Holcroft ventilväxel
Holcroft -ventilväxeln var en typ av konjugerad ventilväxel designad och patenterad av Harold Holcroft och användes på trecylindriga ånglok från South Eastern & Chatham Railway (SECR). Den bar många likheter med Gresleys konjugerade ventilväxel, som den föregick, som så småningom användes på alla Gresleys tre cylinderkonstruktioner. Det varierade från Gresley-metoden genom att använda kombinationsspaksenheten istället för ventilspindlarna för att driva den mellersta cylindern i en trecylindrig design. Detta hade operativa fördelar jämfört med Gresleys design, nämligen att eliminera problemen med böjning, bussningsslitage och inverkan av värme i ventilspindlarna.
Bakgrund
Medan han arbetade för Great Western Railway på Swindon Works planerade och patenterade Holcroft (1909) ett konjugerat ventildrev för trecylindriga ånglok, vilket möjliggjorde eliminering av ventildrevet för den inre cylindern genom att härleda rörelsen för inre ventil från den för de yttre ventilerna. Detta gjordes av en sammansättning av spakar placerade bakom cylinderblocket.
Något senare hade Nigel Gresley från Great Northern Railway designat och patenterat sin egen tillämpning av konjugerade ventilväxlar (sent 1916) som krävde ytterligare utveckling för att kunna appliceras på tre cylindrar med olika lutning. Gresley var involverad i ARLE och han och Holcroft träffades på den förstnämndes kontor på King's Cross i januari 1919. Holcroft planerade ett praktiskt förslag för att tillåta Gresleys ventilväxel att driva den inre ventilen och behålla ventilhändelserna i deras korrekta förhållande, genom att skeva cylinder och ventilaxel.
1917 tog Holcroft fram ett förslag på en 3-cylindrig 4-4-0 för SECR, som inkluderade en konjugationsmekanism bakom cylindrarna för att driva den inre ventilen, men detta togs inte upp. I februari 1919 ombads Holcroft av SECR:s maskinchef Richard Maunsell att designa en 3-cylindrig version av SECR N klass 2-6-0, som blev N1. Det visade sig opraktiskt att lokalisera mekanismen bakom cylindrarna på denna design på grund av att det ledande kopplade hjulet smutsade ner området som krävs för växeln. Detta gjorde det nödvändigt att revidera designen med sidostänger för att överföra rörelsen framåt till spakmekanismen monterad nära framsidan av ramarna. Därmed gick några av fördelarna med originalets "prydlighet" och kompakthet förlorade, tillsammans med den mekaniska styvheten, vilket var en av fördelarna med denna växel. Växeln användes även på sulan K1 och den första i U1-klassen.
På lång sikt var dock Holcroft-växeln inte förevigad på Southern Railway , och ytterligare SR 3-cylindriga lokomotiv konstruerades med 3 uppsättningar ventilväxel. Flexure var ett av de angivna felen.
Design
Trecylindriga lok har vissa fördelar jämfört med tvåcylindriga, men en betydande nackdel gentemot ett tvåcylindrigt lok är behovet av en tredje uppsättning ventildrev, normalt monterad mellan ramarna där rutinunderhåll är obekvämt. Konjugeringsmekanismen tar bort behovet av den tredje uppsättningen ventilväxel och ersätter den med ett något enklare arrangemang av tvärgående spakar.
Konjugerad växel är i själva verket en mekanisk tillsatsmaskin, där ventilens läge för den inre cylindern är summan av lägena för de två yttre cylindrarna, men omvänt i riktning. Det kan också tänkas som en gungande spak mellan en utvändig cylinder och den inre cylindern, vilket är vanligt på 4-cylindriga ånglok, men med svängpunkten som flyttas fram och tillbaka av en spak från den andra yttre cylindern. Se Gresley konjugerade ventilväxel för mer information.
När det visade sig opraktiskt att montera konjugationsapparaten bakom cylindrarna på N1 var Holcroft tvungen att revidera designen för att ha apparaten framför cylindrarna. Han ville inte använda en förlängning av ventilspindlarna, som på Gresley konjugerade ventilväxlar . Istället förde Holcroft rörelsen från kombinationsspaksenheten som styrde ventilspindelns främre och bakre rörelse (som släppte in "livad" ånga i cylindern och sprutade ut "förbrukad" ånga ut genom portarna) till en vridpunkt ansluten till en spak från "insidan" ventilspindeln. Holcroft-varianten hade en fördel gentemot Gresleys "konjugerade" design, eftersom ventiltimingen var immun mot variationer orsakade av värmeexpansion av ventilspindlarna och böjning av konjugeringsenheten när den var under kraftig användning. Den hade också potentiella underhållsfördelar eftersom det mesta av konjugationsmekanismen var placerad utanför lokramarna och kunde därmed nås utan inspektionsgrop.
Fyrcylindrig miniatyr Holcroft-växel
Harold Holcroft var nära vän till Curly Lawrence , pionjärdesignern av små levande ångpassagerare som transporterar modelllokomotiv. I början av 1940-talet hade Lawrence konstruerat ett 4-6-2, fyrcylindrigt lokomotiv i 2 1/2" spårvidd, Tugboat Annie , med avsikt att använda Baker ventilväxel. Arrangemangets komplexitet visade sig vara skrämmande, och Holcroft kom till undsättning med en fyrcylindrig konjugerad ventilväxel, en modifiering av växeln som används på Gresleys 120-graders vevar för tre cylindrar för att passa 135-graders vevar av den fyrcylindriga modellen. Holcroft skrev upp motorn för Railway Gazette , medan Lawrence beskrev motorn och senare dess utrustning i Model Engineer .
Anteckningar
Bibliografi
- Clarke, Jeremy: 'REL Maunsells lokomotiv, del 3: 'Mogul'-familjen – SECR' ( Steam World , 2008 (248)), s. 38–41
- Holcroft, H.: 'Konjugerade ventilväxlar för lokomotiv: deras historia och utveckling' ( ingenjör : 181, 1946), 15 februari: s. 145–147; 22 feb: s 168–170; 1 mars: 192–193
- Middlemass, Tom: "The "Woolworths" — Woolwich Arsenals preliminära inträde i huvudlinjelokomotivbyggnaden ( Backtrack , 1990 (4)), s. 148–54