LIAISON DU MANCHON ET DE LA VALVE

En agissant sur la disposition cinématique qui relie le manchon avec la valve, on peut, à son gré, faire varier, soit le coefficient de régularité, soit la vitesse de régime. Nous avons déjà, dans le chapitre I, étudié l'influence de cette liaison au point de vue de la régularité, et nous avons vu que, par une réduction de la course du manchon, on pouvait, dans certaines limites fixées par les résistances passives, diminuer l'écart entre les vitesses extrêmes. Le régulateur Monarch, à ressorts lamellaires, précédemment décrit,

Régulateur Proell.

est pourvu d un dispositif qui est une application de ce principe : la connexion entre le manchon et la valve comprend un levier dont l'un des bras peut être rallongé ou raccourci, de manière à amplifier ou à réduire le déplacement de la valve correspondant à une course donnée du manchon. Voyons maintenant quelle est l'influence de la connexion au point de vue de la vitesse de régime.

Pour prendre le cas le plus simple, supposons que le manchon commande directement, par une tige de longueur L, un tiroir d'étranglement. L'état de régime étant établi, le régulateur tourne avec une vitesse co, et le tiroir offre à la vapeur un passage de section S, tel que le travail moteur soit égal au travail résistant. Changeons maintenant la longueur L et cherchons ce qui va arriver. Le manchon ne peut rester dans sa position primitive : sans quoi l'orifice S aurait varié, et il n'y aurait plus égalité entre les travaux. Mais, pour que le manchon se déplace, il faut que la vitesse varie. Si le travail moteur

et le travail résistant étaient indépendants de la vitesse, le nouvel état de régime s'établirait avec la même section S et avec une nouvelle vitesse déterminée par la condition que le manchon dans sa nouvelle position et pour la nouvelle longueur L' de la tige, donnât la même section S que précédemment. Mais, en réalité, pour une section déterminée S, le travail de la vapeur diminue quand la vitesse augmente, en raison de l'augmentation du frottement et des pertes de. charge. En même temps, le travail résistant a une tendance à croître, ne serait-ce que par suite de la résistance de l'air. L'effet, utile doit donc varier en sens inverse de la vitesse. Admettons ce fait d'expérience, et cherchons à représenter graphiquement l'influence de la variation éprouvée par la longueur L.

Pour cela, commençons par tracer, à la manière ordinaire, la courbe d'équilibre AB du régulateur (fig. 87), dans laquelle les abscisses sont proportionnelles à w*, tandis que les ordonnées figurent les hauteurs du manchon.

Puis, au-dessous de Taxe des vitesses, traçons une seconde courbe A'B' dont les ordonnées représentent les positions de la valve tandis que les abscisses continuent à être proportionnelles à or. Un état quelconque de régime est alors figuré par deux points tels que M, N, situés sur la même verticale : M donne la position du manchon, N celle de la valve ; MN est la longueur de la tige reliant le manchon à la valve. Si la longueur de la tige subit l'accroissement NN' = e, le point M se déplace sur la courbe AB ; le point N' parcourt un arc de courbe N'N", déduit de M M* par une simple translation, et le nouveau régime correspond à un couple de points M" N", respectivement situés sur les courbes AB, A'B', et tels que la longueur M" N" soit égale à M N. Si le travail moteur et le travail résistant par tour étaient indépendants de la vitesse et variaient uniquement en fonction de l'ouverture de la valve, la courbe A' B' serait remplacée par une horizontale N N"*, et la position finale de régime, au lieu d'être figurée par M" N", correspondrait à M'" N"'. En supposant connues les courbes AB, A'B', il est aisé de calculer la variation Au>* du carré de la vitesse angulaire, produite par une petite variation e de la longueur L. Dans le triangle N N' N", considéré comme rectiligne, on a N N' = e. L'angle N' a pour tangente le coefficient d'isochronisme, c'est-à-dire le rapport entre la variation de hauteur du manchon et la variation correspondante de u>* ; l'angle N a de même pour tangente le rapport entre la variation d'ouverture de la valve et la variation correspondante de o>*. Abaissons la perpendiculaire N" P sur N N'.

On a la relation :

d'où :

= NP + NT = Au* (cotg. N' + cotg. N).

^ tgN. tgN' cotg. N' + cotg. N tg. N + tg. tf'

Au* =

Au)* est nul si tg N' = : c'est le cas du régulateur isochrone. On aurait également Au' = si tg N était nul, c'est-à-dire si, pour une valeur donnée du travail résistant, il était possible de faire varier l'ouverture de la valve sans altérer la vitesse de régime : il est évident que ce cas ne peut se présenter. Si la courbe A 7 B' était remplacée par une horizontale, c'est-à-dire si, pour une même ouverture de valve, le travail moteur était indépendant de la vitesse de régime, on aurait tg N = oo, et il viendrait simplement A(*>' = e tg N\ Mais nous avons vu que ce cas est irréalisable.

Cette théorie met en évidence un moyen simple et pratique de faire varier à volonté la vitesse de régime d une machine, et il est à noter que ce résultat, étant obtenu sans modifier le poids du manchon, n'influe en rien sur la puissance du régulateur. On évite ainsi le principal inconvénient des contrepoids. Nous avons d'ailleurs, en parlant de ces derniers, indiqué déjà le dispositif Wallis et Steevens, qui permet de conserver la puissance tout en changeant la vitesse, et cela par un déplacement de la courroie de commande du régulateur. Au lieu d'agir, comme nous venons de le supposer, sur la connexion établie entre le manchon et la valve, on peut encore faire monter ou descendre le point d'attache du régulateur sur son arbre principal. C'est ainsi qu'on procède dans le système Tick : le régulateur est suspendu par l'intermédiaire d'une tige filetée, formant écrou autour d'une vis placée au sommet de l'arbre. La vis peut tourner par rapport à l'axe, sans monter ni descendre, tandis que l'écrou ne peut que glisser le long de l'axe. En manœuvrant un bouton qui forme la tête de la vis, on détermine le déplacement en bloc du régulateur. Il est aisé de voir que la descente du point de suspension équivaut, au fond, à l'allongement de la tige reliant le manchon à la valve, car, en allongeant d'abord cette tige, laissant l'équilibre s'établir dans la nouvelle position, puis ramenant la tige à sa longueur primitive par une descente en bloc du régulateur et du manchon, on réalise finalement la transformation effectuée d'un seul coup par le procédé Tick. Or la descente en bloc du régulateur et du manchon est évidemment sans influence sur l'état de régime.

Le rôle de la liaison établie entre le manchon et la valve peut encore être envisagé à un autre point de vue. Imaginons que cette liaison soit réglée une fois pour toutes, de telle manière qu'à une série de positions du manchon corresponde une série de positions de la valve assignées à l'avance ; on peut toujours trouver une disposition cinématique propre à assurer cette correspondance. Par ce moyen, quelle que soit la forme adoptée pour la valve, on est maître d'offrir à la vapeur un passage en relation déterminée avec la vitesse de marche. Précédemment, en parlant du régulateur étudié pour le Neptune, nous avons vu que le même résultat pouvait s'obtenir par une forme appropriée de la valve, solution évidemment plus simple. Il semble donc que le meilleur parti consiste à étudier la transmission sans autre préoccupation que de réduire autant que possible lç nombre des tiges et de n'imposer à celles-ci que des efforts modérés, puis à choisir la forme et les dimensions de la valve en vue de la loi de régulation qu'on veut établir. C'est seulement dans le cas des régulateurs de détente, sur lesquels nous reviendrons ultérieurement, qu'il peut y avoir intérêt à compliquer la transmission pour parvenir à une relation convenable entre la vitesse et le degré d'admission.

§ 4. — Compensateurs.

Nous venons de voir, qu'en modifiant la liaison établie entre le régulateur et la valve, on peut à volonté faire varier la vitesse de régime. Inversement, le même procédé permet de ramener la vitesse de régime à sa valeur primitive dès que, pour une cause quelconque, cette vitesse se trouve altérée. En faisant un pas de plus, on est conduit à rendre automa-

tique cette sorte de régularisation supplémentaire ; Ton obtient ainsi un type fort intéressant d'appareils, parmi lesquels figure le compensateur Denis, décrit plus loin, et que nous appellerons, d'une manière générale, compensateurs. Dans ce genre de régulateurs, dès que le manchon s'écarte notablement de la position correspondant à la vitesse de régime

adoptée, il embraye un mécanisme auxiliaire grâce auquel la connexion du manchon avec la valve se trouve progressivement modifiée.

Pour nous rendre compte du fonctionnement d'un compensateur, ayons de nouveau recours à la méthode graphique. Soit (fig. 88) M le point figuratif de la position du manchon et N le point figuratif de l'ouverture de la valve. MN représente la connexion du manchon et de la valve, connexion que nous supposons, pour plus de simplicité, réduite à une tige unique. Les horizontales AB, A' B' délimitent la zone dont le manchon ne peut sortir, dans ses excursions verticales, sans faire intervenir l'embrayage. Supposons maintenant, qu'à la suite d'une perturbation du régime, le manchon vienne en M' et la valve enN'. La limite supérieure A'B' étant dépassée, l'embrayage fonctionne et la tige M'N' se raccourcit progressivement. Considérons le raccourcissement élémentaire N'T'. Il correspond à un nouvel état de régime M"N", pour lequel la distance M'N" serait égale à M'T'. Un nouveau raccourcissement élémentaire N"T" amènera à l'état de régime M W N'", dans lequel la distance MW est égale à M"N", et ainsi de suite, jusqu'à ce que le point figuratif du manchon soit revenu au-dessous de A'B'. En réalité, on peut admettre que les deux points figuratifs se meuvent simultanément et continûment sur leurs trajectoires respectives, de manière à rester toujours sur la même verticale et avec des vitesses déterminées par la vitesse de raccourcissement de la tige. Il faut toutefois remarquer que, dans toute cette période de compensation, il n'existe pas, à vrai dire, d'état de régime, et que chacun des deux points figuratifs peut éprouver des oscillations plus ou moins importantes de part et d'autre de sa trajectoire théorique. C'est seulement dans le cas d'un raccourcissement très lent de la tige, que les oscillations deviennent négligeables.

En somme, le compensateur laisse au régulateur toute son instantanéité d'action, et, par contre, il ne remédie en aucune façon aux perturbations momentanées de la vitesse ; mais il peut rendre de grands services quand on tient à avoir un moteur qui présente une vitesse moyenne sensiblement constante, abstraction faite des variations de peu de durée É

Fig, 88.

Compensateur Denis.

Cet appareil, adopté depuis vingt ans par la maison Weyher et Richemond, est une application directe de ces principes. Ainsi que le montre la fig. 89, le levier a du manchon commande la valve de réglage par l'entremise d'une tige verticale d et d'un levier c. Dans la position normale, les leviers, a et c sont horizontaux. Le levier c porte un écrou qui embrasse une partie filetée de la tige </, de telle façon que, quand la tige tourne, le levier c oscille par rapport au levier a ; et quand, au contraire, la tige ne tourne pas, l'inclinaison mutuelle des levier a et c demeure invariable. A sa partie inférieure la tige p porte un toc e à quatre ailettes. Dans la position moyenne du système, ce toc demeure en

Fig. 89.

repos. Quand survient une variation du travail résistant, le toc monte ou descend et se place alors au milieu de Tune des deux clavettes intérieurement portées par les roues d'angle f et g que la tige i (engrenant par vis sans fin avec l'arbre du régulateur) fait tourner en sens contraire. Le toc se met alors à tourner dans un sens ou dans l'autre, et sa rotation entraîne celle de la tige d de façon à modifier, comme il vient d'être dit, la situation relative des leviers e et a, c'est-à-dire la connexion du manchon avec la valve. La tige d ne pourra cesser de tourner, et par conséquent l'équilibre relatif ne pourra être atteint qu'à l'instant où le toc e sera revenu à sa position primitive, de manière à abandonner simultanément les clavettes des roues f et g. A ce moment, puisque la longueur de la tige d est invariable, le levier a sera nécessairement horizontal, c'est-à-dire que la vitesse angulaire de la machine sera la même qu'avant la perturbation.

Bégulateur Firth {1897).

Cet appareil réalise, sous une forme plus ramassée, une conception analogue à celle du compensateur Denis. Son bâti porte un pignon fixe K (fig. 90) qui, par l'intermédiaire d'un autre pignon L, entraîné avec le régulateur, fait tourner un petit arbre auxiliaire ML. Celui-ci, qui est fileté, met en rotation, au moyen des pignons n n f , deux vis sans fin horizontales N, N' situées Tune au-dessus, l'autre au-dessous d'une roue Q, calée sur l'arbre C du régulateur. Quand le manchon s'élève, la roue Q vient engrener avec la vis

Fig. 90. — Compensateur Firth.

N', et les choses sont disposées de telle façon que l'action de la vis accélère la rotation de la roue. Cette accélération a pour effet de visser la partie supérieure de l'arbre dans Técrou II, forment manchon. La tige qui porte la soupape de réglage à double siège se trouve par lft raccourcie. La vis N joue un rôle semblable en cas de descente du manchon. La tige ne peut donc conserver une longueur constante, et par conséquent l'état de régime ne peut s'établir que si la roue Q échappe à la fois à l'action de la vis N et à celle de la vis N', ce qui limite étroitement les positions du manchon et Técartement des boules. La vitesse de régime ne peut donc s'écarter notablement d'une moyenne déterminée. Toutefois l'intervalle entre les vis N et N' est établi de telle façon que leur action n'intervienne qu'en cas d'altération prolongée du rapport entre les travaux moteur et résistant, ce qui laisse à la vitesse moyenne une certaine marge d'oscillation.

La vis sans fin V, qu'on peut tourner à la main, sert à bander plus ou moins un ressort en hélice monté sur l'arbre transversal T. Cet arbre porte un levier qui, en cas de descente brusque de l'arbre C, reçoit le choc d'un renflement porté par celui-ci, de manière à empêcher la double soupape de réglage de frapper violemment son siège.

Régulateur supplémentaire de Wilby [1887).

Cet appareil, qui a reçu de nombreuses applications en Angleterre, a pour objet, comme le compensateur Denis et le régulateur Firth, de faire varier, en temps opportun,

JTTi

Fig. 91. — Régulateur supplémentaire Wilby.

la liaison du manchon avec la valve ; mais son installation est complètement distincte de celle du régulateur proprement dit, et il peut s'adapter à une machine quelconque, sans toucher au régulateur existant. Supposons, pour fixer les idées, qu'on veuille rendre ajustable une tige verticale manœuvrée par le manchon. On coupe cette tige sur une

certaine longueur et on interpose l'équipage que nous allons décrire. La tige filetée I (fig. 91) se compose de deux parties séparées, dont la jonction est faite au moyen de l'écrou B. Le filetage est exécuté de telle façon que l'écrou B, en tournant dans un sens ou dans l'autre, rapproche ou éloigne Tune de l'autre les deux parties de la tige. L'écrou B est prolongé par un long pignon C, engrenant avec une roue D, à axe horizontal. Sur le même axe sont montées deux roues à rochets E et F, dont les rochets sont orientés en sens contraire. Les cliquets G et H, destinés à agir sur les rochets, sont portés par un levier X, mobile autour de Taxe K, et suspendu par une tringle ou une corde t à Tune des pièces de la machine qui sont animées d'un mouvement alternatif : balancier, bielle, etc. Les cliquets sont installés de telle manière que la pesanteur tend constamment à les mettre en contact avec leurs rochets. Mais, à l'état de régime, un doigt adapté à l'arbre K empêche ces contacts de se produire. Quand, par suite d'une augmentation de vitesse, le manchon et par suite la tige I vient à s'élever, la tige auxiliaire L, par l'intermédiaire du

système articulé MNO, déplace le doigt et met ainsi l'un des cliquets en prise avec la roue à rochets correspondants. Aussitôt, celle-ci, obéissant aux oscillations que la machine communique au levier X, se met à tourner par saccades, ce qui entraîne la rotation du pignon C et de l'écrou B. La longueur de la tige I se modifie donc progressivement, et le phénomène se continue jusqu'à ce que le manchon soit revenu à sa position primitive, de manière à écarter de nouveau le cliquet de la roue. En cas de diminution de la vitesse de régime, c'est l'autre cliquet qui, par un procédé analogue, est mis en prise avec Fig. 92. — Régulateur supplémen taire Knowles. sa r0 ue, et il en résulte une rotation inverse du pignon. Le petit engrenage à vis sans fin, que Ton aperçoit en/), a pour objet de faire cesser, dans tous les cas, l'action de l'appareil avant que le pignon n'ait tourné assez longtemps pour faire sortir l'écrou B des limites qu'il ne doit pas dépasser.

Régulateur supplémentaire de Knowles [1883).

A côté du régulateur principal, et conduit par une transmission indépendante, se trouve un second régulateur de plus petite taille dont le manchon porte deux disques de frottement C (fig. 92), susceptibles d'arriver l'un ou l'autre en contact avec un disque D. Dès que l'un des disques C vient toucher D, celui-ci tourne dans un sens ou dans l'autre, et, par une transmission funiculaire EG, communique sa rotation à une poulie B, formant écrou sur la tige qui commande l'organe de réglage. Celle-ci est divisée en deux parties A A' que la rotation de B rapproche ou écarte, de manière à maintenir constante la vitesse moyenne du régime. On voit qu'ici la puissance compensatrice est due à la force centrifuge du régulateur auxiliaire, au lieu d'être, comme dans les précédents appareils, directement empruntée à la vapeur.

§ 5. — Sebvomoteurs.

L'idée d'emprunter au moteur lui-même, et non au régulateur, la force nécessaire pour la manœuvre de la valve est évidemment séduisante, car on peut ainsi, avec un régulateur de faibles dimensions, gouverner une machine de grande taille. Mais il faut prendre garde que l'excès même de puissance obtenu par ce moyen ne produise une action

trop brutale. Si Ton se borne à relier le manchon au tiroir de distribution d'un cylindre à vapeur dont la tige soit en connexion avec la valve, il est clair que dès l'instant où le tiroir démasque les lumières, le piston du cylindre et avec lui la valve, tend à occuper immédiatement Tune de ses positions extrêmes. On peut, il est vrai, ralentir le mouvement du piston en ayant recours à une cataracte suffisamment énergique. Malgré cela, une pareille solution n'est acceptable que dans certains cas particuliers ; nous en verrons des exemples en parlant des machines marines. Une solution plus générale, et à laquelle on ne peut guère reprocher que sa complication, consiste à faire en sorte que les lumières se referment dès que le piston réalise un déplacement sensiblement proportionnel à celui du manchon : tel est le principe de la régularisation par servomoteur. Le tiroir employé doit être sans recouvrements à l'admission, de telle façon que le piston ne puisse dépasser la position à laquelle on veut le ramener sans produire aussitôt le renversement de la distribution. L'addition d'un frein à huile est utile, sinon indispensable, pour amortir le lancé du piston.

L'application du servomoteur à la régularisation est relativement ancienne. Dans le Traité des machines marines de Ledieu, 1879, on trouve la description d'un servomoteur Farcot fonctionnant sur le navire Océan pour la conduite d'une machine de 950 chevaux. Le tiroir relié au manchon n'avait pas plus d'un centimètre de longueur. Les lumières mesuraient seulement 3 millimètres de largeur et 27 millimètres de longueur. Le tiroir, dans sa position moyenne, présentait */, millimètre de recouvrement à l'échappement et f / s millimètre de découvrement à l'introduction ; par conséquent, dans cette position moyenne, le piston agissant sur la valve recevait l'action de la vapeur sur ses deux faces. Voici quelques exemples un peu plus récents.

Régulateur Ganz (1883).

Fig. 93. — Régulateur Ganz.

Le piston du servomoteur est constamment baigné de vapeur sur ses deux faces. Sa tige est creuse et percée de deux orifices A et B (fig. 93) l'un au-dessus , l'autre au-dessous du piston. Une seconde tige creuse, conduite directement par le manchon, glisse à frottement doux à l'intérieur de la première. Elle est pourvue d'un orifice d'échappement C qui, dans l'état de régime, est placé au milieu de l'intervalle des orifices A et B. Quand le manchon se déplace, l'orifice G vient démasquer plus ou moins l'un des orifices A ou B, et laisse ainsi échapper la vapeur située sur l'une des deux faces du piston : il en résulte une dépression qui chasse le piston dans le sens voulu. Cette disposition est simple; mais elle a l'inconvénient de mettre à certains moments la vapeur de la chaudière en communication directe avec l'atmosphère, en passant par le cylindre du servomoteur, ce qui doit donner lieu à un échappement violent.

Régulateur Lùde [1885).

Le manchon T (fig. 94) par l'intermédiaire d'une équerre G et d'une petite bielle b y commande l'extrémité supérieure d'un levier oscillant F dont l'extrémité inférieure est articulée par une autre équerre au tiroir de distribution du cylindre V. Si le manchon s'élève, l'extrémité supérieure du levier F est poussée vers la droite ; l'extrémité inférieure marche à gauche et démasque les lumières du tiroir jle manière à amener la vapeur sous

Fig. 94. — Régulateur Lûde.

le piston du cylindre V. La tige de ce piston, en s'élevant, fait osciller un balancier L qui, par l'entremise de la bielle D, manœuvre l'organe de réglage. L'oscillation du levier L a en même temps pour effet de repousser vers la gauche la petite bielle b et de refermer ainsi les lumières. Quand la longueur de cette bielle est convenablement réglée (et, dans ce but, elle est munie d'une tige filetée), le levier L ne se déplace que d'une quantité correspondant à la course du régulateur, comme s'il y avait liaison directe. Le réglage consiste à faire en sorte que, dans la position moyenne, l'articulation de la bielle b avec le levier F se trouve exactement sur l'axe d'oscillation du balancier L.

Régulateur Dales (1892). ♦

Le manchon H (fig. 95) porte l'extrémité d'un levier K auquel sont suspendues les deux tiges verticales R et M. La tige M mène un piston mobile dans le cylindre et se prolonge, au delà du cylindrfe, par un mouvement de sonnette XX' qui commande la valve ou la soupape. L'autre tige R manœuvre, par l'intermédiaire du levier SU, un petit

Fie 95. — Régulateur Dales.

tiroir de distribution qui amène la vapeur eii dessus ou en dessous du piston. Supposons, par exemple, que la vitesse du régulateur augmente. Le manchon monte et comme, dans les premiers instants, la tige M reste immobile, c'est la tige R qui se trouve soulevée. Aussitôt les lumières du tiroir se démasquent et le piston, pressé de haut en bas par la vapeur, actionne la valve de réglage; mais la descente du piston, et par conséquent de la tige M, a pour effet d'obliger la tige R à redescendre à son tour en refermant la lumière du tiroir. Si le piston dépasse la position voulue, la distribution se trouve renversée, et la vapeur, agissant en sens contraire, fait ressortir la tige M.

Pour augmenter encore la sensibilité, toutes les articulations sont montées sur billes.

On conçoit immédiatement que, dans ces conditions, l'appareil ait une tendance à présenter des mouvements trop brusques. Pour remédier dans une certaine mesure à cet inconvénient, le constructeur a disposé à côté du cylindre à vapeur un second cylindre rempli d'huile, dans lequel se meut un piston solidaire du premier. Le déplacement ne peut se produire qu'en faisant passer l'huile d'une face à l'autre du piston par un conduit latéral et par un orifice pratiqué dans le piston. M. Dales garantit Je réglage avec des écarts ne dépassant pas 1 */ 4 p. 100 de la vitesse moyenne.

§ 6. — Régulateurs a action indirecte.

Nous savons déjà que l'action indirecte est caractérisée par l'absence de toute liaison cinématique entre le manchon et la valve, autrement dit par le fait que la position de la valve n'est pas une fonction déterminée de celle du manchon. Le but qu'on se propose généralement, en ayant recours à cette solution, consiste à soustraire le régulateur à la résistance de la valve et à augmenter par conséquent la sensibilité, celle-ci n'étant plus . limitée que par la résistance propre du régulateur. Pour cela, on emprunte au moteur luimême la force nécessaire pour la manœuvre de la valve, et on laisse simplement au régulateur le soin d'embrayer ou de désembrayer en temps utile le mécanisme auxiliaire par lequel le moteur exécute la manœuvre. L'action est puissante, mais nécessairement lente, et, de là, résultent des oscillations de vitesse d'une nature spéciale, qui seront étudiées plus tard. Pour le moteur hydraulique, la grande résistance de la vanne d'admission, qu'il s'agit de gouverner, rend presque inévitable l'emploi de l'action indirecte. La même difficulté n'existe pas, en général, pour le moteur à vapeur; aussi les régulateurs indirects se rencontrent-ils plus rarement dans ce cas, d'autant plus que les servo-moteurs procurent, avec une puissance tout aussi grande, une régularisation beaucoup plus précise. Il existe néanmoins divers types de régulateurs indirects pour moteur à vapeur. Tantôt le travail nécessaire pour la manœuvre de la valve est fourni par l'intermédiaire de l'arbre du régulateur, tantôt ce travail est reçu sur un arbre distinct, et l'arbre du régulateur demeure uniquement chargé de développer, par sa rotation, la force centrifuge des boules. La première combinaison est évidemment la plus simple, mais elle a l'inconvénient d'imposer à l'arbre du régulateur des efforts de torsion qui sont évités dans la seconde.

Pour se rendre nettement compte du mode de fonctionnement d'un régulateur indirect, il est utile d'avoir recours à la méthode graphique déjà employée à diverses reprises. Prenant comme abscisse le carré de la vitesse angulaire de l'arbre du régulateur, portons en ordonnées d'une part la hauteur du manchon, d'autre part l'ouverture de la valve. Soit, par exemple, pour un état de régime déterminé, AB (fig. 96) le couple de points qui représente la situation du régulateur et de la valve. L'abscisse OH mesure le carré a> s de la vitesse. AH est la hauteur du manchon, BH est l'ouverture de la valve. Imaginons que le moment résistant vienne brusquement à diminuer. La vitesse w augmente, sans variation de hauteur du manchon, jusqu'à ce que le point A vienne en A,. Ensuite, la résistance propre du régulateur étant vaincue, le manchon s'élève, et le point A décrit l'arc A, A s , jusqu'à la rencontre de l'horizontale A t A 3 correspondant à l'embrayage de fermeture. A ce moment, l'ouverture de la valve n'a pas encore changé, et le point a décrit par suite une horizontale B B, B,. L'action de l'embrayage n'étant pas instantanée, la vitesse continue encore à croître pendant un certain temps, mais le manchon, étant maintenant enrayé dans son mouvement d'ascension par la présence de l'embrayage, reste à une hauteur constante, et son point figuratif parcourt l'horizontale A, A 3 . En même temps, la valve se referme et

son point figuratif décrit un arc de courbe B t B 3 , sur la nature duquel nous reviendrons plus tard. Au point B 3 la vitesse atteint son maximum, ce qui veut dire qu'il y a à ce moment équilibre entre le travail moteur et le travail résistant; puis, comme l'embrayage continue à fonctionner, la valve se ferme de plus en plus, la vitesse diminue et le point figuratif du manchon revient en arrière, de A 3 en A 4 , empêché de descendre par la résistance du régulateur. En A 4 , cette résistance est enfin dépassée, le manchon commence à s'abaisser et abandonne ainsi l'embrayage. Dès lors le point figuratif de la valve cesse de se rapprocher de Taxe des abscisses, et se met à parcourir l'horizontale B 4 B s . En même

temps, le point figuratif du manchon descend jusqu'à la position A $ , pour laquelle commence à fonctionner l'embrayage d'ouverture de la valve. La phase d'ouverture donne lieu à un arc curviligne B B B 6 B 7 tout à fait analogue à B t B s B 4 et ainsi de suite. On conçoit que le point B puisse ainsi parcourir une sorte de spirale formée alternativement d'arcs de courbe et de segments horizontaux, tandis que le point A décrit constamment le contour du quadrilatère mixtiligne, avec écarts A % A 3 , A 3 A 6 effectués sur les prolongements des horizontales A, A 4 et A 5 A 6 . L'état de régime ne peut se rétablir que si le point figuratif de la valve s'arrête quelque part sur la ligne de régime B 3 B 6 , lieu des points pour lesquels il y a équilibre entre la puissance et la résistance. Il faut, pour cela, que la ligne de régime rencontre l'un des segments horizontaux tels que B 4 B B . En un point tel que B„ appartenant à une courbe de déplacement B s B 4 , il y a bien équilibre entre la puissance et la résistance; mais cette position est nécessairement ^ dépassée parce qu'au moment où elle est atteinte l'embrayage est en action.

M. Marcel Deprez a cependant indiqué un moyen de rétablir l'état de régime dès le passage par le point B 3 : le moyen consiste, en principe, à arrêter à cet instant (qui est celui d'un maximum de vitesse) le mouvement de la valve. Si l'on veut rétablir ensuite la vitesse de régime primitive, il suffit d'ouvrir ou de fermer pendant le temps nécessaire une seconde valve indépendante du régulateur. Nous reviendrons sur ce sujet en parlant des régulateurs électriques.

Régulateur Siemens.

En 1895, M. Longridge décrivait devant l'Institution of Mechanical Engineers, à Londres, un régulateur dû à Siemens, dont il déclarait le principe excellent, et il s'étonnait que cet appareil fût peu connu et peu employé. Qu'on se figure un régulateur de Porter dans lequel le manchon serait pourvu de deux roues coniques A et B (fig. 97) susceptibles de venir engrener à tour de rôle avec une troisième roue conique C, à axe horizontal ; suivant que le manchon monte ou descend, la roue B ou la roue A commande la roue C qui tourne dans un sens ou dans l'autre. La rotation de la roue C, au moyen d'une vis sans fin ou autrement, manœuvre la valve d'admission. Tel est le régulateur Siemens dont il s'agit. L'appareil est remarquable par sa simplicité, et il est probable que s'il ne s'est pas répandu d'avantage c'est en raison des inconvénients inhérents à l'action indirecte. On voit qu'ici la puissance motrice est fournie par l'intermédiaire de l'arbre du régulateur.

Fig. 97. — Régulateur Siemens.

Fig. 97 bis.

Régulateurs des moteurs hydrauliques.

Dans le cas des moteurs hydrauliques, on préfère généralement, eu égard à la grande résistance de la vanne, faire agir l'effort moteur sur un arbre distinct. La fig. 97 bis représente une disposition très employée. Le manchon à griffes M, commandé parle régulateur, vient, en temps utile, caler sur l'arbre vertical du vannage l'une des deux roues folles R R', que le moteur, par l'intermédiaire d'une troisième roue R", fait tourner en sens contraire. Une autre solution consiste à faire déplacer par le régulateur une courroie de transmission. La fig. 98, empruntée à un mémoire de MM. Bérard et Léauté (Mémorial des Poudres et Salpêtres , t. II) donne l'exemple d'une installation de ce genre. La courroie c, qui porte normalement sur la poulie folle />,, est susceptible de se déplacer latéralement sous l'action d'une fourchette reliée au manchon M par l'intermédiaire de leviers et d'une bielle de réglage A; elle vient alors s'appuyer sur l'une des poulies /> s /> 3 , dont la rotation manœuvre dans un sens ou dans l'autre le mécanisme de vannage au moyen de la roue e f " et de l'arbre a'".

L'équipage des roues dentées e" permet de régler la vitesse relative du vannage. Les leviers /, Z 3 , reliés aux manchons à griffes g % gr 3 , constituent un appareil de sûreté; le curseur c u dont la position indique à chaque instant le degré d'ouverture du vannage, ne peut arriver à bout de course sans pousser l'un de ces deux leviers, et provoquer par là le débrayage. L'arbre a" sert, en cas de besoin, à mouvoir le vannage à la main.

Régulateur Bietrix.

Dans cet appareil, qui a figuré à l'Exposition de 1889, le manchon porte deux plateaux tournants A (fig. 99), distants l'un de l'autre de 10 centimètres environ, et pouvant faire tourner le galet vertical B, garni de cuir, dans un sens ou dans l'autre, suivant que la vitesse augmente ou diminue. Ce galet, par l'intermédiaire de roues d'angle, met en rotation la tige verticale EL qui, au moyen d'une vis sans fin I, agit sur le boisseau tournant H, destiné à régler l'admission de vapeur. L'inventeur fait lui-même remarquer que cette disposition a été souvent essayée et abandonnée, les machines à vapeur ainsi gouvernées étant affectées d'oscillations nombreuses. Pour remédier à cet inconvénient, on fait en sorte que le galet puisse monter ou descendre en même temps que le manchon. A cet effet,

Fig. 98.

Fig. 99. — Régulateur Biétrix.

la tige EL est interrompue en L, et sa partie supérieure porte une vis C, engagée dans un écrou fixe G. Au point L, existe un emmanchement qui oblige les deux parties de la tige à tourner ensemble, tout en leur permettant de s'écarter ou de se rapprocher. On conçoit dès lors que le mouvement de rotation du galet B, en même temps qu'il assure la manœuvre du boisseau H, déplace verticalement la tête supérieure E de la tige avec le manchon lui-même.

Le déplacement de la tête E a pour efTet, en somme, de modifier les hauteurs de manchon correspondant à l'embrayage et au débrayage. Dès lors, si nous nous reportons au diagramme de la figure 96, nous voyons que, pendant que le point figuratif de la valve

Lbcornu. — Régulateurs des machines à vapeur. 7

décrit Tare B 2 B 3 , le point figuratif du manchon, au lieu de rester sur l'horizontale A 2 A 3 , se relève progressivement suivant une ligne A 2 A' 3 (fig. 100) ; puis, pendant que B revient de B 3 en B'j, A parcourt le nouvel arc ascendant A'jA'j qui le ramène sur la ligne d'équilibre à la montée A,A' t . A partir de ce moment le manchon n'a plus aucune tendance à monter, et, comme il ne peut rester en contact avec le galet B (fig. 99) sans que celui-ci s'élève, la manœuvre de la valve se trouve nécessairement susponduo. Le point figuratif de la valve va donc, au Heu de l'arc B', B 4 , parcourir une horizontale B'* B'*i On voit que le dispositif dont il s'agit n pour effet de hèfer l'instant du débrayage. L'idéal serait que le débrayage eût lieu lors du passage au point B a comme dans le procédé Marcel Deprez. Les régulateurs indirects ne débrayent ordinairement qu'en B 4 ; le régulateur Bietrix débraye en B' 3 , beaucoup plus près du point théorique B^ et l'on conçoit dès lors que la tendance aux oscillations se trouve, sinon annulée, au moins fortement atténuée.

Le système centrifuge présente une disposition que nous avons déjà rencontrée. Chacune des boules, au nombre de quatre, a la forme d'un galet circulaire évidé sur les trois quarts de sa surface, le dernier quart étant chargé de plomb. La partie évidée porte des dents qui engrènent avec une crémaillère circulaire creuse occupant le centre de l'appareil et tournant avec lui. Le tout est enfermé dans une boîte circulaire dont les nervures intérieures reçoivent les axes des quatre galets.

Fig. 100.