MACHINES OSCILLANTES

— Généralités. — Dans tout ce qui précède, il a toujours été entendu que le cylindre est essentiellement immobile. Il en résulte immédiatement qu'entre la tige du piston, dont tous les points se meuvent en ligne droite, et la manivelle dont chaque point décrit un cercle, un assemblage direct est impossible, et l'emploi d'un organe intermédiaire inévitable. C'est la bielle. Nous avons vu quels inconvénients elle entraine, et il était naturel par suite de rechercher sa suppression.

Murdock parait en avoir eu, en 1785, la première idée, en renon-

(*) Revue univentlU deê mineê et de la métallurgie, 1877, p. 5. ^ Engineering, 1875, t. I, p. 28.

çant, comme conséquence forcée, à la fixité du cylindre. Quanl au choix du mouvement à imprimer à ce dernier, le plus simple était évidemment une rotation alternative. Dans ces conditions, il devenait possible d'assembler directement la tige du piston avec le bouton de la manivelle; le cylindre prenant de son cftté un mouvement pendulaire, pour accompagner cette dernière dans sa rotation (').

Dans les débuts, on avait adopté comme centre de basculement le pied de l'axe du cylindre ; d'où le nom de machines à rotule. Mais un tel choix était évidemment mal inspiré, car la pesanteur intervient alors dans l'oscillation, d'une manière rapprochée, quoique inverse, de l'action qu'elle exerce sur le pendule, et d'autant plus malheureuse qu'on ralentit ainsi la première partie du mouvement, pour en accélérer la terminaison. Aussi cette tentative eslelle restée sans succès (').

Le constructeur François Cave a repris en 1823 la même idée, mais en adoptant comme centre de rotation, pour supprimer l'inlervention de la pesanteur, le centre de gravité du système mobile, ou plus simplement, et avec Fig. SIS. - Hacbine uuc approximation bien suffisante, le point de °"'(É*6ïation). ** concours des diagonales du rectangle qui constitue la projection du cylindre. Il assujettissait la tige entre des guides que représente la figure 515, et que l'on est arrivé depuis lors à supprimer, les jugeant inutiles, au risque de fatiguer le stuffing-box. Ces moteurs se sont rapidement

(') Ed. Bout a indiqué la nature de la trajectoire que suit alors le centre du piston. La tigû do ce dernier peut être considéj'éo comme un rayon vecteur, dont la direction passe incessamment par le centre de relation. Une longueur constante, qui est celle de celte tige elle-mËme. sépare le point en question de l'eilréinité qui décrit un cercle. La Irajecloire cherchée csl donc une coachoide de rercU, ou litHaçon de Patcal.

(■] Bien qu'elle ait été depuis reprise par Faivre (Annengaud. Publication indiutrielU, 1. I); par Lcloup (Armengaud. Traité det moleurê à vapeur, t. U, p. IW)i el par Parcot [Amiengaud. Publication induilrielle, t. I).

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répandus sous le nom de machines oscillantes (^). Si l'engouement des premiers temps s'est beaucoup ralenti, ce type n'a pas cependant disparu de la pratique. Ces moteurs sont robustes et assez simples, quoique peu économiques, sauf le cas des forges dans lesquelles on disposerait de flammes perdues permettant de produire la vapeur à bon marché. Ils offrent pour la marine (Og. 516, 517, 518), ou dans des ateliers très encombrés dont le terrain est cher, l'avantage caractéristique de la suppression de la bielle, avec le grand développement en longueur qu'elle entraîne nécessairement.

843 — Distribution. — La distribution y présente tout d'abord une difficulté spéciale. Pour établir une relation entre le cylindre qui est mobile, et la tuyauterie nécessairement fixe qui aboutit à la chaudière, on ne peut placer l'insertion de cette dernière qu'au seul point immobile que présente le cylindre, à savoir l'un de ses tourillons, malgré l'inconvénient d'échauffer ce dernier, et de l'exposer au grippement. On réserve l'autre tourillon pour la communication analogue à établir avec le condenseur.

Ce premier point fixé, l'on a mis en avant divers modes de distribution. On peut remarquer tout d'abord que l'emploi des robinets fournit (toute réserve faite des difficultés d'exécution et d'entretien) une solution fort simple en principe, puisque l'organe d'accès de la vapeur se trouve lui-môme animé d'un mouvement de rotation. Ce système a notamment été appliqué par Stolz (').

On a également employé, dans la même donnée, un tiroir

(*) Spineux. De la distribution de la vapeur dans les machine»^ p. i20- — Bienaymé. Machines marines^ p. 232. — Mégy. Petit moteur oscillant. Armengaud. Publication industrielle, 2*> série, t. VIII, p. 390. — Moteur oscillant Foumier et Leyet. Compte rendu mensuel des séances de la Société de Vindustrie minérale de Saint-Etienne^ 1878, p. 265; 1879, p. 52. — Scott Russel. Machine oscillante à trois cylindres. Bévue universelle des mines et de la métallurgie, 1'* série, t. VI, p. 293. — RafTard. Machine compound oscillante à cylindres concentriques. Annuaire de la Société des anciens Élèves des Écoles d'arts et métiers, 1871, p. 72. — Machine Murdock. Murhead. Inventions of Watt, t. III, pi. 34. — Moteurs oscillants Boyer, Fauconnier, Frey, JoUy, Tamisier. Armengaud. Traité des moteurs à vapeur, t. II, p. 140. — Engineering, t. LXU, p. 450; 4 mai 1877, p. 344; 4 mars 1881, p. 219; 19 mars 1886, p. 267. — The Engineer, 7 novembre 1890, p. 371. — American machinist, 11 décembre 1890, p. 31. — - Iran, 12 novembre 1880, p. 362.

(*) Annengaud. Traité des moteurs à vapeur, t. II, p. 142.

normal fixe('), en Taisant frotter la bande du cylindre contre une

Fig. Sie. — .Hachlne ouïllanle des Eteamers du Bosphore (élévation longitudinale).

surlace concenlriqne aux tourillons, percée d'ouvertures conve-

nables pour distribuer aux instants voulus. Mais l'absence de détente rend ce mode plus indiqué pour les machines oscillantes

{<) Havire Onondsga. Ledieu. NouvelUt maehinet marine», t. 11, p. 216.

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à pression hydraulîque('), que pour les moteurs à vapeur. Elle s'y adapte du reste d'une manière très naturelle, car le distributeur se trouve toujours au milieu de sa course aux moments où le pis-

Fig. SIS. — Hacbine marine oscillanle (vue perspeclire).

ton termine la sienne, puisque l'amplitude de l'oscillation du cylindre est partagée symétriquement pai- la ligne des points morts.

844 — J'indiquerai de môme un second principe général que l'on peut suivre pour résoudre ce problème. Disposons par la pensée le piston dans la série de positions spéciales, pour lesquelles on veut établir la transition d'une phase à l'autre du fonctionnement de

(') Toj. 1. 1. p. 327.

la vapeur. Le cylindre se trouve, par cela seul, amené dans les directions correspondantes. Plaçons également, à l'intérieur de la boite à vapeur, le tiroir dans les situations voulues pour que les changements en question s'opèrent ; et marquons dans l'espace les points où se trouve alors l'extrémité de sa tige. Quand nous aurons ainsi repéré toutes les positions qui nous intéressent, il suffira de réunir par un trait continu les points ainsi obtenus, et d'en former le profil d'une coulisse dans laquelle sera engagé, en genre de coulisseau, le bouton qui termine la tige du tiroir. 11 est évident qu'avec un tel dispositif, lorsque le cylindre exécutera ultérieurement ses oscillations, le tiroir occupera nécessairement sur la glace, aux instants considérés, les positions que Ton aura eu l'intention de lui assigner. Cette solution a été appliquée par Kientzy (').

Il est facile d'ailleurs d'améliorer pour la pratique ce mode un peu dur de transmission. En effet, l'on pourra ordinairement se contenter de s'attacher à trois positions, pour déterminer suffisamment le fonctionnement de la vapeur. Dès lors il suffit d'adopter comme trajectoire de l'articulation l'arc de cercle qui passe par les trois points correspondants. Par suite, au lieu de la réaliser sous la forme de coulisse à frottement, on se contentera de relier au centre de courbure, au moyen d'un balancier oscillant, le bouton de la tige du tiroir. Il pourra se faire, à la vérité, que le choix arbitraire des données conduise parfois à certains résultats qui seraient inacceptables dans l'application. On cherchera en pareil cas, à l'aide de tâtonnements convenablement dirigés, à rentrer dans des conditions réalisables.

— On peut encore obtenir une solution approximative fondée sur l'emploi d'un excentrique (fig. 519). Imaginons que le bouton de la tige du tiroir d'une machine fixe soit engagé dans une coulisse animée d'une translation recliligne, et ayant pour rayon de courbure la distance qui sépare, à un instant considéré, ce point de l'axe d'oscillation du cylindre. Ce bouton pourra dès lors être détaché de sa situation actuelle, et amené à celle qu'il doit occuper

[') Armengaud. Traité des moteurs à vapew\ p. 140.

dans la machiae oscillante, sans que le tiroir ait pour cela changé de position par rapport à la glace, qui est assemblée sur le flanc du cylindre. Les circonstances de la distribution resteront donc, pour cet instant en particulier, exactement ce que l'on avait voulu. La seule difiiculté sera que le rayon de courbure dépend, pour ce raisonnement, d'un instant qui est loin d'tître le seul à considérer

fig. SI9. — Dialri ballon pr cicentrique d'une mac bine oïdllsnte (•'léralion).

dans la question, et doit ôlre envisagé comme variable, tandis que le rayon de la coulisse ne peut être au contraire que bien déterminé. Il y a donc contradiction dans les termes de l'explication qui précède- On y obvie en se contentant d'une approximation. On envisage la position moyenne du cylindre et ses deux situations extrêmes, ainsi que celles que l'on veut attribuer au bouton du tiroir pour ces instants. On décrit l'arc de cercle qui les joint. Il n'aura plus.

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comme l'exigeait la rigueur du raisonnement précédent, son centre sur l'axe de rotation. Ce point se trouvera un peu en dehors, sur le rayon moyen, en raison de la symétrie de l'oscillation du cylindre. Mais la réalité différera d'autant moins du résultat voulu, que la coulisse Si^ra plus courte et plus éloignée de ce centre.

Ajoutons que, dans beaucoup de machines oscillantes, le bouton de l'arc est simplement pris dans une coulisse de Stephenson h deux excentriques.