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Dispositif de commande oentrale pour locomotive à vapeur à essieux moteurs indépendants.
La présente invention a pour objet un dispositif permettant d'assurer, de façon simple et commode, à partir d'un poste central de commande le réglage à peu près to- tal du fonctionnement d'une locomotive à vapeur comportant plusieurs essieux-moteurs indépendants.
La conduite d'une telle locomotive et spéciale- mont d'une locomotive à essieux indépendants dont chaque essieu est commandé par une turbine particulière, pose, au point de vue de la mise en marche et de la commande en
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cours de fonctionnement, un assez grand nombre de problè- mes relativement/ délicats à résoudre.
Il y a lieu tout d'abord en effet, dtassurer au moment de la mise en marche, le réchauffage progressif des turbines et la mise en route simultanée d'une part d'un système complet de graissage des différents mécanismes à mettre en mouvement, d'autre part d'une circulation dthui- le sous pression pour la commande des divers appareils de réglage et de sécurité.
Il y a lieu ensuite de passer de ce stade prépa- ratoire au stade normal de fonctionnement.
Puis, pendant ce dernier, il y a lieu: d'être en mesure de passer de la marche avant à la marche arrière et inversement, - de régler tant en marche avant qu'en marche arrière l'importance de l'effort appliqué aux différents essieux, - d'égaliser de façon aussi rigoureuse que pos- sible, les efforts fournis à un même instant par chacune de ces turbines, - et enfin de prévoir un dispositif de sécurité entrant en action de façon automatique si la vi- tesse de l'un ou l'autre des essieux dépasse la valeur ad- missible et également susceptible d'être mis directement en action à partir du poste central si, pour un motif ou pour un autre, cela est jugé nécessaire.
La combinaison d'ensemble qui fait l'objet de la présente invention et qui va être décrite ci-après en se référant aux dessins annexés, permet d'atteindre ce résul- tat, mais il va bien entendu de soi que ladite combinaison d'ensemble pourrait être modifiée dans ses détails d'exé- cution et pourrait être complétée par tout dispositif ac- cessoire utile sans pour cela que l'on sorte du domaine de l'invention.
Sur le dessin précité, la figure 1 représente Un schéma d'ensemble de l'aménagement du dispositif de com- mande objet de l'invention;
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La figure 2 représente une coupe diamétrale de la soupape centrale d'alimentation on vapeur et de sécuri- té, de son piston de commande, du distributeur qui règle' ses déplacements et du clapet à réaction qui, par l'inter- médiaire du manomètre placé au poste central de commande; indique la position de la soupape.
La figure 3 représente une coupe verticale sui- vant III-III des figures 4, 5, 6 et 7 de la botte à clapets par l'intermédiaire de laquelle le volant central de com- mande disposé dans le poste central de commande, assure .le passage de la marche avant à la marche arrière et inverse- ment et assure en outre, pour chaque marche, le réglage des efforts appliqués aux essieux de la locomotive.
Les figures 4, 5, 6 et 7 représentent quatre cou- pes verticales (les deux dernières étant des coupes par- tielles) faites respectivement suivant IV-IV, V-V, VI-VI et VII-VII de la figure 3.
La figure 8 représente une vue en plan de la par- tie de la boite à clapets précitée qui est située au-des- sous d'un plan VIII-VIII de la figure 3.
La figure 9 représente une coupe suivant son plan vertical de symétrie de l'un des dispositifs de distribu- tion par soupapes, marche avant et marche arrière., dont sont munis chacun des groupes moteurs.
La figure 10 représente une coupe suivant son plan,' de symétrie de l'un des différents relais régulateurs à réglage de régime et à piston fractionné utilisés pour la commande des soupapes d'admission tant en marche avant qu'en marche arrière, deux relais de ce genre étant prévus pour chacune des turbines, l'un pour la marche avant, l'au=¯ tre pour la marche arrière.
La figure 11 représente une coupe de détail faite suivant XI-XI de la ligne 10 et montrant le dispositif de' réglage de régime au moyen duquel on peut égaliser à -peu*
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près rigoureusement entre eux les régimes de fonctionnement des différents relais des différents groupes moteurs qui sont affectés au même sens de marche.
La figure 12 représente une coupe suivant son plan de symétrie de l'une des pompes à huile qui sont mon- tées en bout d'arbre de chacune des turbines.
La figure 13 représente une coupe suivant son plan de symétrie du détendeur permettant d'obtenir la circula- tion d'huile sous pression sensiblement constante qui est nécessaire pour le fonctionnement de la botte à olapet, ainsi que pour la commande des relais régulateurs, de la soupape centrale d'alimentation en vapeur et de sécurité et de son groupe de relais de déclenchement.
Les figures 14 et 15 représentent respectivement des coupes suivant leurs plans de symétrie, la première de l'éjecteur central d'alimentation des canalisations de graissage, et d'alimentation des impellers ou générateurs de pression et du groupe de relais de déclenchement de la soupape de sûreté;, la seconde de l'éjecteur de reprise de l'huile des carters.
La figure 16 représente un ensemble de coupes (faites suivant leurs plans de symétrie) des différents.ap- pareils qui concourent à réaliser le système central de sé- ourité savoir ; le groupe central de relais de déclenche- ment associés aux différents groupes moteurs, les impellers dont sont munis lesdits groupes moteurs et le mécanisme de commande qui permet, à partir du poste centrale d'agir di- rectement si on le désire, au lieu et place du groupe central de relais de déclenchement en question,
Ainsi que l'on sten rendra compte par la suite, toute l'organisation du dispositif qui fait 1''objet de l'invention est basée sur l'aménagement d'un tronc princi- pal de circulation d'huile sous pression élevée, la canali-
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sation 7.,
laquelle est susceptible d'être s:l1nentée. de.de el
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façons, otest-à-dire d'une part, au moment de la mise en marche ou pendant la marche au ralenti, par une pompe au- xiliaire 2 disposée dans le réservoir à huile 3, d'autre part en pleine marche par les'différentes pompes 4 qui sont montées en bout d'arbre sur les différentes turbines.
Ce trono principal de circulation d'huile est chargé tout d'abord d'alimenter l'éjecteur 5 qui est aménagé dans le réservoir à huile 3 et qui, par l'inter- médiaire de la canalisation auxiliaire 6 assure le grais- sage général de la machine et par la canalisation 7, bran- chée sur la précédente, alimente les impellers ou généra- teurs de pression 8 ainsi que le groupe des relais de sécurité et de déclenchement 9, en même temps que,par la canalisation 10, il alimente les pompes 4.
Ce même tronc est en outre chargé d'alimenter ltéjecteur Il qui, en vue de la ramener au réservoir 3 par la canalisation 12, assure la reprise de l'huile qui s'est rassemblée au point le plus bas de l'ensemble des carters.
Enfin, ledit tronc principal est chargé d'aliment ter le détendeur 13 qui, lui-même est chargé d'alimenter en huile à pression réduite mais aussi constante que pos- sible le réseau de circulation secondaire 14 qui, par ses différentes ramifications, alimente la botte de commande à clapets 15, les relais 16, 17 de chaque turbine, le distributeur 18 de la soupape d'alimentation en vapeur et de sécurité 19 ainsi que son clapet de contrôle 20 et son groupe de relais de déclenchement 9.
Du clapet de contrôle 20, part la canalisation 21 qui se rend au manomètre de contrôle 22 aménagé dans 'la poste central de commande A.
Par ailleurs, un circuit auxiliaire constitué par les canalisations 23 et 24 est aménagé entre le groupe de relais de déclenchement: 9 et la canalisation commune
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de retour 25 en passant par la commande centrale de mise en marche et de sécurité 26 également aménagée dans le poste central A.
Enfin, dans ce dernier sont installés, le volant central de commande 27 qui, par l'intermédiaire de la boite à clapets 15,commande le fonctionnement des diffé- rents relais et le robinet 28 qui, pour la mise en marche permet, par l'intermédiaire du robinet automatique 29, de faire entrer en action la pompe 2, laquelle cesse automa- tiquement de fonctionner dès que la vitesse de la machine a atteint une valeur assez élevée pour que la pression d'huile fournie par les pompes radiales et envoyée dans la canalisation 1 soit suffisante pour provoquer la fermetu- re du robinet 29.
Dans l'organisation générale qui fait l'objet de l'invention, l'enchaînement et l'harmonisation des diffé- rents stades ou périodes de fonctionnement qu'il convient de considérer sont obtenus grâce à la combinaison, pour le réchauffage et l'alimentation en vapeur des différentes turbines, de la soupape commune d'alimentation et de sécu- rité 19 dont il a déjà été parlé et qui sera décrite en détail plus loin, en se référant à la figure 2, avec des groupes individuels de soupapes, soit un par turbine dont l'un sera également décrit plus loin en se référant à la figure 10.
Ledit enchaînement est basé sur le fait que la soupape 19 est construite et est commandée de manière à pouvoir assurer séparément et suivant les conditions en cause, deux régimes de débit distincts, l'un de faible valeur et constant pour la période de réchauffage des tur- bines et l'autre au contraire variable, réglé par les groupes individuels de soupapes et d'importance aussi con- sidérable qu'il est nécessaire pour la pleine alimentation
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des turbines à leur régime maximum, la même goupape pouvez
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lorsque la sécurité l'exige, arrêter toute alimentation,
A cet effet, la soupape 19,
à laquelle aboutit la canalisation 30 qui lui apporte la vapeur provenant des surchauffeurs de la source de vapeur utilisée et de laquelle part la oanalisation 31 qui dessert les diffé- rênts groupes individuels de soupapes des différentes tur- bines, comporte un clapet principal creux 32 dans lequel est aménagé, à l'extrémité dtun piston pilote 33, une soupape auxiliaire 54, la cavité interne 35 du clapet principal 32 communiquant avec la chambre dtarrivée de 'vapeur 36 par un ou plusieurs orifices de dimensions re- lativement faibles 37 pratiqués dans la paroi supérieure
38 dudit clapet principal 32.
Le piston pilote 33, qui porte le clapet 34 de la soupape auxiliaire et qui peut subir un certain déplace- ment longitudinal dans le logement 39 qui lui est assigné à l'intérieur du chapeau 40 du clapet principal 52, est monté sur une tige 41 dont il est solidaire et cette tige
41 dont la partie supérieure 42 est mobile dans un gui- dage approprié 43 aménagé dans le couvercle supérieur 44 du carter de la soupape se prolonge vers le bas à travers -la,'-chambre inférieure 45 dudit carter, à travers un pres- se-étoupe 46 par l'intermédiaire duquel elle sort de ce dernier, puis à l'intérieur d'un cylindre de commando 47 dans lequel se déplace un piston 48 dont l'extrémité in- férieure 49 de la tige 41 est solidaire.
Entre le fond supérieur 50 du cylindre 47 et la face supérieure du piston 48 est aménagé un ressort
51 qui tend constamment à rappeler vers le bas le piston
48, la tige 41 et par conséquent les deux clapets 34 et
32, le second étant rappelé par le premier.
Dans le couvercle inférieur 52 du cylindre 47 est aménagé le distributeur par l'intermédiaire duquel l'huile de commande arrive sous le piston 48 et également
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par l'intermédiaire duquel ladite huile est évacuée lors- que le piston redescend et quand par conséquent la soupape se referme,
A cet effet, le distributeur en question comporte : d'une part, un piston 53 mobile à l'intérieur d'une ohe- mise 54 et soumis à l'action d'un ressort 55 qui tend constamment à le repousser vers la droite, - d'autre part, un certain nombre d'orifices convenablement disposés.
L'un de ces orifices, l'orifice 56, est aménagé entre l'extrémité de droite de la chambre dans laquelle se déplace le piston 53 et la canalisation 57 par laquel- le arrive l'huile sous pression provenant de la canalisa- tion 14 de distribution du détendeur 13 après avoir traversé un étranglement convenable 58.
Sur la canalisation 57, entre ltorifice 56 et l'étranglement 58, prend d'autre part naissance une canali- sation 59 qui se rend au régulateur de sécurité et dont le rôle sera expliqué plus loin.
Un second orifice 60 et un troisième orifice 61 permettent, suivant la position du piston 53, soit que l'huile arrivant par la canalisation 57 et par l'orifice 56 pénètre sous le piston 48, soit que l'huile qui se trouve sous ledit piston s'échappe par la canalisation de vidange 62.
La face inférieure 63 du piston 48 est profi- lée de telle manière qu'en pénétrant dans une cavité conve- nable du couvercle inférieur 52 du cylindre 47 elle joue le rôle de dash-pot. Un canal 64 laise écouler l'huile qui se trouve sous la tige 41.
Enfin à la soupape proprement dite et à sa tige ,de commande 41 est associé un dispositif indicateur cons- titué par un levier 65 articulé en 66 sur un point fixe et relié d'une part à l'une de ses extrémités à un collier 67 solidaire de la tige 41 et d'autre part à son autre-.
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extrémité, à l'extrémité supérieure d'une tige auxiliaire 68 qui pénètre dans un cylindre latéral 69 à l'intérieur duquel sont aménagés, tout d'abord une rondelle de retenue 70 solidaire de la tige 68, en second lieu un clapet 71 susceptible de coulisser par rapport à ladite tige mais néan- moins guidé par rapport à elle, étant donné que cette derniè- re pénètre dans une cavité 72 convenablement aménagée à cet effet,, un ressort 73 étant comprimé entre la rondelle supérieure 70 et le clapet 71.
A sa partie inférieure le cylindre 69 est relié d'une part, par une canalisation 74 à la canalisation 14 de distribution de fluide détendu, mais avec interposition d'un étranglement 75, d'autre part, par une canalisation 76, au manomètre 77 du poste central de commande.
Dans sa partie médiane ledit cylindre 69 oommuni- que, par une canalisation 78, avec la chambre supérieure du cylindre 47 et, à sa partie supérieure, il oomporte des canaux de fuite dthuile 79 et 80.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant
Lorsque l'on veut mettre la locomotive en marche et pour procéder au réchauffage préalable des turbines, on com- mence, en agissant sur le robinet 28 du poste central, par mettre en marche la pompe auxiliaire 2; cette dernière en- voie alors dans la canalisation 1 de l'huile sous une pres- sion suffisante pour assurer une circulation de graissage satisfaisante et pour alimenter le détendeur ainsi que les différents appareils de commande.
Lorsque la pression fournie par le détendeur dans la canalisation 14 atteint la valeur minimum. nécessaire, l'action de cette pression sur le piston 53 provoque le déplacement de ce dernier de la, droite vers la gauche malgré l'effort antagoniste du ressort 55, l'extrémité de la cana- lisation 59 qui aboutit au régulateur de sécurité étant, -bien entendu,à ce moment là, supposée fermée, ce dont on
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s'est assuré en manoeuvrant dans le sens convenable comme il sera expliqué plus loin, le mécanisme de commande 26 du poste central.
Dès qu'en se déplaçant de la droite vers la gauche le piston 53 découvre l'orifice 60, l'huile se rend sous le piston 48 et, malgré l'action antagoniste du ressort 51, commence à le repousser vers le haut en provoquant l'ouverture de la soupape auxiliaire 34.
La vapeur qui arrive par la canalisation 30 dans l'espace 36 peut alors, par les orifices 37 et par le clapet auxiliaire 34, se rendre à la oanalisation 31.
Comme on a pris la précaution, par une manoeuvre convenable du volant 27 qui sera indiquée plus loin, de maintenir grandes ouvertes les soupapes des différents groupes de soupapes des turbines, la petite quantité de vapeur qui passe par le clapet 34 s'écoule facilement à travers les turbines sans avoir sur elles, aucune autre ac- tion qu'un échange de chaleur. Simultanément, la pression exercée sur le petit clapet 71, par le ressort 73 par- tiellement comprimé par suite du mouvement du levier 65, vient s'inscrire sur le manomètre 77, en'face d'une indi- cation "Réchauffage".
Lorsque, par la suite, on juge les turbines suffi- samment réchauffées et pour mettre la locomotive en état de départ, il suffit, suivant ce qui sera également expli- qué plus loin, de provoquer la fermeture des groupes indi- viduels de soupapes des turbines.
Comme, à partir de ce moment, la vapeur qui passe par le clapet 34 ne trouve plus d'issue vers If extérieur, le clapet principal 32 que la pression d'huile n'était pas capable de fare ouvrir avant son équilibration se trouve rapidement équilibré et la pression de l'huile qui arrive par la canalisation 57, continuant à se faire sen- tir sous le piston 48, le clapet 32 peut alors s'ouvrir
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en grand; simultanément la pression exercée sur le petit clapet indicateur 71 par le ressort 73, complètement comprimé par suite du déplacement du levier 65 vient s'inscrire sur le manomètre 77, en face d'une indication "ouverture".
La locomotive se trouvant ainsi prête, la mise en marche effective, soit en avant, soit en arrière et le réglage de la vitesse pour l'une ou l'autre des deux mar- ches considérées s'obtiennent par la manoeuvre du volant 27 au moyen des différents dispositifs représentés sur les figures 3 à 11.
Comme on le voit sur ces figures et notamment sur la figure 8, le volant 27 commande directement ou à distance un arbre 78 aménagé dans le carter 79 de la botte à clapets 15 et sur lequel 'sont calées dans des positions convenables les unes par rapport aux autres, 'quatre cames 80, 81, 82, 83 dont deux, par exemple les cames 80 et 81 sont affectées à la marche avant et les deux autres, les cames 82 et 83 sont affectées à la mar- ohe arrière.
Ces quatre camas, qui suivent l'arbre 78 dans ses mouvements de rotation, sont mobiles en regard de quatre galets respectivement 84, 85, 86 et 87 montés aux extrémités de quatre leviers de renvoi 88, 89,90 et 91 articulés sur quatre points fixes 92, 93, 94 et 95 et reliés à leurs extrémités opposées à quatre tiges 96, 97, 98 et 99.
Le fonctionnement étant le même pour les deux groupes, on ne décrira ce fonctionnement que pour un seul groupe.
A la partie inférieure du carter 79 de la botte à clapets 15, se trouve une capacité 100 qui communique, par une canalisation 101 avec la canalisation à pression constante de moyenne valeur 14 venant du détendeur 13.
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A la partie supérieure de ladite capacité 100 sont aménagés deux clapets, respectivement 102 et 103 montés aux extrémités inférieures des tiges 97 et 98.
Sur ces mêmes tiges sont, d'autre part, disposés un peu au-dessus des clapets, des pistons 104 et 105 qui, lorsque les clapets sont ouverts et lorsque l'huile arri- vant par la canalisation'101 afflue au-dessus d'eux, tendent à appliquer constamment les galets 85 et 86 sur leurs cames respectives 81 et 82, à la façon d'un ressort de rappel.
L'huile après avoir traversé les clapets 102 et 103, se rend, suivant le cas, par l'orifice 107 ou par l'orifice 108, dans les chambres 109 ou 110 qui sont situées en regard de deux autres clapets 111 et 112 qui sont aménagés à l'extrémité inférieure des tiges 96 et 99 avec coulissement possible desdits clapets par rapport aux tiges et interposition de ressorts 113 et 114 dont les extrémités supérieures sont butées contre des rondelles d'appui 115 et 116 solidaires des tiges 96 et 99.
Entre les chambres 109 et 110 et les clapets 111 et 112 sont respectivement aménages des étranglements 117 et 118 qui, en combinaison avec lesdits clapets rè- glent la pression de l'huile qui se transmet, par la ca- nalisation 119, aux différents relais servo-moteurs 16 de marche avant.
De la cavité 110, la pression de l'huile se transmet, par la canalisation 120, aux différents relais servo-moteurs 17 de marche arrière.
Mais dans l'un et l'autre cas, elle se contente d'appliquer sa pression auxdits relais; en fait, elle s'écoule entre les clapets 111 et 112 et leurs sièges (l'un ou l'autre suivant le cas) et la pression résiduel- le qu'elle subit et qu'elle applique aux relais est fonc- tion de la résistance que les ressorts 113 et 114 oppo-
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sent à couverture des clapets 111 et 112.
Cette résistance est elle-même fonction de la po- sition imposée par le volant 27 aux cames 80 ou 83: .
Au total, le fonctionnement d'ensemble est' le sui- sant
Les quatre cames 80, 81, 82 et 83 ont une forme telle et sont disposées de telle façon les unes par rapport aux autres que pour la position d'arrêt ou de point mort, les deux clapets 102 et 103 soient fermés et que la com- pression appliquée aux deux ressorts 113 et 114 soit mi- nimum.
Au contraire, dès que l'on fait tourner le volant...
27 par exemple dans le sens qui correspond à la marche avant, la came 81 (dont la montée est extrêmement rapide et dont la suite du profil est circulaire) provoque immé- diatement l'ouverture complète du clapet 102; l'huile sous pression arrivant par la canalisation 101 afflue alors dans la cavité 109 et sous le clapet 111.
Comme à ce moment la came 80 est au début de sa course progressive, la compression imposée au ressort. ils est relativement faible et la pression transmise aux relais 16 est peu importante.
On verra plus loin comment Inapplication de cette pression provoque l'ouverture des soupapes d'alimentation en vapeur affectées à la marche avant
L'excès d'huile qui s'échappe entre le clapet 111 et son siège est évacué par la canalisation 121.
Si on continue à faire tourner dans le même sens le volant 27, la position du clapet 102 reste inchangée et celui-ci reste grand ouvert., mais la pression exercée ,'. par le levier 88 sur le ressort 113 est plus imprtan- te, l'huile a plus de peine à passer entre le clapet 111 et son siège,, sa pression augmente et elle applique par conséquent aux relais une pression plus élevée. On verra
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que cet accroissement de pression a pour conséquence une -ouverture plus grande des soupapes des turbines.
Pendant ce temps, le clapet 103 qui correspond à la marche arrière reste fermé.
Quand, par la suite, on fait tourner le volant en sens inverse,, on réduit d'abord l'ouverture des soupapes, puis on arrive au point mort ou point d'arrêt pour lequel le clapet 102 s'est complètement refermé et le mouvement oontinuant dans le même sens, on ouvre brusquement le cla- pet 103 et on envoie une certaine pression aux relais 17 de commande de marche arrière.
Dans l'un et l'autre cas, l'ouverture des soupapes d'alimentation est provoquée et réglée comme suit :
A chaque turbine est associé un groupe de soupapes conforme à celui qui est représenté sur la figure 9.
Conformément à ce qui est représenté sur cette fi- gure, chaque groupe comporte,, montés dans une boite 122, d'une part, le groupe des soupapes de marche avant, trois par exemple 123, 124, 125 et d'autre part,, la ou les sou- papes de marche arrière 126.
Dans le mode de réalisation représentée les trois soupapes de marche avant sont montées sur une traverse com- mune 127 de manière à pouvoir s'ouvrir ou se fermer suc- cessivement, leurs tiges respectives ayant des longueurs différentes.
Tout l'ensemble des soupapes de marche avant est commandé par la tige 128.
La soupape de marche arrière est commandée indépen- damment par une tige 129.
La soupape de marche arrière. 126 représentée sur le dessin est une soupape équilibrée à double siège oompor- tant, pour son clapet inférieur 130, un dispositif de liaison élastique constitué par une rondelle élastique 131
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dont le bord externe est solidaire du clapet 350 et doM:
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le centre est boulonné sur l'extrémité inférieure 132 de la tige 129.
La commande de chacune des tiges 128 et 129 de chacun des groupes de soupapes de chaque turbine est assu- rée par un relais servo-moteur particulier du type de celui qui est représenté sur les figures 10 et Il.
Tous les relais moteurs de marche avant sont en communication avec la canalisation 119 qui vient de la boite à olapets 15.
Tous les relais de marche arrière sont en oommu- nioation avec la oanalisation 120 qui vient de la botte à clapets 15.
Les relais servo-moteurs en question sont du type de celui qui a été décrit dans la brevet belge déposé par la demanderesse le I? octobre 1939 pour "Dispositif régulateur à variation de statisme" et le piston de leur servo-moteur est un piston fractionné à atténuation de fin d'action.
Comme on le voit sur la figure 10, la tige de commande des soupapes, la tige 128 par exemple, est atte- lée en 133 sur un levier 134, qui est articulé en 135 par un support fixe 136, et dont l'extrémité 137 est soumise à l'action d'un ressort 138 tandis que son autre extrémité 139 est reliée, par une bielle d'articulation 140 à l'extrémité supérieure de la tige 141 de l'élé- ment central coulissant 142 du piston fractionné 143 du servo-moteur 144, dont le fonctionnement est réglé par l'intermédiaire des canalisations 145 et 146 au moyen du distributeur 147.
Ce dernier est constitué par un tiroir de distri.-
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bution 148 soumis à l'action dtun ressort 149 dont l'extrémité supérieure qui assure la réaction d'asservis- sement nécessaire est solidaire d'un piston 150 fixé à une tige 151, reliée par un levier 152 et par une biel- le 153 au levier 134, le levier 152 étant lui-même articulé par l'intermédiaire d'une biellett@@ 154 sur un axe fixe 155.
L'huile motrice arrive par la canalisation 156 et réchappe par la canalisation 157.
Conformément à ce qui est représenté sur la figu- re 11, une vis do réglage 158 permet de faire varier la position du point d'articulation 159 du levier 152 et permet par conséquent de faire varier, suivant une loi li- néaire, l'effet de réaction résultant du rapport des deux bras dudit levier par rapport à son point d'oscillation.
Il en résulte que, les lois linéaires de déforma- tion des différents ressorts des différents relais dont les actions doivent rester constamment identiques, pouvant présenter entre elles certaines différences, ladite vis de réglage permet, par son action, d'assurer entre lesdi- tes lois linéaires de variation l'égalité indispensable, le réglage initial étant réalisé en agissant sur la lon- gueur du ressort.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Lorsqu'uno certaine variation se produit dans la pression de l'huile qui se trouve dans la canalisation 119 et dans l'espace 160, le tiroir 148 stabaisse légère- ment ; il met ainsi la canalisation 146 en communication avec la canalisation de vidange 157 et il met également la canalisation d'arrivée d'huile motrice 156 en commu- nication avec la canalisation 145; de ce fait, le piston
142, 143 stabaisse, entraînant avec lui le levier 134 et provoquant un déplacement des soupapes dans le sens de l'ouverture.
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Mais, simultanément le levier 134 agit sur la bielle 153,sur le levier 152 et sur la tige 151 de façon à faire remonter le piston 150; ce dernier en en- traînant avec lui le ressort 149, rappelle vers le haut le tiroir de distribution 148 et ce dernier referme la communication entre la canalisation 156 et la canalisa- tion 145, de même que la communication entre la canalisa- tion 157 et la canalisation 146 ;
le piston 142, 143 se stabilise jusqulà ce qu'intervienne une nouvelle varia- tion dans la pression de l'huile contenue dans la canalisa- tion 19 et dans l'espace 160
Si cette variation est dans le sens de la diminu- tion, le jeu des organes est inverse en ce sens que le ti- roir 148 oommence par remonter, mettant, d'une part, la canalisation d'huile motrice 156 en communication avec la oanalisation 146, d'autre part, la canalisation 145 en communication avec la canalisation d'échappement 157, et le piston 142, 143 descend; mais, en même temps qu'il provoque un mouvement des soupapes dans le sens de la fer- meture, il provoque par réaction un abaissement du piston 150 et le retour du tiroir 148 à sa position moyenne d'équilibre et de fermeture de la distribution.
Le caractère fractionné du piston 142, 143 empê- che que les soupapes dtadmission de vapeur ne soient appli- quées de façon trop brutale sur leurs sièges et que le tringlage ne subisse des fatigues exagérées.
A partir du moment où les turbines sont en marche, l'huile qui doit alimenter le tronc principal 1 de dis- tribution d'huile sous pression est fournie par des pompes centrifuges 4 dont les retors 161 sont montés à l'ex- trémité 162 des arbres des turbines.
Ces rotors sont alimentés en huile par le bran- chement 10 du collecteur 6 de refoulement de l'éjec- teur principal 5; ils la refoulent à travers les clapets/
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de retenue 163 dans la canalisation 1 sous une pres- sion qui est fonction du carré de la vitesse de rotation des arbres des turbines.
Lorsque la pression de cette huile atteint une valeur légèrement supérieure à celle de l'huile débitée par la pompe 2, cette dernière s'arrête automatiquement, le robinet 29 d'admission de la vapeur qui la met en mou- vement se fermant lui-même automatiquement.
Si, ultérieurement la vitesse de la locomotive di- minue suffisamment pour que la pression de l'huile débitée par les pompes de bout d'arbres des turbines soit insuffi- santé, la pompe 2 rentre autonatiquement en fonctionne- ment par ouverture automa tique du robinet 29.
On voit en 164 la canalisation de graissage du palier de l'arbre.
Sur la figure 13 on a représenté le détendeur d'huile de type connu 13 qui est interposé entre le tronc principal 1 de circulation d'huile à haute pression va- riable en fonction de la vitesse des turbines et la canali- sation de distribution 14 d'huile à basse pression sensi- blement constante.
L'huile arrive par la oanalisation 165 et sort après détente par la canalisation 166. La détente et le débit étant réglés par un clapet 167 dont la tige de oom- mande 168 est solidaire d'un piston 169 muni d'un joint étanche 170 et coulissant dans un cylindre 171 à l'in- térieur duquel est enfermé un ressort 172 dont la pros- sion équilibre celle exercée sur le piston 170 par l'hui- le sortant en aval du clapet 167.
L'éjecteur principal 5 représenté sur la figure 14 gomporte comme d'habitude un diffuseur 173 dont l'embouchure 174 est disposée à l'intérieur du réservoir d'aile 175 en regard de la tuyère 176.
L'éjecteur de reprise 11 représenté sur la figu-/,
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re 15 comporte également un diffuseur 177 dont l'embou- chure 178 est disposée au voisinage du point'bas des car- ters en regard d'une tuyère 179.
Le système de sécurité dont est pourvu le disposi- tif objet de l'invention est constituée en liaison avec la soupape centrale d'alimentation et de sécurité 19, par l'ensemble des mécanismes représenté sur la figure 16.
L'ensemble de ces mécanismes comporte tout d'abord, taillé directement dans le rotor de chaque turbine à l'op- posé de la pompe à huile dont il a été parlé plus haut, un impeller ou générateur de pression 8 ou pompe à huile oentrifuge à ailes radiales 180, alimenté en huile sous pression par une canalisation 181 branchée sur la cana- lisation 6 dans laquelle débite l'éjeoteur principal 5 et tendant à refouler par ses canaux radiaux 182, de l'huile sous une pression plus élevée (fonction du carré de la vitesse de rotation des turbines) dans une canalisa- tion 183 qui se rend à l'un des relais du groupe 9 des relais de sécurité.
Ce groupe qui comprend autant de relais qu'il y a de turbines est constitué par une enveloppe 184 à l'inté- rieur de laquelle sont aménagées autant de cavités cylin- driques qu'il y a de relais., chaque cylindre contenant un piston à dégagement 185, comportant suivant son axe un canal 186 pouvu dtun étranglement 187, ledit piston étant soumis à l'action d'un ressort 188 qui prend appui oontre le couvercle supérieur du carter 184.
Audit carter aboutissent :
1 ) la canalisation 59 dont il a été parlé plus haut et qui part de la canalisation d'alimentation 57 de la soupape centrale 19;
2 ) une canalisation d'échappement 189;
3 ) une canalisation d'équilibration rotative 190 qui est branchée sur la canalisation 181 et qui est., par
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conséquente en liaison avec la canalisation 7;
4 ) les différentes canalisations 183 provenant des différents impellers; et enfin 5 ) une canalisation 191 qui se rend au poste central de commande où se trouve aménagé le troisiè- me élément du système de sécurité c'est-à-dire le mécanis- me de commande qui peut, le cas échéant, se substituer à volonté à l'action automatique du groupe de relais de sécu- rité.
Le mécanisme de commande en question comporte un cylindre 192 auquel aboutit la canalisation 191 et dans ce cylindre, un boisseau 193 muni d'une rainure 194 à l'intérieur de laquelle pénètre un ergot 195.
Ledit boisseau 193 est soumis à l'action d'un ressort 196 et la tige 197, à l'extrémité de laquelle il est taillé, est munie à son autre extrémité d'une poignée de tirage 198.
Du cylindre 192 et en regard du boisseau 193 part une canalisation d'échappement 199.
Les parois des cylindres des différents relais de sécurité sont taillées de telle manière que lorsque les pistons desdits relais sont dans leur position basse, la canalisation 59 se trouve en communication avec la cana- lisation 191 sans être toutefois en communication ni avec la canalisation 189 ni avec la canalisation 190.
Il stensuit que tant que les organes sont dans la position dans laquelle ils sont représentés sur la figure 16, la canalisation 59 se trouve fermée puisque l'orifi- ce 200 de la canalisation 191 est fermé et puisque tou- te communication est supprimée entre la canalisation 59 et la canalisation 189 mais si, du fait d'un accroisse- ment excessif de la vitesse d'une des turbines, l'un des impellers se met à débiter l'huile dans sa canalisation 183 sous une pression telle qu'il provoque la remontée du
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piston 185 correspondant, remontée qui, du fait de la forme de la partie inférieure du piston, devient rapidement totale, dès qu'elle a été amorcée,
la canalisation 59 se trouve immédiatement mise en communication avec une oana- lisation de vidange 189 et la pression appliquée sous le piston 48 de commande du clapet de la soupape centra- le 19 venant à disparaître, la soupape se ferme instan- tanément coupant l'alimentation de toutes les turbines.
De même si, en agissant sur la poignée 198, on tire de la droite vers la gauche le boisseau 193 de ma- hiére à découvrir et par conséquent à ouvrir l'orifice 200 et à mettre ainsi la canalisation 191 en communication avec la canalisation d'échappement 199, le même phénomène se produit et la soupape centrale d'alimentation, en suppo- sant qu'elle fut ouverte, se referme.
Ce dernier mécanisme sert notamment pendant la pé- riode préparatoire préalable à la mise en marche de la lo- comotive, c'est-à-dire pour la période de réchauffage.
Avant toute chose, le mécanicien commence par ou- vrir le passage entre la canalisation 191 et la canalisa- tion 199 et à cet effet, il tire à fond le boisseau 193 et le fait tourner légèrement de manière que, la rainure 194 n'étant plus en face de l'ergot 195, il soit retenu par ce dernier; etest ensuite seulement qu'en agissant sur le robinet 28 il met en marche la pompe auxiliaire 2.
Quand la pression de l'huile débitée par cette dernière atteint la valeur voulue, le mécanicien en agis- sant sur le volant 27 provoque l'ouverture en grand de toutes les soupapes d'admission de marche avant, puis il referme le boisseau 193 provoquant ainsi l'ouverture du clapet auxiliaire 34 de la soupape centrale d'alimenta- tion.
Ainsi qu'il a déjà été expliqué plus haut pour
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la mise en marche effective de la looomotive.. le rn5canwen
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referme complètement tous ces groupes individuels de soupa- pes, provoquant ainsi l'ouverture en grand de la soupape centrale d'alimentation et clest ensuite seulement qu'il ouvre à nouveau, suivant le besoin, les groupes individuels de soupapes, marche avant ou marche arrière.
- REVENDICATIONS: -
La présente invention a pour objet un dispositif de commande pour locomotive à essieux-moteurs indépendants et spécialement pour locomotive à essieux-moteurs indépen- dants dont chaque essieu-moteur est commandé par une turbine à vapeur particulière, l'organisation d'ensemble qui consti- tue le dispositif en question présentant les caractéristi- ques suivantes :
1 ) Cette organisation comporte tout d'abord l'aménage, ment d'un tronc principal de circulation d'huile sous pres- sion élevée susceptible d'être alimenté, soit au moment de la mise en marche ou pendant la marche au ralenti par une pompe auxiliaire située dans le réservoir d'huile de la lo- comotive, soit en pleine marche par différentes pompes amé- nagées en bout d'arbre des différentes turbines, ledit tronc principal étant lui-même chargé d'alimenter :
a) un éjecteur qui, par l'intermédiaire d'une première oa- nalisation auxiliaire, assure le graissage général de la ma- chine, qui par une seconde canalisation branchée sur la pré- cédente alimente des impellers ou générateurs de pressicn montés sur les rotors des turbines ainsi que les relais de sécurité et de déclenchement associés auxdits impellers et enfin qui, par une troisième canalisation également branchée sur la première, alimente les pompes montées en bout d'arbre
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Central control device for steam locomotive with independent powered axles.
The object of the present invention is a device making it possible to ensure, in a simple and convenient manner, from a central control station, the almost total adjustment of the operation of a steam locomotive comprising several independent driving axles. .
The driving of such a locomotive and special- mounting a locomotive with independent axles, each axle of which is controlled by a particular turbine, poses, from the point of view of starting and controlling in
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during operation, a fairly large number of relatively / delicate problems to solve.
First of all, when starting up, it is necessary to ensure the gradual heating of the turbines and the simultaneous start-up, on the one hand, of a complete lubrication system for the various mechanisms to be set in motion, on the other hand, a circulation of thui- le under pressure for the control of the various adjustment and safety devices.
It is then necessary to pass from this preparatory stage to the normal stage of operation.
Then, during the latter, it is necessary: to be able to switch from forward to reverse gear and vice versa, - to adjust both in forward and reverse gear the amount of force applied to the different axles, - to equalize as rigorously as possible the forces exerted at the same moment by each of these turbines, - and finally to provide a safety device that comes into action automatically if the speed of one or the other of the axles exceeds the allowable value and also capable of being put into action directly from the central station if, for one reason or another, this is considered necessary.
The overall combination which is the subject of the present invention and which will be described below with reference to the accompanying drawings, makes it possible to achieve this result, but it goes without saying that said combination of together could be modified in its details of execution and could be completed by any useful accessory device without departing from the scope of the invention.
In the aforementioned drawing, FIG. 1 represents an overall diagram of the arrangement of the control device which is the subject of the invention;
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Figure 2 shows a diametrical section of the central steam supply and safety valve, of its control piston, of the distributor which regulates its movements and of the reaction valve which, via the pressure gauge. placed at the central command post; indicates the position of the valve.
FIG. 3 represents a vertical section along III-III of FIGS. 4, 5, 6 and 7 of the valve boot through which the central control wheel arranged in the central control station ensures. the passage from forward to reverse and vice versa and also ensures, for each step, the adjustment of the forces applied to the axles of the locomotive.
Figures 4, 5, 6 and 7 represent four vertical sections (the last two being partial sections) made respectively along IV-IV, V-V, VI-VI and VII-VII of figure 3.
Figure 8 shows a plan view of that part of the above-mentioned valve box which is located below a plane VIII-VIII of Figure 3.
FIG. 9 represents a section along its vertical plane of symmetry of one of the distribution devices by valves, forward and reverse, with which each of the power units are provided.
FIG. 10 represents a cross-section along its plane, in symmetry of one of the various regulator relays with speed control and split piston used for controlling the intake valves both in forward and reverse, two relays of this type being provided for each of the turbines, one for forward gear, the other for reverse gear.
Fig. 11 is a detail section taken along XI-XI of line 10 and showing the speed regulating device by means of which it is possible to equalize at low.
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strictly close to each other the operating regimes of the various relays of the various motor groups which are assigned to the same direction of travel.
FIG. 12 represents a section along its plane of symmetry of one of the oil pumps which are mounted at the end of the shaft of each of the turbines.
FIG. 13 represents a section along its plane of symmetry of the regulator making it possible to obtain the circulation of oil under substantially constant pressure which is necessary for the operation of the boot with olapet, as well as for the control of the regulator relays, of the central steam supply and safety valve and its group of tripping relays.
FIGS. 14 and 15 respectively represent cross-sections along their planes of symmetry, the first of the central ejector for supplying the lubrication pipes, and for supplying the impellers or pressure generators and the group of relays for tripping the valve. safety ;, the second of the crankcase oil recovery ejector.
FIG. 16 represents a set of cross-sections (made according to their planes of symmetry) of the various devices which contribute to producing the central security system, namely; the central group of tripping relays associated with the different motor groups, the impellers with which said motor groups are fitted and the control mechanism which allows, from the central station to act directly if desired, instead of and place of the central group of tripping relays in question,
As will be explained below, the entire organization of the device which is the object of the invention is based on the arrangement of a main trunk for circulating oil under high pressure, the canal
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sation 7.,
which one is likely to be introduced. de.de el
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otest, that is to say on the one hand, when starting or during idling, by an auxiliary pump 2 placed in the oil tank 3, on the other hand in full operation by the 'different pumps 4 which are mounted at the end of the shaft on the different turbines.
This main oil circulation section is first of all responsible for supplying the ejector 5 which is fitted in the oil tank 3 and which, through the intermediary of the auxiliary pipe 6, provides general lubrication. of the machine and through line 7, connected to the previous one, supplies the impellers or pressure generators 8 as well as the group of safety and tripping relays 9, at the same time as, through line 10, it powers the pumps 4.
This same trunk is also responsible for supplying the ejector II which, in order to bring it back to the reservoir 3 via the pipe 12, ensures the recovery of the oil which has collected at the lowest point of all the casings. .
Finally, said main trunk is responsible for supplying the expansion valve 13 which, itself is responsible for supplying oil at reduced pressure but as constant as possible to the secondary circulation network 14 which, through its various ramifications, supplies the valve control boot 15, the relays 16, 17 of each turbine, the distributor 18 of the steam supply and safety valve 19 as well as its control valve 20 and its tripping relay group 9.
From the control valve 20, the line 21 leaves which goes to the control manometer 22 fitted in the central control station A.
Furthermore, an auxiliary circuit consisting of pipes 23 and 24 is arranged between the group of tripping relays: 9 and the common pipe.
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return 25 via the central start and safety control 26 also fitted in the central station A.
Finally, in the latter are installed the central control wheel 27 which, by means of the valve box 15, controls the operation of the various relays and the valve 28 which, for starting, allows, by means of the valve box 15. '' via the automatic valve 29, to activate pump 2, which automatically stops working as soon as the speed of the machine has reached a value high enough for the oil pressure supplied by the radial pumps to be sent in pipe 1 is sufficient to cause valve 29 to close.
In the general organization which is the object of the invention, the sequence and the harmonization of the various stages or periods of operation which should be considered are obtained by virtue of the combination, for reheating and heating. steam supply of the various turbines, of the common supply and safety valve 19 which has already been mentioned and which will be described in detail later, with reference to FIG. 2, with individual groups of valves, or one per turbine, one of which will also be described later with reference to FIG. 10.
Said sequence is based on the fact that the valve 19 is constructed and is controlled so as to be able to provide separately and depending on the conditions in question, two distinct flow regimes, one of low value and constant for the period of heating of the tur - bins and the other on the contrary variable, regulated by the individual groups of valves and of as great importance as is necessary for the full supply
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turbines at their maximum speed, the same valve can
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when safety requires it, stop all power,
For this purpose, the valve 19,
to which ends the pipe 30 which brings it the steam coming from the superheaters of the steam source used and from which leaves the pipe 31 which serves the various individual groups of valves of the different turbines, comprises a hollow main valve 32 in which is arranged, at the end of a pilot piston 33, an auxiliary valve 54, the internal cavity 35 of the main valve 32 communicating with the steam inlet chamber 36 by one or more orifices of relatively small dimensions 37 made in the top wall
38 of said main valve 32.
The pilot piston 33, which carries the valve 34 of the auxiliary valve and which can undergo a certain longitudinal displacement in the housing 39 assigned to it inside the cap 40 of the main valve 52, is mounted on a rod 41 which it is integral with and this rod
41, the upper part 42 of which is movable in a suitable guide 43 provided in the upper cover 44 of the valve housing, extends downwardly through the lower chamber 45 of said housing, through a pressure -étoupe 46 through which it leaves the latter, then inside a control cylinder 47 in which moves a piston 48 whose lower end 49 of the rod 41 is integral.
Between the upper bottom 50 of the cylinder 47 and the upper face of the piston 48 is arranged a spring
51 which constantly tends to push the piston down
48, the rod 41 and therefore the two valves 34 and
32, the second being recalled by the first.
In the lower cover 52 of the cylinder 47 is arranged the distributor through which the control oil arrives under the piston 48 and also
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by means of which said oil is discharged when the piston goes back down and consequently when the valve closes,
To this end, the distributor in question comprises: on the one hand, a piston 53 movable inside an ohe- put 54 and subjected to the action of a spring 55 which constantly tends to push it to the right , - on the other hand, a number of suitably arranged orifices.
One of these orifices, orifice 56, is arranged between the right-hand end of the chamber in which the piston 53 moves and the pipe 57 through which the pressurized oil comes from the pipe. 14 distribution valve 13 after passing through a suitable restriction 58.
On the pipe 57, between the orifice 56 and the constriction 58, on the other hand, a pipe 59 emerges which goes to the safety regulator and the role of which will be explained below.
A second orifice 60 and a third orifice 61 allow, depending on the position of the piston 53, either that the oil arriving through the pipe 57 and through the orifice 56 penetrates under the piston 48, or that the oil which is located under said piston escapes through drain line 62.
The lower face 63 of the piston 48 is profiled in such a way that by entering a suitable cavity of the lower cover 52 of the cylinder 47 it acts as a dash-pot. A channel 64 allows the oil which is located under the rod 41 to flow.
Finally, with the valve proper and with its control rod 41 is associated an indicating device consisting of a lever 65 articulated at 66 on a fixed point and connected on the one hand at one of its ends to a collar 67. integral with the rod 41 and on the other hand to its other-.
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end, at the upper end of an auxiliary rod 68 which penetrates into a lateral cylinder 69 inside which are arranged, first of all a retaining washer 70 integral with the rod 68, secondly a valve 71 capable of to slide relative to said rod but nevertheless guided relative to it, given that the latter penetrates into a cavity 72 suitably arranged for this purpose, a spring 73 being compressed between the upper washer 70 and the valve 71 .
At its lower part, the cylinder 69 is connected on the one hand, by a pipe 74 to the pipe 14 for the distribution of expanded fluid, but with the interposition of a constriction 75, on the other hand, by a pipe 76, to the pressure gauge 77 from the central control station.
In its middle part, said cylinder 69 communicates, by a pipe 78, with the upper chamber of cylinder 47 and, at its upper part, it has oil leak channels 79 and 80.
The operation of the device is as follows
When you want to start the locomotive and preheat the turbines, you start, by acting on the valve 28 of the central station, by starting the auxiliary pump 2; the latter then sends oil into line 1 under sufficient pressure to ensure satisfactory lubrication circulation and to supply the pressure reducer as well as the various control devices.
When the pressure supplied by the regulator in line 14 reaches the minimum value. necessary, the action of this pressure on the piston 53 causes the latter to move from the right to the left despite the opposing force of the spring 55, the end of the pipe 59 which ends at the safety regulator being , -of course, at that time, supposedly closed, which we
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is ensured by maneuvering in the appropriate direction as will be explained later, the control mechanism 26 of the central station.
As soon as by moving from the right to the left the piston 53 discovers the orifice 60, the oil goes under the piston 48 and, despite the antagonistic action of the spring 51, begins to push it upwards, causing opening of the auxiliary valve 34.
The steam which arrives through the pipe 30 in the space 36 can then, through the orifices 37 and through the auxiliary valve 34, reach the oanalisation 31.
As the precaution has been taken, by a suitable operation of the flywheel 27 which will be indicated later, of keeping the valves of the various groups of valves of the turbines wide open, the small quantity of steam which passes through the valve 34 easily flows out. through the turbines without having any action on them other than heat exchange. At the same time, the pressure exerted on the small valve 71, by the spring 73 partially compressed as a result of the movement of the lever 65, is registered on the pressure gauge 77, opposite an indication "Reheating".
When, subsequently, the turbines are judged to be sufficiently warmed up and to put the locomotive in starting state, it suffices, as will also be explained later, to cause the closing of the individual groups of valves of the valves. turbines.
As, from this moment, the steam which passes through the valve 34 no longer finds an outlet to the outside, the main valve 32 that the oil pressure was not able to open before its equilibration is quickly found. balanced and the pressure of the oil which arrives through the pipe 57, continuing to be felt under the piston 48, the valve 32 can then open
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in large; simultaneously the pressure exerted on the small indicator valve 71 by the spring 73, completely compressed as a result of the movement of the lever 65, is registered on the pressure gauge 77, opposite an "opening" indication.
The locomotive being thus ready, the effective starting, either forwards or backwards and the speed adjustment for one or the other of the two steps considered is obtained by the operation of the steering wheel 27 to the by means of the different devices shown in Figures 3 to 11.
As can be seen in these figures and in particular in FIG. 8, the flywheel 27 directly or remotely controls a shaft 78 arranged in the casing 79 of the valve boot 15 and on which 'are wedged in suitable positions relative to each other. to the others, 'four cams 80, 81, 82, 83 of which two, for example the cams 80 and 81, are assigned to the forward gear and the other two, the cams 82 and 83 are assigned to the reverse gear.
These four camas, which follow the shaft 78 in its rotational movements, are movable opposite four rollers 84, 85, 86 and 87 respectively mounted at the ends of four return levers 88, 89, 90 and 91 articulated on four points fixed 92, 93, 94 and 95 and connected at their opposite ends to four rods 96, 97, 98 and 99.
Since the operation is the same for the two groups, this operation will only be described for a single group.
At the lower part of the casing 79 of the valve boot 15, there is a capacity 100 which communicates, by a pipe 101 with the constant pressure pipe of medium value 14 coming from the regulator 13.
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At the upper part of said capacity 100 are arranged two valves, respectively 102 and 103 mounted at the lower ends of rods 97 and 98.
On these same rods are, on the other hand, arranged a little above the valves, pistons 104 and 105 which, when the valves are open and when the oil arriving by the pipe '101 flows above d 'They tend to constantly apply the rollers 85 and 86 on their respective cams 81 and 82, like a return spring.
The oil after having passed through the valves 102 and 103, goes, as the case may be, through the orifice 107 or through the orifice 108, into the chambers 109 or 110 which are located opposite two other valves 111 and 112 which are arranged at the lower end of the rods 96 and 99 with possible sliding of said valves relative to the rods and interposition of springs 113 and 114, the upper ends of which abut against support washers 115 and 116 integral with the rods 96 and 99.
Between the chambers 109 and 110 and the valves 111 and 112 are respectively arranged throttles 117 and 118 which, in combination with said valves regulate the pressure of the oil which is transmitted, through the channel 119, to the various relays. 16 forward servo motors.
From the cavity 110, the oil pressure is transmitted, via the line 120, to the various servo-motor relays 17 for reverse gear.
But in either case, it is content to apply its pressure to said relays; in fact, it flows between the valves 111 and 112 and their seats (one or the other according to the case) and the residual pressure which it undergoes and which it applies to the relays is a function of the resistance that the springs 113 and 114 oppo-
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sent to cover valves 111 and 112.
This resistance is itself a function of the position imposed by the flywheel 27 on the cams 80 or 83:.
Altogether, the overall functioning is' the following
The four cams 80, 81, 82 and 83 have such a shape and are arranged in such a way with respect to each other that for the stop or neutral position, the two valves 102 and 103 are closed and the com - pressure applied to the two springs 113 and 114 is minimum.
On the contrary, as soon as you turn the steering wheel ...
27 for example in the direction which corresponds to forward travel, the cam 81 (the rise of which is extremely rapid and the continuation of the profile of which is circular) immediately causes the complete opening of the valve 102; the pressurized oil arriving through the pipe 101 then flows into the cavity 109 and under the valve 111.
As at this moment the cam 80 is at the start of its progressive stroke, the compression imposed on the spring. they are relatively low and the pressure transmitted to the relays 16 is low.
We will see later how the non-application of this pressure causes the opening of the steam supply valves assigned to forward gear.
The excess oil which escapes between the valve 111 and its seat is discharged through line 121.
If we continue to rotate the handwheel 27 in the same direction, the position of the valve 102 remains unchanged and the latter remains wide open., But the pressure exerted, '. the lever 88 on the spring 113 is more impregnated, the oil has more difficulty passing between the valve 111 and its seat, its pressure increases and it consequently applies a higher pressure to the relays. We'll see
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that this pressure increase results in a larger -opening of the turbine valves.
During this time, the valve 103 which corresponds to the reverse gear remains closed.
When, subsequently, the flywheel is rotated in the opposite direction, the opening of the valves is first reduced, then one arrives at neutral or stopping point for which the valve 102 has completely closed and the movement oontinuing in the same direction, the valve 103 is suddenly opened and a certain pressure is sent to the reverse gear control relays 17.
In either case, the opening of the supply valves is caused and regulated as follows:
Each turbine is associated with a group of valves conforming to that shown in FIG. 9.
In accordance with what is shown in this figure, each group comprises ,, mounted in a box 122, on the one hand, the group of forward valves, three for example 123, 124, 125 and on the other hand, , the reverse valve (s) 126.
In the embodiment shown the three forward travel valves are mounted on a common cross member 127 so as to be able to open or close successively, their respective stems having different lengths.
All the forward gear valves are controlled by rod 128.
The reverse valve is controlled independently by a rod 129.
The reverse valve. 126 shown in the drawing is a balanced double-seat valve comprising, for its lower valve 130, a resilient connection device consisting of a resilient washer 131
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the outer edge of which is integral with the valve 350 and doM:
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the center is bolted to the lower end 132 of the rod 129.
The control of each of the rods 128 and 129 of each of the valve groups of each turbine is ensured by a particular servo-motor relay of the type shown in FIGS. 10 and II.
All the forward motor relays are in communication with line 119 which comes from valve box 15.
All the reverse gear relays are in communication with the channel 120 which comes from valve boot 15.
The servo-motor relays in question are of the type described in the Belgian patent filed by the applicant on I? October 1939 for "Variable droop regulator device" and the piston of their servomotor is a fractional piston with end-of-action attenuation.
As can be seen in figure 10, the valve control rod, rod 128 for example, is reached at 133 on a lever 134, which is articulated at 135 by a fixed support 136, and whose end 137 is subjected to the action of a spring 138 while its other end 139 is connected by an articulation rod 140 to the upper end of the rod 141 of the central sliding element 142 of the split piston 143 of the servo motor 144, the operation of which is regulated via the pipes 145 and 146 by means of the distributor 147.
The latter consists of a distribution drawer.
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bution 148 subjected to the action of a spring 149, the upper end of which ensures the necessary servo-control reaction is integral with a piston 150 fixed to a rod 151, connected by a lever 152 and by a connecting rod 153 to the lever 134, the lever 152 itself being articulated by means of a rod 154 on a fixed axis 155.
Motive oil arrives through line 156 and escapes through line 157.
In accordance with what is shown in FIG. 11, an adjusting screw 158 allows the position of the articulation point 159 of the lever 152 to be varied and therefore allows the linear law to be varied. reaction effect resulting from the ratio of the two arms of said lever with respect to its point of oscillation.
As a result, since the linear laws of deformation of the various springs of the various relays, the actions of which must remain constantly identical, being able to present certain differences between them, said adjusting screw makes it possible, by its action, to ensure between the said linear laws of variation the essential equality, the initial adjustment being carried out by acting on the length of the spring.
The operation of the device is as follows:
When a certain variation occurs in the pressure of the oil which is in the line 119 and in the space 160, the spool 148 stabilizes slightly; it thus places the pipe 146 in communication with the drain pipe 157 and it also puts the driving oil inlet pipe 156 in communication with the pipe 145; therefore, the piston
142, 143 stabaisse, bringing with it the lever 134 and causing a displacement of the valves in the opening direction.
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But, simultaneously the lever 134 acts on the connecting rod 153, on the lever 152 and on the rod 151 so as to raise the piston 150; the latter, dragging the spring 149 with it, returns the distribution spool 148 upwards and the latter closes the communication between the pipe 156 and the pipe 145, as well as the communication between the pipe 157 and line 146;
piston 142, 143 stabilizes until there is a further change in the pressure of the oil contained in line 19 and in space 160
If this variation is in the direction of the decrease, the play of the components is reversed in the sense that the drawer 148 begins by going up, putting, on the one hand, the driving oil pipe 156 in communication with the valve. oanalisation 146, on the other hand, the pipe 145 in communication with the exhaust pipe 157, and the piston 142, 143 descends; but, at the same time as it causes a movement of the valves in the closing direction, it causes by reaction a lowering of the piston 150 and the return of the spool 148 to its mean position of equilibrium and of closing of the distribution .
The fractional nature of the piston 142, 143 prevents the steam inlet valves from being applied too forcefully to their seats and the linkage from being unduly strained.
From the moment when the turbines are running, the oil which must feed the main trunk 1 for the distribution of oil under pressure is supplied by centrifugal pumps 4 whose twists 161 are mounted at the end 162 turbine shafts.
These rotors are supplied with oil by connection 10 of the delivery manifold 6 of the main ejector 5; they push it back through the valves /
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retainer 163 in pipe 1 under a pressure which is a function of the square of the speed of rotation of the turbine shafts.
When the pressure of this oil reaches a value slightly higher than that of the oil delivered by pump 2, the latter automatically stops, the steam inlet valve 29 which sets it in motion, closing itself. even automatically.
If, subsequently, the speed of the locomotive decreases sufficiently so that the pressure of the oil delivered by the shaft end pumps of the turbines is insufficient, pump 2 automatically returns to operation by automatic opening of the pump. tap 29.
We see at 164 the lubrication pipe of the shaft bearing.
In FIG. 13 there is shown the oil regulator of known type 13 which is interposed between the main trunk 1 for circulating oil at high pressure which varies as a function of the speed of the turbines and the distribution pipe 14. of oil at substantially constant low pressure.
The oil arrives through the oanalisation 165 and leaves after expansion through the pipe 166. The expansion and the flow rate being regulated by a valve 167, the control rod 168 of which is secured to a piston 169 provided with a tight seal 170 and sliding in a cylinder 171 inside which is enclosed a spring 172, the force of which balances that exerted on the piston 170 by the oil exiting downstream of the valve 167.
The main ejector 5 shown in FIG. 14 as usual carries a diffuser 173 whose mouth 174 is disposed inside the wing tank 175 opposite the nozzle 176.
The recovery ejector 11 shown in figu- /,
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re 15 also comprises a diffuser 177, the mouth of which 178 is disposed in the vicinity of the low point of the casings opposite a nozzle 179.
The safety system with which the device which is the subject of the invention is provided is formed in conjunction with the central supply and safety valve 19, by the set of mechanisms shown in FIG. 16.
All of these mechanisms comprise first of all, cut directly in the rotor of each turbine, opposite to the oil pump mentioned above, an impeller or pressure generator 8 or oil pump. oentrifuge with radial wings 180, supplied with pressurized oil by a pipe 181 connected to the pipe 6 in which the main ejeotor 5 delivers and tending to discharge through its radial channels 182, oil under a higher pressure ( function of the square of the speed of rotation of the turbines) in a pipe 183 which goes to one of the relays of group 9 of the safety relays.
This group, which includes as many relays as there are turbines, is made up of a casing 184 inside which there are as many cylindrical cavities as there are relays, each cylinder containing a piston. with clearance 185, comprising along its axis a channel 186 capable of a throttling 187, said piston being subjected to the action of a spring 188 which bears against the upper cover of the housing 184.
Crankcase audit results:
1) the pipe 59 which was mentioned above and which starts from the supply pipe 57 of the central valve 19;
2) an exhaust pipe 189;
3) a rotary balancing pipe 190 which is connected to the pipe 181 and which is., For
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consequent in connection with pipe 7;
4) the different pipes 183 coming from the different impellers; and finally 5) a pipe 191 which goes to the central control station where the third element of the security system is located, that is to say the control mechanism which can, if necessary, replace at will to the automatic action of the safety relay group.
The control mechanism in question comprises a cylinder 192 which ends with the pipe 191 and in this cylinder, a plug 193 provided with a groove 194 inside which a lug 195 penetrates.
Said plug 193 is subjected to the action of a spring 196 and the rod 197, at the end of which it is cut, is provided at its other end with a pull handle 198.
From the cylinder 192 and opposite the valve 193 leaves an exhaust pipe 199.
The walls of the cylinders of the various safety relays are cut in such a way that when the pistons of said relays are in their lower position, the pipe 59 is in communication with the pipe 191 without, however, being in communication with either the pipe 189 or the pipe 189. with pipe 190.
It follows that as long as the members are in the position in which they are shown in FIG. 16, the pipe 59 is closed since the port 200 of the pipe 191 is closed and since all communication is eliminated between the pipe. line 59 and line 189 but if, due to an excessive increase in the speed of one of the turbines, one of the impellers starts to deliver the oil in its line 183 under a pressure such that causes the rise of
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piston 185 corresponding, rise which, due to the shape of the lower part of the piston, quickly becomes total, as soon as it has been initiated,
the line 59 is immediately placed in communication with a draining oanalization 189 and the pressure applied under the piston 48 controlling the valve plug of the central valve 19 disappearing, the valve closes instantaneously cutting off the valve. power supply to all turbines.
Likewise if, by acting on the handle 198, the plug 193 of material is pulled from right to left to discover and consequently to open the orifice 200 and thus to put the pipe 191 in communication with the pipe d Exhaust 199, the same phenomenon occurs and the central supply valve, assuming it has been opened, closes again.
The latter mechanism is used in particular during the preparatory period prior to starting the locomotive, that is to say for the reheating period.
First of all, the mechanic begins by opening the passage between the pipe 191 and the pipe 199 and for this purpose, he fully pulls the plug 193 and turns it slightly so that, the groove 194 not being more in front of the pin 195, it is retained by the latter; and is only then that by acting on the valve 28 it starts the auxiliary pump 2.
When the pressure of the oil delivered by the latter reaches the desired value, the mechanic, by acting on the flywheel 27, causes all the forward intake valves to open fully, then he closes the valve 193 causing thus the opening of the auxiliary valve 34 of the central supply valve.
As has already been explained above for
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the effective starting of the looomotive .. the rn5canwen
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completely closes all these individual groups of valves, thus causing the central supply valve to open wide and only then does it reopen, as needed, the individual groups of valves, forward or on back.
- CLAIMS: -
The present invention relates to a control device for a locomotive with independent driving axles and especially for a locomotive with independent driving axles, each driving axle of which is controlled by a particular steam turbine, the overall organization which constitutes - kills the device in question having the following characteristics:
1) This organization comprises first of all the fitting out of a main trunk for circulating oil under high pressure capable of being supplied, either at the time of starting up or during idling by an auxiliary pump located in the oil tank of the locomotive, either in full operation by various pumps fitted at the end of the shaft of the various turbines, said main trunk itself being responsible for supplying:
a) an ejector which, by means of a first auxiliary oa- nization, ensures the general lubrication of the machine, which by a second pipe connected to the previous one supplies the impellers or pressure generators mounted on the turbine rotors as well as the safety and tripping relays associated with said impellers and finally which, via a third pipe also connected to the first, supplies the pumps mounted at the end of the shaft
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