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L’évolution de la technique

Phil Dambly.

mercredi 4 mai 2011, par rixke

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En présence d’un mastodonte comme la puissante « Pacific » type 1 de 1935, on se reporte avec une sorte d’attendrissement vers la locomotive « Le Belge », de cent ans son ainée. En comparant quelques chiffres suggestifs, on se fera une idée du progrès accompli dans la construction des locomotives à vapeur.

Le Belge Type 1
Surface de grille 0,86 m2 5 m2
Surface de chauffe 33,59 m2 234 m2
Surface de surchauffe 0 111 m2
Capacité du tender 2,50 m³ 38 m³
Poids en ordre de marche, avec tender 17,75 t 219 t
Puissance 40 ch 3.400 ch
Vitesse maximale 60 km/h 140 km/h
Diamètre des roues motrices 1,52 m 1,98 m

 Distribution.

La vapeur produite par la chaudière de la locomotive est captée dans le dôme par le modérateur et dirigée ensuite vers les cylindres. Dans chaque cylindre, un tiroir la distribue alternativement sur les deux faces d’un piston. Elle travaille d’abord à pression constante pendant une partie de la course du piston, jusqu’à interruption de l’admission. A ce moment, la vapeur enfermée dans le cylindre se détend, c’est-à-dire qu’elle continue à pousser le piston avec une force décroissante, à la manière d’un ressort qui se détendrait. Pendant cette détente, le mouvement du piston est obtenu très économiquement, la même vapeur lui faisant achever sa course.

Le tiroir est mû par une manivelle dont la rotation est synchronisée avec celle de l’essieu moteur. Cette manivelle est calée sur celle de la roue motrice, avec un angle supérieur à 90°, dans le sens de la marche. La détente est réalisée par ce dispositif, conjugué avec le recouvrement, largeur supplémentaire donnée au tiroir.

Dans la locomotive « Le Belge », la vapeur était distribuée aux cylindres par des tiroirs sans recouvrement. Ces tiroirs étaient commandés par des excentriques, calés à angle droit par rapport aux coudes de l’essieu moteur. La machine fonctionnait donc à pleine pression, sans détente. Il y avait un excentrique par cylindre, pouvant occuper deux positions sur l’essieu, respectivement pour la marche avant et la marche arrière.

Pour le renversement de la marche, le mécanicien, en manœuvrant un levier à sa portée, soulevait le bout de la barre d’excentrique et la décrochait de la tige du tiroir. Il faisait ensuite tourner l’excentrique de 180° sur l’essieu. Enfin, au moyen d’un manche, il déplaçait le tiroir de façon à ramener le bouton de la tige sous le crochet de la barre d’excentrique et rétablissait l’accrochage. Cette manœuvre délicate ne réussissait parfois qu’après deux ou trois tentatives...

La locomotive « L’Eléphant » avait une distribution plus perfectionnée, quoique toujours à pleine pression. Elle comportait deux excentriques par cylindre, un pour la marche avant, l’autre pour la marche arrière. Les barres de ces excentriques se terminaient par une fourche pouvant accrocher le bout de la tige du tiroir, quelle que fût sa position. Connu sous l’appellation de « pied de biche », ce dispositif facilitait déjà énormément le renversement de la marche.

C’était un acheminement vers la coulisse, car il suffit, pour faire apparaître celle-ci, de réunir entre elles les deux fourches correspondantes des pieds de biche. La coulisse, qui rend le changement de marche si aisé, permet encore de varier l’admission de la vapeur aux cylindres pendant la marche même de la locomotive. Elle est commandée par le mécanicien au moyen du levier de changement de marche, qui actionne une barre de relevage. La première coulisse a été conçue en 1843 par William et Howe, ouvriers des ateliers de R. Stephenson ; elle est connue sous le nom de ce dernier. L’année suivante, le Belge Walschaerts inventa la coulisse qui porte son nom et qui s’est répandue sur tous les réseaux du monde.

Evolution de la distribution

En trait plein, disposition pour marche avant. En pointillé, disposition pour marche arrière. 1, tige du tiroir ; 2, tiroir.

Distribution à pleine pression de la locomotive « Le Belge ».
Distribution à pieds-de-biche de la locomotive « L’Eléphant ».
Distribution Stephenson dont la coulisse s’abaisse et se relève.
Distribution Walschaerts dont la coulisse oscille autour d’un point fixe.
Distribution Walschaerts et embiellage.
  1. barre de relevage ;
  2. levier de relevage ;
  3. biellette de relevage ;
  4. coulisse ;
  5. bielle de commande de coulisse ;
  6. coulisseau ;
  7. support du pivot de coulisse ;
  8. glissière ;
  9. bielle de commande du tiroir ;
  10. tige du tiroir ;
  11. tige du piston ;
  12. levier d’avance ;
  13. biellette de commande du levier d’avance ;
  14. tête ou crosse du piston ;
  15. bielle motrice ;
  16. bielles d’accouplement ;
  17. manivelle ;
  18. contre-manivelle ;
  19. contrepoids.

Les locomotives ont au moins deux cylindres, et les manivelles qu’actionnent les deux pistons sont calées à 90 degrés l’une par rapport à l’autre. Par cette dissymétrie, on évite l’immobilisation de la machine arrêtée dans la position des points morts. Dans cette position, le tiroir obture l’entrée de la vapeur dans le cylindre. Si les manivelles motrices étaient calées à 180 degrés, les deux cylindres seraient en même temps privés d’arrivée de vapeur et le démarrage serait impossible. Avec le calage à 90 degrés, on peut démarrer avec un cylindre au moins.

Train de roues moteur de locomotive type 10 avec essieu coudé.

Sur deux exemplaires des locomotives type 12 de 1938, les tiroirs étaient remplacés par des soupapes, comme dans les moteurs des automobiles. Il y avait quatre soupapes par cylindre, deux pour l’admission et deux pour l’échappement. Elles étaient commandées par un arbre à cames actionné par une bielle.

Coulisse de Walschaerts.

 Combustible et foyer.

De 1835 à 1853, le combustible employé dans les locomotives belges fut le coke. Ne produisant presque pas de fumée, il incommodait peu les voyageurs transportés dans les wagons découverts. Mais la grande consommation qu’on en faisait fit monter son prix, ce qui conduisit les ingénieurs à essayer le charbon et les briquettes. Celles-ci furent substituées au coke sans modification du foyer.

Forme des parois de foyers
Droit et étroit - Crampton rentrant - Belpaire rentrant - Crampton droit et large - Débordant - Belpaire débordant.

Source : Le Rail, juin 1966.