121 N° 2602 à 2620 construites en 1891-1893 par Fives-Lille et en 1894 par Cail pour l’Etat, renumérotées 121.051 à 121.069 en 1909 puis 121 C 51 vers 121 C 69 à la SNCF

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Généralités

Série de dix-neuf locomotives de type 121 à roues motrices de 2,020 m, construites en 1891-1893 par la Cnie de Fives-Lille pour Constructions Mécaniques à Fives en France et en 1894 par J.F. Cail & Cie à Paris en France pour l’Etat, renumérotées 121.051 à 121.069 en 1909 puis 121 C 51 vers 121 C 69 à la SNCF.

Diagrammes et plans

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  Figures 1848 et 1849
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  Figure 1850

Photos et cartes postales

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  2604 -> 121.053
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  2606 -> 121.055
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  121.058 ex-2609
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  121.059 ex- 2610
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  2616 -> 121.065
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  121.065 ex-2616

Description générale

Chaudière

La chaudière est formée de trois viroles en tôle de fer à recouvrement de 18 millimètres d’épaisseur. Les plaques de cuivre du foyer ont 20 millimètres d’épaisseur; un écran en briques de 6,09 m d'épaisseur prend naissance au-dessous de la dernière rangée de tubes et s'avance jusqu'au tiers environ du foyer, en s'élevant de plus en plus au-dessus de la grille.

On à jugé nécessaire de remplacer par une plaque, également en cuivre, la plaque tubulaire de tôle de la boîte à fumée, qui se corrodait rapidement dans le bas, près de l'autoclave.

La porte du foyer est à rainures verticales, pouvant être obturées ou démasquées à volonté par un registre, afin de permettre, au besoin, une insufflation d'air dans l'intérieur. On, fait d'ailleurs, rarement usage de ce moyen avec la briquette, qui constitue le seul combustible employé sur le réseau de l'ETAT.

La grille est en deux parties, dont une mobile servant de jette-feu.

Il y à trois soupapes de sûreté du type Adams : deux à balances placées sur le grand dôme, avec un diamètre de 100 millimètres ; la troisième à charge directe, située sur le petit dôme, avec un diamètre de 80 millimètres ; cette dernière réglée à la pression de 13,5 Kg.

Le régulateur est du système Edmond Roy. Tl est double et formé, au lieu de tiroirs, de deux clapets, dont le plus grand s'applique sur un siège fixé à la calotte des tuyaux d'admission, et le petit sur un autre siège, pris dans le dos du grand. Le petit clapet s'ouvre sous un effort assez faible; dès qu’il est écarté de son siège, il se trouve équilibré et se manœuvre ainsi très aisément. La vapeur passe alors sous le grand clapet qu’elle équilibre presque entièrement, et dont elle rend ainsi la manœuvre également très douce. Cependant, quand les tiroirs d'admission soufflent, la vapeur qui sort par le petit clapet passe entièrement dans les boîtes de distribution, que nous verrons plus loin, puis dans l'échappement ; elle n’équilibre donc plus le grand clapet, qui devient très dur à manœuvrer. Un homme seul ne suffit alors généralement plus à le faire fonctionner.

Les tubes de niveau sont du système Chalon, avec monture à billes. Quand un tube vient à se briser, l'eau et la vapeur tendent à sortir en abondance; elles entrainent alors dans leur mouvement deux billes, qui viennent s'appliquer sur des sièges pratiqués dans ces tubulures, Ces dernières sont alors complètement obturées, ce qui prévient toute projection d’eau et de vapeur au dehors. Le mécanicien peut ainsi, sans se brûler, remplacer le tube brisé après avoir fermé les robinets du niveau.

Enfin, l'échappement est variable et à valves; et, pour éviter d'avoir à démonter la cheminée quand on veut la visiter, celle-ci est disposée de manière à pouvoir baseuler autour d’une charnière.

Chassis

Le châssis est formé de deux longerons intérieurs en acier de 30 millimètres d’épaisseur, ayant 1,062 m de hauteur à l'aplomb des boîtes à graisse, 0,700 m à l'avant, et 0,440 m à l'arrière vers les agrafes du foyer. Deux petits longerons supplémentaires, également en acier de 25 millimètres d’épaisseur, viennent s'ajouter aux précédents, au droit du foyer pour recevoir les plaques de garde du quatrième essieu. Les roues d'avant présentent une particularité intéressante: une tôle de 13 millimètres d'épaisseur réunit le moyeu à la jante, pour consolider le bandage en cas de rupture, et l'empêcher plus sûrement de se dérouler.

L'épaisseur des bandages de toutes les roues est de 60 millimètres à la mise en place ; ils sont fixés par un système d’attache spécial dû à M. Salmon, ingénieur à la Compagnie de Fives-Lille. Ce système ne comporte ni vis, ni rivets, ni aucune pièce supplémentaire ; et avec ce procédé, si un bandage vient à se rompre, il reste retenu à la roue, prévenant ainsi tout déraillement. On le pose de la manière suivante :

• Le diamêtre du bandage est tourné à 1 millimètre plus petit que le centre des roues, puis chauffé au rouge sombre, de manière que ce dernier puisse y pénétrer.
• On laisse alors refroidir, et on ne met le bandage à l'eau que lorsqu'il est redevenu noir, afin d'éviter la trempe.

Les coussinets des boîtes d'avant présentent un déplacement de 12 millimètres de jeu de chaque côté dans les boîtes ; des plans inclinés à 12 0/0 sont, en outre, placés entre ces coussinets et leurs boîtes ; tout cela, comme on sait, pour faciliter le passage dans les courbes.

Distribution

Mais la partie caractéristique, et de beaucoup la plus intéressante de cette locomotive, est la distribution à déclic Bonnefond qui l’accompagne.

Dans cette distribution, la variation de la détente est indépendante de la coulisse, qui ne sert absolument qu'au changement de marche. La distribution ordinaire par coulisse et tiroir à coquille donne lieu à des fuites de vapeur, dont la plus importante provient de la grande valeur de l'échappement anticipé, qui, pour une admission de 20 0/0, commence souvent aux 66 0/0 de la course. La fuite due au défaut de détente est donc moins considérable, surtout aux grandes admissions.

D'un autre côté, cependant, l’échappement anticipé est favorable au jeu du piston, surtout aux grandes vitesses, où il devient même plus utile que nuisible, surtout avec les grandes admissions, parce qu'il existe alors une contre-pression importante au retour du piston.

Nous ne parlons que pour mémoire de l'inconvénient bien connu du laminage de la vapeur dû à l'ouverture lente des lumières. C'est là l'origine de la supériorité des machines à soupapes et à déclic, quand elles peuvent être employées.

M. Bonnefond a tenté de supprimer ces divers inconvénients, et paraît y être arrivé, dans une certaine mesure, au moyen de la disposition suivante :

• La coulisse A reçoit, comme d'ordinaire, son mouvement d'un excentrique B (Figures 1848 à 1850), et le transmet, par l'intermédiaire de la barre C', à un balancier D qui commande deux tiroirs d'admission M, et deux tiroirs d'échappement N.
• Les premiers sont montés sur des tiges Q, munies de pistons de rappel P qui déterminent, sous pression, la fermeture automatique de l'admission. Ils sont placés à la partie supérieure du cylindre, et reçoivent leur mouvement de cliquets

articulés FGH, F'G'H' actionnés par le balancier D. La touche H du cliquet repousse le tiroir dans la boîte d'admission et découvre ainsi l'orifice d’introduction.

• Les choses continuent ainsi jusqu’à ce que la partie F du cliquet rencontre la portion d'hélice J : le cliquet pivote alors autour de son axe; la touche H se lève, cesse d'être en contact avec la touche I de la tige, et le mouvement d'ouverture du tiroir s'arrête.
• Le tiroir de rappel P, brusquement rappelé par la pression de la vapeur, revient à sa position primitive et ferme l'orifice.
• La tige du tiroir d'admission a, en QQ', un diamètre de 50 millimètres et, en RR', un diamètre de 40 millimètres seulement, et le piston de rappel est entre les deux. Il est pourvu d’un segment en bronze, qui coulisse dans une chemise en acier SS' de 70 millimètres de largeur. Cette dernière présente, aux extrémités de deux diamètres à angle droit, quatre rainures en biseau ayant 1 millimètre de profondeur à l’origine, et 40 millimètres de longueur. Quand le tiroir est ouvert pour l’admission, le piston P occupe la position indiquée figure 1848, de sorte que la vapeur de la chaudière passe par les rainures en question et vient se loger en O.

Le piston P est ainsi soumis, sur ses deux faces, à des pressions de valeurs différentes, et, dès que la touche H se lève, cessant de pousser le tiroir, ce piston est automatiquement poussé en arrière, et le tiroir vient immédiatement fermer l’orifice d’introduction. Ce mouvement est d'ailleurs facilité par l’action du ressort TT', exerçant un effort initial de 40 kilogrammes, lors de la plus grande course du tiroir, et qui, dans la marche à régulateur fermé, opère seul ce rappel.

Il suffit donc, en somme, d'avancer ou de retarder le moment du choc du taquet sur là partie F du cliquet articulé, pour diminuer ou augmenter la durée de l’introduction, et obtenir, par suite, une détente variable. C’est ce résultat qu’on obtient au moyen d’un arbre de détente supérieur, sur lequel sont calées les deux parties d'hélices JJ' à pas contraire. Cet arbre reçoit de la crosse du piston un mouvement de va-et-vient horizontal pendant lequel les deux cliquets sont alternativement heurtés par la surface des hélices.

La touche H, étant levée, vient glisser sur la touche I lorsqu'elle est abandonnée par le taquet hélicoïdal J, et que l’excentrique, changeant de direction, revient vers l'arrière en entraînant dans son mouvement les cliquets FGH, F'G'H'. Quand l'extrémité de la touche H se trouve ainsi en regard de I, l’action des ressorts X fait revenir le cliquet dans la position indiquée figure 1849, et, à un autre changement de direction de l'excentrique, il entraîne le tiroir pour produire une nouvelle admission.

Pour une position donnée de l’hélice, la durée de la période d'admission résultant du déclenchement de la tige du tiroir est donc constante. Elle devient variable, ainsi que la détente, si l'on donne à l'arbre des hélices JJ' un mouvement de rotation qui éloigne ou rapproche le point de butée des cliquets articulés. Ce mouvement de rotation est déterminé par un pignon C, monté sur l’arbre des hélices; il reçoit son mouvement d'un secteur denté, commandé par une barre de détente, et dont l'extrémité est mue par un volant de détente à portée de la main du mécanicien.

La période d’admission peut ainsi varier de 0 à 72 0/0 de la course du piston. Le mouvement alternatif des tiroirs cylindriques d'échappement, est réglé une fois pour toutes, quelle que soit la position des tiroirs d'admission.

Les lumières du cylindre sont doubles et ont chacune 35 millimètres de hauteur sur 170 de longueur; elles sont découvertes, à l'introduction de 20 0/0, de 26 millimètres ; de 30 millimètres, à l’introduction de 30 0/0; de 31 millimètres, à celles de 40 0/0; et de 32 millimètres, à partir de 50 0/0. Le passage offert à la vapeur est ainsi bien plus considérable aux faibles admissions, surtout, que dans les locomotives ordinaires, condition éminemment favorable à l'obtention des grandes vitesses ; les orifices étant, de plus, fermés très rapidement dès que l’introduction est terminée, le laminage se trouve à peu près supprimé.

Conclusion

Théoriquement, la distribution Bonnefond, comme les systèmes Corliss, Sulzer et les dérivés appliqués aux machines fixes, permet de profiter des avantages de la marche à grande détente sans laminage de vapeur: on pouvait donc compter avec certitude sur une certaine économie de combustible.

Mais son inconvénient est d’être forcément moins simple que le système ordinaire, et il y avait à craindre qu'elle ne résistât point à la fatigue excessive, à laquelle sont soumis les différents organes d'une locomotive.

Les ingénieurs de l’ETAT affirment que ce dernier inconvénient n’est pas à redouter, et n'ont pas hésité à commander un certain nombre de machines de ce type. Il y a donc lieu, pour porter un jugement définitif sur ces machines, d'attendre qu'elles aient fonctionné pendant un temps un peu plus long, d'autant plus que leur mécanisme un peu délicat a déjà donné lieu à quelques mécomptes, surtout au démarrage, et pendant les manœuvres de gare, alors que les garnitures ne sont pas échauffées.

Source : Traité des chemins de fer. Matériel et traction / par Auguste Moreau, 1897-1898. Scan : BNF / Gallica

Vie de la série

• N°2602 Breuil-Barrat, construite en 1891 par Fives-Lille, N° constructeur 2857, elle est renumérotée 121.051 en 1909 et 121 C 51 à la SNCF.
• N°2603 Château-la-Vallière, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2858, elle est renumérotée 121.052 en 1909 et 121 C 52 à la SNCF.
• N°2604 Nantilly, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2859, elle est renumérotée 121.053 en 1909 et 121 C 53 à la SNCF.
• N°2605 Faymoreau, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2860, elle est renumérotée 121.054 en 1909. Elle est retirée des inventaires en 1934.
• N°2606 Cubzac, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2861, elle est renumérotée 121.055 en 1909 et 121 C 55 à la SNCF.
• N°2607 Sarge, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2862, elle est renumérotée 121.056 en 1909. Elle est retirée des inventaires en 1933.
• N°2608 Chef-Boutonne, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2863, elle est renumérotée 121.057 en 1909 et 121 C 57 à la SNCF.
• N°2609 Patay, construite en 1892 par Fives-Lille, N° constructeur 2864, elle est renumérotée 121.058 en 1909 et 121 C 58 à la SNCF. Elle participe à l’Exposition de Chicago, de 1892.
• N°2610 Vivry, construite en 1893 par Fives-Lille, N° constructeur 2912, elle est renumérotée 121.059 en 1909 et 121 C 59 à la SNCF.
• N°2611 Nantes, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2404, elle est renumérotée 121.060 en 1909 et 121 C 60 à la SNCF.
• N°2612 Pornic, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2405, elle est renumérotée 121.061 en 1909 et 121 C 61 à la SNCF.
• N°2613 La Crèche, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2406, elle est renumérotée 121.062 en 1909 et 121 C 62 à la SNCF.
• N°2614 Auneau, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2407, elle est renumérotée 121.063 en 1909 et 121 C 63 à la SNCF.
• N°2615 Mazières, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2408, elle est renumérotée 121.064 en 1909 et 121 C 64 à la SNCF.
• N°2616 Saint-Jean-d’Angély, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2409, elle est renumérotée 121.065 en 1909 et 121 C 65 à la SNCF.
• N°2617 Moncoutant, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2410, elle est renumérotée 121.066 en 1909. Elle est retirée des inventaires en 1936.
• N°2618 Lormont, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2411, elle est renumérotée 121.067 en 1909 et 121 C 67 à la SNCF.
• N°2619 Châteaurenault, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2412, elle est renumérotée 121.068 en 1909. Elle est retirée des inventaires en 1933.
• N°2620 Sainte-Pazanne, construite en 1894 par Cail, N° constructeur 2413, elle est renumérotée 121.069 en 1909 et 121 C 69 à la SNCF.

Fiche technique

• Longueur entre tampon : 10,163 m
• Longueur totale de la machine : 2,760 m
• Diamètre moyen de la chaudière : 1,230 m
• Nombre des tubes : 158
• Longueur des tubes : 4,961 m
• Diamètre intérieur des tubes : 0,045 m
• Epaisseur des tubes : 0,0025 m
• Surface de la grille : 2,920 m²
• Surface de chauffe de la boîte à feu : 9,450 m²
• Surface de chauffe des tubes (intér.) : 110,830 m²
• Surface de chauffe totale : 120,280 m²
• Timbre de la chaudière : 13 Kg
• Diamètre des cylindres : 0,440 m
• Course des pistons : 0,650 m
• Diamètre des roues couplées : 2,020 m
• Diamètre des roues avant : 1,320 m
• Diamètre des roues arrière : 1,120 m
• Empattement total : 6,000 m
• Volume d'eau : 3,777 m³
• Volume de vapeur : 2,154 m³
• Poids à vide : 43.000 Kg
• Poids de l'eau et du charbon : 4.000 Kg
• Poids en ordre de marche : 47.000 Kg
• Poids adhérent : 28.900 Kg
  • sur l'essieu d'avant : 13.000 Kg
  • sur l'essieu moteur : 14.600 Kg
  • sur l'essieu couplé : 14.300 Kg
  • sur l'essieu d'arrière : 5.100 Kg

Tenders associés

• Eau : 8,4 m3
• Charbon : 4,0 t