DU PISTON

par Bioule.

Uimpomnte qnestion de la rt-gularisation de la vitesse des moteurs a étn traitée par un grand nombre d'ingénieurs et beaucoup de mécaniciens ont construit des mécanismes trèsingénieux sans que jamais ils aient pu réunir dans un môme appareil ces deux termes du problème : isochronisme et simplicité.

Les solutions approchées inventées par MM. Meyer, Farcot, Léon Foucault et Porter sont suffisantes en pratique. Un pendule Walt bien établi, à i'ortes boutes et h faible amplitude, donne également un bon résultat. Mais la vitesse croissante des tnoteurs et l'adoption de la disposition qui consiste à faire varier la détente par le régulateur ont fait naître d'autres combinaisons plus ou moins ingénieuses, parmi lesquelles il faut citer en première ligne les appareils Buss et Prœll.

A Vienne, les bonneurs ont été pour le régulateur Porter; sur les mnr^hines fixes Ogurant dans la galerie des machines, on en comptait vingt-quatre munies de cet appareil (1).

Notre planche 32 donne les dessins des régulateurs nouveaux qui nous ont paru les plus remarquables. Voici la description sommaire des six appareils représentés :

Récnlatenr Bass. — Sur un arbre vertical sont placés deux organes pendulaires, composés chacun de deux poids s'entre-croisant de telle sorte que la boule supérieure de droite est fondue avec la boule inférieure de gauche, et vice versa.

La rotation de l'axe du régulateur tend à faire écarter les boules supérieures, et les contre-poids inférieurs tendent, au

(I) Breveté en France le H juin 18S8, le riïgiiliiiciir Porter est toiiiiié Juiis le (lamaine [lublic au milieu de i'unnéc 1873.

contraire, à les rapprocher de Taxe. Le mouvement est transmis au papillon par l'intermédiaire d'une douille ordinaire. On peut également commander directement une détente variable en donnant aux boules et aux contre-poids des dimensions suffisantes.

Comme on le voit, rien ne distingue à 'première vue ce nouvel appareil du régulateur de Watt. Il s'installe de la même manière et agit de la môme façon. Mais en étudiant |le jeu des boules et des contre-poids, on reconnaît que le régulateur Buss est essentiellement différent de tous les appareils similaires, et qu'il possède des propriétés particulières dont nous allons énumérer les principales :

Les poids des boules et des contre-poids, les longueurs des tiges et la position des points d'oscillation, peuvent être choisis de telle sorte que, pour une variation infiniment petite de vitesse, il résulte un mouvement très-grand dans la position des boules et par suite un très-grand déplacement de la douille. En un mot, l'appareil jouit de cette extrême sensibilité qu'on avait cherché à avoir avec le pendule parabolique, et qu'on avait jusqu'ici assez mal obtenue, à cause des difficultés de construction et d'entretien.

Il est disposé pour fonctionner à grande vitesse, ce qui lui donne une augmentation de puissance, laquelle permet de réduire considérablement le poids des boules pour un même papillon.

Enfin, les boules et les contre-poids sont ainsi placés que la force centrifuge n'amène aucune pression sur les pivots, ce qui diminue notablement les résistances passives.

Il ne faut pas croire, d'ailleurs, que cet appareil soit compliqué et que l'emmanchement des organes entremêlés les uns dans les autres offre des difficultés pratiques. Le dessin ne permet pas de se rendre compte de la simplicité de la construction ; mais nous avons démonté plusieurs régulateurs et nous avons reconnu qu'à part les articulations, toutes les pièces

HÊUULATEUHS, 217

étaient brutes de fonle, qu'elles se lof^eaiont à leur plncti respsolive sans la moindre recherche, et qu'en résume^ un régulateur d'une machine de 30 chevaux no devait pas revenir àplus do 150 francs.

C'est dono un bon appareil, à peu prts isoclirono, simple do construction, facile à installer et présentant de flérienees garanties de durée et de bon fonctionnement.

Il résulte d'une Bépie d'oxpériencos faites ïi Lyon, chez MM. Bullaud frères, concessionnaires dû brevet français, qu'un réf,'ulatcur Buss réglait une machine à 2.3 ",, d'écart, alors qu'on faisait varier la résistance de I) au maximum de la puissauce motrice. On a constaté aussi que, malgré sa sensibilité, cet appareil arrive rapidement à la position voulue sans faire beaucoup d'oscillations.

■ésalnlenr proell. — Au Heu d'un'réRnliileiir parfibolîque à bras croisés, noua avons été surpris de voir sur la machine Bèdc et Farcot un appareil ayant ses boules en l'air inventé par M. Proell. Ce fait d'être sur une machine dessinée par Farcot prouve suffisamment en faveur du nouveau régulateur et nous dispense d'en faire l'éloge.

Voici le résumé do lu note que noua a remise l'inventeur :

Dans la construction des r^ulateurs ordinaires à force centrifuge, il suffit, pour être dans dn bonnes conditions de sensibilité et de puissance, de croiser les leviers supérieurs et d'augmenter le poids du manchon. Mais In grande longueur de l'axe du régulateur donne lieu à des llexions nuisibles, et le croisemcol des bras offre quelques difficultés do construction, que M. Proell a cherché à faire disparaître.

En disposant les boules sur le prolongement des braa inférieurs ot on choisissant les rapports des leviers de telle manière que le centre des boules décrive la môme courbe que si les bras supérieurs étaient prolongés et croisés, ce qui est facile à réaliser, l'inventeur a obtenu un régulateur simple el ausï-i sensible que ceux de Farcot.

tt8 RÉGULAICnL

Le bras de levier des boules étant tzè»-petit, rnsore des pivots et des assemblages de tiges se tromre de beancoup diminaée.

M. ProeU a résolu le problème de iaire parcourir aux boules un arc presque parabolique sans compliquer le régulateur primitif de Watt. Sou appareil, combiné avec le oontre-poids de Porter, est, croyons-nous, appelé à un grand succès.

Wié^mlmâmmm WÊmHmMÊ et Ctathrie. — Cet appareil se compose d'un tambour calé sur l'arbre, d'un excentrique à 'course variable tournant sur un axe placé à l'intérieur du tambour, de deux poids soumis à l'action de la force centrifuge et retenus en place par deux ressorts très-puissants, et d'une pièce en forme de volute qui transmet le mouvement des poids à l'excentrique.

Bien qu'un peu compliquée, cette disposition donne des résultats satisfaisants, ainsi qu'il résulte d'une série d'expériences faites sur une machine locomobile de Tumer. L'arbre, qui tournait à 177 tours en développant une puissance de 30 chevaux, n'a varié que de 3 tours lorsque, instantanément, le travail résistant a été porté à 20 chevaux, et de 9 tours quand on a supprimé toutes les résistances. L'écart maximum de 177 à 186 (environ 5 pour 100) n'est pas préjudiciable à la bonne marche d'une machine; il ne se produit d'ailleurs que lorsque la courroie tombe. En service courant, la variation de vite^e n'excède pas 2 pour 100, ce qui est sans importance, surtout dans les locomobiles.

Ré^vlaiear Frie^U^IHi. — Le résrulateur Friedrich est basé sur le même principe ; seulement il est beaucoup plus direct et, par suite, plus simple de construction.

L'excentrique de distribution est calé sur l'arbre et porte sur une de ses faces un double support armé de poids et de ressorts, qui soutiennent à leur tour l'excentrique de détente.

Un simple examen du dessin fera comprendre la fonction de chaque or^ne. Lorsque la marche est lente, les orifices de

vapeur restentouverts jusqu'aux trois quarts delà course, alors qne la manivelle a parcouru un angle de 135 degrés; avec une vitesse moyenue, cet angle est de 90 degrés, et l'introduction devient nulle si l'accélération de vitesse est considérable.

Le régulaleuF Friedrich fonctionne déjà chez plusieurs grands conalructeura ; Sigl (de Vienne), Schultz et Gobel, Cbaudoir, au Sommering, etc., etc. Partout il donne de bons résultats.

Rcfulateur de Brotberbood cl Hardlngbiini. — La principale particularité de cet appareil consiste à ce qu'il manœuvre à l'intérieur du tuyau de vapeur, prèa de la jonction de ce tuyau avec la boîte à tiroir, il se compose d'un as.e, de deux tubes concentriques et d'un anneau. L'anneau reçoit le mouvement rotatif de l'axe, et il est maintenu dans une position oblique par le tube extérieur, dont le poids est assez considérable. La force centrifuge tend, au contraire, à donnera l'anneau une position horizontale, comme cela avait lieu dans les régulateurs du système Duvoir. La vapeur arrive par l'orifice latéral et passe dans la boite à tiroir en traversant les deux tabès verticaux par une série de trous se trouvant en regard lorsque l'appareil est au repos.

Lorsque, par l'effet de la vitesse, l'anneau se déplace, il soulève le tube extérieur et bouche partiellement ou totalement les trous; ce qui naturellement diminue ou annule l'écoulement de la vapeur.

La simplicité de ce régulateur et son mode de construction permettent de l'exécuter avec beaucoup de précision et de le vendre bon marché; reste h savoir si le frottement des tubes glissant l'un dans l'autre ne deviendra pas rapidement assez grand pour arrêter le fonctionnement de l'appareil.

Un petit graisseur placé sur lecùté de la sphère sert à lubrifier tout le système avant sa mise en route. Le joint de l'axe sur la sphère est obtenu au moyen d'un cône extérieur et d'une vis de pression supérieure.

Le prix varie suivant la dimension des tuyaux d'arrivée de vapeur. 11 est de 250 francs pour un orifice de 0'",04 de diamètre et de 600 francs pour un orifice de 0",iO.

Réffalateor RanffTist. — ce La partie principale de mon invention, dit M. Rungvist, consiste en un anneau, une plaque, ou une combinaison annulaire de plusieurs corps, disposés plus ou moins symétriquement autour du centre de gravité. Ce système est animé d'un mouvement oscillatoire constant, mais non de rotation, ou du moins comparativement très-lent, de telle sorte qu'un point pris à angle droit avec le plan du système oscillatoire décrit une ligne circulaire dans l'espace. Par suite de l'oscillation constante de l'anneau, ce point a une propen* sion à s'écarter du centre du cercle avec une force qui peut être calculée par analogie avec la force centrifuge. Dans ce calcul, on doit supposer que la masse de l'anneau ou de la plaque n'oscille que dans un sens, tandis qu'en réalité, quand un point est maintenu en rotation autour d'un centre externe, on peut dire que son mouvement est la combinaison de deux oscillations identiques ; l'une, pour ainsi dire, se confondant avec l'autre, mais dans des directions à angles droits. De telle sorte que, lorsque l'une est à son point de retour, le mouvement de l'autre est à son point maximum, et vice versa. »

Comme nous, nos lecteurs trouveront certainement les lignes qui procèdent un peu abstraites ; c'est pourquoi nous ne voulons pas publier la théorie complète exposée par l'inventeur. Théorie exacte, mais trop compliquée, trop nuageuse, trop allemande, en un mot, pour trouver place dans un ouvrage aussi abrégé que celui-ci.

Une simple description de notre dessin (pi. 32) suffira.

L'anneau est placé, par l'intermédiaire d'un cercle, sur le support de l'arbre ; il peut osciller dans tous les sens, grâce aux quatre pointes en acier qui seules le maintiennent dans l'espace; mais il ne peut pas tourner sur lui-môme. Chacun

nfiOULATBUnS. â7l

lit! ses pointa décrit dvs circonférences, mnls d'un Iros-pelil rayon.

Une plaqut! circuhiire, moins épaisse et moins large que l'anneau oscillant, est montée directement sur l'arbre au moyen d'une traverse de plusieurs g-oujons; elle est pressée contre l'anneau par une lame ilexiblc.

La poulie uat montée à l'extrémité du support et reçoit ion mouvemcat de l'arbre de la mnchine à régler. Le levier coudé commande la valve d'entrée do vapeur; il est toujours sollicité de haut en bas pur un contre-poids, de sorte que la brandie verticale suit tous les mouvements de la douille.

Un engrenage fixé sur la poulie donne le mouvement à un pignon qui agit sur une cru mail lère. Sur l'arbre vertical portant un pignon, se trouve un engrenage hélicoïdal, qui reçoit directement son mouvement de l'arbre.

Cet arbre tourne plus ou moins vite, suivunl que l'anneau oscillant exerce une plus ou moins grande pression contre un cùnc de friction placé près le moyeu de la poulie.

Voici maintenant comme le régulateur agit sur la valve d'entrée de la vapeur.

La poulie recevant son mouvement du moteur subit naturellement toutes les variations de l'arbre de ce moteur, et si l'arbre restait immobile, les engrenages agiraient sur le manchon; celui-ci pousserait le levier vertical et la valve serait fermée immédiatement. Si, au contraire, l'arbre est entraîné complètement, sans aucun glissement, la vis sans fin est calculùe pour faire rentrer le manchon sur l'arbre, ce qui occasionne une ouverture de valve plus f^ande.

Or, à une vitesse déterminée, l'anneau oscillant exerce une pression toujours constante, et h Ifi moindre variation dans celle vitesse il tend ù prendre une inclinaison différente et qui augmente ou diminue l'entrainement de l'arbre. Il fournit donc un moyen simple de régularisation.

La théorie établit qu'on obtient avec cet appareil une vi-

tesse beaucoup plus constante qu'avec des pendules coniques.

Il ne faut pas confondre le régulateur Rungvist, qui est essentiellement basé sur l'emploi d'anneaux oscillants, avec ceux de Brotherhood et de Duvoir, qui n'agissent qu'en verta de la force centrifuge.

C^mpensateiir Denis. — Presque tous les régulateurs à force centrifuge ont l'inconvénient d'être très-instables, à cause de la liaison invariable existant entre la position des boules et l'ouverture de la valve d'admission.

Si le travail résistant d'une machine diminue, la vitesse augmente, les boules s'écartent; la valve se ferme plus ou moins et la vitesse de régime se rétablit; mais, à ce moment, les boules reprennent leur première position et la machine s'emporte de nouveau. La valve est ainsi toujours en mouvement et la marche de la machine très-irrégulière.

Plusieurs moyens ont été proposés pour remédier à cet inconvénient : 1* on a cherché à faire parcourir aux boules un arc parabolique, aGn que, pour une môme vitesse, elles puissent prendre n'importe quelle position et la conserver tant que la marche n'est pas modifiée. Les régulateurs Farcot, Garnetl, Smith et Jackson, Lanstheer et Proell, remplissent cette condition ; mais, à l'exception du dernier, ils sont tous un peu compliqués ; 2** on a établi des régulateurs simples à boules très-pesantes et à faible amplitude, qui ont amélioré la marche sans supprimer l'instabilité ; 3° on a établi des contre-poids qui, agissant sur le manchon avec un bras de levier plus ou moins grand, permettent aux boules de conserver plusieurs positions pour, la même vitesse. Le type le plus réussi de ce système de compensation est sans contredit celui de Léon Foucault, adopté par les maisons Cail et Fives-Lille; 4* enfin, on a interposé un organe entre le régulateur et la valve pour enlever la liaison invariable qui existait entre eux.

Le compensateur Denis, employé par la Société centrale de Pantin (pi. 29), se trouve dans cette dernière catégorie.

Voici la description de cet ingénieux appareil :

Le levier a du régulateur à force centrifuge b actionne le levier c du papillon par l'intermédiaire de la tringle d, dont la partie supérieure filetée traverse un écrou on bronze coulissant dans la chape qui termine le levier du papillon.

Le point de suspension du haut de la tringle lui permet de tourner librement sur elle-même ; sa partie inférieure se termine par un toc, e, à quatre ailettes, glissant dans les douilles alésées des deux roues d'angle/", j. Chacune de ces douilles porte une clavette intérieure en saillie, les deux clavettes laissant entre elles un espace libre égal à l'épaisseur des ailettes du toc.

Les roues /, g reçoivent leur mouvement de rotation, en sens inverse l'une de l'autre, du pignon h calé sur l'arbre horizontal i, lequel est actionné par la vis sans fin terminant l'extrémité de l'arbre m, qui donne le mouvement au régulateur.

Sur le dessin, le régulateur est figuré dans sa position moyenne correspondant à la vitesse normale de la machine; on voit que, dans ce cas, le toc, placé juste entre les deux clavettes, n'est entraîné ni par l'une ni par l'autre.

S'il se produit une variation dans les résistances opposées à la machine, le régulateur va immédiatement changer de position et le toc viendra en prise avec l'une ou l'autre desclavettes, qui l'entraînera dans le sens de son mouvement de rotation.

Il résulte de là que la tringle filetée montera ou descendra, suivant les cas, dans l'écrou en bronze du levier de papillon, et permettra ainsi au régulateur de revenir tout do suite à sa position normale, sans modifier le degré d'ouverture auquel il avait amené le papillon.

Le régulateur étant revenu à sa position moyenne, il est évident que la vitesse de la machine est exactement la même qa^auparavant.

Le compensateur Denis donne de très-bons résultats.