Engranaje de válvula Gab

El mecanismo de válvulas Gab fue una forma temprana de mecanismo de válvulas utilizado en los motores de vapor . Su forma más simple permitía detener y poner en marcha un motor. Una forma doble, utilizada principalmente en las locomotoras de vapor , permitía una fácil inversión de marcha. ^[1]

La palabra gab o gabb puede derivar de una palabra que significa boca, registrada por el Oxford English Dictionary en 1724, y probablemente de origen medieval a partir de otras formas relacionadas con el chisme o la charla ociosa. El OED también le da al sentido de gab en la máquina de vapor como una muesca en el mecanismo de válvulas como posiblemente de origen flamenco , de la palabra gabbe . Esto se cita en el OED de 1792. ^[2] El OED también cita el obviamente derivado gab-lever de 1839. ^[3]

Uno de los primeros mecanismos de válvulas autoactuantes utilizados en las máquinas de vapor fue el mecanismo de válvulas excéntrico. Este mecanismo colocaba una excéntrica en el cigüeñal de la máquina , que a su vez impulsaba una correa y una varilla larga hacia el husillo de accionamiento de la válvula. Se trataba de un mecanismo de válvulas simple, pero funcionaba bien en motores rotativos que funcionaban de forma continua durante largos períodos y en una sola dirección. Para los primeros motores de molino, esto era aceptable.

La forma más simple de mecanismo de válvulas gab o "embrague gab" era una simple muesca en la varilla de la válvula, donde se enganchaba sobre el eje de la válvula. Una palanca manual permitía levantar esta muesca, desacoplando así el mecanismo de la válvula y deteniendo rápidamente el motor.

Cuando era necesario parar y poner en marcha un motor con precisión, como en el caso de un motor de bobinado , era útil hacerlo mediante el mecanismo de válvulas. Esto permite detener el motor en una fracción de revolución, mientras que el uso de un acelerador o una válvula de parada en el suministro de vapor ralentizaba el motor gradualmente y, por lo tanto, sería mucho menos preciso.

Los motores de bobinado para pozos de minas debían invertirse para elevar y bajar la jaula del pozo. Estos motores comenzaron utilizando el mecanismo de válvula excéntrica deslizante , con un embrague gab. El excéntrico está suelto en el cigüeñal y puede girar libremente entre dos topes. Estos topes representan las posiciones en las que el excéntrico hace funcionar el motor en cada dirección. Cuando el gab se desacoplaba y el cigüeñal se detenía, se utilizaba la palanca manual para impulsar las válvulas del motor en reversa, lo que también restablecía el excéntrico en la posición opuesta. Ahora se podía volver a acoplar el gab y el motor se volvía a poner en marcha en la dirección opuesta.

Con el desarrollo de las primeras locomotoras de vapor, la marcha atrás se convirtió en una necesidad evidente. La Locomotion de Stephenson utilizaba excéntricas deslizantes ^[4], aunque pronto se consideraron poco prácticas debido a la falta de acceso a los ejes de manivela que actuaban como eje de soporte y cigüeñal. Un método un tanto artificial utilizado para la réplica de la Locomotion es colocarla en una vía con los extremos elevados, de modo que la locomotora pueda rodar hacia atrás por su propio peso y reajustar sus propias excéntricas ^[4] . Una mejor solución era utilizar excéntricas fijas, pero proporcionar dos de ellas, una para cada dirección. La excéntrica y la dirección requeridas se seleccionaban activando solo una palanca a la vez ^{[5] .}

Los primeros engranajes de válvulas de las locomotoras utilizaban dos válvulas "abiertas", una al lado de la otra, cada una de las cuales (cuando se acoplaban) podía engancharse en el mismo pasador. Si ambas válvulas se acoplaban simultáneamente, se atascaban, probablemente dañando la varilla de la válvula. En la plataforma de una locomotora ruidosa sin suspensión y con una plataforma de vía en mal estado, se sabe que esto era la causa de las averías, ya sea por error del conductor o porque una válvula suelta se deslizaba y se acoplaba accidentalmente. Como las válvulas, a diferencia de lo que ocurría en la locomotora estacionaria, estaban alejadas del conductor, estaban provistas de amplias mordazas en forma de V para ayudarlas a acoplarse con los pasadores.

Una mejor solución era utilizar una única válvula de doble cara. Estas inicialmente tenían forma de X y se ubicaban entre los dos pasadores de conexión. ^[5] Las válvulas en X también solían invertirse, de modo que la válvula se colocaba en el eje de la válvula y los pasadores se conectaban a las varillas excéntricas. La válvula ahora permanecía fija verticalmente y los pasadores se movían hacia arriba y hacia abajo para acoplarlos. Esto se hacía uniendo ambos pasadores con una barra vertical corta. La palanca de inversión del conductor ^{[nota 1]} movía el centro de esta barra, y por lo tanto los pasadores, hacia arriba y hacia abajo para acoplarse uno a la vez con las caras opuestas de la válvula en X.

Otro mecanismo, utilizado en las locomotoras de Stephenson en la década de 1830, fue el "gab acoplado". ^{[6] [7]} Se utilizaban dos gabs abiertos, como para el gab abierto manual, aunque en este caso ambos eran operados automáticamente por una sola palanca inversora . Uno era accionado por una manivela acodada , el otro a través de un varillaje inversor de esta, de modo que cuando uno se acoplaba el otro ya estaba levantado.

La forma final del mecanismo de válvulas GAB fue el GAB "cerrado". Al igual que el GAB en X, se trataba de un par de GAB acoplados, aunque en este caso estaban orientados hacia adentro y había un solo pasador entre ellos. Una vez más, los GAB eran accionados por los excéntricos y el pasador accionaba el eje de la válvula.

El uso del trabajo expansivo ya se reconocía para los motores estacionarios , aunque esto generalmente solo se requería para motores que trabajaban bajo una carga constante. Al cerrar el suministro de vapor antes de tiempo, se permitía que el vapor dentro del cilindro se expandiera mientras realizaba trabajo contra el pistón. Esto proporcionó ahorros considerables en la eficiencia del consumo de carbón y agua. ^{[nota 2]} En 1844, William Williams, un fabricante de modelos para Stephenson, realizó la notable invención de darse cuenta de que si se convertía un espacio cerrado en un enlace curvo, de modo que encajara perfectamente con el pasador durante todo su recorrido, entonces el mecanismo de válvulas también podría colocarse en una posición intermedia, y que esto también tendría el efecto de proporcionar un trabajo expansivo. Este mecanismo fue el génesis del conocido mecanismo de válvulas Stephenson . ^[5]