CHAPITRE IV

LES MACHINES A VAPEUR A SOUPAPES, OU MACHINES SULZER. — COMPARAISON ENTRE LES MACHINES A QUATRE DISTRIBUTEURS DE VAPEUR.

Le type primitif des machines à vapeur à. soupapes est la machine combinée par lesconstructeurs suisses, Sulzer frères. Cette machine, complètement inspirée de la machine Corliss, en ce qui est de la forme extérieure, a pour distribution des soupapes du système dit à manchon. Le cylindre est enveloppé de vapeur et toutes les précautions sont prises contre le refroidissement et les condensations.

Nous donnons une coupe de cette intéressante machine dans la figure 42.

Le cylindre est entouré d'une première enveloppe, en matière non conductrice, d'une deuxième enveloppe en bois, et du côté du fond, d'une enveloppe en tôle mince.

Le système de distribution de vapeur comporte deux types. Nous décrirons d'abord le type primitif.

Il comporte quatre soupapes, deux en haut pour l'admission, deux en bas pour l'échappement. Ces soupapes sont appuyées sur leurs sièges par des ressorts énergiques. Du côté de l'admission la fermeture s'opère brusquement. Le choc est évité au moyen d'un piston à coussin d'air. Un arbre parallèle à l'axe du cylindre sert à la commande des distributeurs; il prend son mouvement sur l'arbre de la machine, au moyen de deux roues d'angle d'égal dia-

mètre. Pour l'échappement, la transmission est invariable, une came agit sur une bielle UQ maintenue à sa partie supérieure par une bielle articulée Tn et articulée à la partie inférieure sur un levier coudé SRQ qui commande la soupape.

Pour l'admission le mouvement est pris sur l'arbre auxiliaire au moyen d'un excentrique calé à 90° de la manivelle. Le levier DEF est articulé à une tige GH portant à la partie inférieure un étrier N, l'extrémité est soutenue en H par une bielle KH, articulée sur le centre fixe K; la bielle d'excentrique BC est composée de deux flasques parallèles réunies à leur sommet par une pièce C coulissant sur la tige GH.

Cette pièce est articulée à tourillons sur les flasques de la bielle. Pour ouvrir la soupape, il faut communiquer le mouvement descendant des deux flasques à la tringle GH. Pour cela le levier se termine par une touche N en acier très dur, et les flasques portent entre elles un butoir M également en acier. Ce butoir en forme de touche décrit une courbe ovoïde qui vient pénétrer plus ou moins dans l'étrier.

La position de M est telle que lorsque l'excentrique se trouve à mi-course et que la bielle se meut en descendant, le contact entre les touches tn et n se produit. Alors la bielle BC entraîne l'étrier, par suite le levier coudé DEF et ouvre la soupape. En même temps la trajectoire curviligne se déplace par rapport à l'arête de la touche N, et il arrivera un moment où les deux touches cessent d'être en contact. Le mécanisme de rappel ferme alors instantanément la soupape.

La durée de l'ouverture estproportionnelle à la quantité dont la touche N pénètre la trajectoire de l'arête M. Pour faire varier la détente, il suffit donc de faire varier la position du centre K. K se trouve fixé à l'extrémité du petit levier mobile autour d'un axe E. Ce déplacement est obtenu par le régulateur.

Fig. 42. — Coupe de la machiae Sulzer.

Pour un bon fonctionnement, il faut employer des ressorts très énergiques. Ces ressorts amèneraient rapidement la destruction des soupapes, si leur action n'était amortie par le matelas d'air. C'est le réglage de la retombée qui constitue la partie délicate de ces machines et à laquelle on doit faire grande attention.

Nous donnons figure 43 un dessin, en élévation, de la machine Sulzer.

I D'autres constructeurs ont cherché à

\ réaliser des types plus simples.

i La détente de Claparède a été surtout ap-

! pliquée aux machines à deux cylindres. Dans ce système de distribution de la vapeur, les soupapes sont placées sur le fond du cylindre. Le mécanisme de la distribution présente beaucoup d'analogie avec la distribution Cail.

Sur le cylindre se trouvent deux points

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

d'ai-ticulation. Le point inférieur sert d'axe à un levier qui commande directement la soupape au moyen d'une bielle. Il est prolongé sous la forme d'un secteur ayant un grain de détente en acier.

Sur ce même axe, un autre levier porte à son exlrémité la virgule de détente, qui oscille autour de ce levier. Cette virgule viendra prendre le grain placé sur le secteur, et lorsque l'excentrique agira, il y aura abaissement du secteur el soulèvement de la soupape. Mais dans le mouvement de rotation autour de l'axe inférieur, l'extrémité de la virgule de détente s'élève et viendra rencontrer une came ; par cette rencontre, il y aura oscillation du doigt de détente, et la fermeture immédiate se produira .

Nous terminerons ce chapitre pai' la comparaison entre les différentes machines à quatre distributeurs.

Ces machines, comme on l'a vu, comprennent deux dispositions bien différentes. Les unes sont à tiroir, ce sont les appareils Corliss, Farcot, Cail et Wheelock ; les autres sont à soupapes, et dérivées toutes de la machine Sulzer.

Dans les machines à quatre distributeurs, un trait cai'actéristique est la brusque fermeture des appareils d'admission.

Dans les machines à tiroir, il y a: 1° un ressort métallique, 2" un ressort de vapeur. Dans le dernier cas, ou bien la vapeur est prise sur la conduite même de la machine et absolument indépendante de la pression dans la boîte de distribution (machines Wheelock et Farcot), ou bien elle agit dans la boite de distribution, sur le cadre même du tiroir, et est

absolument dépendante de la pression dans la boîte de distribution.

De ces trois méthodes, la plus avanta-

geuse est l'emploi d'un ressort de vapeur indépendant, mais c'est la plus coûteuse, car il y a ià une perte de vapeur appréciable.

Les ressorts métalliques se détendent, la fermeture est irrégulière, et s'ils ne sont pas très bien surveillés, la fermeture peut être incomplète.

II arrive quelquefois qu'à la mise en route la pression est insuffisante. Il est prudent de ne l'employer qu'avec réserve, et de le munir toujours d'une fermeture métallique, qui viendra compléter l'effet du ressort de vapeur. Pour les machines à soupapes, les ressorts sont métalliques.

Les machines à quatre distributeurs ont deux avantages très marqués lorsqu'on vient à les comparer aux machines à détente par plaque glissante sur le dos du tiroir, c'està-dire les anciennes machines Farcot. Ces avantages sont :

1* Absence de laminage de la vapeur, c'est ce qu'a recherché Corliss. Dans la machine à plaque glissante sur le dos du tiroir, quand on arrive aux grandes détentes, la vitesse de fermeture est très faible; elle va en diminuant très rapidement, tandis que la vitesse du piston s'accélère, de sorte que la fermeture s'opère avant que le piston ait quitté le point mort. La pression de vapeur diminue et au moment oiila détente se produit, on a une pression très inférieure, et une perte de travail considérable. Au contraire, dans la machine à quatre distributeurs, la pression est sensiblement la même dans l'intérieur du cylindre et de la boîte à vapeur. La détente commence avec la pression maximum.

2° Ces machines n'ayant que des espaces morts très restreints, la détente effectuée a une valeur très rapprochée de la détente nominale ; c'est une condition favorable pour une consommation de vapeur restreinte. Cette machine est donc économique parce que la pression initiale est maximum et par suite de la réduction des espaces morts.