GlossaireTechnique

Régulateur

Régulateur :

Par Bernard Couret :
Le régulateur est la commande qui permet à la vapeur produite dans la chaudière, d’alimenter les cylindres du moteur de la machine. C’est donc une sorte de vanne ou de soupape, dont l’ouverture est contrôlée par un levier cranté. Comme le moteur de la 231 G 558 est un moteur compound, autrement dit à double expansion, il y a deux régulateurs, un à haute pression dit HP et l’autre à basse pression dit BP.

Les deux leviers du régulateur, un pour la haute pression, l’autre pour la basse.

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 la 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.

Figure 1

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 1626 kg).  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 manœuvre 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.

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 manœuvre 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 manœuvre 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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Philippe CARON

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1 Comment

  1. 19 juin 2017 at 17:41 — Répondre

    […] Régulateur – Renipper – Répétition des signaux – Ringard ou crochet à feu […]

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