CHAPITRE 111 OiJttHbùtloâ dé kl V&peuf

Obturateurs

Au début de la machine à vapeur, ou a employé comme obturateurs les soupapes coniques; elles avaient le défaut de ne pas être équilibrées, ce qui fia pas tardé â les faire rejeter poilr les grandes dimensions et les pressions croissantes. Elles ont été remplacées bientôt par les soupapes à double siège, dont Hornbloicer imagina trois variétés, et par les tiroirs* On peut ranger les obturateurs en deux classes : ceux à glissement, qui comprennent les tiroirs plans et les tiroirs cylindriques, et ceux à soulèvement, ou soupapes.

58. — Obturateurs à glissement. — L'obturateur simple (fig. 104), dessert un seul orifice, qu'il découvre ou ferme par l'une de ses arêtes ; dans certains systèmes de détente, les deux arêtes sont cependant actives.

La distribution d'un cylindre à double effet exige quatre de ces obturateurs.

On peut réduire la course nécessaire pour découvrir une section déterminée, au moyen du tiroir â grille (fîg. lOo), employé comme obturateur d^échappement dans quelques anciennes machines belges [Nolet, Walschaerts^ tfoyois), et dans plusieurs macliines américaines (*).

On a réalisé des obturateurs pians à mouvement de rotation continu autour d*un axe perpendiculaire à la glace, le tiroir est alors un disque percé do lUttliéfes en foMne de secteurs ; ce système est abdn-

i) Engineeting, 1893, !«' sdra.| p. 350.

Tiroir de Stfong appliqué à une distribution de locomotive (Engineering, 1883, l^^'sera., p. 195; 1889, 1" sera*, p* 551). Tiroir de Craig et Motion (même retiueil, 1884, 2« sem., p. 312).

donné pour la distribution, on le retrouve encore quelquefois appliqué au modérateur des locomotives.

Les surfaces de contact, au lieu d'être planes, peuvent être cylindriques (fig. 106), et le mouvement de commande est oscillant. Ce genre de distributeurs est du à Corliss, il a pris une importance considérable dans les machines fixes ('). On trouve exceptionnellement des valves Corliss à double passage (fig. 107),

Fig. 105.

/V^Zd

Fig. 106.

Fig. 107.

Dans tous ces organes, Tétanchéité est maintenue par le contact dt>s surfaces, et celui-ci est assuré par la dilTérencù des pressions qui régnent sur les deux faces de Pobturateur ; lorsqu'on les emploie pour l'échappement, la (ace dorsale doit donc être tournée vers le cylindre.

(1) A l'Exposition de 1878, à Paris, les grandes machines fixes à tiroirs plans étaient encore deux fois plus nombreuses que toutes les autres ; une douzaine de moteurs avaient des soupapes à double siège, il y avait six distributions parvalves oscillantes de Corliss, et quelques distributions par tiroirs cylindriques. En 1889, les valves oscillantes étaient les plus nombreuses ; elles ont actuellement perdu du terrain ; elles sont cependant loin d'être abandonnées, mais on recherch.» les distributeurs équilibrés du genre soupape et pistou, de plus en plus motivés par réiévation de la pression.

M. Fiikart a fait usage d'une valve qui semble appartenir au même genre, mais qui, en réalité, est un robinet (fig 108). Cette valve est équilibrée dans tous les sens, elle doit donc remplir son boisseau bien

exactement pour iHre étanclie, condition bien difficile à réaliser et à maintenir, puisqu'on n'imagine pas de moyen convenable pour rappeler l'usure ; elle est surtout intéressante en ce qu'elle présente un quadruple passage (arêtes 1, S, 3, 4).

On a fait souvent usage aux États-Unis de tiroirs plans équilibrés à ouvertures multiples, dans le but de réduire à la fois et la pression qui

applique le tiroir, et la course nécessaire pour ouvrir un orifice donné. L'équilibrage est surtout nécessaire pour les obturateurs d'admission lorsqu'ils dépendent directement d'un régulateur. La figure 109 représente le tiroir d'admission employé par Porter et Allen, il a la forme d'une taque évidée à faces parallèles, et se meut entre les surfaces formées par la glace du cylindre d'une part, et une plaque fixe maintenue à distance, et qu'on peut rapproclier lorsque l'usure l'exige. La figure 110 donne l'obturateur à quadruple passage employé pour l'échappement par les mêmes constructeurs.

Ces systèmes ne se sont pas implantés en Europe, mais le tiroir cylindrique à glissement parallèle aux génératrices et découvrant une lumière dont les arêtes sont normales à cette direction s'est généralisé ; il a également la propriété d'être équilibré, et il est d'une construction beaucoup plus facile, surtout pour les grandes dimensions.

Les obturateqrs à glissement sont souvent utilisés pour accomplir siniultanément plusieurs fonctions ; ainsi, le tiroir à coquille ordinaire (fig. lil), dessert deux lumières d'admission par ses arêtes extérieures

et deux lumières d'ècliappemept par ses arêtes intérieures ; il en est de même de la plupart des tiroirs cylindriques.

Dans le tiroir à coquille, l'introduction a lieu forcément par les arêtes extérieures, sinon le tiroir se soulèverait ; pour le tiroir cyllndri-

que, on peut, sans inconvénient, renverser les fondions des arôtes('). Le tiroir cylindrique n'est qu'une modification du tiroir de Murdoch, longtemps employé dans les machines marines et connu sous le nom de tiroir en D, il a Pavantage d^'^^tre rigoureusement équilibré. Le tiroir cylindrique comporte de nombreuses variétés.

Le tiroir à coquille peut être partagé eu deux ((1^^, 112), dans le tut de rendre les conduits vers le cylindre plus directs et de leur donner moins de surface.

Nous signalerons comme modification plus ou mnins profonde du tiroir plat la forme de la figure 113, employée par divers constructeurs (Davergier^ Boulet) ; le conduit d'échappement, qui, dans les systèmes ordinaires, n'est séparé du conduit d'admission que par une cloison, est ici entièrement isolé ; par contre, Tétanchéité doit être maintenue sur deux glaces qui font un certain angle.

Le tiroir de la machine Strai(//it Une (fig. 114-115) employé aussi dans d'autres machines américaines (■), est équilibré au moyen d'une contre-plaqué P, maintenue à distance fixe de la glace, avec réglage pour Pusure ; les petits conduits c servent à parfaire cet équilibre en établissant la même pression dans les deux joints ; les conduits c' servent au môme but, et constituent en môme temps un double passage pour l'échappement , le diaphragme D sert à préserver les surfaces frottantes de la contre-plaque contre Paction plus ou moins érosive de la vapeur.

Nous rencontrerons parla suite, d'autres modifications du tiroir, qui trouveront mieux leur place dans Pétude de la distribution (^).

(1) Lorsque le tiroir se compose simplement de deux pistons obturateurs réunis par une tige, on préfère admettre la vapeur par les arêtes intérieures pour soumettre cette tige 4 un efTort d'extension.

(2^ Machine de Rohh-Armstrong (Engineering, 1893, 2^ sem., p. 17) ; Weston- Engine (Zeitsehrift des V. D, /., 1893, p. 1069).

(3) Voir encore: Engineering, tiroir circulaire compensé de Everitt, 1880, 2*^ sera., p. 27 ; tiroir de Thom avec double passage destiné à augmenter la compression dans les cylindres à basse pression, 1884, 2^ sem., p. 566 ; tiroir de H alpin, 1882, !«' sem., p. 395 ; tiroir de Payton et Wihon, plat, équilibré, à arêtes circulaires, 1885, l*"" sem., p. 344 (le tiroir plat à arêtes circulaires a été employé par Webb et par Ch. Brown^ dans le but de renouveler les surfaces frottantes par la mobilité autour de Taxe ; il a la liberté de tourner autour d'un axe perpendiculaire à la glace lorsqu'il se produit un grippement sur l'un de ses points) ; tiroir Ouirid^e équilibré appliqué à une grande machine marine, 1885, 2^ sem., p. 325 ; tiroir Pcck, 1886, 2« sem., p. 156.

OBTURATEURS ïby

On a employé à diiïërentes reprises le distributeur rotatif couique ou cylindrique à passades multiples, surtout pour la distribution des macliines Woolf et compound (les maisons Biéfrix et Care/s en ont imaginé de nouveaux types) (')■

59. — Obinrateum à souh^oement. — Ces obturateurs eoniprennent toutes les variétés de soupapes, qui se ramènent aux trois formes imaginées par Homblower {lig. 110) ('). Au point de vue de

abc

la commande, les soupapes présentent un caractère spécial : elles ne peuvent en effet, dans leur mouvement de descente, dépasser le siège sur lequel elles sont déposées ; l'organe qui les actionne peut continuer sa course après la fermeture lorsque les liaisons sont établies en conséquence. Les soupapes sont toujours à axe vertical, il n^existe que de rares exemples de distributions où cet axe est légèrement incliné.

(1) Revue technique de l'Exposition de 1889, 6" partie, pi. 44-'i5 ; Engineering, 1894, 2* sem., pi 606. Ce tiroir peut aussi Être accompugiié d'un tiroir d'expansion touraant, à lumières obliques {Zeitschrift des W D. J., 1892, pi. XIV). Pour k liescriplion des machines à tiroirs rotatifs Rulwjr et Carda, voir la Mécaniqut à CExpoeition de 1900, 3" livraison.

(2) Perkins a employé dans la machine à très haute pression du yacht .^nMrneife, uae forme particulière de la soupape de Coniouailles qui est à triple siéee iEngi- ««rin«, 1881.1" sem.. p. 3 et 4).

{^ disposition de la Hg. 116 a est la moins fréquente ; ellf a été employée dans les machines IVolel, on la trouve dans des machines puissantes du constructeur AUù {Heo. de Mée., 1906-1-62) ; la forme lig. 116 b est beaucoup plus répandue.

Les obturateurs à soulèvement ne peuvent desservir qu'un seul orifice, une distribution à soupapes comporte donc nécessairement quatre de ces organes.

La soupape est d'autant mieux équilibrée, que les diamètres des sièges sont moins différents ; elle est généralement construite d'une seule pièce, ce qui oblige à faire le siège supérieur plus grand que l'autre dans-les dispositions a et 6, et un peu plus petit dans la disposition c.

Dans les machines verticales, l'agencement des conduits peut exiger que l'inégalité des sièges soit renversée ; ainsi, si on se sert du type b comme soupape d'échappement sur la (ace supérieure du piston d'une machine verticale, et si la tubulure du bas communi(|ue avec le cylindre, il faut, pour empêcher la soupape de se soulever spontanément pendant l'admission, que le siège du bas soit plus grand que l'autre, mais la soupape ne peut être mise en place que par un artifice de construction (^), Cependant, cette disposition n'est pas indispensable, la tendance au soulèvement pourrait être combattue par un ressort énergique, ou bien, ce qui est plus fréquent, la disposition des conduits est intervertie, c'est-à-dire que la tubulure latérale est celle qui communique avec le cylindre, en entraînant, il est vrai, une augmentation de l'espace nuisible.

Dans les grandes machines, on fait usage de soupapes à quadruple siège, fig. 117, afin de réduire le diamètre et la levée, qui deviendraient excessifs (').

On peut ranger parmi les obturateurs à soulèvement, le distributeur Weyher et Richemond, fig. 118 ; il n'a cependant aucune analogie avec la soupape, ainsi qu'on va le voir. L'obturateur est constitué par une garniture à section U, dont lu branche extérieure a est cylindrique, tandis que l'autre b est conique ; cette garniture est fendue suivant une géiiératrico, et a une tendance à s'ouvrir à la façon des cercles de piston ; la fente est masquée par une portée pleine d'une certaine

(1) Telle est la soupape Lentz (H. Dubhel, Danipjfnaschinen) -

(2) La figure représente la souf)ape dMnlrotluclidii d'un cylindre de 1^50"*"> de diamètre ot 1>U0 de course de grand moteur hulzer, le diamètre des grands siègeb est de G50"^"^ environ.

largeur, qui interrompt la lumière. Dans la position de la figure, l'obturateur est fermé, la garniture étant détendue dans le logement cylindrique autour duquel se trouve pratiquée la lumière. La manœuvre est faite par une tige qui fait corps avec le cône creux e, lequel étrangle le cône b de la garniture lorsque le soulèvement de la tige est assez prononcé, tandis qu'il l'abandonne en descendant, après que l'obturateur est dans son logement cylindrique et que sa chute se trouve arrêtée par le talon saillant de la garniture. On remarquera que ce talon ne joi^e aucun autre rôle dans l'obturation, et qu'il ne faut pas Tassimiler à un siège de soupape.

On peut donner à l'obturateur un recouvrement ; il continue son mouvement après la fermeture, et les organes solidaires de la tige peuvent descendre encore plus bas ; des ressorts en hélice établissent entre l'obturateur et le cône d'attaque une liaison sans laquelle la couronne extérieure pourrait être projetée vers le haut au moment où elle se dégage de la lumière; en même temps, ces ressorts amortissent la chute des organes de commande.

Les obturateurs à glissement donnent lieu à un frottement d'autant plus grand qu'ils sont moins équilibrés, frottement qui ne peut être combattu que par la lubrification. L'emploi de la haute pression et de la haute surchauffe a généralisé l'emploi des soupapes et des tiroirs cylindriques du genre piston ; cependant, les valves oscillantes Corliss s'adaptent également aux grandes pressions et à la vapeur surchauffée.

Distributions syinétriciaes coniniandées ])arunmoavement circulaire .

Pour étudier une distribution, il faut pouvoir se rendre compte rapidement des positions simultanées du piston et du distributeur ; on se sert à cette lin (Pépures, dont les plus connues sont Tépure circulaire de ReecJi^ l épure elliptique de Fd'weau^ l'épure sinusoïdale de Moll^ le diagramme polaire de Zeuncr^ etc. Fous ces tracés seront établis pour la distiibution par tiroir à coijuille ordinaire, on b s étendra facilement aux autres cas.

DISTRIBUTION PAR TIROIRS

60. — Epure circulaire ('). Soit OM (fig. 119), la manivelle, de rayon égal à R, OE le rayon d'excentricité, de longueur / ; ces deux directions font un angle constant a, appelé angle de calage. Les éléments du tiroir sont indiqués sur la figure, où le tiroir est représenté au milieu de sa course; les quantités e s'appellent les recouvrements extérieurs, les quantités i sont les recouvrements intérieurs ; ces recouvrements, que nous supposerons d'abord égaux pour les deux faces du piston, peuvent être inégaux, nous les désignerons alors par e, e\ ï, r. Pour faciliter le langage, nous appellerons face arrière du piston celle qui se trouve le plus loin de l'arbre, et face aoant, celle qui en est le plus rapprochée ; il s'agira toujours de machines à bielle directe.

i\\\\\Vfc%>\VV

Flg. 119.

Etudier le mouvement du piston revient à étudier celui du point B, invariablement lié avec lui ; de même, déterminer le mouvement d'un point du tiroir, revient à déterminer celui de l'articulation T de la barre d*excentrique qui le commande.

Cherchons d'abord à déterminer la position du piston en fonction de celle de la manivelle, ou vice cersa. Du point B, avec la bielle comme rayon^ décrivons Tare Mm ; soit B» la position de B lorsque la manivelle est au point mort Mo ; on a évidemment :

Pour obtenir les déplacements du piston il suffit donc de projeter

(1) En France où cette épure est employée depuis fort longtemps, on Taltribue à Heech ; elle est connue en Allemagne sous le nom d'épuré de Muller ou de Eeuleaux.

DISTRIBUTION PAR TIROIRS

le point M par un arc ilm de rayon égal à la bielle, et de mesurer

MoATl»

La même règle s'applique aux déplacements du tiroir, mais le rayon de Parc projetant est la barre d'excentrique.

On peut éviter les projections au moyen d'arcs en traçant Tare de rayon égal à la bielle, et tangent en Mo (méthode de Coste et Maniquel) (*), le déplacement cherclié est m'M ; réciproquement, si on connaît le déplacement du pislon, on clierchera, par tâtonnements, la position de la manivelle pour laquelle la longueur //t'M est égale au déplacement donné. Les mêmes constructions s'appliquent au tiroir.

Au lieu de mener les deux directions OM, OE, on peut faire tourner autour de 0 la construction qui se rapporte au piston, jusqu'à ce que la direction OM coïncide avec OE, la rotation sera égale à a; la ligne à laquelle on rapporte les positions du piston viendra en M\ M'j (fig. 120) ;

Fig. 120

connaissant l'angle o quelconque, décrit par la manivelle depuis le point

(1) MM. Coste et Maniquet ont imaginé do faire les tracés d'arcs an moyen de gabarits, ce qui dispense de clnTcher l«'s cenlres, vt rend les épures moins encombrantes. Celle inétliude devient iiartienlièreniont ingénieuse dans les cas où les renvois de mouvements sont plus coniplitpiés, comme, par exemple, ceux du mécanisme moteur d'une madiine à balancier, ou de la distribution des machines Gorliss {Caste et Maniqucty Traité thcvrique ci pratique des machines à uapeur, Paris, Baudry).

DISTRIBUTION PAR TIROIRS 175

mort arrière, qui est représenté en M*o, on mesure sans autre construction le déplacement du piston MV>i", et le déplacement du tiroir Ee\ ces déplacements étant comptés depuis le point mort arrière.

On peut enfin adopter pour les deux tracés (piston et tiroir) des échelles diflérenles, de manière à ce que / et R soient représentés par une môme longueur sur Pépure ; les rayons des arcs tangents seront nécessaifement représentés par des longueurs très différentes ; on arrive ainsi à une épure très simple, qui ne donne encore toutefois que les déplacements du piston et du tiroir, et que nous devrons compléter. Pour le tiroir, il est du reste plus commode de compter les déplacements à partir de la position moyenne, cVst-à-dire do compter les écarts à partir de l'arc T' au lieu de l'arc T.

Pour se servir aisément de cette figure, il faut remarquer que le bouton de manivelle et le centre de l'excentrique y sont représentés par le même point M', mais que les projections se font sur deux directions différentes, suivant qu'il s'agit d'obtenir les déplacements du piston ou du tiroir.

61. — Lorsqu'on suppose la bielle et la barre d'excentrique de longueur infinie, c'est-à-dire lorsque l'on néglige leurs obliquités, les arcs projetants sont représentés par des lignes droites orthogonales, le déplacement du piston est donné par M'^, m\ et l'écart du tiroir par 0^ ; les erreurs ainsi commises sont mni'^'' et ^r" respectivement ; les erreurs maxima sur le déplacement du piston et du tiroir sont k et /c' mesurées sur leurs échelles respectives.

Bien que l'épure exacte soit à peine plus compliquée que l'épure approchée, nous commencerons par négliger l'obliquité de la bielle et de la barre d'excentrique.

62. — Cas où ron néglige les obliquités, — Suivons le mouvement de l'arête A du tiroir (lig. 121), celui-ci étant supposé placé dans sa position moyenne ; la positioti correspondante du rayon d'ex(^entricité est OE, ; si nous supposons que celui-ci tourne dans le sens de la flèche, et si nous choisissons une position quelconque OE de ce rayon, nous voyons que l'écart correspondant du tiroir est E^ ; en retranchant

DISTRIBUTION PAU TIROIRS

Fig. 121.

Fig. 122.

DISTRIBUTION PAR TIROIRS 177

de cet écart le recouvrement e, nous obtiendrons Pouverture de la lumière L pour l'admission. Cette lumière commence à s'ouvrir pour la position OC, elle se referme pour la position OD du rayon d'excentricité.

On peut tracer un cercle analogue pour l'arête intérieure B du tiroir, et on constate que cette arête- découvre la lumière L, et permet l'échappement depuis la position OE jusqu'à la position OF. Des cercles semblables sont tracés pour les arêtes A' et B\ et donnent la zone des positions du rayon d'excentricité pour lesquelles ces lumières découvrent l'admission et l'échappement pour la face d'avant du piston.

Ces quatre circonférences étant superposées, il sera possible de suivre, pour un tour entier de la manivelle, la marche des quatre arêtes qui règlent la distribution ; mais comme les opérations sont identiques sur les deux faces, nous nous bornerons, pour plus de clarté, à tracer les bandes des recouvrements pour la face arrière (fig. 122).

Lorsque la manivelle effectue une révolution entière depuis le point mort arrière Mo, les phases suivantes se produisent successivement :

Pour la position Mo, la lumière d'admission est ouverte de la quantité a, qui s'appelle aoance linéaire à l'admission.

Depuis Mo jusqu'à la position 2, la vapeur est admise dans le cylindre, l'ouverture est maximum pour le point 1.

Depuis la position 2 jusqu'à la position 3. la vapeur est emprisonnée dans le cylindre, et agit par détente.

L'échappement s'ouvre dans la position 3, l'angle 3 OM^ s'appelle aoance angulaire à l'échappement; b est la quantité dont la lumière est ouverte pour l'échappement au point mort, et se nomme aoance linéaire à l'échappement.

L'échappement se poursuit jusqu'à la position 5 de la manivelle, l'ouverture maximum se produit en 4.

Enfin, la vapeur est comprimée dans le cylindre depuis la position 3 jusqu'à la position 6, pour laquelle s'ouvre la lumière d'admission ; Tangle 6 OM^ est Vaoance angulaire à l'admission.

Pour suivre facilement les phases de la distribution, on se rapportera simultanément à l'épure et au diagramme des pressions marqué en

MACHIKES A VAPEUR 12

178 DISTRIBUTION PiiR TIROIRS

cbifTres romains. Entre les positions III et P,, YI et Po, le trait plein du diagramme est modifié par les pertes de charge de Técoalement, et se rapproctie plus ou moins du trait pointillé ; d^ordinaire, les positions YI et Po sont tellement rapprochées, que la ligne qui les joint se confond avec la perpendiculaire à la ligne d'admission.

On reconnaît que le diagramme des pressions eoiTOspond à un travail moteur développé sur le pi&ton ; par conséquent, bi Pon règle les éléments de la. distribation conformément aux données de l'épure, Parfare tournera dans le sens de la flèche.

63. — Sens de la rotation, — En supposant que, sans rien changer à la machine, on la fasse pivoter d^un demi-tour sur la ligne d^action considérée comme aze, cette nouvelle macliine tournera en sens inverse de la première pour Pobservateur qui n'a pas changé de place. Pour obtenir Pépure de la distribution, il faudra évidemment faire pivoter aussi Pépure précédente autour de son diamètre horizontal. On voit que le sens de rotation change en même temps que Pangle de calage ; pour le tiroir admettant par ses arêtes extérieures, la rotation a toujours lieu de la manivelle vers Pexcentrique séparés par Pangle de calage.

Ce raisonnement s'applique aussi bien aux machines verticales ou inclinées, mais le pivotement doit se faire autour de la ligne d'action.

64. — Avances, — Les avances à Padmission et à Péchappement exercent une influence favorable sur la distribution ; en effet, Pavance à Padmission ouvre un passage notable à la vapeur au moment du remphssage de Pespace nuisible ; la quantité de vapeur qui pénètre à ce moment dans le cylindre est beaucoup plus importante que celle accusée par le diagramme, à cause de la condensation à peu près instantanée produite par les surfaces nuisibles -, il est nécessaire que la pression soit établie sur le piston depuis le commencement de la course pour vaincre les forces d'inertie des pièces à mouvement alternatif (26).

L'avance à Péchappement doit toujours être assez grande pour diminuer la résistance à Pécoulement de la vapeur au début de Péchappement; rexpérieiice démontre du reste que la perte que Pon fait ainsi

DISTRIBUTION PAR TIROIRS

Wig. 123.

sur le travail de détente est largement compensée par ta diminution de la contre- pression. La figure 1^3 donne, en Irait plein, la courbe d^ndicateur obtenue avec des avances convenables, et en pointillé, les modifications apportées au diagramme par la suppression des avances, modifications désavantageuses tant au point de vue du travail produit par le même poids de vapeur, qu'à celui de la douceur de marche. La figure 91 (ante) dénote une avance à Téchappement insuffisante, et même pratiquement nulle.

65. — Marche à contre-Dapeur. — Supposons que, sans rien changer aux éléments de la distribution, on commande la machine au nMFyen d'une transmission, en sens contraire de celui qui correspond à son angle de calage, et que la vapeur soit néanmoins admise dans la chapelle; on obtiendra (fig. 124),sur la face arrière du piston, pour une

Fie. 124.

révolution entière de Parbre, le diagramme des pressions abcde/gh^ qui représente un travail résistant; on voit que dans cette marche,

180 DISTRIBUTION PAR TIROIRS

appelée à contre-vapeur, les phases de la distribution se résument principalement en une aspiration par le conduit d'échappement et un refoulement par le conduit d^admission. Cette distribution à contresens est celle qui se produirait pour une machine locomotive préalablement lancée, si, à ce moment, on ouvrait le modérateur, et si Tangle de calage était disposé pour actionner les roues en sens contraire. Ce diagramme résistant est quelquefois utilisé comme Frein, non seulement dans les locomotives, mais dans les machines d^extraction, et en général dans toutes celles qui possèdent deux sens de marche.

66. — Détermination des éléments inconnus d^une distribution^ section des lumières. — Pour un cylin<lre de dimensions connues, la vitesse de rotation étant également donnée, les lumières doivent avoir des sections suffisantes pour ne pas créer des pertes de charge nuisibles au rendement (3" fascicule, w^"^ 131 à 133) ; à ce point de vue, les sections ne sauraient être trop grandes, mais la pratique impose des limites au delà desquelles les distributeurs deviendraient très grands, les frottements et les fuites possibles augmenteraient en proportion, de môme que les espaces nuisibles et leurs surfaces internes. La section à adopter résulte d'un compromis entre ces . diverses circonstances ; les pertes de charge à l'échappement sont du reste plus pernicieuses qu'à l'introduction, parce qu'elles entraînent une perte totale de l'énergie emportée par la vapeur sous forme de force vive.

On constate que les pertes de charge sont insignifiantes lorsque Ton adopte pour l'admission la vitesse moyenne de 30 mètres par seconde ; pour l'échappement, cette vitesse doit être réduite à 24 mètres. Ces chiffres ont une signification conventionnelle, ils sont calculés en supposant que les orifices sont ouverts au maximum pendant toute la course, et que le piston se déplace d'un mouvement uniforme à sa vitesse moyenne. Les limites ci-dessus sont de plus en plus difficiles à respecter au fur et à mesure que la vitesse linéaire du piston augmente, et elles sont souvent notablement dépassées dans les machines modernes.

DISTRIBUTION PAR TIROIRS

fe.

En partant de ces données, et en adoptant pour les lumières une longueur aussi grande que possible, généralement 0,7 à 0,9 du diamètre du cylindre, on détermine les largeurs l^ et \ des passages nécessaires pour Pintroductipn et pour réchappement(*). C'est >, qui représente la largeur à donner au canal, mais celui-ci ne se découvre qu'en partie pour Padmission.

Les données ordinaires d'une distribution par tiroir sont : le sens «^" de rotation, que nous supposons ôtre celui des aiguilles d'une montre, les quantités ^^ et ^„ le rapport de détente S, Tavance angulaire à Padmission j/, et l'avance angulaire à l'échappement v. Les inconnues sont : le rayon d'excentricité /, l'angle de calage"a, les recouvrements e, i.

Le problème peut être résolu graphiquement do la manière suivante :

Traçons un cercle de rayon quelconque (fîg. 125) pour représenter, à une échelle inconnue, la trajectoire du centre de l'excentrique; menons le diamètre quelconque Mq Mj pour représenter la ligne des points morts ; prenons :

MqD i

Portons l'angle a en MqO.I, menons la perpendiculaire DE à la ligne

(1) Certaines règles proportionnent la section des lumières à la surface du piston ; cette manière do procéder conduit à des lumières trop petites pour les grandes vitesses de piston ; il n'est pas possible de faire abstraction de la vitesse unéaire du piston dans la détermination des lumières.

Voir pour un examen plus exact de la question : Zur Berechnung der Dampfmasehinensteuerungen, par Ad. Slucki (Zeitschrift des V, D, I., 1893, p. 1110).

D'ailleurs, la vitesse qui s'établit dans les orifices est réglée par les pressions d'amont et d'aval conformément à la théorie de l'écoulement des vapeurs (3^ fascicule) ; on conçoit qu'il y aurait lieu de traiter le problème à ce point de vue ; c'est ce qui a été fait par W. Schule (Zeitschrift des V. D. /., 1906); on trouvera une traduction de cet important mémoire sous le titre : Dynamique de PÉcoulement de la vapeur dans les machines à pistons dans la Revue de Mécanique ( juin et novembre 1907).

182 DISTRIBUTION PAR TIROIRS

des points morts, joignons ÀE et menons XOX parallèle à cette direction. Portons Pangle v en M^ OB ; par B, menons BC parallèle à XOX, et par 0 la perpendiculaire To T,, à la même direction.

Nous avons constitué ainsi une épure de distribution répondant à la question, mais il reste à en déterminer l'échelle ; nous y arriverons en remarquant que la lumière d'introduction doit se découvrir au minimum de >, et que la lumière d'échappement doit s'ouvrir de la quantité X^ au moins. Si l'on a :

FTi Xi

il suffira de déterminer l'échelle en posant FT^ = 'k^ (l^ étant une longueur connue;, on aura forcément GTq = À,, on mesurera au moyen de cette échelle le rayon d'excentricité OMo, ainsi que les recouvrements OF, OG ; l'angle de calage est représenté en Mo OT©.

Il n'arrivera pas généralement que les longueurs FT,, GT soient précisément dans le rapport des largeurs X^ et \ que l'on veut donner aux passages ; suivant que ce rapport est plus grand ou plus petit que le rapport de X^ et \^ on prendra pour déterminer l'échelle :

auquel cas on aura ou bien on posera :

et on déduira :

G To = X,