CHAPITRE III
DISPOSITIFS SPÉCIAUX
de démarrage et d'échappement des locomotives compound.
Nous savons que la locomotive compound se distingue de la machine à simple expansion par ce fait qu'un seul des deux cylindres (ou groupe de deux cylindres) reçoit la vapeur vive venant de la chaudière et que la vapeur d'échappement de ce cylindre au lieu d'être dirigée vers l'air extérieur est admise dans le second cylindre où elle achève sa détente.
Le cylindre en communication directe avec la chaudière est dit à haute pression, l'autre à basse pression.
Au moment, où la quantité de vapeur admise au cylindre HP commence à s'en échapper après sa détente partielle, elle occupait tout le volume de ce cylindre ; comme par le système compound, on prolonge sa détente, le volume du cylindre BP doit évidemment être plus grand que celui du cylindre HP.
Si les cylindres HP et BP communiquaient entre eux directement, quand le piston du petit cylindre refoulerait la vapeur d'échappement, le grand cylindre devrait être disposé pour l'admission, les pistons devant nécessairement être à fond de course en même temps ; en d'autres termes, les manivelles devraient passer en môme temps au point mort. On réaliserait ainsi le fonctionnement Woolf. Mais dans la locomotive, les manivelles sont calées à angle droit pour rendre le démarrage possible dans toutes les positions, il faut donc qu'au sortir du petit cylindre, la vapeur soit emmagasinée en attendant que le grand soit disposé à l'admission. Le réservoir placé entre les deux cylindres en vue de cet emmagasinage est ce qu'on appelle le réservoir intermédiaire ou receiver.
Examinons comment les locomotives compound se comportent au démarrage et considérons tout d'abord une compound à deux cylindres.
De deux choses l'une, ou le petit cylindre est à l'admission ou son admission est fermée. Dans ce dernier cas, le petit cylindre ne reçoit pas de vapeur, le grand non plus, puisque la vapeur ne peut passer dans le grand cylindre qu'après avoir traversé le petit, la machine ne démarre pas.
Si l'admission est ouverte, mais que la manivelle du petit cylindre soit dans le voisinage du point mort, la machine ne démarre pas davantage.
Ces considérations montrent que pour assurer le démarrage dans tous les cas, il faut prévoir un dispositif spécial permettant d'envoyer dans le receiver ou, ce qui revient au même, puisque ces capacités communiquent entre elles, dans la chapelle du grand cylindre, de la vapeur venant directement de la chaudière. On se sert à cette fin d'une prise de vapeur spéciale, placée à portée du machiniste et dénommée deuxième modérateur ou vanne de démarrage.La pression de la vapeur admise ainsi au receiver doit être réduite parce que le grand cylindre étant destiné à ne recevoir que de la vapeur à basse pression, ses organes sont calculés en conséquence. Un manomètre indique au machiniste la pression qui règne au receiver et une soupape de sûreté limite en outre la pression à un taux déterminé.
Pour ce qui est des locomotives compound à quatre cylindres, leurs deux cylindres HP ont les manivelles calées à 90°, ces machines pourront toujours démarrer, la vanne spéciale n'est donc pas indispensable, mais elle peut être utile pour faciliter les démarrages et accélérer la mise en vitesse.
Echappement direct des locomotives compound. - Lorsqu'on admet de la vapeur vive dans le réservoir intermédiaire, il n'y a plus de raison d'y envoyer encore de la vapeur d'échappement du petit cylindre, le receiver étant déjà rempli de vapeur dont la pression est sensiblement égale et pourrait même être supérieure à celle de la vapeur qui sort du petit cylindre. Il est donc logique d'appliquer aux machines compound un dispositif complémentaire permettant de diriger la vapeur de décharge du petit cylindre directement dans l'atmosphère.
Cet échappement direct du petit cylindre procure un avantage important. L'effort moteur développé sur le piston HP est proportionnel à la différence des pressions qui s'exercent sur ses deux faces, c'est-à-dire à la différence entre la pression à la chaudière et la pression au receiver ; lorsqu'on envoie la vapeur de décharge du petit cylindre directement dans l'atmosphère, on diminue la contre-pression sur le petit piston, son effort moteur s'en trouve accru et le démarrage sensiblement amélioré.
Mais ce n'est pas là le seul avantage de l'échappement direct. Lorsque le machiniste provoque l'admission de vapeur vive au receiver et l'échappement direct du petit cylindre, il transforme sa locomotive compound en deux machines ordinaires à simple expansion indépendantes, de sorte que, dans le cas d'une compound à quatre cylindres tout au moins, il pourra donc, en cas d'avarie à la basse pression, isoler celle-ci et gagner le relais le plus proche en remorquant son train avec les cylindres HP. Si c'est la HP qui est avariée, il pourra marcher avec la BP.
Enfin, un troisième avantage - secondaire aussi longtemps que les lignes, desservies sont de niveau, mais qui devient sensible sur les longues pentes - le fonctionnement à machines séparées donne à modérateur fermé une marche plus roulante.
Si l'on rencontre des locomotives compound non munies de l'échappement direct aux cylindres HP, c'est que certains constructeurs, mettant en balance les avantages ci-dessus avec la complication et les risques nouveaux de fuites et d'avaries inhérents à ce dispositif complémentaire, renoncent aux premiers, appréciant davantage la tranquillité que leur assure la simplicité.
Les systèmes imaginés pour réaliser l'échappement direct des cylindres HP sont nombreux, nous ne décrirons que le dispositif de Glehn appliqué aux locomotives compound à quatre cylindres types 7, 8 et 33 de la S. N. C. B. (fig. 589 et 590).
Fig. 589. - Echappement des locomotives compound, types 7, 8 et 33 de la S.N.C.B.
Fig. 590. - Echappement des locomotives compound, types 7, 8 et 33 de la S.N.C.B.
Ces figures représentent les cylindres BP. La vapeur de décharge de chaque petit cylindre est amenée au grand cylindre correspondant par un tuyau T raccordé à un fourreau F coulé d'une pièce avec les cylindres BP.
Les chapelles des cylindres BP communiquent constamment entre elles et constituent avec les tuyaux T le réservoir intermédiaire.
Le fourreau F renferme un obturateur représenté en noir sur les figures. Cet obturateur qui tourne sur son axe, présente deux lumières qu'on peut amener alternativement en regard des ouvertures pratiquées dans le fourreau en vue des communications à établir.
Dans la marche normale en compound, qui est celle représentée sur les figures, les chapelles BP communiquent par la lumière A avec le tuyau T et par conséquent avec le cylindre HP, la vapeur d'échappement du petit cylindre se rend au grand cylindre en suivant les flèches 1. Quand elle a fini son travail au grand cylindre, la vapeur s'échappe à la décharge par les orifices N.
Pour cette position de l'obturateur, la lumière B est fermée. L'ouverture C est destinée au passage des eaux de condensation empruntant l'espace annulaire compris entre l'obturateur et le fourreau, pour aboutir à un purgeur automatique. De même, le trou t sert à la purge de l'obturateur en fonctionnement compound.
Pour parer aux mouvements et aux dilatations, le tuyau T est muni d'un bourrage à son entrée dans le fourreau F.
On réalise l'échappement direct des cylindres HP au démarrage et à modérateur fermé, en faisant tourner les obturateurs de 90°. Pour cette position, la lumière A se ferme, supprimant la communication entre le cylindre HP et le cylindre BP, tandis que la lumière B s'ouvre, permettant à la vapeur d'échappement du petit cylindre de se rendre directement à la décharge par le - D et l'orifice central R (flèche 2).
La rotation des obturateurs s'obtient au moyen d'un servo-moteur à air comprimé E commandé de la marquise. Ce servo-moteur actionne les obturateurs par les tringles et les leviers représentés en traits interrompus sur les figures.
Au démarrage, la vapeur est admise, dans les conditions que nous avons décrites plus haut, dans la chapelle des cylindres BP où elle pénètre en K amenée par le tuyau V.
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