au levier 64 du mécanisme de la pompe à combustible. A cause de la manivelle 129, les soupapes 92 ont deux positions rapprochées, l'une en a, pour la mar ché arrière et l'autre en b pour la marche avant.
La soupape correspondante à 92 sur des cylindres de la paire située en regard l'un de l'autre est actionnée par une tige
160 connectée à une extrémité par un tourillon 161 à une extension 162 du levier coudé 122 et à l'autre extrémité par un tou rilloii 163 sur le bras d'actionnement de la valve opposée.
Dans l'exemple représenté, la machine à combustion utilise de la vapeur sur le côté du piston opposé à celui sur lequel a lieu la. combustion, les tiroirs cylindriques 132 commandant l'admission de vapeur de la chaudière par la conduite 134 et l'échappement par une conduite 137. La conduite de vapeur 134 conduit au passage 147 (voir fig. 9), 146 étant la conduite d'entrée et d'é- chappement de la vapeur du côté à vapeur du cylindre.
Les tiroirs à vapeur 132 sont commandés et actionnés par une forme modifiée de dis tribution Yalschaert dont la bielle 138 est reliée par une bielle 140 et des leviers 150 et 151 à une tringle de commande 152. Dans cette distribution. l'avance linéaire, c'est-àdire l'admission de vapeur dans le cylindre avant que la manivelle atteigne son point mort est prévue au moyen d'un levier 136 convenablement proportionné et. relié par une cheville 47 à la. bielle 138 du distribu- teur Yalschaert.
Le levier 136 oscille sur un tourillon de support ! 39 fixéexcentriquement sur l'arbre 17 du balancier principal 15. Le levier 136 est. relié a son extrémité supé- rieure par une cheville 112 a la tige 153 des tiroirs à vapeur 132 disposés a ses extrémités opposées.
De la vapeur est admise sur le côté à com bustion du piston pour la mise en marche, au moyen d'une conduite de vapeur 135 aboutissant à un tiroir Åa vapeur 133 disposé eoaxialement et actionné par le tiroir à vapeur principal 132. Le tiroir 133 admet de la vapeur dans l'extrémité à combustion interne dn cylindre, à travers une tubulure 148 zut elle se détend a travers la soupape d'échap- pement 92 des produits de combustion.
Locomotive.
This invention relates to locomotives
n, engineered internal combustion, such as
for example those of the type generally con-
naked under the machine name "Still" in
which steam expansion is useful
read on the front face of the pistons of a ma
combustion engine, although an independent series of steam cylinders or
can be used in combination with the internal combustion machine, which machine can be operated entirely by the internal combustion of carbonaceous fuel.
The present invention relates to a locomotive with an internal combustion machine having in its mechanism pairs of eylinders opposed to each other and whose piston rods are connected to a common butt, connected by at least one connecting rod to the former. upper end of a balance whose lower end is connected to the small end of a connecting rod arranged substantially horizontally and of which a gra. The end acts on one of the main drive wheels.
The outer chambers of opposing cylinders. of each pair can work
in combustion engine rooms in
dull that can be built to be
operated according to the two-stroke principle
and in the preferred form they are of the machine type, Still ".
The use of internal combustion machines of considerable force necessitates the use of heavy reciprocating masses, a particularly harmful fact in locomotives.
In internal combustion machines provided with sweeping blowers arranged parallel to the cylinders, the present invention overcomes this difficulty by dividing these masses into two parts connected to a balance in such a way that they move relative to one another. the other simultaneously in directions. opposites, one of these reciprocating masses being constituted by the driving pistons, their rods, their stocks and their connecting rods and the other by the main connecting rod and the piston and the rod of the scavenging pump.
Another advantage of using pistons opposite to each other is that by connecting the piston rods opposite to each other to a common butt, all the bearings of the transmission mechanism will be loaded alternately in opposite directions.
An embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 is a general elevational view with parts in section of the locomotive;
Fig. 2 is a partially sectional plan of FIG. 1;
Fig. 3 is an end view of FIG. 1 with sectional parts;
Fig. 4 is an end view of the fuel injection mechanism;
Fig. 5 is a sectional view of the liquid injection pump;
Fig. 6 is a plan of FIG. 5;
Fig. 7 is a sectional view of the fuel pump towards the camshaft;
Fig. 8 is an elevation showing the valve mechanism:
Fig. 9 is a partial plan of FIG. 8;
Fig. 10 is an end view of part of FIG. 8:
Fig. 11 is a view of a detail of FIG. 8.
In this drawing, the locomotive has three pairs of cylinders 2a, 3a, 2b, 3b, 2e, 3e arranged horizontally. These three series of cylinders are arranged side by side above the driving wheels 4 and 5 so that the center of gravity of all the cylinders is within the fixed wheelbase and is supported entirely or mainly by these driving wheels. It is, in fact, of prime importance to concentrate the weight: within the fixed wheelbase.
The piston 6 of cylinder 2a as well as that of cylinder 3a have their rods 7 and 8 connected to a common butt 9 sliding in a guide 10, the butt 9 being provided with journals 11 by which it is connected by connecting rods 12 and 13 to similar journals 14 of the upper end of a balance 15. The upper end of the balance 15 is perforated an-16 so that the piston rod 8 can pass freely through it. all inclinations of the balance.
The balance 15 is provided with journals 17 mounted in bearings. 18 of the cast iron part 25 on which the cylinders are mounted and which is fixed to the main frame 26 of the locomotive. The lower end of each balance 15 is connected by journals 19 to the. small end 20 of the. main connecting rod 21, the large end of which is mounted on the crank journal 22 of the driving wheels 5, the crank journal 22 being connected by coupling rods 23 to the crank journal of the driving wheels 4 and 24. The length of the arms of the oscillating lever 15 above and below support 17 is proportioned to the stroke of the piston and the stroke of the crank 22.
30 is a steam generator or boiler, of general appearance similar to the boiler of an ordinary steam locomotive and this boiler is heated separately for starting and for the purpose of dealing with overloading of the machine and also if desired for the production of steam for normal operation.
Such a boiler can however be heated either partially or entirely by the exhaust gases from the. internal combustion machine. To this end, the combustion products of the cylinders of the internal combustion machine are sent through groups of steped tubes in the boiler. The exhaust on the steam side of the machine can be used in the usual manner for the. producing a print through the tubes.
The cylinders work in the two-stroke cycle and below them are arranged cylinders 40 of a scavenging air pump and scavenging air passages 46 leading from these cylinders 40 to the engine cylinders, each pump having , a piston 41 whose part 42 is connected by an articulation to a connecting rod 44 whose other end is connected by a journal 45 with the lower arm of the balance 15. A fuel injection device is provided at 29.
When three balances are employed and it is difficult to place a sweeping pump between the frames, this pump can be omitted, since the central balancer is not necessarily so com
completely balance that the two pendulums
exterior, for its inertia does not produce; torque on the machine frame.
Figs. 4 to 7 of the drawing represent the pump mechanism for injecting fuel into the. locomotive represented in
fig. 1 to 3
49 injection pumps are divided
in two groups, each comprising three
pumps arranged in the same plane at 50a,
. Ob, 50c, each group being actuated by a connecting rod 51 connected to its lower end
by an ankle 53 to an arm fixed to the balance 15 and arranged in an adjustable manner by
appropriate means for varying its effective length.
The upper end of
the rod 51 is connected by a journal 57 to one end of a lever 58, the other of which ex
end is fixed on the shaft 59 on which
three pairs of pump cams are attached
60.61.
Reversal of pumps
is performed using two cams 60 and 61
for each pump, one for forward gear, the other for reverse gear. Each pump plunger 63 is forced outward.
laughing by a spring 65 and inwards by a lever 66 pivoted at 68 on the frame 67 of the pump and carrying a roller 69 arranged
to engage either with the cam 60 or with the cam 61, during the swing of the shaft 59 by the lever 58 of the balance 15.
The forward or reverse cam is brought into alignment with the pump plunger 63 by means of a single control lever 64 freely mounted on an extension of the camshaft 59. The end lower part of the control lever 64 has the shape of a quarter of a circle and is provided with a peripheral groove 70 as shown by the projection of this end of the lever in FIG. 4. The groove is engaged with a roller 71 fixed on a shaft 72 for pouring the cams, the cams 60 and 61 being fixed on a sleeve sliding on ribs 74 of the shaft 55. The lever 64 is also connected by a connecting rod 75 and an arm 85 to a shaft 76 for raising the cam roller.
During the action. nement of this mechanism during a partial movement of the control lever 64 from position I to position II, cam rollers 69 are. raised of the cams 61 by the cams 84 of the shaft 76 and the continuation of the movement of the lever 64 to position III causes the bushing 73 carrying the cams 60 and 61 to slide along the shaft 59 and the end of the movement of the lever 64 to position IV allows the rollers 69 to come back into engagement with the cams 60 brought into alignment with them by the inclined part of the groove 70.
As shown in fig. 8 to 11, each of the valves 92 controlling the exhaust of the combustion products is actuated by means of an arm 120 of a connecting rod 1211 of an elbow lever 122 and of a connecting rod 123 by a lever or arm 93 attached to the shaft 100 of the slide guide 94 of the steam distributor which provides movement for these valves offset by 90 from that of the main crank 22, the slide guide 94 was actuated by a crank journal 124 by means of a connecting rod 125.
The slide guide is carried by a support 126 fixed to the cast iron piece 25 supporting the cylinders of the machine.
The reversing of the valves 92 is effected by means of an elbow lever 122 which oscillates on the journal 128 by one ma. level 129 of shaft 127 which is the overturning shaft actuated by a lever 130 and a connecting rod 131 connected to the operating mechanism. The lever 130 is also connected by a connecting rod 32 to the lever 64 of the fuel pump mechanism. Because of the crank 129, the valves 92 have two close positions, one at a, for reverse gear and the other at b for forward gear.
The corresponding valve at 92 on cylinders of the pair located opposite each other is actuated by a rod
160 connected at one end by a journal 161 to an extension 162 of the elbow lever 122 and at the other end by a torilloii 163 on the actuating arm of the opposite valve.
In the example shown, the combustion machine uses steam on the side of the piston opposite to that on which the. combustion, the cylindrical sliders 132 controlling the admission of steam to the boiler through line 134 and the exhaust through line 137. The steam line 134 leads to passage 147 (see FIG. 9), 146 being the line of. steam inlet and outlet on the steam side of the cylinder.
The steam drawers 132 are controlled and actuated by a modified form of Yalschaert distribution whose connecting rod 138 is connected by a connecting rod 140 and levers 150 and 151 to a control rod 152. In this distribution. linear advance, that is to say the admission of steam into the cylinder before the crank reaches its neutral point is provided by means of a lever 136 suitably proportioned and. connected by a pin 47 to the. connecting rod 138 of the Yalschaert distributor.
Lever 136 swings on a support pin! 39 fixedxcentrically on the shaft 17 of the main balance 15. The lever 136 is. connected at its upper end by a pin 112 to the rod 153 of the steam drawers 132 disposed at its opposite ends.
Steam is admitted to the combustion side of the piston for starting, by means of a steam line 135 terminating in a steam drawer 133 arranged eoaxially and actuated by the main steam drawer 132. The drawer 133 admits steam into the internal combustion end of the cylinder, through tubing 148 where it expands through the exhaust valve 92 of the combustion products.