Gab valve gear был ранней формой клапанного механизма, используемого в паровых двигателях . Его простейшая форма позволяла останавливать и запускать двигатель. Двойная форма, в основном используемая в паровозах , позволяла легкое реверсирование. [1]
Слово gab или gabb может происходить от слова mouth, записанного в Оксфордском словаре английского языка с 1724 года, и, вероятно, средневекового происхождения от других форм, связанных со сплетнями или пустой болтовней. Оксфордский словарь английского языка также дает паровому двигателю значение gab как выемки в клапанном механизме, как, возможно, фламандского происхождения, от слова gabbe . Это цитируется в Оксфордском словаре английского языка с 1792 года. [2] Оксфордский словарь английского языка также цитирует очевидно производное gab-lever с 1839 года. [3]
Одним из первых самодействующих клапанных механизмов, используемых в паровых двигателях, был эксцентриковый клапанный механизм. Он помещал эксцентрик на коленчатый вал двигателя , который, в свою очередь, приводил в движение ремень и длинный стержень к приводному шпинделю клапана. Это был простой клапанный механизм, но он хорошо работал для ротационных двигателей, которые работали непрерывно в течение длительного времени и только в одном направлении. Для ранних мельничных двигателей это было приемлемо.
Простейшей формой зубчатого затвора или «зацепления затвора» была простая выемка в стержне клапана, где она зацеплялась за шток клапана. Ручной рычаг позволял поднять эту выемку, тем самым отключая привод клапана и быстро останавливая двигатель.
.jpg/1280px-Loose_eccentric_reversing_gear_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_IV).jpg)
Когда двигатель должен был останавливаться и запускаться точно, например, для заводного двигателя , было полезно сделать это с помощью клапанного механизма. Это позволяло останавливать двигатель в течение доли оборота, тогда как использование дросселя или запорного клапана в подаче пара замедляло двигатель постепенно и поэтому было бы гораздо менее точным.
Двигатели для подъёма шахтных стволов требовали реверса для подъёма и опускания клети ствола. Эти двигатели начинались с использования скользящего эксцентрикового клапанного механизма с муфтой сцепления. Эксцентрик свободно вращается на коленчатом валу и может свободно вращаться между двумя упорами. Эти упоры представляют собой положения эксцентрика для запуска двигателя в каждом направлении. Когда gab отсоединялся и коленчатый вал останавливался, ручной рычаг использовался для приведения клапанов двигателя в движение в обратном направлении, что также возвращало эксцентрик в противоположное положение. Теперь gab можно было снова включить, и двигатель перезапускался в противоположном направлении.
С развитием первых паровозов реверсирование стало очевидной необходимостью. В Locomotion Стефенсона использовались скользящие эксцентрики [4], хотя вскоре их посчитали непрактичными из-за отсутствия доступа к осям кривошипа, действующим как несущая ось и коленчатый вал. Несколько надуманный метод, используемый для копии Locomotion, заключается в том, чтобы выставить ее на рельсы с поднятыми концами, так что локомотив может катиться назад под собственным весом, и переустановить свои собственные эксцентрики. [4] Лучшим решением было использовать фиксированные эксцентрики, но установить два из них, по одному для каждого направления. Требуемый эксцентрик и направление выбирались путем включения только одного габа за раз. [5]
Первые локомотивные зубчатые передачи использовали два «открытых» зубчатых зацепа, расположенных рядом, каждый из которых потенциально (при включении) зацеплялся за один и тот же штифт. Если бы оба зубчатых зацепа когда-либо были включены одновременно, они бы заклинили, вероятно, повредив шток клапана. Известно, что на подножке дребезжащего локомотива без подвески и с плохим полотном это было причиной поломок, будь то из-за ошибки машиниста или из-за того, что свободный зубчатый зацеп случайно соскользнул в зацепление. Поскольку зубчатые зацепы, в отличие от стационарного двигателя, были удалены от машиниста, они были снабжены широкими V-образными челюстями, чтобы помочь им войти в зацепление со штифтами.
Лучшим решением было использовать один двухсторонний гауб. Они изначально имели форму X и располагались между двумя соединительными штифтами. [5] X-гауб также обычно переворачивались, так что гауб помещался на шток клапана, а штифты вместо этого соединялись с эксцентриковыми стержнями. Гауб теперь оставался неподвижным вертикально, а штифты перемещались вверх и вниз, чтобы зацепить их. Это было сделано путем соединения обоих штифтов коротким вертикальным стержнем. Реверсивный рычаг водителя [примечание 1] перемещал центр этого стержня, таким образом штифты, вверх и вниз, чтобы зацепить один за другим с противоположными сторонами X-гауб.
Другим механизмом, использовавшимся на локомотивах Стефенсона в 1830-х годах, был «сцепленный гауб». [6] [7] Использовались два открытых гауб, как и для ручного открытого гауб, хотя в этом случае они оба управлялись автоматически одним реверсивным рычагом . Один приводился в действие коленчатым рычагом , другой — реверсивной тягой от него, так что когда один включался, другой уже был поднят.
Окончательная форма зубчатого затвора клапана была «закрытой» задвижкой. Как и X-задвижка, это была спаренная пара задвижек, хотя в этом случае они были обращены внутрь, и между ними был один штифт. И снова задвижки приводились в движение эксцентриками, а штифт приводил в движение шток клапана.
Использование расширяющейся работы уже было признано для стационарных двигателей , хотя это обычно требовалось только для двигателей, работающих под постоянной нагрузкой. За счет раннего отключения подачи пара, пар внутри цилиндра мог расширяться, совершая работу против поршня. Это обеспечивало значительную экономию в эффективности потребления как угля, так и воды. [примечание 2] В 1844 году Уильям Уильямс, модельер Стефенсона, сделал замечательное изобретение, поняв, что если замкнутый зазор сделать изогнутым звеном так, чтобы он плотно прилегал к штифту на протяжении всего его хода, то клапанный механизм также можно было бы установить в промежуточное положение, и что это также имело бы эффект расширяющейся работы. Этот механизм был истоком известного клапанного механизма Стефенсона . [5]
