Vauclain- yhdiste tai Vauclain - järjestelmähöyrykone on kaksinkertaisen paisuntaveturihöyrykoneen tyyppi , jonka amerikkalainen insinööri Samuel Vauquelin ( Baldwin Locomotive Worksin johtaja ja tuleva presidentti ) loi vuonna 1889 (patentti US406011A , päivätty 25. kesäkuuta 1889 ) ja sai jonkin verran jakelua vuonna 189 1900. Tämän moottorin ominaisuus oli, että sylinterit sijaitsevat toistensa yläpuolella, siirtäen vääntömomentin yhteiseen liukusäätimeen , ja niitä ohjataan yhteisellä höyrynjakomekanismilla käyttämällä yhtä monimutkaisen mallin sylinterimäistä kelaa .
Yhdistelmähöyryveturit yleistyivät 1800-luvun jälkipuoliskolla, koska kaksoislaajennuskoneiden käyttö mahdollisti tehokkuuden lisäämisen ja siten pienensi polttoaine- ja vesikustannuksia [1] . Suosituin oli ristisekoituskone, jossa oli poikkisylinterijärjestely, eli kun korkea- ja matalapainesylinterit sijaitsivat eri puolilla. Tässä tapauksessa lähdettäessä kattilasta tuli höyryä vain toiselta puolelta sylinteriin, mikä johti hallintavaikeuksiin. Myös oikealle ja vasemmalle puolelle saattoi syntyä erilaisia voimia, mikä lisäsi rakenteen kulumista. Tämä lisäsi korjauskustannuksia ja vähensi käytön säästöjä.
Vauclin-koneen avainkohta on sen höyryn jakautuminen, joka ei koske vain puolan keskiosaa, vaan myös erikoiskanavia on lisätty päihin, jotka yhdistävät korkeapainesylinterin ulostulon matalapainesylinterin sisääntuloon. Kun korkeapaineinen höyry tulee korkeapainesylinterin yhdelle puolelle, toiselta puolelta poistuva matalapainehöyry kulkee höyrynsäätöventtiilin läpi koneen vastakkaiselle puolelle ja matalapainesylinteriin; poistohöyry matalapainesylinterin vastakkaiselta puolelta poistuu puolestaan venttiilin keskiosan kautta putkeen. Molemmat sylinterit sijaitsevat toistensa päällä ja niiden männänvarret ovat yhdensuuntaiset ja yhdistetty yhteiseen liukukappaleeseen, minkä ansiosta ne liikkuvat samanaikaisesti. Korkeapainesylinteri sijaitsee pääsääntöisesti matalapainesylinterin yläpuolella, mutta joskus mittoihin sovitusolosuhteista johtuen se voi olla sen alapuolella. Ensimmäisessä tapauksessa kelasylinteri sijaitsee korkeapainesylinterin takana; toiseksi myös tehosylintereiden takana, mutta jo lähempänä korkeuden keskikohtaa [2] . Höyrynjakomekanismi oli pääosin Stephenson-järjestelmä, yhtenä yleisimmistä noina vuosina.
Höyryveturin kummallakin puolella oli oma erillinen moottori, kuten perinteisissä höyryvetureissa. Tämä mahdollisti korkea- ja matalapainesylintereiden poikittaisjärjestelylle ominaisten sivujen välisten liitäntöjen poistamisen. Myös tarve syöttää matalapainesylinteriin korkeapainehöyryä lyhyesti liikkeelle lähdettäessä poistettiin, jolloin höyryn imukammion tarve poistettiin. Itse Vauquelin-kone osoittautui melko kompaktiksi ja vain ei paljon tavallista suuremmiksi; ensi silmäyksellä se ei ole heti tunnistettavissa, vain edestä katsottuna kolmas sylinteri iskee.
Nelisylinterisen Vauquelin-yhdistelmäkoneen käytöllä yksinkertaisen kaksisylinterisen sijaan ei pyritty lisäämään vetovoimaa , jota rajoittaa ensisijaisesti vetopaino, vaan vähentämään tarvittavaa höyryn määrää ja näin ollen vettä ja vettä. polttoainetta säilyttäen samalla tehon. Vauquelinin laskelmien mukaan matalapainesylinterin tulisi olla halkaisijaltaan noin 70 % suurempi kuin korkeapainesylinteri, ja se olisi kaksi kertaa tehokkaampi kuin yksinkertainen höyrykone. Käytännön kokeet vuonna 1900 osoittivat, että polttoainesäästöt vaihtelevat 15-45 % käyttöolosuhteista riippuen, kun taas sylinterien välisen voimien symmetrisen jakautumisen vuoksi matalapaineisen sylinterin halkaisijan tulisi olla 66 % suurempi kuin korkean sylinterin halkaisija. painesylinteri, joka on noin 20 % suurempi kuin saman tehoisen yksinkertaisen koneen sylinterin halkaisija; Tästä syystä vetureissa, joissa on pieni halkaisijaltaan vetopyörät , on liikkuvan kaluston alempaan välykseen sovitusolosuhteiden mukaan sijoitettava matalapainesylinterit yläosaan.
Moottorin suunnittelu osoittautui varsin edistykselliseksi ja sen keksinnöstä vuonna 1891 Samuel Vauquelin palkittiin John Scott - ja Elliot Cresson - mitalilla . Baldwin-yhtiön esitteen mukaan vuoteen 1900 mennessä 140 operaattoria käytti Vauquelin-höyryvetureita, mukaan lukien 1. luokan rautatiet, kuten Baltimore ja Ohio Railroad , Chicago, Milwaukee ja St. Paul Railway , Erie Railroad , Lehigh Valley Railroad , Norfolk ja Western Railway sekä Philadelphia ja Reading Railroad ja monet muut ovat ostaneet yhden tai kaksi prototyyppiä koekäyttöön.
Tällaisia höyryvetureita ajettiin myös Pohjois-Amerikan ulkopuolella, mukaan lukien Australiassa ja Uudessa-Seelannissa. Myös Venäjän valtakunnan rautatiet hankkivat niitä, mukaan lukien vuosina 1895-1900 rahtityyppi 1-5-0 sarja E (2 kpl), tyyppi 1-4-0 sarja X (235 kpl) ja matkustajatyyppi 2 -3-0 sarja B (88 kappaletta); Vuonna 1900 venäläinen Putilov-tehdas rakensi kaksi höyryveturia 0-4-0 sarjan Chn sellaisella koneella .
Tämän moottorin suosio oli kuitenkin lyhytikäinen, koska toiminta paljasti useita puutteita sen suunnittelussa. Ensinnäkin havaittiin liukuohjaimien epätasainen kuluminen, mikä johti niiden useampaan korjaukseen. Syynä tähän oli se, että todellisissa käyttöolosuhteissa korkeapainesylinterin ja matalapainesylinterin voimien symmetria ei säilynyt, mikä johti ei-toivottuihin vääntömomentteihin. Tulistimen käytön alkaessa kävi ilmi, että tulistetun höyryn kaksoislaajennuksesta saadut säästöt lisäävät vain vähän tehoa ja tasoitetaan yhdistelmäkoneiden kalliilla korjauksilla. Noina vuosina höyryvetureita rakennettaessa tehdas ei vielä valettu höyrykoneiden sylintereitä rungon kanssa, vaan kiinnitti ne jälkimmäiseen pulteilla. Tämän ansiosta Vauquelin-koneet pystyttiin irrottamaan veturista seuraavan korjauksen yhteydessä ja korvata ne yksinkertaisilla, minkä monet kuljettajat tekivät.