ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DE LA VAPEUR AVEC UN TIROIR EN D

La vapeur arrive dans la boîte à tiroir par le tuyau V entre les arêtes intérieures a et a' des deux barrettes a'b'; et ab elle s'évacue par l'orifice commun E, par les bords extérieurs 6 et 6' des mêmes barrettes ba et a'b'. Supposons le piston à son point mort haut, sa

manivelle en oP|, le tiroir danB .

cette position occupe sur la glace du cylindre la position n^ 1^ sa manivelle étant en ofi; l'orifice haut est ouvert d'une quantité égale à l'avance à l'introduction, l'orifice p.

bas est ouvert d'une quantité égale ^ !" à l'avance à l'évacuation. l>\

Dans ces positions, la vapeur s'introduisant par Torifice H pousse le piston sur la gauche, l'orifice B du bas vapeur étant ouvert à l'évacuation, la vapeur renfermée dans le bas du cylindre, s'évacue soit à l'air libre, soit au condenseur; la grande manivelle et celle du tiroir faisant entre elle un angle de 55^ occupent les positions oP| et ot^ au point de départ. Le piston et le tiroir marchent en sens contraire. Dans la position o^,, le tiroir est arrivé au bout de sa course, et les orifices du cylindre sont ouverts en grand tant à l'introduction qu'à révacuation et le piston est arrivé environ au 0,30 de sa course descendante.

La vapeur continue à s'introduire dans le cylindre par le même orifice H et à s'évacuer par l'orifice B; la grande manivelle est en oPj et celle du tiroir en ot^; à partir de ces positions, les orifices H et B se referment et en la position 3, l'orifice H d'introduction du haut est fermé à l'introduction; la détente commence de ce côté du piston et la vapeur s'évacue toujours au condenseur du côté bas vapeur. Le piston se trouve aux 0,70 environ de sa course bas descendante; les manivelles sont en oPg et ofg. Le mouvement continuant, l'arête d'évacuation du bas du tiroir rencontre l'arête d'évacuation de l'orifice bas B du cylindre; il

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Fig. 513 bU.

en est de même pour l'orifice U du haut. A ce moment le tiroir occupe la position 4, la compression commence sur le piston dans le bas du cylindre et l'évacuation commence par l'orifice H du haut du cylindre; le tiroir est à mi-course et le piston anx 0,90 environ de sa course descendante; le piston et le tiroir marchent toujours dans le même sens, les manivelles sont en oP^ et en ot^.

Le tiroir arrive, arête pour arête, à Tintroduclion B du bas; dans la position 5 l'évacuation se produit dans le haut H et le piston n'est encore qu'environ aux 0,99 de sa course descendante. A partir de ce moment, l'avance à l'introduction va se produire au bas B. Les deux manivelles sont en oPg et 0/5. Le piston arrive enfin au point mort au bout de sa course descendante. Le tiroir occupe la position ot^; les orifices sont alors ouverts de quantités égales aux avances; les deux manivelles sont en oP, et ot^ dans le prolongement de leurs positions de départ, et le piston va recommencer sa course montante donnant lieu à des remarques identiques.

1^ Remarque concernant les machines horizontales à trois cylindres égaux du système Woolff. — La plupart des machines horizontales à trois cylindres égaux sont munies de la mise en train Mazeline pour leur transmission de mouvement aux tiroirs et pour leur renversement de marche. Afin de pouvoir égaliser le travail sur les pistons de chaque cylindre, on est conduit à rendre la' période fixe de l'introduction à l'admetteur plus grande que la période également fixe des deux cylindres détendeurs.

Il résulte de cette différence d'introduction que l'angle d'avance propre au cylindre admetteur doit être plus petit que ce même angle propre aux cylindres détendeurs; en d'autres termes que l'angle de renversement de marche nécessaire pour produire la même régulation pour la marche*dans les deux sens devrait être plus petit pour le cylindre admetteur que pour les cylindres détendeurs. Or, avec le système de mise en train Mazeline, on est obligé de prendre le même angle de renversement de marche pour les tiroirs des trois cylindres; et comme les deux détendeurs ont la même régulation, il est naturel que cet angle de renversement de marche leur soit approprié. La marche avant étant la marche habituelle, la régulation des trois machines est bien établie dans ce sens, et l'angle de calage du tiroir du cylindre admetteur est plus petit que celui des tiroirs des cylindres détendeurs si les tiroirs sont en coquille; c'est évidemment le contraire qui a lieu pour la marche jïV, et dans ce cas, pour cette marche, l'augmentation de l'angle de calage augmente les avances et diminue la période d'introduction du cylindre admetteur. La diminution de l'introduction ne présente pas un inconvénient sérieux; mais les avances exagérées atteignent parfois pour l'introduction les 0,05 de la course du piston. Le piston du cylindre

admetteur ne franchit donc ses points morts qu'entraîné par les pistons des cylindres détendeurs, ce qui diminue le travail effectif. D'un autre côté, selon la position où s'arrête la manivelle du piston du cylindre admetteur, il existe plus ou moins de difficulté à faire partir la machine en .IV, on se sert alors des soupapes additionnelles introduisant directement de la vapeur dans les détendeurs. On se rend parfaitement compte de ce fait | à Taide de la figure 515. En effet, supposons que les tiroirs sont en coquille et que Tangle de calage soit de 425® pour les détendeurs. Si nous voulons que Tangle de renversement de marche soit approprié aux deux cylindres détendeurs afin d'obtenir la même régulation de leurs tiroirs pour la marche dans les deux sens ; Tamplitude de la rainure circulaire, ou Tangle de toc devra être de 360« — 425° X 2 = 110®. Soit 415o la valeur de l'angle de calage du cylindre admetteur et OM la position de sa manivelle et OT celle du tiroir pour la marche Al, faisons arriver le bouton d'entraînement à l'autre extrémité de la gorge, il parcourra un arc de 110° et la manivelle viendra en OT' et l'angle du calage sera MOT' valant 135® pour la marche arrière.

2® Représentation graphique de la distribniion du tiroir à coqnilU. — Prenons un tiroir en coquille avec recouvrements et prenons le piston au point mort bas, le tiroir occupant sur la glace la position de la vue 4 (fig. 515) sur laquelle ab représente l'avance à l'introduction bas vapeur et cd l'avance à l'évacuation haut vapeur (observation HV et BV).

La vapeur arrive de la chaudière par le tuyau At), passe par l'orifice B et agit sur le piston qui est à un point mort bas ; la vapeur de la face opposée de ce piston ou de HV s'évacue par l'orifice H et se rend au condenseur par l'orifice commun E aux deux orifices B et II. La manivelle du piston est au point mort bas en OPi ; celle du tiroir en Of,, en avance sur celle du piston d'un angle de 425®; le piston et le tiroir marchent dans le même sens, le mouvement se continuant, les orifices s'ouvrent de plus en plus, le tiroir arrive au bout de sa course en 0/,; à cette position, correspond le maximum d'ouverture des orifices B et H d'introduction et d'évacuation. Celui de l'introduction B n'est ouvert environ que des trois quarts de sa hauteur à cause du recouvre-

ment de la barrette 6 sur l'orifice afin de produire de la détente, tandis que celui de l'évacuation H est ouvert en grand et souvent le bord de la barrette d'évacuation du tiroir se trouve en dehors de celle de l'orifice; c'est-à-dire que ce dernier reste ouvert en grand pendant un certain temps ; les manivelles sont donc arrivées en OP, et en ot^. Le mouvement continuant, à partir de ce moment, le tiroir revenant sur ses pas referme les orifices, et à la position of, de sa manivelle, l'orifice bas de l'introduction est fermé et la détente commence. L'évacuation du haut vapeur H continue toujours puisque Torifice n'est pas encore fermé; la détente continue du côté du bas du cylindre. Les deux manivelles sont en 0P3 et ot^ et le piston se trouve aux environs de 0,70 de sa course montante. Le tiroir continue son mouvement de descente, l'arête d'évacuation du haut vapeur H vient se confondre (avec l'arête correspondante du cylindre. La vapeur ne peut donc plus s'évacuer au condenseur ou à l'air libre. Le piston continuant sa course montante, la vapeur se trouve donc emprisonnée entre le piston et le couvercle du cylindre : c'est le commencement de la compression haut vapeur. Du côté du bas vapeur, les arêtes d'évacuation du tiroir et celles de l'orifice du cylindre se confondent, et l'avance à l'évacuation du bas vapeur BV, va commencer. Le piston est alors aux environs des 0,90 de sa course montante et les manivelles sont en oP^ et ot^. Avec des recouvrements nuls à l'évacuation, ou plutôt toutes les fois que la distance extérieure des barrettes du tiroir sera égale à la distance extérieure des bords des orifices d'introduction, la période de compression de la vapeur sur une des faces du piston et l'avance à l'évacuation sur l'autre face commencent en même temps. L'arête d'introduction du haut H arrive bientôt (vue 5) en regard de l'arête de même nom de l'orifice haut vapeur du cylindre ; l'avance à l'introduction va se produire sur le haut, la vapeur du bas B évacue au condenseur ; le piston se trouve alors arrivé aux 0,99 de sa course montante et les manivelles sont en oP^ et ot^. Le piston terminant sa course montante arrive à son point mort haut vapeur HP (vue 6). L'orifice d'introduction du haut vapeur (HV est ouvert d'une quantité égale à l'avance à l'introduction et la vapeur évacue du côté du bas vapeur. Les manivelles sont en oPj et of, ; l'arbre a décrit une demi-circonférence. Pendant l'autre course du piston, les mêmes faits se reproduisent. Les avances sont quelquefois mesurées par la quantité dont les barrettes démasquent les orifices du cylindre, lorsque le piston est à l'un de ses points morts; dans ce cas, leur valeur est alors exprimée en millimètres ; c'est le moyen le plus commode et le plus précis employé dans la rectification de la position du tiroir dans les machines de l'industie.

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Kg. M5.

PRINCIPE DE RENVERSEMENT DE MARCHE (fîg. 516).

Ces principes que nous avons déjà exposés dans le cours des descriptions, à l'occasion des différents systèmes de mise en train, nous les reproduirons dans le cours de régulateurs où leur place est également indiquée.

Si la marche en avant dans les machines marines est relie pour laquelle il faut apporter toute son attention pour une bonne utilisation de la vapeur, et un bon fonctionnement des appareils, il faut également tenir compte de la marche .^ et disposer les organes de distribution en vue d'obtenir cette marche accidentelle sans que la machine puisse ^-''' *^*^ donner lieu à la moindre hésitation

\ pour passer d'une marche à l'autre.

\ Prenons le cas d'un tiroir en co-

Mi____i^\iX I » * quille, et soit OM la position de la

î \ \ ^^\p 7 ! manivelle motrice, le piston étant au

\ i^' \ x' / point mort bas B; la manivelle du / tiroir sera en oa par exemple pour vX^ y la position de oM au point mort B ; l'an-

*" X ^* — -'' gle Moo formé par les deux mani-

pjg 515 velles est ce que l'on appelle l'angle

de calage, le mouvement pour la marche A/', ayant lieu dans le sens de la flèche f. Si Ton veut marcher en .B. dans le sens de la flèche f \ la manivelle MO conservant la même position; le rayon de l'excentrique ou celui de la manivelle qui conduira le tiroir devra faire avec OM un angle égal Mor, le rayon or occupant en dessous du diamètre horizontal la même position que oa en dessus et tous deux en avance sur OM d'une quantité égale à l'angle de calage symétrique pour les deux marches ; les deux angles Moa et Mor sont égaux. Dans le cas d'un tiroir en Dé, les rayons oa! et ov' doivent être également placés symétriques et occuper les positions oa! et ot\ situés sur les prolongements des rayons oa et or et former avec la manivelle MO les angles égaux Moa' et Mor'.

11 suffira donc pour passer de la marche avant à la marche arrière avec un tiroir en coquille, de porter le rayon oa en or^ et pour un tiroir en De de ao* en or* \ ou bien d'avoir deux excentriques dont l'un ayant pour rayon oa et l'autre or correspondant à la marche A/ et à la marche .B..

Angle de Toc {S^^- ^16). — On appelle angle de Toc l'angle aor ou a*or* formé par les directions des rayons des manivelles ou des excentriques produisant le changement de marche. Dans cette dispo-

RÉGULATION 685

sition il est facile de remarquer que Tangle de toc aor est double du complément de Tangle d'avance voa ou xoa'. Ce dernier angle variant en sens inverse de la période d'introduction fixe, il en résulte que l'angle du toc varie dans le même sens que ladite période.

Moyen de satiBlaire an principe de renTersement de marche. — On satisfait au principe de renversement de marche de deux manières et chaque manière se divise en deux variétés :

1» Une seule manivelle ou excen- ( !• avec déclenche.

trique à calage variable . . ( 2« sans déclenche.

2» Deux excentriques à calage ( 1® avec déclenche.

fixe if 2« sans déclenche.

1^ Renversement de marche obtenu à l'aide d'un seul excentrique à calage variable avec déclenche. — Dans ce système Texcentrique est mobile sur Tarbre et il porte sur l'une de ses faces et en saillie une partie métallique ab appelée Toc; sur l'arbre moteur sont fixés deux segments en fer B et B' qui dans le mouvement de rotation de la machine qui est provoque par la manœuvre à bras de Torgane de distribution, viennent rencontrer le toc ab; les pièces B et B' sont appelées butoirs. Les butoirs et le toc sont placés de telle façon que lorsque la face du butoir B vient rencontrer la face correspondante du toc ab, l'angle MOT formé par la manivelle fictive OM et le rayon OT de l'excentrique, est égal à Tangle de "^-^^/^

calage; le rayon OT est la position de la marche Al; comme l'excentrique ^S- Si"-

est mobile sur l'arbre, pour obtenir

le renversement de marche, il suffira de la faire tourner et d'amener la face opposée du toc ab en contact avec la face du butoir B le rayon de l'excentrique occupera la position OT' correspondant à la marche .IV ; le toc occupera la position pointillée a'b', et les deux positions OT et OT' formeront l'angle de toc TOT' et avec la manivelle motrice OM ou fictive, les angles de calage MOT et MOT' selon les sens de la marche.

Comme nous l'avons dit, le premier mouvement de la machine étant déterminé par la manœuvre à bras du tiroir et dans le sens voulu, en observant la position de la manivelle la plus fovorable au mouvement, comme dans les machines compound par la manœuvre du robinet de départ, l'arbre se déplaçant le butoir vient

MACHINES A VAPEUR HABINES

rencontrer le toc et le mouvement continue dans le sens demandé. Pour stopper, il suffira de déclencher la queue de Texcentrique et de placer le tiroir à mi-course à la main.

2^ Renversement de marche obtenu à l'aide d'un seul excentrique à calage variable sans déclancbe. — Ce système de renversement de marche est celui qui est généralement sur les machines horizontales et même verticales des cuirassés et des croiseurs; c'est le système Mazelînc. L'excentrique ou la manivelle qui doit conduire le tiroir est monté fixe sur un arbre parallèle à l'arbre moteur, cet arbre peut être placé directement au-dessus de Tarbre moteur ou sur le côté, disposition d'indret.

Cet arbre auxiliaire sur lequel est monté Texcentrique ou la manivelle conduisant le tiroir, reçoit son mouvement de l'arbre moteur à l'aide des deux roues dentées R et R', R étant calée sur l'arbre moteur et R' montée folle à l'extrémité de l'arbre auxiliaire. Cette dernière entraine l'arbre auxiliaire des tiroirs à l'aide d'un bras fixé sur ce dernier et portant un tourillon qui se meut dans une rainure circulaire TT' pratiqué dans la roue R'. Les tiges des pistons et celle du tiroir sont parallèles.

Supposons le cas de la marche avant, le piston étant à un point mort bas, sa manivelle en OM, et la manivelle fictive en CM; la position de la manivelle ou de l'excentrique qui doit conduire le tiroir à son rayon en GT formant avec la manivelle fictive cm un angle wGT égal à l'angle de calage; le tiroir occupant la position indiquée par la figure 518; pour la marche arrière, le rayon de l'excentrique est en CT'; l'angle TCT' formé par ces deux "directions est l'angle de toc; dans cette disposition le tourillon porté par le bras de l'arbre du tiroir et qui s'engage dans la rainure TT' fait l'office du toc du sytème précédent et le fond de la coulisse ou rainure TT celui du butoir et l'angle TCT' est l'angle de

toc, la longueur de la rainure est donc égale à Tangle de toc plus le diamètre du tourillon. Le tiroir sera entraîné dans le sens convenable pour la marche demandée. A Taide du mécanisme que nous avons décrit dans le cours de description et que Ton appelle train épicycloïdal : la machine restant fixe, on peut amener le rayon GT en CT' et opérer le renversement de marche. Pour stopper la machine, il faut fermer le registre et mettre la mise en train à mi-course ; en agissant sur le volant de commande maintenu fixe la machine se stoppe naturellement.

3^ RenTersement de marche avec deux excentriques fixes à dôclenche. — Ce système était celui employé par Tusine du Creusot; mais il n'est plus en usage, il était même assez compliqué par rapport aux autres et exigeait certaines précautions qui ne diminuaient pas ses inconvénients.

Il se composait de deux excentriques E et E' calés sur Tarbre moteur et dont la direction des rayons formait avec la manivelle motrice les angles de calage et entre eux Tangle de toc. La queue de chaque excentrique portait une encoche qui venait tomber sur un bouton t appartenant à une traverse T sur laquelle étaient fixées les tiges du tiroir; les queues d'excentriques pouvaient s'engager ou se dégager des boutons W placés de chaque côté de la traverse T par la manœuvre du mouvement à sonneftte / et /' des bielles 6 et 6' et du levier à poignée L ; on déplaçait à bras le tiroir en manœuvrant le volant V, dont l'axe portait un pignon p engrenant avec la crémaillère c faisant partie de la traverse T. Quand le déplacement du tiroir avait été fait dans le sens voulu de la marche, on enclenchait Texcentrique de cette marche, on déclenchait le volant V» et on introduisait la vapeur.

Pour stopper, il fallait fermer le registre, enclencher le volant, déclencher les queues des excentriques. Quand le volant étiiit enclenché et que la machine faisait encore un mouvement avant de se stopper, le volant prenait une grande vitesse et pouvait

MACHINES A VAPKUK MARINES

blesser les hommes. Cette mise en train exigeait beaucoup de monde et devant être au courant de la manœuvre si on voulait éviter les accidents.

Renversement de marche avec denx excentrique! à calage fixe sans déclenche. — Ce système comporte également deux excentriques dont les rayons oa et or forment avec la manivelle OM les angles de calage Moa et Mor selon le sens de la marche et l'angle de toc aor. Les pieds des bielles de ces excentriques sont reliés aux extrémités c eid d'un secteur cd, ou arc fendu dit de Stéphenson ; dans la rainure de cet arc fendu est ajusté un coulisseau sur lequel est articulée la tige du tiroir, le secteur en se dépla-

çant pour opérer le changement de marche oscille autour des centres a et r des excentriques ; en amenant Tune ou l'autre des extrémités du secteur ou des pieds des bielles, en relation avec le coulisseau de la tige du tiroir, on déplace ce dernier dans le sens de la marche voulu. Ainsi, considérons le piston au point mort bas, par exemple, sa manivelle étant en OM dans la direction de la tige du tiroir, et les rayons oa et or des excentriques symétriquement placés par rapport à cette ligne.

Le secteur étant dans la position cd pour la marche Al doit être relevé pour la marche A il viendra en d'c'; pour ne pas gêner la circulation dans la machine, le secteur est toujours abaissé pour la marche A/^. Dans ce passage de la marche ^ à la marche -R, le tiroir se déplace un peu sur la gauche, mais il revient dans la même position qu'il occupait pour la marche Al.

Prenons maintenant le piston dans une position quelconque, vers le milieu de sa course par exemple, la manivelle motrice étant en OM, les deux rayons d'excentriques occupant les positions oa et or pour chacune des marches. Le secteur étant tou-

jours en bas sur notre figure pour la marche M devra être relevé pour la marche ^îV, Textrémité c décrit dans ce mouvement un arc de cercle autour du point a et vient en c' tandis que l'extrémité d décrit un arc autour du point r et vient en d' sur la direction de la tige du tiroir. Le tiroir se déplace de droite à gauche de la quantité c'd', Torifice du bas vapeur se ferme à l'introduction et s'ouvre à l'évacuation, tandis que l'orifice du haut se ferme à l'évacuation et s'ouvre à l'introduction. Le piston va par suite renverser sa marche et la rotation aura lieu dans le sens de la marche .IV. Les difTérentes phases du secteur ayant été décrites et l'épure en ayant été construite dans le cours de description, nous ne nous occuperons que plus tard des différents change-

ments qu'éprouve le mouvement du tiroir lorsque le coulisseau occupe des positions plus ou moins éloigécs des extrémités de la coulisse.

Pour stopper avec le secteur, il faut fermer la valve, ouvrir les purges des cylindres, ou placer le secteur à mi-course.