SS
3,303S8Si
ijmfWk
ja
M5. KaPPORT EWTRE le TRATATL réellement ïjéVELOPPÉ SUR tE PISTON ET LE TRAVAIL CALCtJLÉ d'aPRÈS LA PRESSiO» DAIfS
LA GHAvmèHn. 1^8 mdicatîons qui précèdent suffisent pour calculer le tmifail développé sur le piston, lorsque l'on connaît la pression dans le cylindre et les conditions dé la détente. On observe toutefois que dans les machines munies d^one eowloppe de vapeur le travail de la détente est généralement pkis considérable que celui qui résulterait du calcul fait eu employant la formule logarillunique déduite ^de la loi de Masietle, et qui est
10330 PT(i + loghyp^,).
DIS MACHINES ▲ YAKOR. S47
On eviploieta cette foraiiile pour déterminer le tFSvail néellement défeloirpé «or le piston lorsqu'on connattira la pression F 4 radmaaioD^ et eOe pourra encore serrir lorsqu'on estinara celle pression P d'après la pressien de la eliaudiire, au moyen d'un coefficient dexédodion.
IzEMPLE. Calculer le travail développé par course sur le piston d'une machine locomotive dans le générateur de laquelle la pression est de 8 atmosphères; le diamètre du cylindre étant 0*930, la course du piston C^^bO» et l'admission ayant lieu
jusqu'aux - de la course, en admettant que le coefficient de
réduction à appliquer à ia. pression dans la duaudière, soit 0,65.
Onaalors
V =7rX Ô]Î5'X0,50 rsO-^0353,
loghypyy=loghyp l,tt = 0,M51485,
et la SDlbstitntion de ces valeurs dans la formule donne, en enn idoyuit le coefficient 0,65
T= 10330 X 0,65 XPvYl +Iog hyp j\
= 10330XO,65X8XO,02S8(l+0,i23l436)a= W59,36>»*
Si cette locomotive marche à la vitesse de 60 kil. à l'heure ou de i6"',66 en 1 seconde et que les roues motrices aient l'^^SO
de diamètre le piston fera . .'. ^^ = 3,53 courses doubles
en 1'^ ou 7,06 courses simples.
La force développée sur le piston de la machine sera donc égale à 1859,38X7,06=l3ia7>=»,23 par pisfon ou de 26254"«,44 pour les deux pistons.
864. Rapport entrx lx imATAii. BBBcniKx S0a l'ajohub is MJi MÀtMJNK ST £E TRAVAIL DÉmoBvi soR u PISTON. Une partie 4ii traffoil développé sur la piston est consonmée en résistances TMsnm, et plnaieiirs éétenainations AtttesaîimiUafiéaientâinc
248 DES MACHINES A VAt^EUR*
l'indicateur, et avec un frein de Prony, établi sur Farbre de la machine, ont montré que pour les machines bien construites, le rapport entre le travail disponible sur cet arbre, et le travail développé par la vapeur sur le piston pouvait varier, suivant la puissance des machines, de 0,80 à 0,85.
C*est donc là un nouveau coefficient de réduction auquel il conviendra d'avoir égard, lorsque l'on voudra se rendre compte du travail réellement fourni par une machine à vapeur, sur laquelle on ne pourrait pas faire d'expérience au frein.
Dans le cas de l'expérience précédente le ti*avail utile de la machine pa{ coup de piston sera d'environ
S6<5. Rapport entre le travail disponible sur l'arbre db
LA machine et le ÎRAVAIL CALCULÉ D'aPRÈS LA PRESSION INITIALE DANS LA CHAUDIÈRE ET LES CONDITIONS DE LA DÉTENTE. II résulte
des indications précédenles qu'après avoir calculé d'après la pression initiale dans la chaudière et les conditions de la dé* tente le travail théorique qui ,'pourrait être développé sur le piston d'une machine à vapeur, il faudra, pour avoir une évaluation approximative du travail réellement disponible par chaque coup de piston, multiplier le résultat du premier calcul V par un premier coefficient de réduction variant de 0,60 à 0,90 pour tenir compte de la perte de pression, 2« par un second coefficient de coirection 0,80 à 0,85 pour tenir compte des pertes de travail sur les organes mêmes de la machine.
En multipliant ces deux coefficients l'un par l'autre on trouve pour produits extrêmes
0,60X0,80=0,48 et 0,90 X 0,85 s=0J65,
ce qui revient à dire que le travail réellement disponible varie entre 0,48 et 0,75 du travail calculé d'après la pression dans la chaudière et les conditions de la détente.
Les nombres ainsi obtenus peuvent être appelés coeffident de construction, parce qu'en effet le constructeur doit en tenir compte lorsqu'il calcule les dimensions d'une machine qui doit
produire on travail déterminé. On pourra se rapprocher surtout du cocflQcient maximum de construction 0,75 lorsque la marche de la machine ne sera pas trop rapide, que les conduits auront une grande section , que l'on emploiera des enveloppes de vapeur pour le cylindre et pour les couvercles, et que la détente sera plus prolongée.
Le coefficient minimum 0,40 ne devrait s'appliquer aujourd'hui qu'à des machines mal construites.
266. Observation sur la pression motrice moyenne dans les MACHINES A VAPEUR. Dans tout cc qui précède nous n'avons considéré que l'action exercée par la vapeur sur l'une des faces du piston, mais il est évident qu'il faut en déduire l'action résistante soit de l'atmosphère, soit de la pression au condenseur exercée sur l'autre face, et qu'ainsi la pression P à introduire dans les formules servant à évaluer le travail utile doit être la différence entre la pression moyenne dans l'une des chambres et la pression moyenne dans Taulre pendant l'échappement.
C'est au reste cette différence qui est accusée par les diagrammes obtenus au moyen de l'indicateur et dans les calculs de la pression des machines à vapeur il est essentiel d'opérer de la même façon.
267. Rappel de la définition du cheval-vapeur. Nous avons dit déjà aux définitions que le cheval-vapeur correspondait à un travail disponible sur l'arbre de la machine de 75 kilogrammes par seconde.
C'est au moyen de cette unité que l'on estime le travail des machines à vapeur, et il est par conséquent nécessaire de déduire des formules précédemment indiquées l'évaluation du travail d'une machine à vapeur en chevaux-vapeur, ce qui se fera en divisant le travail exprimé en kilogrammètres par 75.
268. Travail en chevaux d'une MAcmNE donnée. Soit T le travail en kilogrammètres développé par chaque coup de piston sur le piston d'une machine à vapeur,
M le nombre de coups de piston par minute.
Le IravaA en ch8?aiix !8era.doiiiii far k •fermole
TXN TN 60X75 4ôe0'
ce qui revient à la règle suivante :
Pùur eonncdire la force en chevaux d*iine machine à vapeur^ multipliez le travail développé par coup de piston par le nomtn des coups de piston par minute et divisez le produit obtenu par 4500, ie ré»akat de ht divirion eœprimem m chevawB''mpmr la force de la machine.
EvmNS. Qaelle est la puissance d^me machiBe locofBotîra à émt cylindrée SamBi 50 tours par mî&ute, et développMil à Aa4w«oup de piston un travail disponible de 1500 kHagitoinètoes.
6^67 ctidvaia.
La formule donne
TW 1500X4X50 60X75"" 60X75
Dans l'application de cette formule il yaHeadei que N représentant le nombre des coups de piston par minute, il fMtlenir cosnpte, dans ctoquecas, du noodire de iocs isonps de fifitai qm corsespondent ii un tour de l'acbre meieur.
Itanei'eumple qui précède, chaque tour de rose conneflpcHii pour chaque cylindre à deux coups de piston et par conséqaenl à quatre coups de piston pour les deux cylindres^ c'est p^or eela que nous avons dûrempheer N dans la formule par 4X M^ ce dmuer chiffre représentant le nombre des tornsde roue pm
869. Formule basée sur la vitesse moyenne du piston. Si l'on cakulaât à l'aide des indicatîûBS qui poéoàdent reOort noyea E exercé sur le piston d'une machine à vape v et si Ton représentait par L la viiesse jmoyenne de ce mteie piston, le produit EL représenterait sous une autre forme le travail développé dans un cylîiidoe^ et pour «voir le tntmi nmtspMiiant
DM MACmWBS A VAfEUR. 251
en eheyaux il snffiraift de diviser oe pneduit par 75 ce qui conduit à l'expresBion
fiL
qui est surtout Irès-remarquable par sa simplicité, la vitesse moyenne du piston étant d'ailleurs une des données principales que le constructeur s'impose à l'avance^ cette formule lui sera très-utile pour calculer les dimensions du cylindre dans un grand nombre de cas.
Si la machine était à deux cylindres chacun d'eux fournirait un nombre de chevaux indiqué par la formule précédente, et il faudrait doubler cette valeur pour connaître la puissance totale de la machine.
270. Formule simplifiée employée par la marine pour ues MACHINES DR Watt A BASSE PRESSION* Daus Ics aucienues machines de Watt où la pression motrice moyemie était de 1 atmosphère et la vitesse du piston de 1 mètre environ par seconde,
la formule du numéro précédent revient à — =r- = ^ et si Ton
met pour E sa valeur 10000 x P X ^ ^r- on trouve pour la valeur du travail en chevaux calculée en nombres ronds
lOOOOP X TT ~ 10000 X 1 X 3 ^
^ 1=; i^ 100 DV
c'est-à-dire que dans les oonditioiis .d^ machines de Watt le travail en chevaux développé sur le piston d'une machine est exprimé par le même nombre que le produit par 100 du carré du diamètre^ exprimé en mètres, on plus aimplement encore par le carré du diamètre, exprimé en décimètres.
exemple. Quelle serait la puissance en chevaux d'une machine de Watt dont le piston aurait 7 décimètres de diamètre.
le carré de 7 étant ^9 la puissaace approximative de cette machine serait de (k9 chevaux*
G*est au moyen de cette formule que Ton 6?aUie habituellement la puissance nominale des machines de bateaux, seulement on est obligé de prendre pour cette évaluation 2D* pour tenir compte du travail développé collectivement dans les deux cylindres de la machine.
271. Formule simplifiée appucable a tous les genres be MACmNES. L'évaluation précédente s'appliquant aux machines dans lesquelles la pression motrice moyenne est de 1 atmosphère, et la vitesse moyenne du piston de 1 mètre» il suffirait de multiplier la valeur qu'elle donne pour le travail par la pression motrice moyenne et par la vitesse moyenne en atmosphère lorsqu'on voudra évaluer à première vue la puissance en chevaux d'une machine donnée.
On aura alors pour l'évaluation de la puissance moyenne en
chevaux
lOOD^xPL,
lorsque le diamètre D est exprimé en mètres ou simplement D'PL lorsque le diamètre D est exprimé en décimètres.
On arrive ainsi pour l'évaluation approximative de la puissance d'une machine à vapeur quelconque à la règle suivante :
Faire le carré dii diamètre exprimé en décimètres et muUipliir successivement par la pression motrice moyenne eosprimèt en fl^ mosphères et par la vitesse moyenne du piston.
Exemple. Quelle est la puissance d'une machine à vapeur à 1 seul cylindre dans laquelle le diamètre du piston est de 4 décimètres, lorsque la vitesse moyenne de ce piston est de 1",10 et la pression motrice moyenne de 2 atmosphères.
RÉPONSE : 16X2 X 1,10 = 35,20 chevaux.
Cette formule particulière est d'ailleurs soumise aux coefficients de réduction de pression et de réduction de travail dont il a été question dans les numéros 263 et 264.
Comparaison entre les différents systèmes de machines à vapeur.
272. Consommation de l'eau dans les MAcmNES a tapïur. La consommation de l'eau dans les machines à vapeur pcDt
varier du simple au double, ou plus exactement de 12 à 30 kilogrammes par heure et par cheval disponible sur Tarbre de la machine.
Pour réduire la dépense au minimum de 12 kilogrammes, il faut tout à la fois employer une grande pression^ 5 à 6 atmosphères, une grande détente^ 5 à 10 fois le volume d'admission, de bonnes enveloppes de vapeur sur la paroi cylindrique et sur les couvercles, et obtenir, par le moyen de la condensation, un vide de 60 centimètres de mercure à l'échappement.
Le maximum de 30 kilogrammes n'est atteint que dans les anciennes machines, sans détente, sans condensation, sans enveloppe de vapeur, et chacune de ces circonstances a une influence marquée dans l'effet général.
875, CONSOMBIATION DU COMBUSTIBLE DANS LES MACfflNES A
VAPEUR. Les limites entre lesquelles varie la consommation du combustible sont beaucoup plus étendues, et l'on trouve dans celte différence la preuve de l'influence prépondérante de la chaudière dans l'effet général.
Certaines machines à vapeur ne consomment que 1^,20 de houille par force de cheval et par heure; la consommation de certaines autres atteint et dépasse 5 et 6 kilog.
Pour que le chiffre de cette consommation puisse être abaissé à l'',20 pour une vaporisation de 12 kilog. d'eau, il faut que la chaudière vaporise 10 kilog. d'eau par kilogramme de combustible, et ce rendement est très-diflicile à atteindre.
Si nous comparons de même la consommation d'eau de 30 kilog. avec la consommation de combustible de 6 kilog., nous ne trouvons plus que 5 kilog. d'eau vaporisée par kilogramme de combustible, et ce faible rendement dénote que la chaudière fonctionne dans de très-mauvaises conditions. La meilleure machine n'obvierait que très-imparfaitement à ces résultats d'une mauvaise chaudière, et c'est principalement sur ce point que doit porter l'attention du constructeur et du propriétahre d'usine.
S74. Nombre de kilogrammâtres fournis par un eh^ogramme DE COMBUSTIBLE. <ia coDSommatiou de combustible la plus favo*
rable se traduit par &70000 kilograimnètres de travatt efiCeetif par kilogramme de combustible; mais elle ne corresponl souvent qu*à 225 000 kilogrammètres par kilogramme de Gombi»tible, et ce chiffre descend même jusqu'à 45000 lorsque Ton considère une machine qui consomma 6 kilog* de cembuBtiblf par force de cheval.
L'introduction du système à détente et à condensation 4e Woolf dans les machines d'épuisement de GoraonaiUes awt déjà conduit à un travail utile de 172 000 kilogrammètres par kilogramme de combustible. On doit donc considérer Woolf comme l'auteur du perfectionnement le plus considérabk qui ait été apporté jusqu'ici à l'œuvre de Watt..
On voit par les chiffres précédents que tous les perfectiouuements apportés pendant les cinquante dernières années n'ont augmenté que de 50 000 kilogrammètres, ou d'environ un cinquième, l'utilisation du combustible dans les machines les plus perfectionnées.
27S. Influence de la pression inhiale. Dans les maeUocs à pleine pression, il n'y a pour ainsi dire aucun avantage à employer des pressions élevées. Si l'effort augmente avec elle dans une proportion notable, le volume de chaque kilogramme diminue à peu près dans la même proportion et par suite le ttavail reste à peu près le même.
Cependant le volume à développer par le piston étant moindre, pour la même quantité de travail, on voit que la machine pourra être de dimensions plus petites si la pression est élevée ; quoique les fuites et les refroidissements croissent notablement avec la pression et avec la température, on aura souvent iniérèt à profiter des avantages qui résultent de cette diminution de volume. Si la machine est à condensation, les contre-pressioBS, et par conséquent l'iiifluencc' de ces contre-pressions, sesont très-faibles. Le fait que nous venons d'indiquer sera dès lors absolument vrai, et c'est sans doute pour cette raison que Watt avait donné la préférence aux machines à basse pression avec condensation.
Lorsque la maelûne fonctionne ayeccewkfiflttiBn,^ le» piessions élevées pour un travail donné, n'exigeât qa'uD
de TapMr» et par cela même le trayail rénsÉant de la. contire-pressioa atmosphéricpie à l'échappement peut être notablement diminué. Mais il est essentiel de remarquer que cetle diCTérence ne portant que sur la pression d'une atmosphàre ne saurait avoir une grande inQuence sur les résultats. La haute pression n'a véritablement une grande importance que dans les machines à détente plus ou moins prolongée.
276. Influence de la détente. La détente peut augmenter le travail fourni par un kilogramme de vapeur dans une proportion considérable. Si^ par exemple, nous considérons une détente prolongée jusqu'à dix fois le volume primitif, le logarithme hyperbolique de 10 étant 2,30, nous voyons que le travail développé sur le piston pendant la période de détente est plus que double de celui qui aurait été développé par la même quantité de vapeur pendant l'admission.
Mais il ne faut pas perdre de vue que cette augmentation de volume développé dans le rapport de 1 à 10, augmente dans la même proportion le travail résistant de la contre-pression. Il est donc absolument nécessaire que ce travail soit rendu aussi fbible que possible par l'emploi de la condensation.
Toutes les machines à grande détente doivent donc être à condensation. Dans les locomotives, où cette condition est irréalisable, on ne peut employer qu'une détente très-restreinte.
La pression à la fin de la détente dépend toujours de la près* sifon d'admission, et comme elle ne peut sans inconvénient tomber au-dessous de la contre-pression à l'échappement, il est nécessaire de produire cette admission à une pression élevée. On peut estimer d'une manière générale que les grandes détentes dimânuent la consommation de combustible de 0,25 à 0,50 de la consommation totale.
87.7. AviiNTAGEsnB LA DéixiVTB VARIABLE. Lcs orgaucs d'unc machine à vapeur sont en général disposés pour résister aiux efiortfl^i se développent pendant la période d'admission, et ils sont dès lors piortaltement appropriés à la prolongation de ces cflbrtB, dans le oos où l'on vondrait prolonger la période d'admiafiion.
â56 DES -MAGfliNES A YAPBOR.
On peut ainsi augmenter dans une proportion plus on moins considérable le travail développé sur le piston, et par conséquent le travail disponible de la machine.
Les dispositions de détente variable offrent donc la double faculté :
l^ De donner une certaine quantité de travail, de la manière la plus économique, par remploi normal d*une grande détente;
2<^ De développer, lorsqu'il en est besoin, une quantité de travail notablement plus grande, mais avec une consommation de combustible relativement plus élevée.
Cette variabilité de la puissance d'une machine peut être, dans certains ateliers, d*un grand intérêt.
278. Avantages db la détente automatique. La plupart des machines à vapeur sont munies d'un modérateur qui a pour objet de régler le travail disponible sur l'arbre du moteur à la juste mesure du travail que dépense l'usine qu'il conduit.
Anciennement l'action du modérateur s'exerçait sur une valve, qui, en étranglant plus ou moins le passage, dans le conduit d'amenée, réduisait dans la proportion convenable la pression de la vapeur avant son admission dans la chaudière. Ou transfonnait ainsi une machine à pression plus élevée en une machine à pression moindre, suivant les conditions du service.
Depuis l'emploi des grandes détentes et des distributions à détente variable, le modérateur est plus utilement employé à faire varier, suivant les besoins du service, l'étendue de l'admission. La machine effectue alors, d'une manière automatique, ce que ferait le mécanicien en changeant les conditions de la détente. La vapeur est alors admise, dans tous les cas, avec sa pression maximum et par conséquent dans les conditions les plus favorables sous le rapport de l'économie du combustible.
Tout en recommandant l'emploi de la détente variable par l'action du régulateur, il faut dire cependant que la plupart des dispositions proposées pour la solution de ce problème sont on peu délicates, et introduisent des complications telles dans la
construclion qu'il est bon d'en limiter l'emploi aux seules usines, qui ont à leur disposition des mécaniciens habiles et soîBfneux.
279. Influence des enveloppes de vapeur. L'emploi des enveloppes sur le cylindre et sur le couvercle est absolument indispensable dans les machines à grande détente, parce que l'expansion de la vapeur dans le cylindre, refroidit considérablement les parois de celui-ci ; et si ces parois n'étaient maintenues chaudes, au moyen d'une enveloppe de vapeur convenable, le refroidissement de la vapeur introduite au coup de piston suivant serait tel que la pression initiale serait notablement diminuée, et avec elle toutes les pressions de la période de détente.
Il faut donc considérer les enveloppes de vapeur comme des accessoires obligés de toutes les machines à grande détente. Dans certaines locomobiles, ou autres machines de petites dimensions on arrive au même résultat, sinon à un résultat meilleur encore en plongeant le cylindre tout entier dans le dôme de la chaudière.
Dans les machines qui ne fonctionnent ni à grande délente ni à condensation, les enveloppes de vapeur peuvent être plus simplement et plus économiquement remplacées par des enveloppes de bois ou de feutre, qui suffisent pour empêcher les effets de la radiation extérieure.
Le piston qui se meut toujours entre les deux chambres du cylindre, alternativement chaudes et froides, présente à la vapeur lors de son introduction une cause de refroidissement trèsfâcheuse. G*est II ce point de vue que Tintroduction d'un courant de vapeur, entre les deux faces du piston formant enveloppe, doit élre considérée comme une innovation importante surtout dans les machines à grande section, à grande détente et à condensation.
SdO. Influence du surchauffage de la vapeur. On se met en partie à l'abri descondensations en surchauffant la vapeur jusqu'à une température telle que l'on soit assuré de la complète vaporisation de toute la quantité d'eau mécaniquement entraînée. Ce sarchauffage s'obtient par deux procédés essentiellement dif-
AmE-MÉMOmB. 17
S56 DU MACHUIia A VÀKW.
férents^ soit au moyen de la chaleur perdue des gaz brttéa» soit au moyes d'un foyer spécial.
Ces deux procédés peuvent être dangereux lorsque la vapeur est produite par une grande chaudière, produisant par ellemème de la vapeur peu chargée dliumidlté, parce que dans ce cas il est très^facile de dépasser, dans le surchauffage les Umites convenables, attendu qu'à une température trop élevée les graisses sont décomposées et que les frottements peuvent occa* sîonner l'usé des pièces ; la vapeur trop sèche peut d^ailleurs produire les mêmes inconvénients et déterminer ^ même à une température relativement peu élevée le grippement du piston. Dans les chaudières à vaporisation rapide les mêmes inconvénients sont peu à craindre en ce que la chaleur tout entière des gaz brûlés ne serait.pas suffisante pour assécher la vs^eor produite au point de la rendre nuisible au bon fonctionnement de la machine.
C'est donc dans ces limites seulement que le surchauffage doit être pratiqué, avec toutes les précautions nécessaires. Il peut alors donner lieu à une économie notable sur laquelle l'on ne saurait toutefois porter une estimation générale.
Dans les machines à enveloppe et à gi*ande détente le surcbauffagene produirait en général aucune économie; dans les machines à faible détente et sans enveloppe, desservies par des chaudières & vaporisation rapide l'économie du surchauffiige lient s'élever quelquefoia i 25 ou à 30 pour 100.
"981. Influence de la condensation. La condensation a pour effet de réduire à quelques centimètres de mercure la contrepression atmosphérique mesurée par 76 centimètres, et comme cette contre-pression agit avec le môme effort pendant toute k course du piston , la différence au point de vue du travail est considérable.
Dans une machine foBctknBant à cinq ataaoïphèies et à pkine pveseioD, la condensation peut économiser près du cinquième du travail développé.
Dans une machine f wclîomiaiit à cinq atuiosphèrea aiM détecte pvolODgée jusqu'à ciuq fois le vohnne HààmÊàm, la
DES MAGHIIfEd A VAPEUR. 259
comre-pression atmosphérique représente plus du tiers du tra- ▼aU total développé sur le piston, La condensation détermine danB ce cas une économie qui s'élèverait au quart de la dépense totale.
Oo v<Ht doiHS que, dans tous les cas, la condensation est la sonoe d'une économie notable variant entre 20 et 30 pour cent Elle est surtout considérable pour les machines à grande détenle^ maïs elle est telle encore dans lés autres cas qu'elle ne saorail être négligée que Ains ceux où elle est impraticable, comme dans les locomotives, et la plupart des machines loco-* mobiles, et lorsque Pon manque tout à fait de la quantité d^eau nécessaire.
909. BÀtr MiÉcESSAiHir a la condensation par chevaï.-vapeur. On a cm pendant longtemps que la condensation était d'autant Doeilleure que l'on injectait une plus grande quantité d'eau froide, mais il est bien établi maintenant que par suite de la présence d'une certaine quantité d'air, dissoute dans Teau d'injection, une trop grande dépense d'eau pourrait donner lieu à on vide moins parfait. Si cet air représente par lui-même une pression de quelques centimètres de mercure, sa présence détermine une limite infranchissable, d'autant plus élevée, que la quantité d'eau injectée & chaque coup de piston sera plus gpreiide.
Les expériences les pTus récentes semblbnt établir que rin-
jection doit être limitée & environ 350 kilogrammes dTeau" par
cheval et par heure; un plus grand volbme serait plus nuisible
qu^itile. On voit que cette quantité d'eau représente plusr de
15 fois celle nécessaire à la vaporisation.
Uimportance de la condensation est telle que, dans certaines localités où l'eau manque, on ne craint pas d'établir de longs conduits, non-seulement pour la recueillir, mais encore pour faire circuler l'eau de condensation, que l'on ramène ensuite au condenseur, après abaissement convenable de sa température, dans un pa^rcours quelquefois très-prolongé'.
S8S. Choix a faire entre les différents ststâmes de ha-
260 DES MACHINES A VAPEUa.
CHINES A VAPEUR. Lcs indications qui précèdent font voir qoe les machines les plus économiques sont celles qui fonctionnent à grande pression (6 atmosphères), à grande détente et à condensation. G*est à elles que l'industriel devra recourir toutes les fois qu'il ne sera gêné ni par remplacement, ni par la dépense de premier établissement, ni par Timpossibilité de se procurer facilement l'eau nécessaire à la condensation.
Les autres machines consommant beaucoup plus de combustible ne seront préférées qu'eu égard à certaines convenances spéciales.
Les machines locomotives ne pouvant être à condensation fonctionneront à grande pression et avec détente limitée.
Les cylindres des machines locomobiles seront autant que possible placés dans le dôme de vapeur, ou tout au moins bien enveloppés; ils auront aussi une détente peu prolongée, mais surveillés par des mécaniciens moins spéciaux ils seront en général alimentés à une pression moindre.
Les machines de bateaux seront généralement à faible détente, mais pour une autre raison, puisée dans la nécessite de réduire autant que possible l'encombrement produit par la machine et ses accessohres.
Quant aux machines fixes, hors les cas où Ton se déciderait en faveur d'une machine construite de manière à dépenser très-peu de combustible, et du genre de celles que nous pouvons appeler machines économiques, on préférera autant que possible la condensation qui donne toujours un avantage certain; on se contentera d'une détente moindre, parce qu'elle entraîne une dépense moindre et exige beaucoup moins de place.
On pourra encore se décider djtns le même sens pour les machines servant à de longs intervalles, par exemple pour remplacer des moteurs hydrauliques dans les cas de sécheresse ei de grandes eaux.
Quant aux dispositions de détail les plus convenables à adopter, elles se rattachent davantage à la construction. Nous nous proposons de les indiquer dans les numéros qui traitent de cette partie importante de nos indications générales sur les machines à vapeur.
Dispositions diverses des machines à vapeur.
à84. Machines a bielle directe. Les machines à vapeur les plus simples, au point de vue du nombre et de la disposition dès organes, sont celles dites à bielle directe, dans lesquelles la transmission de mouvement entre le piston et Tarbre moteur se fait par le seul intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle.
Introduite par Taylor dans les machines à cylindre hori^ zontal cette disposition a été plus tard utilisée dans certaines machines verticales, mais on l'avait compliquée par l'emploi de galets servant de guides au mouvement rectiligne de la tige du piston.
Aujourd'hui ces galets sont complètement abandonnés ; ils se détériorent rapidement et n'offrent aucun avantage par rapport à des glissières bien faites et disposées de manière à pouvoir compenser facilement les effets de l'usé.
Les machines à bielle directe dans lesquelles le cylindre est horizontal ou peu incliné, sont d'une application générale dans les locomotives et dans les locomobiles. Cette même disposition est devenue aussi la plus générale pour les machines fixes des ateliers, bien qu'elle exige, pour les chambres dans lesquelles ces machines doivent être renfermées, de grandes longueurs.
La disposition verticale du cylindre est plus avantageuse sous ce rapport, mais elle ne saurait comporter pour les grandes puissances une suffisante stabilité, fille a d'ailleurs Tincon* vénient de porter l'arbre moteur à une grande hauteur audessus do sol, et elle ne convient que pour les cas où cette surélévation de l'arbre s'accorde avec les dispositions générales de l'usine.
En navigation et même dans un grand nombre d'ateliers anglais, on se sert de la machine à bielle directe, mais en disposant le cylindre à la partie supérieure avec la bielle et la manivelle au-dessous. Les machines dites machines-pilons sont d^un trèsbon emploi, mais surtout pour de petites puissances.
28tt. Machines a balancier. La machine à balancier est
262 9KS XiCVINSS à YAPEUlt.
plus monumentale que toute autre; mais elle exige un grand emplacement, tant en surface horizontale qu'en hauteur, des fondations plus considérables» et le palier du b^bMi^doit être surtout bien relié à ces fondations.
H est maintenant bien établi que la machine à MftOMr de Watt, ji un seul cylindre Vertical, ne compense smmét ces inconi^nients par une régularité plus grande ou par me diminution dans la consommation. Ce type tend donc h disparaître de plus en plus, si ce n*est pour les jnstaHatîiww les plus considérables, auxquelles on désire conserver ma giwi caractère.
Cependant cette disposition doit encore être prél&rée pour les machines d'épuisement qui agissent à de grandes profooAsiK^ et en particulier ddns le scarvice des exploitations miniëres, .jparce qu'elle se combine bien airecie monvcsment des tiges ées fntas des pompes*
&96* Macbihss qb Woolf. Woolf a appGqué le prfaicipe de la détcoite à la machine à balander, m em{doyant HMdb» nëmeut deux cylindres; l'un de oes cylindres, le plus petit, fonctionee à pki^e pression et c'est la vapeor proveant ée l'écbi^kpement de ce premier cylindre ^ui lôent agir, par «a déteiite, sur k piston du plus grand, pour fonrmr um q«fttilé de travail supplémentaire, sans augmentation de dépense d^ vapeur^
Sottâ lé rapport du bon emploi de la vspeur, la madiM de Woolf est aussi avantageuse qu'aucune autre, et elle a de ptos ravantage d'une grande régularité de marche, résultant de ce que l'effort constant exercé sur le petit piston vient joindre son action à celle de l'effort variable exercé sur le grand pistoD pendant la détente.
Il résulte d'ailleurs de cette disposition que la vapeor la plus chaude n'étant soumise, dans le petit cylindre, qu*à une détente partielle, le refroidissement dû à cette détente est nécessairement plus limité et affecte moins la température de la vapeur qui vient, au coup de piston suivant, remplacer celle qui s'est écoulée. Il résulte de cette circonstance que les enveloppes de vapeur sont peut-être moins indispensables dans les machines de Woolf
JNC6 1IM:«NM a liAPBim. 26B
que dans les machines où la Tscpenr se détend dans un seul cylindre*
La forme générale de la machine à balanrïer est généralement adoptée ponr la machine de WeoIT. G*est sons cette forme qa*éfle est snrtont préférée dans les pays où la filature est l'industrie dominante : cette industrie phis qu'ancnne autre exigeant une extrême régularité dans la vitesse de Tarbre moteur.
On construit depuis queh|ue temps des machines à deux cy lindres, fonctionnaîrt d'après le principe de 'Woolf, à bielles directes et à cylindres horizontaux. Ces machines ont également donné des résultats très-fàrorables, mais elles ne sont encore admises dans les ateliers de filature qu'en petit nombre et pour ainm dire i titre d'essai.
Sar. HAcmNKS accoufl£es. Dans les bateaux et dans les locomotives , on emploie toqjonrs deux machines accouplées sur le mCme arbre, en alternant les temps morts de l'une et de l'autre. Cette disposition, tout à fait indispensable lorsqu^on ne peut employer un volant, est aussi éminemment favorable pour les machines fixes, auxquelles Faction du volant vient encore ajouter une nouvelle régularité.
Pour 40 chevaux et au delà, on prélërera fractionner la puissance totale en deux^cylindres accouplés de cette façon^ et l'on obtiendra même avec les plus grandjss détentes la même régu« larilé qu'avec les meilleures machines de Woolf.
Les machines à grande détente variable pouvant facilement développer un travail double de leur travail normal, il résultera de cette disposition un autre avantage consistant en ce que, pendant la réparation de l'un des cylindres ou de l'un des pistons, l'usine pourra être desservie complètement par le seul cylindre disponible.
L'accouplement de l'action des deux pbtons de la machine de Woolf diffère complètement du mode qui vient d'être indiqué et que l'on désigne en général sous le nom d'accouplement par manivelles à angle droit. Dans la machine de Woolf, les deux pistons fonctionnent simultanément dans le même sens, et la vapeur qui s'échappe du petit cylindre vient exercer son effet sur le grand piston. Cette simultanéité des deux actions exercées
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dans le même sens, directement sur le balancier, ne résout pas, comme la précédente disposition, la question des temps morts, et elle ne peut être appliquée aux machines de bateaux, qu'à la condition d'employer simultanément deux machines de Woolf complètes, agissant l'une par rapport à l'autre, dans les jnèmes conditions que dans le système d'accouplement sur manivelles à angle droit.
C'est pour obvier à cette complication de l'emploi simultané de quatre cylindres, que, dans ces derniers temps, on a proposé de placer entre le petit et le grand cylindre d'une même machine de Woolf, une sorte de réservoir, dans lequel la vapeur s'accumule pendant la période du premier échappement, pour agir ensuite sur le piston du cylindre de détente, après un quart de révolution, à peu près. Lorsque cette disposition est combinée avec le réchauffement de la vapeur pendant son passage dans le réservoir intermédiaire, elle produit d'excellents résultats, et l'on peut considérer cet arrangement comme l'un des plus nouveaux et des plus efficaces.
