TROISIÈME INSTRUCTION

Du Directeur-général des Ponts et Chaussées et des Mines , relative à F exécution des ordonnances du Roi des 29 octobre i823 et 7 mai 1828 , concernant les Machines à vapeur à haute pression ; approuvée par le Ministre de l'intérieur.

Paris ^ le 13 juillet 1828.

Conformément à l'article 3 de l'ordonnance royale du 29 octobre 1823, portant règlement sur le^ machines à va- •peur à haute pression , toute chaudière d'une machine de cette espèce doit subir une pression d'épreuv5e= cinq fois plus forte que celle qu'elle est appelée à supporter dans l'exercice habituel de la machine à laquelle elle est destinée. Cette pression d'épreuve est réduite au triple par l'article i**". de l'ordonnanec royale du 7 mai 1828, mais seulement pour les chaudières faites en cuivre laminé ou en tôle ( fer laminé ou battu).

Ainsi les chaudières en fonte continueront à être éprouvées sous une pression quintuple,

Cçtte pression quintuple ne peut se rapporter qu'à la force qui tend à faire rompre k chaudière ^ il en' est de même de la pression triple qui sera substituée à la pre-" mière dans le cas d'une chaudière en cuivre laminé ou en tôle ; mais la force dont il s'agit est évidemment égale à la tension de la vapeur dans la chaudière , diminuée d'une pression atmosphérique , puisque la chaudière supporte extérieurement tout le poids de l'atmosphère. C'est pour' cette raison que l'ordonnance royale du 7 mai 1B28 porte \ article 4 > que la force de pression à prendre comme terme

de départ pour les épreuves des chaudières est ia force de tension que la vapeur doit avoir habituellement, diminuée de la pression extériewe de Fatmosphère.

D'après les dispositions des articles a et 3 de la nouvelle ordonnance , les tubes bouilleurs , ainsi que les cylindres et leurs enveloppes, seront essayés de la paême manière , c'est-à-dire , en prenant le même terme de départ pour les pressions d'épreuve qu'on leur fera supporter. Ces pressions seront quintuples pour les tubes bouilleurs en fonte , les cylindres et leurs envelbppes également en fonte, et seulement triples pour ceux en cuivre lapiiné ou en tôle.

Les timbres qui devront être apposés après les épreuves sur les tubes bouilleurs , cylindres et enveloppes , le seront Ae la manière qui est indiquée pour les chaudières dans la seconde instruction relative à l'exécution de l'ordonnance royale du 29 octobre 1828.

Soit, par exemple, une machine construite pour agir à unct pression habituelle de cinq atmosphères. La chaudière de celte machine devra , après l'épreuve , être marquée d'un timbre indiquant , en chiffres , cinq atmosphères. Cela posé, la pression à prendre comme terme de départ pour l'épreuve sera cinq moins un , ou quatre; et il faudra multiplier cette pression quatre, par cinq , si la chaudière est en fonte , et seulement par trois si elle est en cuivre laminé ou en tôle. Ainsi , pour ce même timbre cinq atmosphères , la pression d'épreuve sera , dans le premier cas , portée jusqu'à çingt-atmosphères , et , dans le second cas , elle ne s'élèvera qu'à douze atmosphères.

Si la chaudière est en fonte et ses tubes bouilleurs en cuivre laminé ou en tôle , quoique les tubes n'aient été soumis qu'à la pression triple ^ ils seront marqués du même timbre que la chaudière qui aura supporté la pression quintuple.

Maintenant que les chaudières en cuivre laminé oti en tôle ne seront plus soumises à une épreuve aussi forte que par le passé , il est bien important de rappeler aux fabri-

cans qu^îls ne de\Toiil pas s'autoriser de cette rëduction pour diminuer les épaisseurs des chaudières. S'ils agissaient ainsi , les plus graves inconvënions seraient à craindre , et c'est pour les prévenir que l'article i*'. de Tordontiancc royale du 7 mai 1828, en réduisant la pression d'épreuve au triple , impose aux fabricans l'obligation de donner auxchaudières des épaisseurs suffisantes pour qu'elles puissent . toujours subir cette pression d'épreuve, sans que la force de résistance du métal en soit altérée.

L'expérience a démontré que des substances douées d'élasticité, telles que le cuivre et le fer , ne pourraient , sans être altérées , supporter des tractions ou tensions qui s'approcheraient trop .de celles capables de produire leur rupture. Les mêmes altérations auraient nécessairement lieu pour des chaudière en cuivre laminé ou en tôle qui seraient trop minces. Il est donc bien essentiel que les fabricans conservent à ces chaudières des épaisseurs suffisantes pour résister à des pressions qu'il convient de porter au triple de celles qui seront exercées lors des épreuves par la pressé , hydraulique ou pompe de pression. S'il en était autrement, ces épreuves pourraient les altérer sans néanmoins y produire aucune rupture , de sorte que les chaudières , après avoir été soumises aux essais , seraient réellement moins résistantes et moins bonnes qu'auparavant.

Les fabricans devront donc faire les chaudières plutôt ' trop épaisses que trop minces, s'ils ne veulent pas s'exposer à les voir refuser , lors m^me qu'elles pourraient résister à l'épreuve par la presse hydraulique.

Il est encore bien nécessaire de rappeler ici que l'article 7 de l'ordonnance royale du 29 octobre 1823 prescrit aux ingénieurs de visiter, au moins une fois par an, les chaudières , de constater leur état , et de provoquer la réforme de celles que le long usage ou une détérioration accidentelle leur ferait regarder comme dangereuses. Or , le seul moyen de constater le bon état d'une chaudière , c'est de la soumettre de nouveau à l'épreuve par la presse hydraulique. H est donc de toute nécessité que les fabricans ne livrent dans

le commerce que des chaudières assez épaisses pour pouvoii* être , en tout tems , soumises à cette épreuve, sans en recevoir aucune altération sensible.

Si les épaisseurs qu'on a données jusqu'ici aux chaudières en tôle sont , en général , trop faibles pour l'épreuve par la pression quintuple^ elles paraissent convenir pour l'épreuve par Idi pression triple y et, pourvu qu'elles soient conservées , on pourra éprouver les chaudières sans les al-» térer.

On parviendra, pour tous les cas, à déterminer de» épaisseurs convenables, en considérant m**, la tenacilé de la tôle , eu égard d'ailleurs aux altérations qu'elle doit nécessairement subir ; 2^. le diamètre des chaudières ; 3*. la pression qu'elles sont appelées à supporter intérieurement* Voici le type du calcul :

On exprimera en- centimètres et parties décitnales du centimètre le diamètre intérieur de la chaudière , laquelle ' est supposée cylindrique et terminée par des calottes hémisphériques ( seule forme convenable pour toute chaudière de machine' à vapeur à haute pression )^ On multipliera par i8 ce diamètre ainsi exprimé , et le produit sera ensuite multiplié par le numéro du timbre que la chaudière doit porter, diminué d'une unité. On ajoutera à ce nouveau produit 3ooo, et on divisera cette somme par iooo;le quotient de cette division donnera , en millimètres et parties décimales du millimètre , l'épaisseur cherchée.

Supposé , par exemple , que le diamètre intérieur d'une chaudière soit 8o centimètres , et le numéro de son timbre 5 atmosphères , on multipliera d'abord 8o par i8 : le produit sera i44o. Le numéro du timbra étant 5 , ce nombre , diminué d'une unité y deviendra. 4- « par lequel il faudra multiplier i44-Oi ^t le produit sera SyGo. A ce nouveau produit on ajoutera 3ooo , et la somme 8760 sera ensuite divisée par 1000. Cette division se fera à l'instant, en retranchant par une virgule les trois chiffres qui se trouveront à droite dans le nombre 8760. Ces trois chiffres seront des partie»

décimâtes du millimètre, tandis que celui qui restera à gauche de la virgule indiquera des millimètres. Ainsi, dans l'exemple cité, IVpaisseur que devra avoir la chacdière sera 8 millimètres 760 millièmes de millimètre |[ 3 lignes ^ViocJ.

Les épaisseurs que donne la table qui est jointe à là présente instruction ont été calculées de la manière qui vient d'être indiquée. Elles fourniront des termes de comparaison, à l'aide desquels on estimera, en ayant toutefois égard aux qualités des tôles, si les chaudières sont suffisamment épaisses pour subir les épreuves. Ces données' pourront satisfaire k un grand nombre de cas. Quant aux épaisseurs qu'on ne trouvera pas calculées d'avance , on les déterminera facilement à l'aide de la méthode ci-dessus , générausée dans la formule qui est à la suite de la table.

Les chaudières des machines à vapeur à haute pression ne doivent jamais avoir une épaisseur moindre de 4"" 1 5 |] a lignes]]» Mais si , d'un côté, on ne peut faire usage de chaudières trop minces, d'un autre côté , il y aurait des inconvéniefts à se servir de chaudières trop épaisses. Inobservation a prouvé que, dans ce dernier cas, elleis s'altèrent beaucoup par l'action du feu. Les praticiens portent le maximum d'épaisseur à i4. millimètres [ 6 lignes environ ]. Cette limite oblige à restreindre beaucoup les diamètres que l'on peut donner sans inconvénient aux chaudières des machines qui doivent travailler à une très-haute pression. On voit, en effet, par la table jointe à la présente instruction, qu'une chaudière portant le timbre 8 atmosphères ne pourrait avoir qu'un diamètre compris entre 85 et 90 centimètres.

D'après ce qui précède , ne pourrait être admise toute chaudière qui serait trop mince , à raison de son diamètre et du numéro du timbre qui correspondrait à là pression projetée , et à laquelle chaudière on n'aurait pu cependant donner une épaisseur suffisante , sans dépasser le maximum ci-dessus. Dans ce cas , il faudrait appliquer à cette chau-

clière un timbre d'un numéro inférieur ; ou si' le fa()ricant tenait à avoir le timbre correspondant à la pression primitivement projetée , il devrait remplacer cette même chaudière par une autre d'un moindre diamètre.

Il est essentiel de faire observer ici que la méthode qui vient d'être exposée ne s'applique pas aux tubes bouilleurs. Â proportion de leurs petits dian>etres , on donne toujours à ces tubes des épaisseurs beaucoup plus grandes qu'aux chaudières y attendu que , par leur position au milieu du foyer , ils sont plus exposés à se détériorer.

Dans le cas où la chaudière devrait être en cuivre laminé, on pourrait aussi se servir de la table ou de la formule pour ' déterminer son épaisseur. Les fabricans sont dans l'usage de ne pas donner aux chaudières en cuivre des épaisseurs plus grandes qu'à celles en tôle , parce que , si , d'une part, cette dernière aune ténacité plus grande que celle du cuivre, d'une autre part la tôle présente de très-grandes différences^ de qualités , non-seulement d'une feuille à une autre , mais encore dans une mi^me feuille ; ce qui n'a pas lieu pour le cuivre , dont toutes les planches ou feuilles sont en général d'une qualité plus constante. Cependant , si le cuivre n'était pas reconnu d'une très-bonne qualité , il serait nécessaire d'augmenter l'épaisseur donnée par la table ou par la formule , d'environ un 'Ou. deux dixièmes de cette épaisseur.

Quelques détails sur la manière de procéder aux épreuves , à l'aide de la presse hydraulique ou pompe de pression, termineront utilement la présente Instruction.

Pour éprouver les chaudières^ on chargera' leurs soupapes de sûreté de poids convenables ; pour les épreuves des tubes bouilleurs, des cylindres et des- enveloppes, c'est la soupape" de la presse hydraulique quç l'on chargera' autant qu'il sera nécessaire.

Le poids qui devra former la charge d'une soupape , pour une pression d'épreuve donnée , sera déterminé de la manière suivante :

Oh exprimera en centimètres et parties décimales du

(224) centimètre le diamètre de la soupape. On élèvera ce diamètre au carré ; c'est-à-dire qu'on le multipliera par luimême. Ce. carré étant multiplié par 8ii , et ensuite le produit étant divisé par looo , on obtiendra, en kilogrammes et parties décimales du kilogramme , le poids qui formera la charge directe pour une pression atmosphérique. Il ne restera plus qu'à multiplier ce poids par le nombre de pressions atmosphériques voulu pour l'épreuve.

Soit , par exemple , une soupape ayant un diamètre de S*"*"' ,6. On élèvera ce nombre au carré , ce qui donnerai la, 96. Ce carré, multiplié par 811 , produira loSio, 56. On divisera ce dernier nombre par 1000 (ce qui se fera* aisément en avançant la virgule décimale de trois rangs vers la gauche), et on aura io^*^°8^ 5io56, qui formeront la charge directe pour une atmosphère.

S'il fallait élever la pression d'épreuve à 12 atmosphères, le poids trouvé io^"°8, 5i devrait être multiplié par la ; if faudrait le multiplier par 20 si la pression d'épreuve devait être de 20 atmosphères. Supposé ce dernier cas , on aurait aïo^*^*"*, ;i pour la charge directe, c'est-à-dire, pour lar charge qu'il faudrait mettre sur la tête de la soupape.

Mais si la soupape était chargée au moyen d'un le\der y. ce poids 2io^**°8, 2 devrait être multiplié par le petit bras de ce levier , et le produit divisé par le grand bras (iX Soient 2 la longueur du petit bras ^ i5 la longueur du grand: alors on multiplierait 21 o^"**^^ 2 par 2 , et on diviserait le produit 4.2o^'^''8 ^ 4. par i5, ce qui donnerait 28^"*8 , o3 pour le poids à appliquer au bout du levier. Ce poids aurait été ^jiiiog ^ Q2^ dixième de la charge directe, si les bras du levier s'étaient trouvés dans le rapport de i à 10. Les principaux mécaniciens de Paris ont adopté ce rapport, qui abrège le^

(1) Le petit bras est la partie du levier comprise entre son point d''appui et le point par lequel il s^applique sur la tète de la. soupape^ Le grand bras est la partie du levier comprise entre le même poînA d^appuî et le point d^application du poids qui sert à charger.

calculs : il serait utile qu'on en fit de même dans toutes les fabriques de machines à vapeur et de presses hydrauliques. •

Les opérations numériques qui précèdent sont , au reste , résumées dans les formules qui terminent les explications ' jointes à la présente Instruction.

Enfin , il est à observer qu'avant de procéder aux épreuves , oh devra s'assurer que les soupapes ^ont bien faites , et qu'elles ont été rodées avec beaucoup de soin.

Lorsqu'une soupape est défectueuse , on voit Teau jaillir d'un seul côté , bien avant que la pression prescrite ait été atteinte ; on ne peut être certain d'avoir produit cette pression qu'autant que la soupape, se soulevant tout-à-coup, laisse échapper l'eau en forme de nappe sur . tout son contour.

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