Клапанный механизм с пулевидным цепным приводом

Диаграмма в разрезе

Клапанный механизм Bulleid с цепным приводом представляет собой тип паровоза, клапанного механизма разработанный Оливером Буллейдом во время Второй мировой войны для использования в его конструкциях Pacific (4-6-2) . Это было характерно для Южной железной дороги в Великобритании и заимствовано из автомобильной практики в попытке создать компактную и эффективную конструкцию с минимальными требованиями к обслуживанию.

Принципы проектирования

Решение Буллейда иметь три цилиндра, каждый из которых приводил в движение среднюю соединенную ось его классов «Торговый флот» и «Западная страна» / «Битва за Британию» , породило несколько проблем. Поскольку каждый цилиндр должен был иметь свой отдельный клапанный механизм, это оставляло очень мало места для обычного внутреннего движения. Это побудило Буллейда разработать новый миниатюрный механизм Walscharts , который был достаточно компактным, чтобы поместить всю систему в кожух. Все три комплекта клапанного механизма работали от вспомогательного трехходового коленчатого вала . Морзе с перевернутыми зубьями Приводная цепь проходила горизонтально от тройной звездочки на ведущей оси к натяжной звездочке, от которой вторая цепь шла вниз к коленчатому валу. При помощи двух цепей клапанный механизм изолировался от движения ведущего моста на его пружинах. Натяжную звездочку можно было перемещать, чтобы обеспечить правильное натяжение обеих цепей, но на практике регулировалась только вертикальная цепь.

Вспомогательный коленчатый вал приводил в движение как тяги эксцентриков, так и комбинированные рычаги клапанного механизма. Поршневые клапаны имели наружный впуск. Головки клапанов были соединены двойной балкой, каждая из которых приводилась в действие вертикальным качающимся валом, расположенным между двумя балками и посередине между двумя головками, с дополнительным соединительным звеном, поворачивавшимся сразу за головкой клапана, ближайшей к передней части. Герметичный качающийся вал приводил в движение смещенный верхний коромысл и тягу, и весь узел работал внутри выхлопного пространства паровой камеры. Преимущество того, что впускной пар работал на внешних поверхностях клапанов, означало, что объем под максимальным давлением был полностью герметизирован на концах без каких-либо сальников, подверженных утечкам.

Движения клапана и внутренний шатун были заключены в масляную ванну, состоящую из вертикальной стальной коробки, расположенной между элементами основной рамы и содержащей 40 британских галлонов (182 литра; 48 галлонов США) масла. В ванне лежало масло на глубину около 2 дюймов (51 мм); внутренний большой конец смазывался разбрызгиванием, а два насоса распыляли масло через перфорированные трубы на различные штифты движения клапана. Ничто из этого не было особенно революционным, поскольку было заимствовано из создания двигателей внутреннего сгорания практики ; а для паровых двигателей на заводе Sentinel Waggon Works была установлена ​​практика использования пара . Считалось, что такая конструкция избавит от ежедневной необходимости смазывать все движущиеся части, а поскольку они защищены от непогоды, они смогут проехать 100 000 миль (160 000 км) без внимания. Именно это соображение означало дальнейшее использование системы, хотя и в измененной форме, в Leader классе компании Bulleid.

Проблемы

На практике такая схема имела ряд недостатков. Трещины в корпусе масляной ванны возникли из-за неправильной процедуры сварки. Конденсат вызвал коррозию, а масло вытекло через ненадлежащие уплотнения, что привело к проскальзыванию колес и возгорания . опасности Время газораспределения было крайне непредсказуемым; это было связано с растяжением цепи, хотя Буллейд утверждал, что это допускается. Цепи были заменены в рамках проверки клапанов и поршней примерно на пробеге от 30 000 до 36 000 миль (от 48 000 до 58 000 км), и к этому времени они были значительно изношены. Этот износ пальцев и звездочек цепи может привести к удлинению цепи на целых 6 дюймов (15,2 см). Буллейд утверждал, что провисание в 3 дюйма (76,2 мм) будет компенсироваться цепью, находящейся под нагрузкой, а оставшаяся неравномерность клапана корректируется путем регулировки отсечки.

Растяжение цепи широко считается причиной неэффективности механизма, но другая причина могла быть геометрической из-за последовательных пропорций рычагов, особенно умножающихся коромыслов, которые передавали ограниченное движение «миниатюрного» клапанного механизма на соединительное звено. приводя в движение поршневой клапан с длинным ходом. Сами по себе эти коромысла затруднили бы достижение точных фаз газораспределения, что привело бы к напряжению в приводном механизме, признаком которого было бы увеличение вероятности растяжения цепи. Максимальный ход расширительных звеньев составлял 2,25 дюйма (5,7 см). Чтобы обеспечить максимальный ход клапанов 6 дюймов (15,2 см), коромысла умножали движение вспомогательного коленчатого вала в соотношении 8:3. Эффект износа шарниров пальцев, также умноженный на то же соотношение, приводил к тому, что открытия клапанов в разных цилиндрах были разными, даже если водитель поддерживал одно и то же отсечку.

Еще одной сложностью было непредсказуемое поведение Истли типа используемого парового реверсора . Если этот реверсор плохо себя вел из-за колебаний давления в паровой камере, у локомотива, казалось, была собственная воля. Например, если реверс перейдет на полную передачу, из-за слабости движения клапаны выбегут за пределы расчетного полного хода. Это приведет к тому, что локомотив рванет с места, как скаковая лошадь, будет повышен расход угля, выбросит огонь из дымохода и возникнет риск резкого пробуксовки на высокой скорости.

В совокупности эти проблемы привели к тому, что в конечном итоге шестерню заменили тремя отдельными комплектами шестерни Walscharts, установленными традиционным способом.