II

Ik MOTEURS A VAPEUR.

Bur la boite de distribution du grand, d*où elle se rend ensuite au condenseur; la pompe de ce dernier appareil est mise en mouvement par un excentrique monté sur l'arbre, ainsi que ceux des deux tiroirs, et un volant-engrenage pour régulariser ot transmettre simultanément la puissance.

La disposition des deux manivelles conduit à une circonstance qui ne s*était pas encore présentée ici à l'égard des machines de Woolf : c'est la marche alternative des deux pistons, ce qui change un peu le mode d'introduction de la vapeur; les manivelles étant à peu près en ligne droite, leurs boutons en des points opposés de la circonférence décrite, un piston monte tandis que l'autre descend^ d'où il résulte que le passage de la vapeur du petit au grand cylindre est direct, au lieu d'être croisé. Cependant, ces manivelles, au lieu d'être exactement en ligne droite, comme l'exigerait la marche relative des deux pistons, forment entre elles un certain angle, voisin néanmoins de 180^, de façon, que les pistons n'arrivent pas tout à fait ensemble aux points morts, afln d*en éviter en partie Tinconvénient. Mais, on comprend qu'il n'est pas possible de s'écarter sensiblement de la ligne droite, car les deux coups de piston doivent coïncider exactement avec le passage de la vapeur d'un cylindre dans l'autre, ce qui a lieu dans les autres machines du même système.

Cette disposition, en résumé, est très-applicable; mais les cylindres sont un peu trop éloignés l'un de l'autre» ce qui augmente l'étendue des conduits de communication que l'on doit toujours chercher à restreindre. Insistons cependant sur cette propriété que nous retrouverons appliquée tout à l'heure , des passages de vapeur non crjoisés , correspondant à la marche alternative des pistons.

Machines a deux cylindres, horizontales. — I^ position horizontale convient également aux machines à deux cylindres, et en l'adopt^mt on peut se renfermer tout à fait dans la composition du mécanisme combiné pour les machines verticales du même système.

En 1849, nous eûmes l'occasion d'en faire faire l'application chez M. Ronnet, à Pont-Maugis (Ardennes), qui voulut bien nous confier l'étude d'une machine de 12 chevaux pour laquelle ce système paraissait convenir. C'est probablement la première fois que l'on fit une machine à deux cylindres horizontale.

Sa construction était, du reste, extrêmement simple. Les deux cylindres étaient fixés dans une enveloppe fondue d'une seule pièce, laquelle s'appuyait alors, par des oreilles, sur un bâti horizontal, exactement de la même façon qu'un cylindre simple; les deux tiges étaient réunies sur une traverse commune, guidée de chaque côté du b&ti dans des glissières et reliée à l,a bielle motrice : les deux pistons possédaient nécessairement la même course.

Quant à la distribution , qui devait produire les mêmes effets que dans les machines à deux cylindres à balancier, elle se composait de deux boites et de deux tiroirs agissant séparément sur chaque cylindre.

Plus tard, à l'Exposition universelle , de Paris, en 1855, M. Isidore Farinaux, mécanicien à Lille, a présenté une machine établie sur des données analogues^ diflérant seulement par quelques détails de construction. ,

Depuis quelques années, une partie des immenses ateliers de MM. Mazeline et G®,

du Havre, est menée par une machine de Woolf, à laquelle ces ingénieurs ont donné la position horizontale en plaçant les cylindres bout-à-bout, comme dans la machine de M. Alexander (figr. 6, pi. 32).

Il est inutile d'insister longtemps sur le but que Ton se propose en construisant des machines de Woolf horizontales : c'est évidemment pour profiter à la fois des avantages du système, unis à la stabilité et à la simplicité du mode horizontal, qualités qui ont été plusieurs fois déjà mises en relief dans le cours de cet ouvrage. II n'y apparaît pas, du reste, d'objection sérieuse : c'est la réunion des efforts respectifs des deux cylindres lorsqu'ils sont placés cote à cùte, qu'il faut surtout opérer avec la plus grande rigidité et la plus parfaite exactitude.

MACHJMS A BEUZ OTKXMBASS, HORXSOMTAIiB AVEC PZBTOM8

A.MAAOHS AKTBaVATZTS

Par MM. BOI7DIER frères, constructeurs à Rouen

(fig. 4 a 5, PL. 33)

MM. Boudier frères ont présenté à l'Exposition régionale de Rouen, en 18S9, une machine à deux cylindres horizontale, fondée sur ce principe dont nous avons cité une première application par la machine de HM. Legavrian et Farinaux, c'est-à-dire, les pistons ayant une marche alternative, ce qui rend les passages de vapeur directs, au lieu d'être croisés. Mais dans celle-ci , la construction est tout à fait rationnelle, quant à la complète réalisation du principe et des avantages que l'on en peut attendre : les cylindres sont tout à fait rapprochés l'un de l'autre, et la distribution, quoique opérée par un tiroir commun aux deux cylindres, comprend en réalité deux tiroirs^ appliqués respectivement aux deux extrémités des cylindres, de façon à supprimer les longs canaux qui parlent d'ordinaire de la boile à vapeur pour correspondre aux deux cùtés du piston.

BN8SMBLK DE LA CONSTRUCTION

La fig. 1 de la pi. 33 représente cette machine en élévation extérieure;

La fig. 2 en est une projection horizontale également extérieure;

La fig. 3 est une section transversale faite sur la ligne 1-2 passant sur l'une des deux boites de distribution.

La fig. 4 est un détail de l'enveloppe des cylindres, destiné spécialement à montrer les orifice$ de distribution ;

La fig. 5 est une coupe longitudinale partielle sur la ligne 3-4 passant par l'axe des boites de distribution.

Les cylindres A et B sont fondus avec leur enveloppe C, qui porte les semelles a,

par lesquelles leur ensemble repose sur le bâti en fonte D. Ce dernier, qui a trèspeu de hauteur, s*appuie directement sur la maçonnerie; il est composé de deux côtés extérieurs et d'une partie centrale D' portant Tun des paliers de l'arbre moteur E; cette partie est reliée à Tensemble par le bout du bâti opposé aux cylindres, et par une traverse D*, le tout, bien entendu, fondu de la même pièce.

L'arbre moteur est composé d'une partie cylindrique et d'un coude E* formant la manivelle du grand piston ; ce coude est situé entre les paliers I et V appartenant au bâti, et en dehors de celui I, le tourillon est prolongé pour recevoir la manivelle E' du petit piston, laquelle est alors calée en ligne droite par rapport au coude. L'ensemble de l'arbre doit être en outre muni d'un troisième palier situé en dehors du volant, et appuyé sur la maçonnerie.

Les tiges de piston sont guidées par les sabots c et c' entre des glissières simples en fonte F et F', fixées d'un bout sur la boîte à étoupe du couvercle, et de l'autre sur une arcade G boulonnée sur les bords extérieurs du bâti, et qui sert aussi de support au régulateur à force centrifuge H. Elles sont reliées respectivement à la manivelle E' et au coude E^ par les bielles J et J'.

Ceci fera comprendre d*éjà la marche relative des pistons, qui se meuvent nécessairement en sens inverse par le fait même des positions réciproques du coude et de la manivelle; de plus, l'indépendance de ces deux organes a permis de leur donner des rayons différents : la course du grand piston est plus petite que celle du petit. Les constructeurs, en adoptant cette disposition, ont pensé qu'il convient de donner au petit piston, qui reçoit l'action de la vapeur à haute pression , une plus grande vitesse qu'à l'autre sur lequel la vapeur agit en se détendant.

L'arbre porte les organes habituels de la transmission et du service propre de la machine; à côté du volant K, il reçoit une roue d'angle d engrenant avec une semblable d' dont l'axe transmet h la fois le mouvement au régulateur, aux registres de détente, et simultanément à la pompe à air du condenseur L et à celle alimentaire M : nous verrons tout à l'heure les détails de ce mécanisme. Le môme arbre porte, entre le palier V et le coude, un excentrique N pour les tiroirs de la distribution que nous allons décrire.

La vapeur est amenée du générateur, directement dans l'enveloppe des cylindres par un conduit 0 correspondant à une tubulure qui s'y trouve ménagée à cet effet; de l'enveloppe elle passe par une tubulure 0' sur laquelle s'ajuste un robinet à trois ouvertures P, qui communique, par deux conduits P' et P*, avec deux boîtes Q et Q' renfermant les registres de détente e et e^ Ces bottes sont placées au-dessus de celles R et R' qui recouvrent les tiroirs de distribution f et f\ nous montrerons plus loin que les registres qu'elles renferment fonctionnent d'une façon analogue à ce qui a été expliqué pour la détente par tiroirs superposés ( t. i«', p. 390), mise en jeu à l'aide d'un mécanisme analogue au système Meyer (t. i^'', p. 42i). Les tiroirs feXf sont reliés rigidement à la même tige f^ et opèrent simultanément pour les deux extrémités respectives des deux cylindres ; ils correspondent chacun à trois orifices dont nous allons examiner la disposition. Prenons d'abord pour exemple le côté de la boite R, les deux parties étant exactement semblables.

Le tiroir /'joue sur trois orifices : g, heii\ Torifice g pénètre dans le petit cylindre, celui /( correspond à la même extrémité du grand, et le troisième i s*ouvre sur un canal j qui communique avec une division distincte de Tintérieur de Tenveloppe , laquelle division est en relation permanente avec le condenseur par la tubulure L' et le conduit L*.

Le tiroir /^, de Tautre boite R', est en rapport avec les trois orifices g', h^ et <', qui ont alors la même disposition, mais pour le côté opposé des deux cylindres. Mais l'orifice i' communique avec le même canal d'échappement j.

En considérant maintenant le jeu simultané des deux tiroirs, on voit que leurs positions extrêmes, que la fip:. 5 permet d'observer en même temps^ amènent les deux situations suivantes :

!• L'orifice g' est découvert, par rapport à Tintérieur de la boite R', tandis que les deux orifices h^ et V communiquent avec le vide intérieur du tiroir.

La vapeur s'introdjuit alors, par Torifice g' de la boite R^, dans le petit cylindre , tandis que la vapeur qui s'échappe du grand, et du même côté du piston, passe par l'orifice h\ le vide du tiroir, l'orifice i' et le canal j, pour se rendre au condenseur.

** Dans l'autre boite R, l'orifice d'échappement i est recouvert, et ceux ^ et h sont en relation par le vide du tiroir f.

Dans cette position, la vapeur sort du petit cylindre par l'orifice g et pénètre, du mime bout^ dans le grand cylindre. (Voir la fig. 4 pour la disposition de ces orifices.)

Résumant ce qui précède, nous disons :

Lorsque la vapeur active s'introduit par l'un des bouts du petit cylindre, l'échappement du grand cylindre au condenseur a lieu du même bout.

Au même instant et à l'extrémité opposée, la vapeur passe du petit cylindre dans le grand.

Quant aux registres de détente e et e\ on voit qu'ils sont percés chacun de deux lumières qui viennent se placer en regard de celles pratiquées sur la face des boites R et R^ lorsque la vapeur doit y pénétrer. Le moment d'ouverture de ces lumières a lieu au départ du petit piston des extrémités de la course; elles se recouvrent au moment où Tadmission doit être interrompue, lorsqu'on veut produire une détente initiale dans ce premier cylindre. Au besoin , l'action des registres peut être complètement suspendue.

Comme on l'a dit précédemment, cette disposition particulière des passages de vapeur a pour objet de réduire, autant que possible, les conduits de communication entre les deux cylindres, qui sont, comme on le sait, toujours nuisibles à l'efTet rendu par le fluide moteur; ces conduits sont en efiet restreints au volume de chacun des canaux h et /l^ dont la section (fig. 8) montre bien Je peu d'étendue.

Les bottes de distribution , et généralement les espaces remplis par la vapeur, sont très-faibles. Hais on pourrait peut être faire cette objection, qu'il y a inconvénient à ce que le canal d'échappement fasse partie du vide réservé par l'enveloppe autour du grand cylindre, dont la moitié de la circonférence s'en trouve d'autant refroidie. Il serait facile d'y remédier ^ en ménageant un canal spécial en dehors de la paroi simple de l'enveloppe.

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

Commande des tiroirs de distribution et de détente. — Les deux tiroirs /" et /^ sont réunis par une tige p qui traverse, de la boite R à celle R^, par les deux garnitures disposées en regard Tune de Tautre; leur ensemble est commandé par une seconde tige k rattachée au tiroir f et sortant de la boite R' par une troisième garniture placée du côté de Tavant-bout des cylindres. La lige k est reliée au mouvement de l'excentrique N, par un mécanisme de renvoi semblable à ce que l'on a vu plusieurs fois ; la barre N' de l'excentrique est assemblée avec un levier l monté à l'extrémité d'un axe intermédiaire m, qui a pour support les deux glissières supérieures F et F'; il porte un second levier l^ auquel la tige k des tiroirs est réunie, par articulation, au moyen de deux petites bielles jumelles k\

Les registres de détente e et e^ sont mis en mouvement par un mécanisme qui a beaucoup de ressemblance avec celui de la détente Mcyer, et qui, comme ce dernier» permet de changer le point de la détente, mais hors de l'influence du régulateur.

Les deux registres sont montés, quant aux tiges qui les relient ou les commandent, exactement comme ceux de distribution; seulement, au lieu de deux tiges, c'est une tringle e*, d'une seule pièce, que Ton introduit au travers des trois garnitures et sur laquelle on fixe ensuite des rondelles goupillées pour rattacher les registres. Cette tringle, prolongée au dehors, vient s'assembler avec un levier n, monté à l'extrémité d'un axe intermédiaire o, animé d*un mouvement oscillatoire, et ayant pour points d'appui la glissière supérieure F' et un piton à douille F* fixé sur le bord du bâti.

L'oscillation de cet axe o est produite par un mécanisme que nous allons expliquer. L'arbre S^ qui reçoit un mouvement de rotation continu à l'aide de la paire de roues del d% porte un manchon T, que celui de Meycr permet de très-bien comprendre. C'est aussi un manchon à bosse, avec cette difTérence que la bosse, au lieu d'être continue et progressive, est formée de cammes en virgules, juxtaposées, et à génératrices cylindriques; elles représentent chacune un degré de détente^ et l'on peut dire, en résumé, que ce manchon est à celui de Meyer, ce qu'un escalier est à un plan iiicliné. L'axe o est alors muni d'un second levier n' qui se termine par une (ouc/ie reposant constamment sur le manchon T; celui-ci tournant avec l'arbre S, la touche rencontre alternativement le fond et l'extrémité d'une camme , ce qui donne, en résumé à l'axe o un mouvement oscillatoire intermittent transmis aux registres e et e'.

Il suffit pour changer le degré de détente d'amener telle ou telle partie du manchon au-dessous de la touche du levier n. Ce manchon, étant monté sur l'arbre S par une clef longue^ peut se déplacer en glissant sims cesser de tourner avec lui; on fait cette opération, au besoin, sans arrêter la machine, en agissant sur un petit volant p, monté sur un axe p' dont l'extrémité opposée porte un levier à fourche p\ laquelle fourche est munie de deux tourillons qui s'engagent dans une gorge

pratiquée sur le bout du manchon. En faisant touiiier Taxe p^ la fourche p* entraine le manchon et Tamène dans toutes les positions requises.

Mouvement des pompes. — L*arbre S, monté sur des paliers q fixés sur le cAté du bâti, se termine par un plateau V, sur lequel est placé un bouton pour l'assemblage de la bielle Y qui commande le piston de la pompe à air.

Le piston plongeur de la pompe alimentaire est mis en mouvement par le même mécanisme; il est rattaché, pour cela, h une équerre en fonte r, fixée sur la tige de la première pompe et à laquelle la bielle V se trouve directement reliée. Cette bielle est fourchue, de façon à laisser passer, entre ses branches, le prolongement de la tige du piston de la pompe à air, qui est maintenue dans son mouvement par un guide fixe.

Le condenseur L, du système dit à corps concentriques^ repose directement par sa base sur un sol ménagé en contre-bas de celui de la machine; il est fondu avec une oreille qui reçoit la pompe alimentaire. L*injeclion d*eau froide a lieu, comme à Fordinaire, par un robinet à cadran s, piqué sur le conduit L*, aussi près que possible du cylindre B.

Mouvement du régulateur. — L'axe du régulateur est maintenu dans un support fixé sur l'arcade G; il reçoit son mouvement de rotation de l'arbre S, à l'aide d'un arbre intermédiaire t, posé obliquement sur des supports fixés sur l'arcade, et deux paires de roues d'angle u et u\

L'action du régulateur s'exerce sur une valve disposée comme nous l'avons vu déjà pour la machine de M. Powell (p. 47). Le robinet P, qui sert à établir la communication entre l'enveloppe et les boites à vapeur, est destiné à cet usage et à la mise en train; sa clef est prolongée, du côté do la petite base, pour recevoir un long levier v\ mais elle est creuse et forme boisseau à une seconde clef dont la tige, munie d'une petite manivelle x, est mise en rapport avec le manchon mobile du régulateur par une tringle y et une équerre z.

DIMENSIONS ET CONDITIONS DB IfARGHB

Cette machine a les dimensions principales suivantes :

Diamètre du petit piston 0"* 240

Superficie » » 4^-' 52

Course » » 0°» 740

Volume engendré par coup simple 33^ <^ 448

Diamètre du grand piston 0" 520

Superficie » » 21<* *i 24

Course » » 0» 680

Volume engendré par coup simple 144<i.c. 432

Rapport des deux volumes 1 : 4^3

Diamètre des tourillons de l'arbre moteur 0™ i20

Diamètre moyen de la jante du volant 3" 200

Poids de cette jante 4300 kil.

Sa puitsauce Dominale esl de 16 chevaiix-vnpeui-; celle peut être atteinte, ainsi qu'on le sait, en changeant réciproquement ses conditions de marche.

Ainsi, la détente minimum qui est 4, par le rapport direct des volumes engendrés par le piston , peut être de beaucoup augmentée et portée jusqu'à 20 au maximum, par l'action du manchon qui permet de faire varier l'introduction de la vapeur dans le petit cylindre, depuis le premier cinquième de la course jusqu'à la pleine pression pendant la course entière ; dans ces divers modes d'emploi de la vapeur, sa pression initiale peut être dilTérente, etc.

D'ailleurs, la force de l'arbre moteur correspond» pour 16 chevaux, à 40 tours par minute.

MAOBZMX A VIITOV IXHPKB AsnTVKAXms

Par M. OTTO MDLLEB, protea&enT i Prague

H. Huiler, de Prague, a proposé, il y a environ deux ans, une disposition de machine à vapeur produisant la détente suivant les principes de Woolf, mais avec un seul cylindre dans lequel se ment un piston surmonté d'un manchon d'un grand

diamètre. Ce manchon lui forme comme une énorme tige, de façon que le volume qu'il engendre en descendant est beaucoup plus faible que celui qui correspond h la direction inverse. La vapeur du générateur ne parvient jamais gu'ait-d««M du

MACHINE DE HULLER. 81

piston, lorsqu'il descend, et passe, en se détendant, du dessus au-dessous, lorsqu'il monte : c'est, en un mot, une machine de Woolf à simple effet.

La fig. 93 permet de se rendre un compte exact de la construction de cette machine ; elle représente l'ensemble du cylindre et de la distribution en coupe verticale, et isolé du restant de la machine, qui ne présente du reste aucune autre particularité remarquable.

Le cylindre A porte un fond a qui laisse une capacité libre entre lui et le socle en fonte B sur lequel il est fixé par mi rebord. Trois orifices 6, c eidl débouchant sur la table du tiroir, communiquent respectivement avec le haut et le bas do cylindre et avec cette capacité située au-dessous du fond a.

Le piston C est, comme on le voit, un véritable cylindre creux, ouvert à sa partie supérieure, et présentant au bas une couronne saillante disposée avec des segments élastiques^ comme un piston ordinaire. Il est relié directement à la manivelle motrice par une bielle D assemblée par une chape fixée sur le fond plein.

La vapeur fournie par la chaudière est introduite dans la boite de distribution par une tubulure fondue avec son couvercle. Si nous supposons le piston en haut du qlindre, le tiroir, par sa position relative^ découvre l'orifice b par lequel la vapeur passe, et venant presser sur la surface supérieure annulaire du piston, le fait descendre. Aussitôt que le piston commence h remonter, le tiroir fait communiquer ensemble, par son intérieur, les orifices 6 et o» de fiiçon que la vapeur qui remplissait le vide annulaire au-dessus du piston repasse en dessous en se détendant dans le rapport de ces deux volumes. Lorsque le piston est de nouveau parvenu en haut du cylindre, et qu'il fait une nouvelle descente, îe tiroir reprenant la première position où nous l'avions pris, met cette fois en rapport, toujours par son intérieur, les orifices c et d, ci la vapeur confinée au-dessous du piston s'échappe dans l'atmosphère en traversant l'orifice d et la capacité réservée au-dessous du fond a.

Celte partie sert de réchauffeur pour l'eau d'alimentation qui la traverse, et emprunte à la vai)eur échappée une partie de sa chaleur, avant d'être aspirée par la pompe.

L'ingénieux inventeur de cette disposition a eu l'intention de créer ainsi une délente aussi rationnelle et plus simple que celle des machines à deux cylindres; mais le piston, avec son large manchon , nous semble présenter h la fois le triple inconvénient de sa grande surface frottante dans la boite à étoupe, d'un joint mobile d'une grande étendue et de former intérieurement paroi réfrigérante par rapport à la vapeur admise à la partie supérieure.

En fixant les dimensions de cette machine, l'auteur a pris soin que le travail développé soit le môme dans les deux, sens de la marche du piston, condition importante pour obtenir une marche régulière, sans donner au volant un poids exagéré. Il a donné à la surface annulaire le quart de celle entière, d'où le degré de délente est environ 3,7, en tenant compte des espaces perdus.

CONOX.U8XON sua IiS8 MAOHINZS JL DSUZ CT&INBRS8

Comme on a pu s*cii convaincre par les explications qui précèdent, la machine à deux cylindres, bien exécutée, est le meilleur système de moteur à vapeur que l'on puisse appliquer, pour une puissance assez importante , sous le rapport de l'économie de combustible, delà régularité de marche et du peu d'entretien qu'elle nécessite. L'opinion des manufacturiers est unanime à cet égard, et ce système, malgré l'élévation de ses premiers frais d'établissement , est adopté généralement, de préférence à tout autre, dans les contrées industrielles où se trouvent en grand nombre des filatures, des tissages mécaniques, des fabriques de toiles peintes » et en général les établissements qui exigent une force motrice puissante et régulière.

Ce système de mole^ir a, en outre, le mérite de permettre au manufacturier d'en faire varier notablement la puissance, sans s'écarter sensiblement du maximum d'effet utile, par la possibilité de modifier le degré de détente dans des limites beaucoup plus étendues qu'avec un seul cylindre, dont le piston éprouve toute la variation des efforts de la vapeur et qu'il fait de mémo ressentir au mécanisme. Aussi la plupart des constructeurs donnent aux organes de transmission de leurs machines des dimensions supérieures h celles qui correspondraient simplement à la force nominale, sachant d'avance que la machine est susceptible, dans un nioment donné, d'entraîner une charge double, ce qui se voit fréquemment, et sans qu'il en résulte d'inconvénient pour son état de marche.

La machine h deux cylindres réunit bien, en effet, les conditions essentielles d*un bon moteur : dépensant le moins de combustible possible par le meilleur procédé d'opérer la détente; marchant régulièrement, parce que les inégalités de pression sont en partie évitées; et, par cela même, se détériorant peu.

Dans bien des manufactures, on a relié un mécanisme d'horlogerie, faisant marcher deux aiguilles sur un cadran, avec le mouvement d'une machine à deux cylindres, et l'on a pu constater que cette pendule, de nouvelle espèce, marquait le temps avec presque autant de précision qu'une véritable horloge.

La nécessité d'avoir à sa disposition une quantité d'eau suffisante, du reste, comme pour toute machine à condensation, est l'obslacle le plus sérieux à l'emploi de ce système, ainsi que le mode à balancier qui ne permet pas de marcher à certaines vitesses de rotation quelquefois indispensables; c*esl pour cela que l'on a essayé, mais jusqu'ici sans succès véritable, de disposer des machines à deux cylindres à directrices, verticales ou horizontales. Nous croyons cependant que cet autre mode de disposition finira par se répandre davantage, et qu'il rendra des services à l'industrie, car c'est la réunion d*un excellent système de détente et d'une construction simple et solide, constituant un mécanisme moins limité dans Tallure de sa marche que la machine à balancier.