Walschaerts valve gear - Wikipedia

60163上のWalschaertsバルブ装置のセットトルネード。

Walschaertsバルブギアは、1844年にベルギーの鉄道機械技術者Egide Walschaertsによって発明されたピストンへの蒸気の流れを調整するために使用されたタイプのバルブギアです。蒸気機関。それが誤ってその名前の下で特許を取られたので、ギアは時々最後の「s」なしで命名されます。 19世紀後半から蒸気時代の終わりまで、蒸気機関車で広く使用されていました。
歴史 [編集]

スウィンドン・マールボロ＆アンドーバー鉄道シングルフェアリー1878年の0-4-4T。これはワルシャートのバルブ装置を装備した最初のイギリスの機関車であった

Walschaertsのバルブギアは人気を得るのが遅かったです。スティーブンソン社の動弁装置は、19世紀の機関車で最も一般的に使用されている動弁装置でした。しかし、Walschaertsバルブギアは、機関車の外側に完全に取り付けることができ、フレーム間のスペースを空けることができるという利点がありました。その結果、いくつかの多関節機関車に採用されました。

Walschaertsバルブ装置を搭載した最初の機関車がベルギーのTubizeワークショップで建設され、1873年のウィーンでの万国博覧会で金メダルを受賞しました。

1874年、ニュージーランド鉄道は2つのNZR Bクラス機関車を注文した。それらは、Avonsideによって供給されたDouble Fairlie機関車でした。ニュージーランドでのWalschaertsバルブ装置の最初の使用、そしておそらく英国の製造業者がそれを供給したのは初めてのことです。彼らはケープゲージでした。

1874年の改造されたフェアリー機関車であるメイソンボギーが、北米で最初にウォルシャーズギアを使用した。

イギリスでの最初の申請は、1878年にパリで展示され、1883年にスウィンドン、マールボロおよびアンドーバー鉄道によって購入されたシングルフェアリー0-4-4Tで行われた。^[1] 機関車はほとんどサービスを受けなかった。どのようにバルブを設定するべきかについて誰も知らなかったようで、これは莫大な石炭消費をもたらしました。

20世紀には、特に大型機関車では、Walschaertsバルブ装置^[2] が最も一般的に使用されていました。ヨーロッパでは、その使用はほぼ普遍的でしたが、北米では、Walschaertsのギアが最も近い競合製品である派生Bakerバルブギアを大幅に上回りました。

ドイツやポーランド、チェコスロバキアのようないくつかの近隣諸国では、1849年に独立して機構を発明したエドムント・ホージンガー・フォン・ヴァルデックにちなんで、ウォルシャーツ歯車は一般にと呼ばれている。この形式は一般に採用されていますが、ほとんどの当局はWalschaertsの発明を最終形式に十分近いものとして受け入れています。
目的 [編集]

Walschaertsバルブギアは、以前のStephensonバルブギアを改良したものです。最大経済から最大電力へ。どの設定でも、動弁装置は次の2つの条件を満たします。

• ピストンストロークが始まる直前に、バルブが開いてシリンダーに蒸気が入ります。


• ピストンの一方の側の空間が収縮し始める直前に、ピストンの動きを妨げないように、バルブがその空間から大気への蒸気の放出を開始します。

経済的な設定では、蒸気はストロークの一部だけのために膨張するスペースに入れられる。運転手が設定した時点で、吸気が遮断されます。排気もまた閉鎖されているので、残りの行程の間にシリンダに入った蒸気は単独で膨張し、それ故その圧力は減少する。したがって、（凝縮器がない場合に）蒸気から利用可能な最も多くのエネルギーが使用される。

Walschaertsバルブを使用すると、エンジニアは吸気の開始点を変更することなくカットオフ点を変更できます。

経済では、熱効率を最大にするために、スロットルが大きく開いていること、およびボイラー圧力が最大安全レベルにあることも必要です。経済的には、蒸気機関は、電車が安定した速度で平らな軌道で走行している場合など、最も経済的な設定でほとんど常に正しい電力量が得られるようなサイズで使用されます。
より大きな電力が必要なとき、例えば。 Walschaertsバルブギアを使用すると、ステーションを引き出すときや勾配を上るときにスピードを上げるときに、エンジニアはストロークの終わり近くでカットオフポイントを設定できます。そのため、ボイラーの全圧がピストンにかかります。全ストローク。このような設定では、排気が開くと、シリンダー内の蒸気は最大ボイラー圧に近くなります。その瞬間の蒸気の圧力は有用な目的には役立ちません。それは突然の圧力の脈動を大気中に追いやり、無駄になります。

この突然の圧力の脈動は、大部分の人が蒸気機関と関連する大きな「チョウ」音を引き起こします。これは、列車が遠ざかるにつれて効率が犠牲になる駅でエンジンに遭遇するためです。効率が良くなるように調整された蒸気機関は、排気行程を通して持続する柔らかい「hhHHhh」音を作り、2つのシリンダーからの音が重なり合ってほぼ一定の音を出します。

動弁装置の動作は2つの動作を組み合わせたものです。 １つは、コンビネーションレバー（１２）の底部に与えられる主要なリードの動きである。二次的なものは、頂部に与えられる方向性／振幅運動である。
ドライバーがダイブロックがギアの中央にくるように反転レバーを調整したとします。この位置では、二次運動は排除され、ピストン弁の行程は最短であり、蒸気の最小の注入および排出を与える。ピストンバルブの移動量は、ラップとリードの合計の2倍です。

これとは対照的に、ダイブロックが膨張リンク（7）の最下部にあるときと比較して、最大の蒸気注入および排気が得られます。これは最も強力な前方設定であり、安静から前方へ加速するのに使用されます。逆に、ダイブロックが拡張リンク（７）の最上部にあるとき、逆の最大電力が得られる。 （一部のエンジンでは、前進方向ではダイブロックがリンクの最上部にありました。このタイプは、タンクエンジンで一般的に使用されており、順方向と逆方向で同等に機能しました。^[3]）

機関車が加速すると、運転手はリバーサーをミッドギア位置に向かって調整し、カットオフを減らしてより経済的な蒸気の使用を可能にします。エンジンのけん引力は始動時よりも小さくなりますが、出力は大きくなります。

技術詳細 編集

ウォルシャルトバルブギアの主な構成要素：

1. エキセントリッククランク（イギリス：リターンクランク）
2. エキセントリックロッド
3. リーチロッド
4. リフティングリンク
5. リフティングアーム
6. リバースアーム
7. ラジアスバー
8. クロスヘッドアーム（イギリスドロップリンク）
9. バルブステムガイド
10. ユニオンリンク
11. コンビネーションレバー
13. バルブステムピストンバルブ

クロスヘッドアーム（9）とユニオンリンク（11）によって、主リードの動きが提供されます。この枢動バーは、組み合わせレバー（１２）の底部に同相の運動成分を与える。

二次方向/振幅運動は、いくつかの要素で構成される機械的リンケージから派生しました。

偏心クランク（UK：return crank）（1）は、主駆動輪に接続されたコンロッドピンにしっかりと取り付けられています。これは、カップリングロッドまたはコネクティングロッドの通路によって汚染されていない駆動輪のいずれかにおける唯一の適切な取り付け点であることに留意されたい。偏心クランクは、偏心ロッド（２）へのピンの取り付けがリード運動と位相が９０度ずれているような長さである。
偏心ロッドは、中央位置で機関車の本体に戻るように旋回する拡張リンク（７）に運動を提供する。膨張リンクは、半径バーと一体であるが膨張リンクに沿って拘束された湾曲した経路で垂直方向に自由に動くことができるダイブロックによって拘束された半径バー（８）を保持する。

ラジアスバーの垂直位置は、運転手がリバーサーを調整することによってキャブ内で制御され、リバーサーは機械的リンケージを制御します。ロッド（3）、リフティングリンク（4）、リフティングアーム（5）、リバースアームとシャフト（6）に達する。
このようにして、第２の、位相がずれた、運転者が制御する運動成分が、ラジアスバー（８）によってコンビネーションレバー（１２）の頂部に伝えられる。
コンビネーションレバーは、これら２つの運動と、弁棒ガイド（１０）によって適切に拘束されて弁棒（１３）に作用する結果とを組み合わせ、ピストン弁（１４）に作用する。

インサイドバルブとアウトサイドアドミッションバルブ [編集]

ウォルシャートギアは、インサイドバルブまたはアウトサイドアドミッションバルブにリンクすることができます。この記事ではこれまでのところ、入気ピストンバルブのみを取り上げてきましたが、外入バルブ（スライドバルブと一部のピストンバルブ）では、Walschaertsバルブギアを使用できます。バルブが外側に入っている場合、ラジアスバーはバルブステムの上ではなく下のコンビネーションレバーに接続します。

レイアウト [編集]

Walschaerts機材をレイアウトするには、コンビネーションレバーの比率を選択する必要があります。ミッドギアにおけるバルブロッドの全体の動きは、前死点と後死点の間で対称的であるべきです。ピストン行程の半分だけのユニオンリンク端の変位は、バルブリードとバルブラップのバルブロッド変位を引き起こさなければならない。ユニオンリンク端からラジアスロッド付きピボットまでの距離と、バルブロッドエンドからラジアスロッド付きピボットまでの距離との比は、ピストンの半分のストロークからバルブラッププラスリードまでの距離と同じ比率にする必要があります。

次に、ミッドギアではバルブの開度が前後両方のデッドセンター位置でピストンに対して同じであるという事実を使用して、コンビネーションロッドとリーチロッドの間のピボットのミッドギア位置を見つけます。実際には、バルブスピンドルの長さはタイミング設定の一部としてこれを確実にするように調整されます。リードとラップのレバーの寸法も、バルブがバルブのリードとラップの2倍移動するように設定されています。

反転クランクの動きが重ならないようにリバーサをミッドギヤ位置にすると、拡張リンクダイスロットはミッドギヤのピボットを中心とし、ラジアスロッドの長さに等しい半径の円弧になります。 。この状態は、ラジアスロッドの長さを変えることによる動弁装置の調整を妨げる。

リターンクランクのスローを決定する必要があります。クランクから要求される実際の行程は、拡張リンクの寸法から決定される。

バリアント [編集]

次のようなWalschaertsバルブ装置には、さまざまなバリエーションがあります。
[編集]

参考文献 [編集]

1. ^ E.L。 Ahrons、 "19世紀後半に働く機関車と電車"（ケンブリッジ、イギリス：Heffer、1953）、Vol。 4 P 122
   


2. ^ 「ダンブリー鉄道博物館、反転バー」。 2007-05-20 の原本からのアーカイブ。回収 2007-07-20 。
   


3. ^ [機関車用バルブギアおよびバルブの設定]（ロンドン、イギリス：Locomotive Publishing Co.、1924）、p 67
   

書誌事項 [編集]

• グリーンリー、H。、 "Walschaerts Valve Gear"、マーシャル


• See the Encyclopedia of Railroads、O. S。Nock、1977年ベルギーがオランダから独立した1830年、家族によって名前が変更されました。それは名前が1844年に綴られた方法であるのでそれはWalschaertという名前で特許を取られた。


• William Wallace Wood、 Walschaert機関車用バルブ。アメリカとヨーロッパのエンジン設計者によるその開発の歴史と現代の機械的に正しい機関車用バルブ装置へのその発展と共に、Egide Walschaertsによって最初に発明された機関車用バルブ作動機構に関する実用的な論文（englisch; PDF;

外部リンク [編集]

、ニューヨークのNWヘンリー出版社、1906年。