El engranaje de válvulas Holcroft era un tipo de engranaje de válvulas conjugadas diseñado y patentado por Harold Holcroft y utilizado en locomotoras de vapor de tres cilindros del South Eastern & Chatham Railway (SECR). Tenía muchas similitudes con el engranaje de válvulas conjugadas de Gresley , que era anterior, y que finalmente se utilizó en todos los diseños de tres cilindros de Gresley. Variaba del método de operación de Gresley al usar el conjunto de palanca combinada en lugar de los ejes de las válvulas para impulsar el cilindro central de un diseño de tres cilindros. Esto tenía ventajas operativas sobre el diseño de Gresley, es decir, eliminaba los problemas de flexión, desgaste de los casquillos y la influencia del calor en los ejes de las válvulas.
Mientras trabajaba para Great Western Railway en Swindon Works , Holcroft ideó y patentó (en 1909) un engranaje de válvulas conjugadas para locomotoras de vapor de tres cilindros, que permitía la eliminación del engranaje de válvulas para el cilindro interior derivando el movimiento del válvula interior de la de las válvulas exteriores. Esto se hacía mediante un conjunto de palancas situadas detrás del bloque de cilindros.
Algo más tarde, Nigel Gresley , del Great Northern Railway, había diseñado y patentado su propia aplicación de engranaje de válvulas conjugadas (finales de 1916), que requirió un mayor desarrollo para permitir su aplicación a tres cilindros de diferente inclinación. Gresley estaba involucrado con ARLE y él y Holcroft se reunieron en la oficina del primero en King's Cross en enero de 1919. Holcroft ideó una propuesta práctica para permitir que el engranaje de válvulas de Gresley operara la válvula interior y retuviera los eventos de la válvula en su relación correcta, al sesgar la eje del cilindro y de la válvula.
En 1917, Holcroft presentó una propuesta para un 4-4-0 de 3 cilindros para el SECR, que incluía un mecanismo de conjugación detrás de los cilindros para accionar la válvula interior, pero esto no fue aceptado. En febrero de 1919, el ingeniero mecánico jefe de SECR, Richard Maunsell, le pidió a Holcroft que diseñara una versión de 3 cilindros del SECR N clase 2-6-0, que se convirtió en el N1. Resultó poco práctico ubicar el mecanismo detrás de los cilindros en este diseño debido a que la rueda acoplada principal ensucia el área requerida para el engranaje. Esto hizo necesario revisar el diseño con varillas laterales para transmitir el movimiento hacia adelante al mecanismo de palanca montado cerca de la parte frontal de los marcos. Así, se perdieron algunas de las ventajas de 'pulcritud' y compacidad del original, junto con la rigidez mecánica, que era una de las ventajas de este engranaje. [1] El equipo también se utilizó en el único K1 y en el primero de la clase U1.
Sin embargo, a largo plazo, el engranaje Holcroft no se perpetuó en el Ferrocarril del Sur y se construyeron más locomotoras SR de 3 cilindros con 3 juegos de engranajes de válvulas. La flexión fue una de las fallas citadas.
Las locomotoras de tres cilindros tienen ciertas ventajas sobre las de dos cilindros, pero una desventaja significativa sobre una locomotora de dos cilindros es la necesidad de un tercer juego de engranajes de válvulas, normalmente montados entre los bastidores donde el mantenimiento de rutina es inconveniente. El mecanismo de conjugación elimina la necesidad del tercer juego de engranajes de válvulas, reemplazándolo con una disposición algo más simple de palancas transversales.
El engranaje conjugado es efectivamente una máquina sumadora mecánica, donde la posición de la válvula del cilindro interior es la suma de las posiciones de los dos cilindros exteriores, pero en dirección invertida. También se puede considerar como una palanca oscilante entre un cilindro exterior y el cilindro interior, como es común en las locomotoras de vapor de 4 cilindros, pero con el punto de pivote movido hacia adelante y hacia atrás mediante una palanca del otro cilindro exterior. Consulte Engranaje de válvulas conjugadas Gresley para obtener más detalles.
Cuando resultó poco práctico montar el aparato de conjugación detrás de los cilindros en el N1, Holcroft tuvo que revisar el diseño para tener el aparato delante de los cilindros. No deseaba utilizar una extensión de los ejes de las válvulas, como en el engranaje de válvulas conjugado de Gresley . En cambio, Holcroft llevó adelante la acción del conjunto de palanca combinada que controlaba el movimiento hacia adelante y hacia atrás del eje de la válvula (que admitía vapor "vivo" en el cilindro y expulsaba vapor "gastado" a través de los puertos) a un punto de pivote conectado a una palanca desde el eje de la válvula "interior". [2] La variante Holcroft tenía una ventaja sobre el diseño "conjugado" de Gresley, ya que la sincronización de la válvula era inmune a las variaciones provocadas por la expansión térmica de los ejes de la válvula y la flexión del conjunto de conjugación cuando se usaba mucho. [3] También tenía posibles beneficios de mantenimiento porque la mayor parte del mecanismo de conjugación estaba ubicado fuera de los bastidores de la locomotora y, por lo tanto, se podía acceder a él sin un foso de inspección. [3]
Harold Holcroft era amigo cercano de Curly Lawrence , el diseñador pionero de pequeñas locomotoras de vapor para transporte de pasajeros. A principios de la década de 1940, Lawrence había construido una locomotora 4-6-2 de cuatro cilindros con un ancho de 2 1/2", el remolcador Annie , con la intención de utilizar engranajes de válvulas Baker . La complejidad de la disposición resultó desalentadora y Holcroft acudió al rescate. con un engranaje de válvulas conjugadas de cuatro cilindros, una modificación del engranaje utilizado en las bielas de 120 grados del Gresley para tres cilindros para adaptarse a las bielas de 135 grados del modelo de cuatro cilindros, Holcroft escribió el motor para la Railway Gazette , mientras. Lawrence describió el motor y posteriormente su engranaje en Model Engineer [4] .