CHAPITRE XLVIII

MACHINES COMP.OUND

GENERALITES

818 — Machines œmpound. — Nous avons reconnu à diverses reprises contre quelles difficultés ont à lutter les constructeurs, quand ils cherchent à pousser économiquement la détente aussi loin qu'il paraîtrait désirable. Une voie totalement distincte des précédentes leur est encore ouverte à cet égard, et nous consacrerons à son étude le présent chapitre.

Imaginons que Ton se limite d*abord pour la distribution à une détente modérée, mais qu'au lieu de s'en tenir là» en perdant dès ce moment dans l'atmosphère ou dans un condenseur la vapeur encore capable de travailler utilement, on se serve de cette cylindrée comme d'un générateur secondaire, pour alimenter un autre cylindre plus grand que le premier. Quand il remplira cette capacité en y poussant un second piston, le fluide éprouvera une nouvelle expansion, qui sera comme le prolongement de la première détente. On pourra ainsi, à l'aide de ce moyen détourné, parvenir sans obstacle à un degré final de raréfaction qu'il eût été, en général, difficile de réaliser directement dans d'aussi bonnes conditions, par l'exagération des dimensions d'un cylindre unique relativement à la longueur d'introduction, ou pour mieux dire, par la petitesse proportionnelle de l'admission.

De tels moteurs sont appelés machines à double expansion^ à

Mâchées gohpound. 363

double détente, ou à deux cylindres successifs ('), par opposition aux moteurs monocylindriques. Lorsque la transmission de la vapeur s*opère sans transition du premier cylindre dans le second, on obtient la machine de Woolf (*), ou machine à transvasement. Mais souvent on rencontrerait de grandes difficultés, ou même une complète impossibilité, à faire cadrer, d'un cylindre à Tautre, les phases d'une distribution directe. On établit alors un réservoir intermédiaire dans lequel se déverseront les premières cylindrées, et où Ton puisera, d'autre part, la vapeur destinée au grand cylindre. Ce type a reçu le nom de machine compound ('), ou machine à réservoir. Il convient toutefois d'ajouter que, dans le langage courant, ces distinctions précises disparaissent le plus souvent, et que l'on emploie presque exclusivement le mot compound pour désigner les machines à double expansion (*).

(') Afin de les distinguer des m&ciûnes à deux cylindrée couples (n* 567), qui constituent à proprement parler un train, ou une batterie de machines monocylindriques, collaborant ensemble pour actionner un même arbre moteur.

(') La première idée des détentes successives a été brevetée par Ilomblower en 1781. La première machine de ce type est sortie, en 1804, des ateliers de Woolf.

P) Composé, composite.

(*) De Fréminville {Études sur les machines compound, in-4**, Paris, 1878. — Compound et Corliss. Bulletin de la Société d^encouragement^ 5* série, t. IV, p. 637; t. VII, p. 83). — Gamier. Dispositif des machines compound à distribution interne. Bulletin de la Société de l'industrie minérale de Saint-Etienne, 2** série, t. V, p. 408. — Quéru. Note sur les machines à vapeur à dcia cylindres. Annuaire de la Société des anciens Élèves des Écoles d'arts et métiers, 1878. — Hallauer (Influence de la compression et de l'espace nuisible dans la machine de Woolf. Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, avril 1875. — Expériences sur les machines de Woolf. Ibidem, mars-mai 1877. — Étude expérimentale comparée sur les moteurs à un ou à deux cylindres. Ibidem, avril-juin 1{$78. — Analyses expérimentales comparées sur des machines Woolf. Ibidem, mai 1880. — Etude critique sur les essais de moteur compound. Ibidem, mai 1881). — Ledieu {Nouvelle théorie élémentaire des machines à feu, et plus particulièrement des machines à vapeur compound, grand in-8*. — Raisons formelles de la supériorité économique des machines compound. Comptes rendus de V Académie des sciences, t. LXXXVIII, p. 1003). — Uallet. Les machines compound. Hevue technique de V Exposition universelle de 1889, n* 14, p. 7. — Hoyaux. Considérations générales sur les machines compoimd à hélice. Bévue universelle des mines et de la métallurgie, 1887, t. I, p. 110. — Sinigaglia. Traité des machines à vapeur. Traduction de Billy, p. 58, 65, 87, 148, 169, 267, 279. — Armengaud. Traité des machines à vapeur, t. II, p. 57. — Mahistre. Cours de mécanique appliquée, p. 222. — Dwelshauvers Dery. Les découvertes récentes relatives à la machine à vapeur. Bévue universelle des mines et de la métallurgie, 2* série, t. IV, VII. — Haton de la Goupillière. Revue des progrès récents relatifs à la construction des machines à vapeur. Annales des mines, 1870. — llirn. Exposition analytique et etpérimentale de la théorie mécanique de la chaleur.

819 — Machinée à triple expansion. — Rien n'empêche d'étendre par la pensée cet ingénieux artifice, et de constituer de môme des moteurs à triple expansion (*), appelés aussi iri-compound. Ces

t. n, p. 33. — Gustave Richard. Notes annexées à sa traduction du Manuel de la machine à vapeur de Rankinc, p. 711 à 727.

Machine compound Blttii à gi*ande vitesse. Génie civil, t. XV, p. 161. — Machine corapound Bonjour. Buchetti. Leê Machines à vapeur aetuellee, p. 31. — Nachino compound Hick. Reuleaux. Le Comlructeur^ p. 1140. — Machine compound Olrt Grakd- DEMANGE. Cougrés intoniational de mécanique appliquée de 1889, t. U, p. 04. — Machine compound Qufruel. Buchetti. Les Machiner à vapeur acfuelles^ p. 53. — Machine compound Renmb. Bienaymê. Leê Machines marines^ p. 190. — Machine compound Coriiss de l'Exposition de Bordeaux. Génie civile 15 mars 1880. — Machine compound Corliss de l'Exposition d'Anvers. Ibidem, 20 février 1886. — Machine compound Corliss de l'Exposition de Paris. Engineering, 14 février 1890.

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MÀGUIfTES œMPOUND. 565

appareils, assez rares parmi les machines fixes, ont pris un grand développement dans la marine, surtout en Angleterre et en Amérique, bien que Fauteur de cette innovation dans Tart naval soit Tingénieur français Benjamin Normand {*).

On rencontre fréquemment des machines à quadruple expansion (*). On a môme réalisé exceptionnellement le moteur à cinq expansions. Dans Tordre théorique, certains auteurs ont envisagé le moteur à n expansions {^), que Ton appelle aussi machine à détente par échelons ou par cascades, ou encore machine polycylindrique,

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(*) De Gomberoussc. Bulletin de la Société d'encouragement, 4* série, t. V, p. 450.

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(3) Féraud. Note sur les machines à vnpeur à expansion totale dans n cylindres 4iénie civil, 30 janvier. 4 septembre 1886. — Aimé Witz. Élude théorique et expérimentale sur les machines à vapeur à détentes successives. Bulletin de la Société induS" trielle du Nord de la France, 1890. — Dienaymé. Les machines marines, chapitre X, p. in^machines à détentes successives.

36($ HAGHESES A VAPEUR.

Au sujet de cette dernière expression, il convient de distinguer soigneusement le nombre des cylindres de celui des expansions. On peut, par exemple, employer un premier cylindre à pleine pression, la détente de la vapeur s'opérant uniquement par le passage dans le second cylindre. La machine sera, dans ce cas, à deux cylindres bien qu'à une seule détente, placée à la vérité dans les conditions nouvelles. Plus nettement encore, on rencontre souvent des moteurs dans lesquels un premier cylindre alimente un réservoir, où puisent à la fois deux autres cylindres, couplés à angle droit sur Tarbrc do rotation. Dans ces conditions, avec trois cylindres, on n'a, en réalité, que deux expansions, en supposant même que le premier de ces cylindres soit à détente, car s'il fonctionnait à pleine pression, le fluide ne subirait qu'une seule expansion. On rencontre de môme des cas de plus en plus complexes à cet égard, surtout dans la marine militaire.

DISPOSITIFS «ENERAUX

SZO — Machines à double expansion. — La machine compound (fig. 486) est susceptible de nombreux dispositifs.

Dans le plus simple, les deux cylindres ont la même hauteur, et leurs volumes sont entre eux comme leurs bases, c'est-à-dire dans le rapport des carrés des rayons. Les deux tiges sont réunies par un joug articulé à la bielle.

On peut aussi assembler distinctement les deux tiges à un balancier, à l'aide de parallélogrammes de Watt. Les courses sont alors forcément inégales. Si l'on trouve convenable, sous le rapport de la détente, le rapport des bras de levier d'attache, on peut employer des diamètres égaux ; mais rien n'y oblige, et cette simplification est sans intérêt.

On appelle disposition en tandem celle dans laquelle les deux cylindres se trouvent placés en prolongement l'un de l'autre ; une même tige portant les deux pistons. Les deux courses redeviennent alors forcément égales, comme dans le premier cas. On peut dis-

H&CHmES COÏPOUND. SftT

poser les cylindres verticalement; le petit au-dessus du grand (%. 487, 488). On économise par là l'emplacement, mais au prix d'une certaine instabilité sous les efTorts dus à l'obtiquilé de la bielle. Il est nécessaire de conserver l'intervalle nécessaire pour pouvoir effectuer le remplacement des fonds et les réparations.

Avec la disposition horizontale en tandem , on réalise plus de stabilité, mais au prix d'un grand encombrement {n" 566).

Dans les machines de Nac-Naught, on assemble chaque piston à l'un des bras du balancier, de ma* niëre à les animer à chaque instant de mouvements opposés. L'avantage que l'on recherche dans cette combinaison consiste en ce que la pression du croisillon sur les coussinets, au lieu de dépendre, comme à l'ordinaire, de __

la somme des forces Irans- v: ,

mises par les tiges, de-

. , . ,. j , ... PiK. «6. - M.chinc dP Woolf.

Vient fonction de leur dif- (Figure schfmaiiqup.)

féi'ence, d'après les règles

de la composition des forces parallèles. La fatigue de ces organes si importants se trouve donc diminuée, et avec elle le frottement, ainsi que l'usure correspondante. En revanche les cylindres sont alors plus éloignés l'un de l'autre, et les communications de vapeur prennent plus de développement.

On peut coupler les deux cylindres d'une corapound sur le même arbre, en donnant à l'une des manivelles par rapport à l'autre une certaine avance angulaire (fig. 489). On évite ainsi l'inconvénient des points morts, et l'on réalise une plus grande uniformité du moment moteur, ce qui permet d'alléger d'autant le volant.

Dans les machines de John Elder, on a couplé les tiges sur des

368 lUaMES A VAPEUR.

manivelles diamétralement opposées, de manière à établir les communications entre les cylindres, non plus en forme d'un X sui-

n campountl il? Hurfucl (i\n

Tant le type ordinaire (flg. 486), mais bout pour bout. On a également CD vue, dans ce dispositif, d'alléger les efforts sur l'arbre.

MACHINES COHPOUND. 36»

Cn a parfoisf') employé des cylindres conceatriques (fig. 490).

i't Mtchiiie* d'épuig«nmil du tic de Huicm. — Machine Claidc Jo»rt. L'airo-

HCBIiœS A VtPEEn.

MACHINES COUPOUND.

Le piston annulaire est alors armé d'une série du tiges, disposées suivant tes sommets d'un polygone régulier. On tombe à la vérité par là dans l'inconvénient d'exagérer le nombre des garnitures. Dans la machine Muller ('), on adapte au piston une lige creuse

i'ig. iWL — VKhine compouad i cylindres coDC«ntrlquei (coupe méridisDne}.

en forme de gaine ou de fourreau. Durant la descente, elle ne laisse libi-e qu'une couronne dans laquelle la vapeur fonctionne h simple clfet et à pleine pression. Pendant le mouvement ascendant, on supprime l'admission. La vapeur déjà introduite repasse en dessous du piston, en agissant alors sur ta totalité de la section. Elle se détend

nauU, juia 1870, p. 153. — Vacbùie Rowài, Raokiue. Manuel de la machine à [•opmr. TtwlucUoii Hicbard, p. 529.

(<) Armeogaud. Trailé Jet moteur* à eapew, X. II, p. SU.

donc suivant le principe compound. Cette combinaison expose à des refroidissements importants par la surface intérieure du fourreau, et elle exige, en raison de la grande circonférence de ce dernier, une garniture d'une exécution délicate et d'un entretien difficile.

Un type très compliqué a été proposé par M. Max Westphal, el exécuté dans les ateliers Hoppe (*). Le cylindre est unique^ mais il renferme trois pistons que je désignerai par Â, B, C, dans l'ordre où ils se présentent consécutivement. Les deux extrêmes A et C sont manœuvres par une tige unique a, qui pénètre à travers le fond ttj pour s'attacher au piston A. En même temps, elle se bifurque au dehors, contourne le cylindre en forme de cadre évidé. et y rentre par le fond opposé c sous forme d'une tige creuse y. pour s'adapter à C. Les pistons A et C marchent ainsi d'une manière solidaire, sous l'influence de cette tige ay. Quant à B, il s'attache à une tige pleine ^, engagée à l'intérieur de y qui lui sert de fourreau. Les tiges a^ et ^ commandent des manivelles distinctes, et la distribution s'opère à l'aide d'excentriques convenablement calés. La pleine pression, ainsi qu'une première détente, se développent entre le fond a et le piston A (ou bien, suivant les deux périodes du double effet, entre c et C). L'expansion complémentaire s'effectue par le passage de la vapeur dans l'espace compris entre A et B (ou entre C et B). Ce dernier volume se modifie en raison de la somme des vitesses de ces pistons, ce qui permet une plus grande rapidité cinématique de la variation de l'étendue offerte à la détente, sans y employer pourtant d'aussi grandes vitesses dynamiques des masses, avec les inconvénients qui s'y attachent. Tel paraît être le but de cette création bien compliquée.

On appelle compound mixles (') des appareils dans lesquels une sorte de commutateur permet, à volonté, d'associer les cylindres de manière à constituer une machine à expansions successives, ou de les rendre indépendants, et de les faire fonctionner comme des moteurs distincts.

(*) Westphal. Zeilschrifl des Vereines deuUcher Ingenieure, 1878, p, 54. — Daniel Aclomson. Journal of iron and tteel Instituiez août, septembre, octobre 1875. — Journal des mines ^ 1878, p. SOI.

{*) Tlie Engineer, 1876, t. U, p. 255, 272.

MACHINES COHPÛUND. 373

8X1 — Machi7ie» à triple et à quadruple expansions . — La

machine h triple expansion présente le plus souvent trois cylindres

placés côte à cdlc (lig. 491. 492), avec dos manivelles couplées à 120 degrés de distance sur l'arbre moteur, de manière à obtenir beaucoup de douceur dans la rotation.

On rencontre également un type dans lequel le petit corps de

374 HACHINES A VAPEUR.

pompe est placé en tandem au-dessus du cylindre de moyenne pression, tandis que le grand se trouve à cAté d'eux. Le moteur Willans (fîg. 405) présente trois cylindres disposés

verticalement en tandem. Nous reviendrons plus loin (n° 840) sur i-elte intéressante machine, qui fonctionne à simple eflet.

Citons encore le type étoile de Ilîgginson, de Schmid et Mason. de Wilson ('), dans lequel les trois cylindres sont disposés horîion-

[') flmKc iailmlrii/le. 18ÎÏ, p. ■t35. — fliigh-etrhig. 1800, 1. [, p. 1M>. 20fi.

HACaiNES GOiyOUND. 37!>

lateraeiil suivant trois rayons régulièrement espacés sous des angles

achioc WiltiDï à simple ettel et i triple eipinsion (coupe longitudinale).

(le 120 degrés. Chaque tiroir est manœuvré par la manivelle précédente, qui fonctionne dans ces conditions comme un excentrique calé avec une avance angulaire de 30 degrés.

La maison Carels a construit, d'après le type Suizer {n' 803), une maciiine h triple expansion

Fie. m. — Piston du moteur Careli i tripla eipinsion (flgure aelidinitique).

dont les trois cylindres sont traversés par une même tige, ainsi

que le montre la figure schématique 494. La vsqpcur est fournie par

LCtOUTlU

Fig. 496. — Machine à quadruple expansion du Buenos'Aj/rjs (coupe verticale)

UACUtNES CUUPOU.M).

578 MACHINES A VAPECR.

le générateur au petit cylindre P, pour passer de là au cylindre moyen M, puis au grand C, et enfin au condenseur.

Dans la machine à quadruple expansion (fig. 495), on place ordinairement les cylindres en tandem deux à deux, de manière à ce qu'ils forment deux piles Fune à côté de l'autre.

Ces divers types peuvent se compliquer encore davantage (fig. 496) par remploi d'un nombre de cylindres supérieur à celui des expansions (n* 819), principalement dans les installations de la marine militaire, en raison du défaut d'espace qui les rend particulièrement difficiles.

BÉTAILS BU BI9PB8ITIF

— Distribution. — Le jeu théorique de la machine à double expansion est facile à concevoir. Sur la figure 486, les diverses lettres représentent autant d'organes de distribution, d'une nature d'ailleurs quelconque : tiroirs, robinets, ou soupapes; tiroirs simples, ou tiroirs douMes, etc. Us sont manœuvres en temps opportun par des mécanismes choisis à volonté dans la nombreuse série de moyens mécaniques que nous présentent à cet égard les chapitres précédents.

Au commencement, les distributeurs A, B, C sont ouverts, A', B', C sont fermés. La vapeur de la chaudière s'introduit par l'orifice A sous le petit piston p, et le sollicite à monter. La cylindrée précédente, logée au-dessus de ce dernier, est en train de passer par B dans le grand cylindre. Elle oppose une résistance au premier piston, et exerce une action impulsive sous le second P. Mais comme la tension agit de ce côté sur une surface prépondérante, la résultante de ces deux actions est ascendante. La vapeur de la cylindrée qui avait précédé cette dernière, s'échappe par le distributeur C dans l'atmosphère ou dans le condenseur.

Lorsque les pistons ont parcouru la longueur des cylindres, tous les organes de distribution changent de sens, et une course inverse s^établit dans des conditions identiques.

MAGHIIHES COMPOUiM). 379

Ajoutons toutefois qu'une telle symétrie ne se rencontre pas dans la pratique. En vue de réaliser dans le cylindre à haute pression la détente ou Tadmission anticipée, et dans le grand la compression ou Téchappement anticipé, l'on manœuvre les divers distributeurs à des instants intermédiaires, et non pas tous à la fois au fond de course, comme nous l'avons supposé pour plus de simplicité dans l'explication précédente.

On peut dire, d'une manière générale, que la distribution est plutôt facilitée que rendue plus malaisée par le principe cornpound, attendu que les expansions successives permettent d'éviter l'extrême brièveté des introductions.

Pour réaliser la détente variable dans une machine à transvasement, il en faut établir le mécanisme sur le premier cylindre, car les expansions ultérieures résultent alors uniquement des rapports des volumes successifs, lesquels sont complètement déterminés.

8^3' — Chemise de vapeur, — L'utilité de la chemise de vapeur est moins accusée dans les compound qu'avec les moteurs monocylindriques, chez lesquels chaque; élément de paroi se trouve exposé à des vicissitudes de température plus étendues. Pour le même motif, elle est encore moindre avec les machines à triple expansion. Toutefois on ne manque pas, en général, d'introduire dans ces moteurs, ordinairement très soignés, un secours aussi efficace. Seulement les opinions des constructeurs sont loin d'être arrêtées d'une manière uniforme quant au détail de l'exécution.

U est bon, loi*sque rien ne s'y oppose, de mettre une double enveloppe au petit cylindre; mais c'est surtout utile pour le second, où la vapeur travaille encore, en même temps que les parois se trouvent plus profondément refroidies par la communication avec le condenseur, dont le premier se trouve exempt.

Le réservoir intermédiaire doit être lui-même environné d'une chemise de vapeur. Benjamin Normand établissait dans la boite à fumée de ses machines, un réchaufTeur tubulaire parcouru par la vapeur d'échappement du premier cylindre.

Le point essentiel est d'éviter que l'enveloppe atteigne jamais une température inférieure à celle de la vapeur qu'elle protège;

comme si, par exemple, on enveloppait le cylindre de haute pression dans le réservoir intermédiaire.

Dans les compound Merlin, le petit cylindre est environné de vapeur vierge. Cette enceinte est elle-même plongée dans le réservoir intermédiaire, qu'elle échauffe par Tinlérieur; et celui-ci s'étend autour du grand cylindre pour le réchauffer à son tour. On réalise ainsi, dans l'atmosphère protectrice, une décroissance de température corrélative de celle que subit, sur son trajet, le fluide moteur.

8î84 — Réservoir. — Le réservoir intermédiaire, ou receiver^ doit offrir une capacité suffisante pour que le déversement de l'échappement du premier cylindre, ainsi que l'alimentation du second, n'y occasionnent pas des oscillations trop sensibles de la pression, qui entraîneraient comme conséquence une irrégularité inadmissible du fonctionnement dans Tune et l'autre de ces deux enceintes.

Toutefois, il y a une limite à observer à cet égard, et l'exagération du volume du réservoir rend la machine beaucoup moins sensible à l'action du régulateur; ce récipient renfermant une provision formée dans les conditions de l'ancienne allure, dont l'influence pèsera pendant quelque temps sur la nouvelle.

La chute brusque de pression du petit cylindre au réservoir occasionne une disparition de travail, à laquelle on a souvent attaché beaucoup d'importance (*). Il ne serait cependant pas exact de la considérer comme intégralement perdue. Une partie au moins se retrouve dans la vapeur sous la forme calorifique.

— On peut du reste éviter théoriquement cette différence. Appelons en effet p^ la pression de la chaudière et p, celle de la fin de la détente, que l'on veut faire coïncider avec la tension du réservoir et de la phase d'introduction dans le grand cylindre. Si

- désigne la fraction de pleine pression dans le premier, on aura,

(*) De Fréminville. Élude iur Us machines compound, in-4«, 1878, p. 27.

MACHINES GOMPOUND. 38f

en admettant la loi de MarioUe (') :

11 faut ensuite que le grand cylindre V reçoive, pendant la période

d'admission 1^9 la totalité de la cylindrée v à la tension commune Pjj. Par conséquent nous devons poser :

d'où :

Le rapport d'introduction au second cylindre doit donc être celui des deux volumes.

On voit par suite que si Ton était porté à exagérer le rapport de ces capacités, on s'exposerait à la nécessité de courtes introductions pour le grand cylindre, ce qui est précisément le genre de difficultés que le principe compound est destiné à écarter. 11 faudra donc en cela se limiter, ou bien accepter une certaine chute de pression. Il n'y a pas du reste un grand inconvénient à redouter à cet égard, car Uallauer a montré expérimentalement que le degré de détente totale le plus économique ne se modifie que lentement, lorsque le rapport des deux cylindres vient à varier. M. Sinigaglia (*) recommande de tenir ce dernier entre 4 et 5.

(«) Voy. t. 1, p. 815, note.

(*) Sinigaglia. Traité des machinée à vapeur. Traduction de Billy, p. 66.

Dans la mainne militaire, où l'on ne peut se rendre esclave du point de vue des consommations, étant obligé de satisfaire en môme temps à d'autres eiigences, on arrive aux rapports 2 et 3.

783 MACBINES A VAPEUR.

AVANTACIES ET INCONWÉNIENTS

8!S6 — Avant€iges. — I/extrôme engouement dont les compound ont été Tobjety et auquel on apporte maintenant quelque tcmpélament et plus de discussion ('), repose incontestablement sur un ensemble remarquable d'avantages importants.

Nous devons, dans cet ordre d'idées, mentionner en première ligne la facilité que ce type apporte à l'extension pratique de la détente (n« 818).

Rappelons également que l'influence des fuites s'y trouve atténuée, ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus ('). Or, ce point de vue présente d'autant plus d'intérêt que les fuites ne se décèlent pas immédiatement dans une marche courante. Il est donc particulièrement utile de trouver a priori une garantie contre elles dans la constitution même de l'appareil.

L'élasticité des tiges de transmission se trouve mieux ménagée. D'abord elles deviennent multiples, pour se répartir l'effort impulsif. En outre il s'opère entre elles une certaine compensation, en ce que la grande pression est appliquée à la moindre surface, et la plus faible au grand piston.

On obtient une plus grande régularité du moment moteur; et, comme conséquence, il devient possible d'alléger d'autant l'importance du volant. En eifet, avec une tige unique, l'intensité de la transmission varie depuis la pression de la chaudière jusqu'à celle du condenseur. Dans les compound au contraire, elle résulte de deux forces dont chacune ne se modifie pour son propre compte qu'entre des limites plus restreintes (').

(*) Bout. Compte rendu du IS"* congrèê des Ingénieurs en chef des Associalione de propriétaires d'appareils à vapeur, novembre i888, p. 123. — Congrès intemaiianal de mécanique appliquée de 1889, t. H, p. 30. » Hallauer. Étude expérimentale comparée sur les moteurs à un ou à deux cylindres. Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse, 30 décembre 1878.

(*) Tome I, p. 407.

(^} On peut donner de ce résultat une expression algébrique. Pour plus de simpli-

MACHINES COMPOUiND. 385

Celte influence s'accuse de plus en. plus à mesure qu'augmente

cité dans cet aperçu, nous supposerons que le premier cylindre fonctionne à pleine pression, et en second lieu que les tiges s'attachent directement au balancier par des parallélogrammes de Watt.

Au commencement de la course, le petit piston supporte encore de la part de l'espace libre la pression p^ de la chaudière, sur celle de ses faces qui achève alors son rôle moteur. Comme d'ailleurs on admet à ce moment cette même tension sur IXutre face, il y a équilibre pour le début. Quant au grand piston, l'on met sa face motrice en communication avec la pression j9, du petit cylindre. Sur l'autre se trouve celle du condenseur, que nous confondi*ons ici avec le vide absolu. Si donc « et S désignent les sections, 6 et B les bras du balancier compris entre son axe d'oscillation et les points d'attache, l'effort résultant devient ;7|S, et le moment moteur p|BS.

A la fin de la course, le petit piston n'a pas cessé de subir sur sa face motrice la tension pi du générateur. Sur l'autre, on n'a plus que la pression p^ de la détente ; d'où le moment partiel (p^ — p^) ht. Le grand piston reçoit sur sa face motrice la pression pt*, sur l'autre se trouve le vide. On a donc comme second moment partiel

Par conséquent, le rappoit des deux valeurs, initiale et flnale, du moment moteur

a pour expression :

P«BS

c'est-à-dire :

Admettons poui* la détente la loi de Mariette. Il viendra , en appelant A et il les hauteurs des cylindres :

p^ 9h hê

Le rapport devient ainsi :

Avec une machine monocylindrique, il aurait pour valeur .

Le rapport :

'^Pi—Pi

lie ces deux fractions cai'actéristiques se trouve à l'avantage du type oompouud,

attendu que :

Pi<iPi-

On peut d'ailleurs lui donner cette dernière fonne :

BS qui ne renibrme plus que les éléments géométriques du moteur.

le nombre des cylindres. Il conviendrait en effet théoriqiiemenl que, pendant que la pression diminue par la détente, la section du cylindre augmentât en raison inverse, comme dans une sorte de cône dont un piston extensible ne cesserait, pendant son mouvement, de rejoindre les parois. De cette manière l'effort moteur resterait constant. Or, cette fiction se trouve en partie réalisée pairemploi d'une série de cylindres, que l'on peut concevoir comme inscrits dans le cône en question.

On doit rattacher à cette amélioration de la régularité de l'allure. une diminution de l'usure, qui a été constatée par les praticiens, et qui peut exercer une influence financière sur les calculs d'amortissement.

8127 — Le principe des expansions successives réalise une meilleure adiabaticité, et diminue les condensations intérieures. En effet le condenseur ne se trouve jamais en relation avec le petit cylindre, et l'abaissement extrême de température n'y dépasse pas celui que produit la première détente.

Cette remarque est très importante, car on pourrait être tenté d'objecter contre le type compound qu'il présente beaucoup plus de surface au refroidissement. Mais ce n'est pas précisément la valeur intrinsèque de la surface qu'il faut envisager, au point de vue des échanges de chaleur. C'est l'intégrale du produit de chaque élément superficiel par la différence de température entre la vapeur et le métal en ce point. Si le fluide se trouvait partout au contact d'une paroi de température égale à la sienne, il ne s'opérerait aucun échange thermique, quelque grande que fût la surface!*). Or le système des expansions successives a pour résultat d'isoler chaque enceinte entre des limites thermométriques plus restreintes qu'avec le type monocylindrique. 11 constitue donc un acheminement vers cet idéal, et un état de choses préférable au système ordinaire, dans lequel un cylindre unique se trouve alternativement en rapport avec les deux températures les plus extrêmes : celles de la chaudière et du condenseur.

(') On retrouve la trace de ce desideratum dans la conception de la machine-bouieille de Siemens, dont nous nous occuperons plus loin (n* 85C).