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sont là deux raisons péremptoires pour qu'on n'en veuille pas longtemps. Si nous pensions autrement, les marchands de plumes auraient tôt fait de nous faire changer d'avis. Moteur rotatif, pompe ou compresseur sans mouvements rectilignes DE tout temps on a cherché à réaliser des machines utilisant directement, sous la forme d'un mouvement circulaire continu — sans passer par l'intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle — la force expansive d'un fluide sous pression ou l'action explosive d'un mélange gazeux. Cette idée a conduit les chercheurs à imaginer des dispositifs, parfois très ingénieux, mais présentant le plus souvent des inconvénients les rendant impropres à toute utilisation industrielle. C'est ainsi, par exemple, qu'on a essayé de construire des moteurs dans lesquels l'étanchéité devait être assurée par le simple contact, suivant une génératrice, de deux cylindres roulant à l'intérieur l'un de l'autre, ou dans lesquels la variation de volume de la chambre de travail était obtenue à l'aide de cames au profil compliqué entraînant des discontinuités brutales dans le mouvement du système, etc. Les écueils de genre ont été évités dans un moteur récent réalisant de façon simple la production de l'effort moteur et assurant en même temps une étanchéité rigoureuse. Supposons le dispositif dont les figures 1 à 5 permettent de comprendre le principe : soit A, une enveloppe de révolution autour de l'axe HH', B un tambour cylindrique; C, une paroi (ou piston de forme spéciale) fixée à la chambre A et pouvant glisser sur le tambour B ; D, une paroi fixée sur B et glissant sur la surface intérieure de A; X, un arbre creux solidaire de l'enveloppe A; Y, un arbre solidaire du tambour B et passant à l'intérieur de X; P et Q, deux pignons circulaires dentés identiques calés, le premier sur X, le second sur un arbre auxiliaire Z; M et N, deux pignons elliptiques identiques, calés respectivement sur Y et Z (fig. 2 et 3); J, une poulie calée sur l'arbre X. L'enveloppe extérieure A et la paroi C, d'une part; le tambour intérieur B et la paroi D, d'autre part, délimitent un certain volume qui
dont les figures 1 à 5 permettent de comprendre le principe : soit A, une enveloppe de révolution autour de l'axe HH', B un tambour cylindrique; C, une paroi (ou piston de forme spéciale) fixée à la chambre A et pouvant glisser sur le tambour B ; D, une paroi fixée sur B et glissant sur la surface intérieure de A; X, un arbre creux solidaire de l'enveloppe A; Y, un arbre solidaire du tambour B et passant à l'intérieur de X; P et Q, deux pignons circulaires dentés identiques calés, le premier sur X, le second sur un arbre auxiliaire Z; M et N, deux pignons elliptiques identiques, calés respectivement sur Y et Z (fig. 2 et 3); J, une poulie calée sur l'arbre X. L'enveloppe extérieure A et la paroi C, d'une part; le tambour intérieur B et la paroi D, d'autre part, délimitent un certain volume qui sera la chambre de travail. Supposons un instant que les deux pignons M et N soient circulaires et faisons tourner la poulie J ou l'enveloppe A qui en est solidaire : les deux pièces C et D vont tourner dans le même sens avec la même vitesse et resteront par conséquent à la même distance l'une de l'autre : il n'y aura pas de variation de volume de la chambre de travail et, par suite, aucune production possible d'effort moteur. Revenons maintenant au cas du dispositif étudié : les pignons M et N ont, non pas la forme d'une circonférence, mais de la figure la plus voisine de la circonférence : l'ellipse. En faisant tourner la poulie J à une certaine vitesse, le tambour B ne tournera pas avec la même vitesse et cette vitesse sera tantôt inférieure, tantôt supérieure à celle de l'enveloppe A, suivant la position de l'engrenage elliptique. Il s'ensuit que les deux pièces C et D ne feront pas le même angle et que la chambre de travail dont elles forment les « fonds », variera de volume d'une façon continue. On se rend facilement compte que pour un tour complet de la poulie J, cet
conséquent à la même distance l'une de l'autre : il n'y aura pas de variation de volume de la chambre de travail et, par suite, aucune production possible d'effort moteur. Revenons maintenant au cas du dispositif étudié : les pignons M et N ont, non pas la forme d'une circonférence, mais de la figure la plus voisine de la circonférence : l'ellipse. En faisant tourner la poulie J à une certaine vitesse, le tambour B ne tournera pas avec la même vitesse et cette vitesse sera tantôt inférieure, tantôt supérieure à celle de l'enveloppe A, suivant la position de l'engrenage elliptique. Il s'ensuit que les deux pièces C et D ne feront pas le même angle et que la chambre de travail dont elles forment les « fonds », variera de volume d'une façon continue. On se rend facilement compte que pour un tour complet de la poulie J, cet angle passera par un minimum (fig. 1 et 3) et par un maximum (fig. 4 et 5). Inversement, si l'on organise la distribution de façon à faire l'admission et l'explosion au moment où l'angle des deux pièces augmente, la compression et l'échappement au moment où il diminue, on communiquera un mouvement de rotation à la poulie sur laquelle on pourra venir chercher l'effort moteur. On aura réalisé un moteur dans lequel la chambre de compression correspond à l'angle X (fig. 1), le volume total du cylindre à l'angle Y (fig. 4). De plus, moyennant un calcul convenable, on peut arriver à avoir pour deux chambres séparées par une même paroi — les chambres 1 et II, par exemple (fig. 1 et 4) — des chambres de compression et des détentes égales; les « travaux » fournis par ces deux chambres seront aussi égaux et l'on obtiendra ainsi le « double effet ». Les gaz travailleront simultanément dans les quatre chambres I, II, III, IV, suivant un cycle rationnel, et le système étudié sera l'équivalent d'un groupe de quatre cylindres. Les gaz sont aspirés par l'arbre creux Y, passent dans un distributeur tournant, se déplacent à l'intérieur du tambour B et
mouvement de rotation à la poulie sur laquelle on pourra venir chercher l'effort moteur. On aura réalisé un moteur dans lequel la chambre de compression correspond à l'angle X (fig. 1), le volume total du cylindre à l'angle Y (fig. 4). De plus, moyennant un calcul convenable, on peut arriver à avoir pour deux chambres séparées par une même paroi — les chambres 1 et II, par exemple (fig. 1 et 4) — des chambres de compression et des détentes égales; les « travaux » fournis par ces deux chambres seront aussi égaux et l'on obtiendra ainsi le « double effet ». Les gaz travailleront simultanément dans les quatre chambres I, II, III, IV, suivant un cycle rationnel, et le système étudié sera l'équivalent d'un groupe de quatre cylindres. Les gaz sont aspirés par l'arbre creux Y, passent dans un distributeur tournant, se déplacent à l'intérieur du tambour B et sont admis dans la chambre de travail par les orifices a (fig. 1 et 4). L'échappement peut être assuré, soit par soupapes (moteur d'aviation) soit par le même distributeur convenablement cloisonné. Les bougies sont placées dans les logements m (fig. 1 et 4). L'étanchéité est obtenue de la façon suivante : entre la paroi D et l'enveloppe A, par des segments épousant la ligne de contact de ces deux pièces; ils sont logés dans des rainures pratiquées dans D et sont appliqués sur l'enveloppe A par des ressorts. Entre la paroi C et le tambour B, par des segments rectilignes solidaires de C et appliqués sur le tambour B. Entre le tambour B et l'enveloppe A (communication avec l'extérieur) par un presse-étoupe analogue à ceux des turbo-moteurs. L'enveloppe extérieure est munie d'ailettes assurant, grâce à la rotation de l'ensemble, un refroidissement énergique. Des roulements à billes assurent le guidage et permettent les déplacements relatifs des parties intérieure et extérieure (tambour et enveloppe). Les pignons M et N constituant l'engrenage elliptique ont, comme on peut le voir sur les figures 3 et 5, la forme d'ellipses très peu aplaties. Les deux engrenements, circulaire et elliptique, producteurs du mouvement, peuvent être taillés
: entre la paroi D et l'enveloppe A, par des segments épousant la ligne de contact de ces deux pièces; ils sont logés dans des rainures pratiquées dans D et sont appliqués sur l'enveloppe A par des ressorts. Entre la paroi C et le tambour B, par des segments rectilignes solidaires de C et appliqués sur le tambour B. Entre le tambour B et l'enveloppe A (communication avec l'extérieur) par un presse-étoupe analogue à ceux des turbo-moteurs. L'enveloppe extérieure est munie d'ailettes assurant, grâce à la rotation de l'ensemble, un refroidissement énergique. Des roulements à billes assurent le guidage et permettent les déplacements relatifs des parties intérieure et extérieure (tambour et enveloppe). Les pignons M et N constituant l'engrenage elliptique ont, comme on peut le voir sur les figures 3 et 5, la forme d'ellipses très peu aplaties. Les deux engrenements, circulaire et elliptique, producteurs du mouvement, peuvent être taillés avec la précision que l'on atteint dans les ateliers modernes. Ils sont enfermés dans un carter et sont ainsi susceptibles d'un graissage parfait. Ils auront donc un excellent rendement. Il faut d'ailleurs remarquer que ces deux engrenements commandent le mouvement des quatre chambres, tenant ainsi la place des quatre bielles et quatre manivelles du moteur équivalent en puissance et régularité. Un moteur rotatif de ce genre présenterait un certain nombre d'avantages : en dehors de la suppression du volant et de la circulation d'eau, sa légèreté et son encombrement seraient réduits du fait du double effet qui est réalisé naturellement. Ne comprenant aucun organe animé de mouvements rectilignes, il n'imiterait au bâti le supportant aucune trépidation et l'équilibrage en serait immédiat. La construction en est facile, comparée à celle d'un quatre-cylindres : elle se réduit presque exclusivement à un travail de tour. Les parois C et D (fig. 1, 2, 4), faisant fonction de pistons, ne sont soumises qu'à des efforts agissant dans la direction de leur déplacement ; elles ne subissent pas l'effet des réactions dues à l'obliquité des bielles — obliquité très accentuée dans les moteurs à faible course — et qui tendent à appliquer un des côtés
et quatre manivelles du moteur équivalent en puissance et régularité. Un moteur rotatif de ce genre présenterait un certain nombre d'avantages : en dehors de la suppression du volant et de la circulation d'eau, sa légèreté et son encombrement seraient réduits du fait du double effet qui est réalisé naturellement. Ne comprenant aucun organe animé de mouvements rectilignes, il n'imiterait au bâti le supportant aucune trépidation et l'équilibrage en serait immédiat. La construction en est facile, comparée à celle d'un quatre-cylindres : elle se réduit presque exclusivement à un travail de tour. Les parois C et D (fig. 1, 2, 4), faisant fonction de pistons, ne sont soumises qu'à des efforts agissant dans la direction de leur déplacement ; elles ne subissent pas l'effet des réactions dues à l'obliquité des bielles — obliquité très accentuée dans les moteurs à faible course — et qui tendent à appliquer un des côtés du piston sur la surface correspondante du cylindre. Enfin, la forme ramassée de l'ensemble rend insensible l'action de la force centrifuge, action nuisible à la conservation et au bon fonctionnement des organes situés à une grande distance de l'axe de rotation (cylindres rayonnants). Le dispositif étudié se prête également à la réalisation d'une pompe ou d'un compresseur. Il suffit pour cela de changer la distribution et d'adapter la construction. En particulier, il peut être avantageusement utilisé dans l'automobile comme pompe à eau ou à huile, ou comme gonfleur. Dans cette application, il se recommande par sa simplicité de construction, sa facilité de commande qui peut être faite directement sur l'enveloppe, son faible encombrement, son étanchéité et son grand rendement. R. MORNET. La Locomotive Par P. RIVIÈRE (Suite des nos 76 et 80.) À l'extrémité antérieure des tubes, se trouve la boîte à fumée. Elle occupe l'avant de la machine. Son rôle est d'arrêter les escarbilles qui seraient sans cela entraînées dans la cheminée. En général, on dispose, à cet effet, une grille dans la boîte à fumée. C'est que la vitesse des gaz chauds du foyer atteint souvent une valeur considérable. La cheminée, dont le rôle est d'assurer le tirage
la réalisation d'une pompe ou d'un compresseur. Il suffit pour cela de changer la distribution et d'adapter la construction. En particulier, il peut être avantageusement utilisé dans l'automobile comme pompe à eau ou à huile, ou comme gonfleur. Dans cette application, il se recommande par sa simplicité de construction, sa facilité de commande qui peut être faite directement sur l'enveloppe, son faible encombrement, son étanchéité et son grand rendement. R. MORNET. La Locomotive Par P. RIVIÈRE (Suite des nos 76 et 80.) À l'extrémité antérieure des tubes, se trouve la boîte à fumée. Elle occupe l'avant de la machine. Son rôle est d'arrêter les escarbilles qui seraient sans cela entraînées dans la cheminée. En général, on dispose, à cet effet, une grille dans la boîte à fumée. C'est que la vitesse des gaz chauds du foyer atteint souvent une valeur considérable. La cheminée, dont le rôle est d'assurer le tirage et d'activer par ce moyen la combustion, est aidée dans sa tâche, soit par l'échappement de la vapeur, soit par le souffleur, soit par les deux à la fois. On dirige, en effet, l'échappement de la vapeur (c'est à Stephenson lui-même que revient le mérite de cette ingénieuse idée) à sa sortie des cylindres vers la cheminée pour y provoquer une dépression et, par suite, un appel d'air au foyer. Cette dépression peut atteindre jusqu'à 1/100 de la pression atmosphérique. Il est, d'ailleurs, à la portée du chauffeur de lui faire prendre la valeur convenable car la tuyauterie d'échappement se termine à la base de la cheminée par une tuyère dont la section est variable à volonté et dont le serrage, à mesure qu'il augmente la vitesse de sortie de la vapeur, augmente par le fait la dépression. Cet étranglement de la conduite d'échappement a, il est vrai, l'inconvénient de produire une certaine contrepression sur les pistons, d'où il résulte une petite perte de travail, de même que, sur nos moteurs, un pot d'échappement trop étroitement calculé a le défaut d'étouffer le moteur. En outre, le serrage exagéré de la tuyère provoque des jets d'escarbilles et, quelquefois même, un soulèvement,
sa sortie des cylindres vers la cheminée pour y provoquer une dépression et, par suite, un appel d'air au foyer. Cette dépression peut atteindre jusqu'à 1/100 de la pression atmosphérique. Il est, d'ailleurs, à la portée du chauffeur de lui faire prendre la valeur convenable car la tuyauterie d'échappement se termine à la base de la cheminée par une tuyère dont la section est variable à volonté et dont le serrage, à mesure qu'il augmente la vitesse de sortie de la vapeur, augmente par le fait la dépression. Cet étranglement de la conduite d'échappement a, il est vrai, l'inconvénient de produire une certaine contrepression sur les pistons, d'où il résulte une petite perte de travail, de même que, sur nos moteurs, un pot d'échappement trop étroitement calculé a le défaut d'étouffer le moteur. En outre, le serrage exagéré de la tuyère provoque des jets d'escarbilles et, quelquefois même, un soulèvement, une véritable éruption de combustible enflammé vers la boîte à fumée. Quant au souffleur, il est destiné à suppléer à l'échappement quand le régulateur d'admission est fermé, c'est-à-dire dans le cas le plus général, quand la locomotive est arrêtée. C'est une prise de vapeur dans la chaudière qui conduit dans la cheminée. La manœuvre du souffleur est indispensable chaque fois qu'on ouvre la porte du foyer sous peine de voir se produire par celle-ci des retours de flammes dangereux pour le personnel. Arrivés à ce point de notre étude, nous nous demandons, avec un peu d'inquiétude, si tous nos lecteurs ont pu suivre jusqu'ici, sans se lasser, l'énumération sèche et monotone de tous ces organes, de tous ces appareils dont l'ensemble forme ces merveilles qui sont les locomotives modernes. Nous ne saurions en vouloir à ceux-là qui ont abandonné la partie, car il faut, nous en convenons, un bien grand désir de savoir pour persévérer à nous suivre. Nous ne saurions, par exemple, encourager assez ceux qui nous ont accordé jusqu'ici leur attention, car l'étude de la chaudière une fois terminée, nous aborderons celle du mécanisme, plus vivante et plus intéressante parce que plus familière à nos lecteurs, automobilistes pratiquants.
la cheminée. La manœuvre du souffleur est indispensable chaque fois qu'on ouvre la porte du foyer sous peine de voir se produire par celle-ci des retours de flammes dangereux pour le personnel. Arrivés à ce point de notre étude, nous nous demandons, avec un peu d'inquiétude, si tous nos lecteurs ont pu suivre jusqu'ici, sans se lasser, l'énumération sèche et monotone de tous ces organes, de tous ces appareils dont l'ensemble forme ces merveilles qui sont les locomotives modernes. Nous ne saurions en vouloir à ceux-là qui ont abandonné la partie, car il faut, nous en convenons, un bien grand désir de savoir pour persévérer à nous suivre. Nous ne saurions, par exemple, encourager assez ceux qui nous ont accordé jusqu'ici leur attention, car l'étude de la chaudière une fois terminée, nous aborderons celle du mécanisme, plus vivante et plus intéressante parce que plus familière à nos lecteurs, automobilistes pratiquants. Avant d'abandonner définitivement la description des organes de la chaudière, le moment nous paraît venu de dire un mot de la surchauffe, ce perfectionnement si important mais si controversé à cause des mécomptes auxquels il a donné lieu, dont l'application avait été entrevue dès 1850, mais qui ne fut réalisé que ces dernières années seulement. Nous allons nous efforcer de rendre évidents les avantages de la surchauffe et, pour cela, rappeler cette déduction tirée de l'analyse du cycle de Carnot, dont nous avons parlé au début, à propos du rendement, savoir : le travail utile sera d'autant plus grand que la vapeur sera introduite à une température plus élevée et rejetée à une température plus basse. Pour avoir le meilleur rendement, pour tirer de la transformation tout le profit qu'elle est susceptible de nous fournir, il faudra donc chauffer le plus possible la vapeur avant son entrée aux cylindres. C'est le même souci qui a poussé nos constructeurs de moteurs à explosions à élever de plus en plus le taux de compression, la température initiale au moment de l'explosion se trouvant, de ce fait, augmentée aussi. Surchauffer consistera essentiellement à porter à une température plus haute encore la vapeur de
que ces dernières années seulement. Nous allons nous efforcer de rendre évidents les avantages de la surchauffe et, pour cela, rappeler cette déduction tirée de l'analyse du cycle de Carnot, dont nous avons parlé au début, à propos du rendement, savoir : le travail utile sera d'autant plus grand que la vapeur sera introduite à une température plus élevée et rejetée à une température plus basse. Pour avoir le meilleur rendement, pour tirer de la transformation tout le profit qu'elle est susceptible de nous fournir, il faudra donc chauffer le plus possible la vapeur avant son entrée aux cylindres. C'est le même souci qui a poussé nos constructeurs de moteurs à explosions à élever de plus en plus le taux de compression, la température initiale au moment de l'explosion se trouvant, de ce fait, augmentée aussi. Surchauffer consistera essentiellement à porter à une température plus haute encore la vapeur de la chaudière séparée de l'eau qui l'a produite. Il résulte de la surchauffe une économie, car l'addition de calorifère apporté par cette opération a pour effet de vaporiser toute l'eau contenue encore à l'état liquide dans la vapeur saturée, d'éviter les condensations pendant l'admission et, en partie, pendant la détente. Pratiquement, on est limité, dans l'emploi de la surchauffe, par la décomposition de l'huile de graissage et l'altération des métaux avec lesquels la vapeur saturée se trouve en contact. D'ailleurs, si l'appareil était directement soumis à l'action des gaz très chauds du foyer, ses tôles, que la vapeur rafraîchit moins que l'eau, brûleraient rapidement. Il faut donc le chauffer à une température moins élevée. Un des types de surchauffeurs les plus employés est le type Schmidt. Des petits tubes, par groupe de quatre, sont logés à l'intérieur des tubes principaux de la chaudière, dont le diamètre est augmenté à cet effet, et balayés, par conséquent, par les gaz du foyer. L'entretien de cet appareil est délicat, mais les résultats qu'il donne sont excellents. L'ensemble formé par la chaudière, les tubes et la boite à fumée est enfermé, nous l'avons dit, dans le corps cylindrique de la machine. Le diamètre de
Pratiquement, on est limité, dans l'emploi de la surchauffe, par la décomposition de l'huile de graissage et l'altération des métaux avec lesquels la vapeur saturée se trouve en contact. D'ailleurs, si l'appareil était directement soumis à l'action des gaz très chauds du foyer, ses tôles, que la vapeur rafraîchit moins que l'eau, brûleraient rapidement. Il faut donc le chauffer à une température moins élevée. Un des types de surchauffeurs les plus employés est le type Schmidt. Des petits tubes, par groupe de quatre, sont logés à l'intérieur des tubes principaux de la chaudière, dont le diamètre est augmenté à cet effet, et balayés, par conséquent, par les gaz du foyer. L'entretien de cet appareil est délicat, mais les résultats qu'il donne sont excellents. L'ensemble formé par la chaudière, les tubes et la boite à fumée est enfermé, nous l'avons dit, dans le corps cylindrique de la machine. Le diamètre de celui-ci dépasse rarement 1 m. 50, car on préfère augmenter les dimensions de la machine en longueur qu'en largeur. Quant à la hauteur de son axe au-dessus de la voie, elle est de jour en jour plus haute, depuis qu'il est admis que la stabilité des locomotives peut être obtenue malgré la surélévation de la chaudière. C'est grâce à cette surélévation, d'ailleurs, qu'on peut employer des foyers profonds, adopter des roues de grand diamètre et loger sans difficulté le mécanisme. Le corps cylindrique est formé par la juxtaposition de virolés rivées ensemble. Le plus souvent, on intercale entre la chaudière et l'enveloppe une couche de matières isolantes, pour que les pertes de chaleur, si nuisibles, soient réduites au minimum. L'enveloppe est, en général, constituée par une simple tôle portée par une armature légère. Quant à l'isolant, c'est quelquefois l'air enfermé sous la tôle qui en tient lieu; mais il n'est pas rare aujourd'hui qu'on ait recours à un calorifuge plus efficace tel que l'amiante par exemple. Mais nous n'avons pas tout dit sur la chaudière et il nous faut y revenir. L'eau de la chaudière, en effet, n'est pas intarissable. À mesure que les moteurs absorbent de la vapeur, le