MACHINES A BALANCIER A UN SEUL CYLINDRE

En suivant la classificalion qnc nous avons adoptée dans cet ouvrage pour les différents genres de machines à vapeur, nous amvons tout nalnrellement au système connu sous le nom de machine à balancier^ dont nous avons donne une première définition dans le i">olume (p. 349).

Ce système, que Ton peut considérer comme le plus ancien, puisqu'il était exécuté par le célèbre Watt, a élé imité d'une manière générale par Ions les constructeurs, non-seulement à la fin du siècle dernier, mais encore au conmiencement et pendant une grande partie du siècle 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, par l'intermédiaire d'un balancier, est d'un mauvais usage, car une machine 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 à deux cylindres, ou machines de Woolf, qui ont été et qui sont encore très-répandues, comme réunissant, 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 u. 1

bonne marche^ de la grande régularité qu'elles donnent, quand elles sont bien entretenues. Aussi ne serait-ce que pour la machine à deux cylindres, qu'il importe d'étudier avec soin, nous sommes tenu de décrire le syslème 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 resle, que lorsqu'on étudie les machines à vapeur, il est indispensable de bien connaître celle de Tilluslr^ constructeur qui lui a apporté les premiers perfcclionnemenls, el, sous ce point de vue, nous aurions dû commencer par celle machine, qui a été pendant longtemps le type de toutes celles établies en France, en Anglelerre 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 l**^ 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 Saint-Ouen, qui, quoique datant de 1828, est encore sans contredit le meilleur spécimen que Ton puisse offrir en ce genre.

Lorsque la Compagnie Ardouin conçut, vers 1827, le projet d'étabhr sur le bord de la Seine, au port Saint-Ouen, un grand bassin, afin d*y garer les bateaux chargés de marchandises, on lui proposa divers projets pour élever l'eau du fleuve audessus de son niveau le plus élevé; c'est le système de M. Gengembre fils qui prévalut alors; seulement, au lieu d'actionner des pompes élévatoires, le moteur fut disposé pour faire marcher une gratide roue à palettes, 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 la Seine.

Tout l'appareil , établi dans de bonnes conditions, 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 l'exécution 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 lapplicalion de la basse pression, sans détente, 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 Ton applique à cet appareil une pression plus élevée et Texpansion ou la détente variable, on aura un fort bon moteur qui^éunira 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 ouïes 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 tête de tout le matériel qu'elle doit actionner. C'est surtout dans les grandes puissances qu'elle est d'un bon aspect, qu'elle repré' sente réellcmeni^ et forme un coup d'œil monumental.

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CoDstraite par MM. HICK et BOTHWELL, de Bolton

(planche S6)

ENSEMBLE DE LA 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 {!" vol.), avec les divers systèmes d'appareils d'alimentation et de 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.

I^ balfincier est une forlc pièce de fonlc méplale, munie en son milieu d'un tourillon b, par lequel il repose sur deux paliers fixés laléralemenl sur un entablement en foule E, qui est d*abord appuyé sur deux colonnes F, et relie ensuite avec les murs en maçonnerie qui forment le local de la machine.

A Taulre exlrémilo du balancier est assemblée, par articulation, la bielle G, qui connnandc la manivelle H, montée sur Tarbre moteur I.

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

A part le balancier, qui doit être considéré ici comme organe nouveau, on remarquera que la bielle est d'ime forme toute spéciale qui est généralement conservée encore aujourd'hui pour toutes les machines fixes dites à balancier. Au lieu d'être en fer, cylindrique ou 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 Ton peut désigner par : les deux têtes et le corps. La tète supérieure est une fourche analogue à ce que Ton 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 mani\elle; elle est surmontée d'une partie méplate en vue de sa juxla-position devant 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 transvei^salement par de forts congés.

Si l'on cherche à se rendre compte de cette forme particulièrement préférée pour les machines à 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 mou\ements nécessaires aux appareils de senice, et présente en cela une facilité que Ton ne possède pas au même degré avec les machines à mouvement direct, verticales ou horizontales. Toutefois, le tiroir de distribution cousene, 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 rapparcil de condensation. Cette tige est rattachée au balancier par l'intermédiaire du parallélogranmie comme ceUe du piston moteur et reçoit, connue elle.

une marche recUlignc. Suspendue au milieu de la distance du tourillon h et du point d'atlache du piston à vapeur, elle n'effectue que la moitié de la course de ce dernier.

La troisième tige L, qui vient après, commande la pompe alimentaire, celle môme qui a été représentée pi. 13, fig. 9. Son point de suspension est au quart du rayon du balancier, d*oii sa course est dans le même rapport avec celle du piston à vapeur.

Une quatrième tige M, suspendue à l'autre bras du balancier, commande la pompe à eau, ou pompe de puits, destinée à fournir Teau 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 machine, il reste à décrire la disposition des tiroirs de distribution qui diffère presque complètement de ce qui a été décrit jusqu'ici, si ce n'est le tiroir de Watt (t. 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 bâti décoratif, d'ordre dorique^ composé d'un fronton, 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 correspondant. Une seconde botte N^ d'une construction semblable, se trouve ménagée à la partie inférieure pouj* le bas du cylindre ; le tiroir d' qu'elle renferme est rattaché au premier par une tige e, 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 été dit à propos du tiroir de Walt, on 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 plate fondue avec une cloison et une partie demi-cylindrique qui glisse dans une garniture d'étoupe disposée à l'intérieur de la boite. Cette garniture, tout en retenant le tiroir, a surtout pour effet de séparer nettement les deux parties de la boite, qui correspondent 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 à l'aide d'un conduit g, fig. 2, assemblé avec une tubulure fondue avec la chemise A' du cyhndre. 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 bottes.

Il résulte de cette disposition que, comme dans celle adoptée par Watt, la vapeur est distribuée par Us bords intérieurs du tiroir (considérant les deux d et d^ conune

n'en faisant qu'un), tandis que la sortie s'effectue parles arêtes extérieures. Mais ici on trouve comme perfectionnement important que le tiroir n*est plus disposé pour former conduit h Téchappemenl, 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, cl met les parlies extrêmes des boîtes N et X' en communication entre elles, et avec le condenseur, par un tuyau 0*, qui s'adapte à une tubulure ménagée à la partie inférieure du coffre N'.

Prenant pour exemple la position adoptée sur la pi. 26, le piston monte, poussé par la vapeur qui est introduite dans le cylindre par l'orifice c'. La vapeur du coup précédent s'écbappe en passant par l'orifice c qui la laisse arriver dans la partie supérieure de la boîte N, d'où elle se rend au condenseur par la ccîlonue (V.

Ces deux tiroii-s, qui fonctionnent réellement comme un seul, sont complètement solidaires avec la tige r, à laquelle le canon f forme seulement un passage libre ^ qui établit la communication d'une boite a Tautre, en évitant des boîtes à étoupe. Le canon creux est bien assemblé par une ganiiture avec la boîte inférieure N'; mais c'est un assemblage immobile, et qui a tout simplement pour but de compenser les effets de la dilatation.

h\ lige r, dé|viissant d'une certaine quantité le tiroir inférieur d', est assemblée, par articulation, avec une autie lige r' qui traverse un canon ou douille creuse », ilxée avec la boîte N'. Au delà, la tige c' est boulonnée avec un autre canon creux j, qui reçoit le mouvement de va-el-\ieul fourni |Kir Texcenlrique, cl se déplace en glissant i>ar une g*arniture d'étoupe sur le canon fixe i. Cette disposition, que nous retrouverons encore, est très-ingénieuse, cl peut être justifiée en quelques mots :

Elle permet d'éviter une garnilui*e fixe rcmo'sh\ qui serait nécessaire sans cela, à cause de la commande en dessous.

Le canon mobile J porte latéralement deux tourillons ]v*ir lesquels il est relié, au moyen de deux petites bielles h (fig. â), avec deux bras de levier K solidaires d'un axe horizontal P, qui porte extérieurement, et d'équenv avec U^5 pixVédenls, un bras de levier sur lequel la barre de rexcenirique ^ient agir. C'est une disposition que nous avons déjà rencontrée, et qui peut être coniprist' s;uis s*y étendre davantage. Faisons remarquer seulement que l'arbre P est numi d'un bras à contrepoids F, pour équilibrer le poids des tiroii*s et de leur équiiKige.

Le canon j, quoique enlevé par les bielles k qui com|K'nsent l'oscillation de Tarbre P cl des leviers ^ est guidé très-exaclen)eut dans son mouvement rectiligne par une boîte à coussinets j', fixée près du socle du cylindre.

Quoique cette machine ne fût pas destinée à faille un tnivail demandant une trèsgrande régularité de vitesse, elle n'en a (kis moins été munie d'un modérateur à force centrifuge ou pendule conique Q, qui revoit diivctement son mouvement de l'arbre principal à Taide d'une {mire de roues d'angle. Il est, à cet effet, monté sur un b&ti en chevalet Q^, posé à cbeval 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 l'ouverture du canal h qui fait communiquer Tenvcloppe avec les boites de distribution (1).

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

Cylindre a vapeur. — Il est composé d'un corps principal A, ajusté à l'intérieur d'une chemise A^. 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 sur 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^introduction. Le canal supérieur c appartient à Tenvcloppe, mais il est continué par une forte échancrure dans le couvercle A*. Ce dernier présente une masse évidée, pour diminuer le refroidissement. Plus tard dos constructeurs, et principalement H. Farcot» adoptant la même disposition » ont chauCTé le couvercle en y faisant arriver de la vapeur.

Le piston C, qui se meut dans le cylindre, est d'une construction qui n'est plus admise aujourd'hui^ mais que Tcmproi 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 descendre à volonté, au moyen de boulons, pour donner du serrage à i*étoupe^ après quelque temps de marche. Cette opération se répète plusieurs fois, après quoi il faut renouveler entièrement la garniture.

Ce système, favorable h la consenation 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 Ton 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 sm* le dessin, attendu qu'il est dissimulé par la bague mobile formant 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 t. 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 réeepleur.

(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 tournât : le volant rabattant sur le cylindre.

DiSTRiBirrioN. — Le jeu de cette partie de la machine ayant été expliqué plus haut» il ne reste que quelques détails à faire connaître.

On a déjà remarqué que les deux tiroirs d et rf' sont, non-seulement guidés, mais que la garniture circulaire qui les relient doit aussi servir h élanchcr les deux parties de la boîte affectées respectivement à rentrée et à la sortie de la vapeur.

Cette garniture élant faite avec de Tétoupe, qu'il faut pouvoir serrer à volonté, est retenue entre un rebord fondu avec la boile N el un segment mélallique mince que l'on fait appuyer de Textérieur au moyen de tiges taraudées e*.

La tige f, qui réunit les deux tiroirs, est terminée à son extrémité supérieure par une embase et une partie taraudée pour recevoir Técrou au moyen duquel le tiroir d est fixé. Mais son extrémité opposée devant rester lisse, pour la possibilité de Temmanchement , elle est clavetéc avec une douille e', laquelle porte alors une embase contre laquelle le tiroir d' est serré par un boulon, qui est aussi claveté avec cette douille, et auquel la tige e' esl assemblée à charnière.

L'excentrique, dont la construction est analogue à ce que l'on a pu voir dans les exemples précédents, a pour bielle ou barre une espèce de châssis triangulaire, composé de deux côtés en fer méplat, réunis intérieurement par des croisillons cintrés pour en assurer la rigidité. L'extrémité de ce chAssis se termine par une chappe d'accrochage qui peut être facilement dégagée du manneton appartenant h Taxe P , attendu que les tiroirs doivent être mis en mouvement à la main pour mettre la machine en marche. Pour cela, le môme axe est muni d'un levier à poignée par lequel on le fait osciller afin de déplacer les tiroirs.

Faisons observer que celle disposition se rencontre rarement dans les machines fixes modernes; on met en train à l'aide d'un simple robinet ou d'une valve d'introduction, le piston dans une position intermédiaire, soit qu'on ail pris soin de l'y arrêter, soit qu'on l'y amène en agissant sur le volant, à la mnin ou à Taide d'un treuil, suivant la dimension du mécanisme.

Balancier. — Le balancier doit présenter une très-grande solidité et se trouver surtout parfaitement en rapport avec les efforts qu'il est appelé à transmeUre; la rupture de cet organe est un accident à la fois très-possible et très-grave : il est possible parce qu'il est soumis à une résistance transversale qui peut se multiplier beaucoup par un choc; il est grave, parce qu'il peut entraîner la dcslruclion 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 résistmce. La partie centrale, où s'ajuste Taxe b par lequel il repose sur ses supports, est garnie de chaque côlé d'un moyeu ou mamelon saillant de façon à rendre son assiette suffisante 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 effel, à l'une de ses extrémités, suivant les deux sens du mouvement, tandis que l'autre extrémité surmonte une résis-

tance é$rale, opposée far le travail à accomplir, et aussi dans deux directions alternativement contraires.

Cet organe ayant alors pour point d*appni le milieu de sa longueur, et supportant des efTorts parallèles et égaux par ses de'i«x extrémités, est considéré comme un solide encastré, soumis à une charge Iransverrate qui s*exercë à une certaine distance du point d*encastrement. La forme qui lui est attribuée est dite, d'après cela, d'égale résistance^ l'efTort maximum s*exerçant sur la section transversale h Tendroit du tourillon, section qui possède aussi le maximum de largeur.

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

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

Chacune des extrémités du balancier doit être munie de deux tourillons n pour 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, h cet effet, terminé par un mamelon cylindrique, semblable à celui dans lequel est ajusté l'axe central h. Mais ici, par un louable excès de précaution de la part des constructeurs, chaque tourillon n est formé d'un 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 tète noyée et affleurée, lequel est claveté 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 du 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 deux dispositions étant dispendieuses, on les remplace souvent par un simple bout d'arbre introduit transversalement, et, avec du soin, on parvient encore h construire dans de bonnes conditions.

C'est suivant ce dernier mode que sont montés les tourillons o, o' et o*, des tiges K, L et M.

Parallélogramme. — Le nom attribué à ce mécanisme, qui permet h la trge 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, ég«ilcs de longueur deux à deux et conservant leur parallélisme dans toutes les positions qu'elles occupent.

La tige du pislon est terminée i\ sa partie supérieure par une douille rapportée p, dans laquelle est emmanchée, d'équerre avec la tige, une traverse g, dont les extrémités sont terminées par des tourillons qui correspondent, comme écartement, à ceux n du balancier. Cette traverse se trouve suspendue à ce dernier par deux pièces latérales R, que Ton 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; Técartement de ces coussinets est maintenu par des entretoises serrées par une clavette et deux mentonnets.

Les tourillons o, de Taxe situé au milieu du même bras du balancier, sont assemblés de la même Taçon avec deux autres liens R^ d'égale longueur, que nous appellerons liens postérieurs, qui sont d'abord réunis par une première traverse ç', pour la suspension de la tige K de la pompe à air, et ensuite, à leurs extrémités inférieures, par une seconde traverse r, dont le milieu forme un anneau allongé ^alin de laisser passer cette tige.

Les deux liens R, et ceux postérieurs R^ rattachés aux tourillons o, forment les deux petits côtés du parallélogramme; Ie1)alancier représente l'un des deux grands côtés, Tautre est constitué par deux tringles S qui réunissent la traverse r avec celle q du piston.

Les quatre angles de ce parallélogramme étant articulés, il faut, pour que celui représenté par la traverse q se maintienne sur la verticale engendrée par le mouvement du piston, que celui formé par la traverse r , soit dirigé convenablement à cet effet. Or, le tracé géométrique démontre que, pour obtenir ce résultat, le centre d'articulation de la traverse doit décrire un arc de cercle semblable à celui engendré par le centre du tourillon o, dans son mouvement avec 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 à l'entablement E, et pour longueur la distance des tourillons 6 et o du balancier.

Résumant les fonctions de ces divers organes, nous disons :

Les tourillons n elo, qui constituent deux des angles du parallélogramme, décrivent des arcs de cercle ;

La traverse 9, le troisième cingle, 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 général, 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 q\ n'est pas indiffèrent. 11 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 fait qu'il se meut aussi en ligne droite.

Les fonctions de ces différentes parties du parallélogramme seront bien comprises à l'aide du tracé géométrique ûg. 85, page 13.

D*un point o, pris sur une droite horizontale oa'y on trace un arc de cercle afcc la demi-longueur du balancier, ou, plus exactement, avec la Ionp:uenr dH bras qui coirespond au piston à vapeur, si les deux bras n*étaicnt pas égaux.

Traçant ensuite deux parallèles à oo' de chaque côté de cet axe, et à une distance égale à la demi-course de piston, l'arc de cercle se trouve limité aux points a et a*, et les droites oa et oa^ correspondent aux positions extrêmes du balancier, comme celle oa' 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 Tare a a' a}. Il en est de même de Taxe vertical passant par le centre de l'arbre moteur qui se trouve habituellement à lautre extrémité, et des autres organes qui prennent également leur 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 Tare, lequel point c est alors la pro< jection de Taxe 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 dû balancier^ soit le point 6, par lequel on trace alors une parallèle bd h ac, pour avoir la position correspondante de ces deux liens; puis, par le point c, on trace, parallèlement à la ligne d*axe ao, 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 Tacilement les deux autres prin* eipales, celle moyenne et celle extrême inférieure; il suffit de remarquer que le sommet a du parallélogramme reste constamment sur Tare de cercle du balancier 6t porvient en a^et a', tandis que celui c ne doit pas quitter la verticale MM' du mouvement. On trouve alors les positions successives a^c' et a*c* 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 M M' aux points (/et c^ on mène par ces deux points des parallèles c'd' et c^d* aux positions correspondantes oa^ et oà^ du balancier; enfin, par les points h' et b^, qui indiquent le déplacement du point b sur l'arc 6 6* décrit du même centre d'oscillation o, ou trace les droites 6' ti' et 6* d* respectivement parallèles à a'c' et à a*c^, et le parallélogramme est complètement déterminé pour les trois positions principales.

Celte détermination a surtout pour but de trouver le rayon du guide T (pi. 26), qui doit, en résumé, forcer le mécanisme à produire son efl'et, en maintenant le sommet c sur la ligne d'axe MM'.

Pour trouver ce rayon, il suffit de remarquer que l'arc de cercle qi^'il doit décrire passe par les points rf, d' et d*, ef de plus, par la posilion symétrique de ces points, que le centre fixe d'oscillation de ce rayon sera situé sur la droite c/'c', menée parallèlement à oa'. On joint alors d avec rf', ou rf' avec rf*,' piir une droite, et la perpendiculaire élevée sur le milieu de cette droite rencontre la ligne c/df en un point qui est le centre cherché.

ii MOTEURS Â VAPEUR.

Ijù point d'attache h des liens postérieurs étant pris sur le milieu du rajon du balancier, le centre d'oscillation qui vient d'être déterminé est précisément le point cf^ sur la verticale M M^ qui représente déjà la traverse du piston au milieu de la course. Les |K)sitions principales du guide T sont alors (/J, cfd' et cfd^.

Si le point b eût été choisi plus près du centre o, le point fixe du guide T se fût trouvé reporté en dedans de la verticale MM'; si ce point b eût été, au contraire, plus rapproché de rextréniité du balancier, celui du guide T fût tombé en dehors, attiMidu que :

La longueur dà^ du guide à centre fixe^ est égale à la distance ob comprise entre te centix 0 d'oscillation du balancier cl celui b, dioisi pour point d'attache des guides postérieurs.

H ne faudrait pas conclure de là que la position du point b est absolument indiiïcivnte; il est, au contraire, urgent que o b ne soit pas moindre que la moitié du rayon oa du balancier, cl cela, parce que, tout satisfaisant que soit le résultat du mécanisme, il n'est pas rigoureusement exact en tliêorie, et qu'il s'en rapprochera d'autant plus que Tare 66^6* diflérera moins de aa'a^.

Mais en plaçant b au milieu de oa, la rectitude requise pour le mouvement de la tige du piston est tout à fait suffisante iK)ur la pratique. Tel est tout le mécanisme du parallélogramme de Watt.

Examinons maintenant une autre propriété très-utile qu'il |>ossède.

Si Ton dispose un ou plusieui*s liens entre ceux ac et 6c/, en les articulant au balancier et au^uide 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 6' c/*, placé entre les deux premiers, le point f, résultant de l'intersectipu de b'(f avec oc^ jouit de la même propriété que celui c; et si on y attachait une tige, elle serait dirigée en ligne droite, suivant fff*.

Par la même raison, l'intersection de cette ligne oc avec les liens postérieurs 6 d fournil un point e qui se meut encore en ligne droite : c'est celui choisi pour la ti'a\erse q' (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, qtii sont placés à coté Tun de l'autre. Prenant le même tracé pour exemple, s'il s'agissait d'une machine à deux cylindres, le premier serait l'attaché en c et aurait ce* pour course, comme pour la machine actuelle, Candis que le second aurait sa traverse en f et pour course ff* : c'est ce que nous aurons amplement l'occasion 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 (pi. 26) est aussi reliée à un parallélogramme analogue au précédent, mais plus simple, puisqu'il n'a que cette tige à diriger. Il n'est, en efiety composé que des deux liens postérieurs R' auxquels est assemblée la

tràvene 9* de la tige H, el des deux guides V rallactiés à la traverse à anueau r*. Cette addiliOD d'uo parallélogramnie spécial pour la pompe à eau ne se reocoalre pas ordiuairemeot ; elle permet ici d'éviter un guide spécial pour la (ige, et sup* prime une articulatioD. La pompe h. eau se trouve tout à fait isolée des autres oi-ganes de la mactiioe, qui n'a pas non plus de plaque de fondation générale.

Fig. M,

Apparbii, db cohdensation, pompgs a eau froide et alihentaire. — L'appareil de condensBliou appliqué à cette machine peut être complètement expliqué à l'aide des exemples qui ont été donnés précédemment ( pi. 14).

Cet appareil se trouve logé au-dessous du sol de la machine, dans an vide réservé an maHif, entre les colonnes F et le cylindre moteur; il est composé d'un corps de pompe et du récipient condensateur, tous deux Séparés el plongés dans une caisse constamment rem{^ d'eau. L'eau injectée dans le condenseur est aspirée direo-

lempnt à l'aide (l*un tuyau qui plonge dans la Seine, dont le niveau est à peu de hauteur; un second tuyau semblable^ également muni d*un robinet, permet aussi de prendre directement Teau dinjection dans celle maintenue dans la bâche, qui a d'ailleurs pour objet de noyer les joints et de conserver plus de fraîcheur à l'appareil.

La pompe alimentaire (représentée en détail, pi. 18), est commandée par la tige ou bielle L, dont l'extrémité supérieure est rattachée au balancier, taudis que celle opposée est assemblée, par articulation, avec la tige du piston de la pompe. Celle-ci est fixée h la bAche où se trouve plongé Toppareil de condensation, et prend son eau dans une cuvcllo spéciale qui reçoit l'eau tiède élevée par la pompe à air. On a vu ^quo Teaù élevée par la pompe alimentaire est dirigée sur un appareil automoteur (pi. 13, flg. 8) établi sur chacun dei corps de chaudière.

M pompe élévaloire, destinée h fournir Teau qui remplit constamment la l)Achc où ^iii plongés le condenseur et la pompe à air, est appliquée h toutes les machine^ à condensation dans lesquelles Teau froide ne peut parvenir directement. Ainsi, loriiique le niveau du bassin ou du réservoir d'eau n'est pas 2i plus de 4 à S mètres de prc^Tondeur, le condenseur peut s'alimenter par un simple tuyau. Quand, au coijtraire, la profondeur dépasse K à 6 mèti^es, il est utile d'appliquer une pompe spâclale,

Wécasçisiik du ittQDLATEUR. — Commc cela se fait encore généralement, le régulateur^ h foi-ce centrifuge Q est appelé à agir sur un papillon placé sur rouverlure du canal h^ au point même de sa communication avec la boite de distribution.

K*uie vertical do ce régulateur est monté sur un chevalet en fonte Q', dont les ])\éA% embrassent Turbre moteur qui, pour le commander, porte une couronne dcÀtée en deux parties. Le rapport entre cette roue et le pignon d*augle avec lequel elle engrène, est calculé de façon que Taxe du i^égulateur cflectue 34 révolutions \n\r minute, tandis que Tarbre de la machine n*en exécute que 18 dans le même t(*mp8, h l'état normal. Celte augmentation de vitesse est justifiée par ce fait que les biiuiches du i*égulateur, ù^h très- grandes pour 34 tours, deviendraient réellement en dehora de la pratique & 18.

L>i mobilité du manchon I, sous rinfluence des variations de vitesse de la machine, et |»ar suite du régulateur, est trausmise h la valve d'introduction pur un système de Irlugles articulées, dont l'une u traverse l'axe même du réguloteur qui forme un canon creux dans sa partie supéiîeure.

Celte tringle est assemblée h mppel avec une petite virole qui peut glisser dans Tarbre creux et se trouve liée, par une clavette, avec le manchon extérieur t. Une rainure longitudinale, pratiquée dans cet axe pour le passage de la clavette^ permet au manchon (, en s'élevant ou en s'abaissant avec les branches à boulets, d'entraîner avec lui la virole intérieure, qui, à son tour^ fait mouvoir la tige u, laquelle peut se déplacer verticalement avec cette virole, mais sans la suivre dans le mouvement de rotation qu'elle partage a>ec le manchon extérieure

La lige u, suivant qu'elle s'élève ou s'abaisse, fait osciller un axe v, monté sur des supports fixés à l'entablement, et qui porte à cet effet un petit levier horizontal u\

auquel la même tige u est assemblée par articulation. Cet axe t) est muni à son extrémité opposée d*un levier semblable v', qui, oscillant avec lui, fait mouvoir la tige verticale a?, dont Textrémilé inférieure est reliée à une petite manivelle montée sur Taxe du papillon ou de la valve qui règle Tintroduction de la vapeur.

Tout ce mouvement est équilibré par un levier à contre-poids v*, appliqué sur Taxe t). De plus, les deux tiges verticales sont munies de masses pesantes u* ef ofl pour en maintenir la rigidité.

Ensemble do montage. •— L'établissement général d*une machine à balancier est assez différent des autres sjrstèmes pour mériter une mention spéciale.

Le plus souvent ces machines ont pour point d*appui une base unique : c*est une excellente condition que Ton doit chercher à remplir autant que possible, et dont nons donnerons des exemples. Mais, le développement très-étendu de ce système oblige parfois à disperser en quelque sorte les points d'appui, en les confiant à la stabilité plus ou moins parfaite du b&timent. Celle qui nous occupe en est un exemple.

Ainsi Tensemble du cylindre et de la distribution forme une masse qui a pour base un massif en maçonnerie , très-solide du reste, mais qui est néanmoins isolé de celui sur lequel s'appuient les colonnes F, à cause de la fosse qu'il faut réserver pour l'appareil de condensation. Ce dernier est en effet détaché des autres parties, et n'en devient solidaire que par la liaison des différentes^asses de maçonnerie qui les supportent.

De toute façon, le cylindre doit être parfaitement assis sur sa base et assujetti par des boulons, dits de fondation, qui s'enfoncent profondément dans les pierres de taille où ils sont arrêtés par un très-fort clavetage.

L'entablement E, sur lequel sont posés les paliers du balancier, a pour points d'appui principaux les deux colonnes creuses en fonte F, par l'intermédiaire d'un contre-entablement transversal E^ dont les extrémités vont se sceller dans les murs; les colonnes sont elles-mêmes appuyées sur le massif en maçonnerie. Cet entablement, qui représente un cadre ouvert pour le passage du balancier, est muni, à chaque extrémité, de branches E*, qui vont se sceller dans les murs, de façon à concourir, avec la traverse E\ à prévenir les déplacements horizontaux.

L'entablement principal E est relié avec la traverse E' par des boulons y, pour lesquels des bossages, avec empâtement nervé, ont été réservés à la traverse. Les colonnes F sont réunies à cette dernière par de gros boulons courts, clavetés dans chacune des pièces qu'ils assemblent.

Les deux colonnes F sont rondes dans foute leur hauteur, excepté leur base, qui forme un socle carré, ouvert latéralement, et en partie ajusté dans des semelles de fonte F^ à moitié encastrées dans le massif en maçonnerie. Ces plaques, sont entaillées pour recevoir de longues clavettes en fer qui, chassées entre elles et le plan inférieur du socle, tendent à soulever les colonnes , et par suite tous le système qu'elles supportent. Enfin, de longs boulons de fondation z réunissent à la fois les colonnes et leurs semelles avec l'assise de pierre sur laquelle elles sont appuyées.

L*arbre moteur I a encore ses points d^appui à part; ainsi le premier palier V est

ajusté sur une plaque de fondation pariiellc V, appuyée directement sur la maçonnerie, et destinée h 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 Tenlablement, et de Tarbrc moteur, il est aisé de comprendre quel degré de solidité doivent atteindre les msiçonneries, 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'esl-il pas rare de voir des machines à balancier se détraquer par suite des tassements du massif; et cependant il est indispensable que le paralU'^logramme reste rigoureusement bien réglé pour que la machine n*éprouve pas de chocs, ce qui ne peut avoir lieu qu'autant que le rapport du cylindre avec le balancier est parfaitement conservé.