PI. X

RÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — N« 70, 303

dre,. d'où résulte forcément une perte de travail. La régulation doit être faite en vue de réduire cette perte à un minimum.

La fig. 3, pi. X représente les courbes de régulation des deux cylindres Woolf à pilon, du porteur maritime le Henri IV ^ type des Forges et chantiers de la Méditerranée (n** 28|). Les tableaux A et A [suite) donnent tous les résultats de cette régulation.

Les tiroirs sont conduits par des secteurs distincts, dont les excentriques ont d'ailleurs le même angle de calage; mais les courses des distributeurs et les dimensions des orifices sont différentes. L'organe qui a les plus grandes dimensions appartient au cylindre détendeur, ce qui facilite l'établissement d'équilibre de pression entre la boîte à tiroir et le cylindre, d'une part, et entre le cylindre et le condenseur, d'autre part. Ces plus grandes dimensions sont motivées par les faibles différences de pression qui déterminent l'écoulement de la vapeur.

On remarque tout d^abord, que les avances à Tintroduction, d'ailleurs égales p. pour les deux cylindres, sont très-faibles; elles ne valent que 0,002 de la course pour chacun des bouts des cylindres. Cette faiblesse des avances, comparativement à ce qui se fait pour une machine à détente simple, s*explique par ce fait que dans le fonctionnement au Woolf, la contre-pression au cylindre admetteur est beaucoup plus forte et la pression au cylindre détendeur beaucoup plus faible que dans une machine ordinaire ; d'où résulte que le travail de la compression est plus efficace pour arrêter le piston. D'autre part, pour le cylindre admetteur, dont le piston supporte les plus grandes différences de pression {n* 69s), l'action de la pompe à air et celle de la pompe de circulation qui sont conduites par ce piston (n* 28i), s'ajoutent à l'action de la compression, et motivent une faible valeur de cet élément ainsi que de l'avance à l'introduction. Enfin, l'égalité d'avance pour les deux bouts du cylindre, s'explique par ce fait que la machine étant à pilon, le poids des pistons s'ajoute à l'inertie lorsque ces organes marchent vers le bout mineur, tandis qu'ils se retranchent de l'inertie lorsqu'ils marchent vers le bout majeur. On a par suite réduit la différence des avances qui existe dans les machines horizontales, en faveur du bout majeur du cylindre.

Les périodes d'introduction naturelle sont à très-peu près les mêmes pour les deux bouts de même nom des cylindres. D'après les résultats des essais (tableau C), le travail du cylindre admetteur et celui du cylindre détendeur sont dans le rapport de 8 à 9 environ. On ne pourrait arriver à l'égalité de travail des deux cylindres, tout en conservant la même puissance, qu'en augmentant l'introduction du cylindre détendeur, ce qui ferait diminuer la valeur moyenne de la contre-pression dans le cylindre admetteur, et augmenterait par suite le travail de ce cylindre. Mais la différence des travaux qui se manifeste lors de la marche à toute puissance, disparaît en service courant, par suite de la diminution d'introduction au cylindre admetteur par l'organe de détente variable, et il arrive même un moment, avec 0,5 d'introduction au cylindre admet-

504 RÉGOLATION DES MACHINES WOOLF. — N*» 70,

leur, par exemple, que ce dernier cylindre travaille plus que le cylindre détendeur. Cela résulte de ce que la diminution de la contre-pression au cylindre admetteur et de la pression dMntroduction au cylindre détendeur, provenant d'une plus grande détente dans le premier cylindre, fait sentir son action pendant toute la course des deux pistons, tandis que pour le cylindre admetteur, la diminution de pression ne se fait sentir que pendant la période de détente.— Si l'introduction du cylindre admetteur était assez réduite, pour que la pression de la vapeur à fin de course du piston, fut égale.à la contre-pression du cylindre détendeur, le travail de ce dernier cylindre serait nul.

A un autre point de vue, il y a intérêt, pour faciliter les mises en marche, que rintroduction du cylindre détendeur soit la plus grande possible, et la diflférence des travaux des deux cylindres, à l'allure moyenne de route, n'est pas suffisante pour motiver une diminution d'introduction du cylindre détendeur qui pourrait devenir gênante pour les manœuvres.

Les avances à l'évacuation et les périodes de compression ont la même valeur moyenne de 0,084, qui serait un peu faible pour une machine ordinaire. Nous avons déjà dit que l'action de la pompe à air et de la pompe de circulation dispensaient d'avoir de fortes compressions ; toutefois, les avances à l'évacuation pourraient être un peu plus grandes, surtout au cylindre admetteur, aGo d'introduire le plus tôt possible dans le cylindre détendeur, la nouvelle vapeur qui évacue le premier cylindre. La faible valeur de ces avances, résulte d'ailleurs de la grande valeur de la période d'introduction, et par suite de l'angle de calage qui lui convient. En conservant la valeur de cet angle de calage, les avances à révacuation ne pourraient être augmentées qu'en diminuant sur les recouvrements, ce qui réduirait les périodes de compression à des valeurs insuffisantes.

N^ 70, Courbes de rég^ulation des machines IVcMilf, â trois cylindres ég^aux côte à, eôte points morts À 90° et

185^. — Dans les premières machines Woolf à trois cylindres égaux mises en sei*vice dans la marine, les manivelles étaient calées à 120°, et se partageaient le cercle dans Tordre suivant pour la marche avant : cylindre avant qui est un détendeur, cylindre milieu qui est Tadmetteur, et cylindre arrière qui est le deuxième détendeur. De plus, dans ces macliines, la vapeur qui évacuait le cylindre admetteur se rendait dans un réservoir dont le volume était environ double de celui d'un cylindre, puis elle était distribuée dans les cylindres détendeurs. La pression absolue aux chaudières étant de 2**,75, l'introduction était réglée de la manière suivante :

Cylindre milieu ou admetteur 0;81 de la course

Cylindre détendeur avant 0,765 —

Cylindre détendeur arriére 0,770 —

Dans ces conditions, avec le réseiToir intermédiaire et en prenant pour tenue de comparaison le travail développé sur le piston du cy-

HÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — N^ 70* 505

lindie adinetteur, les travaux sur les pistons des trois cylindres se trouvaient répaitis de la manière suivante :

Travail du cylindre milieu ou ad metteur ],00

Travail du cylindre détendeur avant 0,53

Travail du cylindre détendeur arrière 0,51

Ainsi, le cy lindie adinetteur produisait à lui seul presque autant de travail que les deux autres cylindres réunis.

En supprimant le réservoir intemiédiaire, les travaux des trois cylindres se répartissaient comme suit :

Travail du cylindre milieu ou admetteur t ,00

Travail du cylindre détendeur avant 0,84

Travail du cylindre détendeur arrière 0,81

L'écart était beaucoup moins grand ; cependant le cylindre milieu travaillait encore trop, au détriment de la régularité de la rotation.

A la suite de divers essais, les introductions furent augmentées, parce que la machine ne dépensait pas toute la vapeur produite aux chaudières, et on leur donna les valeurs suivantes :

Cylindre milieu ou admclleur 0,892 de la course.

Cylindre détendeur avant 0,863 —

Cylindre détendeur arrière 0,860 —

Dans ces conditions, et toujours avec le réservoir intermédiaû-e supprimé , les travaax sur les pistons se trouvèrent ainsi répartis :

Travail du cylindre milieu ou admetteur := 1,00

Travail du cylindre détendeur avant . .= 0,60

Travail du cylindre détendeur arrière = 0,55

Ainsi l'augmentation de l'introduction aux trois cylindres avait eu pour effet d'accroître l'inégalité de travail sur les pistons ; il y avait pai- suite lieu de chercher dans une autre voie le moyen de corriger ce défaut. — On peut arriver à l'égalité de travail des trois cylindres :

V Par une augmentation delà pression initiale. — Cette augmenter tien a pour effet d'augmenter à la fois la pression du cylindre admetteur, la contre-pression de ce cylindi-e et la pression dans les cylmdres détendeurs. Mais comme la contre-pression de ces derniers cylindres n'est pas modifiée, leur travail augmente de toute la quantité correspondante à l'élévation de pression, tandis qu'il n'en est pas de même dans le cylindre admetteiu*, dont le travail augmente très-peu. La puisui. 20

506 RÉGULATION DES MACfflNES WOOLF. — N« 70*

sance de la machine devient naturellement plus grande en raison de Télévation de pression. Si Ton veut conserver la même puissance, il faut diminuer le diamètre du cylindre admetteur.

2" Par une augmentation de V introduction du cylindre admetteur^ celle des cylindres- détendeurs n'étant pas modifiée. — Une plus grande introduction du cylindre admetteur, augmente d'une petite quantité la poussée moyenne sur le piston de ce cylindre, car elle ne se fait sentir que pendant une portion restreinte de la course ; tandis qu'elle augmente dans un bien plus grand rapport la contre-pression au cylindre admetteur et la pression aux cylindres détendeurs. Le travail de ces derniers cylindres est augmenté, tandis que celui du cylindre admetteur est diminué. La puissance de la machine est d'ailleurs plus grande en raison de la plus grande quantité de vapeur dépensée.

3** Par une diminution de Vintroduction des cylindres détendeurs, celle du cylindre admetteur n'étant pas modifiée. — Les cylindres détendeurs devant toujours absorber la même quantité de vapeur, et la prenant sous un volume moindre, doivent la recevoir à une pression plus élevée; d'où augmentation de la contre-pression du cylindre admetteur et de la pression initiale des cylindres détendeurs. Par suite,, augmentation du travail de ces derniers cylindres, et diminution du travail du premier. La puissance de la machine n'est d'ailleurs pas changée, puisqu'on dépense la même quantité de vapeur et au même degré de détente effective.

4** Par la combinaison des moyens 2^ et 3®, cest-à-dire en augmentant t introduction du cylindre admetteur et en diminuant en même temps Vintroduction des cylindres détendeurs.

Gonune le premier moyen ci-dessus n'était pas applicable avec les chaudières à faces planes, les deux suivants seuls ont été d'abord employés, et les introductions réglées à 0,88 pour le cylindre milieu ou admetteur, et à 0,78 pour les cylindres extrêmes ou détendeurs. — Dans ces conditions, et le réservoir intermédiaire étant toujours supprimé, le travail du cylindre admetteur étant représenté par 1, le travail moyen des cylindres détendeurs était représenté par 0,82, le travail du cylindre avant restant toujours un peu supérieur à celui du cylindre arrière.

Nous avons expliqué, au n** 69^, le mauvais effet que produit, sur l'emploi de la vapeur, la grande introduction des cylindres détendeurs, puisqu'il y a double introduction dans ces cylindi^es, qui reçoivent

RÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — N« 70, 507

d'abord la vapeur raréfiée de l'un des bouts du cylindre admetteur, puis de la vapeur à une pression plus élevée provenant de l'évacuation de Tautre bout de ce dernier cylindre. La perte est surtout sensible dans le cylindre avant, qui reçoit une quantité notable de la nouvelle vapeur d'évacuation, quelques instants seulement avant la fermeture de son introduction, ce qui explique que ce cylindre produit plus de travail que celui de l'arrière. — Le calage à 90** des manivelles des cylinctes détendeurs remédie à cet inconvénient (n° 69,).

HodiHcatioius apportées aux éléments de la rég^nlatioii, poop obtenir Finéi^alité d'introduetion au eyllndre admetteoup et anx cylindres détendeurs. — Pour les appareils qui fonctionnent à une pression initiale de 2"*, 75, les introductions sont réglées, conune nous l'avons dit ci-dessus, à 0,88 pour le cylindre admetteur et à 0,78 pour les cylindres détendeurs. Avec les appareils qui fonctionnent à une pression initiale de 3^*,50, comme celui du Sanéy l'introduction qui était d'abord réglée à 0,66, pour les trois cylindres, a été augmentée et portée à 0,78 pour le cylindre admetteur. Mais des difficultés de mise en marche en arrière ont fait revenir à la régulation primitive.

L'inégalité d'introduction entre le cylindre admetteur et les cylindres détendeurs, peut s'obtenir sans difficulté quand les tiroirs sont conduits par des excentriques indépendants ; mais il n'en est pas de même avec la mise en train Mazeline, la seule employée avec ce genre de machines, et il en résulte une régulation un peu forcée^ qui ne convient pas également bien à la marche arrière et à la marche avant.

La fig. 60 représente la régulation primitive des machines du Sané, type ù'Indrei (n** 29s), ^^^^ 1^ même introduction dans les trois cylindres, et les modifications qu'on a fait subir aux éléments de cette régulation pour augmenter r introduction du cylindre admetteur.

Les tiroirs sont en D ; Tintroduction du bas cesse en n aux 0,60 de la course, et celle du haut en s, aux 0,72 -, la moyenne vaut 0,66. L'angle de calage a b vaut 51*.

On peut augmenter l'introduction du cylindre admetteur en diminuant l'angle d'avance de la manivelle de son tiroir, ce qui se traduit ici par une augmentation de Pangle de calage a h. Mais les avances à l'introduction deviennent alors trop faibles, et ce moyen seul ne suffit pas. On peut encore augmenter l'introduction en diminuant les recouvrements; mais les avances à l'introduction deviennent alors trop grandes, et ce deuxième moyen ne doit pas non plus être

508 RÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — N^ 70,

employé seul. — Il faut donc modifier à la fois Tangle de calage et les recou« vrements.

L'angle de calage qui était de 51», a été porté à 60», ce qui a donné, avec les mêmes recouvrements:

Introduction du bas (en o) . . .= 0,68 de la course.

Introduction du haut (en /) = 0,78 —

Moyenne = 0,73 —

Les recouvrements à Pintroduction ayant ensuite été diminués de 18"",5 pour le haut et de 17"", 6 pour le bas, afin d^ avoir des avances à l'introduction convenables, on a eu comme introductions :

Introduclion du bas (en p) =s 0,73 de la course

Introduction du haut (en i/] = 0,83 —

Moyenne = 0,78 —

D'un autre côté, la modification de l'angle de calage a réduit, en diminuant Tangle d'avance du tiroir, les avances à Tévacuation, savoir:

Pour l*évacualion du bas, de 0,13 de la course à 0,075

Pour l'évacuation du haut, de 0,11 — 0,060

La moyenne, de 0,12 — 0,067

Les dernières valeurs ayant été jugées trop faibles, il a fallu couper aussi sur les barrettes du tiroir, du cOlé de révacualion, les quantités ik =28"",5pour

Fig. 60. Rplalive aux modifications apportées aux élêmentii de la régulation, pour passer des introductions égales dans les machines à trois cylindres à une plus grande iulroduction au cylindre admelteur qu'aux cylindres détendeurs.

PJî.

Échelle de la course du piston = 1/22*. Echelle de la course du tiroir ■« 1/8*.

le haut, et m / = 35— ,3 pour le bas ; ce qui, comme on le voit sur répurc, a ramené les avances à leurs valeurs primitives, ou à peu près. Des modifications semblables ont été faites sur le tiroir du cylindre adniet-

Pi. X,

BÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — N^ 70^ 509

leur des machines fonctionnant à 2**,75 de pression absolue, pour obtenir une introduction moyenne de 0,88 dans ce cylindre, en conservant une introduction moyenne de 0,78 pour les cylindres détendeurs.

Nous allons analyser maintenant, la régulation des principaux types de machines à trois cylindres.

Réfl^ulation actuelle des maoliines "Woolf à, trois oylindres. — I. Marenn^o. — La fig, 4, pL X, représente Tépure de régulation des machines Woolf, horizontales à bielle en retour à trois cylindres côte à côte points morts à 90* et 135*, du cuirassé le Marengoj type des Forges et chantiers de la Méditerranée (n* 30,). Tous les résultats de la régulation sont inscrits aux tableaux A et A [suite).

On remarque d'abord que les avances à l'introduction comme à Péyacuation, p. ^ ainsi que les périodes de compression, sont faibles pour les trois cylindres, et surtout pour le cylindre admetteur. Cependant les courbes d'indicateur mon* trent que ces éléments ont une valeur suffisante, eu égard au mode de fonctionnement de l'appareil, et surtout aux larges proportions des orifices. — Toutefois, il pourrait paraître difficile d'admettre qu'une période moyenne de compression de 0,017 pour le cylindre admetteur soit suffisante, même en ayant égard à ce que la vapeur renfermée dans le cylindre a une pression supérieure à une atmosphère. Mais il y a lieu de considérer que les deux orifices d'évacuation sont ouverts en même temps, pendant un demi-dixième environ de la course du piston ; par suite, la vapeur qui évacue l'un des bouts du cylindre pénètre en partie dans l'autre^ et y élève la contre-pression avant que la période de compression réelle soit commencée; cotte compression se fait ensuite avec de la vapeur à une pression beaucoup plus élevée que celle de l'évacuation normale dans un cylindre ordinaire. — Au surplus, pour le cylindre admetteur, la faiblesse des avances à l'évacuation et des périodes de compression, résulte de la faibleavance relative de la manivelle du tiroir sur celle du piston, cette dernière étant motivée par la grande introduction de ce cylindre admetteur.

Pour les raisons expliquées plus haut, les introductions sont inégales aux cylindres détendeurs et au cylindre admetteur, et sont plus grandes pour ce dernier. Les résultats des essais consignés au Tableau G donnent, pour rapports des travaux développés sur les trois cylindres :

Travail du cylindre admetteur = 1,00

Travail moyen des cylindres détendeurs = 0,87

On n^est pas encore arrivé à l'égalité de travail dans les trois cylindres; ce résultat ne pourrait être obtenu qu'en augmentant encore l'introduction da cylindre admetteur, ou en diminuant les introductions des cylindres détendeurs. Or, l'introduction du cylindre admetteur qui vaut déjà 0,87 de la course en moyenne, ne saurait être poussée plus loin. 11 ne reste, par suite, que la ressource

810 RÉGUUTION DES MACHINES WOOLF. — N* 70*

de diminuer riDtroduction des cylindres détendeurs. Mais cette diminution amènerait un plus grand écart dans les valeurs de Tangle de calage pour les deux genres de cylindres; or, cet écart est déjà bien considérable, au point de Yue du renversement de marche, la mise en train étant du système Mazeline.

L'angle du toc est de 116*, il est juste double de Tangle de calage pour les tiroirs des cylindres détendeurs, ces tiroirs étant en D; par suite, la régulation des tiroirs des cylindres détendeurs reste la même pour la marche arrière que pour la marche avant. Mais il n^en est pas de même pour le tiroir du cylindre admetteur ; Tangle de calage vaut 67* pour la marche avant, et comme Tangie du toc n'est que de 116*, il en résulte pour la marche arrière un angle decalagede 116*— 67* = 49*, beaucoup plus faible que celui de la marche avant. — Nous avons tracé la courbe du tiroir qui correspond à cet angle de calage de 49* pour la marche arrière; c^est celle qui est marquée M*ar sur ses flèches de direction. Nous voyons, d'après cette courbe, que les avances et surtout celles de l'introduction, ont des valeurs considérables, hors de proportion avec les valeurs moyennes habituelles de ces éléments; par contre, les périodes d^introduction sont sensiblement diminuées. Cette diminution d'introduction , jointe à la grande valeur des avances k l'introduction, peut être une gêne pour la mise en marche en arrière.

En effet, depuis la fermeture de l'introduction de chaque bout du cylindre, jusqu'à l'ouverture de l'évacuation correspondante, le piston du cylindre admet* teur agit à-contre de la marche à produire, parce qu'il est poussé sur l'autre face par la vapeur introduite dans les bottes à tiroir des cylindres détendeurs, et qui pénètre par l'orifice d'évacuation ouvert de l'autre bout du cylindre. L'action négative de ce piston se fait sentir de a en ^ sur la course montante, et de a' en i/ sur la course descendante. De 6 en c et de b' en c', les deux orifices d'évacuation sont ouverts, et l'action du cylindre admetteur est nulle ; cette action devient positive de c en d et de (f en d' pendant les périodes de compression, et devient nulle de nouveau à l'avance à l'introduction. — On voit que c'est surtout de a en ^ et de a' en h' que le piston du cylindre admetteur s'oppose à la mise en marche en arrière, et cela avec un bras de levier assez grand, puisque aux points a et a' la manivelle est distante de ses points morts de 62* pour le point a, et 60* pour le point a'. 11 est bien évident, d'après cela, que l'écart qui existe entre les deux régulations du cylindre admetteur, l'une pour la marche avant et l'autre pour la marche arrière, ne permet pas de pousser plus loin les différences d'introduction entre le cylindre admetteur et les cylindres détendeurs.

II. Sané. — La fig. 61 représente Tépure de régulation des machines Woolf, horizontales à bielle en retour à trois cylindres côte à côte points morts à 90* et 135% du croiseur le Sané, type d'Indret (n** 29,). Tous les résultats de la régulation sont inscrits aux tauleàux

A et A {suite).

On remarque encore que les avances à l'introduction sont assez faibles ; leur moyenne vaut seulement 0,005 de la course pour tous les cylindres. Pour le

RÉGULATION DES MACHINES WOOLF. — ?}• 70, 511

cylindre admetteur, la faiblesse de ces avances est motÎTée par la faible valeur de la compression, afin de donner à celle-ci le temps d'agir pour changer le portage des articulations. Pour les cylindres détendeurs, on a fait les recon-

Fig. 61. Courbe de régulation d*uiie machine Woolf à trois cylindres côte à cdte points morts 9o* et 1S5*«

Sané I ^^'^®^^® **® ^* course des pistons = l/IO«« I Échelle de la course des tiroirs = 1/&*.

vrements aussi grands que possible, afin de diminuer Técart des angles de calage, et les avances à Tintroduction se sont trouvées réduites. L'inconvénient n'est pas grand, à cause de la valeur des périodes de compression.

Les avances à l'évacuation ont une valeur assez élevée, surtout pour le cylindre admetteur; mais, par contre, les périodes de compression, qui ont une valeur convenable pour les cylindres détendeurs, sont très-faibles pour le cylindre admetteur, puisqu'elles atteignent à peine 0,03 de la course. Cela résulte <le la faible avance de l'excentrique du tiroir de ce cylindre, et de ce qu'on a donné aux avances à l'évacuation une grande valeur. Ici, comme pour le Marengo, ces faibles périodes de compression au cylindre admetteur ne produisent pas de mauvais effet, parce que les deux évacuations sont ouvertes en même temps pendant une portion notable de la course du piston: 0,12 pour le haut et 0,09 pour le bas*, la nouvelle vapeur d'évacuation de chaque bout du cylindre a par