JEU ET AVANTAGES DE LA MACHINE

Pour compléter notre description , il nous reste à examiner l'important mécanisme de la distribution , auquel nous avons consacré toute la pl. 39. On verra avec quelle précision doivent s'opérer toutes les commandes et l'ingénieuse combinaison qui relie tous les mouvements.

Jf.o de la machine. — Tout le mécanisme qui opère l'ouverture ou la fermeture des soupapes de vapeur, d'équilibre ou de condensation, ainsi que le mouvement de la détente et de la cataracte, se trouve réuni entre deux supports particuliers I/, portant les trois arbres de commande principaux I", P3, P3, desquels parlent tous les mouvements. Ces supports sont reliés au premier plancher K' ou sol de la machine, par deux colonnettes J3, s'y boulonnant, et par deux autres colonnettes l3, au second plancher K3, disposé pour pouvoir aborder la partie supérieure du cylindre à vapeur.

Les premiers organes du mouvement sont les deux longues tringles en fer B' et Ba, Gxées au balancier et munies sur diverses parties de leur hauteur de taquets ou manchons qui transmettent le mouvement aux différents leviers. Ces tringles sont guidées par des boites à chapeau x3, fondues avec la traverse à moulures H', qui se boulonne aux poutrelles K3.

Le jeu de la machine se divise naturellement en trois périodes que nous considérerons chacune séparément.

(I) Annale* det mines, Rapport de M. Combe*. Tome v, V »crl«, pige W3.

W6 PUBLICATION INDUSTRIBLLB.

lr« Période. — MOMENT DE LA DESCENTE DU PISTON.

2e Période. — Moment ascensionnel de celui-ci. 3r Période. — Intervallb qui sépare la fin du mouvement ascensionnel du piston de son mouvement de descbnte.

1" Périodb. — La soupape régulatrice est constamment ouverte et réglée à la main, comme nous l'avons dit, par la manivelle J. Cette manivelle est montée à l'extrémité d'un axe vertical M' fileté dans sa partie supérieure pour s'assembler avec la chape à écrou N', dépendante du levier Q', qui, fixé en un point t>\ sert à la manœuvre de la tige a' de la première soupape. Cet ajustement est le même pour toutes les soupapes renfermées dans la botte de distribution F, il offre l'avantage de pouvoir se régler à volonté, soit au montage lors de l'établissement de la machine, soit par l'usure, le tassement ou toute autre cause particulière. Chaque tige des . soupapes est guidée par les renflements d une tige horizontale u\ maintenue par les traverses v\ de manière à former avec les rolonnes va et l'arbre v', qui sert de centre d'oscillation, un assemblage gracieux et solide.

Les soupapes d'admission, d'équilibre et d'exhaustion sont fermées, et dans la position du piston représentée (ig. 3, qui correspond à la période que nous considérons; la vapeur qui a servi à la course précédente se trouv e en dessous de celui-ci. Par un mécanisme que nous décrirons plus loin, et qui trouve son application plus immédiate avec la troisième période de mouvement, la soupape d'exhaustion s'ouvre, la vapeur contenue sous le piston se précipite au condenseur par l'orifice rectangulaire T', la boîte E et le tuyau C/, et par le vide qui en résulte prépare le piston pour sa descente. Les choses sont dans cet état, fig. 3, et l'on concevra facilement l'effet produit par l'examen de celte figure et par celui de la fig. 7, qui en est la projection exacte.

Un instant après que la soupape d'exhaustion s'est ouverte, la soupape d'admission B s'élève et livre passage à la vapeur, qui entre alors sur le piston et le fait descendre. Pendant ce temps, la soupape d'équilibre C reste toujours fermée. Lorsque le piston est arrivé au 1/V. 1/5, 1/8, 1/tO de sa course, suivant le degré de détente que l'on veut obtenir, le taquet double ar», fixé sur la longue tringle Ba, liée au balancier et descendant par conséquent avec lui , le taquet x3, disons-nous , frappe la double came U', montée sur l'arbre F, fait tourner celui-ci d'une certaine quantité angulaire et agit ainsi sur la soupape d'admission par l'intermédiaire du levier V, monté sur le même arbre P', et de la tringle M3, qui la font fermer brusquement. La vapeur, n'entrant plus, fait accomplir le restant de la course du piston , en se détendant ; on peut remarquer avec quelle facilité cette détente peut se régler, car il suffit de changer la position du taquet **, qui peut occuper diverses positions sur la tige Ba. Ce changement s'effectue à l'aide de la longue vis à poignée a4, mobile dans les deux crapaudines 6\ et qu'il suffit de faire tourner dans un sens ou dans l'autre, pour faire mon-

PUBLICATION ÎNDUSTRIFLLE.

ter ou descendre le taquet , sollicité par les deux écrous fixes ya. ( Sur le dessin, le taquet x* est réglé pour détendre au 1/8 de la course, c'est-àdire pour agir par expansion pendant les 7/8 restants. )

Quand le piston arrive A la fin de sa rourse, un taquet c\ dépendant de la tringle B', qui a suivi le mouvement de descente du balancier, frappe sur le levier II3, et produit à la fois trois opérations :

1° Tl ferme la soupape d'exhaustion.

2° Il ferme la soupape d'introduction de l'eau dans le condenseur. 3° Il ouvre la soupape d'équilibre.

Voici comment : Le levier U», frappé par le taquet c*, fait tourner l'arbre inférieur P3, sur lequel il est fixé, niais en même temps aussi le levier X3, solidaire avec ce môme arbre , de sorte que la soupape d'exhaustion qui était maintenue ouverte par cette came ou ce levier Xa, se ferme par son propre poids. Il est important d'observer que la ti#e a de cette soupape n'est pas liée avec la came Xa, mais avec un levier à fourchette Ya, mobile autour de la colonne G, et n'agissant qu'en vertu de son poids et du contact qui existe entre sa surface et celle du levier X3.

Par le même mouvement de l'arbre Pa, le levier C\ fixe également sur une partie de sa longueur, élève le poids rf4, de manière à le préparer à ouvrir en temps convenable la soupape d'exhaustion. Le mouvement de la tige y3 de ce contre-poids a été communiqué à la soupape d'injection au moyen des leviers que nous avons déjà examinés et qui produisent la fermeture ou l'ouverture mutuelle de l'injection et de la condensation.

Enfin, la troisième opération du taquet c \ est d'ouvrir la soupape d'équilibre. Nous remarquerons à cet effet que la tige ?/3 porte deux taquets z1 et *3, dont le plus bas, s3, soulève, quand la tige s'élève, le levier a* et avec lui la tige à contre-poids c \ et par suite le bout du levier à poignée y (fig. 5 et 7). On voit par cette figure que le levier/1 est retenu par une came ou secteur en fonte y\ engagé dans une entaille pratiquée sur ce dernier et fixe avec l'arbre P\ qui par ce moyen ne peut tourner. Or, la soupape d'équilibre est en communication avec l'arbre P3, par le levier C* et la tige y3, et ue peut s'ouvrir que quand le levier/1 laisse échapper, par son soulèvement, le secteur y4, qui fait tourner l'arbre Pa et soulève la tringle M3 par l'intermédiaire du levier X3 de la tige à contre-poids rf* et du levier C3, réunissant le mouvement des deux tringles verticales M3 et M*. On voit par la disposition de ces deux leviers que les deux soupapes d'exhaustion et d'équilibre sont aussi dépendantes l'une de l'autre, c'est-à-dire que l'une ne peut être fermée sans que l'autre soit ouverte, et réciproquement.

En résumé, quand la soupape d'équilibre est ouverte, les soupapes d'admission et d'exhaustion sont fermées, c'est-à-dire qu'il ne peut entrer ni sortir de vapeur du cylindre ; cependant celle qui était au-dessus du piston passe par la colanne G, au-dessous de celui-ci, et le presse également de toutes parts.

PrBLICATION 1NDCSTKIEI.I.B.

Ici se termine la première période d'action de la machine; néanmoins, il est nécessaire d'y revenir pour examiner le rôle que joue la eataracte dans les divers mouvements que nous avons observés. Ainsi, au moment où le pistou est près d'arriver au bas de la course, la tige B\ descendant ainsi que l'indique la flèche (ûg. 3), frappe de son taquet d3, le levier Y de la cataracte et fait monter son piston ; l'ouverture de l'échappement de l'eau étant réglée convenablement, celui-ci descend avec une vitesse relative à l'ouverture de sortie et Tait élever peu d'instants avant le commencement d'une autre course, la soupape d'exhaustion qui laisse échapper la vapeur au condenseur. Ce mouvement s'effectue de la manière suivante : la tige A' et le levier Y s'élèvent lorsque le piston de la cataracte descend , et comme la partie supérieure de celle tige A' forme bride ou fourchette D3 embrassant à la fois les trois leviers d'enrayage /\ /"*, /•, dont le premier, /*, est manœuvré par la tige a contre-poids, comme nous l'avons vu plus ha .t, et les deux autres par des galets A5 et h*, il résulte que l'élévation de cette tige désenraye chacun des secteurs-contre-poids y" et y* en faisant basculer leurs cames de soutien pi p*, et permet aux arbres P/ et P' d'effectuer leur rotation dans des intervalles de temps variables.

2« Période. — Le poids de la maîtresse-tige et de ses accessoires élevés par le piston dans sa course descendante, le force naturellement à remonter d'autant plus facilement qu'il n'éprouve aucune résistance de la part de la vapeur, la soupape d'équilibre seule restant ouverte. Un peu avant la fin de la course ascensionnelle du piston, un taquet dépendant de la tige B', lève un levier U3 jfig. 4), fixé à l'arbre P3, et ferme ainsi la soupape d'équilibre par son assemblage de tiges et de leviers. Toute la vapeur qui était au-dessus du piston est donc passée dessous, sauf la petite portioa résultant de la fermeture de la soupape un peu avant la fin de la course. Ce restant de vapeur est d'autant plus utile qu'il empêche, par sa compression, le piston de frapper contre le couvercle supérieur du cylindre en réservant entre ces deux parties une sorte de matelas élastique.

3* Pébiodb. — Lorsque la soupape d'équilibre était fermée, le bout du levier/9 touchait par son cameron le secteur g*, fixé à l'arbre Pa, et le tenait immobile ; mais par l'élévation de la tige A', de son galet h* et par suite de son levier /*, le secteur est mis en liberté, et le poids d* entraine l'arbre P'. La soupape d'exhaustion est alors complètement ouverte, ainsi que la soupape d'injection qui laisse arriver l'eau nécessaire à la condensation ; le vide se forme de nouveau sous le piston et une nouvelle course peut recommencer.

Quelques instants après, le galet As atteint le levier/1, dégage le secteur y5, et l'arbre P', sollicité de nouveau par la tige à coutre-poids>', tourne et ouvre la soupape d'admission. Le mouvement revient alors à ce que noua avons décrit, et la vapeur arrivant sur le piston fait recommencer une nouvelle course.

Avantages des machines do cornwall. — Il résulte des relevés four-

PCBLICATM)* IftDCSTRIELLF

nis à M. Combes que les machines inscrites dans ces relevés consomment ik 6255, et les meilleures machines seulement 0* 9 de houille par force de cheval et par heure, tandis que les meilleures machines à moyenne pression et i détente, employées sur le continent et même en Angleterre, consomment encore 2 à 3 kilog. de houille par force de cheval et par heure.

Cette économie ne doit pas tHre seulement attribuée aux grandes dimensions des machines, à leur excellent état d'entretien et aux précautions prises pour éviter les déperditions de chaleur en entourant les cylindres de corps mauvais conducteurs. Il est évident qu'elle est due aussi en grande partie au système de soupapes usité, et à la manière d'en régler le jeu. Les soupapes ouvertes brusquement par des contre-poids laissent à la vapeur un passage très-large; la soupape d'exhaustion et les tuyaux qui établissent la communication avec le condenseur ont particulièrement des dimensions considérables; comme d'ailleurs la cataracte ouvre cette soupape d'exhaustion avant la soupape d'admission, il en résulte que la tension dans l'intérieur du cylindre, sous le piston, doit être très-sensiblement la même que dans le condenseur, au moment où la vapeur motrice est admise. Cet effet n'a pas lieu dans les machines ordinaires, et des expériences directes faites en Écosse, en appliquant un dynamomètre à ressort sur le fond de la partie du cylindre communiquant avec le condenseur, ont prouvé que la tension s'y maintenait de beaucoup supérieure à celle du condenseur, lorsque la communication était établie par des soupapes ou des tuyaux étroits.

La facilité avec laquelle l'ingénieur règle la détente, par le déplacement des longs taquets fixés à la tige BJ, permet de proportionner exactement la dépense de vapeur aux résistances à vaincre. Aussi on remarque qu'il n'y a jamais, à la fin de la course des pistons, ces chocs et ébranlements qui sont très-sensibles dans les machines ordinaires à simple ou à double effet, employées à mouvoir des pompes. Nous devons aussi remarquer que le soin de l'entretien des machines n'est jamais abandonné à un simple ouvrier, comme cela a lieu dans nos mines de France, Venginetr chargé des machines du Cornwall est un véritable constructeur de machines. Le chauffeur n'agit que sur la soupape régulatrice et ne règle jamais ni la position des tasseaux, ni les contre-poids de la maltresse-tige, ni le jeu de la cataracte.

On remarquera que l'on a conservé, en Cornwall, le cylindre-enveloppe destiné à contenir une couche de vapeur qui entretient la température de la vapeur motrice pendant la détente. Cette pratique est regardée comme utile par les constructeurs de la contrée, et il a été reconnu que l'addition de ces cylindres-enveloppes avait contribué à augmenter le duty (travail utile) de plusieurs millions de livres avoir du poids.

Quant aux pompes elles-mêmes, nous n'avons presque rien à ajouter aux détails que nous avons donnés. 11 suffira de faire observer que les plus grands soins sont apportés à la pose de toutes les parties, qu'on ne redoute

aucune dépense propre à la rendre plus parfaite, et qu'enfin le système des pompes adopté est le plus propre à diminuer les frottements de l'eau dans les tuyaux ascensionnels. Sous ce rapport, les pompes élévatoircs à piston creux ne peuvent soutenir la comparaison. L'entretien de ces dernières est aussi beaucoup plus dispendieux, et les fuites d'eau y sont plus fréquentes que dans les pompes foulantes du Cornwall.

Nous avons représenté snr la fig. 19, pl. 10, la coupe verticale d'une soupape hydraulique perfectionnée, d'après celles à vapeur duCornouailles, par MM. Uarvey et West. Elle se compose d'un siège en bronze »n\ sur lequel et autour duquel se meut la partie mobile n* également en bronze. Les anneaux ns dépendants de cette partie, sont dressés avec soin, et s'appliquent exactement, quand la soupape est fermée, sur le siège en bois m*. Un disque o5 boulonné sur le cylindre de la partie fixe, sert à limiter l'excursion de la soupape dans le sens vertical.

Cette disposition permet, comme dans les machines à vapeur, de rendre aussi faible que l'on veut la force dépensée pour soulever les soupapes.