AVEC AVANCE SANS RECOUVREMENT

O.OiO

(l) Plci ne vapeur 0,870 de U courte.

Avec détente. , . . , 0,080.

Rapport de la preation moyenne avec détente à la prc»aion initiale.

Pression absolue en atmnaphérea « P.,

Preation moyenne effective de la vapeur pendant U détente ==■ (0,96^ P) — 1

Contre-tapeur o,oo5 de la courte.

(a) Fraction de la course i pleine vapeur : 0,953.

à cooire-vaprtir : 0,040,

L’avantage reste encore ici à l'avance unie au recouvrement qui ne diminue que de 6 pour ioo environ la force de traction de la machine au moment du de’part et quel que soit du reste la pression de la chaudière.

. • Cette différence est insignifiante et serait facilement compensée par une augmentation de pressiou dans la chaudière.

Si on ne donnait pas de recouvrement avec l'avance de a5“, la machine perdrait 9 pour 100 de sa puissance de traction au moment du départ.

Nous avons démontré l'utilité de l'avance du tiroir et nous en avons fait ressortir les avantages pour la machine Versailles daus diverses conditions • de marche. Sans entrer dans des calculs analogues pour toutes les autres machines, nous dirons que l’utilité de l’avance existe pour toutes au point de vue de l'appfiration de la détente; que sousce rapport elle est encore plus grande pour les lumières étroites : que celte avance est d'autant plus nécessaire que les lumières sont moins grandes et que le tiroir a moins de course , pareeque * ' l’on économise une résistance plus grande et qu’on l'utilise même. Ces réflexions suffiront pour que nous n’ayons pas besoin d'yjoiudrc des calculs étendus sur les autres machines.

En résumé :

Le mouvement de la vapeur dans les tiroirs peut se diviser en deux parties distinctes que nous avons examinées séparément : le mouvement de la vapeur à 1 entrée, et celui de la vapeur qui a produit le mouvcmeul cl qui s’échappe.

L’admission de la vapeur par les lumières n’est pas un obstacle en général dans les dimensions usitées. *

Avec une distribution sans avance ni recouvrement la vitesse d’admission par les lumières est constante ; et comme la vitesse de passage de la vapeur est toujours réduite aux vitesses de marche ordinaires, la pression sur le piston est égale à celle de la chaudière s’il n’y a pas d’autre obstacle. A des vitesses plus considérables il peut y avoir étirage par la lumière , mais jamais assez sensible pour remplacer complètement celui qui est nécessaire par le régulateur pour que la chaudière suffise à l’alimentation des cylindres.

Avec l’avance les vitesses d’écoulement d’abord faibles au commencement deviennent égales à celles qui auraient lieu sans avance vers le milieu de sa course, et s’accroissent rapidement ensuite jusqu’à n’admettre que peu de vapeur et à fermer ensuite lout-à-fail l’orifice. 11 en résulte d’abord que' la quantité de vapeur admise sur le piston est à pleine pressiou jnsque vers le milieu, qu’ensuite elle va en diminuant; la différence de pression qui se forme par la dilatation de la vapeur ne permettant qu’une fraction de la vitesse nécessaire pour que toute la vapeur péuètre , elle s’arrête complètement avant la fiu et laisse ainsi agir la déleute seule. La dépense de vapeur pour un cylindre est donc moindre avec de l’avance que sans avance. Le travail développé par la vapeur est aussi moindre , puisqu'il y a détente.

-Ng 288 l

Si on ne ilonnail pas <lc recouvrement , ce travail théorique de la vapeur devrait être diminue encore de la contre-vapeur qui aurait lieu par suite de l’ouverture prématurée de la lumière d’admission.

L'avance du tiroir avec recouvrement a donc pour effet d’économiser de * la vapeur en appliquant la détente, et elle n’est pas un obstacle à cc que la machine prenne de. grandes vitesses.

En étudiant le mouvement de la vapeur par les lumières de sortie on remarque que les vitesses d'écoulement des volumes déterminés par la marche du piston sont toujours faibles et ne causent aucun obstacle, mais qu’il n’en est pas de même des résistances que la vapeur éprouve ?t s’échapper pendant qu'elle se détend jusqu’à la pression atmosphérique.

Cette détente de la vapeur qui vient d’agir à pleine pression sur le piston' et qui doit s’échapper dans l’atmosphère rend l’avance du tiroir indispensable , car sans elle la vapeur conserve sa pression contre la marche du piston et lui crée une résistance considérable.

l’our que de la vapeur à 4 atmosphères dont la densité est de 2, k. 0962 sc réduise à la pressiou atmosphérique, c'est-à-dire à la densité de 0,5882, il faut qu’il s’en échappe plus des deux tiers en poids. Elle ne peut passer ainsi subitement à la pression atmosphérique, elle baisse donc successivement par fractions d'atmosphère. Il est facile en connaissant la densité de la vapeur à diverses pressions successives de déterminer les quantités qui se sont écoulées successivement et leur volume. Le volume total écoulé est considérable, puisque de 4 atmosphères à la pression atmosphérique un volume de 100 laisse échapper un volume de 126,9 pour arriver à la pression atmosphérique. Il importe que cc volume s’échappe immédiatement, pour dégager en arrière le piston : mais au premier instant les lumières sont peu ouvertes, il en résulte alors que la pression se perpétue. On s’en rend compte très facilement en décomposant le mouvement des tiroirs par arcs de 5*, et en calcu-lant les volumes qu’ils peuvent laisser échapper en partout des vitesses qui correspondraient aux pressions effectives que garde la vapeur et qui dimi- ■ nuent de plus en plus.

Ainsi, en mettant en regard : d’un coté les volumes écoulés et les vitesses nécessaires pour que les pressions s’abaissent , et de l'autre les surfaces des lumières et les volumes engendrés par leur combinaison avec les vitesses; on arrive à déterminer, pour chaque arc, la quantité de vapeur écoulée , sa vitesse et sa pression. Ces calculs faits pour la machine V entailles à 4 pressions effectives et pour des vitesses correspondant 6 ces diverses pressions et à trois forces de vaporisation différentes, c'est-à-dire pour 12 hypothèses de marche, nous ont donné un résultat constant : c’est que pendant les 10 premiers degrés la pression ne diminue presque pas, qu’au 25’ degré elle est encore au moins égale à la moitié delà pression effective initiale , al en général plus

considérable; quelle se perpétue en outre jusqu'au 4o degré au moins et quelquefois jusqu'au 70e.

Ces calculs faits pour l'écoulement d’un cylindre supposé sans piston amèneraient à des résistances encore plus grandes si on tenait compte de la marche du piston et de la vapeur qu’il pousse devant lui. En présence de ces faits l’avantage de l’avance du tiroir est évidente. Une avance de a5’ n’est certes pas très considérable' ; il en résulte que ces pressions encore si importantes qui ont lieu pendant 1 échappement non seulement ne nuisent pas mais sont utilisées parce quelles agissent encore surle piston peudant qu’il termiue son ’ ‘1

mouvement; et quand celui-ci revient , les pressions que conserve la vapeur ‘ j

non encore complètement détendue ne s’appliquent plus qu’à de faibles parcours du piston et sont insignifiantes.

La combinaison du recouvrement et de l’avance ayant enfin pour effet de • j<i détendre la vapeur qui agit dans le cylindre, celle-ci a une moius grande tension au moment de l’ouverture du tiroir et |mr suite conserve au bout des a5“ une tension moins forte et moins nuisible.

Cet inconvénient de la résistance créée contre le piston par la vapeur qui s échappe , qui est si grave dans les machines locomotives et qui oblige à donner une grande avance au tiroir, existerait de même pour les machines fixes, si Ion n’appliquait toujours à celles-ci la détente au tiers ou au quart.

11 en résulte que la vapeur est amenée naturellement dans le cylindre a la pression à laquelle elle peut s’échapper sans faire obstacle à la marche du piston. Là réside le véritable motif de l’avance du tiroir. Il n’est pas besoin alors d’insister sur le mauvais effet qu’il y aurait à mettre un recouvrement intérieur au tiroir : ce serait arrêter l’échappement.

Les raisons si graves qui indiquent la nécessité de l’avance font ressortir les inconvéniens d’un retard dans la distribution.

L’économie de résistance et l’utilisation de cette même résistance avec une avance de a5" ont donné pour la machine Versailles une économie de 8 à 1 1 pour 100 suivant les pressions, les vitesses et les vaporisations.

En joignant à ces avantages ceux d’une économie de vapeur due à la détente, 1 avance du tiroir fait gagner i5 à 35 pour 100.

La force de traction delà machine pour la même pression de vapeur dans le cylindre est augmentée par l’avance du tiroir, pareeque la résistance de la vapeur a la sortie, quand il n’y a pas d’avance, est plus considérable que la diminution de travail de la vapeur causée par la détente. C’est ce qui fait que l’économie qui, par la détente aux 4/5 de la course, ne devrait être que de ./5 au plus s’élève à i/4 et même à i/3.

Si l’on compare les machines entre elles, on trouve que la résistance à l’é- • * |

chappement, par la lumière, est d’autant plus grande et se perpétue peudant un temps d’autant plus long que la lumière est moins large et que la course

Ju tiroir est plus faible. C’est encore une des raisons pour lesquelles nous avons dit que l’application de l’avance est plus nécessaire pour les machines qui ont de faibles entrées de vapeur que pour les autres.

Quant aux avantages dus au recouvrement combiné avec 1 avance, ou, en un mot, à la détente, ils sont sensiblement les mêmes pour toutes les machines.

La nécessité reconnue d’une grande avance pour toutes les machines entraîne forcément l'usage de quatre excentriques. Les machines à deux excentriques doivent être rejetées pareequ’en les laissant dans les conditions ordinaires les positions des deux lignes d’axe des barres d’excentrique pour la marche en avant et pour la marche en arrière ne font qu’un angle de 8 à toV Il en résulte que si l’on donne a5“ d’avance pour la marche en avant, on a t 5* de retard pour la marche en arrière ; sinon il faut raccourcir les barres d’excentrique et allonger les leviers de communication de mouvement aux tiroirs de manière à ce quel’angle soit de a5% alors on n’a pas de retard. Si l’on veut avoir la meme avance pour les deux marches, l’angle formé par les deux positions de la barre doit être de 5o% ce qui est impossible cl ce qui entraînerait d’ailleurs de grandes irrégularités par suite du jeu des ressorts. 11 est donc bien plus convenable d’appliquer les quatre excentriques de manière à régler l’avance à volonté. La position des excentriques dans le cas d’une avance de af> "est assez singulière, nous l’indiquons dans la figure ci-jointe.

a1 et b1 sont les excentriques de la marche en avant F, a 1 et b* ceux de la marche en arrière F’; au lieu d’être à angle droit avec les manivelles, les excentriques ne forment que des angles de 65". Ainsi, les angles Aoa Bob

Bob Aoa' sont égaux à 65’, de même que les angles Aob' Boa" A'ob”B,oa, sont égaux à a5'.

Les calculs que nous venons d’exposer sur l’avance du tiroir, peuvent être contestés. Rien ne prouve, dira-t-on, que les formules sur lesquelles nous nous basons pour les vitesses, soient exactes. D’un autre côté on peut objecter que nous avons supposé à tort qu’il n’y a pas de pression dans le tuyau de- . chappement.

11 est facile de répondre à ces deux objections, qui se présentent naturellement.

Les formules qui nous ont servi à la détermination des vitesses s’appuient sur les lois de la pesanteur : les chiffres qu’elles donnent sont donc des maximum et s’il y a une correction à faire, ce ne sera qu’eu diminution de ces vitesses. La conséquence d’une diminution de vitesse serait la prolongation de la pression contre le piston, de la vapeur qui doit s’échapper et par suite, une perte de force plus considérable : 1 avance du tiroir serait nécessaire à fortion. Les résistances que nous avons calculées, bien que très considérables, sont donc des minimum ; et comme, si on les augmentait beaucoup, la marchedu pisiOQ serait tellement entravée qu’il ne remplirait plus le travail qu’il effectue réellement, il en résulte que l’expérience donne ici la confirmation des formules sur l'écoulement de la vapeur.

La seconde objection porte ensuite sur ce que la pression dans le tuyau d échappement est plus grande que la pression atmosphérique; que cette pression moyenne , comme nous le verrous lout-à-l’beure est même considérable ; qu’ensuite c’est justement au moment où la vapeur se dégage du cylindre quelle est le plus élevée, pareeque la vapeur arrive en masse. La conséquence de ces faits, c’est que la vapeur ayant plus de peine à se dégager oppose a la marche du piston un plus grand obstacle, que nous ne l’avions supposé, et rend encore l’avance du tiroir plus nécessaire.

Les calculs, eu tenant compte du tuyau d’échappement , deviendraient si compliqués, que nous ne les avous pas faits; ils nous semblent même inutiles, car cette pression nuisible ne ferait qu’augmenter les résistances qui existent déjà, et par conséquent rendre les elfcts de l’avance plus convenables, puisque d'un côté elle diminuerait l’effet utile de la vapeur, et augmenterait la contre-vapeur sur le piston.

Nous étudierons séparément la pression de la vapeur produite par le rétrécissement du tuyau d’échappement à son extrémité.

Section 111. — Du tutau d'échappement et de la pression moyenne qu’il 1