ホルクロフトバルブギア

ホルクロフト弁装置は、ハロルド・ホルクロフトが設計し特許を取得し、サウス・イースタン・アンド・チャタム鉄道(SECR)の3 気筒蒸気機関車に使用された、複合弁装置の一種である。これはグレズリー複合弁装置と多くの類似点があり、グレズリーの 3 気筒設計のすべてに最終的に使用された。これは、3 気筒設計の中央のシリンダーを駆動するために、バルブ スピンドルの代わりにコンビネーション レバー アセンブリを使用する点で、グレズリーの操作方法と異なっていた。これは、たわみ、ブッシュの摩耗、バルブ スピンドルの熱の影響の問題を排除できるなど、グレズリーの設計よりも操作上の利点があった。

グレート・ウェスタン鉄道のスウィンドン工場で働いていたとき、ホルクロフトは3気筒蒸気機関車用の共役バルブ装置を考案し、特許を取得しました（1909年）。この装置により、内側バルブの動きを外側バルブの動きから導き出すことで、内側シリンダーのバルブ装置をなくすことができました。これは、シリンダーブロックの後ろにあるレバーのアセンブリによって行われました。

少し後になって、グレート ノーザン鉄道のナイジェル グレズリーが、独自の共役バルブ ギアの応用を設計し、特許を取得しました (1916 年後半)。この応用には、傾斜の異なる 3 つのシリンダーに適用できるようにするため、さらなる開発が必要でした。グレズリーは ARLE に関わっており、1919 年 1 月にグレズリーのキングス クロスにあるオフィスでホルクロフトと会いました。ホルクロフトは、シリンダーとバルブの軸を斜めにすることで、グレズリーのバルブ ギアが内部バルブを操作し、バルブ イベントを正しい関係に維持できるようにする実用的な提案を考案しました。

1917年、ホルクロフトはSECR用に3気筒4-4-0の提案を行った。これにはシリンダーの後ろに内側のバルブを駆動するための結合機構が含まれていたが、これは採用されなかった。1919年2月、ホルクロフトはSECRの主任機械技師 リチャード・マンセルからSECR Nクラス2-6-0の3気筒バージョンの設計を依頼され、これがN1となった。この設計では、先行する連結輪がギアに必要な領域を妨害するため、シリンダーの後ろに機構を配置することは実用的ではないことが判明した。このため、フレームの前部近くに取り付けられたレバー機構に動きを前方に伝えるサイドロッドを備えた設計に変更する必要があった。このようにして、元の「すっきりとした」コンパクトさという利点の一部が失われ、このギアの利点の1つである機械的剛性も失われた。^{[1]このギアは、唯一の}K1とU1クラスの最初のものにも使用された。

しかし、長期的には、ホルクロフトのギアはサザン鉄道で継続されず、さらに SR の 3 気筒機関車は 3 セットのバルブ装置付きで製造されました。たわみは、挙げられた欠点の 1 つでした。

3 気筒機関車は 2 気筒機関車に比べていくつかの利点がありますが、2 気筒機関車に比べて大きな欠点は、通常、日常的なメンテナンスが不便なフレーム間に取り付けられる 3 つ目のバルブ ギア セットが必要になることです。結合機構により、3 つ目のバルブ ギア セットが不要になり、横方向レバーのやや単純な配置に置き換えられます。

共役歯車は実質的に機械的な加算機であり、内側のシリンダーのバルブの位置は 2 つの外側のシリンダーの位置の合計ですが、方向が逆です。また、4 気筒蒸気機関車で一般的なように、外側のシリンダーと内側のシリンダーの間にある揺動レバーと考えることもできますが、ピボット ポイントはもう一方の外側のシリンダーからのレバーによって前後に動かされます。詳細については、 グレズリー共役バルブ ギアを参照してください。

N1 では、シリンダーの後ろに結合装置を取り付けるのは現実的ではないことが判明したため、ホルクロフトは設計を見直してシリンダーの前に装置を取り付ける必要があった。彼は、グレズリーの結合バルブ装置のように、バルブ スピンドルの延長部分を使用することを望まなかった。代わりに、ホルクロフトは、バルブ スピンドルの前後の動きを制御する組み合わせレバー アセンブリの動作 (「生」蒸気をシリンダーに取り入れ、「使用済み」蒸気をポートから排出する) を、「内側」バルブ スピンドルのレバーに接続されたピボット ポイントに持ち込んだ。^[2]ホルクロフトのバリアントは、グレズリーの「結合」設計よりも優れていた。バルブ タイミングは、バルブ スピンドルの熱膨張や、過酷な使用時の結合アセンブリのたわみによって生じる変化の影響を受けなかった。^{[3]また、結合機構のほとんどが}機関車フレームの外側に配置されていたため、検査ピットなしでアクセスでき、メンテナンス上の利点もあった。 ^[3]

ハロルド・ホルクロフトは、小型の蒸気機関車旅客牽引模型の設計の先駆者であるカーリー・ローレンスの親友だった。1940年代初頭、ローレンスは2 1/2インチゲージの4-6-2、4気筒機関車タグボート・アニーを製作し、ベイカー弁装置を使用する予定だった。配置の複雑さが困難であることが判明したため、ホルクロフトが4気筒共役弁装置で救いの手を差し伸べた。これは、グレズリーの3気筒用120度クランクで使用されていた歯車を、4気筒モデルの135度クランクに合うように改良したものである。ホルクロフトはRailway Gazetteに機関車について書き、ローレンスはModel Engineerで機関車と後にその歯車について説明した。^[4]

• クラーク、ジェレミー：「RELマウンセルの機関車、第3部：「モーグル」ファミリー - SECR」（スチームワールド、2008（248））、pp.38-41
• ホルクロフト、H.：「機関車用共役バルブギア：その歴史と開発」（エンジニア：181、1946年）、2月15日：pp.145-147; 2月22日：pp.168-170; 3月1日：192-193
• ミドルマス、トム：「ウールワース」— ウーリッジ兵器廠の主力機関車製造への試み」（バックトラック、1990（4））、pp. 148-54