INVENTION DES MACHINES A VAPEUR

L'Italien Branca a décrit (en 4629) une machine qui a beaucoup d'analogie avec l'éolipyle de Héron, quant au mode d'action de la vapeur. Un ballon A, yîgf . 479 , dans lequel on introduit de l'eau, est placé sur un réchaud B; la vapeur . I ^C formée s'échappe par un tuyau G, et vient frapper les palettes d'une roue D; le mouvement de rotation de la roue, produit par l'action de la vapeur, peut être appliqué à la production d'un travail utile, par l'intermédiaire d'une manivelle £, fixée à l'une des extrémités de son axe.

La machine de Branca ne peut, pas plus que l'éolipyle de Héron , être regardée comme étant l'origine des machines à vapeur.

En Angleterre, le marquis de Worcester a publié (en 1663) un ouvrage dans lequel il parle d'un moyen qu'il a inventé pour élever l'eau à l'aide du feu. Il se contente d'en donner une idée succincte, sans Bgure. Celle qui se trouve ici, fig. 480, a été disposée d'après la courte description qu'on lit dans son ouvrage. Deux chaudières sphériques A, A, sont placées à côté l'une de l'autre dans un fourneau ; deux

Fig. 480.

liiyau!c B descendent dans chacune de ces chaudières, jusque près du fond , et sont destinés à l'ascension de l'eau qui y est contenue ; deux entonnoirs C, munis de robinets, servent à rintroduction de l'eau dans chaque chaudière ; un réservoir supérieur D est destiné à recevoir l'eau élevée par le tuyau E, auquel aboutissent les deux tuyaux B qui viennent des chaudières. Si Ton remplit d'eau l'une des chaudières, puis qu'on fasse du feu dessous, après avoir fermé le robinet de l'entonnoir C, et ouvert celui qui est au haut du tuyau B, l'eau sera poussée par la vapeur dans le tuyau E, et s'élèvera dans le réservoir D. Les deux chaudières doivent fonctionner alternativement. Cette machine est évidemment la même que celle de Salomon de Caus, avec un perfectionnement qui consiste dans l'emploi de deux chaudières au lieu d'une seule, et qui a pour but d'éviter les pertes de temps occasionnées par le remplissage des chaudières et réchauffement de l'eau qu'on y a introduite.

§ 41 5. Dans les machines de Salomon de Caus et du marquis de Worcester, une partie de l'eau introduite dans les chaudières se réduisait en vapeur, et cette vapeur agissait par pression sur la surface du reste de l'eau, pour la refouler dans un tuyau d'a^ension. Denis Papin, né à Blois, est le premier qui ait eu Tidée de faire agir la vapeur sur un piston destiné à recevoir sa pression, pour l'employer à vaincre une résistance. Voici en quoi consiste la machine proposée par Papin en 1690. Un cylindre A, fig. 481 , fermé par le bas, et ouvert par le haut, contient un piston B qui peut se mouvoir dans toute sa hauteur. On n'introduit le piston dans le cylindre qu'après y avoir versé préalablement une petite quantité d'eau. Une ouverture C, pratiquée dans le'piston, permet de l'abaisser jusqu'à ce que sa face inférieure touche l'eau contenue dans le cylindre, en laissant échapper l'air qui se trouve audessous de lui. Cela étant fait , on ferme l'ouverture C au moyen d'une tige M,ei l'on fait du feu sous le fond du cylindre A. L'eau, s'échauffant de plus en plus, ar- • rive bientôt à une température pour laquelle

la tension maximum de la vapeur est capable de surmonter la pression atmosphérique (§ 409) ; alors le piston B, étant plus fortement pressé sur sa face inférieure que sur sa face supérieure, doit monter jus-

INVENTION DES IkrACBINES A VAPEUR.

qu'au haut du cylindre. Si l'on arrête le piston dans celte nouvelle position, au moyen d'un cliquet E que l'on introduit dans uneéchancrure de la tige H , puis que l'on enlève le feu, le cylindre se refroidit, la vapeur qu'il contient se condense, et le piston n'est presque plus soumis qu'à la pression atmosphérique, dont une faible portion seulement est équilibrée par la vapeur qui reste encore. Il suffit alors de retirer le cliquet E, pour que le piston descende sous l'action de cette pression ; et si l'on suspendait un poids à la corde L, qui passe sur les poulies T, et qui vient s'attacher à la tige H du piston, ce poids pourrait être élevé par le mouvement ainsi produit. On pourrait d'ailleurs recommencer la môme opération, autant de fois qu'on voudrait, avec la même quantité d'eau.

Cette machine a été essayée en petit par Papin. On y voit le principe de la machine atmosphérique, dont nous parlerons bientôt.

§ 416. Le capitaine Savery (en i 689) est l'auteur delà première machine qui ait été appliquée en grand pour l'élévation de l'eau. Cette machine a beaucoup d'analogie avec celles que Salomon de Caus et le marquis de Worcester avaient indiquées précédemment, mais elle en diffère en ce que la vapeur n'est pas formée par une portion de l'eau à élever, mais par une masse d'eau séparée qui est seule soumise à l'action d'un foyer. Un fourneau A, /îgf. 482, con-

Fig. 482.

tient deux chaudières fermées B, C, qui communiquent l'une à l'autre. La vapeur 'qui se forme dans ces chaudières se rend dans le tuyau D, et peut^passer de là dans l'un ou l'autre des récipients E, E',

618 SMPLOf DE LA VAPEUR COMME HOTEOR.

suivant qu'on ouvre le robinet a, ou le robinet a'. Ces récipients étant pleins d'eau, on conçoit que, au moment où Ton ouvre le robinet a, la vapeur presse l'eau contenue en £, et la fait monter par le tuyau d'ascension F, en ouvrant la soupape b. Lorsque le récipients est vide, on ferme le robinet a, et Ton ouvre le robinet a'; c'est alors Teau du récipient E' qui est refoulée «dans le tuyau d'ascension F. Pendant ce temps, le récipient E se refroidissant, la vapeur qu'il contient se condense, et le vide ainsi formé détermine rélévation de l'eau du réservoir inférieur, qui ouvre la soupape c, et vient remplir de nouveau le récipient £. On voit doue qu'il suffît d'ouvrir et de fermer alternativement les robinets a, a', pour que la machine fonctionne. Un tuyau d, qui s'embranche en un point du tuyau d'ascension F , vient aboutir à Tune des chaudières , et est habituellement fermé par un robinet c , ce tuyau sert à remplir les chaudières d'eau , lorsqu'elles se sont vidées par la production de la vapeur.

Dans cette machine de Savery, l'eau qu'il s'agit d'élever n'est pas contenue dans les chaudières, comme cela avait lieu dans celles de Salomon de Gaus et de Worcester , mais elle ne s'en échauffe pas moins. Aussitôt que la vapeur est mise en communication avec lun des récipients E, E', elle se condense au contact de cette eau qui est froide; de nouvelles quantités de vapeur, arrivant constamment des chaudières, se condensent de même en réchauffant l'eau du récipient ; et ce n'est que lorsque cette eau est suffisamment chaude pour permettre à la vapeur de conserver la force élastique nécessaire à rélévation de l'eau dans toute la hauteur du tuyau d'ascension F, que cette élévation commence, et que le récipient se vide.

Pour faire disparaître ce défaut grave de la machine de Savery, Papin imagina, en 1707, de ne faire agir la vapeur par pression sur l'eau à élever que par l'intermédiaire d'un piston flottant sur cette eau, ainsi qu'on le voit sur la /îg. 483. Une chaudière sphérique communique, par un tuyau L , avec un cylindre I qui doit alternativement se remplir et se vider d'eau. Un robinet C permet d'établir et dMntercepler à volonté cette communication. Le piston H contient des parties creuses N .qui lui permettent de flotter sur l'eau; ce piston reçoit la pression de la vapeur sur sa face supérieure, et la transmet au liquide. Les soupapes B, E , servent, l'une à l'entrée de l'eau dans le cylindre I , l'autre à sa sortie de ce cylindre. On voit, au sommet de la chaudière, une soupape sur laquelle s'appuie un levier D, chargé d'un poids F à son extrémité libre: c'est la soupape de iûreté, dont Papin est l'inventeur, et qui a pour objet de s'opposer à ce que la vapeur ne prenne une trop forte tension dans la