MACHINE A VAPEUR M WATT A DOUBLE EFFET

existent toujours lorsqu*un mouvement de rotation est produit au moyen d'une bielle et d'une manivelle (§130). Ce volant permet d'ailleurs à Varbre de dépasser facilement ce que Ton nomme les points morts, c'est-à-dire les positions pour lesquelles la bielle et h manivelle ont la mCme direction , soit qu'elles se recouvrent mutuellement, soitqu elles se trouvent dans le prolongement l'une de l'autre. On voit en effet que, lorsque l'arbre se trouve dans Tune ou dans l'autre de ces deux positions, la force appliquée à la bielle, dans le sens de sa longueur, ne tend à faire tourner la manivelle ni d'un côté ni de l'autre ; l'arbre ne peut donc continuer à tourner qu'en vertu de sa vitesse acquise, et cette continuation de mouvement se produit d'autant plus facilement que l'arbre entraîne avec lui une plus grande masse animée d'une plus grande vitesse.

La vapeur est amenée de la chaudière dans le cylindre par le tuyau a, fig. 494. Elle pénètre d'abord dans une capacité 6, à laquelle on donne le nom de boite à vapeur, et d'où elle doit se rendre, soit dans le haut du cylindre, soit dans le bas, suivant que le piston B descend ou monte. Une pièce spéciale que l'on nonôme le tiroir, se meut dans la boîte à vapeur, et est destinée à faire passer la^-apeur qui vient de la chaudière, tantôt au-dessus, tantôt au-dessos: du piston , et en même temps à faire communiquer avec le condenseur la partie du cylindre vers laquelle le piston marche. La fig. 495 représente le tiroir seul. C'est une sorte de tuyau creus, qui s'élargit à ses deux extrémités, et qui est muni d'une tige destinée à le faire mouvoir dans la boîte à vapeur. Les fig, 496 et 497 représentent les deux positions différentes que doit prendre le tiroir, suivant que le piston descend ou monte ; elles ne sont que la reproduction plus en grand d'une partie de la fig. 49.4. On voit que le tiroir s'appuie par les petites faces ce sur les surfaces planes qui avoisinent les ouvertures aboutissant au haut et au bas du cylindre Des garnitures d'étoupe sont d'ailleurs disposées sur le reste df son contour , vers ses deux extrémités, de manière qu'il s'adapte exactement de tous côtés avec les parois de la boîte à vapeur. Par cette disposition, on voit que la boîte à vapeur est divisée en deux parties entièrement distinctes. L'une de ces deux parties , formel' de l'espace annulaire situé tout autour du tiroir, communique constamment avec le tuyau a qui amène la vapeur ; l'autre partie, qi. se compose des deux extrémités de la boîte à vapeur, réunies Tuno à l'autre par l'intérieur du tiroir, communique toujours avec le tuyau d, fig. 494, qui aboutit au condenseurs, La fig. 496 montre le tiroir dans sa position la plus élevée ; la vapeur qui vieni de la chaudière passe autour du tiroir , et se rend dans la partie supé-

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rieure du cylindre ; la parlie inférieure est en connmunication avec le condenseur, et le piston descend sous l'action de l'excès de pression qu'il éprouve sur sa face supérieure. La fig. 497 montre le tiroir dans sa position la plus basse; la vapeur de la chaudière agit sous le piston ; celle qui se trouve au-dessus de lui se rend au condenseur, en traversant le tiroir dans toute sa longueur, et le piston monte.

Un tuyau f amène constamment un jet d'eau froide dans le condenseur e. Ce tuyau est muni d'un robinet g , à l'aide duquel on produit un étranglement plus ou moins grand, afin de régler la quantité d'eau qui s'introduit en e, pour y condenser la vapeur. L'eau chaude qui s'accumule au fond du condenseur, et qui provient, tant de la vapeur condensée , que de l'eau de condensation amenée par le tuyau /*, en est constamment retirée par une pompe à air. Cette pompe , comme l'indique son nom , sert en même temps à aspirer une partie de l'air contenu dans le condenseur, ainsi que nous l'avons déjà expliqué à l'occasion de la machine de Cornouailles (§ 422). Le piston h de la pompe à air est attaché, par une longue tige, au point du parallélogramme articulé qui est marqué de la lettre F sur la fig. 492 (page 638), et qui jouit de la propriété de se mouvoir à très peu près suivant une ligne droite verticale, tout aussi bien que le point B. Ce piston h est percé de deux ouvertures garnies de soupapes i qui s'ouvrent de bas en haut. Le tuyau , qui fait communiquer le condenseur avec le bas de la pompe à air, est également muni d'une soupape fc, qui s'ouvre du côté de la pompe.

L'eau chaude, que la pompe à air extrait constamment du condenseur, se rend dans une bâche l. Uue portion de cette eau est prise par la pompe alimentaire, qui la refoule dans la chaudière, pour remplacer celle qui en sort sous forme de vapeur. Le piston m de la pompe alimentaire est aussi mis en mouvement par le balancier. Lorsqu'il s'élève , l'eau de la bâche l est aspirée par le tuyau n , et traverse la soupape o qui est ouverte ; lorsque ensuite il vient à s'abaisser, la soupape o se ferme, la soupape o' s'ouvre, et l'eau est refoulée dans le tuyau p qui la mène à la chaudière.

Une troisième pompe q , mue également par le balancier, puise de l'eau froide dans un puits, ou dans un cours d'eau voisin , et la verse par l'orifice r dans une bûche spéciale. C'est cette -eau froide qui se rend au condenseur par le tuyau f, et qui y tombe sous forme de pluie, pour condenser la vapeur. L'écoulement de l'eau dan^ le tuyau /"est produit principalement par l'excès de la pression atmosphérique, qui agit librement dans la bâche, sur la pression qui a lieu dans le condenseur.

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Le mouvement alternatif que doit prendre le tiroir, pour pernet tre à la vapeur d'agir tantôt sur la face supérieure, ;ji n l ôt sur la face inférieure du piston, lui est transir» is par la machine elle-même. A cet effet Tarbre K 3orle une pièce P, fig. 498, dont le contour est circulaire, et dont le centre est placé en dehors de 'axe autour duquel tourne l'arbre K, Cette pièce îst désignée sous le nom d'excentrique. Elle est eh- /eloppée par un anneau Q, à l'intérieur duquel elle leut glisser en tournant. Pendant le mouvement ie Tarbre K, la partie de l'excentrique P qui fait le dIus saillie sur cet arbre, est reportée tantôt vers a droite, tantôt vers la gauche. L'anneau Q, lié aux tringles ss , ne pouvant pas tourner avec l'excentrique, se trouve poussé par lui, soit d'un côté; 5oit de l'autre; et il en résulte un mouvement de va-et-vient des tringles ss. Ces tringles se réunissent à leurs extrémités opposées à l'anneau Q, et y présentent un cran à l'aide duquel elles saisissent le L)outon t d'un levier coudé tuv. Par suite du mou- ^ement de va-et-vient des tringles ss, le levier Uiv tourne autour de son point fixe w, tantôt dans jn sens, tantôt dans l'autre; et son mouvement ilteniatif se transmet à une tige verticale, qui est irticulée d'une part, en v, au levier coudé, et d'une lutre part à la tige du tiroir. On voit donc que la nachine, une fois mise en mouvement, s'y maini en dra d'elle-même, puisqu'au moyen de l'excenrique P, convenablement installé, elle amène oujours le tiroir dans la position qu'il doit prendre i chaque instant, pour que la vapeur continue à 'xercer son action. Pour mettre la machine en mouement, on soulève le manche qui termine les ringles ss, afin de rendre le levier m w libre de e mouvoir sans elles ; puis, en saisissant le manche [ui termine le bras uv, on fait mouvoir le levier, de iianière à donner au tiroir successivement les posi- Lons qu'il doit prendre, pour que la vapeur puisse glr alternativement sur les deux faces du piston. L ussitôt que la machine marche, on rétabht la comiiunication des tringles ss avec le levier (mu, et le mouvement ontinuede lui-même.

Fig. 498.

On voit sur la fig. 494 une courroie sans fin o^x , à l'aide de laquelle le mouvement de rotation de Tarbre K se transmet à un arf)re vertical y. Cet arbre porte un régulateur à force centrifuge, appareil dont nous avons fait connaître précédemment le principe et le mode d'action (§4 33). Ce régulateur est disposé de manière à agir de lui-même sur la machine , pour diminuer ou augmenter la grandeur de la puissance, suivant que le mouvement devient trop rapide ou trop lent. Â cet eifet l'anneau qui forme le sommet inférieur du losange articulé du régulateur, présente sur son contour une rainure circulaire, analogue à une gorge de poulie. Un levier r. fixé par une de ses extrémités à un axe horizontal , se termine à Taulre extrémité par une fourchette dont les deux branches s'engagent dans la rainure dont nous venons de parler. Ce levier z ne gêne nullement le mouvement de rotation de l'anneau du régulateur, qui tourne librement entre les branches de la fourchette. Mais si le mouvement de rotation vient à s'accélérer, les boules s'écartent, l'anneau monte, et la fourchette du levier z est soulevée ; cette fourchette s'abaisse , au contraire, si le mouvement de la machine se ralentit. On voit donc que le levier z fera tourner l'axe horizontal auquel il est fixé, soit dans un sens , soit dans l'autre , suivant que la machine marchera plus vite ou plus lentement. Ce mouvement se transmet, par une série de tringles et de leviers, dont il est facile d'imaginer la disposition, jusqu'à l'axe d'une soupape à gorge installée dans le tuyau qui amène la vapeur de la chaudière dans la boîte à vapeur, comme on le voit sur les fig. 496 et 497. Il résulte de là que la soupape se dispose de manière à gêner de plus en plus le passage de la vapeur , à mesure que le mouvement de la machine devient plus rapide ; tandis que, s'il dévient 'trop lent, elle livre à la vapeur un passage plus large qu'à l'ordinaire.

La machine à vapeur à double effet a reçu , depuis Watt, diverses modifications ayant pour objet , soit un meilleur mode d'action de la vapeur, soit plus de simplicité dans la construction , soit une disposition plus convenable sous le rapport de l'emplacement que la machine doit occuper, etc.

Nous n'entrerons pas dans le détail de toutes ces modifications, ce qui nous entraînerait beaucoup trop loin ; nous nous contenterons de faire connaître les plus importantes.

§ 427 . Pistons métalliques. — Dans les premières machines ii vapeur, on s'est servi de pistons pareils à ceux qu'on employait pour les pompes, c'est-à-dire de pistons munis d'une garniture d'étoupes sur leur contour. La flexibilité de cette garniture permettait au piston de s'appliquer exactement de toutes parts sur la surface inré-

PISTONS METALLIQUES.

rieur du cylindre, malgré les imperfections que pouvait présenter cette surface. Mais on avait besoin d'y toucher souvent , aOn de remédier à l'usure des étoupes qui était très rapide. Les perfectionnements apportés au travail des métaux ont permis de supprimer complètement la garniture d 'étoupes , et d'employer des pistons entièrement métalliques. On parvient en effet maintenant à raboter la surface intérieure d'un cylindre, ou , comme on dit, à aléser ce cylindre, de manière à faire disparaître toutes les inégalités qu'elle pouvait présenter; en sorte qu'un piston à contour bien circulaire, qui s'adapterait exactement dans le cylindre en un des points de sa longueur, s'y adapterait également bien dans tous les autres points. 11 est cependant nécessaire de laisser au contour du piston une certaine flexibilité; car, sans cela, il serait bien difficile d'établir un contact exact entre lui et le cylindre, sans qu'il en résultât une trop grande adhérence, et même une sorte de grippement entre les suriaces. Aussi dispose-t-on les pistons comme on en voit ici deux exemples, fig. 499 à 602. Chacun des deux pistons est formé, pour

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Fig. 499.

Fig. 501

Fig. 600.

Fig. 502*

ainsi dire, de deux assises de secteurs métalliques, placés à la suite les uns des autres, de manière à constituer comme deux anneaux superposés. Ces anneaux sont compris entre deux disques circulaires d'un diamètre un peu plus petit, sans cependant être assez

serrés entre ces disques pour que les diverses pièces dont ils se composent ne puissent pas glisser en s'éioignant ou en se rapprochant de l'axe du piston. Des ressorts, placés à l'intérieur, tendent constamment à repousser au dehors les secteurs métalliques, qui viennent ainsi s'appliquer exactement sur la surface du cylindre, et qui peuvent cependant céder, en se rapprochant de l'axe, si quelque circonstance particulière les y oblige. Les ressorts du piston représenté par les /ig. 499 et 500 sont en assez grand nombre, et enferme d'hélices; ceux de l'autre piston, fig. 501 et 502, sont de simples lames, fixées par leurs milieux , et agissant par leurs extrémités sur les secteurs métalliques.

§ 438 . Excentrique triangulaire. — Nous avons vu que, pour que la vapeur pût arriver tantôt au-dessus , tantôt au-dessous du piston , dans la machine à double effet , il fallait faire prendre au tiroir deux positions différentes. Pour que les choses se passent exactement comme nous l'avons supposé , il faudrait que le tiroir restât immobile dans chacune de ces positions, tant que le sens du mouvement du piston resterait le même; et que ce tiroir passât rapidement d une position à l'autre , aussitôt que le piston devrait changer le sens de son mouvement. L'excentrique que nous avons décrit dans la machine de Watt, et qui est destiné à faire mouvoir le tiroir , est loin de satisfaire à la condition qui vient d'être indiquée. Le tiroir en reçoit un mouvement continu , tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre ; il ne reste immobile dans aucune des positions qu il prend successivement, et il ne passe pas brusquement d'une position à une autre. Aussi arrive-t-il que les ouvertures par lesquelles la vapeur doit passer de la boîte à vapeur dans le haut ou dans le bas du cylindre ne s'ouvrent et ne se ferment que progressivement; et il en résulte que ces ouvertures sont étranglées pendant une partie de la course du piston, ce qui occasionne une perle de travail. De même, la communication entre une des parties du cylindre et le condenseur ne s'établit que peu à peu ; ce qui fait qu'au commencement, la vapeur qui doit se rendre au condenseur éprouve une certaine difficulté à sortir du cylindre, et exerce en conséquence une pression résistante sur la face du piston avec laquelle elle e^t en contact.

Pour obvier à ces divers inconvénients de l'excentrique circulaire , on l'a remplacé par des pièces analogues , auxquelles on a conservé le nom d'excentrique. Nous citerons comme exemple l'excentrique triangulaire, fig, 503, qui est assez employé. Il se compose d'une pièce A , en forme de triangle à côtés courbes , qui esl fixée à un arbre tournant B ; cette pièce est engagée à rintérieur

EXCENTIVIQUE A DÉTENTE. 6^9

d'un cadre rectangulaire que porte la tige CC, et^agit alternativement sur les deux longs côtés de ce rectangle, de manière à donner un mouvement de va-et-vient à la tige ce, qui )e communique au tiroir. D'après la forme de la pièce A, on voit que le tiroir passe plus rapidement d'une extrémité à l'autre de sa course que s'il était mû par un excentrique circulaire ; et que, de plus, il reste immobile pendant quelque temps, danschacune de ses positions extrêmes.

On peut faire disparaître en grande partie les inconvénients que nous avons signalés, sans abandonner l'excentrique circulaire. 11 suffit pour cela de donner peu de largeur aux ouvertures que le tiroir doit faire successivement communiquer avec la boîte à vapeur et avec le condenseur, et de rendre la course du tiroir notablement plus grande que cela ne serait strictement nécessaire pour donner lieu à ces changements de communication. De cette manière, les bords du tiroir n'emploient qu'une faible portion de la durée" totale de sa course à passer sur chacune des ouvertures, qui ne se trouvent par conséquent étranglées que pendant un intervalle de temps de peu d'importance Afin que les ouvertures dont il s'agit présentent un passage suffisant à la vapeur, on compense leur peu de largeur en les allongeant dans le sens perpendiculaire au mouvement du tiroir. C'est cette possibilité d'obtenir une distribu lion convenable de la vapeur, au moyen de l'excentrique circulaire, jointe aux avantages qu'il présente sous le rapport de la facilité de construction et de la solidité, qui fait qu'il est encore employé dans le plus grand nombre de machines à vapeur.

§ 429. Excentrique A détente. — Le grand avantage que présente l'emploi de la vapeur avec détente (§ 421 ), sous le rapport de l'économie du combustible consommé, fait qu'on a cherché à disposer les machines à double effet de manière à y introduire ce modo d'action delà vapeur. Il suffit, pour y arriver, de donner au tiroir successivement diverses positions dans chacune desquelles il reste immobile pendant un certain temps, ainsi que nous allons le faire comprendre sans peine, au moyen des fig. 504 à 507. Le tiroir

Fig. 503.

A y esl réduit à sa forme la plus simple , qui est généralenieiil

adoptée maintenant ; il consiste en une pièce métallique concave,

hi

Fig. 504.

Vis, 505.

Vis, 506.

Fig. 507.

qui s'appuie par les bords de sa concavité sur la face plane où aboutissent les trois conduits B, C, D, et qui peut glisser sur cette face, de manière à y occuper les diverses positions indiquées. Ce tiroir se meut toujours à l'intérieur de l'espace fermé , nommé boite a vapeur^ dans lequel arrive la vapeur fournie par la chaudière. Les conduits B et G communiquent, l'un avec la partie supérieure d.i cylindre, l'autre avec la partie inférieure. Le conduit intermédiaire D aboutit au condenseur.

Dans la première position du tiroir, fig. 50 1, la vapeur qui vienl de la chaudière passe librement par le conduit B, et agit à pleine pression sur la face supérieure du piston. Pendant ce temps, la partie inférieure du cylindre communique avec le condenseur par le conduit G et l'intérieur du tiroir. Le piston descend en vertu de la différence des pressions qu'il éprouve sur ses deux faces. Si le tiroir remonte, pour prendre la position indiquée par la fig. 505, lorsque le piston n'a encore fait qu'une partie de sa course descendante , la vapeur ne peut plus passer de la boîte à vapeur dans le conduit B ; et cependant le bas du cylindre communique toujours avec le condenseur. La vapeur qui se trouve dans le haut du cylindre agit donc en se détendant,- et c'est sous cette action que le piston achève sa course descendante.

Si le tiroir remonte encore, pour prendre la position indiquée par la fig. 506, au moment où le piston a atteint le bas du cylindre. In