RÉGULATEURS A CÔNES DE FRICTION

L'embrayage par pignons dentés a l'inconvénient de donner lieu à des chocs qui peuvent troubler momentanément le fonctionnement du régulateur et qui, en tous cas, usent assez vite les dents.

En substituant des cônes de friction aux engrenages, on supprime les chocs, mais en revanche on s'expose à des glissements préjudiciables à l'action régulatrice. On peut employer une solution mixte, conservant les avantages de deux systèmes sans en avoir les inconvénients. A cet effet l'arbre A qui commande la valve (fig. 101) est constamment en prise, par engrenages coniques, avec deux roues R R/, folles sur l'axe du régulateur et munies de deux plateaux P P', dont les pourtours sont rabattus suivant des surfaces coniques donnant à ces plateaux l'aspect de deux assiettes creuses. Le manchon porte de son côté deux pièces Q Q', présentant des rebords capables de s'adapter exactement à l'intérieur de ceux des plateaux. Dans l'état de régime, les pièces Q Q', sont maintenues à une faible distance des plateaux. Quand le manchon s'élève, la pièce Q vient s'appliquer contre le plateau P et, grâce a la forme et aux grandes dimensions de la surface de contact, la roue R se trouve invariablement liée au manchon. Elle prend ainsi une rotation qui se transmet h l'arbre A. En. cas de descente du manchon, c'est la pièce Q' qui vient d'une manière analogue s'appliquer contre le plateau P'. Cette disposition se rencontre

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déjà dans le régulateur Elwell, décrit en 1839 dans la Revue universelle des Mines et de la Métallurgie. L'appareil à boules est du type de Watt, avec contre-tiges très voisines de la verticale de façon à développer une grande pression pour une petite course du manchon. Le même volume donne la description du régulateur Bœttcher, basé sur un principe peu différent : on y retrouve les deux roues folles sur l'arbre du régulateur; mais, pour produire l'embrayage de Tune d'elles en temps utile, l'inventeur a recours à la pression de leviers portés par le manchon. L'emploi des cônes de friction est évidemment bien préférable.

La maison Farcot a utilisé les roues folles avec embrayage par cônes de friction pour commander une came de détente. Elle a parfois complété ce dispositif en y adjoignant un mécanisme de compensation fort analogue au compensateur Denis.

Dans le même ordre d'idées nous citerons encore le régulateur indirect de Steinb (voir Vignole des mécaniciens, 1897). L'embrayage est fait par cônes de friction; la roue conique, embrayée par le cône correspondant, transmet son mouvement à un train différentiel qui forme la tête d'une vis sans fin disposée sur l'arbre du régulateur. Cette vis, en tournant, fait monter ou descendre un écrou qui manœuvre la valve. Tout cet ensemble, cônes, roues, train différentiel, est logé à l'intérieur du manchon. Il suffirait de rendre la vis sans fin mobile avec le manchon le long de l'arbre pour obtenir un régulateur compensateur tout à fait analogue à celui de Firth, précédemment décrit.

EMPLOI DES ENcUQtETAGES

Jusqu'ici nous avons supposé que l'embrayage, une fois mis en action, fonctionnait d'une manière continue. Il existe un autre type d'appareils dans lesquels le moteur n'agit sur la valve que par impulsions périodiques : ce sont les régulateurs à encliquetages. Le mécanisme est moins simple qu'avec l'embrayage continu, mais, en revanche, les temps d'arrêt introduits dans le retour à l'état de régime donnent de bien plus grandes chances d'arriver au but sans le dépasser, et d'éviter, par suite, les oscillations à longue période.

Le Conservatoire des Arts et Métiers possède un modèle, déposé en 1855 sous les noms de Tenbrinck et Dickhôff. Dans ce modèle, le manchon d'un régulateur ordinaire de Walt commande, par l'intermédiaire d'une bielle, une manivelle équilibrée qui porte un secteur placé entre deux roues à rochets. Dans sa position moyenne ce secteur empêche deux déclics de venir en contact avec les roues ; en tournant dans un sens, il laisse l'un des déclics atteindre la roue correspondante; en tournant dans l'autre sens, il abandonne au contraire le second déclic. L'ensemble des deux déclics reçoit un mouvement alternatif qui, pendant les périodes d'embrayage, est transmis à la valve par l'entremise de lune des roues à rochet. L'appareil est indiqué comme pouvant servir aussi bien aux moteurs hydrauliques qu'aux moteurs à vapeur. Un appareil tout à fait analogue a été décrit en 1857, dans le Practical mechanical Journal, sous les noms de Biggart et London.

En parlant des compensateurs, nous avons mentionné l'appareil Wilby, basé sur le même principe. Voici d'autres exemples concernant les régulateurs indirects proprement dits.

Régulateur Hogg King (1879).

Un arbre horizontal (fig. 102) engrenant avec l'arbre vertical du régulateur porte un excentrique 18 qui, au moyen d'une bielle 17 et d'un levier coudé 14, donne un mouvement de va-et-vient à deux cliquets 15 16 placés en regard d'une roue dentée 13. Celle-ci, en tournant, manœuvre l'organe de réglage : valve ou vanne. Quand le régulateur est

dans sa position moyenne, un secteur 11, monté follement sur l'arbre 12 de la roue dentée, maintient les deux cliquets soulevés. La position de ce secteur est commandée par une petite roue dentée qui engrène avec la crémaillère 10, portée par le manchon. En montant ou en descendant, la crémaillère change l'inclinaison du secteur. Dès que la course du manchon est suffisante, l'un des cliquets se trouve dégagé et la roue 1 3 se met alors à tourner par saccades, dans le sens convenable, jusqu'à ce que le secteur soulève de nouveau le cliquet. Le levier 20 commande un arrêt qui sert à maintenir la crémaillère dans sa position moyenne au moment de la mise en marche. Le crochet 19 permet de

Fig. 102. — Régulateur Hogg King.

suspendre à cette crémaillère un poids propre à assurer telle vitesse moyenne que Ton désire. Un ressort 21 et un disque de friction montés sur l'arbre 12 servent à développer un frottement, variable à volonté, contre une pièce fixe dont la pression est ajustée par un pas de vis en vue de régler la sensibilité suivant les besoins.

Régulateur Reploglv (1898).

Un levier L (fig. 103) reçoit un mouvement continuel d'oscillation autour d'un axe q' grâce à la rotation d'une came a, montée excentriquement sur l'arbre horizontal de la poulie A, conduite directement par le moteur. Les oscillations du levier sont communiquées à un double cliquet P dont les pointes p p\ tournées en sens inverse l'une de l'autre, peuvent agir sur deux secteurs à rochets R et R'. A l'état de régime, les pointes du cliquet se tiennent toutes les deux à distance des secteurs. Quand la vitesse vient à changer, le régulateur, sur la disposition duquel nous allons revenir, déplace le manchon c et fait ainsi osciller un levier E autour de l'axe f. L'extrémité libre de ce levier, au moyen de la pièce courbe e' e\ dont le centre de figure est en q 1 et qui est comprise entre deux taquets portés par le cliquet P, fait alors basculer celui-ci et amène

Tune de ces extrémités en prise avec l'un des secteurs. Le secteur mis en mouvement fait tourner, dans un sens ou dans l'autre, l'arbre S qui commande l'arrivée de vapeur. La rotation se continue jusqu'à ce que le régulateur soit revenu à sa position moyenne qui supprime l'action du cliquet P.

Le régulateur supporte le manchon c par l'intermédiaire de deux chaînes et d'un volant C horizontal. Celui-ci opposant toujours, même à l'état de régime, une certaine résistance à l'entraînement, les chaînes sont légèrement déviées de manière à exercer sur le volant le couple nécessaire. Quand survient un changement de vitesse, le volant, par son inertie, augmente ou diminue, suivant le cas, la torsion des chaînes et par conséquent

Fig. 403. — Régulateur Beplogle.

s'élève ou s'abaisse. Cet effet se répercute sur le manchon et sur le levier E, dont l'action se trouve ainsi accélérée. Un contrepoids H, mobile le long du levier, permet de choisir arbitrairement la vitesse moyenne.

Régulateur Prunier v 'l 883).

' Le manchon IV (fig. 104) est attaché à une console C, supportée par une tige verticale c?, réglable à la main parle volant c, à Tune des extrémité d'une sorte de fléau de balance D. A l'autre extrémité du fléau est suspendue une bielle d' , qui agit sur un cadre rectangulaire E, mobile autour de l'axe joignant les milieux de ses longs côtés. Ce cadre porte deux roues coniques e e', qui sont constamment en prise avec une troisième roue i. Celle-ci forme la tête d'une vis sans fin I, dont l'écrou est relié par un étrier t/ à la tige v commandant la valve ou la vanne. Si donc la roue i est mise en rotation, l'écrou se déplace, et l'admission se trouve augmentée ou diminuée. Il reste à voir comment est déterminée la rotation de la roue i.

Les axes des deux roues coniques e e' sont munis de deux roues à rochets f f en face desquelles se trouvent les cliquets g g'. Chacun de ces cliquets est relié à une pièce G ou G', folle sur l'axe de la roue à rochet, et équilibrée par un contrepoids h. Si la vitesse de régime est dépassée, le cadre E s'incline, l'une des pièces G descend et vient alors

buter contre un verrou J, placé sur la bielle K d'un excentrique a. Celui-ci, qui tourne constamment avec une vitesse proportionnelle à celle du régulateur, donne au verrou J un mouvement de va-et-vient. Par conséquent la pièce G, dès qu'elle est abaissée au niveau de J, reçoit elle-même un mouvement alternatif qu'elle transmet à son cliquet, et celui-ci

Fio. 104. — Régulateur Prunier.

fait marcher la roue correspondante. En cas de diminution de vitesse, le cadre E s'incline en sens inverse, et c'est l'autre pièce G qui est mise en action.

Une disposition spéciale est prévue pour éviter les ruptures qui seraient à craindre en cas d'emballement dû. à des causes étrangères au régulateur. Quand l'arbre I est à bout de course, le collier v* y guidé par la tige t, vient pousser le levier V . Celui-ci, en basculant,

déplace une barre Z 1 , qui relève le contrepoids du verrou J et fait rentrer celui-ci. Le régulateur est dès lors complètement isolé.

La manivelle V permet, en cas de besoin, d'agyr à la main sur l'arbre I, sans intervention du régulateur.

REGULATEURS DIFFERENTIELS

Le principe des régulateurs indirects différentiels consiste à utiliser le déplacement du manchon pour produire une différence de vitesse entre deux pièces qui, dans l'état de régime, sont animées de mouvements synchrones, et à faire en sorte que cette différence de vitesse se traduise par un déplacement progressif de la valve. Le déplacement ne cesse que quand le synchronisme des deux pièces est rétabli, ce qui suppose le retour à l'état de régime. Laissant de côté pour l'instant la question des oscillations de vitesse accompagnant le retour, nous allons décrire quelques appareils rentrant dans la catégorie dont il s'agit.

Régulateur Simmonds (1871).

L'arbre horizontal b (fig. 105) porte deux poulies c, </, dont la seconde est conique. Toutes les deux sont conduites par des courroies passant sur le tambour e. La poulie c

Fig. 105. — Régulateur Simmonds.

peut glisser par rapport à l'arbre b, tout en conservant la même vitesse angulaire que cet arbre ; à cet effet, elle est munie d'une tige transversale /*, qui fait saillie dans une rainure pratiquée le long de l'arbre, depuis le point b' jusqu'à l'extrémité A*. La poulie rf, folle sur l'arbre j&, est munie d'un tourillon d* formant écrou par rapport à une vis pratiquée vers l'extrémité b* de l'arbre. A l'état de régime, les deux poulies tournent avec la même vitesse. Si le manchon k du régulateur vient à s'abaisser, il déplace vers la gauche, au moyen du levier coudé mo et de la fourche s, la courroie portant sur la poulie d. Celle-ci se met alors à tourner plus vite que la poulie c. Il en résulte que la vis de l'arbre b prend

un déplacement longitudinal relativement au tourillon t/ 2 . Ce mouvement de l'arbre est utilisé pour manœuvrer la valve par l'intermédiaire du collier u. Le ressort en hélice w a pour objet de ramener la vis vers son^écrou dans le cas où elle est arrivée à bout de course.

Fig. 106. — [Régulateur Bell.

La conicité de la poulie d est assez faible pour que la tension de la courroie d' puisse demeurer suffisante clans toutes les positions ; au besoin, on a recours à un galet de tension. Cet appareil a reçu des applications en Amérique, notamment aux usines Phœnix.

Régulateur Bell (1883).

Les mouvements du manchon a (fig. 106) sont transmis par les leviers a, a, a s a k à un système de barres tf , mobiles autour des axes b b', et reliées par une barre transversale d*. Les extrémités libres des barres d portent des fourches qui commandent la courroie d* enroulée sur les poulies coniques D. L'une de ces poulies est mise en rotation au moyen d'une courroie actionnée par l'arbre C, déjà chargé de mouvoir l'appareil à boules. A l'état de régime, la seconde poulie D tourne avec la même vitesse que la première. Quand la courroie rf 3 se déplace sous l'action du régulateur, les deux poulies D tournent avec des vitesses angulaires différentes, et il en résulte une déviation du train épicycloïdal i, analogue aux différentiels de voitures automobiles. Cette déviation est utilisée pour faire tourner un arbre horizontal F, qui, par l'intermédiaire d'engrenages g g' h h', commande l'arbre vertical k placé à l'intérieur de la colonne K. Cet arbre k fait mouvoir la valve ou la vanne d'admission (l'appareil est surtout étudié en vue de l'application aux moteurs hydrauliques). Une vis sans fin v, placée à la partie supérieure de l'arbre A, agit par engrenages sur un index mobile devant un disque gradué Z. On connaît ainsi, à chaque instant, la position de la vanne. Quand celle-ci arrive à bout de course, un butoir /i, porté par le disque, vient presser un levier N et débraye en m l'arbre A, de manière à éviter tout danger de rupture. Le volant J et les pignons j f permettent de mouvoir la vanne sans intervention du régulateur.

Un appareil analogue à celui-ci, quoique d'une installation plus simple, fonctionnait déjà en 1857, d'après la Revue universelle des Mines, sur une petite locomobile installée à l'Ecole industrielle de Berlin ; une courroie, commandée par le manchon d'un régulateur de Watt, passait sur deux poulies coniques inverses, calées Tune sur l'arbre du régulateur, l'autre sur un arbre parallèle, et la différence des vitesses prises par ces deux arbres à la suite d'un déplacement de la courroie servait à mettre en jeu un train différentiel qui manœuvrait la valve.

Régulateur Mas (1880).

Tout en conservant l'aspect ordinaire des régulateurs à force centrifuge, l'appareil Mas présente un mode de fonctionnement assez original. L'idée de l'inventeur consiste essentiellement à faire tourner les boules avec une inclinaison sensiblement constante, quelle que soit la vitesse de la machine. La poulie de commande B (fig. 107) actionne une roue d'angle C qui, par l'intermédiaire des roues d'angle E, F et H, fait tourner l'arbre du régulateur. La roue E est folle sur son arbre. La roue F fonctionne à la manière d'un train épicycloïdal, c'est-à-dire que son axe horizontal est susceptible de se déplacer en tournant autour de la verticale, dès que les roues E et H prennent une vitesse angulaire différente. Il n'y a donc a priori aucune relation fixe entre la vitesse de la roue C commandée par la machine et la vitesse de la roue H, qui commande la tige du régulateur.

Ceci posé, imaginons que la roue C vienne à s'accélérer. La roue H tend à faire de même, mais, par suite de l'augmentation de force centrifuge, les leviers coudés M portant les boules exercent une pression croissante sur le plateau P, qui tourne au contact de la rondelle fixe Q. De là une action de frein qui contrarie l'accélération de l'arbre du régulateur. La roue H tournant dès lors avec une vitesse moindre que la roue E, l'arbre de la roue F se dévie dans le plan horizontal. Cette déviation se traduit par une rotation de la tige K qui porte le boisseau cylindrique R, servant de valve de réglage, et l'admission de vapeur se trouve diminuée. La tige K ne peut tourner sans exercer une torsion croissante sur le ressort V. La rotation de cette tige s'arrête quand le moment résistant du ressort V fait équilibre à l'effort résistant développé au contact du plateau P avec la

rondelle Q et transmis par les roues H et F. L'écrou W, qu'on aperçoit au sommet de l'appareil, est destiné à changer à volonté la vitesse de régime, en faisant varier, au moyen

Fig. 107. — Régulateur Mas.

du ressort Z et des étriers Y T la pression moyenne que les têtes de leviers exercent sur le plateau P.

Des expériences faites en 1881, à Vierzon, sur une machine de six chevaux, ont donné les résultats suivants ;

1° Avec un régulateur de Watt à masse centrale. Pression de vapeur. Charge du frein. Nombre de tours.

6 kilog.

Machine à vide

40 kilog.

Machine à vide

40 kilog.

2° Avec

le régulateur Mas, substitué

au précédent

Pression de vapeur.

Charge du frein.

Nombre de tours

6 kilog.

Machine à vide

40 kilog.

5kg.</2

Machine à vide

5 kg. 7*

40 kilog.

5 kg. 7*

5 kilog.

Machine à vide