CHAPITRE XXXVI

618 — Tout moteur doit présenter un régime périodique. Il est donc nécessaire qu'à des instants déterminés les mômes relations se trouvent établies entre les faces du piston et les divers états que traverse le fluide moteur. L'appareil qui réalise ces admissions et ces interruptions successives constitue la distribution. Il emprunte son propre mouvement à celui de la machine.

La vapeur est fournie au cylindre à travers des conduits qui portent le nom de lumières. Un organe spécial les bouche ou les découvre alternativement. Quel que soit son mouvement, celui-ci pourra toujours être décomposé par la pensée en deux autres, l'un normal à la surface dans laquelle est pratiqué Torifice, l'autre dirigé suivant l'une de ses tangentes. Ajoutons que l'on s'abstient dans la pratique de compliquer inutilement la solution par la coexistence de ces deux composantes, et que l'on n'en emploie jamais qu'une seule à la fois.

Lorsque le mouvement est normal, l'organe mobile prend le nom de soupape. La surface fixe en est le siège.

Pour le mode tangentiel, on se trouve ramené au cas du déplacement relatif de deux surfaces qui ne cessent pas de rester confondues ensemble dans toute l'étendue d'une superficie finie. Nous

7G MACDINES A VAPEUR.

avons étudié ailleurs ce mode de mouvement ('), et reconnu qu'il comporte trois solutions distinctes : 1"* deux surfaces cylindriques à directrice quelconque, avec mouvement relatif rectiligne dirigé suivant les génératrices ; 2^ deux surfaces de révolution à méridienne quelconque, avec mouvement relatif de rotation autour de leur axe commun; 5** deux surfaces hélicoïdales à génératrice quelconque, avec mouvement relatif hélicoïdal le long des hélices communes de ces surfaces.

La distribution de la vapeur réclamant, dans le mécanisme destiné à la réaliser, la plus grande simplicité possible, les constructeurs se sont toujours abstenus, avec raison, de recourir à ce dernier système; mais les deux autres se trouvent représentés dans la pratique.

Les surfaces cylindriques ou prismatiques qui glissent suivant leurs génératrices communes donnent naissance aux tiroirs. La partie fixe en est la glace. Le plus souvent la surface de contact est plane ; cependant on en rencontre également de courbes (*).

Les surfaces de révolution qui glissent suivant leurs parallèles communs fournissent les robinets^ appelés aussi obturateurs. La partie tixe en est le boisseau.

En résumé donc, nous pouvons répartir toutes les distributions en trois catégories, que nous étudierons dans Tordre suivant : les tiroirs (chap. XXXVl a XLV), les robinets (chap. XLVI), les soupapes (chap. XLVII).

619 — Dans la première classe, nous distinguerons les distributions à tiroir unique, ou à tiroirs multiples (').

Pour commander le tiroir unique à Taide du mouvement du piston. Ton a proposé plusieurs moyens.

Un premier principe consiste à disposer des tasseaux sur la tige de cet organe, ou sur une poutrelle spéciale de distribution qui fait partie du moteur. Ces appendices viennent rencontrer, aux instants

(') llaton de la Goupillière. Traité des mécanUmet^ p. 64. (*) Par exemple dans le tiroir à piston (n* 688).

La glace est souvent rapportée sur le cylindre, et coulée en fonte dure. La face inférieure du tiroir est garnie de métal antifriction, que l'on renouvelle de temps en temps C) Nous consacrerons à ces derniers le chapitre XLI.

voulus, di>s heurtoirs qui attaquent le tiroir et l'amènent à la destination voulue. Mais tes chocs et le lancé qui se produiraient aux allures vives doivent faire réserver cette solution pour des machines de peu de masse et parti eu lièremenl lentes, telles que certaines pompes à traction directe ('j.

On peut, pour obtenir un mouvement continu du tiroir, inlroduirc un levier et des tringles de renvoi qui le relient à la lige du piston, et lui communiquent une vitesse sensiblement proportionnelle à celle de ce dernier. On diminue ainsi les fiotlemcnts dus h l'emploi des excentriques, lesquels supposent d'ailleurs la présence d'un arbre tournant, dont toutes les machines ne sont pas pourvues.

On a eu recours à Vexcentrique triangulaire {^) ou culbu- '■ ieur, qui réalise des intcimittenccs de mouvement continu et d'immobilité. Mais cet organe est dur, et semble avoir disparu de la pratique.

1^ solution courante consiste dans

rcmilloi de l'eXCeil- ^''•^' ^' "^ ^^' ~ ExccnU'Ique circulaire 1 cullipr,

•^ . ' , . lÉlévïtion et coupe).

trique cvcnlmre à

collier {Cig. 557, dùS). Il réalise le mouvement sinusoïdal {'). Cet organe constitue, au point de vue cinématique, l'équivalent d'unemanivelle qui aurait pour centre de son maimclon le centre de courbure du noyau d'excentrique. II augmente à la vérité la perte par frottement ('), mais il présente l'avantage de pouvoir ôlre calé en un point quelconque de l'arbre, tandis que la manivelle ne peut

[') Haton de la Goupilltérc. Coun tfexptoilalion dei minet, 1. II. p. ÎOï.

0 Haton de la Goupillière. Traité det m^caaîimet, p. 01.

Cj Quand on suppose inOnJe la longueur des Liellcs, comme nous le ferons jusqu'l nourel ordre. Les cli<pïlrcs XLIV et XLV seront consacrés A l'ioQuence spéciale de l'obliquité des bielle*.

(*} Hatoo de la Goupillière. Traité det mécanitme», p. SOT.

s'installer qu*à rextrémité de ce dernier, ou sur le vilebrequin d'un arbre coudé (fig. 551, p. 24).

TIROIR NORHAli

6I^O — Le cas le plus simple de l'emploi du tiroir unique constitue le tiroir normal. Ce mode de distribution est au fond identique à celui que nous avons déjà rencontré pour la machine à colonne d'eau à double effet (').

Le fonctionnement du tiroir dépend essentiellement du mouvement de son bord latéral, qui couvre et découvre l'orifice de la glace en admettant ou coupant la vapeur. Toutefois comme tous les points d'un solide en translation sont animés de mouvements iden-

Fig. 339. — Tiroir normal (coupe).

tiques, on pourra tout aussi bien, suivant que cela fournira plus de facilité dans chaque cas, attacher sa pensée à n'importe quel autre point, tel que le centre du tiroir, l'articulation qui réunit l'extrémité de sa barre à la bielle d'excentrique, etc.

Deux lumières L, L' (fig. 559) font communiquer les extrémités du cylindre moteur avec la chambre à vapeur. Un troisième orifice C établit la relation avec le condenseur ou l'atmosphère extérieure. Mais la communication n'existe jamais entre G et la chambre à vapeur. Le tiroir T les sépare constamment l'une de l'autre.

Dans la position normale^ ce dernier recouvre ^ la fois les lumières L,L'y sans déborder sur leur largeur d'aucun côté. En raison

(«) Voy. t. I, p. 322 ; flg. i48 et 140.

de son mouvement alternatif, il s^écarte également de cette situation vers la droite et vers la gauche alternativement, mais jamais assez, ainsi qu*il vient d*6tre dit, pour démasquer Téchappcment C qu'il ne doit pas cesser de recouvrir.

61^1 — Quand le tiroir T occupe sa position normale, le piston P (fig. 340) se trouve à l'un de ses points morts. Je supposerai que

Fig. 510.

ce soit celui de gauche, et que la rotation de Tarbre s'accomplisse dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre. Le piston commence dès lors à se mouvoir vers la droite, et il doit en être de

Kig. 3il.

même du tiroir, afin que ce dernier fournisse la vapeur sur la face gauche du premier. Par ce motif, les deux manivelles (') qui les relient l'un et l'autre à l'arbre moteur 0 doivent ôtre calées à angle droit, et de telle sorte que celle du tiroir précède l'autre de 90 degrés. Dans ces conditions en effet, T se trouve au milieu de son trajet lorsque P est au fond de course de gauche, et tous les deux se

{*] Ou mieux la manivelle motrice OM du piston, et rexcentncité OE de l'excentrique qui conduit le tiroir.

portent à droite sous rinfluence de la vitesse acquise du volant. Le tiroir démasque le bord de gauche de L (fig. 559) pour admettre la vapeur, et le bord gauche do L' pour laisser écouler dans Téchappement C le fluide qui vient d*agir pendant la course précédente» et qui remplit actuellement le cylindre sur la face droite de l* (Gg. 540). Les deux découverts vont en croissant, jusqu'à ce que T parvienne à son élongation maximum de droite* au moment où P atteint le. milieu du cylindre. Ils diminuent ensuite, tandis que T rétrograde jusqu'à la position normale, et que P accomplit la seconde moitié de son trajet.

Pendant ces deux phases, la manivelle motrice a décrit successivement les deux quadrants supérieurs (de gauche et de droite) de sa demi-révolution, et rexcentricité a parcouru les deux quadrants de droite (supérieur et inférieur) de la sienne. A ce moment, nous retrouvons le tiroir dans sa position normale, et le piston au point mort de droite. Un fonctionnement tout à fait semblable, mais de sens inverse, se produira ensuite pendant la seconde demirévolution, accomplie dans le même sens par l'arbre moteur.

S1t!Z — Les explications qui précèdent supposent la commande directe (fig. 540). On emploie parfois la commande inverse (fig. 541), qui diffère de la précédente en ce qu'on interpose, entre la barn> du tiroir et sa bielle d'excentrique, un balancier oscillant sur son milieu. Celte complication peut devenir nécessaire dans certains cas, pour racheter les dimensions transversales des pièces.

Le tiroir devant posséder néanmoins le même mouvement que dans le cas précédent, il faut alors que l'excentricité E' se déplace en sens contraire de E, c'est-à-dire qu'elle se trouve placée dans le demi-cercle inférieur, et non plus dans la partie supérieure. L'excentricité doit donc suivre à 90 degrés de distance la manivelle motrice, au lieu de la précéder.

Pour fixer le langage dans toutes les explications qui vont suivre, nous supposerons essentiellement la commande directe.

§5 TIROIR A AVANCE ANGULAIRE ET RE|COtJ¥RE]IIENT

65^3 — L'emploi du tiroir normal est caractérisé par l'absence de détente; la pleine pression s'exerçant pendant la totalité de la course. En effet pour que l'expansion de la vapeur pût continuer à pousser le piston après isolement de ce fluide, il faudrait que le tiroir stationnât pendant une durée finie dans sa position normale, de manière à maintenir fermée la lumière d'admission, tandis qu'il ne fait que passer par cette situation. Un pareil stationnement serait d'ailleurs inadmissible, puisqu'il aurait comme résultat de boucher l'orifice d'évacuation.

Fig. Si2.

Pour que l'obturation de l'admission persiste pendant un certain glissement du tiroir sur la glace, il devient donc nécessaire que la base de ce dernier soit plus large que la lumière. On distingue alors dans ses portées (fig. 342) les segments ofr, ciVy qui correspondent aux débouchés AB, A'B' des lumières au moment du passage par la position normale, et les excédents 6c, 6V, qui prennent le nom de recouvrements extérieurs. Mais ce changement, si simple en appa-' rence, nous oblige à reprendre de fond en comble l'explication précédente.

61^4 — Tout d'abord le tiroir ne doit plus, comme tout à l'heure, se trouver dans sa situation normale pour le passage au point mort. 11 importe* en effet, que le démasquement de l'orifice s'opère immé-

diatement, afin que la vapeur vienne sans retard combler l'espace engendré par le piston» et entretenir le mouvement par son action motrice. Il faut donc que l'extrémité c du recouvrement affleure au bord gauche B de la lumière. En d'autres termes, le recouvrement tout entier hc a dû déjà passer devant ce point, pendant la fin de la course rétrograde du piston, depuis le moment où le tiroir a traversé la position normale, pour laquelle ab coïncidait avec AB.

Ce ne sera plus, par conséquent, d'un simple angle droit que Toxcentricité devra précéder la manivelle motrice. Il faut adjoindre

à cet écart fondamental un ^^-'-" "--^-^ certain angle capable de por-

ter, de la quantité voulue, le tiroir à droite de sa situation normale. Ce supplément est appelé avance angulaire ou angle de calage, et il est facile d'en déterminer la valeur en fonction des éléments du tiroir.

Représentons à cet effet par / la largeur ab de la lumière, et par r celle bc du recouvrement. Puisque nous négligeons l'obliquité de la bielle, son autre extrémité, et par conséquent le piston lui-même, se meuvent comme la projection P (fig. 345) de l'articulation M de la manivelle motrice, en même temps que le tiroir comme la projection T du centre d'excentricité E.

Si donc M^OE, représente le système des deux manivelles au point mort M^ du piston, l'élongation initiale OT^ du tiroir aura pour valeur le recouvrement :

• Ôfi = r.

Ll p \

0 Tj Tiii ;

Fijr. 545.

D'un autre côté, pour que la lumière se trouve complètement démasquée par le surplus T^T, de la demi-course du tiroir, il faudra que

ce complément soit égal à /. On aura donc comme valeur du rayon d'excentricité :

Dans ces conditions, l'avance angulaire a se trouve déterminée dans le triangle rectangle OE^ T, par la formule :