MACHINES A BALANCIER A UN SEUL CYLINDRE

En suivant la classification que nous avons adoptée dans cet ouvrage pour les différents genres de machines à vapeur, nous arrivons lout nalurellcment au système connu sous le nom de machine a balancier^ dont nous avons donné une pre-* . mière définition dans le i«' volume (p. 349).

Ce système, que l'on peut considérer comme le plus ancien, puisqu'il élait exécuté par le célèbre Watt, a élé imité d'une manière générale *par tous les constructeurs, non-seulement à la fin du siècle dernier, mais encore au commencement et pendant une graude.partie du sifecle actuel.

S'il n'est pas plus souvent appliqué aujourd'hui , ce n'est évidemment pas parce que le mode de transmission de mouvement du piston à la manivelle, parTintcrmédiaire d'un balancier, est d'un mauvais usage, car une machiné à balancier, bien montée, possède au contraire de grandes qualités, c'est plutôt parce qu'il complique le mécanisme, en exigeant un parallélogramme pour diriger le piston moteur, et qu'il rend par suite l'appareil plus dispendieux.

Employé d'abord dans les machines à un seul cylindre, le système à balancier devint plus tard d'une application précieuse pour les machines h deux cylindres, ou machines de Woolf, qui ont été et qui sont encore très-répandues, commcTéunissant, sans contredit, des avantages appréciés dans la pratique, surtout sous le rapport de l'économie de combustible qu'elles réalisent, et sous le rapport de la II. 1

bonne marche , de la grande régularité qu'elles donnent, quand elles sont bien entretenues. Aussi ne serail-ce que pour la machine à deux cylindres, qu'il importe d*éludier avec soin, nous sommes tenu de décrire le système à balancier qui, d'ailleurs, est également appliqué dans les machines dites à simple effet que l'on voit exécutées sur de grandes dimensions, soit pour effectuer des élévations d'eau, soit pour opérer des épuisements.

Nous croyons, du reste, que lorsqu'on. étudie les machines à vapeur, il est indispensable de bien connaître celle de l'illustre constructeur qui lui a apporté les premiers perfectionnements, et, sous ce point de vue, nous aurions dû commencer par cette machine, qui a^été pendant longtemps le type de toutes celles établies eh France, en Angleterre et ailleurs; mais, comme nous venons de le dire, elle est d'un mécanisme plus compliqué, et par suite elle aurait été, selon nous, comprise moins facilement que la machine horizontale que nous avons choisie pour exemple des principes exposés.

Après avoir lu les explications données dans notre 1*' volume, la description de la machine de Watt devient évidemment beaucoup plus intelligible; les élèves la concevront mieux, et par suite verront plus facilement les fonctions des machines à deux cylindres. Nous avons, pour les mêmes motifs, reporté après celles-ci l'étude de la machine à simple effet, qui aurait également dû précéder, comme étant la plus ancienne, mais qui eût été peut-être encore moins^bien comprise, et plus difficilement expliquée.

Comme bon système de machine primitive à basse pression et à condensation^ qui est toujours connu sous le nom de Watt , nous ne pouvons mieux choisir que la belle et grande machine de Sainl-Ouen, qui , quoique datant de 1828, est encore sans contredit le meilleur spécimen que l'on puisse offrir en ce genre.

Lorsque la Compagnie Ardouin conçut, vers 1^1 y le projet d'établir sur le bord de la Seine, au port Saint-Ouen, un grand bassin, afin d'y garer les bateaux chargés de marchandises, ou lui proposa divers projets pour élever l'eau du fleuve audessus de son niveau le plus élevé; c'est le système de H. Gengembre fils qui prévalut alors; seulement, au lieu d'actionner des pompes élévatoires, le moteur fut disposé pour faire marcher une grande roue à p^dettes, mobile dans un coursier circulaire, laquelle monte l'eau dans le bassin en toute saison, quelle que soit d'ailleurs la différence de niveau de 1^ Seine.

Tout l'appareil , établi dans de bonnes conditiops, répondit parfaitement aux résultats que l'on en attendait; aussi de nombreux visiteurs allèrent voir cet établissement, qui, pour l'époque, était considéré comme très-remarquable sous le rapport mécanique.

La machine, construite par l'importante maison Hick et Rothwell, de Bolton, ne se distingue pas seulement par un intérêt historique, mais encore et surtout par rcxéculion et le bon agencement de toutes ses parties essentielles. Livrée pour la force nominale de 40 chevaux, elle peut aisément en faire 50 et plus. Si donc nous ne la donnons pas pour un modèle à suivre actuellement, comme moteur à vapeur, cela tient, non au mode de construction, loin de là, mais bien au système en lui-

même, c'est-à-dire à Vapplication de la basse pression, sans détenu, qui, comme on sait, a le grave inconvénient de consommer beaucoup de combustible , et qui , par suile, malgré l'avantage de la régularité du mouvement, ne peut être employé aujourd'hui dans la plupart de nos contrées industrielles, à côté de moteurs d'un système plus économique ou moins compliqué.

Qu'on le remarque bien, au reste, supposons que Von applique à cet appareil une pression plus élevée et l'expansion ou la détente variable , on aura un fort bon moteur qui .réunira les meilleures conditions d'économie, de marche, de solidité et de durée. Or, d'après ce qui a été vu précédemment, et ce que nous avons encore à dire sur le mode d'emploi de la vapeur d'eau comme force motrice , il n'est pas difficile de reconnaître qu'avec de tels modèles, nos jeunes ingénieurs seront parfaitement en mesure de projeter et d'exécuter de très-bonnes machines à vapeur, selon les circonstances, selon les localités ou les demandes des manufacturiers.

Il faut bien le répéter, la machine à balancier bien entendue, bien construite, sera toujours regardée comme une sorte de monument qui, dans une usine, occupe la meilleure place, et se trouve en tète de tout le matériel qu'elle doit aciionner. C'est surtout dans les grandes puissances qu'elle est d'un bon aspect, qu'elle reprè'' sente réellement, et forme un coup d'oeil monumental.

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MX COBBXX^SATZOB

CoDStroite par MM. HICK et BOTHWELL, de Bolton

(PLANCBJB S6)

ENSEMBLE DE LÀ CONSTRUCTION

La fig. V^ représente la partie principale de la machine, le cylindre à vapeur en coupe verticale et le mécanisme en vue extérieure. Toute la partie située au-dessous du sol, comprenant les pompes et le condenseur, n'a pas été reproduite sur ce dessin, ayant déjà été décrite précédemment (1" vol.), avec les divers systèmes d'appareils d'alimentation elxle condensation.

La fig. 2 est une section perpendiculaire à la première , et faite devant le cylindre, du côté de la distribution.

Cette machine à balancier est composée d'un cylindre moteur A, monté verticalement sur un socle en fonte B, qui est fixé directement sur un fort massif en maçonnerie. Le piston C, qui s'y meut, est relié par sa tige a au balancier D, par l'intermédiaire d'un mécanisme spécial appelé parallélogramme, ayant pour objet de compenser le mouvement en arc de cercle du balancier, comme nous le décrirons plus loin avec tous les détails nécessaires.

Le balancier est une forte pièce de fonte méplate, munie en son milieu d'un tourillon &, par lequel il repo'se sur deux paliers fixés latéralement sur un entablement en fonte E, qui est d'abord appuyé sur deux colonnes F, et relié ensuite avec les murs en maçonnerie qui forment le local de la machine.

A l'autre extrémité du balancier est assemblée, par articulation, la bielle G, qui commande la manivelle H, montée sur l'arbre moteur I.

Ce dernier porte, comme à l'ordinaire, Tcxcentrique qui actionne le tiroir de distribution, et le volant régulateur J, ainsi qu'un fort pignon d'engrenage correspondant à une grande couronne à denture intérieure, rapportée sur les bras de la roue élévatoire que la machine est appelée à mettre en mouvement.

A part le balancier, qui doit êlre considéré ici comme organe nouveau, on remarquera que la bielle est d'une forme toute spéciale qui est généralement conservée encore aujourà'hui pour toutes les machines fixes dites à balancier. Au lieu d'être en fer, cylindrique où méplate, comme celles que nous avons eu l'occasion de montrer, celle-ci est en fonte, d'une seule pièce, composée de trois parties distinctes que l'on peut désigner par : les deux têtes et le corps. La tête supérieure est une fourche analoguje à ce que l'on a pu voir précédemment, et qui s'assemble sur l'axe à deux tourillons dont le balancier est muni à cet effet. Celle inférieure présente une masse évidée pour l'ajustement des coussinets et le passage du bouton de la manivelle; elle est surmontée d'une partie méplate en vue de sa juxta-position devatrt la manivelle au moment du point mort inférieur. Enfin, l'intervalle de ces deux parties ou le corps présente quatre nervures en croix, renflées et reliées transversalement par de forts congés.

Si l'on cherche à se rendre compte de cette forme particulièrement préférée pour les machines h balancier dans le but d'obtenir une grande rigidité et d'éviter les vibrations, on remarque que dans ce système la bielle est relativement plus longue que dans les autres, ce qui conduit déjà à lui donner une forme spéciale, capable d'empêcher sa flexion : les quatre nervures du corps atteignent parfaitement ce but tout en ménageant le poids total de la pièce ; et puis (pourquoi ne pas le dire?), cette forme qui est inhérente à l'espèce de matière, c'est-à-dire au mode de fabrication de la fonte^ est d'un aspect tellement heureux et se marie si bien à «.celle du balancier, que l'on aurait beaucoup de peine à en adopter une autre, bien que cela fût possible, à la rigueur.

Pour revenir à la disposition générale de la machine, nous dirons que le balancier est le point d'application de tous les mouvements nécessaires aux appareils de service, et présente en cela une facilité que l'on ne possède pfis au même degré avec les machines à mouvement direct, verticales ou horizontales. Toutefois, le tiroir de distribution conserve, comme on l'a fait remarquer, son organe spécial de commande, à cause de ses mouvements qui sont croisés par rapport à la marche du piston.

La seconde tige K, parallèle à la première a, commande le piston de la pompe à air de l'appareil de condensation. Cette tige est rattachée au balancier par l'intermédiaire du parallclogiamme comme celle du piston moteur et reçoit, comme elle,

une marche reclîligne. Suspendue .in milieu ile la distance du tonrillon b et du point d'atfache du pistOn h vapeur, elle n'effectue que la moilic de la course de ce dernier.

La Iroisiùnc iii;cL, qui vient après, commande la pompe alimentaire, celle môme qui a été rt'iiii sinliie pi. 13, rip. 9. Son point de suspension est au quart du rayon dubalancif'j-, d'ui'i sa course oï^I dans le même rapport avec celle du piston à vapeur.

Unequaliii'iiii' ti^cM.sii^giomlueà l'autre bras du b^ancier, commande la pompe h. eau, ou pompe de puiu, destinée à fournir l'eau employée à la condensation. Cette tige est dirigée en ligne droite par un parallélogramme, comme celle de la pompe à air.

Pour terminer ce premier exposé de l'ensemble de la machiné, il reste à décrire la disposition des tiroirs de distribution qui difTëre presque complètement de ce qui a été décrit jusqu'ici, si ce n'est le tiroir de Watt (L i", p. 378), dont ils sont le perfectionnement.

En se reportant aux fig. 1 et 2 de la planche 26, on reconnaît que tout l'appareil de distribution est renfermé dans une sorte de bàli décoratif, d'ordre dorique, composé d'un fionlon, et de deux colonnes qui semblent s'appuyer sur un socle dépendant de celui B qui supporte le cylindre. Le fronton renferme une première boite à vapeur N, en communication, par un petit canal c, avec la partie supérieure du cylindre, et le tiroir d coiTespondant. Une seconde boite M', d'une construction semblable, se trouve ménagée h la partie inférieure pour le bas du cylindre ; le tiroir d' qu'elle renferme est rattaché au premier par une tige «, passant dans un canon creux f qui joint les deux boites, et ce second tiroir est lui-môme relié intérieurement au mouvement de l'excentrique par un mécanisme que nous allons expliquer tout à l'heure.

En se rappelant ce qui a élé dit à propos du tiroir de ^Vatt, od comprendra aisément comment ceux-ci fonctionnent.

Chacun des tiroirs d et d', représentant exactement les extrémités du premier système, se compose, en effet, d'une bande plaie roiulue avec une cloison et une partie demi-cylindrique qui glisse dans une garniture d'étoupe disposée à l'intérieur de la boite. Celle garniture, tout en retenant le tiroir, a surtout pour effet de séparer nettement les deux parties de la boite, qui coiTCspondent alors respectivement à l'entrée et à la sortie de la vapeur.

Celle-ci est amenée directement des générateurs dans la double enveloppe du cylindre h l'aide d'un conduit g, fig. 2, assemblé avec une tubulure fondue avec la chemise A' du cylindre. Après avoir circulé dans cet intervalle, elle pénètre par un orifice spécial h, dans la boite supérieure N, fig. 1, au-dessous du tiroir, autrement dit, dans la partie inférieure, par rapport à la garniture ; mais cette partie est en relation permanente avec la partie supérieure de la deuxième boite N' par l'une des colonnes, celle 0, qui est creuse et constitue un tuyau de conduite pour la répartition uniforme de la vapeur dans les deux boites.

Il résulte de cette disposition que, comme dans celle adoptée par WatI, la vapeur est distribuée par les bords intérieurs du tiroir (considérant les deiu d et d' comme

n'enfaisantqu'un), tandis que la sortie s'effectue par les arêtes exlérieures. Mais ici on Iroiive comme perfectionnement important que ie tiroir n'est pins disposé pour former conduit à réchappnmenl, lequel s'effectue par un passage tout à fait indépendant, c'est-à-dire par la seconde colonne 0', qui est creuse comme la première, el met les parties extrêmes des boites N et N' en commimicalion entre elles, el avec le condenseur, par un tuyau 0*, qui s'adapte h une tubulure ménagée à la partie inférieure du coffre N'.

Prenant pour exemple la position adoptée sur la pi. 36, le piston monte, poussé par la vapeur qui est introduite dans le cylindre par l'orifice c'. La vapeur du coup précédent s'échappe en passant par l'q;-ifice c qui )a laisse arriver dans la partie supérieure de la botte N, d'où elle se rend au condenseur par la colonne d'.

Ces deux tiroirs, qui fonctionnent réellement comme un seul, sont complètement solidaires avec la tige e, à laquelle le canon f forme seulement un passage libre qui établit la communication d'une boite h l'autre, en évitant des boites à étoupe. Le canon creux est bien assemblé par une garniture avec la boite inférieure N'; mais c'est un assemblage immobile, et qui a tout simplement pour but de compenser les effets de la dilatation.

La tige e, dépassant d'une cerlaine quantité le tiroir inférieur d', eet assemblée, par articulation, avec une autre tige e' qui traverse un canon ou douille creuse t, fixée avec la boite N'. Au delà, la tige e' est boulonnée a^ec un autre canon creux j, qui reçoit le mouvement de va-et-vient fourni par l'excentrique, et se déplace en glissant par une garniture d'étoupe sur le canon fixe t. Celle disposition, que nous retrouverons encore, est très-ingénieuse, et peut être justifiée en quelques mots :

Elle permet d'éviter une garniture fixe renversée, qui serait nécessaire sans cela, à cause de la commando en dessous.

Le canon mobile j p<irtc latéralement deux tourillons par lesquels il est relié, an moyen de deux petites liielles k (fig. 2), avec deux bras de levier I, solidaires d'un axe horizontal P, qui porte extérieurement, et d'équerre avec les précédents, un bras de levier sur lequel la barre de l'excentrique vient agir. C'est une disposition que nous avons déjà rencontrée, et qui peut être comprise sans s'y étendre davantage. Faisons remarquer seulement que l'arbre P est muni d'un bras à conlrepoidsi", pour équilibrer le poids des tiroirs et de leur équipage.

Le canon j, quoique enlevé par les bielles k qui compensent l'oscillation de l'arbre P et des leviers l, est guidé très^xacleiuent dans son mouvement rcctilîgne par une boite à coussinets j', fixée près du socle du cylindre.

Quoique cette machine ne fût pas destinée à faire un travail demandant une trèsgrande régularité de vitesse , cll^ n'en a pas moins été munie d'un modérateur à force centrifuge ou pendule conique Q, qui reçoit directement son mouvement de l'arbre principal à ïaide d'une paire de roues d'angle. Il est, à cet effet , monté sur un b&ti en chevalet (y, pos6 à cheval sur cet arbre tout près de son premier palier. Ce régulateur, par un mécanisme de renvoi , que nous détaillons plus loin, agit sur

un papillon ordinaire^ placé à TouYerture du canal h qui fait communiquer T^nveloppe avec les boite» de distribution (i).

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

Cylindre a vapeur. — Il est composé d'un corps principal Â, ajusté à l'intérieur d'une chemise k\ Sa partie supérieure est munie d'un cordon en saillie joignant sur une partie correspondante ménagée à l'enveloppe; sa partie inférieure est garnie d'une bride par laquelle il repose aur le socle, et qui sert également de repos à cette enveloppe, dont le bord inférieur porte une bride semblable. Sa partie supérieure en est également munie pour fixer le couvercle A*.

Le socle B forme le fond du cylindre, et porte le canal inférieur & d'introduclion. Le canal supérieur c appartient à l'enveloppe , mais il est continué par une forle échancrure dans le couvercle A*. Ce dernier présente une masse évidée, pour diminuer le refroidissement.. Plus tard des constructeurs, et principalement M. Farcot, adoptant la même disposition, ont chauffé le couvercle en y faisant arriver de la vapeur.

Le piston Ci qui se meut dans le cylindre, est d'une construction qui n'est plus admise aujourd'hui^ mais- que l'emploi de la vapeur à basse pression permettait d'appliquer. Il est formé d'un disque en fonte à la circonférence duquel est ménagée une gorge que Ton garnissait de tresses de chanvre. Néanmoins, la lèvre supérieure de cette gorge est formée d'une couronne' mobile^ que Ton fait descenitre à volonté, au moyen de boulons, pour donner du serrage à Téloupe, après quelque temps de marche. Cette opération se répète plusienrs fois, après quoi il faut renouveler entièrement la garniture.

Ce système, favorable à la conservation du cylindre, ne peut tenir avec de la vapeur à haute pression, dont la température est suffisante pour brûler, ou au moins dessécher le chanvre. En supposant que l'on voulût encore établir une machine à basse pression, on n'en remplacerait pas moins le chanvre par une garniture métallique, élastique, qui n'exige pas autant d'entretien ni de visites aussi fréquentes.

L'assemblage du disque, ou corps du piston, avec la tige a se fait sur une partie conique lisse, ménagée à la tige, au moyen d'une clavette pour laquelle une sorte de moyeu saillant est réservé au piston. Ce moyeu ne peut être vu sur le dessin, attendu qu'il est dissimulé par la bague mobile foimant presse-étoupe à la garniture.

Faisons remarquer que l'enveloppe est munie d'un manomètre à mercure et à air libre m, du système décrit 1. 1"% p. 256, fig. 39. Comme elle reçoit directement la vapeur de la chaudière, pour la distribuer ensuite au cylindre, c'est une excellente précaution pour savoir à tout instant si la pression s'est conservée dans le parcours qu'elle effectue de sa source au récepteur.

(1) Le sens de la rotation de la machine, qui est indiqué sur le dessin par des flèches exactement en relation les unes avec les autres, est contraire à ce qui a lieu à Saint-Ouen , la disposition de la commande ayant exigé que la machine tourn&t : le volant rabattant sur le cylindre.

$ MOTEDHS Â VAPEUR.

DnnuiPTioii, — li^jeu de celte partie de ta machioe ayaot été expliqué pt|i& haut, il ne reste que quelques détails à faire conoallre.

On a déjà remarqué que les deux tiroirs il et d' sont, non-seulement guidés, mais* que la garniture circulaire qui les retient doit aussi servir à étancher les deux parties de la boite affectées respectivement à l'entrée et h la sortie de la vapeur. -

Celle garniture étant faite avec de l'étoupe, qu'il faut pouvoir serrer à volonté, est retenue entre un rebord fondu avec la boite N et un segment métallique mince que l'on fait appujcr de l'cxtérienr au moyen de liges taraudées e'.

Ia tige e, qui réuail les deux tiroirsi est terminée à son extrémité supérieure par , une embase et une partie taraudée pour recevoir l'écrou au moyen duquel le tiroir d est fixé. Hais son extrémité opposée devant rester lisse, pour la possibilité de rciimi.iiiclioiiir Ni, eUe est clavelée avec une douille e*, laquelle porte alors une embase conlic !ai]iiL'lle le tiroir d' est serré par un boulon, qui est aussi clavelé uvec celte donilk>, ci uuquel la lige e' est assemblée à charnière.

L'excentriqHi^ <)o!il la construction est analogue i ce que l'on a pu voir tkns les exemples préci;dc'nl>, a pour bielle ou barre une espèce de châssis triangulaire, composL- cit.- deux ciilt'S en ferméplal, céunis intérieurement par des croisillons cintrés pour en assurer la rigidité. L'extrémité de ce châssis se termine par une cbappe d'accrochage qui peut être facilement dégagée du manneton appartenant h l'axe P, attendu que les tiroirs doivent être mis en mouvement h la main pour mettre la machine en marche. Pour cela, le même axe est muni d'un levier h poignée par lequel on le fait osciller aûn de déplacer les tiroirs.

Faisons ohsi'rvLr que cette disposition se rencontre rarement dans les machines fixes modernes; on met en traia à l'aide d'un simple robinet ou d'une valve d'in- IroJuction, le pi^lon dans une position intermédiaire, soit qu'on ait pris soin de l'y iirrètei', soit qu'on l'y amène en agissant sur la. volant, à la main ou h l'aide d'un treuil, suivant la liimension du mécanisme.

Balancieii. — Le balancier doit pré»Hter une très-grande solidité et se trouver surtout piirfiiileinent en rapport avec les efforts qu'il est appelé à trausmcllie; la nipliire de lU'l oriiane est un accident à la fois très-possible et trés^grave : il est possible parce qu'il est soumis à une résistance transversale qui peut se niulliplier beaucoup par un choc; il esl grave, parce qu'il peut entraîner la destruction de plusieurs autres pièces de la machine.

Le balancier est formé d'un panneau, relativement mince, mais armé sur ses bords et au milieu de sa largeur de nervures qui augmentent notablement sa résts- ' imce. La partie cenlrnle, où s'ajuste l'axe b par lequel il repose sur ses supports, est garnie de chaque côté d'un moyeu ou mamelon saillant de façon à rendre son assielle sufllsanle sur cet axe, et qu'il ne déverse pas. Celui-ci est en fonte de fer, à huit pans dans la partie qui s'ajuste dans le balancier, et conique aux parties extérieures, qui se terminent par des tourillons.

L'effort pris pour mesure de la résistance du balancier est la pression de la vapeur sur le piston, effort qui s'exerce, en effet, à l'une de ses extrémités, suivant les deux sens du mouvement, tandis que l'autre cxtrémilc surmonte une régis-

tance égale, opposée far le travail à accômpUr, et aussi dans deux direclions allernativemenl contraires.

Cet organe ayant alors pour point d^appui le milieu de sa longueur, et supportant des efforts parallèles et égaux par ses deux extrémités, est considéré comme un- ^plide encastré, soumis à une charge transversale qui s*exerce à une certaine distanee du point d'encastrement. La forme qui lui est attribuée est dite, (Faprès cela, à*ègaU rlttstamee^ l'effort maximum s'exerçant sur la section transversale h l'endroit du toorillon, section qui possède aussi le maximum de largeur.

En donnant, vers la fln de cet ouvrage, des notions sur la résistance des matériaux qui concernent les principaux organes des moteurs à vapeur, nous démontrerons facilement qu'une pièce disposée comme un balancier résiste bien davantage par sa dimension parallèle à la direction des efforts que par celle perpendiculaire, ce qui explique pourquoi on donne beaucoup de largeur au balancier et peu d'épaissenr, relativement, par économie du poids de la matière employée.

Les nervures qui bordent les deux rives du balancier tiennent se raccorder h chacune des extrémités, où, par la réduction de la largeur, la pièce devient complètement ronde, se terminant par une embase circulaire et par un tourillon longitudinal dont nous allons expliquer les motifs. ,

Chacune des exhrémités du balancier doit être mnnic de deux tourillons n pom* la suspension du piston et de la bielle. Souvent ces tourillons sont formés d'un simple bout d'arbre passé au travers du balancier, qui est, à cet effet, terminé par un mamelon cylindrique, semblable à celui dans lequel est ajusté l'axe central b. liais ici, par un louable excès de précaution de la part des constructeurs, chaque tourillon n est formé d'nn anneau, ou virole en fer forgé; qui porte alors les deux collets latéraux et s'emmanche librement sur le tourillon longitudinal par lequel le balancier est terminé; Il est ensuite retenu par une embase sphérique*n^ fixée elle-même par un boulon à télé noyée et affleurée^ lequel est clavelé dans le balancier.

Le mérite de ce mode d'assemblage est de laisser chacun des tourillons doubles libre de s'équilibrer, ou plutôt de se niveler, par rapport aux pièces qu'ils supportent, puisque chaque virole dont ils font partie peut céder en tournant sur le bout dtt balancier. On a quelquefois mieux fait encore, en remplaçant la partie cylindrique du balancier par un fort boulon en fer que l'on y .introduit longitudinalement; l'embase nf en forme alors la tète, et, on le retient solidement par une clavette transversale.

Ces denx dispositions étant dispendieuses, on les remplace souvent par un simple bout d'arbre introduit transversalement, et, avec du soin, on parvient encpre h construire dans de bonnes conditions.

Cest suivant ce dernier mode que sont montés les tourillons o, & et o% des tiges K^LetM.

ParalUlogràmmb. — Le nom attribué à ce mécanisme, qui permet à la lige du piston de conserver sa direction verticale, nonobstant l'arc de cercle engendré par le balancier, vient de ce qu'en effet il est composé, théoriquement, de quatre pièces n. • 2

articulées, égales de loogueor deax & deux et conterraDt leur parallélkme daas toutes les positions qu'elles occupent.

La lige du piston est terminée à sa partie supérieiire par une douille rapportée p, dans, laquelle est emmanchée, d'équerre avec la tige, une traterse 9, dont les extrémités sont terminées par des tourillons qui correspondent, «comme écarlementi à ceux n du balancier. Cette traverse se trouve suspendue à ce dernier par deux pièces latérales R, que Von appelle liens, et qui sont composées chacune d'une bride en fer fermée dans laquelle sont ajustés des coussinets pour recevoir les tourillons de la traverse et du balancier; l'écartement de ces coussinets est maintenu par dès entretoises serrées par une clavette et deux mentoonets.

Les tourillons 0, de l'axe situé au milieu du même bras du balancier, sont assem« Ués de la même façon avec deux autres liens R^ d'égale longueur, que nous appellerons liens postérieurs, qui sont d'abord réunis par uqe première traverse 9^, pour la suspension de la tige K de la pompe à air, et ensuite, à leurs exttémilés inférieures, par une seconde traverser, dont le milieu forme un anneau allongé afin de laisser passer cette tige.

Les deux liens R, et ceux postérieurs R^ rattachés aux tourillons 0, forment les deux petits côtés du parallélogramme ; le balancier représente l'un des deux grands côtés, Tautre est constitué par deux tringles S qui réunissent la traverse r avec celle ç du piston.

Les quatre angles de ce parallélogramme étant articulés, il faut, pour qiie celui représenté par la traverse q se maintienne sur la verticale engendrée peur le mou* yement du piston, que celui formé par la traverse r, soit dirigé conTenablemenf à cet effet. Or» le tracé géométrique dénuHitre que, pour obtenir ce résultat, le cèntite d'articulation de la traverse doit décrire un arc de cercle semblaUè à celui en^fendré par le centre du tourillon 0, dans son mouvement àyec le balancier.

Comme nous le montrons plus loin, cet effet est obtenu en reliant la traverse r avec deux guides T qui ont pour points fixes deux supports s appartenant k Fentablement E, et pour longueur la distance dés tourillons ^ et 0 du balancier.

Résumant les fonctions de ces divers organes, noUs disons :

Les tourillons n et 0, qui constituent deux des angles du pairallélogtammei décHvent des arcs de cercle ;

La traverse 9, le troisièpie angle, se meut en ligne droite;

La traverse r décrit un arc de cercle semblable à Celui du tourillon 0, mais en sens contraire; cet arc est à la fois une conséquence du mouvement génénl, et se trouve forcément accompli par l'oscillation des liens T, dont le point central d'oscillation est fixe, et indépendant des autres pièces en mouvement.

Remarquons encore que le point choisi sur les deux liens postérieurs, pour placer la traverse 9^, n'est pas indifférent. U est placé justement sur une ligne qui passe par le centre d'oscillation b du balancier et celui de la traverse q du piston, ce qui fiiiit qu'il se meut aussi #n ligne droite.

Les fonctions de ces différentes parties du parallélogramnie seront bien comprises à l'aide du tracé géométrique flg. 9Sf page iS.

D^on point 0, pris sur une droite horizontale oa', on trace un arc de cercle avec )a demi-longueur du balancier, ou, plus exactement^ avec la longueur du bras qui correspond au piston à vapeur, si les deux bras n'étaient pas égaux.

Traçant ensuite deux parallèles à o a^ de chaque c6té de cet axe, et à une distance égale à la demi-course de piston, Tare de cercle se trouve limité aux points a et a*, et les droites oa et oa^ con^spondent aux positions extrêmes du balancier, comme celle o a' correspond à sa position moyenne.

La première chose à déterminer est la ligne d'axe du piston, laquelle doit être placée sur la verticale MM\ passant par le milieu de la flèche de l'arc ac^a^. Il en est de même de Taxe vertical passant par le centre de l'arbre moteur qui se trouve habituellement à l'autre extrémité, et des autres organes qui prennent également létlr mouvement sur le balancier. ; '

Ceci fait, supposons le balancier à la partie supérieure de son amplitude , son axe en oa\ les deux liens R sont représentés par une seule ligne droite ac, qui joint le point a et le milieu c de la flèche de l'arc^ lequel point c est alors la projection de l'axe de la traverse q de la tige du piston.

Le plus ordinairement, pour une machine à un seul cylindre, on prend pour centre des deux liens postérieurs R^ le milieu du rayon du balancier^ soit le point h, par lequel on trace alors une parallèle hdk ac, pour avoir la position correspondante de ces deux liens; puis, par le point c, on trace, parallèlement à la ligne d'axe aot une droite cd qui complète le parallélogramme pour la position supérieure du piston, et correspond aux deux tringles S (voir pi. 26).

Cette première position déterminée, on obtient facilement les deux autres principales, celle moyenne et celle extrême inférieure; il suffit de remarquer que le sommet a du parallélogramme reste constamment sur l'arc de cercle dubalancier et parvient en a' et a', tandis que celui c ne doit pas quitter la verticale MM' du mouvement. Qn trouve alors les positions successives aV et a^(? du premier lien ac, en décrivant des points a' et a*, comme centres, des axes de cercle avec ac pour rayon; ces arcs coupant la droite MM' aux points (/et c^ on mène par ces deux points des parallèles cfd' et c'cP aux positions correspondantes oa^ et oa^ du balancier; enfin, par les points V et 6*, qui indiquent le déplacement du point h sur l'arc b V^ décrit du même centre d'oscillation o, on trace les droites Vd' et &'cP respectivement parallèles à aV et à a^c^^ et le parallélogramme est complètement déterminé pour les trois positions principales.

Cette détermination a surtout pour but de trouver le rayon du guide T (pi. 26); qui doit, en résumé^ forcer le mécanisme à^ produire son effet, en maintenant le sommet c sur la Ifgne d'axe M M^

Pour trouver ce i-ayon, il suffit de renuirquer que l'arc de cercle qu'il doit décrire passe par les points d, d^ et d', et de plus, par la position symétrique de ces points, que le centre fixe d'oscillation de ce rayon sera situé sur la droite d' tf^ menét; parallèlement à Ott'. On joint alors d avec rf', ou d' avec rf*, par une droite, et la perpendiculaire élevée sur le milieu de cette droite rencontre la ligne (/df en un point qui est le centre cherché.

Le point d*altacbe b des liens postérieurs étant pris sur le imliea du rayon da balancier» le centre d'oscillal|on qui vient d'être déterminé est précisément le point c% snr la verticale MM'» qui Représente déjà la traverse du piston au milieu de la course. Les positions principales du guide T sont alors (/d, tfd^ et cfdP.

Si le point b eût été choisi plus près du centre o, le point fixe du gnide T se lût trouvé reporté en dedans de la verticale MM^; si ce point fr eût été, au contraire, plus rapproché de Textrémité du balancier, celui du guide T fût tombé en dehors, attendu que :

La longueur c'a, du guide à centre fixe^ est ègule à la distance ob amtprise entre le centre o d'oscillation du balancier et celui h, choisi pour point Rattache des guides posti^ rieuf*s.

Il ne faudrait pas conclure de là que la position du point b est absolument indifférente ; il est, au contraire, urgent que o 6 ne soit pas moindre que la moitié du rayon qa du balancier, et cela, parce que, tout satisfaisant que soit le résultat du mécanisme, il n*est pas rigoureusement exact en théorie, et qu'il s*en rapprochera d'autant plus que Tare bb^b* différera moins de aa'a^.

Mais en plaçant b au milieu deoa, la rectitude requise pour le mouvement de la lige du piston est tout à fait suffisante pour la protique. Tel est tout le mécanisme du parallélogramme de Watt.

Examinons maintenant une autre propriété très*ulile qu*il possède.

Si l'on dispose un ou plusieui*s liens entre ceux ac et 6d, en les articulant au balancier et au guide cd, de façon qu'ils se meuvent avec l'ensemble du parallélogramme, les points de ces liens, déterminés par l'intersection d'une droite joignant le point d'attache c du piston à vapeur, dans n'importe quelle position , avec le centre o du balancier, se meuvent aussi en ligne droite.

Soit, par exemple, un lien additionnel b' d*, placé entre les deux premiers, le point ft résultant de l'intersection de b' dP avec o c, jouit de la même propriété que celui c; et si on y attachait une tige, elle serait dirigée en ligne droite, suivant ff^f^*

Par la même raison, l'intersection de cette ligne oc avec les liens postérieurs bd

fournit un point e qui se meut encore en ligne droite : c'est celui dioisi pour la traverse g' (pi. 26], à laquelle est suspendue la tige de la pompe à air, et, par ce fait particulier que b est le milieu de oa, e est aussi le milieu de bd.

Cette propriété est particulièrement utilisée pour les machines à deux cylindres et à balancier, dans lesquelles un lien central est ajouté pour y suspendre la tige' de l'un des deux cylindres, qui sont placés à côté l'un de l'autre. Prenant le même tracé pour exemple, s'il s'agissait d'une machine à deux cylindres, le pn^mier serait rattaché en c et aurait cc^ pour course^ comme pour la mackîoe actuelle, tandis que le second aurait sa traverse en f et pour course ff^ : c'est ce que nous aurons amplement Toccasion de démontrer plus loin.

Pour terminer ce qui regarde la machine de Saint-Ouen, on remarquera que la tige M de sa pompe à eau (pK S6) est aussi reliée à un parallélogramme analogue au précédent, mais plus. simple, puisqu'il n'a que cette tige à diriger. U n'est, en eifet, composé que des deux liens postérieure R* auxquels est assemblée la

tnTCrw 4* de la li^ M, et des deux guidea T rattachés & la traverse à anneau r*. CettvaddîtioDd'an pitrallélo^ramme spécial pour la pompe à eau ne se rencontre pai ordinairement; elle permet ici d'éviter un guide spécial pour la lige, et lupprime une articHlaiion. La pompe k eau se . trouve tout à fait isolée des autres organes de la machive, qui n'a pas non plus de plaque de Tondation générale.

Fig. M.

ApTAHEa DE COHDBKSATtOH, POMPES A EAU FROIDE £T ALIKENTAIRE. — L'appareil de

condensation appliqué à cette machine peut être complètement expliqué à t'aide des exonples qui ont été donnés précédemment ( pi. 14).

Cet apparu se trouve logé au-dessona du sol de la machine, dans un vide résené anmaasU',' entre les colonnes F et le cylindre moteur;. il est composé d'un corps de pompe et du récipient condensateur, tous deux séparés et plongés dans une caisse conrtamment rem^ie iFeau. L'eau injectée dans le condenseur est asfrirée direc-

t^ent à l'aide d'un tufau qui plon^ dam la Seiive, dsni le niveau «Bt à imh 4t hauleur; un second lu;au semblable, également muni d'un robinet, penpetjM^ de prendre directement l'eau d'injection dans celle maioteaue dans la bAdie^ qui a d'ailleurs pour objet de noj^er les joiol^. et de, conserver ptus de frticbntr ^ TapparelL ■ : r , . ,

La pompe alimentaire (représentée en détail, [d. 13), est commandée par la tige ou bielle L, dont l'eitrémilé supérieure est rattachée au balancier, tandis que celle opposée est assemblée, par arliculalion, avec la lige du piston de la pompe. Celles» csittaiâe fc la bAcho où se trouve plongé l'appareil de condennUon, et prend ion cait dans une cuvcllospi^cifilo qui roçoil l'eau tiède élevée par lapbmpo ft'iir. On a vu que l'eau élevée par In pompe ulimentalre est dirigée sumn sppan^Iaaloiniilenr (pi. 13, l\g. 6) élabli gui' chacun des corps de ebaudiira. '

La pompe élévalolre. destinée h. (ouniir Teau qui remplit constaminent la bêche où sont plongés le condenseur cl la pompe & air, est appliquée k tontes les machines à condonsation dans lesquelles l'eau froide ne peut parvenir directement. Ainsi, lorsque le niveau du bassin on du réservoir d'eau n'est pas à plus de 4 àJlmétrea de profondeur, le conilcnfiour peut s'alimenter par un simple lujau. Quand, au cuntmire, la profondeur dépasse S hG mètres, Il est nllle d'appliquer une pompe spiSclnle.

MtCAstsiic DU ntctiuTEuit. — Comme cola M hit encore géntnlcmenl. le régulateur k force centrifuge Q est appela li a^lr sur vn papillon placé sur l'ouverture du tonal h, an point même de sa commauicallon avec la botte de distribution.

L'axe vertical de oe régulateur est monté inr un chevalet en fonte (f, dont les pieds embrassent rartnv moteur qui, pour le commander, porlo une couronne dcn(4e en den parties. Le rapport entre cette roue et le pignon d'angle avec lequel elle engrine, est calculé de façon que l'axe du régulateur effectue 34 révolutions par minute, lundis que l'arbre de In machine n'eu exécute que 18 dans le môme temps, k l'élul normal. Cotle augmentation de vitesse csl justifiée par ce Aill que les branches du régulateur, déjà lrËs>grandes pour 31 tourt>, devieudraleot réellement en dehors de la pratique à 18.

La mobilité du manchon t, sous l'ititlucnce des variations de vitesse de la machine, et par suite du régulateur, est transmise ù lu vulve d'introduction par un syitimc de tringles articulées, dont l'une u traverse l'axe même du régulnlcur qui forme un cuuon creux dans sa partie supérieure.

Oellc tringle est assemblée à rappel avec une petite virole qui peul gllsier dans l'arbre creux et se trouve liée, par une cluvelle, avec le manchon extérieur I. Une rainure longitudinale, pratiquée dans cet axe pour le passage de la claveltei permet au manchon t, en s'élcvant ou en s'abaissantavec les branches à boulets, d'enlrolner avec lui la virole intérieure, qui, à son tour, fait mouvoir la lige u, laquelle peut se déplacer verticalement avec celte virole, mais sans la suivre dans le mouvement de rotation qu'elle partage avec le mancbou extérieur t. ' La llgé u, suivant qu'elle s'élève ou s'abaisse, fait osciller un axe «, monté sur des supports fixés à l'entablement, et qui porte il cet effet un petit levier hoiUonlal u',

anquel l« mttne Mge u e»t ajoemblée -p&t articnlalion. Cet ue v est muni h son ttlrémité op^rosée d'un levier semldable v', ({ut, osciUanl arec lui, fait mouvoir la lige verticale i, dont l'extrémité inférieure est reliée i une petite manivelle mofttée sur Taxe du papillon ou de la valve qui règle l'introduction de la vapeur.

Tout ce mouvement est équilibré par un levier à contre-poids v*, appliqué sur l'axe V. De plus, les deux tiges verticales sont munies de masses pesantes u* et sfi pour en maintenir la rigidité.

E^EVBU DU KORTAGB. — L'établïssemenf général d'une macbîne k balancier efit -assez différent des autres systèmes pour mériter une mention spéciale.

Le pluEt souvent ces macbincs ont pour pcûnt d'appui une base unique : c'est' une excellente condition que l'on doit chercher à remplir autant que possible, et dont nous donnerons des exemples. Hais , le développement très-élendu de ce 8|stème oblige parfois à disperser en quelque sorte les points d'appui, en les confiant k la st^ililé plus ou moins parblle du bâtiment. Celle qui nous occupe en «st un exara[48.

Ainsi l'ensemble du cylindre et de la distribution forme une masse qui a pour bue uA massif en maçonnerie, tr&s-sotide du reste, maïs qui est néanmoins isolé de celui sur lequel s'appuient les colonnes F, & cause de la fosse qu'il faut réserver pour l'appareil de condensation. Ce dernier est eu effet détaché des autres parti<eSt et n'en devient solidaire que par la haison des différentes masses de maçotmerie qui les supportent.

De toute laçon, le cylindre doit être parfaitement assis sur sa base et assujetti par des boulons, dits de fondation, qui s'enfoncent profondément dans le» (ùerres de taille où ils sont arrêtés par un trW-fort clavelage.

L'enlablemenI E, sur lequel sont posés les paliers du balancier, a powr points d'appui principaux les deux colonnes creuses en fonle F, par l'intermédiaire d'au. contre-entablement transversal E', dont les extrémités vont se sceller dans les murs; les colonnes sont elles-mêmes appuyées sur le massif en ma(oonerie. Cet entablement, qui représente un cadre ouvert pour le passage du balancier, est muni, i chaque extrémité, de branches E^, qui vont se sceller dans les murs, da façon ft concourir, avec la traverse E', à prévenir les dé^cements borlzontaux.

L'entablement principal E est relié avec la traverse E' par des boulons y, pour le»quels des bossages, avec empâtement nervé, ont été réservés à la traverse. Les colonnes F sont réunies à cette dernière par de gros boulons courts, claT«tà dans chacune des pièces qD,'ilB assemblent.

Les deux colonnes F sont rondes dans toute leur hauteur, excepté leur hase, qui fimne un socle carré, ouvert latéralement, et en partie «juste dans des semelles de tonte F', à moitié encastrées dans le massif eu maçonnerie. Ces plaques sont entaillées pour recevoir de longues clavettes en fer qui, chassées entre elles et le plan inférieur du socle, tendent & soulever les colonnes, et par suite tous le système qu'elles supportent. Enfin, de longs boulons de fondation z réunissent à la fols les colonnes et leurs semelles avec l'assise de pierre sur laquelle elles sont nfgitjéift.

L*bjltre moteur I a encore ses points d'appui à part; ainsi le premiN* palier V est

16 MOTEURS A YAPEUK.

^arté sur une plaque de fondation partielle Y^ appuyée directement , sûr la maçonnerie, et destinée à augmenter l'étendue du point d'appui ; le deuxième palier est évidemment placé sur le mur, au delà de la fosse réservée au volant* .

En voyant ces divers supports isolés, du cylindre à vapeur, des colonnes, de l'entablement, et de l'arbre moteur, il est aisé de comprendre quel degré de solidité doivent atteindre les maçonneries, et combien leur liaison doit être intime, pour que ces divers points d'appui conservent leur rapport, et que toutes les parties du mécanisme de la machine se maintiennent dans la position rigoureuse qu'elles doivent avoir. Aussi n'est-il pas rare de voir des machines à balancier se détraquer par suite des tassements du massif; et cependant il est indispensable que le parallologramme reste rigoureusement bien réglé pour que la machine n'éprouvO'ipts de cbocs, ce qui ne peut avoir lieu qu'autant que le rapport du cylindre avec le balancier est parfaitement conservé.