El engranaje de válvulas accionado por cadena Bulleid es un tipo de engranaje de válvulas de locomotora de vapor diseñado por Oliver Bulleid durante la Segunda Guerra Mundial para su uso en sus diseños del Pacífico (4-6-2) . Era peculiar del Ferrocarril del Sur en Gran Bretaña y se tomó prestado de la práctica de los vehículos de motor en un intento de crear un diseño compacto y eficiente con un mínimo de requisitos de servicio.
La decisión de Bulleid de tener tres cilindros, todos accionando el eje acoplado medio de sus clases Merchant Navy y West Country/Battle of Britain , dio lugar a varios problemas. Como cada cilindro debía tener su propio engranaje de válvulas independiente, esto dejaba muy poco espacio para el conjunto de movimiento interior convencional. [1] Esto llevó a Bulleid a diseñar un nuevo movimiento de Walschaerts miniaturizado que fuera lo suficientemente compacto como para encerrar todo el sistema en una carcasa. Los tres juegos de engranajes de válvulas se accionaron desde un cigüeñal auxiliar de tres pasos . [2] Una cadena de transmisión Morse de dientes invertidos corría horizontalmente desde una rueda dentada triple en el eje motriz hasta una rueda dentada loca, desde la cual una segunda cadena corría hacia abajo hasta el cigüeñal. [3] Mediante el uso de dos cadenas, el engranaje de válvulas quedó aislado del movimiento del eje motriz sobre sus resortes. La rueda dentada loca se podía mover para dar a ambas cadenas la tensión correcta, pero en la práctica sólo se ajustaba la cadena vertical. [4]
El cigüeñal auxiliar accionaba tanto las varillas excéntricas como las palancas combinadas del engranaje de válvulas. Las válvulas de pistón eran del tipo de admisión exterior. [5] Las cabezas de las válvulas estaban conectadas mediante una disposición de doble viga, cada una accionada por un eje oscilante vertical ubicado entre las dos vigas y a medio camino entre las dos cabezas, con un eslabón de conexión adicional pivotado justo detrás de la cabeza de la válvula más cercana al frente. Un eje oscilante sellado impulsaba el balancín superior desplazado y el eslabón, y todo el conjunto trabajaba dentro del espacio de escape de la cámara de vapor. La ventaja de tener el vapor de admisión trabajando en las caras exteriores de las válvulas significaba que el volumen bajo presión máxima estaba completamente sellado en los extremos sin prensaestopas susceptibles de fugas.
Los movimientos de la válvula y la biela interior estaban encerrados en un baño de aceite que consistía en una caja vertical de acero ubicada entre los miembros principales del marco, que contenía 40 galones imperiales (182 litros; 48 galones estadounidenses) de aceite. [6] En el baño había aproximadamente 2 pulgadas (51 mm) de profundidad de aceite; la biela interior estaba lubricada por salpicadura y dos bombas rociaban aceite a través de tubos perforados sobre los distintos pasadores de movimiento de las válvulas. [6] [7] Nada de esto fue particularmente revolucionario, ya que fue tomado prestado de la práctica de los motores de combustión interna ; y para su uso con vapor, se estableció una práctica para motores de vapor en Sentinel Waggon Works . Se pensó que la disposición evitaría la necesidad diaria de engrasar todas las piezas móviles y, como estaban protegidas de los elementos, deberían poder correr 100.000 millas (160.000 km) sin atención. Fue esta consideración la que significó el uso continuo del sistema, aunque en forma modificada, en la clase Leader de Bulleid .
En la práctica, el acuerdo tenía varias desventajas. Se desarrollaron grietas en la carcasa del baño de aceite debido a un procedimiento de soldadura incorrecto. [7] La condensación provocó corrosión y el aceite se filtró a través de sellos inadecuados, lo que provocó deslizamiento de las ruedas y peligro de incendio . [8] La sincronización de las válvulas era muy impredecible; esto se ha atribuido al estiramiento de la cadena, aunque Bulleid afirmó que estaba permitido. Las cadenas fueron reemplazadas como parte de un examen de válvulas y pistones aproximadamente entre 30.000 y 36.000 millas (48.000 a 58.000 km), momento en el que estaban considerablemente desgastadas. [4] Este desgaste, en los pasadores y ruedas dentadas de la cadena, podría provocar un alargamiento de las cadenas de hasta 6 pulgadas (15,2 cm). Bulleid afirmó que la cadena bajo carga absorbería una holgura de 3 pulgadas (76,2 mm), y la irregularidad restante de la válvula se corregiría ajustando el corte. [6]
Se considera ampliamente que el estiramiento de la cadena es la causa de las ineficiencias del engranaje, pero otra causa puede haber sido geométrica debido a las proporciones secuenciales de las palancas, especialmente los balancines multiplicadores que transmitían el movimiento limitado del engranaje de válvulas "miniaturizado" al eslabón de unión. accionando la válvula de pistón de largo recorrido. Estos balancines por sí solos habrían dificultado la sincronización precisa de las válvulas, generando tensión en el mecanismo de transmisión, un síntoma del cual sería un aumento en la probabilidad de que la cadena se estire. El alcance máximo de los eslabones de expansión fue de 5,7 cm (2,25 pulgadas). Para proporcionar el recorrido máximo de la válvula de 6 pulgadas (15,2 cm), los balancines multiplicaron el movimiento del cigüeñal auxiliar en una proporción de 8:3. [6] Los efectos del desgaste en las juntas de los pasadores, también multiplicados por la misma proporción, causaban que las aperturas de las válvulas variaran entre cilindros incluso si el conductor mantenía el mismo corte. [9]
Una complicación adicional fue el comportamiento impredecible del inversor de vapor del tipo Eastleigh empleado. [7] Si este inversor se comportaba mal bajo las presiones fluctuantes presentes en la caja de vapor, la locomotora parecía tener voluntad propia. [10] Por ejemplo, si el inversor se pusiera en marcha completa, la holgura en el movimiento haría que las válvulas sobrepasaran su recorrido completo diseñado. Esto provocaría que la locomotora arrancara como un caballo de carreras desatado, consumiría mucho carbón, expulsaría el fuego de la chimenea y correría el riesgo de sufrir un violento deslizamiento a alta velocidad.
Estos problemas combinados contribuyeron al eventual reemplazo del engranaje por tres juegos separados de engranajes Walschaerts montados de manera convencional.