II. — MACHINES DE COMPRESSION

551. Xaciiine de compression. — La machine de compression a pour but de comprimer un gaz donné. Théoriquement, la machine de compression ne diffère de la machine pneumatique ordinaire que par la disposition inverse des soupapes. La figure 406 en montre une

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Fig. 406.

coupe théorique : C est le récipient, P le corps de pompe, Z et Z' sont les soupapes, s'ouvrant ici de haut en bas. Supposons qu'à un moment quelconque, le piston soit au haut de sa course ; en abaissant le piston, nous comprimerons Tair contenu au-dessous de lui dans le corps de pompe, la soupape Z se fermera, puis la soupape Z' s'ouvrira, et Tair du corps de pompe pénétrera dans le récipient, de telle sorte que, le piston étant au bas de sa course, la tension de Tair dans le récipient aura augmentée de la quantité (519)

Si Ton soulève alors le piston, Télasticité de l'air dans le récipient fera fermer la soupape Z', le vide se produira dans le corps de pompe au-dessous du piston et l'air atmosphérique y rentrera par la soupape Z. Chaque coup de piston produisant le même effet, si H^ désigne la tension initiale de l'air contenu dans le récipient.

Ho + n ,-^ H

sera la tension après un nombre n de coups de piston ; ainsi, la tension de Va'ir contenu dans le récipient croît en progression arithmétique. Remarquons toutefois que Tapplication de la loi de Mariotte n'est plus aussi légitime que dans le cas de la machine pneuniatique, puisqu'il s'agit ici de pressions pouvant atteindre plusieurs atmosphères. On aurait, au contraire, toujours une expression exacte en considérant les poids spécifiques au lieu des pressions.

552. Espaee nuisible; tension limite. — Mais le calcul précédent suppose qu'il n'y ait pas d'espace nuisible dans la machine, ce qui n'arrive jamais; il en résulte une limite pour la condensation. En effet, supposons que, le piston étant au haut de sa course, on l'abaisse en interceptant momentanément toute communication entre le corps de pompe et le récipient; on comprimera, dans l'espace nuisible w, un volume d'air C, et sa tension finale sera

qu'on ouvre alors la soupape Z', il ne pourra évidemment passer d'air du corps de pompe dans le récipient que si, dans ce dernier, la tension est inférieure à la valeur précédente

cette valeur est donc une limite de condensation.

Il est d'ailleurs facile de calculer la tension de l'air dans le récipient au bout de n coups de piston. En effet, à chaque coup de piston, on réduit au volume R -h m la masse de gaz contenue dans le corps de pompe et dans le récipient; de sorte que, si H est la pression atmosphérique et Hjt i la tension actuelle dans le récipient, on a, après un coup de piston (536),

(R -f u)Uk == CH + RH* - 1,

équation qui ne dif3fère de l'équation (i), déjà trouvée pour la machine pneumatique (540), que par le changement de C en uei réciproquement. On a donc pour formule finale

Or, si l'on fait croître n indéfiniment, l'expression précédente tend vers la valeur

trouvée plus haut. Ainsi, théoriquement ^ la limite de condensation n'est atteinte qu'au bout d'un nombre indéfini de coups de piston.

553, roMpM de eMMpMMioB. — Od a construit, sur le modèle théorique que nous venons d'indiquer, des machines de compression à deux corps de pompe et de même forme extérieure que la machine pneumatique. Elles ne sont plus employées aujourd'hui; dans les laboratoires, on se sert de pompes de compression.

La pompe d main (fig. 407), due il (îay-Lussac, sert à condenser

l'air dans un récipient. La soupape du piston P est remplacée par l'orifice 0, percé à la partie supérieure du corps de pompe.

Si l'on veut pouvoir comprimer dans un récipient, non seulement de l'air, mais un gaz quelconque, on a recours & la pompe de Si'bermann, qui peut d'ailleurs, au besoin, servir de machine pneumatique. Dans sa course ascendante, [un piston plein (fig. 408) aspire le gaz du récipient par le tube T et ia soupape Z ; dans sa course descendante, au contraire, il le refoule dans un réservoir parla soupape Z' et le tube T'. Si ce tube T' communiquait directement avec

l'atmosphère, la pompe n'aurait d'autre effet que de raréfier l'air, ou le gaz, contenu dans l'enceinte ^ laquelle aboutit le tube T.

La limite théorique de condensattoa dépend, comme nous l'avODii vu (5S2), du volume du corps de pompe et croit avecInUsiTonveul pousser très loin la condensation, il faut donc donner au corps de

Pig. 400.

pompe de grandes dimensions, et, par suite, au piston une large section : l'effort nécessaire pour comprimer le gaz est alors très considérable. Aussi préfère-t-on accoupler l'une à l'autre un certain nombre de pompes analogues k la précédente (fig. i09) ; les tiges de chaque piston sont reliées par des bielles articulées B, B',B''aii même axe de rotation A, qui se termine à chacune de ses extrémités par une manivelle H, M', etdonlun volant V régularise lemouveraenl. Chacune de ces pompes refoule dans la sphère S. le gaz qu'elle puise dans l'atmosphère {ou dans le récipient qui contient le gaza comprimer). C'est avec cette sphère que l'on fait communiquer l'enceinte où l'air doit être accumulé : par exemple, la partie supérieure dutubeHidanslesexpériencesdeRegnaulL surlaloideMariotte(S23r

554. Appiieatfons. — Nous allons passer en revue les principales applications de l'air comprimé.

La cloche à plongeur, remplacée aujourd'hui par le scaphandre, les caissons de l'appareil Triger permettent à l'homme de travailler sous l'eau. Le scaphandre se compose essentiellement d'un casque hermétiquement fixé sur les épaules, qui reçoit d'une pompe de compression, à une pression égale à celle que l'eau exerce sur le reste du corps, de l'air qui s'échappe ensuite par des ouvertures convenablement disposées. Il est employé dans les travaux des ports, clans la pêche aux éponges, etc. L'appareil Triger, en usage pour le forage des puits de mines et pour le fonçage des piles de ponts, consiste en un tube de fonte formé d'anneaux superposés et solidement boulonnés, qui reçoit l'air comprimé à sa partie supérieure. Cet air s'échappe par la partie inférieure du tube qui repose sur Iç sol, sans que la fermeture soit hermétique, et s'élève à travers, l'eau dont le tube est environné. Sous l'action de son poids, le tube s'enfonce au fur et à mesure du forage; on ajoute alors de nouveaux caissons à la partie supérieure.

C'est l'air comprimé qui lance les dépêches dans les tubes pneumatiques formant le réseau télégraphique intérieur de Paris. Les dépêches sont empilées au nombre de 30 ou 40 dans des boîtes en tôle recouvertes de cuir : dix boîtes et un piston forment un train pesant environ 4 kilogrammes. Ces trains sont introduits dans un système de tubes de 0", 065 de diamètre, qui relient entre eux les différents bureaux, et poussés ou aspirés par une différence de pression de 3/4 d'atmosphère qui leur imprime une vitesse moyenne de 1 kilomètre par minute. L'air k la pression voulue est obtenu dans les stations, soit à l'aide d'une foi^taine analogue à celle de Héron, alimentée par l'eau de la ville, soit à l'aide d'une pompe de compression mue par la vapeur.

C'est à l'aide de l'air comprimé que fonctionnent les horloges pneumatiques de Paris. Une horloge centrale, recevant directement l'heure de l'Observatoire, règle les émissions d'air comprimé dans la canalisation sur laquelle sont branchés les cadrans récepteurs. Toutes les minutes, de l'air à la pression de 1"*",7 est lancé pendant vingt secondes dans les tuyaux qui, pendant les quarante autres secondes, communiquent avec l'atmosphère. L'air comprimé arrive à l'intérieur d'un petit soufflet en caoutchouc, qui, soulevant un levier muni d'un doigt, pousse une roue portant 60 dents sur laquelle est montée l'aiguille des minutes.

Enfin c'est l'air comprimé qui, lancé sur les pistons des freins Westinghouse, permet d'arrêter en quelques secondes un train marchant à grande vitesse.