OBTURATEURS. 4KT

Obturateurs.

Les obturateurs sont les organes qui semblent se prêter le plus difficilement à une définition cinématique. Par suite de la grande variété de formes qu'ils présentent, ils paraissent tout d'abord pouvoir être rangés dans une série de classes, mais on ne tarde pas à reconnaître que cette classification n'est pas complètement rigoureuse. On rencontre, en réalité, dans la pratique, des clapets à charnière, des clapets circulaires, des soupapes à piston, des robinets, des tiroirs à rotation, coniques, plans et cylindriques, les tiroirs à mouvement rectiligne des machines à vapeur, des soupapes équilibrées, à soulèvement ou à glissement, des soupapes automatiques ou non, telles que la soupape à gorge, la cataracte, les vannes ordinaires et à galets pour roues hydrauliques et turbines, les portes d'écluses, etc. Tous ces organes sont bien tous, en réalité, des obturateurs, c'est-à-dire qu'ils servent à produire, à un moment donné, une division dans une capacité renfermant un organe de pression, mais ils sont de formes si variées et ils présentent cinématiquement des difTérences si prononcées, qu'il semble à peu près impossible de les embrasser tous du même point de vue. A ma connaissance, il n'a été fait jusqu'ici, dans ce sens, aucune tentative. Une pareille omission, pour un sujet d'une telle importance, ne peut guère s'expliquer que par l'exclusion dont les machines à organes de pression ont été généralement l'objet dans presque tous les traités de cinématique. J'ai essayé, dans d'autres publications*, d'établir une classification des obturateurs fondée sur celles de leurs propriétés œnstruclives qui peuvent être considérées comme caractéristiques, c'est-à-dire qui se trouvent toujours utilisées dans les diverses applications. J'ai été ainsi amené à distinguer :

1^ Les Obturateurs par glissement, qui comprennent comme subdivisions :

a. Les robinets et les tiroirs à rotation ; 6. Les tiroirs à mouvement rectiligne;

* V. KoMiructionêlehre fur den MaschmenbaUf 1862, p. 848, et le Constructeur ^ ûdition française, p. GQ2,

488 ANALYSE DBS ÉLÉMENTS CONSTRUGTIPS DES MACHINES.

2^ Les OsTORATEuns PAR souLÈYEMENT, qui Comprennent de même :

a. Les clapets ou soupapes à articulations ;

b. Les soupapes à levée rectiligne.

La principale différence entre ces deux classés consiste en ce que, dans la première, la pression du fluide ne tend pas à repousser ou à rapprocher de Touverture qu'elle doit fermer la partie mobile de Fobturateur, tandis que c'est précisément ce qui a lieu dans les oblurateurs de la seconde classe, qui sont ouverts, dans un sens, et fermés, dans Tautre, par le courant du fluide. Pour ce motif, ils sont très-propres à fournir des organes automatiques, ce qui n'a pas lieu avec les premiers.

. Bien que cette division soit satisfaisante, sous certains rapports, et qu'elle offre même un certain caractère de profofKleur, elle ne répond pas cependant a toutes les exigences. Elle est, en réalité, basée sur les résultats d'un examen tout extérieur. Comme classification, elle devient même insuffisante pour certains cas cxlrâroes; ainsi, par exemple, certaines soupapes à soulèvement, qui se construisent comme valves équilibrées, ne possèdent évidemment pas la propriété que nous avons indiquée comme caractéristique pour les obturateurs par soulèvement, en général. D'un autre côté, cette classification reste, en définitive, sur le terrain de Tancien système descriptif, puisque la définition à laquelle elle correspond n'explique réellement rien et surtout n'assigne nullement aux obturateurs la place qui leur convient dans la série des dispositifs cinématiques» Maintenant que nous sommes familiarisés avec les conceptions ciné* matiques par une série d'exercices analytiques et que les principes généraux sont établis, il nous est possible de donner une définition qui pénètre réellement jusqu'au cœur du sujet, définition qui est la suivante : Les dispositifs d'obturation sont les mécanismes d'arrêt et, dans certaines circonstances, les freins des organes de preÈ^ sion.

Parmi ces mécanismes d'arrêt, nous retrouvons, d'ailleurs, les deux variétés examinées précédemment. Les soupapes automatiques constituent, en réalité, des mécanismes d'arrêt courants, c'est-àdire ceux dans lesquels le mouvement de la pièce d'arrêt, empêché dans une direction, est possible dans la direction opposée, tandis qu'il faut ranger parmi les mécanismes d'arrêt à repos les obturateurs par glissement et les soupapes équilibrées, sur lesquelles il

est nécessaire d'exercer une action extérieure pour les amener dans la position de fermeture ou dans celle d'ouverture. I^ clapet usuel de pompe (fig. â51} correspond à l'cncliquelage courant, avec cliquet ordinaire (/ig. 350). Le clapet b est le cliquet qui empêche l'organe d'arrât a, l'eau, de prendre un mouvement descendant. Le tuyau c, qui porte l'articulation du clapet b, correspond au pont c de la tige dentée. On doit considérer comme tout à Tait secondaire cette circonstance que, dans le clapet de cuir, l'articulation se trouve composée d'un corps flexible; on utilise, . • en elTet, également, dans la pratique,

des clapets dont les articulations sont constituées par de véritables couples « de cylindres. La ductilité de l'organe de pression vient ici se substituer aux dents dans la pièce qu'il s'agit d'arrêter.

La fermeture à robinet {fig. 352) Fij. sso. correspond à un mécanisme d'arrêt ^^

à repos, à celui, par exemple, que représente la figure 329. Le dispositif d'arrêt de la figure 3S3, qu'on rencontre dans la machine à calculer {arillimo mètre) de Thomas, offre également une analogie complète avec le robinet. La pièce d'arrêt a (qui peut tourner autour de son centre fixe) correspond à J'eau, dans la figure 352; la pièce b, lorsqu'elle a tourné

Ti$. xiL Fis ssi.

d'un certain angle, n'oppose aucun obslaclc au mouvement de la roue a; mais, dans la position indiquée sur la figure, elle empêche toutâ rotation de celte roue, dans un sens ou dans l'autre. Le

460 ANALYSE DEB ËLËIEIJTS CONSTHUCTIFS DES HACHIKES.

pont c contient deux éléments, destinée à guider respectivement a

et &, exactement comme dans la figure 352.

La valve interposée dans une conduite d'eau ou de vapeur (/ïj. 355) correspond au dispositif d'arrêt à repos de la figure 354; a est la

pièce d'arrêt, h le registre ou la dent d'arrêt, e le pont qui sert à guider les deux pièces.

Les soupapes équilibrées de tout genre sont des organes d'arrêt, disposés de manière que la pression du fluide aflccte le moins pos-

sible leurs mouvements. Le lecteur pourra trouver facilement un grand nombre d'autres analogies, puisqu'il ne s'agit pas ici simple-

* OBTUIt\TEUnS. m

ment d'une ressemblance de forme, mais bien d'une véritable correspondance d'efTets.

Si l'on vient à ouvrir une soupape d'une quantité assez Taible pour que l'organe de pi-cssion, on traversant l'ouverture, soit obligé de prendre une très-grande vitesse, le mécanisme d'arrêt arrive à fonctionner comme frein. Les deux genres de mécanismes se transforment donc ici l'un dans l'autre; nous avons déjà fait précédemment (§ 122) une remarque analogue au sujet de mécanismes composés d'éléments rigides.

L'analogie entre les mécanismes d'arrêt formés de corps rigides el tes mécanismes d'arrêt fluides existe également lorsque ces derniers se trouvent utilisés dans des mécanismes complets et dans des machines. A l'encliquctage de la figure 556, dont il a été précédemment question, correspond le mécanisme de la figure 557, qui n'est autre chose qu'une pompe élévatoire ordinaire. Le corps de pompe c correspond au pont c de t'cncliquetage ; le clapet d'aspiration au cliquet inférieur b; le clapet du piston au cliquet supérieur 6,; enHn, l'accouplement prismatico-cylindrique du piston et du

corps de pompe à l'accouplement prismatique entre le coulisseau c^ et le pont c.

L'encliquetage à double efTet de la figure 358, que nous connaissons déjà, se trouve avoir exactement sa contre-partie dans la pompe de Stoltz {fig. 359). Cette pompe est, en effet, reproduite, pièce par pièce, dans Tencliquetage : les deux pistons, avec leurs tiges c et Cp correspondent aux deux coulisseaux cet c^; les clapets b et 6^ aux cliquets bctb^; les corps de pompe, avec leur bâti, aux glissières et au bâti de Tencliquetage. On retrouve également dans la pompe le recul de chaque cliquet sur un nombre de dents double de celui dont il fait avancer la pièce; Teau rencontre, en effel, le piston aspirant avec une vitesse double de celle qu'elle possède pendant le refoulement. La juxtaposition des corps de pompe, telle qu'elle existe dans la figure, ne constitue pas une condition essentielle; il existe, en effet, certaines dispositions dans lesquelles les corps de pompes sont établis l'un au-dessus de l'autre et ont le même axe ; dans ce cas, l'une des tiges de piston peut pénétrer, par exemple, à la partie inférieure de premier corps de pompe, et l'autre tige à la partie supérieure du second*.

L'encliquetage à double effet de Lagarousse, reproduit dans la figure 360, trouve sa contre-partie dans la pompe à double effet de YosE (fig. 361). L'analogie se poursuit ici dans chaque détail; de même que le cliquet 6^ le clapet b^, dans son mouvement rétrograde, se déplace, par rapport à l'organe a, du double de sa course; en d'autres termes, la vitesse de chacun des deux pistons, par rapport à l'eau, est égale au double de ,1a vitesse absolue de ces pistons.

De la même manière, il serait facile de montrer l'analogie d'autres types de pompes avec des encliquetagcs. Entre ces deux espèces de mécanismes, les seules différences qui puissent ou doivent exister sont celles qui tiennent à la ductilité de l'organe de pi*ession. On peut donc dire, en résumé, que les pompes à piston et à soupapes sont des encliquetages liquides.

Cette proposition, qui nous permet d'embrasser d'un seul coup d'œil les différents systèmes de construction des pompes, nous parait extrêmement instructive et de nature à simplifier singulière-

• Dans la pompe de Prunier, qui figurait à rcxposilion de Vienne, les deux corps de pompe sont conaxiaux et la tige du piston supérieur qui est creuse est Iraversée par celle du piston inférieur, de telle sorte que ces tiges pénètrent, en réalité, toutes les deux par le haut du corps de pompe.

UBTUnATBOftS. 403

ment toute la question. Un point qui mérite d'ëire signalé, c'est que les encliquetages courants, de même que les pompes à piston et à soupapes, avaient déjà atteint un certain degré de perfection avant l'introduction de la machine à vapeur ; il convient d'ajouter que les cliquets d'arrêt et d'encliquetage, de môme que les soupapes à soulèvement, étant dos dispositifs à clôture de force, sont entrés de bonne heure dans le cours naturel du développement des machines. Nous devons également constater qu'il existe, de nos jours, une tendance marquée à substituer au mouvement automatique et à clôture de force des soupapes un mouvement desmodro-

mique, dont on trouve des exemples parlants dans les pompes à tiroirs et dans d'autres systèmes analogues.

Les machines k colonne d'eau et les machines à vapeur, sous leur forme ordinaire, offrent, d'une manière générale, la même disposition que les pompes à piston et à soupapes, c'est-i-dire que les en- ' cliquetages fluides, et elles sont également à simple ou à double effet. Au point de vue du fonctionnement, elles en diffèrent en ce que l'organe de pression n'est plus l'organe déplacé, et constitue, au contraire, l'organe moteur du mécanisme. Dans ces conditions, les obturateurs ne peuvent plus être automatiques et doivent ôlre mis en mouvement avec clôture par chaîne. Toutefois la relation générale de leur mouvement avec celui du piston est la même que

dans les pompes. Pour que ce mouvement puisse, d'ailleurs, s*effcctuer, sans entraîner une trop grande dépense de force, on fait usage de dispositifs d'arrêt fluides à repos, c'est-à-dire d'obturateurs à levée équilibrés et (ce qui est préférable pour les machines à vapeur en particulier) d'obturateurs à glissement, auxquels le mécanisme de distribution communique le mouvement nécessaire. Nous pouvons donc dire que les machines à vapeur à piston^ les machines à colonne d'eau^ etc. y sont des encliquetages fluides renversés. Nous nous réservons, du reste, de revenir plus tard sur cette question.

§ 127. Des ressorts considérés comme éléments de machines.

Nous connaissons, d'après nos précédentes recherches, le rôle que jouent les ressorts dans les chaînes cinématiques. D'après le paragraphe 42, les ressorts sont de véritables éléments cinématiques ductiles et peuvent être disposés pour une direction quelconque de la force de clôture, tandis que les organes de traction et de pression ne sont susceptibles d'être utilisés que pour une direction unique de cette force. Munis de crochets d'attache ou d'autres organes de fixation, les ressorts deviennent des membres de chaînes cinématiques. Il résulte incontestablement des considérations précédentes que les ressorts doivent être compris dans la série des éléments constructifs des machines.

Conclusions de l'analyse précédente.

L'analyse précédente des éléments constructifs des machines nous a conduits à un grand nombre de résultats qui sont loin d'être sans importance. En premier lieu, elle nous a montré que tout ce que Ton comprend généralement sous la désignation commune d'organes, de détails ou d'éléments constructifs de machines, con-