Engranaje de válvula Stephenson
El engranaje de válvula Stephenson o el eslabón o eslabón de cambio Stephenson [1] es un diseño simple de engranaje de válvula que fue ampliamente utilizado en todo el mundo para varios tipos de máquinas de vapor . Lleva el nombre de Robert Stephenson [2] pero fue inventado por sus empleados.
Durante la década de 1830, el accionamiento de válvula más popular para locomotoras se conocía como movimiento gab en el Reino Unido y movimiento con gancho en V en los EE . UU . [3] El movimiento gab incorporaba dos juegos de excéntricas y varillas para cada cilindro; una excéntrica estaba configurada para dar un movimiento hacia adelante y la otra hacia atrás al motor y una u otra podían en consecuencia engancharse con un pasador que impulsaba la válvula de distribución por medio de los gabs: - extremos en forma de V de las varillas excéntricas que se supone que atrapan el balancín accionando el vástago de la válvula sea cual sea su posición. Era un mecanismo torpe, difícil de operar y solo daba eventos de válvula fijos.
En 1841, dos empleados de la fábrica de locomotoras de Stephenson , el dibujante William Howe y el patronista William Williams, sugirieron el simple recurso de reemplazar los gabs con un eslabón ranurado vertical, pivotado en ambos extremos a las puntas de las varillas excéntricas. Para cambiar de dirección, el eslabón y los extremos de la varilla se subían o bajaban por medio de una manivela de campana contrapesada accionada por una varilla de alcance que la conectaba a la palanca de inversión. Esto no solo simplificó la inversión, sino que se dio cuenta de que el engranaje se podía subir o bajar en pequeños incrementos y, por lo tanto, el movimiento combinado de las excéntricas "adelante" y "atrás" en diferentes proporciones impartiría un recorrido más corto a la válvula, cortandoadmisión de vapor al principio de la carrera y utilizando una cantidad menor de vapor de forma expansiva en el cilindro, utilizando su propia energía en lugar de seguir extrayendo de la caldera. Se convirtió en la práctica arrancar el motor o subir pendientes con un corte largo, generalmente alrededor del 70-80% como máximo de la carrera de potencia y acortar el corte a medida que se ganaba impulso para beneficiarse de la economía del trabajo expansivo y el efecto del aumento de plomo y mayor compresión al final de cada carrera. Este proceso se conocía popularmente como "vinculación" o "notching", esto último porque la palanca de inversión podría mantenerse en posiciones precisas mediante un pestillo en las muescas de acoplamiento de la palanca en un cuadrante; el término se atascó incluso después de la introducción del inversor de tornillo. Otra ventaja intrínseca del engranaje Stephenson que no se encuentra en la mayoría de los otros tipos era el plomo variable. Dependiendo de cómo se dispusiera el engranaje, fue posible reducir considerablemente la compresión y la contrapresión al final de cada carrera del pistón cuando se trabajaba a baja velocidad en plena marcha; una vez más a medida que se ganaba impulso y se acortaba el corte, de modo que el plomo avanzaba automáticamente y la compresión aumentaba, amortiguando el pistón al final de cada carrera y calentando el vapor atrapado restante para evitar la caída de temperatura en la nueva carga del vapor de admisión entrante.
Locomotoras estadounidenses empleadas universalmente dentro de los engranajes de válvulas Stephenson colocadas entre los bastidores hasta alrededor de 1900, cuando rápidamente cedieron el paso al movimiento exterior de Walschaerts . En Europa, el engranaje Stephenson podría colocarse fuera de las ruedas motrices y accionarse mediante excéntricas o manivelas de retorno, o bien entre los bastidores accionados desde el eje a través de excéntricas, como era principalmente el caso en Gran Bretaña.
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