RÉGULATEURS ET MODÉRATEURS

gées, tantôt, au contraire, elles sont totalement en dehors de l'eau. Dans' ces circonstances, il .est évident que la vitesse moyenne de l'arbre des roues change. ^4 ; •*

Des variations analogues se rencontrent, en pratique, dans un grand nombre d'applications des machines à vapeur. Lorsqu'une machine , par exemple , est employée à faire fonctionner les divers mécanismes d'une filature, elle doit être en état de faire mouvoir à la fois tous les métiers que eomportc cette filature. De temps eu temps le travail de l'un ou de plusieurs de ces métiers peut être suspendu , et, par suite, 1a force motrice de la machine se trouve débarrassée d’une certaine quantité de résistance. Les métiers eux-mêmes peuvent présenter des forces de résistance différentes suivant tes différents moments. Il est évident que ces circonstances doivent réagir sur la vitesse moyenne de la machine, et cette influence se fera sentir tant que, par un procède quelconque, on n'aura pas modifié la quauüté de vapeur alimentaire , de maniéré é rendre la force motrice égale à la somme de résistance qu’il faut vaincre. SI, daDS tes circonstances que nous avous supposées , l’énergie de la puissance motrice restait la même , la vitesse a laquelle travaillerait 1e mécanisme tout entier serait exposée à des variations , cette vitesse augmentant chaque fois que te travail d’une des parties du mécanisme fonctionnant habituellement viendrait à cesser, et diminuant , au contraire, lorsque 1e nombre des métiers en travail viendrait a augmenter. En uri mot, la vitesse serait, à très peu de chose prés, eu proportion inverse du poids à faire mouvoir, augmentant quand 1e poids diminue, et t'fce versâ. „ 4 . r

Dans la plupart des applications auxquelles la machine à vapeur est appelée a satisfaire, l'irrégularité, dans la vitesse de la marche, est considérée comme un inconvénient grave, inconvénient qu’on cherche a diminuer autant que possible. U est, en effet, toujours désirable d'obtenir en pratique un mouvement uniforme, toutes choses restant égales. Voici, sur ce sujet, ce que dit avec raison Tredgold : ?tJn

■ mouvement uniforme est désirable pour presque toutes tes espèces de machines. Les machines , aussi

■ bien que les constructions et 1e bâti qu’elles comportent , fatiguent beaucoup plus lorsqu'elles sont

• soumises à un mouvement irrégulier que dans le cas contraire. Ln force d'une machine doit être cal-

• culée de manière à suffire aux efforts les plus considérables qu'elle' puisse avoir à vaincre; mais, In » quantité de travail effectué est équivalente  l'effet moyen seulement, et n'augmente pas plus par un » mouvement Irrégulier que par un mouvement constamment égal à la vitesse moyenne. »

Cette régularité de Vitesse est plus importante à obtenir dans certaines applications de la machine a vapeur que dans d'autres. Dans les machines pour la navigation et les locomotives , on arrive è une régularité suffisante en faisant agir sur l’arbre moteur deux machines à la fols, que l’ou dispose de telle manière que les irrégularités de l'une d'elles neutralisent à peu près les irrégularités de l'autre. Ce moyen ne permet pas d’obtenir une régularité parfaite, mais il permet , au moins , d'en approcher aussi près que tes circonstances dans lesquelles on se trouve peuvent 1e faire désirer. Dans ces machines, Il n'est pris aucune précaution pour que la quantité de vapeur destinée à l'entretien soit parfaitement en rapport avec la résistance qu’il faut vaincre. De même, pour les machines d'épuisement ordinaires, l'uniformité de marche n’est pas d’une nécessité aussi urgente que pour tes autres machines de terre qui sont destinées à satisfaire au plus grand nombre des applications de l'industrie. Et, dans 1e fait, si l’on s'en rapporte à la pratique, on peut dire que les avantages que procure, à une machine d’épuisement , une plus grande uflÉformlté de marche , ne sont pas assez considérables pour compenser l'augmentation de dépense nécessitée par rétablissement et l’entretien des régulateurs. Néanmoins, dans 1a plupart des autres circonstances auxquelles tes machines fixes peuvent être appliquées , l'uniformité de v itessc est de la plus haute importance; aussi cherche-t-on, par tous In moyens, à s'en rapprocher le plus possible.

Nous avons mentionné deux des causes principales des irrégularités de vitesse : l’une provenant du mécanisme de la machine elle-même, l’autre due aux résistances inégales que la machine est appelée a surmonter dans son service. Nous allons faire connaître, maintenant, tes divers appareils qui sont employés pour neutraliser ces irrégularités. Ces appareils sont de deux sortes ; ou bien Us sont destinés

Pttn\tt*n Steirom. ié

TUA VAU. DES MACHINES

à remédier aux irrégularités provenant du mécanisme même de la machine; ou bien, iis ont pour but de rendre moins sensibles les altérations de vitesse provenant des variations dans les résistances à vaincre. Dans le premier cas on les désigne sous le nom de régulateurs ; dan* le second , *ous celui de imdèratevrx.

Béfalatcan.

Avant les perfectionnements que Watt fit subir aux machines A vapeur, ces machines n'avaient jamais été utilisées autrement que pour aider à soulever l’eau au moyen de pompes. Tout ce qu’on réclamait donc de ces moteurs, était de produire une force capable de soulever un piston de pompe, de bas en haut , lorsque celui - ci était chargé du poids d’une certaine colonne d’eau. Quant au piston du cylindre, lorsqu'il avait terminé sa course descendante, Il était soulevé Jusqu’au haut du cylindre, par le poids plus considérable du piston de la pompe et de sa tige. Quelquefois, aussi, on arrivait à produire cet effet en donuant à l’extrémité du balancier, correspondante au piston de la pompe , nne plus grande longueur qu’à l’extrémité opposée, du côté du cylindre. Mais , dans tous les cas, le seul procédé employé pour rendre continue l’action Intermittente de l’agent moteur, consistait dans la pesanteur plus considérable de la partie du balancier correspondante au piston de la pompe. Ces procédés étaient, évidemment, fort Imparfaits , et absolument insuffisants pour permettre d’arriver à cette régularité de vitesse que réclame un grand nombre des applications modernes de la machine à vapeur aux différentes branches des arts et de l’industrie. Mais fi n’est point besoin d’une grande uniformité de vitesse dans le travail d’une machine d'épuisement.

Les premiers perfectionnements de Watt se rattachent tous à cette application des machines à vapeur a l'élévation de l’eau , les machines d’épuisement étant alors les seules dans lesquelles on employât la vapeur comme force motrice. Sa machine à simple effet, de même que toutes les machines construites antérieurement , ne pouvait donner lieu A un développement de force que durant la descente du piston, et son seul avantage, sur celles qui l’avaient précédée, consistait uniquement en ce qu’elle produisait un effet plus considérable au moyen d’une même quantité de vapeur. La course ascendante du piston s’effectuait encore par le poids plus considérable qu’offrait l’extrémité du balancier du côté de la pompe. Avant que les machines à vapeur reçussent d’autre destination que celle de servir au jeu des pompes, Watt jugea qu’il était nécessaire que le mouvement fût imprimé au balancier aussi bien durant la course ascendante du piston que durant la course descendante. Il proposa, d’abord, de placer un cylindre à chaque bout du balancier, de telle sorte que l’un des deux pistons montât lorsque l’autre descendait. Comme les cylindres devaient être entretenus par la même chaudière, et que la vapeur devait se condenser dans le même condenseur, Watt supposa que cette double action sur le balancier devrait produire un mouvement régulier et uniforme. Ce projet ne fut jamais mis à exécution; car ce fut bientôt après que Watt inventa et construisit sa machine a double effet. An reste, lors même qu’elle eût été réalisée en pratique, cette idée de Watt aurait été évidemment incapable de conduire à une vitesse uniforme.

Nous avons dit que, pour les machines de mer et les locomotives , on arrivait à obtenir une régularité approximative de vitesse et de pression en faisant agir deux machines sur le même arbre, et en les disposant de manière à ee que le pistou de l’une d’elles fût à son maximum de vitesse, lorsque le piston de l’antre est à son minimum, et réciproquement. Ce résultat s’obtient en plaçant les deux manivelles à angle droit. La marche est alors plus régulière que lorsque l’on n’emploie qu’une seule machine. Cependant, si l’on n’a pus recours au volant, les irrégularités sont encore trop considérables pour la plupart des applications un peu délicates auxquelles doivent servir les machines à vapeur modernes. Un autre inconvénient que présente ce procédé, c’est qu’il nécessite deux machines, et, par suite, un emplacement plus considérable et des difficultés de construction plus grandes que cela u’a lieu lorsque la puissance qu’on veut obtenir n’est produite que par une seule machine*

Ces objections sont écartées jusqu’à un certain point, par l’emploi d’un procédé fort ingénieux pro-

** posé pour In première fois par M. Mark Isambard Brunei, et pour lequel il fut breveté eu I8ÏS. Dans ' ‘ ", ce svstème, au lieu de deux manivelles, ce sont deux cylindres qui sont destinés à imprimer le mouvq- ’k ment a la même manivelle. On obtient ce résultat en inclinant les deux cylindres l’un vers l'autre sous un angle d'environ 90”, et en les obligeant à agir sur le même axe par le moyen de leurs bielles. Le bdti de la mnrhine présente la forme d'un friande isocele, dans un plan vertical. Les cylindres reposent sur les côtés inclinés , et le balnnder est placé au sommet. La tige du piston est maintenue dans sa course rectiligne nu moyen de galets en métal tournant sur des plaques directrices, lesquelles remplissent ici le même ofllce que les gnldes verticaux dans les machines ordinaires a action directe, ou sans balancier. M . Brunei établit que les axes des cylindres doivent être inclinés l’un sur l’autre suivant un ungle de 102», cet angle étant, suivant Ini, le plus avantageux pour transmettre, par la double action des pistons, un mouvement rotatoire A l'arbre principal. Mais nous ne voyons aucune considération théorique qui puisse engager A préférer cet angle de 102" A celui de 90“ . Au-dessous de chacun des deux cylindres principaux, existe un autre petit cylindre contenant le tiroir. Ces tiroirs sont mis en jeu au moyen d'excentriques attenantes au balancier, et le mécanisme est dispose de telle sorte que la vapeur arrive alternativement A l'une des extrémités de l’un des deux cylindres, et que celle qui a servi puisse s'écbap- |ier par l'autre extrémité.

Il résulte de cette disposition que, lorsque le piston de l'nn des deux cylindres est nu milieu de sa course, celui de l'autre est a la lin de la sienne, et, par suite, les irrégularités de mouvement de l’un de» deux pistons neutralisent en partie les irrégularités de l’autre. Cependant, il est évident que, quels que puissent être, sous d’autres rapport», les avantages de cette espèce de machine , c'est à tort que l’on en pourrait espérer une plus grande uniformité de marche que dans la disposition ordinaire des deux eylindres des machines locomotives. Or, la vitesse que l’on obtient ainsi est généralement trop Irrégulière pour le plus grand nombre de nos applications modernes. Nous pourrions trouver d'autres objections encore à la machine de M. Branel ; mois , comme nous n'avions A nous occuper de cette disposition , quant à présent , que sons le rapport de son effteaeité comme régulateur de l’action de la vnpeur, nos observations seraient ici déplacées.

Nous avous dit plus haut que le premier moyen que proposa Watt , pour rendre sa machine u simple effet capable de produire un effort dans les deux sens, fut de placer un cylindre sous chacune des deux extrémités du balancier. Un autre expédient qu’il proposa également consistait A appliquer lieux machines au même arbre, lequel était inuni de deux manivelles faisant entre elles un angle de ISO". A ces maniv elles était adapté un poids considérable agissant à l’extrémité d'un levier disposé de manière a faire, avec les deux manivelles, des angles égaux. Ce poids additionnel était destiné A racheter, en partie, les Inégalités de vitesse des deux machines , d'après le même principe que celui du volant. Mais ce procédé, pas pins que le premier, ne fut appliqué d'une manière générale.

Lorsque le principe de l’expansion est introduit dans le trav ail d'une machine, cette condition entraîne avec elle celle d'une variation dans l'intensité de la force motrice. Si la \ a peur contenue dans lo ey lindre agit sur le piston, avec la même énergie, durant tout le temps que cette vapeur se trouve en cummuulentiuu avec la chaudière, il n'en saurait plus être ainsi dès que cette communication est interrompue par b soupape à vapeur, puisqu'alors la vapeur, contenue dans le cylindre, remplissant un volume de plus eu plus considérable a mesure que le piston avance, agira nécessairement sur ce piston avec une cuergie •’ sans cesse décroissante. D'où il suit que, si la résistance A vaincre ne vnric point dans une proportion exactement semblable A celle de la force motrice, le résultat sera un manque d'uniformité dans la marche. Car si, en un certain point de la course, la quantité de mouvement développée par la puissance motrice est supérieure à la résistance, la vitesse de la machine se trouvera accélérée; si c’est le contraire qui a lieu, la vitesse sera ralentie. Le principe de l'expansion entraîne donc par lui-méme des irrégularités dans la marche de la machine.

TRAVAIL DES MACHINES

Dans In patente tpté prit Vntt pour l'application du principe de l'expansion, il indiqua plusieurs moyens pour rendre le mouvement de In machine uniforme , nonobstant les différences dans l’énergie de In puissance, différences inhérentes nu principe même de l’expansion. L’unir de ces méthodes consistait A obliger la force motrice, au moment ou elle agissait avec la plus d’énergie, de mettre en mouvement une masse inerte, destinée plus tard, au moment de moindre énergie, A restituer la portion de forts- quelle avait absorbée, lin second procédé, qui n’est autre dans le fond que le précédent, consistait A faire soulever par la force motrice, au moment de son énergie maximum, un certain poids, lequel retombait ensuite, aidant ainsi le piston dans sa marche, au moment de l'énergie minimum. Mais le moyen le plus remarquable que W att proposa pour rendre la marche uniforme , c'était de faire agir le piston sur un levier dont le bras variait de grandeur, de telle sorte que, lorsque l'énergie de la force motrice augmentait ou diminuait, la longueur du bras de levier diminuait ou augmentait die- même dans la même proportion. C'est IA, du reste, un procédé déjà employé en mécanique pour rendre uniforme une force d'intensité variable. Nous en trouvons un exemple bien connu dans le mécanisme intérieur des montres. Quand nnc montre est nouvellement montée, l’énergie du ressort est bien plus forte que lorsqu'elle est sur la lin de sa marche; et , si le ressort agissait constamment sur un levier d’une égale longueur, on n'obtiendrait qu'une vitesse tout A fait irrégulière. Mais cette Inégalité d’effet est efficacement rachetée par les différences qu'offrent entre eux les diamètres des gorges de la fusée sur lesquels agit la force de détente du ressort , par l’intermédiaire de la chaîne. A mesure que la montre avance dans sa marche, Ir grand ressort se détend et sa force, par conséquent, diminue; mais alors la ehulnc agit sur la roue d'un cercle dont le diamètre augmente dans la même proportion que l’énergie du ressort diminue. Neanmoins , ce procédé n'a jamais été employé avec succès , quant A la régularisation du mouvement des machines A vapeur.

XEGULATEIB ATMOSPHEHiqUE DE Bt'CKLE.

Un procédé fort ingénieux pour régulariser, dans les machines, l'action de la vapeur d’eau, a été, pour la première fols , mis au jour par M. Buchle de Solm, et appliqué ensuite, par ce même constructeur, a une machine appartenant a M. Lucy, de Birmingham. Ce procède est fondé sur une disposition particulière qui oblige la machine A soulever un piston, chargé du poids de l'atmosphère, lorsque l'énergie de la force motrice est supérieure A l'énergie moyenne. La puissance, ainsi dépensée, est ensuite restituée A In machine par ta pression de l'atmosphère agissant sur le même piston, aussitôt que cette énergie descend au-dessous de la moyenne.

Fio. 183. — Régulateur pneumatique de Buckle.

Il est aisé de concevoir comment les choses se passent, au moyen de la figure 181. Dans cette Ogurc, P est le piston delà machine; LL, le balancier; LR, la bielle; RO, la manivelle, et RWW, une