CHAPITRE IV Régulateurs

113. — Réglage par étranglement. — Le régulateur peut agir en réglant la pression de Tintroduction, ou en modifiant sa durée* Au point de vue de l'utilisation, ces deux modes ne sont pas équivalents-

Fig. 240

Lorsque le régulateur agit sur la pression, il crée un étranglement plus ou moins grand à l'entrée dans la chapelle, et la courbe d'indica* teur se présente comme dans la figure 240, la pression à l'amont de la valve est po ; la chute de pression est AB au moment où Tadmission s'ouvre, elle devient CD au moment où l'introduction se ferme, BD est la loi des pressions dans la chapelle (ou sur le piston) pendant que Vintroduction est ouverte, c'est donc la loi de détente de la vapeur empri-

1, La théorie des régulateurs a été donnée dans le 2e fascicule, u<^' 121 à 140, il ne nous reste à examiner ici que leur mode d'action sur la distribution.

On consultera utilement le récent ouvrage de M. P, Minel intitulé r Régularisation des Moteurs électriques, {Encyclopédie Leauté), ainsi que le mémoire de M. Sankey : Gotierning of Steam Engines by throttling and bij variable Ex^ pansion (M. of P. Mechanical Engineers 1805).

RÉGULATEURS

sonnée dans la chapelle, modifiée par l'afflux de vapeur qui passe par la valve du régulateur sous l'influence de la différence de pression comprise entre AC et BD. Lorsque l'introduction est fermée, la pression de la chapelle remonte de la quantité Ë B jusqu'au moment de radmission suivante.

En résumé, la vapeur formée dans la chaudière à la pression du point A n'est jamais admise sur le piston à une pression supérieure à celle de la ligne BD, la perte d'effet qui accompagne ce phénomène a été étudiée ailleurs (3® fascicule, n** 131 ; 4* fascicule, n® 118). Le volume de la chapelle a du reste une influence sur la forme de la ligne BD; ainsi, avec une chapelle très réduite et pour la même ouverture de la valve, la pression remonterait plus haut après la fermeture de rintroduction, et tomberait plus rapidement pendant l'admission, comme l'indique, par exemple, la ligne B'D' ; avec une chapelle de volume infini, la ligne BD serait horizontale.

Fig. 241

Fig. 242

Fig. 243

Il convient de réserver le réglage par étranglement aux petits moteurs ou au cas où Ton ne peut employer la détente automatique. Certains moteurs fonctionnent du reste à. charge constante, par exemple les pompes élevant l'eau à une hauteur invariable, le régulateur n'est alors

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RÉGULATEURS

qu'un appareil de sûreté destiné à empêcher la machine de s'accélérer en cas d'un déchargement accidentel, en temps normal il est tout à fait ouvert.

Pour les moteurs à charge fréquemment variable, l'emploi de la détente est illusoire avec ce mode de réglage, car si Ton suppose, par exemple, la machine munie d'un système de distribution Moyer ou autre, variable à la main, on sera obligé de le disposer pour que le régulateur étant au bas de sa course, la machine puisse emporter la charge maximum; aussi, le réglage par étranglement tend à disparaître de plus en plus.

Fig. 244

Les valves employées sont de divers systèmes, mais elles doivent toujours être équilibrées, le régulateur étant un appareil peu puissant ; on emploie la valve à papillon, (fig. 241) (*) ; la disposition (fig. 24:â) est défectueuse, la valve, dans la position de fermeture cesse d'être équilibrée. On emploie aussi la valve cylindrique (fig. 243) (Willans), la valve cylindrique à lanterne à mouvement de rotation (fig. 244) (voir sa position en R (fig. 15). La soupape à double siège ne convient pas, parce qu'il existe forcément une diflfér^ce de diamètre entre les sièges, et la soupape n'est plus équilibrée au moment de la fermeture; lorsqu'elle arrive à se fermer, le régulateur ne parvient plus à l'ouvrir.

Pour réduire le travail moteur, il faut créer une perte de charge sensible ; lorsque l'on donne une section d'ouverture trop grande pour la position inférieure du régulateur, celui-ci se tient presque toujours dans le voisinage du sommet de sa course, et le régime est instable, parce qu'un très petit déplacement du manchon fait passer le travail par ses valeurs extrêmes. Pour corriger cette instabilité, on peut lier le manchon à la valve de manière à ce que celle-ci se déplace très peu lorsque le

1. Voir au sujet de la position de Paxe: Reuleaux {le Constructeur, 3^ édition française, p. 1125) et Marié (Annales des Mines, 1887, p. 202).

REGULATEURS

manchon esl au sommet de sa course ; on arrive au même résultat d'une manière plus simple en donnant aux ouvertures une forme triangulaire, ou en pointe {flg, 245); ce système, appliqué à un fort moteur compûund s'est fort bien comporté, les diagrammes 1 à 5 (fig. 246)^ relevés sur le cylindre à haute pression pendant une variation de charge, el â intervalles de temps à peu près égaux, démontrent la proportionDalilé de Tactlon du régulateur.

F]g« 2éâ

Fîg* 246

La section totale des lumières esl calculée de manière à donner à la vapeur une vitesse moyenne de 80 mètres par seconde lorsqu'elle est entièrement découverte, et que la machine admet a pleine course ('].

Il existe pour les petits moteurs un grand nomhre de régulateurs bien agencés, que ri ndustrie fournit en séries, ils sont assez souveni combinés avec une valve qui sert de modérateur; il suffit de déterminer le diamètre de la poulie de commande de manière à leur communiquer la vitesse moyenne d'équilibre. v

114, — Le mode de réglage le plus rationnel consiste à agir sur la durée de Tinlroduction ; nous avons rencontré, dans rétude des distributionSf de nombreux mécanismes à détente variable; toutefois, 11 nous reste à définir leur liaison avec le régulateur.

Distribution à tiroir simple. — Le régulateur conique à boules esl trop peu puissant pour modifier les éiéments (excentricité el angle de calage) de la distribution par tiroir simple, même lorsque cet organe est

1. Nous avons déterminé ce chîflre par tâtonnements sur une machine do 5fO chevaux en modifiant la valve; avec des ouvertures plus grandes^ le régulateur n'utilisait que la partie supérieure de sa courseï avec des ouvertures plus faibles, la puissance maximum était réduite dans une assez forte mesure- Les courbes d*indicateur successives obtenues sur le cylindre à haute pres^ slon de la machine compound ainsi réglée sont celles de la ngure 2i6»

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REGULATEURS

Fig. 247

équilibré (*); il n'en est pas de même du régulateur dit c Américain » (régulateur d'arbre, ou de volant), qui est aujourd'hui extrême nient répandu pour conduire des distributions à tiroir cylindrique ou à. tiroir plan équilibré.

Soit OM la position de la manivelle, le rayon d'excentricité correspondant à rintroduction maximum est OE; OE' est le rayon d'excenlricilé pour la marche à vide. Le plateau de Texcentrique doit donc être relié à l'arbre de manière à ce que son centre puisse occuper toutes les positions situées sur EE' ; le plateau est percé d'une coulisse pour le passage de l'arbre, et il est articulé par un bras à un point fixe I choisi sur le volant ; ce point devrait être situé très loin sur la direction OM, mais on adopte souvent'une solution approximative, qui rend les avances linéaires légèrement inégales ; on limite la longueur du bras, et le centre du plateau décrit l'arc de cercle EE", Le régulateur doit être disposé de manière à placer le centre de l'excentrique en E pour la vitesse minimum de l'arbre, et en E" pour la vitesse maximum (*).

La figure 248 représente le régulateur de la machine Straighl-Line z la force centrifuge agit sur le contre-poids P, et tend à l'écarter du centre de l'arbre, le ressort R tend au contraire à l'en rapprocher ; chaque position répond à une vitesse d'équilibre, la bride de connexion B est reliée à un bras qui porte le plateau d'excentrique, celui-ci tourne autour du pivot I, porté parle moyeu de l'un des volants. La trajectoire du centre de l'excentrique est un arc de cercle disposé par rapport à la manivelle comme l'indique la figure 249, c'est-à-dire que, pour les faibles admissions, l'avance est supprimée et transformée en retard ; pour une certaine course du régulateur on obtient ainsi une variation plus rapide du travail moteur.

1. Les machines de Porter-Allen sont un rare exemple d'application du régulateur ordinaire (Porter) au réglage «i'une distribution par tiroirs sans plaques de détente. Les deux obturateurs d'admission sont manœuvres par un coulisseau qui 'se déplace dans une coulisse de Fink (97), ces obturateurs sont du reste parfaitement éqmlibrés; l'échappement n'est pas influencé par la position du régulateur.

2. On fait quelquefois varier Texcentrique suivant une autre ioi (Machine Breitfeld Danek, Zeitschrift des V. D. /•., ib92, p. 567).

BÉGULATEURS

Dans le régulateur Westinghouse (fîg* âoû-âal), on s'esl atlaché à disposer symétriquement par rapport au centre les masses soumises à la pesanteur, condition nécessaire pour que réquîlîhre ne soit pas modifié

Fïg, 249

Fig. 2m

par la position de l'arbre lorsque les poids sont assez grands vis-à'vîs des autres forces en jeu.

Fig. 2.10

Fig. 251

Les considérations développées au numéro 77 indiquent que la compression augmente fortement au fur et à mesure que rintroductiou est

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REGULATEURS

plus réduite, il faut donc ménager un espace nuisible assez grand pour ne pas faire remonter la pression d'une manière excessive lorsque Ton réalise de faibles introductions. Les courbes d'indicateur (fig. 252) sont extraites du catalogue des machines de Westinghouse.

Fig. 252

Le régulateur d'Armington-Sims (fig. 253-254) est du même genre que le précédent, mais au lieu d'agir directement sur le plateau d'excentrique, il agit en sens contraire sur deux excentriques placés l'un dans l'autre, afin de donner au centre du collier la trajectoire la plus convenable.

Fig. 253

Fig. 254

M. Wilson Harlnell a eu pour objectif de rendre non réversible la liaison entre le régulateur et l'excentrique, c'est-à-dire que l'excentrique ne peut réagir sur le régulateur pour modifier sa position dans le cas où le tiroir présente une résistance anormale ; la connexion a lieu par l'intermédiaire d'un levier articulé à un point fixe et muni à son extrémité d'un coulisseau qui se meut dans une rainure du tourteau d'excen-

RÉGULATEURS

trique. Le centre de cette coulisse ne coïncide pas avec le centre de rotation du levier (*).

Dans le régulateur de Marshall ('), le volant n'est pas directement relié à l'arbre, et Tinertie de sa jante concourt, avec l'action de la force centrifuge sur deux masses symétriques, à modifier la position du tourteau; ce supplément de force dû à la jante disparaît aussitôt que le nouveau régime est établi, l'effet qu'il produit est donc l'opposé de celui d'un dash'pot (').

Le régulateur Américain est aussi employé pour agir sur Tangle de calage et le rayon de l'excentrique de détente dans les systèmes à tiroirs superposés (86), ou sur son angle de calage seulement, tel est le régulateur Thompson (fig. 255) appliqué aux machines Buckeye (86).

Fig. 255

115. — Les forces d'inertie des organes commandés peuvent devenir assez importantes pour qu'il y ait lieu de les équilibrer, sinon elles réagiraient sur la position du régulateur; ainsi, dans les petits moteurs verticaux de /. S. Pries (86), où le régulateur agit sur Texcentrique de délente, les effets de l'inertie sont représentés approximativement par