Цепной клапанный механизм Буллейда — это тип клапанного механизма паровоза, разработанный Оливером Буллейдом во время Второй мировой войны для использования в его конструкциях Pacific (4-6-2) . Он был характерен для Южной железной дороги в Британии и заимствован из практики моторных транспортных средств в попытке создать компактную и эффективную конструкцию с минимальными требованиями к обслуживанию.
Решение Буллейда иметь три цилиндра, все из которых приводили бы в движение среднюю сцепленную ось его классов Merchant Navy и West Country / Battle of Britain , породило несколько проблем. Поскольку каждый цилиндр должен был иметь свой собственный отдельный клапанный механизм, это оставляло очень мало места для обычного внутреннего набора движения. [1] Это побудило Буллейда разработать новый миниатюрный механизм Вальсхартса , который был достаточно компактным, чтобы заключить всю систему в кожух. Все три набора клапанных механизмов работали от вспомогательного трехходового коленчатого вала . [2] Приводная цепь Морзе с перевернутыми зубьями проходила горизонтально от тройной звездочки на ведущей оси к промежуточной звездочке, от которой вторая цепь проходила вниз к коленчатому валу. [3] Благодаря использованию двух цепей клапанный механизм был изолирован от движения ведущей оси на своих пружинах. Промежуточная звездочка могла перемещаться, чтобы придать обеим цепям правильное натяжение, но на практике регулировалась только вертикальная цепь. [4]
Вспомогательный коленчатый вал приводил в движение как эксцентриковые стержни, так и комбинированные рычаги клапанного механизма. Поршневые клапаны были внешнего впускного типа. [5] Головки клапанов были соединены двухбалочной компоновкой, каждая из которых приводилась в действие вертикальным качающимся валом, расположенным между двумя балками и посередине между двумя головками, с дополнительным соединительным звеном, поворачиваемым сразу за головкой клапана, ближайшей к передней части. Герметичный качающийся вал приводил в движение смещенный верхний коромысло и звено, и вся сборка работала внутри выпускного пространства паровой коробки. Преимущество работы впускного пара на внешних поверхностях клапанов означало, что объем под максимальным давлением был полностью герметизирован на концах без сальников, подверженных утечке.
Клапанные механизмы и внутренний шатун были заключены в масляную ванну, состоящую из вертикальной стальной коробки, расположенной между основными элементами рамы, содержащей 40 имперских галлонов (182 литра; 48 галлонов США) масла. [6] Около 2 дюймов (51 мм) глубины масла лежало в ванне; внутренняя большая головка смазывалась разбрызгиванием, и два насоса распыляли масло через перфорированные трубы на различные штифты клапанного механизма. [6] [7] Ничто из этого не было особенно революционным, поскольку было заимствовано из практики двигателей внутреннего сгорания ; и для использования с паром это была устоявшаяся практика для паровых двигателей на Sentinel Waggon Works . Считалось, что такое расположение устранит ежедневную необходимость смазывать все движущиеся части, и поскольку они были защищены от стихии, они должны были пробежать 100 000 миль (160 000 км) без внимания. Именно это соображение означало дальнейшее использование системы, хотя и в измененной форме, на классе Bulleid's Leader .
На практике эта конструкция имела ряд недостатков. Из-за неправильной процедуры сварки в корпусе масляной ванны образовались трещины. [7] Конденсация вызывала коррозию, а масло вытекало через ненадлежащие уплотнения, что приводило к пробуксовке колес и возникновению пожара . [8] Синхронизация клапанов была крайне непредсказуемой; это приписывалось растяжению цепи, хотя Bulleid утверждал, что это допускалось. Цепи заменялись в рамках проверки клапанов и поршней примерно через 30 000–36 000 миль (48 000–58 000 км), к тому времени они значительно изнашивались. [4] Этот износ в штифтах цепи и звездочках мог привести к удлинению цепей на целых 6 дюймов (15,2 см). Bulleid утверждал, что провисание в 3 дюйма (76,2 мм) будет поглощено цепью, находящейся под нагрузкой, а оставшаяся неравномерность клапана будет исправлена регулировкой отсечки. [6]
Широко распространено мнение, что растяжение цепи является причиной неэффективности передачи, но другая причина могла быть геометрической из-за последовательных пропорций рычагов, особенно умножающих коромысел, которые передавали ограниченное движение «миниатюрной» клапанной передачи на соединительную тягу, приводящую в движение поршневой клапан с большим ходом. Эти коромысла сами по себе затруднили бы достижение точной синхронизации клапанов, что привело бы к напряжению в приводном механизме, симптомом которого было бы увеличение вероятности растяжения цепи. Максимальный ход расширительных звеньев составлял 2,25 дюйма (5,7 см). Чтобы обеспечить максимальный ход клапана в 6 дюймов (15,2 см), коромысла умножали движение вспомогательного коленчатого вала в соотношении 8:3. [6] Эффект износа в штифтовых соединениях, также умноженный на то же соотношение, привел к тому, что отверстия клапанов различались между цилиндрами, даже если водитель поддерживал одинаковое отсечение. [9]
Еще одним осложнением было непредсказуемое поведение используемого реверсора пара типа Eastleigh . [7] Если этот реверсор вел себя неправильно под влиянием колебаний давления в паровой камере, локомотив, казалось, обретал собственную волю. [10] Например, если реверсор включался на полную передачу, ослабление движения приводило к тому, что клапаны выходили за пределы своего расчетного полного хода. Это приводило к тому, что локомотив рвался вперед, как скаковая лошадь, к высокому расходу угля, выбрасыванию огня из трубы и возникал риск резкого скольжения на высокой скорости.
В совокупности эти проблемы привели к необходимости замены редуктора на три отдельных комплекта редукторов Walschaerts, установленных традиционным способом.