SURFACE

de la chaudière

de charbon

de

totale

en chevaux.

par cheval et par heure.

chauffe par cheyaf.

de chauffe.

kil.

mètre carré.

mètre carré.

UO

Les consommations de charbons indiquées ci-dessus correspondent à des machines dont la distribution de vapeur est réglée suivant le système Maudsiaj ou Miller, c'est-à-dire de manière à interrompre Tintroduclion de la vapeur dans les cylindres aux ^ de la course des pistons. Si la vapeur était admise pendant les ^ par exemple, il faudrait augmenter proportionnellement ces consommations et par suite les surfaces de chauffe, qui doivent toujours être proportionnelles à celles-ci.

En général, les volumes occupés par Teau soumise à Tévaporation doivent également être proportionnels aux surfaces de chauffe , — les volumes des cendriers^ foyers et conduits de chaleur croissent comme les volumes occupés par Peau ; enGn les volumes occupés par la vapeur en réserve, y compris les coffres, sont proportionnels aux quantités de vapeur consommées par les machines. M. Gampaignac propose de fixer le volume de ces réservoirs à O^AM par cheval dans les machines de bateaux du système Maudsiay.

Afin qu'on puisse appliquer ces résultats, je dois donner ici, dV près le même ingénieur, toutes les dimensions de U chaudière type de Maudsiay, de 160 chevaux, en faisant remarquer que le volume occupé par la vapeur, y est beaucoup plus faible que celui indiqué ci-dessus. M. Gampaignac propose en conséquence de porter là hauteur totale de cette chaudière à 2*". 88 au lieu de 2'°.68, c'est-à-dire d'augmenter de 0°*.20, sans toucher aux autresMimcnsions, la hauteur comprise entre le niveau de Tcau et le dôme de la chaudière. Gctte chaudière est à bord de V Eurotas^ ]j joins les dimensions des chaudières de l'un des plus petits et de l'un des plus grands bateaux marins, le Liamone, de 50 chevaux, et un transatlantique de 450. {Voyez Touvrage de M. Gampaignac^ Etat actuel de la navigation par la vapeur, )

CHAtlDimES A VAPEUB.

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1290 GHAUDUiRES A VAPEUA.

Matière des cKa/uêières^. ^— Les ebaqdfèr^ $ODt en tôle» en caivre ou même eo fonte. M. le prince de JeÎQYille, danaïune note juste-* ment célèbre sur lea forces navales de la France, recommande , à bord de la flotte au moins, Femptoî des obaudières en cuvre, « Outre que ces chandiëres n^exigenl presque pas de réparatious, dit-il, elles durent au moins trois fois plus que celles en tôle, el quand elles sont arcivéesiau terme de leur durée, les matériaux provenant de leur démolition ont conservé pfescpie toute leur valeur.» L'industrie particulièrç^qui a ujae tendance marqiiée à diminuer avant tout les fpais de premier établissement des. machines, contrairement aux principes d'une saine économie, a exclusivement adopté Tusage des chanoièrea en tôle , et même depuis quelques années Temploi des tôles à la houille. €'est aux ingénieurs qu'il appartient de réagir contro cette tendance. La durée des chaudières en tôle au bois parait être double de celle des tôles à la houille ; leurs prix respectifs qc sont que dans le rapport de 7 à 8 eaviron. Les têles platmées seraient préférables sous tous les autres rapports aux tôles hminées, si leurs faibles surfoces ne nécessitaient pas un grand nombre de rivures^ leur prix est à celui des^ bonnes: tôles laminées obtenues de fers au charbon de bois dans le rapport de 70 à 85 environ.

Forme des chaudières. — Les surfaces planes paraissent fournir plus de vapeur que les surfaces cylindriques , d'après queliqiiea observateurs; ce résultat est nié par d'autres. Elles se déforment plus facilement sous l'action de la pression intérieure ou extérieure.

Les chaudières cvlindriques à foyers intérieurs ne sont pas favorables au tirage; elles semblent être plus ei^posées aux explosions. Exemple : la CitiSy le Lavaretj le Zépiur, etc.

Les chaudières cylindriques résistent beaucoup mieux que les chaudières il faces planes. La disposition de leurs fourneaux est plus facile. Leschauidières cylindriques à bouiUewca sont, pour ntachines fixes, préférables à toutes les autres; mais il feiut me lea bouillcnra communiquent avec la chaudière par deux tubulure» au moins, trois et même quatre s^il est pos8i|>le, et que ces tubulures aient le plus grand diamètre qu'elles puissent recevoir; car, en général, il est très important que la vapeur et Teau (^ni ta remplace passent très facilement, ce qui n'aurait point lieu à travers des ouvertures, étroites ^t en petit nombre, la vitesse in la, vapeur dans le liquide* étant toujours très faible et tout au phis égale à QrZO par seconde, l^rsc^u'elle se meut vertioalemeut. Ces .bouilleurs ne doivent pas être rivés auiR chaudières, mais seulement assemblés trè» spUden^eot et; de manière à pouvoir être facileipent remplacés. Hs doivent être toujours en excellente tôle ou en cuivre et jamais en fonte, et l'on ne doit en aucun cas les chauffer à la partie supérieure*

Yobimes occupés par Peau et la vapeur, — Afin d'éviter les cban>

GHAVfilEBËS A YÀPEVR. 291

igementé liIrttMfiies de tensioo , Tespacc occupé par la vapeur *ëoh être le plus grand possible. Dans les chaudières de Watt et dans celles à bottîHears, ît est ordintairement le f d« volutee die Peau et le ^ d« volume de vapeur dépensé à chaque oovp de piston. OanI» leslNrteafix il est scnribleoient 'ég<al au Votnfane occupé par Teaih.

Quant à ce deroier^ on peut par approximation révallièr à OAÙO.

Dtnmi.

par cheval dans les ehaudiëres de Walt, à 0.800. dans celles à

BDinui.

bouilleurs et à 0.200. seulement dans lés chaudières de bateaux.

Catégories. — L'administration qui, dans Tintérèt de la sécurité publique, a toujours plus ou moins heutcusettieut réglementé la construction et rétablissement des chaudières à vapeur y lés divise en quatre catégories.

Ces catégories sont déterminées par le pfoduit de la tension de la vapeur en atmosphères dans la cbaùdièi'e et du bombée do Ynètrcs cubes que mesure sa capacité, bouilleurs «compris.

Lorsque ce produit dépasse 15, la chaudière est 'danà là préfhiêre catégorie.

Elle est dans la seconde si ce produit est plus g'rand que 7 et n'excède pas 15.

Dans la troisièmey s'il esl plàs grbnd que 3 et n'excède pas 7.

Dans la piàtriêmej s'il n'excède pas 3.

Si plusieurs chiaudièrcs doiventfonclionnerensembleâans un même emplaoement^ets'il existe entre elles iinecommunication quelconque, directe ou indirecte, le produit de la somme de toutes les capacités, bottîlleurs compris > par la tension, sert de base aa classement.

Epreuves deê ohafSidières. — Les chaudières^ leurstubes bouilleurs, les réservoirs à vapeur, les (cylindres «n foute des machines à vapeur et les enveloppes de ces cjhndres ne pourront être employés dans, un établissement quelconque, sans avoir été préalablement soumis à une épreuve opérée à Paide d'une pompe de pression.

La pression d'épreuve sera une multiple de la pression effective^ c'est-à-dire de la plus g<rande tension que la Vapeur pourta acquérir dans les chaudières et autres pièces contenant la vapeur, diminuée de la pression atmosphérique.

On procédera aux épreuves en chargeant les soupapeb des chaudières de poids pfl>portionbtêls à la pression effectivie,

À rcgak*d des autres pièces, la charge d'épreuve sera appliquée sur la soupape de la pompe dépression.

Pour leD chaudières, tubes , bouilleurs et fèservirirè en tôtia^u en cuivre lamihè, la pression d'épreuve seratritotedela pression éKTettive.

Celte pression d'épreuve sera quintuple pour les chaudières et tubes bouilleurs en fonte. L'usage de ces chaudières et tubes en ibnte est prohibé dans les bateaux h vapeur.

Le» cylindres en fotate des machines h vapctir et les enveloppes en

fonte de ces cylindres seront essayés soos une pression triple de h pression effective.

Les chaudières qui auront des faces planes seront dispensées de réprouve, mais sous la condition que la tension de la vapeur ne devra pas s'élever, dans l'intérieur de ces cbaudières, à plus d'une atmosphère et demie. Ces chaudières, lorsqu'elles seront employées sur les bateaux, devront, en outre des soupapes dé sûreté prescrites ci-après , être munies à la partie supérieure d'une soupape atmosphérique, c'est-à-dire ouvrant du dehors au dedans.

Epaisseur des chaudières. — L'épaisseur des parois des chaudières cylindriques^ en tôle ou en cuivre laminé, sera réglée par la formule suivante :

Pour obtenir l'épaisseur e exprimée en millimètres , on multipliera le diamètre D, exprimé en mètres, de la chaudière par la pression effective (a — 1), exprimée en atmosphères, et par le nombre 18; on prendra la dixième partie du produit aiosi obtenu et on y ajoutera 3. Ainsi a étant la tension de la vapeur en atmosphères dans les chaudières, on a

Epaisseur en millimètres = « = 1 .8 D (a — 1) •{- 3.

Diamètre en mètres = D =

Tension intérieure en atmosphères = a = r-— - -|- 1.

L'épaisseur de la tôle ou du cuivre ne devant jamais dépasser C'.OI 5, si une épaisseur plus forte était nécessaire en raison du diamètre d'une chaudière en projet et de la tension de la vapeur, le constructeur devrait substituer à une chaudière unique plusieurs chaudières séparées et d'un diamètre plus petit.

Table des épaisseurs à donner aux chaudières d vapeur, cylindriques, en tôle ou en cuivre laminé.

Diamètre

des

atmo-

chaudières.

sphères.

nëtre

milIliuMres.

SM

iBMBBHHH

CliAUDIÈBES A VAPEUR. S93

Les épaisseurs de la t6le devront être augmenlées ( sans que les règlements indiquent de quelle quantité) sUI s^agit de chaudières formées en partie ou en totalité de faces planes, ou bien de conduits intérieurs cjlindriques, on autres traversant l'eau ou la vapeur, et servant soit de foyers, soit à la circulation de la flamme. Ces chaudières et conduits devront, de plus, être, stUvani les cas (sic), renforcés par des armatures suffisantes.

La chaudière étant déjà construite, Tépaisseurde la tôle se mesurera sur le bord des feuilles assemblées à recouvrement. On mesurera ainsi plusieurs épaisseurs en différents points de la chaudière, en tenant compte autant que possible des effets du refoulement produit par le moUage^ ainsi que de l'obliquité du plan suivant lequel les feuilles peuvent être coupées.

Chaudières m fonts. — L'ordonnance n'assigne pas de règle pour l'épaisseur des chaudières en fonte, parce que, dit la circulaire ministérielle qui la suit, cette épaisseur est généralement supérieure à celle qui serait strictement suffisante pour supporter sans altération la pression d'épreuve quintuple de la pression effective.

Emplacement des chaudières* — Les chaudières de la première catégorie devront être établies en dehors de toute maison d'habitation, et même, à moins d'une autorisation spéciale du préfet, en dehors de tout atelier.

Toutes les fois qu'il y aura moins de dix mètres de distance entre l'une de ces chaudières et les maisons d'habitation ou la voie publique, il sera construit, en bonne et solide maçonnerie, un mur de défense de 1 mètre d'épaisseur, distinct du massif de maçonnerie du fourneau, séparé de ce massif par un espace libre de O^'.ôO au moins, et séparé aussi des murs mitoyens avec les maisons voisines. Le préfet déterminera la hauteur et la longueur de ce mur.

Si la partie supérieure de la chaudière se trouve à 1 mètre au moins en contre-bas du sol, le mur de défense ne sera exigible que lorsque les maisons habitées ou la voie publique se trouveront à moins de 5 mètres de distance.

Le local de la chaudière ne pourra être couvert que d'une toiture légère, sans liaison aucune avec les toits des bâtiments contigus, et reposant sur une charpente particulière.

Les chaudières de la deuxième catégorie pourront être placées dans l'intérieur d'un atelier, si toutefois cet atelier ne fait pas partie d'une maison d'habitation ou d'une fabrique à plusieurs étages.

Si elles sont à moins de 5 mètres des maisons d'habitation ou de la voie publique, il sera construit de ce côté un mur de défense pareil à celui qui est prescrit pour les chaudières de la première catégorie et pareillement disposé.

Les chaudières de la troisième catégorie pourront être placées dans l'intérieur d'un atelier qui ne fera point partied'une maison d'habitation,sans qu'il y ait lieud'exigcr la construction d'un murde défense.

n'autorisent cet excès de précaations, que des hommes très compétents n^bésitent point à appeler un excès (Timprudence,

En effet, de trop funestes expériences ont démontré qu'une diminution brusque de la tension dans les chaudières était une cause fréquente d'explosion, parce qu'elle donnait lieu au passage subit de la masse d'eau de la chaudière à l'état de vapeur e| engendrait ainsi subitement une masse de fluide élastique^ qu'aucune enveloppe, quelque solide qu'elle fût, ne ponyait contenir. La théorie a expliqué ces faits par les considérations suivantes, que Ton rendra plus claires en les appliquant k un exemple. Qu'on suppose le cas d'une chaudière contenant 20 mètres cubes d'eau, travaillant à 5 at* mosphèrcs, et dans laquelle dès lors la masse fluide est à la température d'environ 153o. Les deux soupapes de sûreté prescrites par les règlements se soulèvent par suite d'un excès de tension accidentelle^ elles laissent échapper plus de vapeur qu'il ne s'en forme; la tension diminue donc, et subitement. Supposons qu'elle s'abaisse un instant de 5 à 2 atmosphères, la température correspondante à cette dernière tension n'étant guère que de 122o, il faut que les 20 mètres cubes d'eau perdent ainsi 31 degrés et rendent subitement disponibles 31 X 20000 ou 620000 unités de chaleur, capables elles-mêmes do donner presque instantanément environ 1000 kil. de vapeur. Cette vapeur se formant à la fois dans tous les points de la chaudière soulèverait et projetterait contre les parois 19000 kil. d'eau avec uoo vitesse très sensible, phénomène dont l'eiTet a été très heureusement comparé par M. Pouilkt à celui qui résulterait de l'explosion d'un mélange de 1000 kil. de poudre et de 19000 kil. de sable.

Cette théorie a été adoptée par un grand nombre de praticiens^ d'ingénieurs, et je la trouve encore reproduite dans le rapport d'une commission nommée au port de Toulon, pour examiner le projet d'ordonnance sur les bateaux à vapeur. M. Levêque, ingénieur de la marine et rapporteur de celte commission, admet que, si, lors d'une conversion subite du liquide en fluide élastique, a les plaques « fusibles, les soupapes de sûreté donnent passage à la vapeur, la (( dépression qui en résulte produit dans la chaudière un bouilloo- « nement qui divise le liquide en globules, le rend très propre à c( s'approprier l'excès de calorique et hâte le désastre qu'on veut

a éviter Dans ce cas, toutes les soupapes sont insuffisantes

« ou nuisibles; c'est ce qui a fait conclure aux savants qui se sont « f( occupés de ces phénomènes, que dans les explosions par formation (( subite de vapeur, les rondelles fusibles, comme les soupapes de « sûreté, étaient non-seulement mutiles^ mais même dangereuses. »

Quoi qu'il en soit, les (feuâ; soupapes sont exigées, et en attendant que la fréquence des accidents ait éclairé l'administration, il faut les admettre.

Largeur de Im surface annulaire deê soupapee. — La largeur de la sarface annulaire de recouvrement ne devra pas dépasser la trentième partie de la surface circulaire exposée directement à la près* sion de la vapeur, et cette largeur, dans aucun cas, ne devra excéder deux millimètres.

On demandera sans doute ce que peut être une largeur qui serait la trentième partie d^une eurfaee. Cet article d'une ordonnance royale, contresignée par un ministre des travaux publics, n*a aucun sens. Yoici une antre rédaction, que je rencontre dans la circulaire de Tadministration des ponts et chaussées :

La largeur de la surface annulaire , par laquelle le disque de la soupape s'applique sur les bords de l'orifice qu il ferme, ne doit pas dépasser la trentième partie du diamètre du vide de cet orifice. Ainsi :

Les diamètres des orifices exposés directement à la vapeur étant

m im |m rm Im Im im fm Ira OJm I 0j025 I OMê I OJins I 0.e40 | 0.045 I O.86O | 0.0$5 1 0.060

et an-dessus ,

Les largeurs correspondantes, que les surfaces de recouvrement ne devront pas dépasser, sont respectivement

m Im |m im ,m im im im tm

Charge des soupapes. — La charge maximum de chaque soupape de sûreté sera déterminée en multipliant 1^.033 par le nomlirc d'atmosphères mesurant la pression effective et par le nombre de centiiîkètres carrés mesurant l'orifice de la soupape. Cette charge agira soit directement, soit par Tintermédiaire d'un levier. La quotité des poids et la longueur des leviers seront fixés par l'arrêté du préfet qui autorise rétablissement de la chaudière.

Les soupapes des locomotives pourront, par exception, être chargées au moyen de ressorts, disposés de manière à faire connaître, en kilogrammes et fractions de kilogrammes^ la pression qu'ils exerceront sur les soupapes.

Dépôts dans les chaudières. — On peut admettre que

800 ^ d'eau de Seine, laissent O.'^OSO de dépôt;

de rOurcq, 0. 074

d'Arcueil, 0. 140

de la Rièvre, 0. 200

des Prés-Saînt-Gcrvaîs, 0. 340 deBellcvilleetdeMénilmontant, 0. 500

Eeaudemcr, 10. 000

Un cheval donne à peu près 1 kil. tic dépôt par heure dans les chaudières des bateaux marins.