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Fig. 148. — Machine à colonne d'eau & double cffel (coupe verticale).

amenées par un tuyau qui se bifurque en deux branches débouchant en E, E', et, d'auti^e part, avec le canal de fuite F. Les deux masses liquides ne sauraient, bien entendu, se confondre. Elles

demeurent séparées

^."' — --., par le double piston

distributeur GG', que ' \^ \ l'on appelle aussi ii-

\ voir.

f -i La tige g de ce

/ dernier, ainsi que y^ / celle a du piston ré- / cepteur A, s'articu-

lent à Tarbre tournant (fig. 149). La tige a commande ce dernier au moyen d'une bielle ordinaire a\ et d'une manivelle a ; la tige gf, à l'aide d'une bielle d'excentrique g' et d'un excentrique cir-

Fig. Itô.

culaire dont l'excentricité est figurée en y (*)• Ces deux sortes d'organes sont, on le sait, équivalents au point de vue cinématique, sauf cette différence que la manivelle ne saurait s'installer qu'à Textrémité d'un arbre, mais non en un point intermédiaire, ce que permet, au contraire, l'excentrique. Ce défaut est, du reste, compensé, à un autre point de vue, par cette circonstance, que le travail perdu par le frottement est beaucoup moindre, proportionnellement aux cfTorts mis eu jeu, pour la manivelle qu'avec l'excentrique ('). On réserve donc, ainsi que nous venons de le voir, la première à la transmission de la force motrice, dont Tintensité est considérable, et Ton affecte l'excentrique à la commande de la distribution, qui n'exige qu'un effort relativement peu important.

L excentricité y est calée à angle droit sur le bras de manivelle a, qu elle précède de 90® dans le mouvement de rotation. Si nous supposons les bielles assez longues pour que nous puissions faire abstraction de leur obliquité, les droites a' et g' seront considérées comme parallèles à la ligne des points morts; et les pistons A et G (fig. 148) se mouvront de la même manière que les projections M et N (fig. 1 49) des articulations qui leur correspondent.

M6 — Lorsque A se trouve à fond de course à gauche, M est on Mq. En même temps N occupe la position N^, au milieu de son trajet. Le tiroir GG', à cheval sur les lumières C, C, les recouvre toutes les deux. Supposons que le piston récepteur s'avance vers la droite, à une distance du point mort marquée par :

MoM = a (1 — COSÔ).

Le tiroir se portera en même temps sur la droite, en découvrant les lumières d'une quantité :

NqN = 7 sinO.

C) r>» mode de transmission se trouve, dans certaines machines à colonne d*eau.

reiwplacc par d'autres, notamment par des communications hydrauUques (Delaunay.

Court ilémnlaire de mécanique, 1851, p. 569. — Haton de la GoupiUière. Cours

^txpUâtalion det mines. H, 335). H. Davey a également employé une distribution à toc

Hatoo de U GoupiUière. ibidem, II, 333).

[*, Haton de la Goupilliëra. Traité des mécanismes, [u 367.

L'eau motrice E peut donc, dès le premier instant, faire sentir son action impulsive sur la face gauche du piston A (*). Quant au liquide situé sur la face droite de ce dernier, il peut refluer par la lumière C dans le canal de fuite F, sous l'impulsion de ce récepteur.

Une fois celui-ci parvenu au milieu de sa course, et, par conséquent, M au centre du cercle, N se trouve à son point mort de droite, et le centre d'excentrique passe ensuite dans le demi-cercle inférieur, en faisant rétrograder le tiroir, et restreignant progressivement le débouché, en même temps que diminue la vitesse du piston récepteur, aux approches de son point mort de droite. A ce moment, la lumière se trouve complètement refermée, et N esi revenu au centre du cercle.

Au delà de cette position, commence la course rétrograde du piston. N passe du côté gauche du centre, et le tiroir GG' franchit la position d'obturation complète des lumières, qui commencent alors à se démasquer en sens inverse. C donne donc entrée aux eaux motrices fournies par le tuyau E' (*), et C fournit un accès dans le canal de fuite, au fluide dont le cylindre vient de se remplir pendant la course précédente f).

(*) Pour le moment, le tuyau E' ne joue aucun rôle. Son intervention est rêseiTée à la course rétrograde.

(*) E devenant, à son tour, sans objet.

(^) Ce mode remarquable de distribution, qui sert de base à celui de la machine à vapeur, présente une propriété importante. I^ vitesse d'écoulement du liquide à travers les lumières y reste perpétuellement constante.

Si nous donnons, en effet, à l'angle de rotation un accroissement d$, le déplaoeiucut MqM s'accroît de la différentielle :

« sin • </$, OU; si l'on veut :

au sin ( r//,

en introduisant la vitesse angulaire :

ai

que l'influence du volant maintient sensiblement constante. Si donc R désigne le rayon du cylindre, le volume engendré par le piston aura pour valeur :

«n* . «M sin % dtf

et il sera nécessaire, pour le remplir, de fournir un égal volume d'eau motrice. Or le découvrement de la lumière par le tiroir est actuellement le produit de \^

Machines a colonne d*eau. 525

217 — Changement de marche, — Une machine de rotation est susceptible de changement de marche. On peut, après avoir fait tourner l'appareil dans un certain sens, entreprendre d'effectuer la rotation dans le sens opposé (*). II s'agit alors de substituer, à la marche en avantj la marche en arrière, au moyen d'un organe de changement de marche.

Pendant sa course rétrograde, le piston repasse naturellement par toutes les positions qu'il a traversées dans la course directe. Si on l'arrête par la pensée dans l'une de ces situations, il est clair que ce qui distingue les deux états correspondants de la machine, consiste en ce que le tiroir se trouve, soit à droite, soit à gauche du milieu de sa course. Il faut donc, pour que le système, supposé en repos dans cette situation, puisse s'ébranler dans un sens différent de celui qui l'y a amené, déplacer préalablement le tiroir, en le conduisant, de son emplacement actuel, à la position correspondante de la course inverse.

La réalisation de cette opération, qu'il s'agit de concilier avec les liaisons déjà établies, d'après les explications précédentes, constitue un problème de mécanique des plus importants. II exige des développements très étendus, qui seront mieux placés dans la théorie des machines à vapeur. Nous verrons alors qu'une des solutions

par la largeur /, c'est-à-dire :

D'après l'équation de continuité, c'est en multipliant cette section par vdt que nous mesurerons la quantité dépensée :

y/ sin I . vdt.

Si maintenant nous égalons ces deux expressions du volume liquide, en supprimant àe part et d'autre le facteur sin ^ dty il restera :

On voit ainsi que la vitesse d'écoulement conserve une valeur constante, que l'on reste malu*e de maintenir dans les limites voulues, puisque l'on dispose, à cet effeti de la largeur / des lumières dans le sens transversal h celui du mouvement.

[') C'est ainsi, par exemple, qu'après avoir, dans l'extraction des mines, élevé la cage pleine au jour, et descendu la cage vide au fond, il y a lieu de remonter ensuite à la surface cette dernière, préalablement remplie, en redescendant l'autre quand on l'aura vidée.

MOTEURS lïYDRAULTQDES.

les plus simples repose sur l'emploi de la coulisse de Stephenson. Mais la manœuvre de cet organe présente, pour la machine à colonne d'eau, des facilités particulières.

Lorsqu'il s'agit, en effet, d'un moteur à vapeur, la coulisse est commandée directement par le mécanicien, au moyen d'un levier spécial placé à la portée de sa main. Avec la machine à piston hydraulique, on peut, au contraire, l'actionner à toute distance.

On fait alors attaquer le levier de changement de marche par un piston spécial P (fig. 150) qui, suivant qu'il se portera dans un sens ou dans l'autre, au sein d'un cylindre auxiliaire , renversera la coulisse, de la marche en avant à la marche en* arrière, ou réciproquement.

Pour produire ce résultat, il suffit d'impressionner le piston P par les eaux d'amont sur Tune de ses faces, et d'aval sur l'autre , ou d'intervertir les rôles à volonté. C'est à quoi l'on parvient en faisant communiquer les tuyaux d'amenée Q, Q' soit avec les eaux motrices R, soit avec le canal de décharge R', au moyen d'un robinet à deux voies, que l'on renverse à la main, de l'une à l'autie

Fig. 150.

Fig. 152.

des positions représentées par les figures 151 et 152. 11 est d'ailleurs évident, en raison de Tincompressibilité de l'eau, que les conduites Q, Q' peuvent avoir une longueur quelconque, ce qui permettra d'effectuer la commande à une distance aussi grande que l'on voudra.

Il est encore une autre circonstance, par laquelle les machines à double effet se séparent des appareils à simple effet. Elles fonctionnent, en quelque sorte, comme des compteurs d'eau (n'' 131), et ne peuvent débiter, par tour, qu'un volume liquide invariable (*). Au contraire, les roues et les turbines possèdent un vannage, qui leur permet d'accommoder les variations du travail à celles du débit, sans rien changer d'essentiel à leur mode de fonctionnement. Il en est de même pour la machine à colonne d'eau à simple effet, quand on fait varier à volonté la longueur de la course. Avec le moteur à double effet, on ne pourra donc obvier aux variations de la dépense que par celles de la vitesse, ce qui constitue un grave inconvénient, et tend à placer, sous ce rapport, ce genre de machines dans un certain état d'infériorité (*).

HACMINES OSCIIiLAlVTES OU ROTATIVES

tl8 — Machines oscillantes. — Les dispositifs fondamentaux qui précèdent ne sont pas les seuls types de machines hydrauliques à piston que l'on rencontre dans l'industrie. On a également employé, pour l'utilisation de l'eau sous pression, le cylindre oscillant, au moyen de dispositifs dont nous remettrons la description détaillée à la théorie des machines à vapeur, car elle lui appartient plus directement.

Armstrong a installé, d'après cette donnée, aux docks de Marseille Q, une puissante machine (fig. 155, 154) dont les trois cylindres oscillants à simple effet sont attelés sur les manivelles d'un arbre coudé, dans trois plans méridiens espacés de 120° les uns des autres. On obtient par là plus de régularité qu'avec les ma-

(') W D'en est pas de même pour les machines à vapeur, dans lesquelles on a la ressource de faire yarier la détente.

[^) Cette difficulté a été tournée d'une manière intéressante dans la machine à colonne d'eau du professeur A^'inter de Greetz (Hirsch. Rapports de l'Exposition internationale de 4878, groupe VI, cl. 54, p. 360).

\}) Barret. Description des docks de MarseiUe. — Transactions of mechanicat fn^'neert, août 1858.

3QS MOTEURS HYDRArLIQtlES.

chines jumelles à simple effet. On en trouverait, à la vérité, encore

davantage en couplant deux machines à double effet; mais on

Fig. ISS. - llBchme weill.nle à pression d>au (élévilioti).

perdrait ainsi l'avantage de pouvoir employer des pistons plon-

Fig. ISi. — IbcbiDe oscillmte i pression d'eau fplm horiionUl).

geurs {'), incompatibles avec le double effet. La distribution s'ef-

[') Uilon de I» GoLipillièi*. Court ifexpMlalion det minet. Il, 50.

NJU^HINES A COLONNE D'EAD. 3Sfl

fectue au moyen de tiroirs. Le rendement ne s'élève qu'à 0,45. Le moteur Schmid (fig. 155} appartient également au type osciliaDt('). La distribution y résulte du mouvement relatif de deux surfaces cylindriques emboitées l'une dans l'autre, et ayant pour aie celui des tourillons. La surface concave joue le rôle de tiroir -

tig. VS. — Hichine SehiTild i pression <] eau.

le cylindre convexe en forme la glace, et porte les lumières. Le rendement de cette machine s'est élevé à 0,83.

On peut encore citer, dans le même ordre d'idées, les moteurs de Hastic (*), de Mégy (^), de Perret et Laroche-Tolay (*), de Pézerat {'), ainsi que la machine à rotule de Faivre (').

XtS — Machines rotatives, — On a également introduit, dans les

(') CtUiHi. Couri de machineM. pi. XXVl. — Compte rendu meniuel des téancet de la SociéU de Finduilrie minérale de Sainl-Élienne. 1S8!, p. 12. — le Contlrueteur, IS décembre 1S73. — La Nature, S2 iwi] 18S0. — Pinet (Aanalet da aeiencei indue- IrieUei de l^oii, 18S3, p. 35). — Hirach. Rapporta du Jury international de VHxpo»!lùm de 1818, groupe VI. cl. 54, p. 358.

1*) Compte rendu meutuel det eéancea de la Société de rinduttrie minérale de Sainl-Élienne. \SS% p. 13.

(^) Revue induilrielle, 1S8S, pi. I.

(*] OrdiDBÎre de laColonge.' Recherches théoriques et expérimentales sur le moteur ferrtt à premion d'eau, 1806.

('JHirech. Rapporte du Jury international de l'Exposition de 1S78, groupe VI, cl. 54, p. 3».

1*) imi«Dgaud itlné et Tilg. Les Progris de Vindiatrie, I. pi. 6.

moteurs à pression d'eau, le type rotatif, avec lequel le volume du cylindre est engendré, non plus par la translation de son cercle de section droite, mais par la rotation de son rectangle méridien, auquel on conserve encore le nom de piston. Ce dispositif présente l'avantage de dépenser beaucoup plus, sous un faible volume. 11 se recommande directement, d'après cela, pour actionner des perforateurs de mines (*). On peut rattacher à cette classe les moteurs de Braconnier et de Taverdon.

Ces divers modèles présentent une grande analogie avec les machines rotatives qui sont destinées au fonctionnement de la vapeur ou de l'air comprimé, ce qui nous dispense d'y insister en ce moment, en réservant leur description détaillée pour un moment ultérieur. Il est toutefois important de signaler, à cette occasion, une différence qui se trouve à l'avantage de l'emploi de l'eau. L'espace non engendré par le piston, auquel on donne souvent le nom d'espace nuisible^ cesse alors d'avoir une influence fâcheuse. Elle s'exerce, en effet, principalement sur la détente des fluides élastiques, tandis que l'eau conserve une densité constante. Le liquide qui remplit cet espace libre perd ou regagne instantanément sa tension, suivant que le jeu du tiroir le met en communication avec le bief d'aval ou avec celui d'amont. Cette propriété imprime même quelquefois, à ces mécanismes, un cachet particulier, en soustrayant le constructeur à l'une des préoccupations dont il ne doit pas, d'ordinaire, se départir. C'est ainsi, par exemple, que l'on trouve dans le moteur Schmid de grands espaces libres, qui ne constituent pas pour lui un défaut. Il suffit que l'on s'attache à faire en sorte que ce volume reste toujours exactement rempli d'eau, en évitant soigneusement les rentrées d'air.

(*) Halondela GoiipUlièrc. Cours (Texploilatiou des mines, I, 216.