LA VAPEUR

Un point voisin du collier du même excentrique commande la soupape d'admission, non directement, mais par l'intermédiaire d'un renvoi qui est sous la dépendance du régula-

Fig. 113. — Machine tandem de 700 chevaux indiqués, pai* les frères Suizer : coupe transversale par le cylindre à haute i)ression, et détail du mouvement de dûclic. Diamètre, S23 niin ; course, 1 100 mm ; nombre de tours par minute, iW: soupapes A quadruple si&fte; tomniande par leviers roulauls, avec déclic à la 30Ui>tipe d'ad-

Uur de la machine. Le régulateur, non fîguré, fait tourncil'arbre placé vers la partie inférieure du mécanisme : cela revient à modifier la position du point de l'excentrique qui

SlUVAUH. — HjkCniNI A •U'ELII. 13

commande l'admission. L'amortisseur à air de la soupape.

Fig. H*. — Madiine ifiiidem des frères Sulzer : coupe transversale par le cylindre k basse pression ; diamètre, 875 mm. Commande des deux soupapes par deux points différents d'une même barre d'excentritiue, un è. l'extrémité, l'autre sur le collier.

au lieu d'être monté sur sa tige verticale, à la manière habituelle, est placé en D sur une tringle qui actionne la

soupape par un levier roulant CA : le petit excès de course qui en résulte pour le piston de l'amortisseur lui permet d'aspirer une quantité d'air suffisante, même avec les plus courtes admissions. La marche de cette machine à l'Exposition était remarquablement silencieuse.

La figure 114 montre la commande, par un même excentrique, de la soupape d'admission et de la soupape d'échappement correspondante du cylindre à basse pression, par l'intermédiaire de leviers roulants.

Le constructeur Van den Kerchove a remplacé les sou. papes par des tiroirs cylindriques, jouant devant des lumières annulaires : on réalise ainsi des fermetures rapides sans choc, le piston continuant sa course une fois la fermeture produite. On retrouve dans ce système les frottements supprimés par l'emploi des soupapes.

Pour éviter cet inconvénient, on a construit des pistons distributeurs sans bagues élastiques, mais il est difficile d'admettre qu'on puisse ainsi réaliser normalement et d'une façon permanente une étanchéité suffisante.

56. Machines sans mouvement de rotation. — On emploie fréquemment, pour commander des pompes ou des compresseurs d'air, les machines à action directe sans arbre tournant, où le piston à vapeur et le piston foulant sont montés sur une tige unique. La distribution diffère alors de toutes celles qui viennent d'être examinées (à l'exception de la machine de Gornouailles), qui empruntent leur mouvement à l'arbre animé d'une rotation continue. On fait encore usage du tiroir, qu'il s'agit de déplacer quand le piston arrive à ses fonds de course : la détente de la vapeur est en effet souvent sacrifiée dans ces appareils, où la résistance est à peu près constante pendant toute la course et qui n'ont pas de volant.

Dans quelques appareils (petits chevaux alimentaires) le tiroir est manœuvré par un levier contre lequel bute la tige de piston à fond de course ; mais l'arrêt de la machine est à

craindre, si la vitesse est insuffisante pour pousser complètement le tiroir, et s'il reste arrêté dans sa position moyenne. Aussi préfère-t-on souvent commander le tiroir par un piston à vapeur auxiliaire, jouant dans un cylindre où le piston principal distribue la vapeur, en manœuvrant un organe de petites dimensions; tel est le cas de certaines pompes et des compresseurs montés sur les locomotives pour actionner les freins à air comprimé*

La machine élévatoire de Worthington se compose de deux groupes semblables réunis sur un bâti commun; le piston d'un groupe commande le tiroir de l'autre d'un mouvement continu : lorsqu'un piston est au milieu de sa course, l'autre piston est au fond de la sienne, et son tiroir, au milieu de sa course, est sur le point d'ouvrir l'admission.

Chaque lumière est divisée en deux conduits, servant l'un pour l'admission, l'autre pour l'échappement. Le conduit d'échappement débouche à une certaine distance du fond du cylindre, ce qui laisse une chambre où le piston comprime la vapeur : il est ainsi certainement arrêté, même en cas de retard dans la manœuvre de son tiroir. Un obturateur oscillant se trouve sur le conduit d'admission : il est relié à la tige du piston, qui le ferme en un certain point de sa course et le rouvre en temps utile, avant le commencement d'une course nouvelle, en repassant au même point. On obtient ainsi la détente de la vapeur. On peut être surpris de la précision avec laquelle les deux groupes croisent leurs mouvements, sans être réunis par une liaison mécanique, telle qu'un arbre avec deux manivelles à angle droit : on s'explique aisément cette précision en remarquant que si l'un des pistons arrive un peu trop tôt à fond de course, il ne repart qu'au moment où son tiroir et par conséquent l'autre piston passent par une position déterminée.

Dans certaines machines Worthington, la même distribution est réalisée à l'aide de quatre obturateurs oscillants

par cylindre ; deux de ces obturateurs remplacent le tiroir ordinaire et sont commandés de même par le piston de l'autre cylindre. La machine est souvent compound ou à triple expansion, avec deux groupes de deux ou trois cylindres en tandem.

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57. Contre-vapeur. — On fait quelquefois fonctionner à contre-vapeur y pour produire un travail résistant, les moteurs à changement de marche, notamment les locomotives et les machines d'extraction. Le I

tiroir est alors conduit par l'excentrique de marche arrière, tandis que la machine tourne en avant. Pour déterminer la distribution obtenue dans cette marche, il suffit d'appliquer les tracés qui servent à Tétude de la distribution normale, avec un excentrique dont l'angle d'avance 8 dépasse l'angle droit (fîg. ilb). Ces tracés montrent, sur une face du piston, V admission pendant le parcours angulaire 1 — 2,

la détente pendant 2 — 3, V échappement anticipé pendant 3 — 4, V échappement pendant 4 — o, la compression pendant 5 — 6 et Vadmission anticipée pendant 6 — 1. Les lettres accentuées s'appliquent à l'autre face du piston. Les périodes d'échappement anticipé et d'admission anticipée occupent alors une fraction considérable de la course.

En comparant cette distribution anormale à celle que donne le même excentrique pendant la marche arrière, on reconnaît que les phases s'intervertissent, pendant les mêmes parcours du piston, effectués en sens contraires : ce qui était admission devient admission anticipée; ce qui était

Fig. Ho. — Etude de la distribution dans la marche à contrevapeur, par le tracé ordinaire :

l'angle d'avance o de l'excentrique est plus grand qu'un angle droit.

182 HANCEL DK LA I

délpnte devient compressio

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qui était échitppcment

devient échappement anticipé et vi Pour prévoir le travail absorbé par la contre-v

FiR. 116. — Diagrammes de contre-vapeur, sans laminage (trait plein), et avec laminage (Irait ponctué).

Fig. 117, — Utafcrammes comparés de la contre- va peur (1, 2. 3, 3, i. 5, 6, 6, 1). et de la marche normale (1', ff, 3', 3', *'.

5'. 6'. 6', rj, sans laminages; les hachures monlrentla difFérence des deux surfaces.

trace d'abord le diagramme d'indicateur sans laminage (tracé 1-2-3-3-4-5-6-6-1 de la figure H6), puis avec laminage (trait ponctué). Le laminage réduit la surface du diagramme dç sorte que le travail résistant di' minue quand la vitesse augmente.

V.n comparant ce travail résiatanl au travail moteur donné par le même excentrique en marche normale (fig, (17), on trouve souvent qu'il est moindre, aussi bien sans laminages qu'avec laminages.

La manœuvre de l'arbre de reïevage déplace le centre de l'excentrique fictif de T à ï' (fig. 118) : la période d'admission diminue à meotTo'ôT. sure qu'il se rapproche de la posi-

tion médiane T". La distribution donnée par l'excentrique fictif ï" [point mort de la coulisse), est remarquable; les périodes d'admission et d'ad-

Fifî. 118, — Kxccnlriques Actifs de lumar chc directe (T A T»

et de la marche i contre-vapeur (T, i T). Dans l'antre sen;

mission anticipée, d'échappement anticipé et d'échappement, deviennent égales et correspondent aux mêmes parcours du piston en sens contraires. Le diagramme sans laminage est 1-2-3-5-4-5-6-2-1 (fig. H9) ; le diagramme avec laminage est couvert de hachures. Ce diagramme ne se produit que si le tiroir présente une avance linéaire, qui est la plus grande ouverture de la lumière à l'admission.

Fig. 119. — Diagramme de la distribution par un excentrique avec avance angulaire do 90».

L'excentrique fictif OT", exactement opposé a la manivelle motrice, donne la même distribution, avec même travail moteur, pour la marche avant et pour la marche arrière.

Quand le centre de l'excentrique fictif dépasse T" en se rapprochant de T|fig. H8), la surface du diagramme diminue, mais elle représente encore un travail moteur, jusqu'à une position To où cette surface s'annule algébriquement : le travail résistant pendant le retour du piston compense alors le travail mot«ur de l'aller. Au delà de 'l'o, les diiîérences changent de sens et l'excentrique donne un travail résistant de plus en plus grand à mesure qu'il se rapproche de T'.

Pour l'autre sens de marche, on a de même une zone ïTr, de la coulisse qui donne un travail moteur ti une zone plus courte, T'o'l qui donne un trivail rcsist ml '

' Les circonslaiiccs, spetiales contre- vapeur des locomo(]\es ' locomolive u par r Sauiegc

i84 MANUEL DE LA MACHINE A VAPEUR

58. Démarrage. — Pour qu'une machine se mette en marche, il ne suffit pas que la vapeur pénètre dans le cylindre et en presse le piston; il faut que l'effort sur l'arbre, produit par cette pression, soit suffisant pour surmonter les résistances, fort variables, qui s'opposent à son mouvement. Tantôt ce ne sont guère que les résistances passives des appareils ; tel est le cas des laminoirs, de l'hélice des bateaux ; tantôt, au contraire, il faut, dès le premier instant de la mise en marche, produire un travail considérable; c'est ainsi qu'une machine d'extraction enlève une charge au bout d'un câble tendu, qu'une locomotive entraîne un train dont les attelages sont serrés.

11 faut aussi, dans certains cas, que le démarrage se fasse immédiatement et sans hésitation dans toutes les positions de la machine; ou il suffît qu'il soit facile dans la plupart des positions, sans qu'une difficulté de mise en marche qui se produira qu elquefois ait un très grand inconvénient; ou bien enfin on est libre de placer d'avance la machine dans la position la plus favorable pour le démarrage : ainsi les moteurs d'ateliers, qui ne sont mis en marche que deux ou trois fois par jour, sont arrêtés dans une position favorable, ou déplacés au préalable à l'aide de vireurs, commandés à bi*as d'hommes ou par un moteur auxiliaire, agissant sur la jante du volant. Ces appareils doivent être disposés de manière que les hommes ne risquent pas d'être blessés au moment où la machine se met en marche, lis sont surtout utiles pour la manœuvre à froid des appareils, lors des réparations.

La connaissance de la distribution d'une machine permet d'apprécier exactement les conditions de démarrage. Cette distribution est ici supposée faite par tiroir ordinaire ; les mêmes considérations conviennent d'ailleurs pour les autres mécanismes.

L'effort moteur est transmis à un arbre tournant; la résistance à vaincre peut être assimilée à une force tangentielle agissant à l'extrémité du rayon R de la manivelle. Dans une

DISTRinUTlON DE LA VAPEUR

position quelconque de la machine (fig. 120), on démontre que la force langentielle F, qui fait équilibre à une poussée ou à une traction P agissant sur le piston, est égale à P X -^, OG étant la longueur interceptée par Taxe de la bielle AM sur une perpendiculaire en à l'axe du cylindre*, et U le rayon de la manivelle, OM. Quand P est constant la force F est précisément proportionnelle à la longueur 00.

Fifl:. 120. — Équilibre de l'effort du piston et de la résistance à l'extrémité de la manivelle ; la force F est égale à la force P sur

le piston multipliée par le rapport