CHAPITRE PREMIER Dispositions d'ensemble

3. — Machines à balancier, — Envisagées comme moteurs d'usines, elles ne présentent plus guère qu'un intérêt historique; un grand nombre restent néanmoins encore en fonctionnement, et on continue à les employer, de moins en moins souvent, il est vrai, pour actionner des pompes, des souffleries, etc., qui s'accommodent de vitesses de rotation modérées (*).

La figure 60 du fascicule 7 donne les dispositions essentielles d'une machine à balancier à deux cylindres, dite de Woolf, employée à actionner une pompe. Le bâti généralement adopté se composé d'un entablement en forme de cadre, soutenu par des colonnes ou par des supports triangulaires; Gorliss a employé un bâti conçu d'après d'autres principes, et disposé de manière à ce que les efforts développés pendant le fonctionnement soient autant q«ie possible équilibrés par des compressions ou des tractions directes des pièces fixes . Deux charpentes parallèles en forme d'A (flg. 2), sont appuyées sur le soubassement du cylindre par l'une de leurs branches, tandis que l'autre est intimement liée au palier de l'arbre moteur ; le pivot du balancier est

1. Les dernières grandes machines à balancier du système WooJf ont été établies à Gand vers 1870, celles de la Société Lousberghs en sont un beau spécimen encore en activité; un type plus récent, du à. Corliss et remarqué à l'exposition de Philadelphie, a été reproduit plusieurs fois en Belgique par la maison Van dén Kerkhove. depuis l'année 1876. Le moteur principal de la filature de lin « la Lys » est une machine jumelle à balancier de ce système.

Les constructeurs de Rouen restaient encore attachés à la machine à balancier en 1878, mais elle a complètement disparu aujourd'hui ; les grandes vitesses de rotation sont incompatibles avec l'inertie de la transmission par balancier.

monté au sommet, dans deux paliers qui servent en. même temps à Tentretoisement transversal; les guides de la crosse forment une construction secondaire appuyée sur le cyUndre, et reliée horizontalement âu bâti par deux longerons.

Fig. 2.

Ce dispositif, visiblement inspiré des bâtis en bois en usage dans les ferry-hoats américains (<), soustrait les maçonneries aux réactions dues aux efforts de la vapeur, et les réduit à de simples massifs de support, en même temps qu'il établit une solidarité complète et des relations

1. Voir Thurston, ouvrage cité; Engineering, 1891, 1er sera., p. 66; id., 1893, 2e sem., p. 265.

La machine du Puritan est la plus grande du type, son cylindre à basse pression a 2»,79i de diamètre et l^STO de course.

invariables de position entre toutes les pièces fixes qui servent de guides aux organes mobiles.

4. — Machines à action directe, — La suppression du balancier con-

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Fig. 3 à 10.

duit aux dispositions représentées figures 3 à 12 ; la figure 3 indique le

Fig. 1M2.

groupement des pièces d'une machine verticale qui n'est plus employée que pour des usages spéciaux {V fascicule n^ 82), et pour de petites

Fig. 16.

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Fig. 16 bis.

machines murales (*). Pour lefs grands moteurs d'usines, la nécessité de. placer Tarbre de couche et un lourd volant-poulie à une grande hauteur au-dessus du sol rendrait ce type très coûteux.

La figure 4 représente le type renversé, dit à pilon, qui s'indique lorsque l'emplacement est réduit en projection horizontale; il est universellement adopté pour les machines à hélice de la navigation, et on rapplique avantageusement à l'industrie lorsqu'on ne peut recourir au moteur horizontal. Les figures 13 à 15 &w représentent dans ses traits principaux une machine de 500 chevaux construite par la Société le Phénix, et dont les dispositions reproduisent celles des machines marines; les figures 16 et 17 donnent les dispositions essentielles des moteurs Corliss installés à l'usine centrale électrique de Berlin par la maison Van den Kerckhove (•).

Les machines horizontales les plus répandues comportent le même groupement de pièces (fig. 5) ; on trouve aussi des moteurs à ligne d'action inclinée (fig. 6), principalement dans les bateaux à roues, où la position de l'arbre impose cette solution, mais la plupart des moteurs fixes appartiennent aujourd'hui aux types normaux des figures 4 et 5. Le rapport de la bielle à la manivelle est ordinairement égal à 5, il descend à 4 et même au-dessous dans quelques machines verticales.

5. — Moteurs horizontaux et verticaux. — Les forces d'inertie des pièces à mouvement alternatif, qui se présentent pour la machine pilon suivant une direction rapprochée de la verticale, sont directement équilibrées par la résistance des fondations lorsqu'elles agissent vers le bas, et par le poids mort de toute la machine lorsqu'elles s'exercent vers le haut. Ces forces d'inertie, les seules auxquelles on ne puisse résister par les réactions intérieures des bâtis, augmentent rapidement, pour la même course de piston, avec la vitesse angulaire de l'arbre ; on conçoit donc que les machines verticales soient préférées pour les grandes vitesses de rotation ;. la nécessité de commander directement des dynamos a contribijé à répandre ce type, qui n'était guère employé jusque

1. Voir les spécimens des constructeurs allemands Wegelin et Huebner (Haeder, Dampfmaschinen) et de lamaison Tangye (Engineering ^ISS^, 1er gem. p. 519).

2. Voir : « Machine Corliss verticale du Creusot djs lOQO chevaux », Revue technique de V Exposition de 1889, ô» partie', pi. 11-12. Machine verticale à triple expansion de 1300 chevaux de la maison Sûlzer, Zeiischrift des V. D. L* 1894, p. 61, pi. II et III.

Fig. 16.

Fig. 17

dans ces dernières années que dans les laminoirs (*), mais cette préférence n'est cependant pas justifiée par des raisona absolues^ car il existe des moyens d'équilibrer d'une manière suffisante, dans les machines horizontales, les forces d'inertie dues aux pièces à mouvement alternatif.

On a beaucoup discuté sur les qualités et les défauts respectifs des machines à ligne d'action horizontale ou verticale; les progrès de la construction sous le rapport de la précision, d'un meilleur choix des fontes à cylindres, etc., ont modifié des manières de voir généralement admises autrefois. On peut considérer comme acquis les points suivants :

Le moteur horizontal est plus accessible dans toutes ses parties, à moins qu'il ne s'agisse de petites machines, auquel cas ce point perd son intérêt; la confection des joints et des bourrages, la conduite du graissage et la surveillance générale se font sans difficultés. Toutes les manœuvres, modérateur, purges, injection, sont facilement concentrées entre les mains d'un seul homme, qui embrasse d'un coup d'œll tout l'ensemble du moteur.

On reprochait autrefois aux cylindres horizontaux de s'ovaliser par le poids des pistons, malgré le soin pris à les supporter au moyen de tiges traversant le couvercle d'arrière. Cette crainte est exagérée, les cylindres s'ovalisent par suite des mauvais montages que permettaient les anciens bâtis, ou à cause de la construction défectueuse des pistons, qui comportaient des moyens de serrage réglables à la main, mais en réalité presque toujours déréglés'; les tiges de piston étaient trop faibles, et pouvaient prendre une flèche sensible entre les deux patins de guidage. Ces inconvénients sont suffisamment atténués par la construction moderne pour qu'on ne s'en préoccupe plus.

Les machines verticales ont pour elles leur moindre encombrement, et elles s'imposent pour cette raison unique lorsque l'emplacement fait défaut; les cylindres y sont entièrement affranchis de l'ovalisation. Par contre, elles coûtent plus cher à puissance et à vitesse de piston égales; cette différence de prix n'est même pas compensée par la moins value des fondations et du bâtiment. Les démontages, l'entretien et le graissage y sont toujours un peu plus difficiles et plus pénibles que dans

t. La plus grande partie des moteurs de l'Exposition d'électricité de Francfort en 1891, appartenaient au type vertical.

les machines horizontales, malgré le soin que Ton prend de disposer des passerelles d'accès à diflérents niveaux (*).

Pour les grands moteurs d'usines, l'opinioii qui prévaut est que l'on ne doit recourir au moteur vertical que lorsqu'on y est forcé par la raison d'emplacement.

6. — Machines pour emplacements réduits. — Nous ne donnons que pour mémoire le dispositif des anciennes ûiachines de Maudslay (fig. 7), abandonné depuis longtemps. La machine à tige-cadre (fig. 8) n'esl plus employée que dans les pompes alimentaires, où le ^système à rotation est très léger et destiné seulement à limiter la course des pistons, franchir les points morts, et actionner la distribution.

Les machines à fourreau (fig. 12) ont été employées dans les premières années de la navigation à hélice; on peut leur reprocher quelques défauts d'importance capitale : inégalité des surfaces qui reçoivent l'action de la vapeur ('), action refroidissante du fourreau, grand diamètre du bourrage, circontance qui augmente les rentrées d'air et les résistances passives.

Pour les machines à gaz, le fourreau est souvent conservé comme organe de guidage; les inconvénients ci-dessus sont spéciaux aux moteurs à vapeur.

La machine à bielle en retour (fig. 10) est aujourd'hui abandonnée ; elle a succédé, dans la marine militaire, au système à fourreau. On emploie quelquefois, dans la commande des pompes ou des compresseurs d'air, le système de la figure 9; ce type se retrouve aussi dans les machines soufflantes verticales.

Enfin, l'un des types les plus intéressants que l'on ait employés pour réduire la distance entre le cylindre et l'arbre, est la machine à cylindre oscillant (fig. 11), dans laquelle cette réduction atteint la longueur de la bielle. Les machines à cylindres oscillants ont été employées pendant longtemps dans les navires à roues ; les derniers spécimens cons-

1. Cette observation ne s'applique pas aux machines marines. Lorsqu'on a fait usage de machines horizontales dans le but de les loger sous la flottaison, on a dû prendre des moteurs à bielle en retour (flg. 10). Ce type est tellement compact que la machine verticale esi bien préférable sous le rapport de la facilité d'accès.

2. Pour une certaine pression bien déterminée assez basse et une certaine fraction d'admission, cet inconvénient disparait dans les machines à condensation, le travail alternativement négatif et positif de Ja pression atmosphérique sur le fourreau rétablit l'égalité.

truits (*) sont remarquables par leurs grandes dimensions, mais on leur préfère de plus en plus les machines inclinées.

Dans l'industrie, on ne trouve plus le cylindre oscillant que dans quelques petits moteurs spéciaux, principalement les machines à pression d'eau (2® fascicule, n°^ 99, 107); la distribution est particulièrement simple dans ce dernier cas, parce que l'introduction et l'évacuation se font à pleine course. i

Le cylindre oscillant a contre lui la grande complicaftion de sa distribution ("); la masse importante du cylindre occasionne des forces d'inertie dont le travail est théoriquement nul, mais qui produisent des usures latérales sur les tiges et les cylindres eux-mêmes; la mobilité du cylindre oblige à prendre pour tourillons les tubulures d'arrivée et de, départ de la vapeur, et rend nécessaires des bourrages importants; celui qui se trouve du côté de l'évacuation est particulièrement nuisible à cause des rentrées d'air.

La machine à cylindre oscillant n'a eu sa raison d'être que dans la navigation, et son adoption à une certaine époque pour des moteurs fi^es d'une certaine importance, et même pour des machines d'extraction, est un de ces cas d'imitation malheureux qui ne sont pas rares dans l'histoire de la machine à vapeur. En résumé, la plupart des systèmes essayés, en dehors des types généraux, ont fini, après avoir été appliqués à d'autres usages, par être rélégués dans les spécialités pour lesquelles on les avait créés.

7. — Moteurs conjugués,. — La nécessité d'éviter les points morts dans les moteurs qui doivent effectuer de fréquentes manœuvres (machines locomotives, d'extraction, marines) a conduit à employer deux cylindres agissant sur des manivelles calées à angle droit, disposition qui donne au couple moteur une valeur plus régulière dans le tour; quelquefois, on fait agir les deux; machines sur la même maçiv^Ue ouïe même coude, mais les lignes d'action sont à angle droit, (fig. 202); on a même ainsi conjugué un plus grand nombre de machines dans un plan horizontal, en vue d'uniformiser le couple moteur (7® fascicule, n*" 104).

Les machines à cylindres indépendants conjugués, dites machines jumelles, soit à balancier, soit à action directe, ont été employées comme

1. Paquebot Ireland^ diamètre des cylindres : 2-,75, course des pistons, idem; puissance indiquée à. 2 kilogrammes de pression et à 27 tours; 6.300 chevaux.