II

2tJ6 MACHINES A VAPEUR.

tiroir commence à rétrograder. Dans la direction OC, , le bord P atteint le point a (fig. 416), et la vapeur se trouve interceplée. A la fin du premier quadrant, en OB (fig. 415), la tuile passe par sa position normale absolue. Pour Tazimut OT que fournit la tangente du cercle OD, c'est le tiroir qui atteint la sienne. Enfin, en OE', se produit le fond de course de droite, et le taquet rebrousse chemin en môme temps que le piston, tandis que le tiroir continue à s'éloigner de sa situation normale vers la gauche. Quant à la coïncidence des deux axes de symétrie du tiroir et des tasseaux, elle s'effectue pour l'azimut OT, de la tangente au cercle OD,, perpendiculaire 5 ce diamètre OD,.

7Î87 — On peut également se rendre compte, à l'aide de ce diagramme, de la seconde admission que permettrait une distribution Mever mal combinée.

Fig. H7.

Supposons en effet que la longueur h soit assez grande pour que le cercle ponctué II qui l'a pour rayon, au lieu de couper la direction AA' du mouvement à droite du point K (fig. 415), la rencontre à gauche de ce point k (fig. 417). Dans ce cas, la rotation de la manivelle ne rencontrera plus C avant C (fig. 415). Elle passera par c avant d'arriver en c' (fig. 417). La vapeur est donc coupée

ÎÎ27

en c^; puis le bord du taquet ^ passe à gauche de a (iig. 416), et s'en éloigne jusqu'au rayon maximum du cercle du mouvement relatif. Il revient alors à droite, et en Oc' (c'est-à-dire pour la manivelle Oc',) (fig. 417), le bord P revient en a dans sa marche vers la droite, en rouvrant la lumière du tiroir avant le point mort Oa' de la manivelle motrice. Si donc on a employé un tiroir normal, incapable, en l'absence de recouvrement, d'obturer la lumière de la glace pendant la course, il se produira une nouvelle admission. 11 en sera encore de même si ce tiroir possède un recouvrement trop petit pour que la position oh, pour laquelle le tiroir provoque par luimême la détente, soit plus rapprochée de oa' que oc\.

7Î88 — Nous pouvons encore étudier la détente Meycr au moyen du diagramme elliptique

(fig^ 418).

Le mouvement du tiroir étant représenté par le contour AmM, celui de la tuile le sera par une droite telle que AN. En effet elle est conduite directement par le prolongement de la manivelle motrice. Ses déplacements (ou les ordonnées) sont donc proportionnels à ceux du piston (qui sont portés en abscisse), ce qui fournit l'équation d'une droite. Celle-ci est d'ailleurs

plongeante, puisque la courbe Am s'élève à partir de A, et que les deux organes marchent alors dans des sens contraires.

Si l'on veut couper la vapeur après un parcours du piston tel que Ap, le tiroir a décrit le chemin pm d'un côté, et le tasseau l'espace pn de l'autre. Leur écartement relatif est donc à ce moment mn. Or il faut que le bord du taquet affleure alors à la lumière du tiroir. On connaît ainsi l'écartement initial 7nn qu'il est nécessaire de leur donner en vue du résultat voulu.

Pour éviter la réadmission, l'on doit redouter l'exagcralion de

Kig. il8.

récartement relatif des deux corps dans deux sens opposés. Comme cet élément nous est fourni à chaque instant par la distance verticale mn des deux diagrammes, nous en déterminerons le maximum MN, en traçant une tangente MT parallèle à la droite AN» ainsi que la verticale MN du point de contact. On connaîtra de cette manière la longueur minima MN qu'il est nécessaire de donner à chacun des tasseaux, pour qu'il ne risque pas de découvrir la lumière par Farrière, après l'avoir recouverte par l'avant.

DISTRIBUTION^ BOUROM

7Î89 — Dans le système de distribution Bouron (*), la manivelle motrice OM (fig. il 9) est prolongée par une conli'emanivelle Om qui conduit, dans les mêmes conditions que pour le dispositif Mcyer, une tuile de détente ^ Quant au tiroir proprement dit T, il est commandé d'une manière toute différente.

Le bouton m de la contre- . manivelle se trouve engagé dans une coulisse rectiligne bb\ perpendiculaire à une tige aa\ qui est elle-même guidée en ligne droite par des glissières A, A'. Tout ce système peut être incliné à volonté vers la droite ou vers la gauche, sous un angle a par rapport à la ligne XX' des points morts.

Fig. 419.

(*) Pichault. Appareils de distribution par tiroirs, p. 375. — Coste et Maniquet. racée pratiques des épures de distribution, p. 227.

On a évidemment les relations :

cd == oc. cos a,

oc = ont. cos (a-f- ç).

Si donc on désigne par z Télongation du tiroir T, ou celle du point c par rapport à sa situation moyenne d, et par R la longueur de la contre-manivelle onif il vient, en multipliant membre à membre ces deux égalités :

2 = R cos a cos (a H- 9),

équation identique à celle du mouvement sinusoïdal qui serait dû à un excentrique.

Si l'on change à la fois les signes de a et de 9, cette relation n'est en rien modifiée. On obtient donc un changement de marche, identique d'allure, en transportant le système ÂÀ' sous un angle égal de l'autre côté de OY.

En faisant a= 90**, on trouve 2 := 0, quel que soit ç. Le système réalise par suite un cran d'arrêt absolu, quand on ramène AA' suivant OY, et aucune admission ne se produit alors pendant la rotation.

Pour 0 = 0, il vient :

Sq = R cos' a.

L'avance du tiroir n'est donc pas constante. Elle varie avec l'angle de calage a. Il convient, pour ce motif, de ne demander au système que' le renversement à fond de la marche avec un angle invariable «, ainsi que le cran d'arrêt, et de n'attendre la variation de détente que de la tuile actionnée par la tige m/, comme dans le svslèmc Mever.

HAClIlKliS A VAI'KUlt.

DISTBIBU'TIOni BEPREZ

■730 — la dislribuUon à deux tiroirs qui a été proposée par M. Marcel Deprcz fournit une intéressante application des propriétés du IVottcment.

La figure 420 représente en AA' la glace du cylindre. On y voit en BB' un tiroir normal, fournissant la vapeur dans toutes ses situations, pourvu qu'il la reçoive lui-môme par sa partie supé-

rieure, à travers le taquet de détente CC. Celui-ci est percé de laides ouvertures, qui ne cessent d'admettre que lorsqu'elles viennent se glisser sous les tasseaux D, D'.

Ces derniers sont fixes pour un régime déterminé. Mais on reste maître de le modifier, en écartant pins ou moins ces tuiles l'une de l'autre. A cet efîct, les bielles E, E' relient les deux tasseaux au levier coudé F/". Suivant que l'on tourne la poignée F dans un sens ou dans l'autre, on tend à écarter ou à rapprocher les taquets l'un de l'autre. Mais la rt;alisation de ce mouvement présente une particularité assez curieuse.

Supposons d'abord que l'on tourne très doucement la clef F. tandis que la pièce CC, entraînée par son excentrique, possède une allui-e rapide. On sait que le frottement ne dépend que du mouvc-

DISTRIBUTIONS A DEUX TlUOIRS. 251

ment relatit, et qu'il lui est opposé. Celui-ci sera, pour l*un des tasseaux, la somme, et pour l'autre, la diflërencc de leur déplacement propre et de celui de CC. Mais ce dernier étant prépondérant d'après l'hypothèse, les deux résultantes sont de même sens. Les frottements le seront donc eux-mêmes, et, par suite, leurs moments auront des signes contraires par rapport au point fixe f. Les forces considérables dues à la pression exercée par la vapeur sur le dos des tasseaux, s*équilibrent d'après cela mutuellement, et le mécanicien peut exécuter sa manœuvre sans difficulté.

Supposons, au contraire, que ce dernier cherche à influencer vivement le levier F. S'il y réussit, les tasseaux acquérant, dans des sens opposés, des mouvements plus importants que le déplacement que prend CC au-dessous d'eux, les mouvements relatifs seront de sens contraires, et les moments des frottements par rapport à f de même signe. La main du mécanicien rencontrera donc ce double obstacle, qu'elle sera ordinairement impuissante à vaincre.

En outre de la variation de détente due à l'écartement ou au rapprochement des tasseaux D, D', on peut également réaliser le changement de marche. Il suffit pour cela de tourner de ISU*" l'excentrique du tiroir normal 6B'. On commence à cet effet par mouvoir les tasseaux jusqu'à intercepter complètement la vapeur. Dès lors, l'espace subordonné se vide dans le condenseur, et le tiroir ne supporte plus aucune pression dorsale. On ne rencontre donc plus de résistance sérieuse à le transporter par les moyens ordinaires, de manière à lui donner une avance de ISU"".

781 — Si l'on veut construire le diagramme de Zeuner, le tiroir étant normal, son excentricité OA (fig. 421 ) doit être portée à angle droit sur la ligne des points morts, pour former le diamètre du cercle représentatif. Admettons qu'en raison d'une liaison cinématique convenablement constituée ('), l'excentrique fictif du taquet de détente, dans ses divers crans de relevage, varie comme le rayon vecteur OB du cercle qui a pour centre A, et OA comme rayon. Le mouvement du taquet sera représenté par le rayon vecteur du

(*) Elle a été indiquée par M. Marcel Deprez ; mais elle présente quelque complication, et, pour abréger, j en supprimerai ici la description.

MACHIiNES A VAPEUR.

cercle décrit sur la droite symétrique OB, comme diamètre (n* 641), et le mouvement relatif aura pour excentrique fictif OC, d'après le théorème du parallélogramme des excentricités (n* 724).

On remarquera que OC=AB, quantité constante. La course relative du taquet par rapport au tiroir est donc invariable.

On voit également que le lieu géométrique du centime d'excentricité C du mouvement relatif est le cercle décrit autour de 0 avec

un rayon égal à Texccntricité du tiroir.

Dans le cas où Ton supposerait le taquet sans recouvrement par rapport aux lumières du tiroir, c'est dans sa position relative normale qu'il couperait la vapeur; c'est-à-dire au moment où l'excentricité OC de ce mouvement relatif atteint la position perpendiculaire à la ligne des points moils. Or, c'est a cet instant que le mouvement longitudinal est le plus rapide. Ce système coupe donc la vapeur de la manière la plus avantageuse au point de vue du laminage.

Comme d'ailleurs OC est la position initiale de cette excentricité fictive qui coïncide avec le passage au point mort, on voit que l'admission a duré pendant l'angle de rotation COC', lequel peut, suivant le cran de relevagc, approcher autant que l'on voudra de 180^ On peut, par conséquent, réaliser ainsi les plus longues admissions, et môme au besoin la pleine pression.

11 est clair en outre que dans le cours d'une rotation de 180®, la position verticale ne saurait être traversée plus d'une fois. On ne court donc pas le môme risque qu'avec la détente Meyer, de réadmettre une seconde fois la vapeur.

Fig. «1.

DISTRIBUTIONS A DEUX TIKOIRS 253

§5 DISTRIBtJTIO!^ POLONCEAV

73î8 — Le système Polonceau (*) présente au prtîmier abord une certaine analogie d*aspect avec la distribution Meyer; mais il en diflSre profondément, en ce qu'au lieu de faire varier la longueur totale d'un taquet de détente de course constante, on lui assigne une longueur fixe en disposant de son parcours.

Imaginons deux coulisses de Gooch (n" 703), projetées Tune sur l'autre et conduites par les mêmes barres d'excentrique (lig. 422, 425). On y insère deux coulisseaux, avec des relevages indépendants, pour gouverner le tiroir et le taquet.

Nous avons vu (n"" 705) que les mouvements ainsi réalisés sont ceux d'excentriques circulaires fictifs, et peuvent être représentés par les équations :

.r = A sin ç -+- B ces ç, .r' = A' sin ç -h B' ces ?.

Toutefois nous devons supposer ici :

afin que, lors du passage de la manivelle au point mort, quand çz= 0, les déplacements (alors réduits à B et B') soient égaux entre eux, en vue de réaliser la constance des avances. On tire de là, pour représenter le mouvement relatif :

X — a:' = (A — A') sin ?.

C'est l'équation du mouvement d'un tiroir normal, dont l'excen-

(') Zeuner. Traité des distributions par tiroirs. Traduction Debize et Mérijot, p. 231. — PichauU. Appareils de distribution par tiroirs, p. 182. — Couche. Voie, matériel roulant, exploitation technique des chemins de fer, t. UI, p. 366. — Krauss. Ciï'iï Ingénieur, t. VI, p. 110.

UACm^RS A VAPEDIt.

DISTRIBUTIONS A DEUX TIBOIRS. 255

trique serait calé à angle droit sur la ligne des points morts sans avance angulaire. Sa course 2 (A. — A') sera d'ailleurs variable, puisque A et A' dépendent des crans de relevage.

Si Ton met, par exemple,, le coulisseau du tiroir à fond de course, et celui du tasseau au point mort de la coulisse, celui-ci devient à peu près immobile, et le tiroir, alors doué de sa plus grande excursion, vient faire obturer par lui sa lumière pour déterminer la détente. Si Ton met le second coulisseau à Textrémité opposée, le tasseau s'avance au-devant du tiroir de manière à couper encore plus tôt la vapeur. Si, au contraire, les deux coulisseaux se trouvent au même fond de course de leurs coulisses respectives, les deux corps marcheront ensemble sans prendre aucun mouvement relatif, et Ton se retrouvera dans le cas de la distribution par tiroir unique.

On est obligé, pour obtenir une avance à l'admission, de donner •au tasseau un recouvrement négatif — p (n"" 630). En effet le tiroir normal fictif auquel nous l'assimilons au point de vue de son mouvement relatif, ne commence à découvrir qu'à partir du point mort de la manivelle. Il s'ensuit que si le tasseau vient au-devant du tiroir, c'est quand il aura parcouru un espace égal à ce découvrement p que la vapeur sera interceptée. Ce sera donc, d'après l'équation ci-dessus, après un déplacement angulaire e qui a pour valeur :

sin e =^

Nous voyons par là que l'admission maximum est de 90 degrés, correspondant au milieu de la course. On se trouve alors placé dans les plus mauvaises conditions. Si en effet nous envisageons la vitesse relative :

j^ = (A A)cos9^,

nous reconnaissons qu'elle s'annule dans ce cas. Le taqiiet viendra donc fermer mollement les lumières du tiroir, et l'influence de rétirage sera aussi accentuée que possible.

MACHINES k VAPEUR.

La détente Polonceau présentant un dispositif anajogue au système Meyer, expose comme ce dernier à l'inconvénient d'une seconde admission en fin de course, lorsque les dimensions en sont mal combinées.

DISTRIBUTION CSOIVZEIVBACH

733 — La délente de Gonzenbach (*) est à deux tiroirs. Mais ceux-ci ne se meuvent pas, comme dans tous les systèmes précé-

Fig. I2i. — Dislribution Gonzenbach (coupe longiliidinalo).

dents, au contact Tun de l'autre. Le tiroir proprement dit AA' (fig. 424) glisse directement sur la glace BB' du cylindre, et c'est sur le ciel CC de la boîte à vapeur dans laquelle il se meut, qu'oscille de son côté le taquet de détente DD', percé de deux ouvertures d, d\ Selon que ces dernières se trouvent ou non en concordance avec les orifices c, c' qui sont pratiqués à travers la

(^) Zeuner (Traité des distributions par tiroirs. Traduction Debize et Mérgot, p. 184.

— Civil Ingénieur^ t. UI). — Pichault. Appareils de distribution par tiroirs, p. 221.

— Spineux. De la distribution de la vapeur dans les machines, p. 46. — Gallon. Cours de machines, t. Il, p. 231. — Machine d'ttriikon. Portefeuille économique des machines, avril 1890. — Machine Oh'y Grandemange. Revue universelle des mines et de la métallurgie, 1889, 3* trimestre, p. 241. — Machine Taxman. Buchetti. Les machines à vapeur à V Exposition de 1889, p. 11.

cloison C (*), la vapeur du compartiment supérieur peut ou non s'introduire dans la chambre inférieure, et de là dans le cylindre, si le tiroir le lui permet (ce qui a lieu d'ailleurs pendant presque tout le temps, car on emploie un tiroir normal, ou d'un faible recouvrement).

Le tiroir A est manœuvré à l'aide de deux excentriques E, E' (flg. 425), qui commandent une coulisse de Stephenson F, F'. Mais on n'emploie celle-ci qu'à fond de course, ou à son point mort, de manière à réaliser le changement de marche ou le cran d'arrêt.

Fig. 4ia. — Dislribulion Gonzenbach (élévation).

Quant à la variation de détente, elle s'obtient à l'aide du taquet D (fig. 424).

Celui-ci est conduit, à l'aide de la bielle G (fig. 425), par un bouton H engagé dans une coulisse qui oscille autour du point fixe I, sous l'empire d'une tringle J, que gouverne une articulation K montée sur Texcentriquc d'an^ièrc. Le mouvement de cet organe détermine le balancement de la pièce III, et le mouvement de va-et-vient de la tuile de délente. Pour en faire varier l'amplitude, on opère le relèvement de la tringle G à l'aide du levier L et de la bielle M. On rapproche ainsi plus ou moins le coulisseau H du centre d'oscillation I.

734 — Les orifices de la tuile sont plus grands que ceux de la cloison. Si donc leurs axes coïncident à un certain moment, on

(*) Les lumières c, & pourraient d'aiUeiu*s être réduites théoriquement à une seule. C'est uniquement pour réaliser les avantages du tiroir à grille (n* 059), que l'on a ainsi dédoublé l'ouverture de communication entre les deux enceintes.

238 ilACULNES À VAPEUR.

peut être assuré que Tadmission est déjà ouverte depuis un temps notable. Cette coïncidence ne saurait par conséquent se produire pour le point mort de la manivelle, sous peine de déterminer une énorme avance à l'admission, qui serait de nature à créer, pendant la course rétrograde, une contre-pression extrêmement nuisible. La tuile ne doit au contraire arriver à sa position normale qu'après le passage de la manivelle par le point mort, ce qui est précisément rinverse des conditions ordinaires, dans lesquelles le tiroir unique doit avoir alors dépassé sa position médiane, d'un certain intervalle appelé avance angulaire. En un mot, on doit caler la tuile de la distribution Gonzenbach avec un retard angulaire, corrélatif de son recouvrement négatif. Aussi prend-on sur Texcentrique d'arrière C, pour la marche en avant, la commande de la coulisse III qui gouverne le taquet de détente.

Il suit de là un grave défaut de ce système; car la détente devient impossible dans la marche en arrière. Il faudrait en effet pour l'avoir, disposer de même d'une articulation H' prise sur l'autre excentrique; et le mécanisme ne la présente pas. On doit commencer, quand on veut renverser la marche, par relever le bouton H à fond de course en I. Alors la tuile devient immobile dans la position normale, et permet le passage permanent de la vapeur à travers la cloison.

Si le manque de symétrie entre les deux sens de la distribution est à la rigueur supportable dans les locomotives, qui ne fonctionnent qu'exceptionnellement à la marche en arrière, il deviendrait inadmissible pour une machine d'extraction, dont les deux ordres de manœuvres doivent se trouver placés dans des conditions absolument équivalentes.

Un autre défaut de la détente Gonzenbach consiste dans l'exagération de l'espace nuisible, qui comprend alors tout le volume de la chambre à vapeur inférieure. Pour ces divers motifs, ce système a été fortement critiqué (*), et nous ne nous étendrons pas davantage à son sujet.

(*) Couche. Voie, matériel roulant, exploitation technique des chemins de fer, t. III, p. 564.

DISTRIBUTION BOIVJOUR

735 — Dans celui de ses deux systèmes de distribution (*) où M. Bonjour fait intervenir la commande directe par la vapeur, cet ingénieur emploie un double tiroir ("). Un taquet de délente d'une seule pièce est directement attaqué par une tige qui règne dans toute la longueur de la boite à vapeur, et qui se termine à chacune de ses extrémités par un petit piston engagé dans un cylindre. Mais ces deux corps de pompe remplissent des fonctions très différentes.

L'un d'eux reçoit la vapeur de la part d'un distributeur, qui est actionné par une coulisse de Stephenson parfaitement équilibrée, et placée sous la dépendance directe du régulateur à boules. Si la machine vient à s'accélérer, le manchon de ce dernier monte, et relève la coulisse. Le petit piston reçoit plus lot la vapeur, et coupe d'autant plus tôt aussi l'admission dans le cylindre moteur.

L'autre corps de pompe a pour fonction d'amortir le lancé de la distribution. C'est un dashpot rempli d'eau glycérinée. Il présente dans ses parois des rainures tronc-coniques, analogues à celles du piston-dislributeur de la machine à colonne d'eau f). Lorsque celui-ci se trouve au milieu de sa course, le liquide reflue librement; mais quand on approche des extrémités, la décroissance de la section offerte au passage du fluide crée une résistance rapidement croissante, qui atténue efficacement le choc.

On obtient ainsi une distribution sans déclics, sans articulations, sans frottements importants. La course est réduite, car le tiroir a très peu de recouvrement. Le régulateur ne surmonte que de faibles efforts. L'admission peut osciller dans des limites très étendues. A la vérité, les variations de tension du générateur semblent de nature à introduire quelque incertitude dans le jeu du petit piston ;

(») Voy. n- 658 et 735.

(*) Coste et Naniquet. Tracés pratiquée des épures de distrilmtion^ p. 212.

(•) Voy. t. 1, p. 318.

240 MACHINES A VAI>tlJR.

mais il faut remarquer que la pression sur le dos des plaques se modifie par cela même, et avec elle le frottement, d'où résulte une certaine compensation. Ajoutons que la vapeur de la distribution n'est pas perdue. On l'évacué dans le grand cylindre des moteurs compound (*), où elle travaille pour son propre compte (*).

(*] Voy. chap. XLVHI.

(*) D'autres systèmes de distribution par impulsion directe de vapeur ont été indiqués par MM. Baker {American machiniste 16 mai 1885). — Marcel Deprez. — IIoffiam. Ibidem, 4 juin 1887, p. 4. — Horsfisld (Sdentific American^ 82 août 1885, p. 115.) ^ Laurent Marius Procédé de distribution à organes très peUts. Bulletin technologique de la Société des anciens Élèves des Écoles d*arts et métiers^ octobre 1885, p. 004.