Locomotiva composta

Una locomotiva composta è un motore a vapore ad espansione multipla , cioè il vapore si rilassa successivamente in almeno due stadi di rulli in cascata: il vapore proveniente dal cilindro ad alta pressione si espande a sua volta in un cilindro a bassa pressione.

Questo sistema permette di sfruttare al meglio l' energia del vapore limitando la fase di espansione a livello di ogni cilindro, a vantaggio dell'efficienza della macchina.

Motore composto

Il motore composto (da una parola inglese che significa 'composto') include:

uno o più cilindri "alta pressione" (HP), in cui il vapore della caldaia viene espanso a 6 o 7 bar ,
una o più bombole "a bassa pressione" (LP), 2,5 volte più grandi, dove il vapore della prima continua ad espandersi fino alla pressione di scarico .

Questa disposizione evita di rilasciare all'esterno un vapore ad una temperatura ancora sufficiente per essere riciclato. Ciò migliora l' efficienza del motore. Non è infatti possibile avere un relax così completo in un unico stadio cilindrico. Ciò genererebbe una fase di ricompressione più importante che inciderebbe sulla libertà di movimento della locomotiva.

Le macchine compound utilizzano vapore a pressioni da 16 a 20 bar (da 1,6 a 2 MPa ) mentre le macchine ad espansione singola utilizzano solo pressioni da 12 a 14 bar ( 15,5 bar per 141 R ).

Le moderne macchine compound hanno generalmente 4 cilindri disposti come segue: 2 cilindri HP all'esterno proprio di fronte al primo assale motore e 2 cilindri LP all'interno (azionando il primo assale motore da un sistema biella-manovella ) e situati più avanti (su macchine con carrello anteriore); i corrispondenti cilindri HP e LP sono incuneati a 180 °.

Storico

Ad aggravare appare verso la metà del XIX ° secolo nelle piroscafi di propulsione, associata a condensatori. E 'la fine del XIX ° secolo, che si sviluppa nel settore ferroviario, in Francia e negli Stati Uniti , con Vauclain e sistemi Mallet .

L'efficienza delle macchine compound fu dimostrata nel 1910 dai test comparativi del PLM tra le loro Pacific 6101 e 6001. La prima era una 4 cilindri a semplice espansione e surriscaldamento ; il secondo era un motore a vapore saturo a doppia espansione a 4 cilindri. Non appena è stato dotato di un surriscaldatore, ha surclassato la sua semplice controparte ad espansione. Le locomotive del PLM saranno ora tutte a doppia espansione.

Questa configurazione, più complessa da produrre e più difficile da manovrare rispetto alle macchine a singola espansione, non fu adottata, negli anni '30 , sulle potenti macchine delle grandi reti americane (dove il carburante era abbondante mentre la manodopera specializzata era indisponibile. Raro).

Tuttavia in Francia, la cronica carenza di carbone di buona qualità dovuta alla rapida espansione del trasporto ferroviario, ha spinto tutte le grandi reti a dotarsi di macchine composte sul modello progettato da Alfred de Glehn per la rete del Nord ( Nord 701 ) .

Così, alla fine del XIX ° secolo e fino alla fine della trazione a vapore, tutte le locomotive ad alta potenza progettato in Francia hanno usato questa tecnica impegnativa, ma economico per il carburante, mentre la maggior parte delle grandi reti globali optato per le macchine meno sofisticate ma che consumano di più.

Questa scelta tecnologica obbligava le grandi aziende francesi a formare team di guida altamente qualificati e proprietari delle loro macchine, mentre altrove si andava sviluppando la guida "banale". Questi meccanici e conducenti, molto orgogliosi della loro professione e delle loro macchine, si prendevano cura di loro gelosamente e li consideravano di loro proprietà.

In pratica, le macchine composte erano circa un terzo più efficienti delle loro controparti a semplice espansione, ma richiedevano una forza lavoro numerosa e ben addestrata per farle funzionare e mantenerle.

Ad esempio, la 141 R (espansione singola) ha consumato il 33% in più di carburante e il 35% in più di acqua rispetto alla mescola 141P , ma ha percorso circa il triplo dei chilometri tra le revisioni.

In Baviera , la S 3/6 bavarese di Maffei , sebbene operativa, non è riuscita a convincere dell'utilità dell'espansione multipla. In Prussia , August von Borries sviluppò ottime macchine a mescola ma fu sostituito da Robert Garbe, sostenendo la semplice espansione unita al surriscaldamento ea favore di un'eccessiva standardizzazione; Le macchine di von Borries furono demolite. Ancora un fallimento nel Regno Unito dove gli studi effettuati tra il 1902 e il 1907 da GJ Churchward sui 221 De Glehn "La France" e "President" portarono finalmente al definitivo rifiuto di questa tecnica da parte del GWR e di tutte le principali reti britanniche; "La France" fu demolita nel 1926. La LNER di Sir Nigel Gresley avrebbe ancora costruito il W1 N ° 10000 nel 1929, ma prodotto in un unico esemplare, questo composto di 232 quattro cilindri che incorpora una rivoluzionaria caldaia di tipo acquatubulare è da considerarsi come un "concept-locomotiva" e non come un modello di successo. Sarà inoltre riportato allo standard A4 (caldaia a tubi di fumo e motore a tre cilindri a espansione singola) del 1937 .

André Chapelon e Marc de Caso, due dei più grandi ingegneri francesi nel campo dell'ingegneria ferroviaria per locomotive a vapore, non hanno mai smesso di promuovere questo tipo di ciclo con espansione multipla e surriscaldamento intermedio tra i cilindri LP e il / i cilindro / i HP. La 232 U 1 , visibile al museo ferroviario di Mulhouse , rappresenta il culmine finale di questo tipo di locomotiva a vapore.

Insomma, il compounding si è realmente sviluppato solo in Francia ed essenzialmente per ragioni di fuel economy, al fine di garantire una certa "indipendenza energetica" nei confronti delle nazioni più ricche di carbone.

Notevoli locomotive

021 T BAB , la prima locomotiva composta, una locomotiva a 2 cilindri progettata nel 1876 da Anatole Mallet per la BAB ,
130 A dell'Est del 1905 , ancora con 2 bombole: 1 HP a sinistra e 1 LP a destra, da qui il loro soprannome di " limp ",
120 "Esperimento" del LNWR effettuato nel 1882 sotto la direzione di Francis William Webb , primo composto a 3 cilindri: 2 HP esterni che guidano l'asse posteriore e 1 BP interno che guida l'asse motore anteriore, non accoppiato al secondo,
120 poi 220 Nord 701 , 1886 , prima locomotiva composta a 4 cilindri: i cilindri HP erano interni e azionavano il primo asse motore; i cilindri del GPL erano esterni e azionavano il secondo asse motore, non accoppiato al primo, il che lo faceva comportare male in linea,
Nord 220 A ( du Bousquet , Nord) e 221 A ( de Glehn , SACM), le prime moderne mescole, con bombole HP esterne e bombole LP interne avanzate nell'asse del carrello,
031 + 130 T , locomotiva articolata con cilindri HP sul camion posteriore e LP sul camion anteriore,
230 T da 51 a 65 Cinghia , con i cilindri HP e LP in tandem, i perni della bobina e gli spinotti del pistone sono comuni,
241 PLM (A , C ) e 241 P , con i cilindri LP esterni (che guidano il secondo asse motore) e i cilindri HP interni (che guidano il terzo asse motore),
151 A PLM , con i 4 cilindri esterni, i precedenti cilindri LP che azionano i primi 2 assi motori e i cilindri HP che azionano gli ultimi 3 assi motori, questi due gruppi di assi non essendo accoppiati tra loro,
242 A1 , rimane la locomotiva composta più potente mai costruita.
030 + 030T metrico , le macchine da SLM 401 a 408 costruite tra il 1901 e il 1905, poi le SACM 409 a 414 costruite tra il 1927 e il 1932 per la rete Vivarais CFD sono esempi notevoli di mescole su pista metrica. Alcuni (tra cui il famoso Mallet 403) sono ancora attivi sulla rete.

Note e riferimenti

La locomotiva a vapore , come funziona? Jean Guillot, Jean-Paul Quatresous, Special Edition Loco-Revue n ° 24, novembre 2011
Cfr. " Vivi con i nostri lettori: focus sui bavaresi ", Loco-Revue , n o 246,dicembre 1964
[1]

Bibliografia

: documento utilizzato come fonte per questo articolo.

Edward Wild e André Chapelon , macchina della locomotiva: manuale pratico che fornisce una descrizione degli organi della locomotiva e del funzionamento per l'uso da parte di meccanici e conducenti , 10 ° , edizioni di Layet, 1979 667 pagine
(en) Oswald Stevens Nock, The GWR Stars, Castles & Kings , Volume 1, David & Charles, 1967, 160 pagine
Lucien Maurice Vilain, 60 anni di trazione a vapore sulle reti francesi (1907-1967) , edizioni Vincent, 360 pagine
Brian Hollingsworth, Paul Henry Carlier, Locomotive a vapore: dal 1820 ad oggi , F. Nathan, 1983, 205 pagine