PAR LA PARTIE INFÉRIEURE
ORGANES DE LA HACHINE A VAPEVR 12S
A CTLOtDRB JKCLaiÈ. — Bielle l aclion directe. — Système Delpecb.
fi S I 1 I I A arbre coudé et volant en porte-
\ 1* Bielle à actioD I à-faux.
(' directe. t A manivelle.
( Deux mac 11 in es accouplées. 2* Bielle en retour. — Machines pour bateaux. I II. — Mach:i(es actionnant i'n arbhk vertical.
A. Hachinu Torticolu. — Dans les premières machines coastraites, le cylindre fut placé verticalement, le presseétoupe à ta partie supérieure, de façon que te piston sorte par le côté supérieur du cylindre. L'attaque de la manivelle de l'arbre moteur se tlt par bielle directe, de sorte que l'arbre se trouvait à la partie supérieure de ta macliine et au-dessus du cylindre.
Machine Saulnier [fig. 44). — La machine Saulnier est de c
ORGANES DE LA MACHINE A VAPEUR 127
type. L'arbre moteur portant le volant est supporté par deux paliers.
Le palier-manivelle, voisin de la manivelle, est supporté par deux fortes colonnes verticales en fonte. Près de ce palier se trouve Vexcentrique commandant le tiroir du cylindre. Le volant se trouve placé près de l'autre palier, appelé paliervolant, qui peut être soutenu par la maçonnerie du mur vertical voisin. Un excentrique spécial commande la pompe alimentaire. Le piston est guidé par deux galets de roulement. Ces machines, en raison même de leur disposition, exigent une grande hauteur. Le centre de gravité étant très élevé, la machine est instable. De plus, les paliers étant inégalement chargés, le palier-volant supporte un poids plus fort que le palier-manivelle.
Machine à bielles en retour {fig. 45). — Pour rendre la hauteur plus faible et la machine plus stable, on songea à employer la bielle en retour, aûn de pouvoir abaisser le niveau de Tarbre moteur. A cet effet, la tige du piston actionne une sorte de triangle ABC, dont le sommet est fixé sur une traverse TT', qui est guidée à l'aide de deux coulisseaux DD', supportés par des pylônes PP' triangulaires, en fonte.
Sur cette traverse, qui est animée, par suite, d'un mouvement de va-et-vient, vient s'articuler la bielle L qui agit en retour sur l'arbre moteur MM'. Des excentriques actionnent le tiroir et la pompe.
Machine Mandslay(fig, 46). — Dans ce type de machine, la hauteur est encore plus réduite. L'arbre moteur est placé en M au-dessous du cylindre moteur G, et la bielle ne peut plus être dans le prolongement de la tige du pistou.
Celle-ci actionne alors une traverse TT guidée à l'aide de deux galets roulant entre leurs glissières ; cette traverse agit sur deux bielles LL' passant de part et d'autre du cylindre et donnant le mouvement à l'arbre moteur en A, à l'aide d'un coude, et en B, à l'aide d'une manivelle. Le volant se trouve reporté au-delà du palier. La machine exige donc trois paliers; la commande du tiroir se complique par cette dispo-
128 MAOIINES A VAPEUR
ORGA^ES DE LA MACHINE A VAPEUR
130 MACHINES A VAPEUK
silion, car elle doit se faire parallèlement b. l'arbre moteur, ce qui exige un reuvoi de mouvement par engrenage.
Machine Beslay {fin. 47). — Dans ce type on a évité Tinconvénient qui vient d'être signalé, et la commande du tiroir se Tait directement par un excentrique actionné par l'arbre moteur. 1.C piston agit sur un véritable cadre ABCD, composé de deux bielles et de deux traverses. La manivelle s'articule au point M de la traverse inrérieure. Ce cadre est construit en fer forgé, mais il ne pourrait supporter des efforts considérables sans exiger de grandes dimensions; on se trouverait alors obligé de l'équilibrer. 1^ machine n'exige que deux paliers, entre lesquels se trouve placé le volant.
Machines-pilons [fiy. 48). — Ces macliines diffèrent des précédentes en ce que la tige du piston, au lieu de sortir par un presse-étoupe placé à la partie supérieure du cylindre verti-
cal, sort par le fond inférieur. Le cylindre se trouve donc surélevé sur un bâti qui prend la forme d'un A. L'arbre moteur M, placé à la partie inférieure, est directement
OKGÂNES DE LÀ MACHINE A VAPECR
actionné par la bielle B et la manivelle D. La tige du piston est guidée par des glissières ménagées dans le bail même disposé à cet effet.
Deux paliers supportent l'arbre, et le volant est placé en porte-à'faux ; Texcentrique de commande du tiroir prend son mouvement sur Tarbre moteur.
Les machines marines sont presque exclusivement aujourd'hui des machines-pilons. Elles sont très stables et tiennent peu de place ; elles permettent d'actionner facilement Tarbre de rhélice, qui se trouve toujours à la partie basse.
B. Kachinei inclinéei (/î^f. 49). — Ces machines peuvent être considérées comme formant la transition entre les machines verticales et horizontales.
Fio. 4i). — Machine inclinée.
C'est à la suite de ces machines à cylindre incliné qu'on installa les premières machines horizontales.
C. Machines horizontales. — Les machines horizontales sont placées sur un châssis qui les rend indéformables. Le montage peut en être fait avec la plus grande exactitude. La surveillance et le graissage eu sont extrêmement commodes. On craignait auparavant que le poids du piston, par suite de l'usure continue qu'il provoque sur la paroi du cylindre, ne vienne à occasionner des fuites de vapeur. Si le
133 1IACH1NE3 A VAPEUR
piston est convenablemeat maintenu, cette crainte i réulise pas.
Machine
i arbre coudé (flg. 50). — La bielle agit direclein arbre coudé supporté par deux paliers. Le
volant se trouve en porte-à-faux ; des excentriques cominandent la pompe alimentaire el le tiroir de la machine.
Cette disposition du volant en porte-à-faux est acceptable pour des machines de faible puissance. Si la puissance devient
ORGANES DE LA MACHINE A VAPEUR
un peu importante, il faut mettre un troisième palier. La commande par arbre coudé s'emploie quand on doit faire des prises de puissance à la fois aux deux extrémités de Tarbre . moteur. Sinon, on peut employer la disposition qui suit.
Machine à manivelle (fig, 51). — La bielle attaque directement la manivelle de Tarbre moteur, et le volant se trouve
Plan.
FiG. hi. — Machine horizontale à manivelle.
placé entre les deux paliers. De l'autre côté du palier-manivelle se trouve Texcentrique de commande du tiroir.
Fio. 52. — Machines horizontales à manivelles, accouplées.
Cette disposition de machine est extrêmement répandue. Pour obtenir une très grande régularité de marche, il
arrive fréquemment qu'on accouple deux machines à vapeur sur le même arbre {fig, 52).
Dans ce cas on a soin de caler à 90^ les deux manivelles M, M' ; on régularise ainsi beaucoup la marche ; car, tandis que Tun dos pistons est à son minimum de vitesse, l'autre est à son maximum, de sorte qu'il y a compensation. Ce dispositif n'exige que deux paliers, et le volant se trouve tout naturellement placé entre les deux machines.
Les machines horizontales ainsi disposées donnent d'excellents résultats au point de vue du travail de frottement. Elles présentent l'inconvénient d'exiger en plan beaucoup de surface pour leur installation. C'est pour parer à cet inconvénient qu'on a imaginé les machines-pilons dont il a été parlé plus haut et qui ne sont que de^ machines horizontales renversées.
Machines horizontales à bielles en retour [fig, 53). — Cette
Wie LransvçrsQl^
robe du ^ide
Viie transversa/e Côul du cylindre
Fin. 53. — Machine horizontale à bielles en relour.
disposition a été adoptée pour les machines marines, en vue d'économiser de la place. La tige du piston est dédoublée.
ORGANES DE LA MACIIINE A VAPEDH I3S
el les deux liges TT' se trouvent dans un plan iiiclini^ de manière à laisser passer l'arbre moteur. Chaque tige vient se fixer sur une traverse à coulisseaux horizontale K ù laide des pièces p et p'. l.a bielle R s'ai-ticule sur cette traverse et revient vers le cylindre actiouner l'arbre moteur, qui est ooudt^. La place occupée est minima.
Machine actionnant un arbre vertical. — Toutes les machines que l'on vient de décrire actionnent des aibres liorizoïitaux ; mais on peut disposer aussi les machines horizontales pour actionner des arbres verticaux. Il suffit simplement que les glissières de ta tête du piston soient disposét's de manière «i résister aux eiïorts nouveaux qu'elles ont fi subir. Quelques mots de ces dispositifs seront dits dans l'étude détaillée des organes.
Machines à pistons sans tiges on machines à fourreaux (fig. î)4et5i>). — Dans ces machines, la bielle est direcle-
raent articulée au centre Ju piston, et la tige du piston est.
par suite, supprimée, ce qui permet de rapprocher beaucoup Tarbre du cylindre. La figure 54 donne un exemple de machine verticale à fourreau simple.
Ces machines ont Tinconvénient de développer un effort très inégal sur les deux faces du piston, par suite de la différence notable de leurs surfaces. De plus, le passage du fourreau dans le fond supérieur exige un presse-étoupe de grandes dimensions, et occasionne, par suite, un frottement considérable.
Klévation.
FiG. 55. — Machine à double fourreau, type Penn.
Pour rendre le travail égal sur les deux faces, on a alors créé la machine à double fourreau {fîy, o5), type Penn. Le frottement est doublé, à cause de la nécessité des deux presse-éloiipes ; de plus, les condensations y sont très importantes, par suite des grandes surfaces refroidissantes.
Les inconvénients que présentent ces machines sont considérables pdr rapport au léger avantage qu elles présentent.
Machines mi-fixes. — Les machines mi-fixes forment une classe spéciale de moteurs solidaires de leur générateur de vapeur et sont fixées avec lui sur un b<lti comipun Ces types exigent des fondations peu import<intes et ne demandent pas de monteurs spéciaux pour leur mise en place. Ils sont tout indiqués quand, pour une cause ou pour une autre, le point où doit être établie la force motrice doit être déplacé, comme dans le cas d'épuisements, de submersions, de travaux de mines. Pour certaines industries, ces types conviennent par-
ORGANES DE LA MACHINE A A^APEUR 137
faitement ; ils sont, plus que d'autres, capables d'être réemployés à d'autres usages. Le générateur peut être amovible ou fixé d'une manière invariable à la machine proprement dite. Les .dispositions de ces machines sont très diverses (horizontales, verticales, etc.), mais dérivent toujours des types qui ont été étudiés.
Machines diverses. — Dans d'autres chapitres traitant des applications de la machine à mouvement alternatif, sont décrites quelques machines spéciales, telles que les machines à simple effet des types Westinghouse, Brotherhood^ etc., destinées à produire des mouvements de rotation très rapide, et les servo-moteurSy les machines de chocs, certaines machines de commande de pompes, etc., etc., qui, tout en étant des machines à vapeur à mouvement alternatif et à piston, ne rentrent pas dans les catégories énumérées ci-dessus, lesquelles constituent des types généraux de moteurs.
§2. — Fondations bt dates des machines
Fondations. — Les machines fixes reposent sur des constructions en maçonneries appelées massifs, qui doivent être absolument stables ; le moindre tassement pourrait amener des suppléments de frottements, des efforts imprévus, qui pourraient gravement compromettre le fonctionnement régulier de la machine.
Pour obtenir cette sUibilité, les fondations doivent être extrêmement soignées ; de plus, elles doivent être disposées pour amortir, autant que possible, les vibrations transmises au sol et, par suite, aux corps environnants.
Les fondations sont, en conséquence, établies sur le sol résistant, ou, à son défaut, sur un sol fortement damé, sur lequel on établit tantôt un plancher formé de pièces de chêne de fort équarrissage, tantôt un massif de béton.
Sur ces fondations on établit le massif lui-même, qui doit être, autant que possible, en fortes pierres de taille. Si le massif est en moellons, il est bon de recouvrir ceux-ci par
une table de pierre de taille, sur laquelle viendra se fixer le bâti de la machine.
Certains constructeurs disposent parfois, sous les fondations mêmes, des substances variées, élastiques et incorruptibles, destinées à amortir les vibrations produites.
Bâti. — Les divers organes dont se compose la machine sont reliés ensemble par un bâti indéformable, ordinairement en fonte. Tous les organes fixes de la machine sont boulonnés sur ce bâti. Ce dernier est fixé au massif par des boulons de fondation, filetés à leur partie supérieure, pour que Ton puisse placer les écrous de fixage, et munis, à leur partie inférieure, de clavettes et de plaques venant reposer sur des sommiers fixés à la maçonnerie, de façon à rendre le bâti solidaire du massif.
La forme du bâti est loin d'être indifférente. Il y a intérêt à répartir le mieux possible la matière, suivant la manière dont les efforts agissent. 11 faut aussi tenir compte des dilatations ; à cet effet, le cylindre est quelquefois boulonné en porte-à-faux, à l'extrémité de la plaque de fondation, comme dans les machines Corliss. L'assemblage du cylindre avec la plaque se fait au moyen de boulons dont le trou est oblong, pour permettre les dilatations.
L'assiette du bâti doit être très étudiée, surtout si le sol est sujet à des affaissements, comme, par exemple, pour les installations faites sur des travaux de mines. On tend alors à diminuer le nombre de points d'appui; un bâti reposant sur trois points reste toujours stable, quelles que soient les variations du sol ; s'il y a un plus grand nombre de points d'appui, il peut y avoir, au contraire, des porte-à-faux. Quelquefois les points d'appui du bâti se réduisent à un seul, ce qui assure évidemment l'équilibre dans tous les cas.
Les machines destinées à fournir de petites forces peuvent ne pas être placées sur le sol. On en trouve souvent fixées aux murs des usines, ou même à des supports, à l'aide de consoles de formes appropriées.
Chaque cas différent comporte évidemment une solution différente. On trouvera, d'ailleurs, des exemples à citer dans les descriptions qui suivront.
ORGANES DE LA MACHINE A VAPEUR 439
§ 3. — Des cylindres a vapeur construction et dispositions diverses
Métaux employés et constraction. — Le métal employé pour les cylindres de machines à vapeur est la fonte grise dure, à grain serré. Elle doit être d'excellente qualité. Certains ateliers possèdent, à cet efTet, des fonderies spéciales.
Le cylindre, une fois fondu, est placé sur le tour eX alésé avec beaucoup de soin jusqu'au diamètre précis qui a été calculé. La surface intérieure doit en être parfaitement polie, ainsi que la tablette où s'ouvrent les lumières d'introduction ou d'échappement de la vapeur.
L*épaisseur du cylindre doit satisfaire à des considérations de fonderie et de résistance. Parfois on donne un supplément d'épaisseur en prévision des alésages futurs ; mais il faut remarquer que, si le cylindre est muni d'une double enveloppe, cette précaution peut être nuisible à la transmission de la chaleur.
Le fond du cylindre, son couvercle, c'est-à-dire le fond qui est traversé par la tige du piston, les pièces de l'enveloppe et la glace du tiroir sont boulonnés après le cylindre. Les joints entre les pièces assemblées se font de la même manière que pour les joints de vapeur, c'est-à-dire au minium, à la céruse, ou bien encore entre surfaces métalliques parfaitement dressées; on emploie aussi le caoutchouc, l'amiante ou carton d'amiante, et même certains alliages qui se ramollissent par la chaleur.
Cylindres sans enveloppe (fig. 56). — La distribution s'effectue à l'aide d'un tiroir T, qui permet à la vapeur de s'échapper successivement par les orifices d'admission A et A' et par Torifice E. La partie MM formant la glace G du tiroir est rapportée au cylindre. Dans la vue de côté, cette partie se trouve privée de son couvercle CC<, le tiroir étiint également enlevé.
En principe, le conduit d'écliappement doit quitter de sui pour ne pas ôlre exposé à un récliaufTement.
En principe, le conduit d'éc1iappem< le cylindre, pour ne pas ôlre exposé â
JL
Od voit, sur la flgui-e, que les fonds sont rapportés, ainsi que le couvercle de la boîte à vapeur, CC,, la glace du tiroir, et les orifices (fadniission et d'échappement.
Cylindres à enveloppe de rapeur. — Les enveloppes de vapeur peuvent être venues de foule avec la partie princi- . pale du cylindre. L'ajustage esl alors très simplitlc ; mais, eu revanche, le travail de fonderie est beaucoup plus délicat.
La figure 57 donne Tenemple d'un cylindre à double .enveloppe comportant un fond flxe.
ORGANES DE LA MACHINE A VAPEDB
La difficulté d'exécution consiste dans la confection d'un noyau de 2 centimètres d'épaisseur. On ménage dans les brides des éridements destinés h permettre l'eDlëvement du sable qui a servi à la confection du noyau.
Les noyaux ne pouvant descendre au-dessous d'une certaine épaisseur, on est parfois obligé de donner une surlargeur de diam^-tre à l'enveloppe, ce qui augmente les coadensaUons. De plus, le sable provenant des noyaux, et qui reste toujours en partie attaché au métal, s'en détache et peut être introduit dans !e cylindre, qu'il raye ainsi très rapidement en occasionnant des fnites.
Les enveloppes venues de fonte ne s'emploient, en général, qne pour les petites
mtage de pouvoir mettre i
forces. On se sert presque toujours d'enceloppcK rapportées.
Quand l'enveloppe du cylindre est rapportée, on tube de frottement plus
dura l'intérieur; Tenveloppe extérieure, qui n'a aucun frottement à subir peut, sans inconvénient, être d'autre qualité.
La figure 58 représente un type de cylindre à double enveloppe rapportée, munie d'un couvercle et d'un fond amovible. Le contact entre le tube de frottement et sa double enveloppe a lieu suivant les nervures n.
Comme la vapeur ne doit pas pouvoir pénétrer de la double enveloppe dans le cylindre à vapeur par ces nervures, on fait le joint de la façon suivante (pg. 59) :
FiG. 59.
Fia. 60. — Cylindre à machine marine.
Les nervures sont taillées de façon que, les deux surfaces étant appliquées l'une contre l'autre, il reste disponible une cavité annulaire A. Dans cette cavité A on coule du mastic de fonte qui empêche tout passage. Comme ce mastic se décompose par la chaleur, on le protège par une bague en bronze, B. En f et ^ [fty, 58), les fonds doivent toucher exactement le cylindre, afin qu'il n'y ait pas de déplacements possibles du tube de frottement. On effectue le serrage à chaud, afin de ménager l'espace nécessaire à la dilatation.
Dans les machines marines importantes, dans lesquelles le frottement devient considérable, pour éviter qu'il se produise du jeu, on munit le tube de frottement d'une bride BB| {fig. 60), (jui est vissée sur le fond du cylindre avec joints au mastic de fonte. Aucun déplacement ne peut alors se produire. Les conduits d'amenée de vapeur A, A se trouvent légèrement allongés, par le fait qu'ils doivent déboucher à l'intérieur de la bride BB^.
ORtiA>ES DE LA MACUIM; A VAPKDR t43
Dans les machioes à quatre distributeurs (pij. 61), les boites
Fin. Gl. — Cylindre da muhiu t quiln ditlribulton.
(te vapeur sont placées aux extrémités du cylindre, et la dis-
tribution se fait par les robinets d'admission A, A, et d'échappement E, E|. Le tube de frottement et l'enveloppe sont
144 MACHINES A VAPEOR
munis tous deux de mortaises annulaires m, pratiquées sur les faces d^about f, fi, parfaitement dressées. Les boîtes à vapeur ont leurs faces correspondantes munies dun tenon circulaire pénétrant dans les rainures m. Une bande de caoutchouc, interposée au fond, forme joint. Il suffît, pour cela, de serrer les boulons des brides.
Quelquefois , comme dans les locomobiles, pour éviter les refroidissements, le cylindre est logé dans le dôme de vapeur qui forme lui-môme double enveloppe (fig, 62). L'eau de condensation produite dans le cylindre retombe directement dans la chaudière. La disposition adoptée peut être celle indiquée sur la figure 62 ; T est le tiroir, P la prise de vapeur actionnée par le tiroir L, à l'aide du volant V. Le dôme est en fonte et se fixe sur la chaudière C, à l'aide d'une collerette.
Dimensions du cylindre. — Soit D le diamètre du cylindre en millimètres :
L'épaisseur de la paroi est :
« = î^+20ou2S;
l'épaisseur des brides est :
la bride du couvercle a pour épaisseur c ; le diamètre de Temboîtement du couvercle est :
Le Jeu à fond de course entre le piston et le cylindre est de 4 à 5 millimètres pour les petites machines el 8 à 10 millimètres pour les grandes.
Le diamètre des boulons qui assemblent les fonds du cylindre est égal à e.
Purgeurs. — On a vu qu'il pouvait y avoir, à un moment donné, dans le cylindre, accumulation d'eau provenant des condensations et du primage. Cette eau peut causer de graves
' ORGANES DE LA MACHINE A VAPEUR i45
accidents de fonctionnement par son incompressibilité, indr^pendamment de l'action néfaste que sa présence exerce au point de vue économique, et de la gène au mouvement du piston qu'elle provoque. Il est donc indispensable de Textraire.
Dans ce but, on munit le cylindre de deux robinets purgeurs placés sur le couvercle et sur le fond. Un troisième robinet, placé sur la paroi du cylindre et en général au point haut, sert à introduire de Thuile ou les matières grasses destinées à la lubrification du piston pour éviter les grippements et échaulTements.
On peut se débarrasser naturellement de Teau contenue, en plaçant Toriflce d'échappement sur la génératrice inférieure du cylindre, si celui-ci est horizontal. L'eau qui s'accumule dans le conduit, en raison de son poids, est chassée à chaque coup de piston.
Les robinets purgeurs sont non seulement nécessaires sur le cylindre, mais aussi sur la double enveloppe, s'il y en a une ; ils sont manœuvres par le mécanicien, quand celui-ci le juge utile, et quand le bruit particulier de l'eau dans le cylindre indique que la purge devient nécessaire.
Pour éviter cette sujétion, on a imaginé des purgeurs automatiques qui fonctionnent dès que la quantité d'eau atteint un volume dangereux. Ils n'ont pas toujours donné les résultats attendus, d'autant plus que le mécanicien, comptant alors sur leur fonctionnement, ralentit sur ce point sa surveillance. Quelques-uns de ces purgeurs sont analogues aux purgeurs à flotteurs ou à dilatation, qui ont été décrits dans le volume de Chaudières à vapeur ; ils servent d'ailleurs à remplir le môme but.
§4. — Pistons et garnitures
Les pistons, qui constituent la paroi mobile sur laquelle agit la vapeur, se composent de trois parties distinctes : le corps du piston, formant la cloison proprement dite ; la tige, destinée à transmettre le mouvement du piston au dehors; et
3IACH1NB8 A VAPEL'H. 10
la garniture, qui assure rélanchéité du joint au pourtour du piston, entre celui-ci et le cylindre.
Corps du piston. — Le corps du piston, qui est toujours en fonte, peut être formé d'une seule pièce ou de deux pièces rapportées. La figure 71 donne un exemple de piston fait en deux pièces munies de nervure, et qui, une fois réunies, laisse un vide nécessaire à l'emplacement de la garniture.
Si le piston est fondu d'une seule pièce {fig. 69), le vide intérieur compris entre les deux cloisons du piston ne peut être obtenu que par des noyaux qu'il faut enlever après la coulée. Â cet effet, des trous sont ménagés dans les cloisons; on ferme ces trous ensuite par des bouchons taraudés.
La figure 65 donne encore un exemple de piston, fait d'une seule pièce, mais dans lequel la garniture est maintenue par une plaque annulaire a, serrée par des boulons.
Pour les machines à grande vitesse, le piston doit être aussi léger que possible; on emploie alors un piston formé
d'une seule cloison, ou piston suédois [fig. 63). La surface latérale de ce piston est suffisamment large pour recevoir la garniture ; il en résulte alors un espace e, qui constituerait un espace mort considérable, si l'on ne prenait la précaution de munir le cylindre d'une encoche circulaire, destinée à recevoir la partie correspondante du piston. Quand les pistons suédois sont employés dans des machines verticales, il faut toujours avoir soin de diriger vers le bas la partie creuse du piston pour empêcher l'accumulation de l'eau provenant de condensations. Ce dépôt d'eau incompressible pourrait amener, en effet, la rupture du fond du cylindre.
Los pistons creux ont donné parfois lieu à des explosions, assez rares d'ailleurs, dont on ne s'explique pas bien la nature. On suppose que dos matières grasses ont pu pénétrer, par capillarité, dans Tintorieur du piston à travers la paroi, et par leur décomposition ont provoqué la rupture.
Fio. 63. — PistoD saédois.
ORGANES DE LA HACBtNK
GarnitOTM de piston. — Le chnnvre et le bois, employés autrefois pour garnir les pistons, sont abandonnés aujourd'hui. Les garnitures actuelles sont exclusivement métalliques : en Tonte, en acier ou en bronze. Elles peuvent être formées de bagues ou segments de bagues. Tondues en même temps que le tube de frottement et pressées contre la paroi du cylindre, par des coins ou des ressorts. La figure 64 donne un exemple de ces dispositifs. Des coins c, pressés par des ressorts r, repoussent contre ta paroi les segments 5. Pour empêcher la vapeur de passer
par les joints j, on a soin de superposer deux bagues b, b' (fig. 63) en croisant les joints. Les bagues sont serrées l'une contre l'autre, par la pièce a maintenue par des boulons. Il faut qu'il y ait élanchéité entre les deux segments et entre le segment et le piston ; ce serrage doit donc être suffisant, sans être trop considérable, afin de permettre le jeu des ressorts.
HUon Lancaslre {pg. 66).
est pressée contre les parois par une série de ressorts circulaires que l'on voit dans la ftgure.
On emploie plus généralement aujourd'hui des bagues de section rectangulaire formant ressort naturel. Ces bagues sont coupéi
Dans ce piston, la garniture
. dans un cylindre vertical
dont Tépaisseur est variable (/îg'. 67); on les coupe ensuite suivant leur section minima, et elles s'écartent alors naturellement, en pressant les parois du cylindre.
Fio. 67.
FiQ. 68. — Piston à bagnes excentrées.
La figure 68 donne un exemple de cette disposition à bagues excentrées, appliquée à un piston creux. On met généralement deux bagues Tune au-dessus dé l'autre.
Garniture Ramsbotlom (pg, 69). — Dans ce système, les bagues sont de Section constante, c'est-à-dire qu'elles sont coupées dans un cylindre d'épaisseur constante et dont le diamètre est plus grand que celui du cylindre à vapeur. Elles sont en fonte dure et leur hauteur varie de 20 à 25 millimètres On en dispose plusieurs au-dessus l'une de l'autre.
Élévation.
Fio. 69. — Piston Ramsbottom.
F«o. 70. — Joint brisé.
Le joint de ces sortes de bagues est un joint brisé indiqué sur la figure 70 et destiné à assurer l'étanchéité. Derrière le joint se trouve disposée une petite plaque qui est fixée à l'une des extrémités et coulisse sur l'autre.
ORGANES DE LA MACHINE A VAPEUR
On conçoit que la vapeur qui viendrait à fuir au pourtour d'une bague se détendrait entre celle-ci et la suivante, en perdant de sa pression et que, par suite, Timportance de la faite diminuera de bague en bague jusqu'à devenir nulle à la dernière. Quatre bagues suffisent généralement à assuref Tétanchéilé complète.
Piston Sulzer {fig, 71). — Dans ce système, le piston est en deux pièces, et la garniture se compose de deux bagues aa, en fonte, pressées contre la surface du cylindre par une bague en acier b. Les deux bagues de fonte sont pressées Tune contre l'autre par suite du serrage effectué à Taide de l'écrou e de la tige sur l'embase conique c.
Épaisseur du piston. — L'épaisseur du piston varie généralement en même temps que le diamètre ; mais ce qui le détermine repose plus sur une nécessité de résistance que sur une condition d'étanchéité.
Mise en place des pistons. — Pour mettre en place les pistons, on se sert d'une lame enfer feuillard (fiQ. 72) capable d'entourer le piston et sa garniture ; les bords du cercle ainsi formé peuvent être rapprochés à l'aide de boulons. A l'aide de ces boulons, on serre la garniture et on la ramène à un diamètre plus petit que celui du cylindre à vapeur. On peut alors introduire le piston entouré de son frein (c'est ainsi que l'on nomme cet appareil) dans le cylindre ; à cet effet, à l'entrée, on a ménagé dans ce dernier une surlargeur a, indiquée sur la figure, et que Ton appelle Ventrée du cylindre. Cette entrée a pour but, d'abord, comme on vient de le dire, de faciliter l'introduction du piston dans le cylindre, ensuite de permettre les alésages futurs sans avoir à changer les
ISO MACHINES A VAPEOK
fonds. Les brides du fr<:iii du piston oal une hauteur plus petite que la hauteur du feuiljard lui-même, de façon que le piston et son enveloppe puissent pénétrer dans le cylindre de la quantité h'. On doit veiller à ce que, pendontle fonction-
nement du piston. l'arAle supérieure m {(vj. /3) du segment dépasse le bord n du plan incliné de l'entrée, afin d'éviter la formation d'un redan par suite de Tusure, Ce redan produirait des chocs, dès que les articulations des transmissions viendraientà prendre un peu de jeu.
L'étanchéJté du piston est complète au bout d'un certain temps de service, car les surfaces en contact ont eu le temps de se polir parfaitement par leur frotlementréciproque.Onpeut, du reste, s'en rendre compte par l'examen des bagues formant la garniture. Elles doivent être parfaitement brillantes ; toute partie mate corres- Fm. 7;. - Piiton ic>rcDl>ii»n Je «peur, pondrait à une fuite.
Pistons à circulation de vapeur{fig. li). — A titre de curiosité,
ORGANES DE LA MACHINE A YAPËLR 451
il y a lieu de citer une disposition de piston à circulation de vapeur pour combattre, comme pour les parois du cylindre, les condensations intérieures. La vapeur est amenée par les conduites c, c et passe de là dans les tubes t, t\ qui traversent les fonds par des presse-étoupes. Cette disposition, qui a été essayée, avait Tinconvénient de présenter une grande complication, d'amener des fuites et d'augmenter encore le frottement.
Tiges de pistons. — Les tiges des pistons sont presque toujours en acier. Elles sont assemblées de différentes manières. Parfois on les fixe au corps du piston à l'aide de portées coniques {fig. 65 et 71), serrées par des boulons goupillés. On préfère aujourd'hui forcer la tige munie d'une portée dans son logement cylindrique ou conique au dixième, .à l'aide d'une pression hydraulique. On a soin, d'ailleurs, de toujours boulonner cette tige. L'assemblage se fait à 200<», c'est-à-dire à une température voisine de celle du fonctionnement de la machine.
Pour procéder à une réparation et séparer la tige du piston, on a l'habitude de chaufferie piston sur un feu de bois et de refroidir la tige. La séparation peut alors s'effectuer. Il faut, avant cette opération, avoir soin, si le piston est creux, de déboucher les trous taraudés qui ont servi à l'extraction de? noyaux, ou bien d'en forer d'autres que l'on bouchera ensuite, afin d'éviter les explosions provenant de la pression qu'atteindraient, sous l'infiuence de la chaleur, les huiles et graisses ou Teau ayant pu, par capillarité, traverser les pores de la fonte.
Presse-étoapes on stnifing-box. — Pour empêcher toute fuite de vapeur entre la tige et l'orifice par lequel elle sort du cylindre, le couvercle 'est muni d'une boîte cylindrique 6 ififf. 75) venue de fonte avec lui autour de l'orifice; ou remplit le vide compris entre cette boîte et la tige à l'aide d'une matière élastique m, appelée garniture^ que l'on comprime suffisamment au moyen d'un chapeau c et de boulons pour que la vapeur ne puisse pas s'échapper.
Les orifices du cylindre et du chapeau sont garnis de
1S2 NACHl.NES A VAPEUR
tubes en bronze appelés grains, g, pour adoucir te frottement entre le fer ou l'acier de la tige et la fonte du chapeau où du cylindre, l^s grains sont munis d'épa n ouïsses me nls qui pénètrent dans la boite pour se maintenir lixes et dont les faces externes sont concaves pour que le serrage chasse la garniture contre la tige.
1.65 garnitures se font en étoupe, en chanvre, en coton, en amiante Iressée, en amiante avec âme en caoutchouc, en lils de cuivre tressés {garniture Duval). Ces matières doivent être imprégnées de matières grasses (suif fondu ou huiles) pour éviter leur usure rapide.
On emploie beaucoup aussi des garnitures en rondelles de bronze ou de métal antifriction. Ces rondelles sont fendues suivant une ou deux gf^nératrices pour permettre leur mise en place : dans la boite, on a soin de croiser les joints des rondelles.
Les boites h étoupes ont 8 A 20 centimètres de longueur utile au minimum ; audelàelles pro- —
duiraient trop de frottement. [.e serrage de la garniture doit âtre arrêta' juste au moment où la vapeur cesse de fuir.
Garniliire Brockell [fig. 70).
— Cette garniture se compose de rondelles métalliques décroissantes, appliquées Tune contre l'autre i-l contre la lige
au moyen d'un siège conique Fra. 76. — pri^ssf-étou|>e t Eimiinre repoussé pardes ressorts eom- emcksit,
primés plus ou moins, suivant nécessité, à l'aide du chapeau,
ORGANES DE LA MACHINE I
Garniture Kubter. — Dans ce système (fig. T7) les rondelles métalliques sont formées chacune d'un cûne annulaire embolie dans un cône creux et empilées les unes sur les autres.
Elles peuvent être serrées euntre la tige à Taide du chapeau. Les surfaces coniques glissent plus ou moins l'une sur l'autre, de faeon à assurer l'étanchéité.
Les bagues sont fendues luirant un diamètre, de manière ù laisser un jeu de I millimètre et demi environ, ce qui facilite
beaucoup le démontage Fm. n. — G»rnilur. Ruiner.
Graitiage des presse-eloupcs. — Si le presse-étoupe se troDve à la partie supérieure d'un cylindre vertical, le graissage est très facile ; on peut employer la disposition de la ligure 75 consistant à placer l'huile dans un godet supérieur.
Si la machine est horizontale, on peut employer le système
