Des moteurs électro-magnétiques.. Il a été imaginé
* Elirait des Annales du Consenaloire.
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un grand nombre de dispositifs pour utiliser comme force motrice l’action des électro-aimants, mais jusqu’à ce jour les appareils les plus ingénieux n’ont pu atteindre qu'une puissance motrice trop faible, et le prix de l’unité de travail appelé cheval-vapeur a toujours été beaucoup plus élevé qu’il ne l’est quand on emploie la vapeur.
Des expériences faites au Conservatoire des Arts et Métiers en 1855 ont fourni sur quatre des machines présentées à l’Exposition universelle et sur une autre essayée en 1857 les résultats suivants, pour les consommations de zinc par force de cheval.
Puids du zinc consotmu^.
Prix
à Mc^ntimei le Eilogr.
Rapport de la dépeoac en zinc à celle du charbon d’une ro^chine k vapeur.
HV.
kil.
fr.
Larmeiijat
hoiseau
Rom
Fabre et Kutmann —
Allan
L’on voit donc qu’en ne tenant compte que de la consommation en zinc les machines électriques donnent lieu à une dépense beaucoup plus considérable que de petites machines à vapeur consommant 3 kil. de houille par force de cheval et par heure.
Calcul des dimensions principales des organes d’une machine à vapeur.
314. Vitesse dü piston des machines a vapeur. La vitesse moyenne du piston des machines à vapeur ne varie qu’entre des limites très-rapprochées. Les règles de Watt admettent un mouvement de 0”90, et ne permettent pas de dépasser 1”'30 comme maximum.
Dans les locomotives, la vitesse du piston dépasse rarement 1“ 80, et dans les machines à grande vitesse, qui, préconisées à l’excès pendant quchjue temp.^, se rapprochent déjà beaucoup de ce même chiffre, on considère aujourd’hui comme un maximum la vitesse de 2 mètres.
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Nous en conclurons d’une manière générale que la vitesse moyenne du piston doit être comprise entre l"'00cl l"*50; il est préférable de calculer tous les éléments des machines à vapeur d’après le premier de ces chiffres.
515. Nombre de tours du volant par minute. Ce nombre de tours qui est égal à 60 fois la vitesse moyenne du piston, divisée par la course ou par le double du rayon de la manivelle, diminue à mesure que la course augmente. On est donc obligé, pour ne pas avoir des nombres de tours trop petits, de diminuer le rapport de la course au diamètre du piston à mesure que la force de la machine augmente. L’inertie des pièces et son innuence dans les chargements de direction doit engager les constructeurs à diminuer dans les grandes machines le nombre de tours par minute.
Il n’est pas rare de faire fonctionner les petites machines locomobilcs à 120 ou 150 tours par minute; les pistons des machines locomotives qui, eu égard à la pression élevée de la vapeur, transmettent jusqu’à 50 et même 60 chevaux effectifs, font faire à l’arbre 150 et 160 tours. Les machines fixes de 25 à 100 chevaux font en général 50 à 60 tours par minute ; enfin dans les machines de bateau les plus puissantes on ne fonctionne plus qu’à 30 tours environ par minute.
Bien que ces règles ne puissent être considérées comme précises, les constructeurs feront bien de prendre en sérieuse considération les indications qui résultent à cet égard d’une pratique basée sur l’observation du bon fonctionnement des machines existantes.
316. Volume du cylindre. Lorsque l’on étudie le projet d’une machine à vapeur, et qu'on est fixé sur la pression, sur la détente et sur le nombre des tours par minute, le premier élément à calculer est le volume qu’il convient de donner à la pièce principale, c’est-à-dire au cjlindre de la machine.
On calculera d’abord le volume de vapeur à admettre par coup de piston. Ce volume est donné en fonction du volume à dépenser par heure par la relation
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en désignant par V le volume total de vapeur à dépenser par heure. Le volume d’eau correspondant varie, ainsi que nous l’avons vu, de 15 à 30 litres, et les tables relatives aux densités de la vapeur indiqueront pour chaque circonstance de pression le volume réel V de la vapeur elle-même.
Quant au nombre l il représente, dans la formule précédente, le nombre des tours de la machine par minute.
Le volume Y' du cylindre sera obtenu en multipliant la valeur de V par le chiffre qui exprime que la détente sera prolongée jusqu’à un certain multiple du volume primitif.
317. Dimensions du cylindiie. Le volume du cylindre étant connu, il est nécessaire de déterminer son diamètre D et sa hauteur H de manière à satisfaire à la relation
et le problème sera résolu lorsqu’on saura déterminer, pour chaque cas particulier, la relation la plus favorable entre D et H.
Si par exemple on voulait faire D = 11 la relation précédente reviendrait à
Cette valeur du diamètre est celle qui convient le mieux aux grandes machinen et particulièrement aux machines de liatenux, pour lesquelles on est toujours gôné pour la longueur de la course.
Pour les petites machines on fait au maximum H = 2 D, valeur qui substituée dans la relation ci-dessus conduit à
C’est entre ces deux valeurs que sera toujours compris le diamètre du cylindre et celle de la hauteur de ce même cylindre s’en déduira immédiatement.
518. Orifices d’admission. Watt donnait aux orifices d’admission de ses machines une section égale au vingt-cinquième
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de la section transversale du cylindre. Cette proportion est encore employée par quelques constructeurs, tandis que d’autres préfèrent avec raison augmenter ces orifices jusqu’au quinzième de la section du cylindre.
Dans les locomotives et dans toutes les machines dont la marche est rapide, les orifices et les conduits sont quelquefois portés jusqu’au cinquième de la section du cylindre.
11 faut toutefois remarquer que les grands orifices entraînent une augmentation proportionnelle dans les espaces nuisibles, inconvénient qui est moins important dans les machines 5 grande détente et que, dans celles qui détendent à moitié course, on peut encore corriger, d’une manière fort utile, en déterminant par une disposition particulière des organes de distribution une grande période de compression.
519. Orifices d’émission. Les orifices d’émission doivent être au moins égaux aux orifices d’admission, mais toutes les fois que les circonstances le permettront, il sera bon de les augmenter d’un tiers ou d’un quart pour réduire au maximum la perte de travail résultant de la contre-pression.
320. Pompe alimentaire. Le volume engendré par le piston de la pompe alimentaire devrait théoriquement être déterminé par le volume d’eau à introduire, mais on n’alimente pas d’une manière continue, et il est préférable pour celte raison de donner à la pompe alimentaire des dimensions plus grandes. On peut admettre en moyenne que ce volume est environ égal
au du volume engendré par le piston de la machine à vapeur que celte pompe doit desservir.
321. Pompe a eau froide. Le volume d’eau froide nécessaire à la condensation étant d’environ 300 litres par heure pour une machine qui dépense 15 litres d’eau pendant le môme temps pour la production de la vapeur, on voit que le volume engendré par la pompe à eau froide devrait être 20 fois aussi grand que celui de la pompe alimentaire; mais comme elle fonctionne d’une manière continue, on se contente dans la pratique du rapport de 10 à 1, et l’on donne au volume engendré
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|iar la pompe à eau froide ^ du volume engendré par le pistou
de la machine à vapeur. Il importe d’ailleurs de se ménager le moyen de diminuer la quantité d’eau d’injection en se réglant d’après les indications du manomètre destiné à faire connaître à chaque inslaift le degré du vide.
322. Pompe a air. La pompe à air est généralement à simple eflet, et le volume développé par son piston doit être suffisant pour représenter le volume de l’eau condensée, celui de l’eau de condensation et celui de l’air qui ne peut se dégager pendant la condensation.
On estime en général que le volume engendré par le piston de la pompe à air, dans une course simple doit être le dixième environ du volume développé par le piston do la machine à vapeur pendant un tour entier. On pourra descendre au dessous de ces chiffres pour les machines à grande détente.
323. Condenseur. La capacité du condenseur est ordinairement égale au tiers du volume engendré par le piston à vapeur dans une course simple, mais il n’y a pas d’inconvénient à augmenter celte proportion quand les circonstances le permettent.
