IV

Le travail de la compression isothermîque ABCqD représente le minimum de la dépense possible, c'est le travail utilement employé pour la

la courbe de compressioD, et si on continue à désigner par v, le volume parcouru par le piston pendant loute sa course :

En désignant par m le rapport de l'espace nuisible Vt au volume v engendré par le piston, on a :

Pour un même espace nuisible, la pression qu'il est possible d'atleindre avec un compresseur s'élève avec l'exposant * de la loi de compression. Pour la même valeur de l'exposant k, la pression limite s'élève lorsque l'espace nuisible diminue.

Four la compression isotbermique, k=i, et l'on a :

La pression effective à la an de la compression est l'excès de y sur la pression p,, dans le cas de la compression isothermique, elle est donnée par :

Si on suppose que p, est la pression atmosphérique, et qnep —p^ est exprimé en atmosphères, on voit que la pression effective qui peut être atteinte à la Sn de la compression est donnée par l'inverse du rapport m, c'est-à-dire qu'on ne pourra réaliser par la compresssion i'sothermique une pression effecUve supérieure à 8, 9, 10 atmosphères, avec

i i i un espace nuisible atteignant ^i ^17» du volume engendré parlepiston.

Indépendamment de son influence sur le volume du cylindre compresseur et sur les résistances passives, l'espace nuisible limite donc le taux de la compression qu'il est possible d'atteindre, etil ya toutavanlage aie réduire. Son volume se compose du jeu nécessaire à fond de course entre le piston et les couvercles, ainsi que des creux qu'il n'est pas toujours possible d'éviter dans la disposition des soupapes.

La compression par l'inLermédiaire d'une colonne d'eau semble, au premier abord, supprimer l'espace nuisible, puisque l'eau peut se mou-

TKANSMIBS. A DISTANOB 5

1er contre toutes les saillies des couvercles et remplir tous les vides, et que, par l'introduction d!une petite quantité de liquide à chaque aspiration, on est certain d'obtenir un remplissage parfait Mais Teàu dissout l'air en quantité plus ou moins grande pendant la compression, et se dégage lorsque la pression l)aisse ; en réalité, l'effet de Teau est donc de dissimuler jusqu'à un certain point l'espace nuisible.

36. -— Moyens de refroidissement employés. — Dans le compresseur à colonnes déjà décrit, l'air est en contact avec des parois mouillées et avec la surface libre des colonnes; le refroidissement qui en résulte n'est efficace qu*à marche très lente ; on a amélioré le fonctionnement et rendu de plus grandes vitesses possibles en augmentant la section des colonnes par rapport à. celle du piston ; en ce qui concerne la vitesse, l'effet obtenu est du même ordre que celui qui est étudié dans le septième fascicule à propos de la commande des pompes à mouvement alternatif.

On a aussi cherché, par l'élargissement des colonnes, à augmenter la surface de contact avec l'eau ; avec des colonnes de section constante, la surface mouillée diminue de plus en plus vers la fin de la compression ; on peut compenser cet effet par un évasement plus ou moins prononcé qui facilite considérablement l'installation des soupapes et per-

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met de leur donner uno seclion convenable. On a élé conduit ainsi au compresseur réalisé par la Société Humboldt en 1866 et aux formes plus ou moins analogues des appareils employés au percement du tunnel de l'Arlberg vers 1880 (£7i?j;.,1881-M14 et 1883-1-368). Les figures 39à 42,

Fig. 41 «l 42

empruntées à Engineering, donnent le détail de ces derniers compresseurs, construits sur les plans de M. Stanek par Breitfeld, Danek et C* a Prague. La commande se faisait par turbines ; plus tard, des compresseurs du même système ayant 7âO millimètres de diamètre de piston et 1 mètre de course turent employés, ils étaient actionnés par des machines à colonne d'eau de Mayer (â° fasc. n" 113); à la vitesse de 15 tours par minute (O^.BO de vitesse de piston par seconde)el pour une pression effective de 7 atmosphères, l'exposant de la courbe de compression étai t de 1 ,3 environ; la vitesse pouvait atteindre 27 révolutions.

M. Hanarte a aussi préconisé depuis longtemps une forme très évasée des colonnes, concurremment avec d'autres dispositions destinées â multiplier les surfaces de contact entre l'eau et l'air ('}.

Les résultais que l'on peut obtenir par ces moyens échappent à tout calcul a priori; la chaleur due au travail de compression se développe

I. RevHc Universelle (la Mines, 3« série, t, XVI, 1891, p. 113.

coule par conductibilîlé vers la périlu et aux parois' par contact, )up plus générale le refroidissement le moyen préconisé à l'origine par Mîmpresseurs du Saint-Gotbard, où it supprimées ; le refroidissement i circulation d'eau enveloppant le eau à l'intérieur de la tige et du

ndant longtemps une solution mixte uiles A et B [fig. 43\ avec des burecourbé c ; les soupapes de refoutolonnes, tandis que les soupapes

'aies intérieures; ces soupapes sont lanl sur des osselets ou secteurs i cette liaison est de diminuer le au point mort. Les figures 44 et 45 lans un compresseur à deux cylin-

s compresseurs construits en 1889

COUI'ttESSEURS

sur les données de Dubois et- François pour la 1 de la Compagnie Popp à Paris (').

La disposition générale de la figure 43 était conservée, mais avec des colonnes de volume très réduit et un espace nuisible limité ; les soupa-

encore solidaires, mais leurs tiges entraient dans l'autre et étaient sollicitées par un ressort tons de ces compresseurs avaient 600 milUmè- Kt de course; ils étaient actionnés à 45 tours par isse moyenne de piston de 1",80 par seconde, mnic {6g. 49) relevé à 40 tours sur ces compresivedans les réservoirs était de 6 atmosphères,

d'air effectivement aspiré. La surface de ce diasomparée au diagramme théorique de la coml'un volume d'air égal, soit à abcd. Sur laâgure i ligne de compression adiabatique du volume ission est supposée porter; il esta remarquer prétation n'est pas tout à fait exacte, car il faue volume celui de l'espace nuisible vrai ou dislede son pouvoir dissolvant pour l'air, supprimées d'une manière plus radicale encore ipresseurs, par exemple dans celui de Sautter,

et 51), (d'après M. Decliamps). Le refroidissemémoire de M. Dechamps. auquel il sera fait encore ce qui suit, et qui a été publié dans la Reeue Vni- !e, t. vm. 3» série, iSiO.

pulvérisée surchacun des fonds ; la âgure Sa représente les pulvérisateurs. L'espace nuisible est réduit au minimum par des soins de tracé et de construction, les creux réservés vers l'intérieur du cylindre pour le fonctionnement des soupapes étant aussi réduits que possible; les

72 COHrRESSBURS

fto'iTPoa KS el 54 représentent les soupapes d'aRpiration et de refoule-

ng. 52 existe une classe particulière de compresseurs dans lesquels ssement se fait uniquement par une circulation d'eau dans e du cylindre, circulation qui est quelquefois étendue au fond

rercle. Ces appareils sont appelés compresseurs secs ; l'injecdans le cylindre n'est pas possible pour certains gaz, tel est,

Fie. 34

les dispositions ingénieuses adoptées par R. Meyei' pour diminuer les soupapes au moyen d'un ilash-pot à air dans les compresseurs iritesse, Haedor, Dampfmatchinen 4* édition, p. 501.

par exemple, Tacide sulfureux employé dans les machines frigorifiques (S^ fasc); pour les petits compresseurs d'air à grande vitesse, l'injection d'eau ne serait pas non plus sans inconvénients, à cause des chocs aux* quels elle pourrait donner lieu dans le passage des points morts, et on la supprime le plus souvent. Enfin, certaines applications demandent que l'air soit aussi sec que possible, et lorsque la compression se fait en présence de l'eau, il est forcément saturé.

Les compresseurs secs demandent des soins particuliers de graissage (Voir n^ 40 plus loin).

37. — Phénomènes accompagnant la compression de l'air humide, — L'eau pulvérisée n'est pas introduite d'un coup dans l'air à comprimer, l'injection se prolonge pendant la compression même, il serait donc assez difficile d'étudier théoriquement la loi de compression réelle ; il est néanmoins instructif de résoudre le problème d'une manière approximative, en le ramenant à des hypothèses simples. Nous admettons dans ce qui suit que l'eau injectée par course double sur une face du piston est répartie uniformément au sein de la masse gazeuse au moment où la compression commence ; nous supposerons aussi que l'eau prend instantanément la température de l'air. La transformation à étudier est donc celle d'un mélange gazeux en présenpe d'un poids d'eau constant partiellement vaporisé, et dont le titre en vapeur est variable. Ce problème a été traité ailleurs (3*^ fasc. n° 56) (*). Nous rappellerons seulement ici que la loi de Dalton est applicable à la vapeur qui sature l'air, c'est-à-dire qu'aux températures croissantes de la compression, la tension p de la vapeur s'élève suivant la loi de Regnault. La pression p'de l'air est liée à son volume t> et à la température absolue T par l'équation fondamentale des gaz :

La pression totale jo + p' est celle qu'accuse le diagramme d'indicateur. Pour des pressions croissantes, l'eau en suspension dans la masse d'air est plus ou moins vaporisée, son entropie change ainsi que celle de l'air, mais si l'on suppose que les parois sont imperméables à la chaleur, l'entropie totale reste constante, ce qui suffit à déterminer le problème.

l. Nous en avons donné une solution graphique parle diagramme entropique yRecue de Mécaniqiœ, avril 1897, p. 330), reproduite dans un tirage À part sous le titre : Le Diagramme Entropique, etc.^ Dunod, 1897, p. 36.

74 COHI'HESSEUnS

Après le refoulement, l'air et la vapeur qui le sature ainsi que l'eau non vaporisée sont euvoyés dans un réservoir praiiquement infini, et dont la lempératur» est celle de l'atmosphère; le refroidissement s'opère donc sous pression constante. Si on considère enfin l'air refroidi, il est saturé de vapeur à la même température, donc à la même pression qu'au commencement de la compression ; mais son volume étant réduit, cet air ne conserve à l'état de vapeur qu'une partie de l'eau qui le saturait à la pression atmosphérique, le restant est condensé. Ainsi, l'air saturé de vapeur d'eau à la pression atmosphérique donne lieu à une condensation lorsqu'on le ramène à la température ambiante après la compression ; de même, l'air non saturé peut être amené au point de saturation après qu'il a été comprimé.

Pour certaines applications, et notamment la poste pneumatique, la condensation pourrait former des poches d'eau dans les tuyaux, on a soin d'assurer la précipitation de l'eau dans un réfrigérant tubulaire à la sortie des compresseurs.

Application niimérique. — On suppose que le kilogramme d'air renferme en suspension O^^âS d'eau à 20 degrés centigrades sous la pression atmosphérique normale, soit 10.334 kilogrammes par mètre carré.

La tension de la vapeur d'eau à celte température est de : 236 kil.

La tension de l'air est donc 10.334 ~ 236, ou : 10.098 »

Le kilogramme d'air sous cette pression et à 30 degrés a pour volume 0'"*,850; le volume de l'eau est donc ^rrr-- de celui de l'air (proportion employée dans les compresseurs Sautter, Lemonnier et C"). Pour évaluer le volume de l'air pendant la compression, l'espace occupé par l'eau peut être négligé.

Cela posé, et en admettant les hypothèses faites au commencement du n* 37, on trouve que la loi des tensions de la vapeur est donnée par ta courbe ab (11g. US), tandis que ÂB figure la loi de compression du mélange telle qu'elle serait fournie par un diagramme d'indicateur. Pour toute ordonnée telle que mj, mn est la tension de la vapeur, nq est la tension propre de l'air.

L'équation de la ligne AB est donnée avec une grande approximation par :

p n'-'" = Constante.

La loi de l'élévation de la température en fonction de la pression est donnée par la courbe tracée à droite du diagramme ; pour une compres-

Irt-

i i Ml

ii- •

■iliil

lîU

rature n'est que de 70 degrés, tandis qu'elle serait do plus de SEU) c. grés pour la compression adiabalique.

Aux diverses pressions, le poids de vapeur qui salure l'air est une partie croissante du poids total du fluide aqueux injecté; le diagramme dessiné à gauche de la figure indique les poids relatifs de vapeur et d'eau.

Enfin, nous avons tracé les lignes de compression isothermique et adiabatique pour le même poids d'air sec qui serait à la pression atmosphérique normale à l'état initial» et dont le volume serait, par conséquent, un peu plus petit ; ces courbes partent du point A'.

Lors du refoulement au réservoir, la température initiale étant rétablie, le poids d'eau' conservé dans l'air à l'état de vapeur redevient très minime (une fraction du poids initial de vapeur é^aleau rapport du volume final au volume aspiré), c'est-à-dire que l'eau injectée se retrouve presqu'entièremenl précipitée au réservoir.

On ne devra pas perdre de vue que les résultats donnés ci-dessus supposent toutes choses au mieux en admettant que l'eau pulvérisée dans la masse prend toujours la température de l'air; d'autre part, ils négligent le refroidissement superficiel dû au contact des parois et qui, dans certains appareils, est activé par une enveloppe d'eau.

On conçoit que les conditions durefroidissementétant influencées par diverses circonstances, il n'est pas possible de donner des règles absolues quant à l'exposant de la loi de compression ; comme première approximation, on pourra cependant admettre l'exposant 1,2 lorsque le refroidissement a lieu par une injection d'eau pulvérisée et par une enveloppe; cet exposant s'élève pour les compressions rapides ; on pourra compter sur la valeur 1,3 dans les compresseurs à colonne d'eau sans injection (*). Le rapport du travail à dépenser dans les deux cas au tra* vail de la compression isothermique serait donc donné par les deux premières colonnes du tableau du n** 34, mais les rendements pratiques s'abaissent par suite d'une nouvelle cause que nous allons examiner.

38. — Pertes dues aux soupapes. — Les étranglements dus aux soupapes d'aspiration et de refoulement ont pour effet d'abaisser la pression d'aspiration en dessous de la pression atmosphérique, et de relever la pression de refoulement au-dessus de celle du réservoir ; le diagramme

1. D'après les expériences de M. Burdy, ingénieur au Creuset, Texposant serait 1.25 pour les compresseurs à injection pulvérisée, et 1.39 lorsque Teau est introduite en jets {Revue de Mécanique, février 1898, p. 181). Voir aussi sur ce sujet les études de M. Mallard, Bulletin de la Socictc de VIndustrie Minérale^ t. XIl p. 6i5 (cité par M. Sauvage).

fFiciu uc la uguic u«, ICO titiaiiei^-

menta sont ordinairementmoins sensibles vers les extrémilés de la course, oii la vitesse de piston est plus faible.

Le relèvement de la pression au commencement de la période de refoulement sera expliqué à la Gn de ce numéro. ^'B'^^

Le travail résistant de L'air sur le pistoa compresseur est donné par la surface du diagramme, tandis que le volume tellement aspiré ramené à la pression atmosphérique est ab. Pour obtenir le rendement de la compression, abstraction faite de tout frottement des organes, il faut donc prendre le rapport entre le travail à dépenser pour aspirer le volume ab à la pression atmosphérique, et le porter suivant la loi isothermique jusqu'à la pression du réservoir ; ceci suppose encore toutefois que l'air n'est pas échauffé pendant l'aspiration par le contact des parois.

L'effet de l'élranglement des soupapes esl donné approximativement par les surfaces couvertes de hachures ; le retard dans l'ouverture des soupapes produit un effet analogue, tandis que le retard dans leur fermeture diminue la capacité du compresseur sans affecter autant le rendément. Cette remarque s'applique aussi bien aux soupapes d'aspiration qu'à celles de refoulement.

A vitesse égale dans les sections étranglées, les pertes de pression, proportionnelles au poids spécifique du fluide, sont beaucoup plus marquées au refoulement qu'à l'aspiration; mais pour des compressions assez élevées, le refoulement ne se produit que pendant une petilefraction de la course, lorsque la vitesse de piston est déjà ralentie. Déplus, comme le travail des résistances à l'aspiration se fait sentir pendant toute la course, et que la compression à l'entrée diminue la capacité du compresseur en reculant le point b vers la gauche, on attache plus de prix à avoir des vitesses modérées à l'aspiration qu'au refoulement. Les soupapes d'aspiration sont souvent doublées, comme dans le compresseur Sauller (fig. 51 ante).

D'après M. Dechamps{raémoirecité) il ressort de l'étude desdiagram. mes de divers compresseurs que les vitesses moyennes de 30 mètres à l'aspiration, et de 55 mètres au refoulement donnent des perles de charge très sensibles ; cet ingénieur cite comme particulièrement mode-

■ÇPF'

<b COUI'KBSSEUIIS

i-ijcs les vitesses du compresseur Dubois et François à colonnes [fig. 46 el 48 anté), pour lequel, à l'allure de 50 tours, répondent des vitesses moyennes de 12",50 et de 22 mètres pour l'aspiration et le refoulement, en admettant que les soupapes se lèvent du 1/8 de leur diamètre.

Dans les grands compresseurs de l'Arlberg, la disposition des colonnes a permis de donner aux soupapes d'aspiration et de refoulement une section qui atteint 29.3 et S6,9 % de la surface du piston. 11 est vrai que les soupapes sont des disques en caoutchouc à faible levée.

Dans les compresseurs sans colonnes, où l'on installe les soupapes autant que possible sur les fonds pour réduire l'espace nuisible, il y a une réelle difficulté à leur donner une section suffisante.

Nous signalerons comme disposition intéressante, quant auz soupapes d'aspiration, celle que l'on trouve dans le compresseur Blanchodt, de Vevey (fig. S7) (d'après M. Dechamps), ainsi que dans d'autres appareils (Sturgeon).

i^es soupapes d'aspiralîon sont formées d'un disque concentrique à la tige, el sont guidées sur celle-ci par une douille qui renferme le bourrage ; ces soupapes annulaires sont en outre guidées dans la douille du couvercle, par rapport à laquelle elles ont un petit jeu que l'on peut régler, el qui représente leur levée. Le frottement du bourrage rend donc la soupape solidaire de la lige dans les limites du jeu qui lui est laissé, c'est-à-dire qu'elle équivaut à une soupape commandée.

Le compresseur américain InRersoll-Sergeant (fig. 58) {Engg., 189t»-l.

(JIIMI'RESSEUI)» 79

077 ol 1897-1-133) présente aussi des soupapes annulaires d'aspiration a, mais elles sont disposées sur le piston même, qui forme une chambre dans laquelle l'air pénètre librement par une fausse tige creuse T. Les soupapes de refoulement r sont multiples et placées sur le couvercle. Bien que les soupapes d'aspiration ne soient pas commandées, leur inertie joue, par suite du mouvement varié du piston, un rOle favorable à leur fonctionnement.

lit. etj

11 convient de signaler ici que la surpression qui s'accuse aux diagrammes au moment de l'ouverture des soupapes de refoulement et qui va ensuite en décroissant, est due pour une bonne part à l'inertie de la colonne refoulée comprise entre le compresseur et le réservoir. On améliore cet état de clioses en ménageant aussi près que possible du cylindre une capacité plus ou moins grande, quidiminuel'accélération de la colonne d'air.

On accélère assez souvent la chute des soupapes de refoulement au moyen de ressorts (fig, 83, S4 et 57 ante), et même au moyen de petits pistons à air comprimé (lîg. 46 et 48); celte disposition est surtout favorable au rendement volumélrique el, dans une mesure moindre et in-

C0MPR£SSEUB8

directe, au rendement mécanique (voir le compresseur des mines de Lens par les usines de Fives-Lille, {Portefeuille des Machines^ 1887, pi. 23-24).

39 . — Soupapes commandées. — Des considérations analogues à celles qui ont été développées à propos des pompes (7* fasc, n"* 98) ont conduit à substituer aux soupapes automatiques des soupapes à commande desmodromique, sauf que la question des coups de bélier n'entre pas ici en ligne de compte. C'est donc surtout pour éviter le retard à l'ouverture et à la fermeture, c'est-à-dire pour augmenter la capacité, que Ton a recours à ces soupapes. La commande peut s'appliquer aux obturateurs d'entrée seulement, comme dans les compresseurs Riedinger, où les valves sont du genre Corliss et portent les soupapes de refoulement; d'autres fois, comme l'a fait Riedler aux grands compresseurs de la Compagnie Parisienne, les soupapes s'ouvrent automatiquement, mais elles sont fermées au point mort au moyen d'un levier qui

Fig. 59

les appuie sur leur siège, et qui est commandé par une came. Dans ces compresseurs, les soupapes d'aspiration sont en bronze et s'ouvrent vers l'intérieur du cylindre; celles de refoulement sont formées par un clapet en caoutchouc comprenant 7 feuilles de toile (fig. 59), dont une arête est pincée de manière à ce qu'il ait une tendance à. s'ouvrir {Zeitschrift V. D. /., 1892, pp. 862 à 864).

40. — Compresseuses à tiroirs. — Pour les petits compresseurs à grande vitesse, on a imaginé de supprimer les soupapes d'aspiration en les remplaçant par un tiroir; le même organe pourrait, jusqu'à un certain point, tenir lieu de soupapes de refoulement. Le compresseur serait assez semblable dans son action à une machine à vapeur fonctionnant à contre- vapeur (5® fasc, n** 65). Toutefois, une modification s'impose de prime abord; le compresseur ainsi disposé aspirerait par

e et refoulerai t par les ourse entière, l'angle a maniTelle, et pour le, les recouvrements e la face comprimante 1 toute la pression du t ïe travail de refou-

tiroir du genre Meyer, ïercé sur le dos du tifci ne se soulève que ipasse celle de la charéservoir. Pour des

ËF

înt avec succès, parce nce limitée. Des comtt été construits par la

COUPBESSEVBS

ir la poste pneumatique de Bruxelles. Pour eut posi^ibles si les pleins du Urolr avaient t lumières, l'angle de calage porté en arrière lu plus grand que l'angle droit, les recouvreet il y a de faibles recouvrements extérieurs ; des orifices d'aspiration se font donc avec an tandis que le canal de sortie s'ouvre en o' et >rt après refoulement complet. La position o* indifférente, puisque c'est la soupape placée ;le le commencement du refoulement. L'épure face de gauche du piston.

Fig. ei irdt et Weiss présente un perfectionnement )bjet de diminuer l'inSuence de l'espace nuidans les compresseurs à tiroir, tion de cet appareil sont représentés par les '- mémoire cité de M. Decbamps) ; le tiroir est qu'il vient d'être expliqué, c'est-à-dire que î arêtes intérieures, et que le refoulement rieurs en franchissant la soupape dorsale P, n hélice maintenu par la lige G ; la levée de

COypRBSSBDRS

la soupape est, de plus, limitée par un butoir élastique formé par une rondelle que presse le ressort intérieur, visible sur la figure. La particularité que présente le tiroir consiste en un canal qui fait communiquer les deux lumières lorsqu'il est au milieu de sa course et qui s'ouvre un

FlE. 62

peu avant que cette position soit atteinte, pour se fermer un peu après ; l'introduction par les arêtes intérieures s'ouvre avec un certain retard et se fenne au point mort, il en est de même du refoulement par les arêtes extérieures ; les recouvrements extérieurs et intérieurs sont donc égaux.

En appelant c la largeur du petit canal de communication, et i l'angle de calage porté en arrière de la manivelle, on voit facilement que la distribution obéit à l'épure (Sg. 63), et que si l'on suit la face arrière du piston, c'est-à-dire celle tournée vers le couvercle plein, on aura les phases suivantes à partir du point mort Mb :

M» 1, D^nte très courte de l'air comprimé se trouvant dana l'espace nuisible.

1, 2, Oommonication entra les deux faces, et par conaéqaent décharge de l'air

encore comprimé dana l'eapkce nniaible, anr l'autre face du piston qui s commencé la compreaaion au point mort. '

2, 3, Détente, snr la face arrière, de l'air qui reate emprisonné dans le cylindre et

la Inmièn à partir delà fermeture du canal de communication. 3 M, Aspiration

COUPHESSEUnS

; la compression.

Dtre les deux facos, et par consdqnent affinz de l'ùi

décharge de l'espaoe nnisible de la face arant.

foulemeut.

FiE-6B

lI de communication est donc de transvaser, au course aspirante, l'air comprimé de l'espace nuisur la face comprimante sans que son travail de perdu. Il est à remarquer en effet que s'il s'agisier l'espace nuisible, on y arriverait tout aussi ïcouvrement intérieur (voir l'épure et comparer lire eflfet est encore obtenu comparativement an lans canal qui serait réglé de la même manière, sur lequel porte la compression est plus grand que, par ce fait, le compresseur se comporte au ! refoulé et de la pression qui peut être atteinte, aurait le même espace nuisible en valeur absole volume initial serait plus grand, ce qui, tout'

omiuunication avec la pression d'aspiration et de refou-

aussi obtenir un bon graissage, à la fois [régulier et écono- Doyen des pompes à huile du genre Mollerupt comme celles ploie pour les machines à vapeur.

itre de renseignement, les dimensions et les vitesses des rs à tiroirs Burckhardt etWeissjles dimensions se rapïislon à air :

DUMÈTHE millimètKi

coudé avec b&ti coininuD^ ndre à vapenret le cylindre, lant en porte à faux. /

bâtie séparés avec volant!

lylindre à aii en tandem) cylindre à vapenr. 1

CODRSE ■I II i mètres

issi un tvpe actionné par courroie.

emarques pratiques et résultats obtenus. — L'injection d'eau mpresseurs nuit à la conservation des surfaces frottantes; il iloyer à cet usage que de l'eau filtrée, qui peut néanmoins ner lieu à des dépôts calcaires. Les pistons demandent une pédale. Dubois et François emploient pour leur compresseur des cercles en bronze ('] qu'ils lubrifient en mélangeant de née à l'eau injectée (Dechamps, mémoire cité), ture Giffard, du compresseur Sautter, est formée de cercles louc dont la surface extérieure est vulcanisée, ces bagues i dans les rainures du piston; de petits trous font coramuni-

olea en bronze phosphoreux donnent aussi de bons résultats avec :s eu fonte dure dans les compresseurs k injection de la nouvelle li de la Gare, à Paris.

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M. Riedler a cependant trouvé avantage, pour les grands appareils de la Compagnie Parisienne de Pair comprimé^ à effectuer la compression en deux temps, bien que la pression finale ne doive jamais dépasser 8 atmosphères.

Pour atteindre des pressions très élevées, la nécessité de la compression étagée résulte de Tinfluence de l'espace nuisible (35). Pour lés compressions modérées au contraire, c'est plutôt l'économie de travail moteur que Ton poursuit par l'application de ce système. Ajoutons d'ailleurs que lorsqu'il s'agit d'appareils à grande production, où le fractionnement du cylindre à air s'impose de toutes façons, la compression compound n'entraine aucune complication mécanique, et ne conduit pas à des machines plus grandes que la compression ordinaire dans deux ou trois cylindres indépendants.

43. — Théorie des compresseurs étages. — Supposons d'abord que l'espace nuisible soit nul, et que toute perte de charge de l'air soit né-

AfO

Fig. 66

gligée ; la compression dans un seul cylindre de volume DA (fig. 66), donnerait le diagramme DABC ; DA serait le volume aspiré à chaque

e de compression, toujoars comprise entre le, malgré l'emploi des moyens de refroi-

ssion s'opère en deux temps par les deux le cylindre M ayant le même volume que >cyllndrique, et aspirant ainsi à chaque ; le cylindre M refoule dans un réservoir Q ation d'eau ou autrement jusqu'à la temylindre N aspire dans ce réservoir et comlitive.

thermique ABo, et portons en FE le volume (Cette ligne représentera la pression absolédlaire Q, attendu que lorsque le régime )it aspirer par course un poids d'air égal à et que tous les points de la courbe ABo se

)mpound, les diagrammes des deux opéra- Bt FEHC. La contraction EGrsI due au rele réservoir intermédiaire. La somme des tx pistons est donc plus petite que dans la islon pour le même poids d'air et pour la ; le bénéOce obtenu est représenté par le valeurs variables suivant les lois partîcuï compressions AG, EH, elle volume choisi

irsque la compression estadiabatiquedans , lorsqu'elle obéit à la loi pu* = C", k étant se est minimum lorsqu'il existe entre les OD:

ation de température est la même dans ve aussi que les travaux effectués par les

3 se complique de divers éléments, oncondoit pas être prise trop rigoureusement; mativement réalisée dans les compresseurs

COHPRESSEORS

compouDd de la station centrale de Paris, s'ils fonctionna sloQ maximum de 8 atmosphères effectives ; elle l'est ans presseur d'essai établi d'abord à l'usine de Sainl-F. H. Riedler donne le diagramme (11g. 67). I^ relation ci-i

It que si N

Fig. 67

la compression à plusieurs étages ; on établit qu» m ii compression totale, et n, celui de la compression dans c on doit avoir dans le cas de 3 cylindres :

et ainsi de smte.

Considérons maintenant l'effet de l'espace nuisible d. seur étage ; portons en Vi (Gg. 68), l'espace nuisible du ,

COtlPRESSEDHS

diagramme de te cylir

iré à la pression atmosf

es, sera représenté pai

, si la compression total

idissement au réservoir

lume PË, et comme il fa

t piston devra engendrt

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lions très élevées. En fi

ires au moyen du comp:

hères par le système oi

il soit nécessaire d'insis

ppliquent avec plus de

1res successifs.

inés, c'est-à-dire le béni

intermédiaire, et l'aug

aenl mécanique, mais p:

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uitage de la compressii

COUPBBSSKDRS

1. Riedler annonce qu'à l'aide de ce compressear, ■ les pistons à vapeur comprime 10°",4 d'air à une

hères effeclives, ce qui élève le rapport entre le

ipffip

COHPRSSSKDfiS

travail utile de la compression isollierniique et le traTail ind (comparer aux chiffres donnés au n" 41).

M. Riedler donne les vues d'ensemble (fig. 72 et 73) d groupes de 2.000 chevaux de l'usine du Quai de la Gare à Paris ces figures, on voit que les moteurs à vapeur sont verticE expansion, à trois cylindres A, m, b, et que les compres montés en tandem au-dessus des cylindres à vapeur, sur 1 reposent par des socles en fonte. La distribution aux troii moteurs est commandée par l'arbre a, qui actionne aussi les compresseurs au moyen de cames; la figure fiS anle représe pet de refoulement; ceux-ci sont au nombre de deux pour c vercle; les soupapes d'aspiration, également au nombre de chaque fond, s'ouvrent verticalement.

Les trois cylindres à air sont disposés de manière à a compression en deux étages ; il y a deux cylindres à basse p^ dont les pistons ont IV'X^ de diamètre, et un seul cylind pression A,, de 780 millimètres de diamètre; la course comi; l'°,400. Les dimensions des cylindres à vapeiu" sont 900, \M course étant aussi de I-,400.

La puissance indiquée développée à 60 tours par min S.OO0 chevaux pour ime pression effective de 11 kilogr. aux chaudières.

Pig. 74

Fig. 75

1. Voir pour description compléta : le Génie civil, t. 21, 1892; 1891-1-298 et 513, 1891-2-313, ie9$-3>378, ce dernier article renter d'ensemble des inachineB; Zeittchrift det V. D. /. 1892, p. 821 ei très compléta par M. Riedler, comprenant le détail à grande écbc preaseurs et de leurs soupapes.

Les compresseurs compound de la Station centrale établie & OU de FraDcfort, sont du système Riedinger; ils ont été décrits d; recueil, 189i, p. 1449, par M. Gutermutb; cet article relate les résul faits par M. Uchroeter à différentes allures et difTérentes pressio

M, Riedler donne aussi (1893, p. lOET) une monographie très i oompresseurs américains, accompagnée de bons dessins.

mm

COHPRESSEDBS

;omppession à " atmosphères effectives avec une marche à 1 a relevé au réservoir inlermédiaire la pression de 2,22 ailes températures étaient de 4°,82C. à l'aspiration des (grands ît de 20',6 C. à la sortie du cylindre à haute pression. L'air pire à l'extérieur au niveau de la toiture par les piliers creux supportent la charpente.

r donne les diagrammes (fig. 74 et 7K) obtenus sur ces comlour la marche à 45 et à 62 tours respectivement, avec des ns à 5,3 et 6 atmosphères effectives, le cheval-heure indiqué "",41 d'air comprimé dans le premier cas, et 11"",S4 dans le A Offenbach, les essais de M. Schroeter ont donné par cheval- [ué 9",67, g-'.OB et T\19 d'air comprimé à 6.12, 7.62 et 6.10 is effectives.

xemple de compresseur à trois étages, on peut citer celui des fer nogentais, construit en 1897 par le Creusot ('), qui porte ession de 50 atmosphères ; sa vitesse normale est de 72 tours , les cylindres 3 air à basse et à moyenne pression sont tandem derrière les cylindres à vapeur d'une machine horiipound Corliss, tandis que le cylindre à air à haute pression m pilon et actionné par un coude placé au milieu de l'arbre; t dédoublé. Les dispositions prises pour le refroidissement impiétés; il y a une injection dans les cylindres à basse et pession par une pompe spéciale; en outre, les trois cylinentourés d'enveloppes à circulation continue alimentées srvoir placé à 10 mètres de hauteur; dans son trajet entre 1res consécutifs, l'air passe dans des réfrigérants tubulaires ne au nombre de deux, l'eau de refroidissement est celle qui enveloppe à l'autre. La garniture du piston de basse prespose de deux cercles en bronze analogues à ceux des pistons ur les deux autres pistons, il y a trois cercles en ébonite f).

let donne une description détaillée de cet appareil (Revue de Mécar et juin 18D8). L'&uieur annonce qu'on a obtenu dans ue compreaair comprimé & 50 atmospttëres pour un liilogranime de charbon laudiëres; comme ce chiffre englobe les rendements des chaumoteur à vapeur, 11 est impossible d'en déduire aucun résultat iresseur.

ns le même article de M. Barbet, la descriptior. du compresseur I l'opération se fait en irois fois, mais est partagée entre quatre . Deuhamps (mémoire cité), donne des détails sur les compresseurs élcarski et IngersoU-Sergeant.

coupRBSSEnns^ 97

45. — Remarques sur le$ pompes à vide, — Les pompes à vide sont des appareils qui aspirent à une pression plus ou moins réduite, plus faible que la pressioo almosphérique, el qui compriment le gaz extrait pour le rejeter dans l'atmosphère. Il n'y a donc d'autre différence entre une pompe à ^ide el un compresseur que la valeur absolue des pressions d'aspiration et de refoulement; le taux de la compression peut y être fort élevé, el les mêmes nécessités s'imposent alors de refroidir le gaz pendant l'opération et de réduire l'espace nuisible.

L'ancienne solution imaginée par Babinet pour les pompes pneumatiques des cabinets de physique, consistait à employer deux cylindres égaux fonctionnant ensemble; lorsque la pression était assez réduite pour empêcher la levée des soupapes d'aspiration par la détente de l'air de l'espace nuisible, l'un des cylindres était employé à vider l'air à la pression atmosphérique confiné dans l'espace nuisible de l'autre. Les communications multiples rendues nécessaires par les deux modes de fonctionnement étaient établies au moyen d'un robinet spécial, dit robinet à double épuisement.

Une pompe à vide compound permet d'arriver au môme résultat en fonctionnement continu; supposons, par exemple, que pour chacun des cylindres, l'espace nuisible soit le dixième du volume engendré par le piston, l'air pourra être raréfié parle jeu des deux cylindres jusqu'à ( 77 )

ou T^d'atmosphère (35) ; pour trois cylindres, la pression pourrait s'abais-

/l \" 1 aer jusqu'à ( 77 ) ^i^ r^^ d'atmosphère, etc. ; ceci suppose que dans

chaque cylindre la compression est isothermique; en réalité, réchauffement abaisserait encore la limite de la dépression qu'il est possible d'atteindre.

Lorsqu'une pompe à vide commence à fonctionner sur un espace rempli d'air à la pression atmosphérique, elle n'effectue qu'un travail insignifiant; il en est de même lorsqu'elle arrive à la limite d'extraction que lui assigne son espace nuisible. M. Dechamps fait observer que le travail maximum est produit pour une pression dans le réservoir égale à 0,37 atmosphère, et que les dimensions du cylindre moteur doivent être calculées en conséquence.

46. — Liaison du compresseur avec le moteur. — L'attelage le plus simple consiste à monter le compresseur en tandem derrière ou devant

TBÂHSUlBe

le cylindre à vapeur, en réunissant les deux tiges par un manchon. En superposant les diagrammes des travaux moteur et résistant, on remarque que ce système exige un lourd volant, surtout s'il doit pouvoir fonctionner à marche ralentie. Cet état de choses s'améliore si la compression se fait en deux phases.

L'espace nuisible du compresseur exerce une inlBuence spéciale sur rétat de sollicitation des tiges de piston, de la bielle, des tourillons et de Tarbre; en effet, la pression de détente de l'air au commencement de la course s'ajoute a l'effort sur le piston à vapeur, maximum pour cette position. Lorsque le compresseur est à l'arrière du cylindre à vapeur, le renforcement de tous les organes compris entre le piston à vapeur et le volant s'impose; lorsque le point d'attaque des bielles est placé entre les deux cylindres, la circonstance que nous venons de signaler n'exerce son effet que depuis le tourillon du pied des bielles jusqu'à Farbre.

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Fîg. 76 et 77

Le montage en tandem est de règle lorsque le moteur à vapeur comprend deux manivelles calées à angle droit ; les figures 76 et 77 représentent les dispositions générales d'une machine de compression d'environ 400 chevaux, de la Société Cockerill.

Pour les petits compresseurs, le système le plus usité consiste à monter le compresseur parallèlement au moteur, avec lequel il est lié par l'arbre; l'ensemble rappelle ainsi la disposition d'un moteur à vapeur à deux cylindres conjugués, mais l'angle de calage des manivelles demande un examen spécial si l'on veut réduire le volant au minimum pour une régularité donnée. On tracera les diagrammes des efforts tangentiels sur les boutons de chacune des manivelles (1" fasc, n* 113), et on les fera glisser l*un par rapport à l'autre, de manière à obtenir la superposition la plus avantageuse possible ; l'écart angulaire entre les points morts fournira la solution, qui dépend du lauz de la compression, de la pression motrice, et du degré de détente. L'angle de calage que l'on trouve ainsi est difTérent de l'angle droit.

Nous signalerons encore ici la disposition quelquefois employée des compresseurs verticaux à simple effet du type pilou actionnés par un moteur horizontal. Les cylindres compresseurs sont renversés ; les soupapes d'aspiration sont dans le piston, qui peut être recouvert d'un bain d'eau; celles de refroidissement disposées sur le couvercle sont également noyées.

Les compresseurs de Delavergne, de New- York, employés dans les machines frigorifiques à ammoniaque, appartiennent à ce système; le piston et les soupapes y sont noyés sous un bain d'huile (').

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47- — Perles de charge dans les conduites d'air. — D'après les expériences anciennes de d'Aubuisson, la perte de charge exprimée en mètres

1. Le compresseur de Delavergne est décrit et abondamment illustré dans Engineering, 1888-1-589. Les compresseurs constituent une partie essentielle de la plupart des machines frigorifiques é, air ou & vapeur liquéfiable; on trouvera beaucoup de détails intéressants sur ces machines dans l'ouvrage de M. G. Richard intitulé : Les Machine» frigorijlque* à i'ExpoiiCion de 1'89 (E. Bernard). Les machines 6. ammoniaque surtout (S-i rase ) ont nécessité des dispositions ingénieuses pour éviter des Cuites d'autant plus à craindre que les presaions sont plus élevées.

CilNALlSATIONS

densité du fluide qui s'écoute serait la même que pour l'eau, draiL, pour un tuyau circulaire, à la formule :

liamètredutuyauen mètres, ula vitesse en mètres par seconde, rficienl égal à 0,0003 environ, iila perle de charge parmèlrede

le de pression en kilogrammes par mèlre carré s'obtient en nt -«1 par le poids spécifique du fluide qui s'écoule; si 8 est ce is la pression atmosphérique, et si p est la pression absolue en mes pai' mètre carré pour le tronçon considéré, la perle de est :

!ur à choisir pour S dépend de la température, ^kalper a admis un point de départ analogue, mais en prenant e de Darcy, dans laquelle S est une expression bindme dépenliamètre :

pour d = 0.10 on obtient b = 0.00032

leurs montrent que si la formule de Darcy est applicable, il n'y icun inconvénient à accepter, pour les tuyaux d'un diamëlre r à 0'°,10, l'expression monûme de d'Aubuisson, qui donne seues pertes de charge un peu plus forles.

périences faites par M. Slockalper au Sainl-Gothard ont montré Tle de charge ainsi calculée est trop forle, les résultats trouvés ut aux valeurs suivantes de b :

pcarrf = 0.150 h = 0.00023 d ^ 0.200 b = 0.00019

ois, ces expériences sont trop peu nombreuses pour qu'on puisse

re des coefficients.

niiez a fait quelques recherches sur des canalisations établies

dans des houillères. Plus récemment, des constatations beaucoup plus exactes ont été faites par MM. Gutermulh et Eiedler sur le réseau de Paris, et par M. Lorenz sur celui d'Ofifenbach.

M. Lorenz (') établit que la perte de pression est donnée en fonction de la pression moyenne absolue par la formule :

avec :

Dans ces formules, les pressions sont en kilogrammes par centimètre carré, L est la longueur de la conduite en kilomètres, D son diamètre en millimètres, T est la température absolue de l'air de la conduite, To la température absolue du zéro centigrade; u a la même signification que dans la formule de d'Aubuisson. L'auteur a montré que la concordance entre les résultats calculés au moyen de cette formule et ceux des expériences connues, y compris celles de Riedler et Gutermuth, est presque parfaite. Si on en groupe les termes autrement, on voit que la formule de M. Lorenz revient à celle de d'Aubuisson dans laquelle le coefficient b augmenterait dans le rapport inverse d'une puissance du diamètre donnée par l'exposant 0,30933.

L'expression ci-dessus de la résistance de la conduite est celle qui donne les résultats les plus approchés, et dont il convient de se servir pour des calculs exacts (").