CHAPITRE YIII

LA MACHINE COMPOUND DE l'usI.NE [)U CREL'SOT.

j Nous passons à la machine compowid que construit l'usine du Creusot. Le modèle le plus l'emarquable et le plus connu de ce type de machine a été établi par l'usine du Creusot, pour l'installation de la force motrice aux magasins du Printemps , à Paris.

Ce moteur, du type pilon, qui est de la force de 20 chevaux-vapeur, reproduit, avec quelques perfectionnements, les dispositions principales des machines compound qui furent exposées par l'usine du Creusot à Paris, en 1878. Il se compose de deux cylindres à vapeur, de diamètres difierents, munis chacun d'une enveloppe de vapeur, avec purgeur automatique. La course des deux pistons est la même.

La distribution de la vapeur est obtenue dans le grand cylindre, par un seul tiroir, et dans le petit cylindre, au moyen d'un tiroir et de deux plaques de détente, du système Meyer, réglables à la main. Un régulateur à grande vitesse, du système Porter, agit sur deux soupapes à lanterne équilibrées, placées sur chacune des boîtes à tiroir.

Comme on le voit, le régulateur n'agit pas sur la détente, que l'on règle seulement à la main. On a considéré, en effet et avec raison, que pour un moteur d'une aussi faible puissance, l'adoption de la commande de détente par le régulateur eût nécessité des organes de dimensions un peu réduites, par suite ti'op délicats, et eût entraîné une certaine complication de la machine.

Les deux cylindres sont supportés par quatre bâtis en fonte, formant glissières et

Fig. G4. — Machine compound du Creusot (vue de face).

boulonnés sur une plaque de fondation unique qui porte les trois paliers de l'arbre moteur.

Cet arbre, coudé à deux manivelles faisant entre elles un angle de 90°, est construit en acier doux, ainsi que les bielles, tiges de piston et les autres pièces de la distribution.

Une soupape Z (fig. 64, 65), placée entre les deux cylindres, permet d'envoyer, à l'occasion, la vapeur des générateurs sur le grand piston, et d'aider ainsi à la mise en marche de la machine.

L'extrémité de l'arbre coudé, du côté du grand cylindre, est munie d'un manchon, A% sur lequel vient s'assembler un arbre extérieur, A', portant un volant-poulie, en fonte,

à jante tournée. La courroie, placée sur ce volant, attaque un tambour, sur l'arbre duquel sont fixées les poulies de commande des appareils dynamo-électriques, quand la machine est appliquée à la production de la lumière électrique.

Le moteur est représenté, en élévation longitudinale et transversale, par les figures 64 et 65. La figure 66 est une coupe verticale passant par les axes des deux cylindres; la figure 67, une coupe horizontale de cylindres, par l'axe des orifices d'échappement de vapeur.

La chemise du petit cylindre s'ajuste à l'intérieur d'une double enveloppe en fonte, D' (fig. 66), à laquelle se rattachent : 1" les conduits et la boite de distribution, E;

2" le fond inférieur, F, du cylindre C, par l'intermédiaire duquel ce cylindre repose sur le bâti B.

Le piston, P (fig. 66), porte, à sa circonférence, des segments en fonte, et se trouve rivé entre un fort écrou et une embase appartenant à la tige en acier. Son mouvement est transmis à l'arbre coudé A, par la bielle, Q, également en acier.

La crosse R est réunie à la tige du piston

par une goupille plate, R. Elle reçoit les coussinets en bronze dans lesquels tourillonne l'axe d'articulation q. Elle porte, en outre, deux patins (fig. 65) par l'intermédiaii-e desquels elle est parfaitement guidée entre les glissières ?v, supportées sur les montants du bâti B^.

Quant à la bielle Q (fig. 66), sa tête in-

férieure reçoit des coussinets garnis de métal antifriction, et dont l'usure peut être compensée, au moyen de cales interposées entre son extrémité inférieure et le chapeau.

Un conduit est ménagé dans la tête de bielle Q, ainsi que dans la crosse R, pour la lubrification continue des articulations.

L'huile provenant d'un réservoir supérieur y est amenée par les petits tuyaux h et h.^, d'où elle tombe goutte à goutte.

L'arbre A est en acier fondu ; il porte deux coudes-manivelles, placés à 90° l'un par rapport à l'autre. Cet arbre tourne à la vitesse de 100 tours par minute, dans des paliers appartenant au socle général Bj, et dont les coussinets en fonte sont encore garnis de métal antit'riction. Il porte, à son extrémité de droite, deux excentriques

Fig. 66. — Machine compound du Creusot (coupe verticale par l'axe des cylindres).

I et J, de même diamètre, calés, le premier à 129° du coude-manivelle et le second à 180".

Ces excentriques sont montés dans des colliers, en deux pièces, garnis de métal antifriction et clavetés à l'extrémité inférieure des tiges 1' et J', qui, elles-mêmes, sont assemblées à articulation avec les tiges M' et N' des tiroirs de distribution et de détente, comme l'indique en détail la figure 68, I(page 77). Cet assemblage s'effectue, pour la tige N', par l'intermédiaire d'une articulation à lanterne / dans laquelle est maintenue une bague en acier J, goupillée à l'extrémité de la tige N'. Pour la tige M' (fig. 66), la lanterne est remplacée par une simple douille i dans laquelle est fixée, par une goupille plate, l'extrémité inférieure

de cette tige. La lanterne et la douille sont en outre guidées par des glissières en bronze rapportées, sur les supports G, lesquels sont boulonnés au-dessous de la boite de distribution (fig. 68, I, page 77).

La distribution de vapeur est représentée sur la figure 68, II (page 77). Elle est du système Meyer et comporte :

1" Un tiroir de distribution, m, dont les deux faces sont cémentées. Dans celui-ci sont ménagés les deux conduits d'admission. Ce tiroir est maintenu dans un cadre en fer, goupillé sur la tige ; il est guidé par une queue cylindrique glissant dans le fourreau en bronze m' (fig. 68, III).

2° Deux plaques glissantes, n (lig. 68, II) .

Chacune d'elles est maintenue par deux bossages rectangulaires, dans une plaque en bronze montée sur une tige filetée N, laquelle est réunie à la tige ?m'. Le pas de vis est de sens inverse pour chacune des deux plaques, de telle sorte qu'on peut rapprocher ou éloigner celles-ci l'une de l'autre, en faisant tourner en sens convenable la tige N. Pour cela il suffit d'agir sur le volant à main, 0, monté, comme l'indique la figure 68, III, sur une douille en bronze, o, qui entraîne la tige N, sans l'empêcher de glisser suivant

Fig. 67. — Machine compound du Creusot (cou horizontale par l'échappement de vapeur).

son axe : on voit en effet que cette tige se termine par une partie carrée. C'est afin de permettre à la tige n de tourner qu'on ne l'a pas fixée directement sur la crosse /, et qu'on a adopté le dispositif à lanterne que nous avons décrit précédemment.

Pour accuser à l'extérieur la position des plaques, c'est-à-dire le degré de détente qui est déterminé par leur écartement, on a ménagé, à l'intérieur de la douille o, un taraudage, aviquel correspond une douille filetée o' dont le pas de vis est le même que celui de la tige N ; cette bague, ne pouvant

pe

tourner à cause de l'index qu'elle porte et qui glisse entre deux réglettes de bronze, suivra exactement les déplacements verticaux des plaques glissantes dont l'index accusera ainsi les positions.

Les glissières, au lieu d'être entraînées par le tiroir, peuvent être disposées de manière à avoir un mouvement qui leur soit propre, et qui leur est communiqué par un excentrique distinct de celui du tiroir. Les glissières de ce système fonctionnent soit par leurs arêtes externes, soit par leurs arêtes internes. Dans les deux cas la transmission de mouvement est la même, mais les calages sont différents.

Il faut que l'excentrique de la glissière soit en avance sur celui du tiroir; cela est nécessaire pour que l'admission du tiroir soit toujours découverte par la glissière quand l'orifice du cylindre commence à ouvrir.

En effet, si le calage des deux excentriques était le même, le tiroir et la glissière conserveraient la même position relative. L'orifice du tiroir resterait donc constamment fermé s'il l'était à l'origine. Pour faire varier la détente, il suffira de modifier le calage de l'excentrique de la glissière par rapport à celui du tiroir.

En partant d'une admission fixe aux 7S centièmes de la course, l'épure de distribution montre que l'angle d'avance de l'excentrique de la glissière sur l'excentrique du tiroir peut varier de 120 à 0°, et que l'introduction théorique correspondante varierait depuis 0 jusqu'à 0,25 de la course.

Si, au contraire, les plaques agissent par leurs arêtes extérieures, l'excentrique de la glissière doit être calé en retard sur celui du tiroir, pour que l'orifice de ce dernier soit déjà découvert par la glissière quand

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

Fig. G8. — Détails de la ilistribution de vapeur de la machine compound du Creusui (Élévations et plans : I, tiges des tiroirs. II, tiroir. III, commande de la détente. IV, valve de régulation)

i'orifiee du cylindre commence à. s'ouvrir.

Voici maintenant le chemin suivi par la vapeur.

La vapeur arrive par le tuyau v (fig. 64, page 73), dans un boisseau en fonte, V, renfermant la soupape de mise en marche. Ce premier boisseau communique avec un second, S, dont on voit la coupe verticale et j la coupe horizontale sur la figure 68, IV. |

Ce boisseau. S, entièrement en bronze, i est fondu à l'intérieur avec une chemise cylindi'ique percée de trois orifices rectangulaires, et servant de siège à la soupape s, à la circonférence de laquelle sont également réserves trois orifices semblables. En amenant plus ou moins en regard les orifices correspondants, on augmente ou on diminue l'admission de la vapeur, qui se rend dans la boîte de distribution par la tubulure ' latérale. C'est le régulateur T (fig. 65, page 74) qui est chargé de cette fonction. Le déplacement vertical de son manchon a pour effet de faire tourner la tige de la soupape à laquelle il est relié par le levier à contrepoids T' r (fig. 64), et la tringle T^.

Le régulateur T est du système Porter, que nous avons suffisamment décrit (fig. S6 et 57, page 66) pour n'avoir pas besoin de revenir ici sur son mécanisme.

L'ensemble que nous venons de décrire constitue, pour ainsi dire, la première partie de la machine ; la seconde partie est formée par le grand cylindre et les organes qui s'y rapportent. L'analogie est complète entre ces deux parties, qui ne diffèrent que par quelques dimensions, ainsi que par le mode de distribution de la vapeur.

La distribution se fait par un tiroir à coquille ordinaire, / (fig. 66 et 67). Ce tiroir est commandé au moyen des tiges K' et L' (fig. 66), par un excentrique K, calé sur l'arbre A de façon à faire un angle de 1-36" avec le coude-manivelle correspondant a' .

A sa sortie du petit cylindre, la vapeur est amenée par le gros tuyau, ii' (fig. 67), dans la boîte de distribution, e\ du grand cylindre, en passant par une soupape, S', analogue à la soupape, S. Sur ce tuyau ii'

est établie une prise de vapeur, avec robinet à volant, Z, en communication avec le tuyau z (fig. 65) sur lequel sont branchés deux autres petits tuyaux Z' et Z., conduisant la vapeur dans les enveloppes des deux cylindres.

La purge de la soupape d'admission des boîtes de distribution, des cylindres et de leurs enveloppes, s'effectue par les tuyaux y, y y 2 (fig- continuent par deux tuyaux descendant le long des montants des bâtis, pour aboutir à un purgeur automatique, placé dans les fondations.

LA MACHINE COMl'OUND VER TICALE-HORlZOïNTALE DE M. BIETRIX, DE SAINT-ETIENNE.

Nous terminerons la description des types principaux de la machine compound, en parlant d'une machine nouvelle construite à Saint-Etienne, par M. L. Bietiùx, et dont la disposition est intéressante et originale.

Nous représentons dans les figures 69 et 72 les deux formes de la machine de M. Bietrix.

La figure 69 représente une machine de la force de 50 chevaux.

Le petit cylindre, A, est vertical, le grand

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

cylindre, B', est horizontal; un bâti robuste les relie et porte, en même temps, les glissières et le palier moteiir.

La bielle verticale est attelée sur la tête de la bielle horizontale; cette disposition a pour avantage de supprimer l'arbre coudé, et les inconvénients qu'il entraîne, surtout dans les grosses machines.

Le condenseur, C, est placé à la suite du grand cylindre, et commandé par la tige prolongée de son piston.

Un réchaufîeur tubulaire, D, est placé à la suite du petit cylindre ; il réchauffe la vapeur déjà détendue, et empêche ainsi sa condensation dans le grand cylindre.

On voit que l'espace occupé par cette machine n'est pas supérieur à celui que prendrait une machine simple horizontale.

La détente se fait dans le petit cylindre, au moyen d'une disposition très originale, se rapprochant un peu du mécanisme de détente de la machine compound du Creusot; mais ici la détente est rendue variable par le régulateur.

La figure 70 représente l'intérieur de la boîte à tiroir, la plaque de fermeture étant enlevée, et la figure 71 une coupe verticale.

Les conduits d'admission du tiroir t sont formés de rectangles parallèles, du côté du cylindre, et de deux parallélogrammes obliques, du côté du dos du tiroir.

La glissière de détente, a, en plan, la forme d'un trapèze, dont les deux arêtes égales sont parallèles aux lumières inclinées du tiroir. Une sorte de griffe, q, commandée par le deuxième excentrique, communique son mouvement de va-et-vient à la glissière, sans l'empêcher toutefois de se déplacer dans le sens transversal. Cette action produira donc un changement de recouvrement.

Le mouvement transversal est donné à cette glissière par le régulateur, qui fait osciller uneéquerre, abc, autour de son axe, b, à l'aide d'une transmission spéciale. La longue branche, ob, de cette équerre porte un galet, qui s'engage dans une rainure ménagée dans la glissière. Si la petite bran-

chedel'éqvierre s'abaisse, la glissière sWancera vers la droite, et inversement si l'oscillation de l'équerre se fait en sens contraire. Ponr équilibrer une partie de la pression, le dos du tiroir est à griffes, et porte des rainures obliques donnant passage à la vapeur.

Pour faire varier la détente, la tête de la bielle porte une came de forme particulière, ff^. Elle est prise entre les deux branches d'une bielle double qui vient s'articuler sur la tige F.

La bielle double por te entre ses deux branches deux petits galets, F^Fj, La bielle est reliée avec le régulateur qui peut ainsi dépla- \ cer la bielle dans un sens ou dans l'autre. |

En marche normale, la bielle est verticale, et la came va et vient entre les deux galets sans les toucher, si la vitesse augmente le manchon du régulateur monte et la bielle f.^ est déviée vers la droite. La partie convexe de la came vient alors rencontrer le galet inférieur qui en descendant produit l'oscillation de l'équerre et, par suite, l'avancement de la glissière.

La figure 72 représente la machine verticale-horizontale du deuxième type du même constructeur. La description détaillée que nous venons de donner du premier type nous dispense d'autres explications pour cette nouvelle machine.