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Le
régulateur
par
Bernard Couret
Tout le monde a entendu le
mot « régulateur », c'est un vocable d'usage courant dans le
monde
ferroviaire. Il a au moins trois significations, deux très
anciennes et
une plus récente qui désigne les agents chargés, sur une ligne donnée,
de réguler
le trafic c'est-à-dire de surveiller la marche des trains suivant un
horaire théorique
et de parer à tous les aléas de l'exploitation réelle.
Le
deuxième sens concerne les montres et horloges qui, dans les gares du
XIXème
siècle, donnaient l'heure. Ce terme, pour les montres de gousset,
était
plutôt employé dans le nord de
la France. On en trouve encore qui font les
délices des collectionneurs dans les foires à
tout et les brocantes. Au tout début du chemin de fer, les
employés
devaient, pour être embauchés, posséder une montre et savoir tire
l'heure, ce
qui n'était pas à l'époque une précaution superflue de la part des
compagnies.
Le
troisième sens, celui qui nous est le plus familier, concerne un des
organes de
commande de la locomotive à vapeur. A quoi sert exactement le
régulateur
? D'aucuns vous diront : à régler la vitesse. Mais d'autres
rétorqueront
: pour régler la vitesse on agit sur le votant de changement de marche
qui
commande le cran d'admission. Il faudrait bien qu'ils se mettent
d'accord,
bien que ce ne soit pas la première fois que l'on voit les
« vaporeux »
avoir des discussions homériques sur des sujets qui apparemment
devraient faire
l'objet d'un consensus. Nous sommes dans ta technique, le réel
que diable
! Soit par hypocrisie, soit parce que je deviens au bout de trente ans
un peu
normand, je dirais qu'ils ont tous les deux raison.
Nous
allons voir pourquoi : à la base, le régulateur est le robinet qui
ferme la
chaudière pour éviter que la vapeur ne s'échappe. Comme tout
robinet
qui se respecte (sinon c'est un bouchon), on peut
aussi l'ouvrir pour pouvoir
utiliser cette vapeur que l'on a, après bien des efforts et des pelles
de
charbon, réussi à fabriquer.
Ce
robinet puise donc de la vapeur dans la partie haute de la chaudière
pour
l'envoyer vers les cylindres. Comme sur une cocotte minute dont
on lève
la soupape, de l'eau est entraînée. N'oublions pas que, à chaque
fois
que nous parlons de la vapeur, celle qui fait de beaux panaches ou
cette qui
"fuit", c'est un abus de langage. La vapeur est parfaitement invisible
dans l'air. Ce que l'on voit, ce sont les minuscules gouttelettes
d'eau
qui proviennent de la vapeur condensée qui matérialisent le jet.
Donc il
y a de l'eau dans cette vapeur. Il faut s'en débarrasser car, sa
force
d'expansion avoisine le zéro absolu, et l'action mécanique de ces
gouttes crée
des érosions nuisibles. On obtient ce résultat au moyen de
chicanes de
différents types dont un exemple est donné sur la figure ci-dessous.
figure1
Enfin
la vapeur est sèche,
nous pouvons passer aux choses sérieuses. Plusieurs types de
dispositions
sont utilisés.
figure
2
Un tiroir se déplace sur
une table percée d'orifices. En le commandant, on découvre plus
ou moins
les ouvertures qui permettent le passage de la vapeur. La force
qui appuie
le tiroir sur sa table est assez grande quand il est fermé (à 16 bars
et pour
une section de passage correspondant à un diamètre de tubulure de 15cm,
on a
1626kg). Pour remédier à ce défaut, on met sur le tiroir
principal un
deuxième tiroir qui subit un effort plus faible car il dégage une
section de
passage plus petite. Sa manoeuvre est facile et, en permettant à
la
vapeur de passer dans le tuyau d'admission, on équilibre les efforts
donc la
dureté de la commande. Lors de l'ouverture, le petit tiroir
s'ouvre en
premier jusqu'à ce que la commande vienne en butée dans le trou ovalisé
de la
figure 2. Ensuite on commence à déplacer le grand tiroir pour obtenir
la
pleine ouverture. Ces dispositions se retrouvent sur les machines
les plus
anciennes.
Régulateur
à soupapes multiples
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figure 3
Sur
les machines plus récentes
et en particulier sur les 141R, le régulateur est situé sur le
collecteur de
surchauffe. Une série de petites soupapes commandées de manière
décalée
permet d'augmenter progressivement la section de passage de la
vapeur. La
commande est facile car la première soupape étant petite, l'effort du
mécanicien
est faible. Cette disposition est intéressante pour les machines
de
manoeuvre car le réglage de la pression aux boites à vapeur est aisé,
par
contre, sur les machines de ligne elle facilite le laminage de la
vapeur qui, on
le sait, diminue le rendement. Cette disposition nécessite aussi
une
vanne d'arrêt en amont pour permettre d'évacuer la vapeur du
surchauffeur.
Régulateur
à soupape unique.
Ces
régulateurs ont une grande section de passage qui limite les
pertes
de charge. Leur commande doit être crantée car le passage de la
vapeur
tend à les refermer.
figure
4
On
voit sur le croquis que, la vapeur s'exerçant sur les deux cotés de la
soupape, la commande en est aisée. Par contre la réalisation
mécanique
et l'étanchéité sont assez difficiles à obtenir du fait de la double
portée.
Soupape
non équilibrée
figure
5
Cette
disposition, qui est
celle de
la Princesse
, comprend une seule grande soupape à simple siège. On voit que
la force
à exercer pour la soulever est très grande quand elle est fermée.
Pour
remédier à ce défaut on a placé une petite soupape au centre de la
grande
qui, en s'ouvrant la première sans trop d'efforts, équilibre les
pressions et
permet une manoeuvre facile (quand tout le reste est bien réglé, en
particulier le presse étoupe de l'arbre de commande, diront les
mécaniciens)
de la soupape principale. On voit que cette disposition est très
semblable au régulateur à double tiroir dans sa philosophie mais sa
réalisation
mécanique est beaucoup plus facile que celle d'un tiroir plan.
Enfin
pour montrer l'influence de dispositions mécaniques qui pourraient
sembler à
priori de peu d'importance, voici un graphique qui donne les sections
de passage
de nos différents régulateurs sachant que, moins la section est grande,
plus
la perte de charge est importante et donc moins il reste de pression à
appliquer sur les cylindres (d'où récriminations du chauffeur qui a
donné des
coups de pelles etc ... )
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