MACHINE DE WOOLF A DEUX CYLINDRES

C'est seulement à la paix, en 1814, que la machine à vapeur perfectionnée commença à pénétrer en France; mais le type adopté par notre industrie ne fut pas le type de Watt, ce fut la machine à deux cylindres, inventée par Woolf.

Si l'on ferme à la fois les conduits A, DA' et D' (fig. 23), et qu'on ouvre les conduits B, CB' et C, la vapeur de la chaudière pressera le petit piston de bas en haut, la vapeur contenue au-dessus de ce piston se détendra sous le grand piston dans le second cylindre, et la vapeur contenue au-dessus du grand piston se condensera par le conduit C. L'ensemble des deux pistons sera animé d'une vitesse descendante. Le contraire arrivera, si l'on ouvre les trois premiers conduits et si Ton ferme les trois autres, une fois les pistons arrivés au haut de leur course.

La machine de Woolf a sur la machine à cylindre unique l'avantage de créer natureWem^wV ww^ ^^-

tente, et d'égaliser les poussées exercées par la vapeur aux différents instants de la course des pis- . Ions. Dans la macliine de Watt, à mesure que la ' pression de la vapeur diminue par suite de la détente, le piston subit et transmet au balancier une moindre poussée. L'action de la vapeur est donc sujette à des variations très étendues. Dans la machine de Woolf la vapeur pénètre à pleine pression dnns le i>etit cylindre, et elle se détend au passage du petit piston au grand; la pression de la vapeur comprise entre les deux pistons varie d'intensité, mais cette , force variable s'ajoute à la pression constante exercée sur le petit piston, ij II y a donc dans les Ïb efforts transmis aux ruutqu'"K'd^dd*i';M,"pL"Lt.^" I)alanciers plus d'ét'^q^ti Clé ^nde'îfC"''''"'''"' ""'''" g^a'ité dans la machine de W^oolf que dans la machinti de Watt. On attribuait autrefois beaucoup d'importance à l'égalité de la puissance motrice, et longlemps on a préféré pour les travaux industriels les moteurs hydrauliques, dont le mouvement est complètement uniforme, aux machines à vapeur, dont le mouvement est toujours soumis ii des variations. Depuis, on a trouvé un excellent moyen de corriger ce dé- C faut, et les machines à vapeur sont devenues des

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moteurs aussi réguliers que les roues et les turbines. Ce moyen consiste à joindre à la machine une roue plus ou moins massive, dont on sait aujourd'hui calculer le poids, et qui participe à son mouvement de rotation. On donne à cette masse le nom de volant. Quand la vitesse de la machine s'accélère, le volant intervient par sa masse pour en restreindre l'accélération ; si elle diminue, le volant intervient encore pour l'accélérer, et l'on peut, en augmentant suffisamment le poids ou les dimensions de cette pièce supplémentaire, réduire autant qu'on le veut l'écart entre la plus grande et la plus petite des vitesses qui se succèdent pendant chaque oscillation complète du piston.

Tout le monde a remarqué que le mouvement d'un train sur un chemin de fer horizontal est sensiblement uniforme; cependant le moteur, qui comprend une double machine à vapeur, est soumis à certaines irrégularités. Mais la masse du train fait volant; elle diminue les écarts de vitesse moyenne, que l'irrégularité périodique du mouvement de la machine tend à chaque tour à altérer dans un sens, puis dans l'autre. La machine fixe à un seul cylindre, régularisée par un volant, possède en réalité toute l'uniformité nécessaire aux travaux industriels. La machine de Woolf ne présente plus d'autres avantages que ceux de diminuer le poids du volant et de permettre de pousser plus loin la détente.

Il existe d'autres moyens de régulariser la marche d'une machine à vapeur; l'un des plus employés tk consiste à réunir deux, ou même trois pistons, mis en mouvement dans autant de cylindres, et à les

foire agir à la fois sur le même arbre tournant, dette disposition s'applique ordinairement aux mcbchine^ à action directe^ que nous allons* décrire.

La machine de Watt, celle de Woolf, comme l'ancienne pompe à feu de Newcomen, faisaient agir le piston moteur sur un batancier, qui renverse le mouvement, pour le transmettre soit aux pompes d'épuisement, soit à l'arbre tournant d'une usine. Cette pièce massive contribue dans une certaine mesure à régulariser, à la façon d'un volant, l'allure de la machine, mais elle a de grands inconvénients. C'est un poids considérable porté sur des appuis élevés; c'est, de plus, un poids animé d'un mouvement alternatif, et dont la vitesse, par conséquent, subit des variations très rapides aux environs des points où elle change de sens. La charpente sur laquelle est porté l'axe du balancier reçoit alternativement des poussées qui tendent à la jeter tantôt dans un sens, tantôt dans un sens contraire, et subit ainsi, pendant toute la marche, des chocs plus ou mpins violents, qui peuvent la disloquer. Le constructeur doit prévoir ces effets et les corriger d'avance, en augmentant en proportion la résistance des pièces; mais là encore on rencontre les difQcultés, à cause de la hauteur à laquelle la construction s'élève. Les machines à balancier sont, pour cette raison, propres seulement aux faibles vitesses; si l'on augmentait graduellement le nombre de £ coups de piston par minute, on ne tarderait pas

à fati^er les attaches du balancier, puis à les briser, ce qui sufBrait pour arrêter la marche de la machine.

La machine à action directe, dans laquelle oa fait agir directement le piston ^ur une bielle qui commande l'arbre tournant, n'est pas assujettie à une limite de vitesse aussi basse. Il y en a plusieurs types. La ûgure 24 représente ta machine verticale à action directe. La plupart des machines & action directe ont leur cylindre posé horizontalement (fig. 26), et leur arbre tournant est porté par des

- T, lonnllons intonr deaquels . l'obliquité do la bielle.

paliers attachés immédiatement à la plaque de fondation qui supporte toute la machine. Toutes les actions développées par le jeu des organes mobiles sont équilibrées dans cette plaque même, et l'ensemble ne subit pas les efforts destructeurs qui se font sentir jusque dans les fondations des machines à. balancier.

Il est certain que Watt connaissait ce type; s'il ne l'a pas employé, c'est que, de son tem'ç^, \& t:jc>ïvslraction des cyJindres était encore bien mçaxiwXs.,

et qu'il redoutait l'usure inégale produite par le poids du piston sur la moitié inférieure du cylin- ' dre.

Enfin M. Garé a diminué encore la place occupée par la machine en créant un type à cylindre oscillant (fig. 25). La tige du piston sert de bielle, et s'attache directement au boulon de la manivelle de Tarbre tournant. Le cylindre participe à l'obliquité variable de la bielle. L'alimentation du cylindre et l'échappement se font par des conduits ménagés dans l'arbre autour duquel les oscillations s'effectuent. La boîte de distribution oscille avec le cylindre; le tiroir reçoit son mouvement alternatif d'un excentrique calé sur l'arbre tournant, commandant un levier coudé par l'intermédiaire d'une bielle.

La régularisation de la marche de la machine peut se faire, avons-nous dit plus haut, en associant ensemble deux ou Irois cylindres égaux. Si l'on emploie deux cylindres, les deux manivelles, sur lesquelles ils agissent respectivement, seront orientées de manière à faire entre elles un angle droit (fig. 27).

Si au lieu de deux cylindres on en place trois, on fera faire aux trois manivelles des angles de cent vingt degrés (fig. 28).

D'après l'une ou l'autre de ces dispositions, l'action subie par l'arbre tournant varie peu dans Tintervalle d'un tour entier, et, chose importante, la machine n'a plus de points morts.

On appelle ainsi les positions dans lesquelles la bielle et la manivelle sont en ligne droite; une trac- 4^ tion ou une poussée exercée sur la bielle est alors Bans effet pour faire touTBeT\9Lm^\v\Nfe\\^\«v\^\û3ir

chine franchit les points niorls, c'est en vertu de 'inertie et de la vitesse acrjuisB. La réunion de deux machines avec manivelles à angle droit, ou de trois machines avec manivelles à cent vingt degrés les unes par rapport aux autres, supprime les points

Fif. IT. — Haoii'iUii double.

morts, puisque, quand la bielle et la manivelle sont

en ligne droite pour l'un des cylindres, les autres

transmissions ne peuvent être dans une situation

jialogue, et commandent lé mouvement dans un

L sens parfaitement défini.