SUR
Par M. THAREAU
Ingénieur-Inspecteur de TAssociation des Industriels de France pour prévenir
les accidents.
On comprend facilement quel intérêt il y aurait à pouvoir arrêter rapidement une transmission quand il se produit un accident ; on aurait souvent chance d'en diminuer la gravité, sinon de Téviter complètement.
Pour arrêter une transmission, il faut arrêter le moteur qui la met en mouvement ou bien la rendre indépendante de ce moteur.
On a imaginé beaucoup de systèmes pour pouvoir arrêter le moteur qui commande une transmission d'un endroit quelconque de l'usine . Le plus simple est de mettre, en des points suffisamment nombreux, des sonneries qui communiquent avec la chambre de la machine à vapeur pour demander rapidement au machiniste, par des signaux convenus, l'arrêt de la machine. Ce moyen, qui doit être employé pour demander Tarrêt dans les cas ordinaires, pour remonter une courroie, par exemple, est absolument insuffisant en cas d'accident, le machiniste pouvant être occupé à sa chaudière ou à tout autre travail qui Téloigne de la machine.
On a donc songé à agir de loin sur la machine elle-même pour l'arrêter, soit par la fermeture de la valve d'entrée de vapeur, soit, pour les machines genre Corliss, en agissant, pour les soulever, sur les palettes qui commandent les obturateurs.
Mais ce moyen est encore insuffisant; car, après l'arrêt d'une machine à vapeur, la transmission qu'elle commande, suivant
qu'elle est plus ou moins chargée, fait encore de IS à 30 tours .par suite de Tinertie du volant et des autres masses qui la composent. Il faudrait donc, non seulement arrêter la machine à vapeur, mais aussi absorber Tinertie des divers organes au moyen d'un frein. Dans ce but, on a proposé la disposition suivante :
La tige de l'excentrique et la tige du tiroir sont reliées de telle sorte qu'on peut facilement les séparer et arrêter instantanément le mouvement du tiroir. Comme on laisse le tiroir en communication avec la chaudière, la vapeur se répand dans le cylindre, agit avec sa pression sur les faces du piston, produisant l'effet d'un frein élastique, et la machine se trouverait arrêtée en deux ou trois secondes.
Dans les ateliers, on pourra relier les divers locaux à ce dispositif spécial par des cordes ou communications électriques.
Nous ignorons si ce système a été appliqué et, par conséquent, quels résultats on pourrait en attendre dans la pratique.
Il nous parait plus simple d'agir avec un frein sur la jante du volant ; ce système a déjà été appliqué et a donné de bons résultats. Nous avons déjà indiqué deux dispositions appliquées, Tune par M. Engel-Gros*, à Mulhouse, l'autre par MM. Brault père etC*% à Choisy-lc-Roi. Mais, dans les deux cas, le frein est manœuvré à la main par le mécanicien, qu'on doit d'abord prévenir ; celui-ci ferme alors son entrée de vapeur et ensuite fait agir le frein. Tout cela demande un temps assez court, il est vrai, mais encore suffisant pour rendre un accident irrémédiable.
Nous avons songé à compléter cet appareil, en le rendant manœuvrable d'un point quelconque de l'usine, de façon qu'il puisse agir sans l'intermédiaire du mécanicien. Cette disposition a été étudiée pour la fabrique de produits céramiques de MM. Emile MuUer et C*% à Ivry ; nous allons la décrire en détail, car nous croyons qu'elle pourrait être utilement appliquée dans beaucoup d'usines. Elle permet, soit de faire agir le frein au moyen d'un déclenchement commandé des différentes salles de l'usine, de manière à arrêter rapidement la machine à vapeur en cas d'accident, soit de
* Voir la Collection de dispositions et appareils pour éviter les accidents publiée par l'Association contre les accidents de Mulhouse, el la brochure sur la mise en marche et Carrét des moteurs industriels, publiée par l'Association des Industriels de France*
le manœuvrer à la main, en temps ordinaire, pour éviter Tarrêt de la manivelle au point mort. En voici la description :
Le frein (fig. 1 et 2) est constitué par un sabot en bois dur, orme ou chêne a, enfermé dans une enveloppe en fonte 6, fixée elle-même au moyen d*un axe, à Textrémité du petit bras c d'un levier, calé sur Taxe horizontal ûf. Le grand bras e agit par son propre poids pour produire la pression du sabot ; un poids ^additionnel f, fixé, à rextrérailé de ce bras, au moyen d'uue vis de pression, permet de régler la distance du centre de gravité à Taxe, de manière à faire légèrement varier la pression du sabot et à obtenir ainsi un arrêt plus
^l^iiSt^^^li^ISSS^SSS^SXl'ii^^^/SfXf)^
^vvm^kmmki.wikm^^kkvskv?^
Fg. 1.
OU moins rapide. Le levier est terminé par une poignée permettant de le manœuvrer à la main; il est engagé entre les deux branches d'une pièce en i^r^/ (fig. 3) en forme d'w renversé, servant à le guider, et vient reposer sur le verrou A, manœuvré par le levier coudé t, relié luimême au déclenchement par la tige rigide l\ le détail de la pièce g est plus facile à suivre sur la figure 3, le verrou et le levier t'y sont indiqués en pointillé.
Le déclenchement (fig. 4) se compose d'un levier coudé k tournant autour de l'axe /, à l'une des extrémités duquel est attachée une tige m^ reliée par des cordons de tirage aux différents postes des ateliers. L'autre extrémité en forme de crochet, vient supporter un levier n sollicité, à son extrémité, par un contrepoids et dont le mouvement
doit commander le verrou du frein, en même temps qu'une valve placée sur le tuyau d'amenée de vapeur. A cet efîet, le levier n est ealé sur un axe o, commandant, directement la valve p sur le tuyau d'amenée de vapeur {flg. 1); en outre, le levier n porte sur sa face inférieure une came q qui vient, dans le mouvement de rotation du levier, accrocber la traverse horizontale r de la bielle s ; celle-ci est
Fig. 1.
reliée par la tige rigide t au levier actionnant le verrou. La traverse r se prolonge de part et d'autre de la bielle et vient s'engager dans les branches d'un étricr m équilibré par un contrepoids v {fig. i) ; ce contrepoids fait équilibre à l'ensemble du système, étrier, bielle et tige de commande, de manière à maintenir le verrou en prise sous le levier du frein, tant que le levier n est dans sa position de repos.
Supposons maintenant qu'il y ait nécessité d'arrêter rapidement la machine : en agissant de l'un des postes de l'usine sur le cordon de tirage, on soulèvera la tige m {tîg. 4); celle-ci entraine avec elle
lOS
le levier k, dont le crochet échappe le contre-crochet du levier. Le levier n n'étant plus retenu, tombe sous l'action du poids placé k son extrémité, en tournant autour de l'axe o qu'il entraîne avec lui, en fermant en même temps la valve placée sur le tuyau d'amenée de vapeur. Lorsque le levier a tourné d'un angle de 11", il rencoiitre la barre horizontale r retenue par la came ; elle suit le mouvement du
Fi
Ml
Fig. 3.
levier n, s'abaisse et, agissant par l'intermédiaire de la tige t sur le levier coudé, elle actionne le verrou, le fait reculer et dégage ainsi la barre de manœuvre du frein, qui tombe sous l'action de son poids propre et produit le serrage du sabot.
Si, au contraire, le mécanicien veut manœuvrer le frein à la main pour l'arrêt normal de la machine, il lui suffira, pour dégager le levier de manœuvre, de tirer sur la lige de commande l, de manière à vaincre la résistance du contrepoids; le verrou fonctionnera comme dans le cas précédent et dégagera le levier du frein ; dès que le mécanicien cessera d'agir sur la tige de commande t ; celle-ci se relèvera sous l'action du contrepoids et, comme le déclenchement n'a pas été
utilisé dans cette manœuvre, il sera toujours prêt à servir pour le fonctionnement automatique du frein.
Sur la tige m commandant le levier A du déclenchement est fixé un contrepoids suffisant pour équilibrer les cordons de tirage, de manière que le levier k reprenne la position de repos indiquée sur la figure, dès que l'on cesse d'agir sur le tirage pour remettre le frein
Fig. 4.
en état quand il a fonctionné. 11 suffît alors de relever le leviern; le crochet et le contre-crochet du levier se prennent automatiquement, en même temps que la bielle se relève sous l'action du coQlrepoids, et le verrou h reprend sa position d'arrêt. On replace le levier de manœuvre du frein, eu agissant à la main sur le verrou. La rotation du levier n est de 61° ; c'est l'angle dont il faut faire tourner la valve pour fermer l'admission de vapeur ; dans son mouvement, il ne rencontre la traverse r et, par suite, n'agit sur le verrou qu'après une rotation de 11° ; il acquiert ainsi pendant celle période une force vive suffisante pour vaincre avec certitude la résistance de frottement au départ.
Le verrou échappe le levier du frein, lorsque le levier n a tourné de 34" ; la valve est alors à demi fermée. Le levier n continue k tour-
ner jusqu'à la fermeture complète de la valve, qui se produit ainsi en même temps que le serrage du sabot.
, Lorsque le frein manœuvre automatiquement, le levier de manœuvre, abandonné à lui-même, tombe avec une vitesse croissante et se trouve arrêté brusquement, dès que le sabot arrive en contact avec le volant; il se produit là un choc inévitable ; pour que la limite de résistance des pièces composant le frein ne soit pas dépassée, il est nécessaire que l'amplitude de la chute se maintienne dans les limites prévues lors de l'établissement du frein. Il faut donc pouvoir régler la position du sabot, de manière à compenser son usure. Pour permettre ce réglage, le sabot en bois a (fig. 2) est ûxé au moyen de vis sur une plaque en fer portée par deux tiges filetées; qui traversent la boite en fonte enveloppant le sabot ; cette boîte est fixée à Textrémité du petit bras de levier c par Tintermédiaire d'une patte portant deux oreilles, que traversent également les tiges filetées ; entre ces oreilles et la boîte du sabot sont interposées des écrous. Il est facile de comprendre que, suivant le sens dans lequel on fera tourner les écrous, on obligera le sabot à s'enfoncer plus ou moins à l'intérieur de l'enveloppe et, par suite, on fera varier sa distance à la jante du volant.
L'action du frein ne doit pas être assez énergique pour arrêter brusquement le volant, car on risquerait de le briser et de pro~ duire un accident plus grave que celui qu'on veut éviter. Il faut qu'il puisse faire encore 4 à o tours. On arrivera à ce résultat par le poids approprié du levier de commande, du contrepoids qu'il porte et de la position de ce contrepoids.
M. Hambruch, de Berlin, a imaginé un système très ingénieux qui permet d'arrêter une machine à vapeur d'un étage ou d'un point quelconque dune usine, tout en faisant agir un frein sur le volant. On emploie, pour cela, une soupape de transmission spéciale et un mécanisme de frein, mis l'un et l'autre en jeu par l'action de la vapeur. Nous reproduisons ci-après la description de ce système :
La figure 5 montre l'ensemble d'une installation dans un établissement industriel. La vapeur, engendrée dans la chaudière p, se rend par la tubulure a dans la soupape de sûreté a, qui peut intercepter la conduite q aboutissant à la boîte à tiroir de la machine à vapeur. Une conduite i, de petit diamètre, part du réservoir d'eau de cette chaudière, parcourt tous les locaux de l'établissement et revient vers la soupape de sécurité a. Cette conduite est ainsi remplie d'eau en temps normal ; on en empêche la congélation, pendant l'hiver, en la faisant passer dans un récipient chargé de sel, où elle se sature et
résiste par cela même au froid. Les robinets à trois voies n n (fig. f») sont des appareils au moyen desquelles on peut interrompre à tout instant la circulation de l'eau dans la conduite i. Ils portent esté"
rieuretnent des branchements t qui conduisent à l'extérieur l'eau s'échappant de i par suite de la manœuvre d'un robinet.
La soupape de sûreté peut, au besoin, fonctionner seule (fig. 7), ou, ce qui vaut mieu.ï, agir de concert avec le frein prévu pour le
Fig- «.
Fis. 7.
volant du moteur. Dans la première disposition, la vapeur entre dans la tubulure a, boulonnée sur le dôme de la chaudière, traverse la soupape de sûreté 6 et se rend à la machine. En haut de la boite a, se trouve un cylindre alésé à deux diamètres et pourvu qu'un piston différentiel c d dont la plus petite section est tournée vers l'intérieur. Là existe un système de leviers à genouillère fge ayant son
point fini en g et reliant b h c JkM moyen des branches e f. En k se trouve une lumière pour la libre communication avec l'atmosphère de la chambre intermédiaire comprise entre les pistons c et d, EnOn, on voit, en haut de Tappareil, le débouché de la conduite d'eau sous pression i parcourant l'usine. Ce mécanisme est disposé de telle sorte que la soupape b s'ouvre ou se ferme selon que le piston différentiel s'élève ou s'abaisse par suite de la manœuvre d'un des robinets n. En effet, lorsque tous ces derniers se trouvent dans la position de la figure 6, le parcours dans la conduite i est libre en tous ses points et l'eau qui la remplit est à la pression existant dans le générateur. Comme celle-ci a la même valeur que la tension de la vapeur, le piston différentiel c d est déplacé de bas en haut, puisque d est plus grand que c : la soupape b est ouverte et l'alimentation de la machine à vapeur s'effectue régulièrement,
Mais si l'on vient à fermer l'un des robinets de façon à fermer la circulation dans la conduite i, on met par cela même toute la portion de cette conduite, comprise entre ce robinet et le dessous du piston différentiel, en relation avec l'atmosphère par le tuyau L L'eau que contenait cette portion de conduite s'écoule, et la pression sur le piston c n'étant plus équilibrée, oblige le système c d k retomber. La soupape b se ferme instantanément ; en même temps, la vapeur, par sa charge directe, augmente l'herméticité de sa fermeture. L'alimentation de la machine à vapeur se trouve ainsi supprimée jusqu'à ce qu'une pression égale à la précédente réapparaisse sans le piston d, par le fait de la fermeture du robinet qui était ouvert.
Il est intéressant d'ajouter qu'une rupture accidentelle des leviers à genouillères détermine toujours la fermeture de la soupape b.
Dans les installations où Ta^îtion d'un frein sur le volant doit être combinée avec la fermeture de l'admission de la vapeur, on emploie les dispositifs représentés par les figures 8 et 9.
La soupape de sûreté précédente est remplacée par un tiroir B, Twq directement à la tige du piston différentiel G D que contient la boite A, reliée à la chaudière par la conduite 2. Ce tiroir se déplace devant les orifices 1, 3, 4, lorsque le liquide sous pression parvient derrière le piston ou disparaît de la conduite 5. La tubulure 1 porte le tuyau qui va à la boîte à tiroir de la machine, et le tuyau 4 dessert le frein de la figure 9, tandis qu'en 3 et 6 sont ménagées deux communications avec l'atmosphère,
La figure 8 montre la position de cet appareil en pointillé dans le cas où le travail s'accomplit régulièrement. L'eau sous pression, arrivant par le tuyau 8, repousse le piston différentiel vers la gauche et éloigne par suite le tiroir de la lumière 1 qui se trouve démasquée ;
no CONGRES DES ACCIDENTS
temps, l'orifice de la conduite du frein 4 communique avec l'atmosphère par la lumière 3, et i se trouve en relation avec 2.
Pig. 8.
Au contraire, lorsque les organes de l'appareil prennent la position représentée en traits pleins dans la figure 8, par suite de l'action de la vapeur sur le piston D et de la disposition de la conlre-preasion en C, les tubulures 1 et 2 ne communiquent plus ensemble et l'admission de la vapeur dans la machine est coupée.
Le tujau 1 estalors mis en relation avec l'atmosphère, et la vapeur de la hol le à tiroir du moteur s'échappe librement, tandis que celle de la conduite 2 trouve une issue en 4 et se rend dans la conduite T du frein et dans la chambre U où elle presse le sabot R du piston S sur la jante du volant de la machine (%.S).
Pour la même raison que noua indiquons précédemment, le diamètre du piston qui porte le sabot doit être calculé de telle sorte que le frein, serré, le volant puisse faire 4 à 5 tours.
Ces appareils procurent une garantie absolue contre la mise en train de la machine motrice, avant qu'on ait terminé le graissage des transmissions, le montage des courroies ; car, dans chaque local de l'usine, on peut rendre impossible l'envoi de la vapeur dans la boîte à tiroir du moteur.
Nous avons dit qu'on pouvait arrêter rapidement une transmission en la rendant indépendante du moteur qui l'actionne. Pour cela, on emploie im débrayage qui doit pouvoir se com-
mander de toutes les parties de Tusine. Nous connaissons deux dispositions de ce genre appliquées à Paris, chez M. Le Maréchal, lamineur de métaux, et chez M. Chaix, imprimeur. Voici la description de la première :
Chez M. Le Maréchal, le système de débrayage se compose (flg. 10)
Lèlrajage auicmatitfoe
Détail
du buttoir
*jr
, .JC
JliiliiiJ
Fig. 10.
d'un manchon fixe monté sur Tarbre récepteur et d'un manchon mobile monté sur Tarbre moteur. Ces deux manchons sont munis de dénis à surfaces hélicoïdales pour leur permettre de s'engrener quand ils sont rapprochés. Pour rendre l'arbre récepteur indépendant de Farbre moteur, il suffît d'éloigner le manchon mobile. Celui-ci pré. sente une joue J' sur le tiers ou le quart de la surface de laquelle est une dent hélicoïdale dont la saillie est exactement celle des manchons.
En face de rinlervalle compris entre les' joues J et J' est un butoir forgé articulé sur la plaque de fondation en b. La largeur Z de ce butoir est égale à la saillie de la dent plus deux ou trois millimètres, et il se termine en bout par une partie inclinée Y.
Supposons les deux manchons embrayés, le mouvement ayant lieu dans le sens de la flèche. Pour opérer le désembrayage, il suffit de projeter le butoir entre les deux joues ; la surface X glisse sur le plan de la joue J, tandis que Y épouse la surface de la dent hélicoïdale de la dent de débrayage en repoussant le manchon mobile. L'arbre M continuant sa rotation, Tarbre R est frappé d'inertie.
La projection du butoir B peut s'obtenir facilement, d'un point quelconque de l'atelier, au moyen d'une transmission de sonnette par équerre E, dont une branche vient pousser le levier B qui, lorsque les manchons sont embrayés, est dans la position B'.
La disposition employée chez M. Chaix ne diffère de la précédente qu'en ce que la projection du butoir est obtenue par Télectricité.
Mais il y a une remarque importante à faire au sujet de ces deux dispositions ou de toute autre analogue consistant à rendre brusquement la transmission indépendante du moteur : la machine à vapeur se trouve tout d'un coup marcher à vide, et si le régulateur ne fonctionne pas très bien, comme cela arrive souvent, il y a à craindre qu'elle ne s'emballe. Le fait ne s'est jamais produit dans les deux établissements dont nous parlons, grâce au bon fonctionnement des régulateurs et à leur bon entretien ; mais il n'en est pas toujours de même.
Nous croyons donc que, si on veut employer une disposition analogue, il est indispensable de la compléter en faisant fermer ladmission de vapeur dans le cylindre par le même mouvement qui produit le débrayage, ainsi que nous l'avons fait pour le frein agissant sur le volant.
