COURSE DU TIROIR

Nous avons déjà dit que la course du tiroir est le chemin parcouru par cet organe, elle est égale au double du rayon d'excentricité ou au double du rayon de la manivelle qui le conduit, lorsque la direction de la tige du tiroir passe par l'axe de l'arbre et que le pied de la bielle est articulé sur cette tige. Tous les points du tiroir ont la même course, et chacun d'eux l'effectue

entre deux limites qui restent invariables tant que la longueur de la tige et celle de la bielle d'excentrique ne changent pas. Le point d'attache de la tige d'un tiroir est une jonction de la tige sur le tiroir, ou de la tige sur la traverse, et qui permet de ramener la course de chacun des points du tiroir entre les limites primitives lorsque ces limites ont pu varier par suite de l'usure des articulations, et les serrages qui ont été effectués pour reprendre le jeu produit par l'usure ; l'usure est toujours un raccourcissement de l'organe du côté où l'usure se produit. La longueur primitive s'obtient par le serrage ou le desserrage de l'écrou et l'adjonction de cales.

Dans le fonctionnement sommaire que nous venons de donner sur le jeu des tiroirs, nous voyons que la seule différence qu'ils présentent avec les quatre robinets dont nous avions fait usage pour le mouvement du piston est, qu'ils sont manœuvres par un excentrique ou une manivelle de la machine même, et que celleci une fois en marche, la manœuvre des tiroirs continue; mais les points d'ouverture et de fermeture des orifices, la durée de l'introduction et de l'évacuation étaient restés les mêmes avec cette transmission sommaire ; une pareille régulation ne donne pas les vraies conditions auxquelles doit satisfaire une régulation pratique. L'angle de calage que nous avons déjà défini ne doit donc pas avoir une valeur de 90®, puisqu'il ne donne ni avance à l'introduction ni à l'évacuation, ni compression à fin de course et que les orifices sont ouverts pendant toute la durée de la course, ne produisant aucune détente. Or, nous avons déjà fait remarquer que pour éviter les chocs à fin de course du piston et obtenir une certaine économie dans la conduite des machines, il fallait :

1® Faire ouvrir l'orifice à l'introduction lorsque le piston a encore environ le 0,01 de sa course à parcourir;

2° Faire ouvrir l'orifice d'évacuation lorsque le piston a encore le 0,1 environ de sa course à faire;

3® De limiter la durée de l'introduction aux 0,50, 0,60 et 0,80 à 0,90 de la course du piston afin de produire de la détente ;

4® Et de produire la compression au 0,1 en avant de la fin de course.

MODIFICATION DE l' ANGLE DE CALAGE ET DE LA HAUTEUR DES BARRETTES

A l'introduction

Etudions les moyens à employer pour répondre à ces conditions, et toujours en supposant la longueur des bielles du tiroir comme étant infinie. Considérons le même tiroir primitif (fig. 505, vue 1), dans lequel la hauteur des barrettes sera encore juste égale à celle des orifices, plaçons ce tiroir à demi-course ; c'està-dire sur le point d'ouvrir l'orifice B à l'introduction, sa mani-

velle étant en oi, et celle du piston en M' faisant avec ot un nouvel angle Wot, qui est celui de calage, le piston ayant encore dans la position de sa manivelle OM' le 0,1 de sa course à parcourir, le mouvement devant avoir lieu dans le sens de la flèche.

Lorsque Tarbre moteur se mettra en mouvement dans le sens indiqué, l'orifice B à l'introduction et celui H à l'évacuation s'ouvriront en même temps de la même quantité. L'avance à l'évacuation au début du déplacement du tiroir commencera bien au 0,1 de la course du piston ; mais il n'en sera pas de même pour l'avance à l'introduction qui aura commencé par rapporta la quantité 0,01 admise trop tôt et en même temps. Soit alors OM", la posi-

Mf

Fig. 505.

tion de la grande manivelle quand le piston n'aura plus que le 0,01 de sa course à parcourir pour arriver à son point mort b bas, dans ce mouvement la position de la manivelle du tiroir sera venue en ot' et l'ouverture des orifices à l'introduction et à l'évacuation sera égale à oK, projection de l'arc W sur la ligne des points morts; c'est-à-dire que le tiroir occupera la position de la vue 2; l'avance à l'introduction serait alors trop grande, si nous augmentons (vue 2) la hauteur de la barrette ab du côté de l'admission bas d'une quantité ac = oK, le tiroir se trouvera alors arête pour arête à l'introduction pour la position oU" de la grande manivelle, le piston n'ayant plus alors que le 0,01 de sa course à parcourir.

Quand celle-ci sera en oM, c'est-à-dire que le piston sera au point mort Bas ; la manivelle du tiroir sera en OT, et l'orifice à l'introduction bas sera ouvert de la hauteur ie = KK' (vue 3), et celui de l'évacuation haut de la hauteur ic =. oh'.

Avec les modifications apportées, les ouvertures des orifices d'introduction et d'évacuation auront donc lieu dans les limites que nous avons indiquées. Dans ces nouvelles conditions, si nous

ramenons le tiroir à mi-course, la barrette ab débordera Torifice B du côté de l'introduction d'une quantité ea, que Ton appelle recouvrement à l'introduction Bas, et comme nous l'avons déjà dit, l'angle MoT des deux manivelles, est l'angle de calage.

Lorsque la grande manivelle du piston sera arrivée en 0M„ Oujo'uu Mt D au point mort Haut, la manivelle "~ du tiroir occupera la position 01\ et l'orifice H, haut à l'introduction serait ouvert de la

TW

quantité d, = o k\ égale hq (vue 4) l'avance à l'évacuation, si nous n'avions pas ajouté la bande dp à l'introduction haut = ae ; avec cette bande, l'avance à l'introduction haut est pr =ie avance à l'introduction bas.

La hauteur dp est le recouvre^ ment Haut.

Les recouvrements sont donc les quantités dont les orifices sont recouverts lorsque le tiroir est à mi-course ; ils portent tou- Fig. 506. jours le nom de l'orifice corres-

pondant. Ces recouvrements que nous venons d'indiquer pour l'introduction peuvent également exister pour l'évacuation, mais ces derniers sont toujours très petits, et quelquefois même ils sont négatifs ; c'est-à-dire que le tiroir étant à mi-course, les orifices d'évacuation sont démasqués au lieu d'être recouverts. L'angle toT, complément de l'angle de calage est appelé angle d'avance. Cette définition provient de ce que autrefois l'angle de calage des manivelles du piston et du tiroir était de 90**, valeur qu'il a fallu augmenter, comme nous venons de le voir, pour obtenir une régulation convenable. Cet

RÉGULATION 667

angle vaut en moyenne 35® pour une période d'introduction de 0,65 de la course du piston.

(Fig. 506.) Pour le tiroir en D, supposons également le piston au bas de sa course, sa manivelle étant en OMP; pour que le mouvement du piston se produise dans le sens de la flèche, la vapeur doit être introduite par Torifice B du bas vapeur ; il faut donc pousser le tiroir sur la gauche de manière à ce qu'il vienne occuper la position (vue 2) et sa manivelle en o^,,; par ce mouvement du tiroir, la vapeur s'introduit par l'orifice B, et la vapeur ou l'air s'évacue au condenseur par Torifice H, et le tuyau d'évacuation E ; le piston arrivant au haut de sa course, et si à ce moment, nous poussons le tiroir sur la droite, la vapeur s'introduira par l'orifice H et s'évacuera par l'orifice B ; il occupe la position de la vue 3 ; le piston opérera donc sa course rétrograde.

Mais avec une pareille régulation, de même qu'avec le tiroir en coquille, nous ne produisons ni avance à l'introduction, ni à l'évacuation, ni détente, ni compression; nous serons donc amenés par les mêmes raisons à changer l'angle de calage et la hauteur des barrettes. Gomme nous l'avons déjà vu, par suite du mode d'introduction des barrettes du tiroir en D, la manivelle de ce tiroir est en retard sur celle du piston de l'angle de calage. Pour obtenir une régulation convenable, nous amènerons donc la manivelle du tiroir à la position 3, faisant un angle de 55® en arrière de la grande manivelle, et nous ajouterons les mêmes recouvrements aux barrettes d'introduction ; cette hauteur des recouvrements vaut en moyenne la moitié de la hauteur des orifices. La partie pleine en noir indique les recouvrements.

ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DE LA VAPEUR AVEC UN TIROIR A RECOUVREMENTS ET AVEC ANGLE d' AVANCE

Prenons un tiroir à coquille avec recouvrements à l'introduction et recouvrements nuls à l'évacuation. Le piston étant à un point mort haut H et sa manivelle en OM, et celle du tiroir en OT, Torifice H, à l'introduction haut l'angle de calage actuel MOT, et le recouvrement établi est ouvert d'une quantité pr qui constitue l'avance à l'introduction, et l'orifice B à l'évacuation est ouvert de la quantité bq plus grande qui est l'avance à l'évacuation.

Admettons que la machine fonctionne sous l'action de la vapeur. En vertu de l'inertie des pièces en mouvement, le piston dépassera son point mort, et l'arbre tournera dans le sens de la flèche. (Comme il y a toujours au moins deux machines, l'une fait passer le point mort à l'autre).

Onvertnre mazimam des orifices. — Lorsque le rayon de Fexcen-

MACHINES A VAPBUB MARINES

trique sera arrivé en OTj, c'est-à-dire à son point mort, le tiroir occupera la position (n® i) ; dans cette position, les orifices d'introduction et d'évacuation seront ouverts en grand, et la manivelle du piston en OM4, position qui correspond environ au 1/4 de sa course, ces ouvertures maximum conviennent très bien à la position du piston dont la vitesse augmente, il y a donc afiluence complète de la vapeur dans le cylindre; l'orifice B à l'évacuation est ouvert de bq en grand et Torifice H à Tintro-

duction est ouvert de la ^^^^rrrrrriii > quantité pr qui vaut en moyenne les 2/3 ou les 3/4 la hauteur de l'orifice.

^ m' fe t

Fig. 507.

Dans certaines machines, il arrive que l'arête d'évacuation b du tiroir dépasse même d'une certaine quantité bm l'arête antérieure m de l'orifice.

Détente naturelle. — La rotation continuant, le tiroir revient sur ses pas et il ferme progressivement les orifices, lorsque sa manivelle sera arrivée en Oï,, le bord de l'arête p du tiroir sera en regard du bord de l'arête r de l'orifice, l'introduction cessera à ce moment, la grande manivelle sera alors en DM, et le piston en Pr vers les 0,65 ou 0,70 de sa course ; le tiroir occupera la position 2 laissant encore l'orifice B ouvert à l'évacuation d'une quantité bq.

La détente naturelle commencera à ce moment et le piston achèvera sa course sous l'influence de la vapeur agissant alors par détente.

Avance à révacuation. — La rotation continuant dans le même sens, le tiroir continue toujours à monter, le piston avançant toujours vers le bas de sa course. Quand la manivelle du tiroir sera à la position OT3, le tiroir sera à mi-course, Torifice B

RKGUr.ATIO!Y 669

du bas se fermera tandis que l'orifice II du haut s'ouvrira ; la compression commence pour le bas, puisque la grande manivelle n'est encore qu'en OM' et l'évacuation commencera pour le haut. Ces deux phases de la régujation ont lieu simultanément quand les recouvrements sont nuls à l'évacuation. L'avance à l'évacuation commence avant la mi-course du tiroir quand le recouvrement est négatif et après quand le recouvrement est positif. La compression commence avant la mi-course du tiroir lorsque le recouvrement à l'évacuation est positif et après la mi-course quand il est négatif.

Pour la position du tiroir que nous considérons la manivelle, est OM, et le piston a encore environ le 1/10 de sa course à parcourir. L'avance à l'évacuation, ainsi que nous Tavons déjà dit, a pour but de procurer l'échappement de la vapeur du cylindre avant le retour du piston afin de diminuer la contrepression sur ce dernier, et en même temps de diminuer Ténergie de la vapeur sur le piston au moment où il va arriver au point mort, position où la bielle et la manivelle a peu d'efficacité pour le mouvement de l'arbre.

Compression. — L'orifice B d'évacuation se formant, le piston continuant à descendre, la vapeur qui se trouve emprisonnée à ce moment dans le bas du cylindre va être comprimée et la période de compression va se produire.

La période de compression est due à l'augmentation de l'angle d'avance et aux recouvrements, elle varie dans le même sens que ces deux éléments. Il est facile de constater que la compression dure pendant tout le temps que le tiroir met à parcourir un chemin égal à l'excès de la hauteur de la barrette sur la hauteur de l'orifice.

Bien que la vapeur comprimée soit en partie saturée par les particules d'eau qu'elle contient, sa pression n'en augmente pas moins, parce que le cylindre est réchauffé par sa chemise à une température supérieure à celle de la vapeur, et qu'il lui fournit, conjointement avec le travail dû à la compression, une température supérieure à celle où commençait la compression. D'autre part, le cylindre renferme presque toujours de l'air provenant de fuites diverses facilitées par la faible pression qui règne dans la partie du cylindre en communication avec le condenseur. Cet air est comprimé en même temps que la vapeur, et oppose par son mélange avec la vapeur une résistance croissante au mouvement du piston jusqu'au moment où Tintroduction va avoir lieu. La compression augmente le travail de la contre-pression; mais comme nous l'avons déjà fait remarquer, au moment de la compression, le piston était sur le point d'arriver à son point mort, la contre-pression déterminée par la compression de la vapeur

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prépare à Tavance, et sans choc, le changement de portage des articulations ; de plus, le mélange de vapeur et d'air comprimé à fin de course remplit les conduits du cylindre et devient agent moteur avec la nouvelle vapeur d'introduction, c'est donc avec les avantages relatifs au changement de sens des mouvements une cause d'économie.

En général, avec les dimensions actuelles des tiroirs, la compression à une des extrémités d'un cylindre, commencée peu près en même temps que se produit l'avance à l'évacuation à l'autre extrémité. Ces phases de la régulation se produisent simultanément, lorsque la distance entre les bords intérieurs des oriGces est égale à la distance entre les bords intérieurs des barrettes.