CHAPITRE XXm

(80») Les diflérenU appareils générateurs dont il a é!é question dans le chapitre précédent renferment à peu près toutes les dispositions qui sont d'un emploi quelque peu étendu dans l'industrie, et Ton n'en rencontrera guère, si même on en rencontre, qui ne puissent être soit rattachés directement à Tun des appareils décrits, soit regardés comme une combinaison, ou une sorte de superposition, de deux ou de plusieurs d'entre eux. Ces combinaisons, lorsqu'elles arrivent à donner un appareil trop compliqué, ne sont pas en général à recommander. Si l'on cherche, par ces combinaisons complexes, à réunir les avantages propres à divers types, on n'obtient chacun d'eux que sur une partie de l'appareil, et le reste présente le plus souvent le défaut qui en est la contre-partie. On a donc un appareil compliqué, d'un entretien difficile, qui n'a franchement aucun des avantages recherchés, et qui participe partiellement aux inconvénients des divers types auxquels il a fait des emprunts.

11 vaudra mieux, en général, sacrifier les considérations secondaires aux considérations principales, plutôt que de trop chercher à les concilier^ si elles ne sont pas concordantes, et s'arrêter à un appareil simple, qui ne sera, comme on l'a dit, théoriquement inférieur à aucun autre appareil donné, brûlant son charbon de la même manière y et envoyant les produits de la combustion à la même température dans sa chemiriée de tirage.

Quel que soit le lype du générateur, l'appareil n'est complet, ne

peut être maintenu utilement en fonction, qu*à l'aide d'accessoires qui se retrouvent dans toutes les chaudières, et qui se rapportent, les uns à Talimentation en eau de l'appareil, au fur et à mesure que l'eau contenue est transformée en vapeur et employée à cet état, les autres à la production de la chaleur qu'il faut dépenser pour opérer cette transformation.

Nous parlerons successivement de l'alimentation et de la vaporisation.

§ 1. — De l'alimentation.

(803) L'alimentation se fait habituellement à l'aide d'une pompe dite alimentaire, qui prend aussi le nom de pompe à eau chaude^ lorsque la machine est à condensation, et que la pompe puise dans la bâche à eau chaude une petite partie de l'eau que la pompe à air extrait du condenseur. L'eau ainsi aspirée par la pompe est directement refoulée dans la chaudière (voir n° 817).

Mais l'alimentation peut se faire aussi par d'autres procédés. Dans les machines à basse pression, ou, plus exactement, lorsqu'on peut se procurer un réservoir d'alimentation sur un point assez élevé pour que l'eau de ce réservoir puisse, en vertu de la charge, surmonter la pression intérieure de la chaudière et y pénétrer, on conserve encore la pompe alimentaire ; mais au lieu de refouler l'eau directement dans la chaudière, elle l'élève dans le réservoir^ d'où elle passera par son propre poids dans la chaudière. Une disposition simple sera prise pour que la pompe fonctionnant continuellenietit^ l'alimentation se fasse (Tune manière intermittente^ selon les besoins, afin de garder dans la chaudière un niveau à peu près constant. Ce système, autrefois appliqué aux chaudières de Watt fonctionnant à moins d'une demi-atmosphère de pression eflective, est reprësente par la figure 292, pour laquelle nous renvoyons à la légende;

L'appareil représenté sert à la fois à régler Valiméntaiion, à l'aide d'un flotteur qui suit le niveau dans la chaudière, et à limiter là tension de4a vapeur, en manœuvrant un registre de lirage à l'aide

d un autre flotteur, qui suit le niveau de Veau dans le tuyau ouvert par lequel s'introduit l'eau d'alimentation.

Cet appareil est aujourd'hui presque inusité, comme le sont les basses-pressions auxquelles seules il s'applique ; car si Ton voulait l'appliquer aux hautes pressions, le réservoir devrait être placé à autant de fois 10",35 de hauteur qu'il y aurait d'atmosphères effectives dans la pression de la chaudière ; ce qui serait tout à fait incommode, et même le plus souvent impraticable*

(804) Les appareils d'alimentation ci-après n'ont pas de pompei et sont nécessaires pour les chaudières qui ne servent pas à produire de la force motrice.

Le premier, connu sous le nom de bouteille alimentaire ou de retour d'eau^ est ordinairement manœuvré à la main ; il sert, quelle que soit la pression interne de la chaudière, pour y introduire l'eau d'un réservoir placé h un niveau quelconque au-dessus de la chaudière, ou à son niveau, ou même à quelques mètres en dessous.

Cet appareil (fig. 293) est muni de tuyaux et de 4 robinets, qui le mettent, à volonté, en relation avec l'air extérieur, avec le réservoir d'eau d'alimentation, avec le réservoir de vapeur et avec Peau de la chaudière.

Soient A, li, G, D ces 4 robinets. Il est facile de voir que, pour introduire dans le générateur un volume d'eau égal à celui de la bouteille, il suffira, tous les robinets étant supposés d'abord fermés, de les manœuvrer de la manière suivante.

On ouvrira A et C, pour purger d'air la bouteille en la remplissant de vapeur. Puis on les refermera, pour y faire le vide par le refroidissement spontané de l'appareil. Ensuite on ouvrira B, pour introduire l'eau, et on le refermera quand la bouteille sera pleine. Enfin on ouvrira C et D, et iVau de la bouteille, également soumise en dessus et en dessous à la pression interne du générateur, s'y introduira par son poids i

Cette eau introduite, on fermera C et D, et l'appareil sera prêt pour une manœuvre suivante, que l'on fera quand il sera devenu nrcessail'e d^alimentcr d^ nouveau.

it) 4 COURS DE NAGillNES.

La bouteille alimentaire est un appareil d'un emploi fort étendu dans les très- nombreuses industries qui consomment de la vapeur pour un usage quelconque, sans avoir de machine à vapeur. Il suflil, pour alimenter, d'avoir de Feau disponible à côte de la machine, ou même à quelques mètres en contre-bas, sans avoir besoin de me! Ire des pompes en mouvement.

(805) Le second appareil d'alimentation sans pompe est ua système tout à fait spécial, qui a eu, dès son apparition, un grand succès parfaitement justifié, et qui est aujourd'hui employé sur un très-grand nombre de machines, notamment sur la plupart des locomotives. En marche, il remplace avec avantage les pompes aUmentaires, et il a sur elles le grand avantage de pouvoir fonctionner penda7it les stationnements. Cet appareil est Tinjecteur Gifiard, ou le Giffard, ainsi nommé du nom de son inventeur.

11 fonctionne de la manière suivante :

Une prise de vapeur établie sur la chaudière lance un jet de vapeur par une petite tuyère conique, enveloppée d'un autre cône par lequel peut arriver l'eau d'alimentation. Celle-ci est appelée par un efret d'entraînement analogue à celui qui se produit sur Tair dans une trompe.

L'expérience montre que, dans certaines conditions que nous préciserons tout à l'heure, l'eau entraînée et la vapeur se mélangent intimement, et forment par là une sorte d'émulsion, ou de masse mousseuse blanche opaque, qui sort avec une assez grande vitesse par un ajutage conique convergent, pour pénétrer aussitôt dans un second ajutage placé en prolongement du premier et aboutissant à un tuyau qui s'élargit progressivement et va aboutir à la chaudicie au-dessous du niveau de l'eau. Cet épanouissement progressif du tujau réduit la vitesseei augmente la pression. Celle-ci était d'abord sensiblement égale à la pression atmosphérique à l'entrée de lajuiage. Elle devient bientôt, par un ralentissement suffisant, égale à a pression de la chaudière, une soupape s'ouvre, et la masse qui était sortie sur un point, à l'état de vapeur, y rentre tout entière, sur un autre point, ù un élat mixte, amenant avec elle une certaine quantité d'eau.

Le résultat ci-dessus, que rexpériencc confirrtie entièrement, peut, au premier abord, sembler paradoxal. On ne voit pas bien comment un fluide sorti d'un réservoir à une certaine pression peut y rentrer de lui-même, et à plus forte raison y rentrer en introduisant avec lui une masse supplémentaire.

H y a dans le fait, au premier abord, une sorte d'apparence de mouvement perpétuel qui demande une explication.

L'explication est dans cette circonstance que le fluide rentram dans la chaudière n'est pas constitué comme le fluide qui en est sorti.

Le premier était de la vapeur ayant une faible densité ou occupant un grand volume. Le second est beaucoup plus dense, et quoique sa masse soit plus grande à cause de l'eau entraînée, le volume en est beaucoup moindre. Il en résulte que le travail moteur produit par la pression de la vapeur sur la masse qui est sortie de la chaudière à l'état de vapeur, est plus grand que le travail résistant produit par la pression de Veau (pression égale à la précédente) sur le fluide mixte qui y rentre. La différence de ces travaux explique la rentrée possible de ce fluide mixte, et comme la force vive est nulle à la (in comme au commencement du circuit circulaire effectué, cette différence correspond au travail perdu pendant le trajet, soit par les frottements, soit principalement par suite des mouvements vibratoires produils lors du changement brusque de vitesse qui accompagne la formation du mélange d'eau et de vapeur.

(80e) On aura un aperçu de la manière dont fonctionne Tinjecteur Giffard, au moyen des considérations suivantes :

Si Ton désigne par q le poids de la vapeur, par V sa vitesse, par Q le poids de l'eau entraînée et par u la vitesse de la masse d'eau et de vapeur après le mélange, le théorème de la conservation du mouvement du centre [de gravité nous donne immédiatement la relation :

On en déduit facilement que la force vive est réduite par le phénomène, comme elle l'est entre deux corps qui se choquent et qui prennent après le choc une vitesse commune. La force iwe avant

la rencontre est en effet ^ Y*, et elle est, après la formation du mé*

lange, =• — 2. w», ou bien

c'est-à-dire que la force vive est réduite dans le rapport des poids q etQ-hq.

D'un autre côté, appelant p^ la pression intérieure de la chaudière, p^ la pression à Forifice de la tuyère, p la densité de la vapeur quand elle a la vitesse V, on a la relation :

Posant enfin w* = 2jA, il vient :

en désignant par p' la densité du fluide mixte.

Ainsi la masse du fluide mixte rentrant dans la chaudière est à la masse de vapeur qui en sort, dans le rapport direct des racines carrées de leurs densités respectives.

L'équation ci-dessus peut s'écrire - = i/-^ — 1; on voit d'abord

que l'on peut poser - < v/ 1 , car la densité p' est plus

petite que la densité de Teau entièrement liquide, laquelle est égale à 1000.

On peut avoir une autre limite du rapport -, en supposant que la

température du fluide mixte puisse se calculer par la règle des méanges. En désignant par 0 cette température, et par t la température de l'eau froide, et supposant, pour simplifier, une quantité

uniforme de 650 calories dans le kilogramme de vapeur, on a approximativement :

Or, la température 0 est inférieure à 100*, puisque, par hypothèse, le fluide mixte subsiste et ne se vaporise pas à l'air libre.

On a donc->-

q-^iOO — f

Il faut, pour que le phénomène se produise, (jue les deux limites ci-dessus ne soient pas incompatibles, ou que Ton ait l'inégalité

On voit d'abord qu'elle serait impossible, si la quantité t approchait de 100** ; ainsi, en premier lieu, Tinjecteur Giffard ne peut fonctionner qu'avec de Veau suffisamment froide. On comprend en effet qu'avec de Teau bouillante le phénomène de condensation qui produit le fluide mixte ne se réaliserait pas.

Par la même raison, on comprend qu'un mélange accidentel d'air dans la vapeur, empêche également le jeu de l'appareil.

On recommande donc que la vapeur soit purgée d'air et que l'eau d'alimentation ne dépasse pas 40^.

Il faut ensuite que la densité p soit surfisamment petite ; or, sans traiter ici incidemment la question de l'écoulement de la vapeur par un orifice, on conçoit que la densité finale pour de la vapeur ramenée à une pression à peu près déterminée, comme l'est celle qui a lieu devant la tuyère et pour la température correspondante, soit plus petite pour de la vapeur produite à basse pression que pour de la vapeur produite à haute pression, parce que celle-ci après sa détente contiendra une plus forte quantité d'eau condensée.

Ainsi la limite supérieure W 1 est plus élevée avec les

basses pressions qu'avec les hautes.

Il est naturel d*en conclure que l'appareil Giffard est moins efl|-

408 GOUAS DE NAGUINES.

cacc, OU qu'il produit une alimentation moins active, à mesure que la chaudière fonctionne à une plus haute pression.

C'est ce que l'expérience confirme enlièremenl. Mais celte circonstance ne doit pas cependant êlre considérée comme empêchant Tapplication de l'appareil aux hautes pressions. C'est même au contraire pour les locomotives, c'est-à-dire pour les machines fonctionnant aux plus hautes pressions usitées, qu*en fait l'appareil s'est le plus universellement répandu. Cette faculté d'appropriation tient à ce que, si la quantité d'eau introduite dans la chaudière, pour une quantité donnée de vapeur sortie de la chaudière, diminue à mesure que la pression augmente, cette eau est, en revanche, plus échaufTée avant d'entrer dans la chaudière, cl il lui reste moins de calories à consommer pour arriver à la température finale.

Si l'on se donne le rapport - = [x, et la température t du réservoir d'alimentation, Tégalité w.= — r — r-nous donne 0 = 7--

Supposant / = 10% et ji. = 15% chiffre moyen assez en rapport avec la pratique, on en déduirai expression 6= — j^ — ^^j — =— =-50'.

L'eau d'alimentation se sera donc échauffée de 40"^ par son mélange avec la vapeur.

La figure 294 représente l'appareil Giffard, tel qu'il est depuis longtemps employé au chemin de fer de Lyon.

On y distingue la tuyère fixe qui reçoit la vapeur, l'aiguille mobile qui ouvre et ferme la tuyère et règle ainsi l'écoulement de la vapeur, le cône conducteur, également mobile, qui règle Tarrivée de l'eau alimentaire, le tuyau conique convergent où s'opère le mélange intime d'eau et de vapeur, lorifice par lequel ce mélange sicoule dans l'air, le tuyau divergent dans lequel il pénètre et se ralentit pou a peu, gagnant en pression l'équivalent de ce qu'il perd en vitesse, et enfin la soupape qu'il soulève pour entrer dans la chaudière.

L'appareil représenté, fonctionnant avec une pression de 8 atmosphères dans la chaudière, peut alimenter sur le pied de 80 à 120 litres par minute.

L'appareil Giffard, aujourd'hui extrêmement répandu, ne laisse

rien 5 désirer, quand Teau à élever doit en outre être chaulTée.

C'est, au contraire, une fort médiocre machine ëlévatoire, lorsque

réchauffement est inutile; car c'est une machine dont le lendement

théorique en eau montée est représenté par la fraction \^ » d'après ce qu'on a vu au n"" 806.

(807) Les différents appareils ci- dessus, pompe alimentaire ordinaire, bouteille alimentaire et injecteur Giffard, ont un caractère commun, qui est de ne pas fonctionner automatiquement; dé sorte que les variations du niveau de leau sont une indication qui doit guider l'ouvrier chargé d'alimenter, et non un moyen direct de ré« gulariser le jeu des appareils d'alimentation.

n semble qu'il dût être facile, à l'aide de flotteurs, d'automatiser les fonctions de ces appareils. Toutefois on est entre deux écueils, celui d'appareils trop peu sensibles, dont les mouvements peuvent èlre paralysés par un serrage anormal de quelque pièce ou par Foxydation, ou celui d'une sensibilité trop gi^ande, par suite de laquelle les orifices d'admission fonctionnent avec des ouvertures insuffisantés.

Il ne faut pas que le jeu du flotteur agisse directement sur ces orifices; le flotteur doit agir comme une sorte de cataracte, ou comme l'appareil de distribution d'une machine à colonne d'eau, dont la course, une fois commencée, prend une amplitude finie, même quand la circonstance qui a déterminé le premier mouvement n'existe plus (voir n*' »75).

Plusieurs dispositions ont résolu la question, notamment celle proposée par M. Macabies (portefeuille d'Oppermann, 1866);

L'appareil revient, en définitive, à deux bouteilles alimentaires conjuguées, suspendues aux deux extrémités d'un levier et se faisant équilibre. En inclinant ce levier, un système de tiroirs logé dans son pied, ou support, met en communication la bouteille qui vient de monter avec le réservoir d'alimentation, et celle qui vient de descendre avec la chaudière. La première se remplit, la seconde se vide, et bientôt un mouvement de bascule se produit en sens contraire du mouvement imprimé d'abord, et ainsi de suite.

410 GODhS DE MACHINES.

L'appareil est bien étudié et semble avoir un jeu assez sûr.

Néanmoins la régularité de l'alimentation est un objet d'une im« portance tellement capitale, à cause des dangers qu'entraîne Tinsuffisance d'eau dans une chaudière, qu'il me parait prérérable, en principe, de se borner à des appareils indicateurs de niveau, en donnant à un homme la responsabilité de surveiller les indications que donnent ces appareils, et de régler en conséquence son alimentation.

Nous reviendrons plus loin sur ces appareils indicateurs de niveau.

(808) Un point tout à fait essentiel à considérer, dans Talimentalion des chaudières, est la nature des eaux.

11 est d'une grande importance de n'employer que des esiux pures et litnpides. Mais on est fort souvent empêché de le faire, et il en peut résulter de Irès-grandes difficultés de service.

Le défaut de limpidité provient des matières tenues simplement en suspension, lorsque, par exemple, on s'alimente à un cours d'eau à régime torrentiel, dont les eaux sont*plus ou moins troubles d'un jour à l'autre de l'année, selon l'état actuel du régime de ce cours d'eau. Le remède à ce défaut est dans l'emploi de bassins où on laisse les eaux se clarifier par dépôt.

La limpidité est une qualité nécessaire, ou du moins fort désirable, mais nullement suffisante,

La pureté, au point de vue chimique, peut être encore plus importante. Sous ce rapport, on doit distinguer les eaux calcaires, les eaux séléniteuses et les eaux acides.

Les eaux calcaires, telles que celles de beaucoup de cours d'eau et surlout de la plupart des puits dans les contrées où la roche dominante est le carbonate de chaux, contiennent en dissolution une petite quantité de ce sel, qui n'est pas absolument insoluble dans l'eau pure, mais dont la solubilité est sensiblement augmentée par la présence de l'acide carbonique que ces eaux contiennent fréquemment.

On purifie partiellement les eaux calcaires, soit en les traitant

ACCESSOIRES DES CHAUDIÈRES. 4ii

par un lait de chaux qui sature Tacide carbonique en excès, soit en les chaufTanl légèrement pour le dégager à l'état de gaz.

Les dépôts calcaires produits dans les chaudières, par la petite quantité qui échappe à la précipitation du lait de chaux ou au dégagement de Tacide carbonique, ont souvent tendance à former des couches assez adhérentes aux parois, parce que ces dépôts se font, au fur et à mesure que les circonstances amènent la saturation, par une précipitation successive des molécules qui sont prises à l'état naissant et se disposent en une masse homogène ayant une structure cristalline confuse.

(809) Les eaux séléniteuses se rencontrent dans les pays où il existe des dépôts de plâtre. Tel est notamment le cas de toutes les eaux de source ou de puits qui alimentent les nombreuses usines à yapeur établies au nord et au Nord-Est de Paris, dans cette ville même et aux environs. Tel est encore, et b un degré bien plus marqué, le cas des eaux de mer, dont sont obligés de se servir tous les bateaux marins.

L'eau de mer est, en réalité, beaucoup plus chargée de matières galines que les sources thermales les plus minéralisées, et une chaudière à vapeur qui serait alimentée purement et simplement avec de l'eau de mer, ne tarderait pas à se remplir d'un magma solide formé par les sels successivement précipités, au fur el à mesure que chacun d'eux atteindrait son point de saturation.

Mais il n'en arrive pas ainsi, grâce à un artifice spécial qui est universellement mis en pratique dans la marine. Cet artifice est celui des extractions^ qui consistent, soit de temps en temps, soit d'une manière continue, à faire évacuer un volume d'eau de la chaudière, qui est une fraction déterminée de l'eau introduite pen* dant le même temps.

Si un sel donné est contenu dans l'eau de mer en quantité telle qu'elle représente la n**"^ partie seulement de la quantité qui saturerait le liquide à la température de la chaudière, une marche prolongée dans laquelle on évacuera par des extractions la n^'^ partie de l'eau introduite, rapprochera indéfiniment l'eau du point de saturation, mais sans jamais l'atteindre. On peut donc, par ces

4ii COURS DE MilGHINES.

extractions, parvi^ir h empôclier l'eau de mer d'arriver à la saturation, pour tous les sels qui ont à chaud un degré marqué de solubilité. Aussi n'est-ce pas le chlorure de sodium que Ton rencontre dans les dépôts des chaudières marines, mais presque exclusivement le sulfate de chaux, comme avec des eaux sëléniteuses. Ce sel a, en effet, la propriété remarquable d'être moins soluble à chaud qu'à froid, et même d'être sensiblement insoluble à 150". Il en résulte que si l'on chauffe les chaudières pour une pression de 4 à 5 atmosphères seulement, la totalité du sulfate de chaux se précipite ; d'où Ton conclurait, d'après ce qui vient d'être dit, que pour Téliminer par des extractions^ il faudrait extraire la totalité de l'eau introduite, et qu'il n'en resterait rien pour la vaporisation.

Dans la réalité, il n'en serait pas ainsi, parce que, pendant l'ébullition, les matières solides en suspension sont portées principalement à la surface où elles forment une sorte d'écume qui est rejetée au dehors, si l'on pratique les extractions très-peu au-dessous du niveau de l'eau. Une extraction ainsi pratiquée entraine une proportion de sulfate de chaux notablement plus considérable que celle qui existe en moyenne dans la totalité de leau de la chaudière. Néanmoins, malgré l'abondance et la fréquence des extractions, d'où résulte la perte d'une portion très-appréciable de la chaleur du foyer, le résultat obtenu est incomplet, et les dépôts restent encore très-considérables. Ce fait constitue une difficulté qui a longtemps paru insurmontable, et a limité les chaudières marines à l'emploi exclusif des basses pressions. On n'a augmenté cette pression que très-graduellement, et poussé par la nécessité impérieuse des économies à faire sur le combustible, et c'est seulement depuis que l'application du condenseur à surface et de Talimentation à l'eau distillée a pris un caractère pratique, que celle des hautes pressions est devenue possible, et dès qu'elle a éiépossible^ elle n*apas tardé à devenir tout à fait générale.

On alimente donc aujourd'hui les chaudières marines avec de l'eau distillée additionnée d'une petite quantité d'eau de mer pour compenser les fuites, et l'on peut ainsi faire une longue traversée en n'opérant que très-peu d'extractions, et se réservant de ne nettoyer les chaudières que pendant les stationnements dans les ports.

ACCESSOIRES DES CHAUDIÈIŒS. 413

Ce syslème des condenseurs fermés et de l'alimentation monhydrique parait pouvoir être étendu à tous les cas où l'on n'a à sa disposition que des eaux ayant à un degré marqué le caractère séléniteux.

(81 0) On peut d'ailleurs imaginer d'aulres procédés. On peut essayer l'emploi d'un sel de baryte soluble dont l'acide forme avec la chaux un sel également soluble, le nitrate de baryte ou le chlorure de barium par exemple.

On peut encore essayer de localiser les dépôts séléniteux dans les chaudières à bouilleurs réchauffeurs chauffées méthodiquement. On observe en effet que la majeure partie des dépôts se forme, s'ils sont calcaires, dans le premier bouilleur réchauffeur qui reçoit Teau froide, et s'ils sont séléniteux, dans le bouilleur où l'eau progressivement chauffée approche de la température de 150'' ci-dessus indiquée. C'est là qu'il faudra veiller pour enlever les dépôts avant qu'ils n'obstruent soit le bouilleur lui-même, soit les communications avec les bouilleurs voisins. Les dépôls atteindront déjà 10 centimètres et plus d'épaisseur dans ce bouilleur, alors qu'ils pourront élrc encore presque nuls dans le corps cylindrique.

(81 f ) Les eaux dites acides doivent, en général, ce caractère d'acidité à la présence du sulfate de peroxyde de fer ou d'alumine qui se trouve souvent dans les eaux d'épuisement des mines, ou dans celles qui proviennent d'infiltrations à travers des terrains brûlés ou des lialdes d'anciens travaux.

La présence de ces sulfates est due à un phénomène d'oxydation, à une sorte de combustion, plus ou moins lente, qui se produit sur les matières pyrileuses et alumineuses. Il en résulte, à l'emploi de ces eaux, une très-sérieuse difficulté. Ces sulfates ont des réactions acides, et attaquent toutes les pièces en fer ou fonte avec lesquelles ils sont mis en contact, notamment les pompes d'épuisement des mines, et plus activement les appareils de condensation et d'alimentation sur lesquels ils agissent à une plus haute'température. Ou y remédie en fabriquant en bronze toutes les pièces qui doivent conserver leur poli, comme les corps de pompe et les pistons.

Mais on ne peut appliquer ce même système aux chaudières où

4i4 COURS DE MACHINES.

il serait trop coûteux, et où cependant il serait particulièrement utile, parce que ces sels y agissent à une température beaucoup plus élevée encore, et sur des surfaces minces. Leurs effets sur les chaudières sont extrêmement marqués, même lorsque les eaux d'alimentation en sont très-peu chargées. C'est surtout à la ligne d'eau que s'exercent les ravages, et cela par une raison facile à concevoir. Le niveau de l'eau n'est pas absolument fixe ; il peut exister des oscillations à périodes assez longues, pendant lesquelles une zone d'une certaine hauteur, de 15 à 20 centimètres, par exemple, est tantôt à sec, tantôt baignée par l'eau. Lorsque le niveau de ces eaux vient à baisser, la zone mise à découvert reste d'abord mouillée; mais cetle mince couche d'eau s'évapore peu à peu, et elle peut être considérée comme une liqueur d'abord très-peu acide, mais qui se concentre de plus en plus, par reffet de l'évaporation jusqu'à siccité.

La surface métallique ainsi attaquée se lave et se décape lorsque le niveau des eaux se relève, et elle est ainsi toute préparée pour une nouvelle attaque qu'amènera un nouvel abaissement de niveau.

On peut protéger cette zone de la surface intérieure de la chaudière par une bande de tôle qu'il faut remplacer de temps eo temps.

Ou peut faire disparaître l'acidité, soit par un lait de chaux, qui substitue au danger des eaux acides V inconvénient des eaux séléniteuses, soit par un réactif alcalin quelconque, tel que le carbonate de soude, qui constitue un moyen un peu coûtent pour cet emploi si l'on veut l'étendre aux eaux d'injection du condenseur. Le mieux semblerait être d'accepter les inconvénients de l'acidité pour l'appareil du condenseur, et d'employer le condenseur fermé et Talimentation monhydrique, en se bornant à saturer par le carbonate de soude l'acide contenu dans la petite quantité d'eau à ajouter dans la chaudière pour compenseï* les fuites de vapeur.

L'expérience montre que, dans un établissement où il existe de nombreux appareils à vapeur alimentés par des eaux de mines, on peut faire un fort grand sacrifice annuel^ pour éviter les frais d'entretien et même les dangers qui peuvent résulter de remploi de ces eaux. C'est un point de vue très-intéressant pour l'industrie

ACCESSOIRES DES CHAUDIËHES. 415

des mines, qui fort souvent n'a pas d'autres eaux à sa disposition. Il arrivera donc fréquemment que l'emploi des condenseurs fermés et de l'alimentation monhydrique se justifiera, pour cette industrie, par Tacidité des eaux disponibles, comme il l'est, pour la navigation maritime, par leur caractère essentiellement et nécessairement seléniteux.

(81») Avec des eaux aptes à produire des dépôts terreux, calcaires, ou séléniteux, l'emploi des moyens préventifs ci-dessus indiqués en diminuera l'importance, mais ne parviendra pas généralement à les faire entièrement disparaître.

Il faut donc supposer qu'ils se formeront encore, quoique plus lentement.

Tantôt ils ne constituent qu'une masse sans consistance, qui est en suspension dans l'eau pendant l'ébuUition, et ne se dépose que lorsque la chaudière cesse de fonctionner, en formant sur le fond une sorte de bon liquide facile à enlever lors des nettoyages. Dans ces conditions ils n'ont d'autre inconvénient que de donner à la masse liquide une sorte de viscosité qui tend à favoriser l'entraîne* ment de l'eau par la vapeur.

Tantôt au contraire ils constituent des masses solides, fortement adhérentes, ayant une consistance égale ou comparable à celle d'une roche de calcaire ou d'anhydrite, et ils ne peuvent être détachés, lors des nettoyages, qu'en piquant avec précaution toute la surface qui en est revêtue.

De tels dépôts sont beaucoup plus fâcheux que les premiers.

On ne les enlève pas sans risquer d'endommager la chaudière. Ils diminuent la conductibilité de la surface de chauffe, et équivalent, en fait^ à une légère réduction de retendue de cette surface, qui tend soit à diminuer la puissance de vaporisation, soit à augmenter la consommation de combustible, si l'on veut maintenir la même vaporisation. Ils exposent les parois, qui cessent d'être rafraîchies par l'eau, à des surchauffes accidentelles, qui favorisent leur destruction par oxydation, ou qui diminuent leur résistance à la rupture, et cela d'une manière d'autant plus énergique que les dépôts sont plus épais et qu'ii s'agit de parois plus fortement chauffées.

416 COURS DE yAGHlNES.

(813) On cherche à atténuer ces inconvénients par des artifices variés, qui reviennent, en général, soit à empêcher l'adhérence des dépôts, soit à les localiser, autant que possible, sur des points où leur présence peut avoir le moins d'inconvénients, c'est-à-dire sur les points les moins exposés à l'action de la chaleur du gaz.

Les artifices de la première catégorie peuvent être les suivants :

l"" On diminue l'adhérence des matières terreuses avec les parois de la chaudière, en enduisant celle-ci, après chaque vidange pour nettoyage, d'un enduit de plombagine étendu à toute la partie qui doit être mouillée par Teau.

2'' On cherche à déterminer dans la masse liquide des mouvements qui balayent, en quelque sorle, les parois et empêchent les dépôts de s'y fixer. C'est ce qui a lieu d'une manière particulièrement prononcée dans la chaudière Field, où l'on a constaté que même de la petite grenaille de plomb, placée dans un des tubes verticaux, n'y restait pas, et était soulevée et entraînée parle courant ascendant d'eau chaude et de vapeur le long des parois internes de ce tube.

On peut produire un efiét analogue dans une chaudière à bouilleurs, en reliant les bouilleurs au corps cyhndrique par deux culottes d'inégale longueur, dont on place la plus courte à l'avant, la plus longue à l'arrière. La grille étant supposée placée au-dessous des bouilleurs, la petite inclinaison donnée à ceux-ci de lavant à l'arrière favorise le courant circulaire qui tend toujours à s'établir de l'arrière à l'avant dans le bouilleur, de l'avant à l'arrière dans la chaudière, en descendant par la culotte de l'arrière pour remonter par celle de lavant.

On active encore ce courant, en prolongeant la culotte de l'avant à l'intérieur du corps cylindrique, comme il est représenté sur la figure 295. Cette même figure montre comment, malgré l'inclinaison de Taxe du bouilleur, on évite, par la forme légèrement conique donnée à la partie antérieure supérieure, la foi malien d'une chambre de vapeur au-dessus du corps de feu.

3^ On empêche l'adhérence mutuelle des matières terreuses, en plaçant dans la chaudière un corps quelconque, susceptible de se délayer dans l'eau, et ayant une certaine onctuosité propre à favoriser le glissement des molécules les unes sur les autres, comme si

on les enduisait individuellement, en quelque sorte, avec du savon. On peut employer à cet effet de l'argile grasse bien dépouillée de parties sableuses.

Plus souvent que Targile, on emploie des pommes de terre, ou quelque autre matière amylacée. On a indiqué la dose assez mal définie, de 1 kil. de celte matière par force de cheval, à placer dans la chaudière après chaque nettoyage, ou h peu près à un mois d'intervalle. Ces matières grasses, ou mucilagineuses, ont Tinconvénient de tendre à rendre les eaux mousseuses et à accroître ainsi l'eau entraînée par la vapeur.

On les remplace aujourd'hui de préférence par certaines matières, telles que le tan, le bois de campëche, le cachou, etc., pourvues d'un principe colorant soluble dans l'eau chaude. L'expérience montre que ces matières colorantes se portent sur les petits grains terreux en suspension dans l'eau de la chaudière, qu'ils se flxent à leur surface, surtout s'ils sont calcaires, et que les espèces de laques ainsi produites n'ont point tendance à former des masses agglomérées.

Le dépôt terreux reste ainsi à l'état de masse pulvérulente plus ou moins colorée, qu'un simple balayage enlève.

(814) Quant aux artifices de la deuxième catégorie, ils peuvent être variés de diverses manières.

l"" Par exemple, on localise naturellement le dépôt dans les bouilleurs réchaulfeurs à chauffage méthodique de Farcot, savoir les matières en suspension dès le premier bouilleur, les matières calcaires sur les points où la chaleur est déjà assez sensible pour que l'acide carbonique se dégage entièrement, enfin les matières sélé* niteuses sur ceux où la température de l'eau approche de 150\ (Voir n" 8iO).

2"* On le localise dans la chaudière même, en alimentant à Tarrière et isolant cette partie de l'avant par une cloison transversale s'élevant un peu au dessous du niveau de l'eau. Comme c'est au coup de feu que se forme la masse principale de vapeur, l'arrière devient une sorte de bouilleur réchauffeur, dans lequel l'ébullition n'a pas lieu et où se déposent la masse des matières terreuses.

5" On localise encore ces dépôts dans la chaudière à Taide de dis-

positifs connus en Angleterre sous le nom de Sediment's-CoUectors, qui consistent en larges plateaux de tôle, légèrement concaves* fixés horizontalement en divers points du corps cylindrique de la chaudière, principalement au-dessus des points qui reçoivent le plus de chaleur, et à une petite distance du fond. Pendant que la chaudière est en activité, il se détermine des courants ascendants qui suivent les parois des chaudières et des courants descendants qui sont principalement dans la partie centrale. Les premiers amènent les matières terreuses à la surface de l'eau, les seconds tendent à les ramener vers le fond de la chaudière ; mais ces derniers courants rencontrent les plateaux, s'y brisent et y laissent déposer les matières qu'ils tiennent en suspension. On peut avoir, au bout d^un certain temps, des plateaux couverts d'un dépôt épais, placés directement au-dessus d'une paroi de la chaudière restée parfaitement nette.

4"" Une autre disposition consiste h établir dans le dôme de vapeur, ou plutôt dans un dôme spécial, une sorte de chandelier vertical portant une série de plateaux empilés les uns au-dessus des autres dans l'ordre décroissant de grandeur. L'alimentation se fait à la partie supérieure, ctTeau tombe en cascades d'un plateau sur Fautre en nappes minces qui s'échaufîent rapidement dans l'atmosphère de vapeur où elles sont plongées. Cet échaufTement amène le dépôt du calcaire d'abord, puis du sulfate de chaux, qui forment sur les plateaux des croûtes épaisses qu'on enlève de temps en temps, et qui diminuent d'autant l'importance des dépôts sur les parties mômes du générateur.

Ce système, connu sous le nom d'appareil Schau, est représenté figure 296. Il ne parait avoir qu'une efficacité imparfaite, et remploi ne s'en est pas répandu»

5"* Enfin M. Duméry a imaginé un appareil fort intéressant qu'il désigne sous le nom de déjecteur anti-calcaire, qui opère une extraction continue 1^ mais avec cette circonstance que cette extraction n'entraîne pas la perte de chaleur ordinaire, parce que l'eau extraite ne sort, pour ainsi dire, de la chaudière que pour aller déposer les matières qu'elle tient en suspension, et qu'elle y rentre aussitôt après.

Pour obtenir ce courant circulaire^ l'extraction se fait à la surrace de Teau) ce qui est d'ailleuirs le point favorable, et la rentrée à h

partie inférieure du bouilleur. La colonne d'eau comprise entre le point de sortie et le point de rentrée est plus chaude dans la chaudière que dans l'appareil placé extérieurement. Elle est par conséquent moins dense, et c'est cette différence de densité qui détermine la circulation dans le sens indiqué. La purification de l'eau se produit en la faisant circuler dans une sorte de petit labyrinthe horizontal, où elle se meut lentement» au-dessus d'une masse d'eau froide plus dense dans laquelle les grains de matières terreuses viennent successivement tomber ; ces grains se trouvent aussitôt isolés du courant, qui retourne purifié à la chaudière, tandis qu'ils continuent leur chute jusqu'au fond de l'appareil, d'où ils sont évacués de temps en temps à l'aide d'un robinet.

La figure 297 donne une idée de cet appareil, qui est ingénieux et semble devoir être efficace, mais qui cependant ne parait pas jusqu'ici se répandre beaucoup dans la pratique.

(816) Tels sont les principaux moyens proposés et plus ou moins employés, pour chercher à combattre l'influence nuisible des dépôts. Leur multiplicité même et leur emploi simultané, sans qu'au* cun d'eux ait pris une suprématie bien caractérisée sur les autres, indiquent suffisamment qu'aucune de ces solutions n'est pleinement satisfaisante, et qu'en effet cette question importante des dépôts est encore à l'élude.

En réalité, jusqu'à présent, le seul moyen de n'avoir aucun dépôt serait d'employer de l'eau qui n'eût rien à déposer. On revient aussi au système de l'alimentation avec de l'eau distillée, laquelle, pour ne pas donner lieu à un grand supplément de consommation de charbon, doit se combiner avec celui des condenseurs fermés.

Mais dans ce cas même, toute difficulté n'est pas absolument tranchée, à cause de la petite quantité d'eau à ajouter pour compenser les fuites de vapeur.

En outre, il faut se représenter que la même eau ne semble pas pouvoir servir indéfiniment; car dans chaque cycle qu'elle exécute en sortant de la chaudière à l'état de vapeur, pour agir sur la machine et revenir à la chaudière à l'état liquide, elle se charge de

420 COURS DE UACUINES.

plus en plus d'impuretés, provenant des corps gras employés à lubréHer les organes de la machine. Des extractions faites à la surface de Teau la débarrassent d'une partie de ces impuretés. On peut encore, à défaut d'extractions, filtrer l'eau sans pression à travers des étofles de feutre qu'on lave ensuite à grande eau. Mais ces moyens ne sont encore que des palliatifs ; ils causent ou des . pertes de combustible, ou des embarras et des frais de manipulation, surtout quand il s'agit de grands appareils, et en résumé on peut dire qu'une eau qui ne dépose pas sensiblement, est pour une chaudière un objet de fort grande importance.

(816) La régularité de l'alimentation n'est pas moins essentielle à considérer que la qualité des eaux. Elle Test même peut-être davantage, non pas au point de vue de l'économie du combustible, mais à celui de la sécurité.

On peut dire, en effet, qu'en général une chaudière est en danger actuel et imminent d'explosion^ par cela seul que le chauffeur a laissé descendre le niveau de l'eau d'un ou deux décimètres seulement au-dessous de la partie supérieure des carneaux ou des tubes, Qu conduits de la flamme ou de la fumée.

Celte affirmation ainsi formulée, et que nous justifierons en son lieu, montre toute l'importance de la règle prescrivant que le niveau normal de l'eau soit au moins à un décimètre au-dessus des points désignés. Cette régie doit être de rigueur^ pour toutes les parties de la surface de chauffe qui seraient exposées à rougir si elles cessaient d'être immergées. Mais il y a des exceptions nécessaires comme, par exemple, dans les chaudières de locomotives, pour la partie supérieure de la plaque tubulaire de la boite à fumée, ou pour la partie supérieure des tubes dans les chaudières tubulaires verticales.

La définition d'une partie non exposée à rougir n est pas susceptible d*ôtre très-bien précisée. C'est un peu une affaire d'appréciation, et l'on pourra être d'autant plus tolérant que la cliaudière contiendra moins d'eau et que la partie suspecte sera moins étendue. Toutefois, pour être dans le vrai, il faudrait prendre en considérai ion son élcnduc relative^ plutôt que son étendue absolue^ pour

se faire une idée de la température à laquelle celte partie peut se trouver portée, ou mieux encore, il faudrait avoir égard à la fois à la surface de chauffe et au combustible brAlé. C'est ce qu'on fait en Allemagne, en cessant de considérer comme dangereuse, quelque soit sa grandeur absolue, une paroi découverte que les gaz chauds n'atteignent qu'après avoir léché une surface de chauffe vingt fois plus grande que la superficie de la grille sur laquelle ces gaz se produisent. (Cette règle s'applique aux foyers à la houille avec tirage naturel).

(817) A raison de l'importance extrême d'une alimentation régulière, la chaudière doit nécessairement être munie d'une série de dispositifs ayant pour objet de contrôler cette alimentation, et de faire connaître exactement quel est, à un moment donné, le niveau de l'eau dans la chaudière.

Il faut avoir au moins deux de ces dispositifs, qui soient indé-» pendants l'un de l'autre. Ils doivent être placés en vue du chauffeur ; l'un de ces indicateurs de niveau devra être installé de manière qu'il frappe constamment Tœil du chauffeur, sans que cet ouvrier ait à faire aucune manœuvre particulière ; qu'il s'impose^ en quelque sorte, de lui-même à son observation.

L'indication la plus nette est donnée par un tube en verre, maintenu par deux petits presse-étoupes entre deux tubulures aboutissant Tune à dix centimètres en dessous, l'autre à dix centimètres en dessus du niveau normal de l'eau dans la chaudière ; niveau qui doit par conséquent être toujours observable sur la hauteur du tube.

Ce tube indicateur, représenté en coupe sur la figure 298, qui est le seul instrument dont remploi soit obligatoire, a été souvent critiqué par les industriels.

On lui reproche :

l"" De ne plus rien indiquer lorsque l'intérieur du tube est encrassé ;

2* D'être fragile, et exposé à être rompu, soit par l'effet des dilatations inégales qui affectent les diverses parties de l'appareil, so

par une maladresse du chauffeur, soit enfin par un simple courant d'air froid venant le frapper lorsqu'il est chaud.

Z"" Enfin, d'exposer le chauffeur a être brûlé, lorsqu'une rupture accidentelle de ce tube donne une issue à l'eau chaude de la chau* diëre.

Le premier reproche n'est pas fondé, parce qu'on peut toujours, avec un peu de soin, à l'aide des robinets disposés à cet effet, nettoyer le tube et empêcher l'adhérence des dépôts par un courant de vapeur.

On évite la rupture due aux dilatations, en fixant le tube dans ses deux tubulures, non d'une manière rigide à l'aide de mastic, mais, comme on vient de le dire, par le serrage de Tétoupe des gar< nitures. Ce tube doit être en cristal et recuit avec soin. Il faut bien reconnaître qu'en fait, dans ces conditions, il n'est guère exposé qu'à un coup de maladresse du chauffeur, et non aux influences atmosphériques. La meilleure preuve de son caractère pratique se trouve dans cette circonstance qu'il existe invaricMemmU sur toutes les locomotives, qui subissent cependant, plus que toutes autres ma* chines, ces influences.

Enfin, quant au dernier reproche, qui pourrait avoir quelque gravité, du moins pour les chaudières enterrées, on y répond par une disposition très-simple, consistant en une petite soupape qui se soulève et vient obstruer l'orifice d'écoulement de l'eau, dès que les premières gouttes s'échappent par suite d'une rupture accidentelle du tube.

Avec un indicateur ainsi établi, en ayant soin d'avoir quelques tubes de rechange, on a assurément le meilleur appareil qui existe,

(818) La supériorité tient, on l'a dit tout à l'heure, à ce qu'il parle de lui-même aux yeux, sans exiger aucune manœuvre préalable quelconque de la part de l'ouvrier. Il faut donc que l'appareil soit en effet sous les yeux de l'ouvrier. S'il est établi hors delà portée de la vue, comme au haut d'une chaudière verticale de quelques mètres de hauteur, par exemple, il n a plus le même caractère.

Mais on peut, même dans ce cas, en modifiant légèrement Tappa-

reil ordinaire, ramener Tindication du niveau à portée du chauf* feur. Pour cela, on établit deux tubes, qui partent, l'un au-dessus et l'autre au-dessous du niveau de l'eau, et viennent aboutir aux deux branches d'un syphon dans lequel se trouve du mercure. Ces tubes sont pleins d'eau provenant de la vapeur condensée.

Soient H et A leur hauteur au-dessus du point A (voir la figure 299) , Z la charge d'eau sur le tube le plus court, z la différence de niveau du mercure dans les deux branches du syphon, v) la hauteur du mer* cure dans la branche de droite du syphon, et enfin p et p' les densités respectives des deux liquides. On a évidemment, pour la pression au point  due à la colonne de droite, P -f- pH -f- (p' — p)v), et pour celle due à la colonne de gauche, P h- p (Z -h A) -h (p' — p) (tj -h a).

Égalant ces deux quantités, on en tire :

pH H- (p' - p)iJ = P(Z + A) H- (p' - p) (il + *), pZ = p(H-A)-(p'-p)z,

Cette quantité est de la forme

Z=M-iks.

On peut graduer l'instrument de manière que chaque valeur de z donne sur Téchelle la valeur correspondante de Z, ou la charge d'eau sur le point d'insertion du tube le moins long.

(819) Le second indicateur dont l'emploi est obligatoire, peut être formé par deux robinets étages, situés à peu près à la hauteur des tubulures du tube indicateur, et dont l'un doit toujours donner de l'eau quand on le manœuvre, et l'autre toujours de la vapeur. On peut très-convenablement y ajouter un troisième appareil, composé d'un flotteur dont les oscillations suivent le niveau de Teau, et mettent en jeu un sifflet d'alarme qui se fait entendre, par suite de l'ouverture d*une petite soupape, lorsque le niveau de l'eau descend trop bas, quelquefois aussi lorsqu'il monte trop haut. L'avantage de cet appareil est de donner un signal qui est perçu, non-seulement par le chauffeur, mais encore par tout le monde, el notamment par le directeur de l'établissement. Ce dernier est prévenu

4'ii COURS DE MACHINES.

par ce signal que ralimcntation n'est pas faite correctemeat par le chauffeur.

La figure 300 représente la réunion d'un tube de niveau et d'un système de robinets indicateurs.

Les flotteurs sont souvent suspendus à Pextrémité d'un fil métallique qui traverse, dans une petite tubulure munie d'un presseétoupes, le dessus de la chaudière, et dont l'autre extrémité se fixe, à Taide d'un bout de chaîne, à un levier à secteur oscillant autour d'un point fixe.

Cette disposition expose le flotteur à être quelquefois peu sensible, par suite d'un serrage anormal du presse-étoupes autour du fil métallique.

Dans le flotteur de M. Bourdon, le système se meut à Tintérieur d'une boite creuse à section triangulaire, en libre communication avec la chaudière. Le frottement de la boîte à étoupes est ici remplacé par le frottement du levier à secteur autour de son axe, dont le moment, par rapport à cet axe, est beaucoup moindre.

Dans une autre disposition, la boite triangulaire est remplacée par une sorte de douille, à l'intérieur de laquelle se déplace la tige qui surmonte le flotteur.

Cette tige porte un talon recourbé en fer, qui agit à distance sur un petit barreau aimanté mobile le long d'un règle divisée. La position du barreau sur la règle indique celle du talon, et, par suite, celle du flotteur ou du niveau de l'eau. Cet appareil, dû à M. Lethuilier-Pinel, est connu sous le nom d'indicateur magnétique.

Il peut être construit avec deux sifAets indicateurs, de timbres différents, mis en mouvement par un petit heurtoir fixé à la tige du flotteur; l'un d'eux fonctionne quand l'alimentation est en défaut, l'autre quand elle est en excès.

Les figures .501 et 302 représentent le flotteur Bourdon, qui n'indique que le manque d'eau par un coup de sifflet, et le flotteur magnétique qui donne, comme on vient de le dire, les deux indications opposées.

(8I20) Tels sont les principaux appareils à la disposition du chauffeur pour régler l'alimentation de ses chaudières, opération

ACCESSOIRES DES GHAUDIËUES. 425

également importante au point de vue du bon travail de la ma* chine et à celui de la sécurité.

Il faut y joindre ceux qui servent pour vider et pour nettoyer la chaudière, c'est-à-dire le robinet de vidange et le trou d'homme.

Le robinet de vidange, dont le nom indique Tusage, sert à vider la chaudière en grand, lorsqu'elle doit chômer pour un motif quelconque, par exemple pour la nettoyer ou la réparer. Ce robinet est ordinairement placé à la partie inférieure de chacun des bouilleurs. Mais quand la chaudière est enterrée, ce qui arrive souvent, et qu'on ne veut pas que le trou du chauffeur, ou enfe7\ soit envahi par Teau de vidange, on place un robinet unique sur le dessus de la chaudière, et il correspond alors à un tube qui descend à rîntérieur jusqu'au point le plus bas occupé par l'eau, en se bifurquant d'ailleurs s'il y a deux bouilleurs. Ce robinet présente au dehors une tubulure sur laquelle on visse une manche, ou un tuyau courbe, qui débouche au dehors du local de la chaudière.

On vide alors la chaudière en pression, c'est-à-dire lorsque la température de l'eau y est encore supérieure à 100".

En ouvrant le robinet, la pression existante fait d'abord écouler une certaine quantité d'eau ; puis la vapeur qui se dégage, à mesure que l'eau baisse dans la chaudière, maintient la pression conslante, et produit un écoulement complet de Teau. Dès qu'elle est vide, la chaudière se refroidit rapidement, et les contractions qu'elle éprouve pendant ce refroidissement rapide, auquel ne participent pas de suite les incrustations, tendent à fendiller celles-ci et à les rendre plus faciles à détacher.

Le même effet se produit d'ailleurs quand on fait la vidange par le bas avant le refroidissement de la chaudière ; aussi cette pratique de vider pendant que l'eau est encore chaude est-elle assez souvent recommandée, bien que d'autres personnes prétendent, au contraire, que ces contractions brusques et inégales d'une chaudière ne peuvent que la fatiguer et doivent être proscrites.

Le trou d'homme est une ouverture de forme elliptique qui existe sur le dôme ou à l'avant de la chaudière, ou à l'avant des bouilleurs, et qui est tenue bouchée, pendant le service, à laide d'une fermeture autoclave (fig. 303). Elle doit avoir une section suffisante pour

426 OOURS DE MACHUfES.

qu'un ouvrier puisse s'y introduire et faire à l'intérieur les nettoyages nécessaires.

Ces nettoyages se font, suivant la nature des eaux, tous les mois, tous les quinze jours ou toutes les semaines.

On a généralement, au moins, une chaudière de plus que le nombre nécessaire pour assurer le service des machines, a6n d'en avoir toujours une au repos, et de pouvoir l'y laisser sans être forcé de chômer, quand elle a besoin d'une réparation prolongée.

§ 2. •» De la production de la vapeur.

(8Sf ) Parmi les accessoires relatifs à la production de la vapeur dans une chaudière alimentée régulièrement, nous comprenons ceux qui ont pour but d'assurer le bon emploi du combustible sur le foyer, et la production de la vapeur dans des conditions satisfaisantes, c'est-à-dire à une pression déterminée et dans un état convenable de siccité.

Le bon emploi du combustible suppose d'abord que l'on a donné à la grille des proportions convenables, en rapport avec la quantité et la qualité du combustible à consommer, rapports que l'expérience directe peut seule indiquer pour chaque combustible.

Nous ferons connaître plus loin, à ce sujet, quelques données nu* mériques.

Ces dimensions étant fixées, ainsi que celles de la cheminée, et le rapport du plein au vide de la grille étant en outre déterminé selon la nature plus ou moins collante et la grosseur des morceaux, c'est ensuite aux mains du chauffeur qu'est principalement remise la question d'une bonne conduite du feu.

Il doit s'attacher à régler l'ouverture du registre dont est toujours muni le rampant qui va de l'extrémité des cameaux à la cheminée, de manière à faire passer une quantité d'air convenable^ un défaut d*air produisant de la fumée, un excès causant un refroidissement qu'il importe d'éviter.

Il doit charger fréquemment et à petites doses, et principalement sur le devant de la grille, en ayant soin de repousser à l'arrière les

charbons bien incandescents des charges précédentes, qui ne donnent plus de fumée et sont réduits à l'état de coke.

U décrasse la grille, surtout à l'arriére, de manière à y faire pas* ser un excès d'air qui s'échauffe en traversant le combustible in« candescent, et vient brûler les fumées dégagées à l'avant par la nou« velle cbarge.

Il arrive par là à entretenir un feu uniforme et à faire aussi peu. de fumée que possible.

Cette pratique est très-préférable à celle des chauffeurs inexpéri-. mentes ou négligents, qui chargent rarement, à fortes doses, et uniformément sur toute la grille ; d'où résulte, après chaque cbarge, une période de refroidissement du foyer et de production abon* dante de fiimée, à laquelle succède bientôt une période d'incandes* cence excessive, s'ëlendant sur toute la grille et pouvant devenir compromettante pour les parties de la chaudière exposées trop di" rectement au coup de feu.

Sous ce rapport, il existe, comme nous l'avons déjà dit, de très* grandes différences d'un chauffeur à un autre, et il est d'autant^ plus nécessaire de surveiller ce travail que la pratique des charges très-fortes et peu nombreuses est celle qui est la plus commode pour l'ouvrier.

Dans l'immense majorité des cas, on n'emploie pas, pour la conduite d'un foyer de cbaudière, d'autres artifices que ceux qui vien* nent d'être indiqués, et un bon chauffeur arrive, par leur secours, à une bonne combustion accompagnée d'une faible production de fumée. Tout au plus observe-t-on, immédiatement après chaque charge, au haut de la cheminée, un faible nuage qui ne tarde pas à se dissiper.

Cette c<mduite régulière d'un foyer est certainement favorable à l'économie du combustible, en ce sens qu'avec une grille inégale* ment bourrée, il n'est pas possible que le chauffeur proportionne à chaque instant l'afflux d'air à l'importance du dégagement des gaz, dégagement qui a lieu avec son maximum d'aclivité un peu après une nouvelle charge, c'est-à-dire à Tinstant même où la grille est le plus encombrée et laisse passer le moins d'air, d'où il résulte qu'il tend à se produire tantôt insuffisance et tantôt excès d'air.

428 COURS DE HAGIIINES.

11 n'est d'ailleurs pas démonfré que la combustion la plus favorable soit celle qui se fait sans fumée; car il est fort possible, au contraire, qu'à partir d'un certain point, pour passer d'un degré déterminé de fumosité à un degré moindre, il faille pratiquement un supplément d'air atmosphérique absorbant plus de chaleur que n*eii aura dégagé la partie de la fumée que ce supplément aura permis de brûler.

Beaucoup d'industriels pensent même qu'il en est réellement ainsi, et qu'il vaut mieux, au point de vue économique, ne pas brûler sa fumée que de marcher avec le grand excès d'air qui parait nécessaire pour en brûler jusqu'aux dernières traces. Toutefois il est bon de remarquer que la fumivorité est une condition imposée par les règlements administratifs à tous les propriétaires d'appareils à vapeur, et qu'en ne s'y conformant pas, tout au moins dans une mesure raisonnable, on se constitue en contravention à ces règlements, et qu'on s'expose d'ailleurs à être obligé d^indemniser les propriétaires du voisinage pour le préjudice qu'ils en peuvent éprouver,

(Wt^) Dans cette situation, il est naturel que la question des foyers fumivores ail excité l'attention des inventeurs, et le nombre est grand des appareils qui ont été proposés pour résoudre la question.

La plupart de ces appareils la résolvent, en effet, d'une manière plus ou moins complète, lorsqu'ils sont manœuvres avec soin et intelligence.

Mais presque toutes ces inventions sont annoncées comme apportant, en outre ^ une économie de combustible plus ou moins importante, de 20 à 25 pour 100, par exemple.

Ce dernier résultat n'est généralement obtenu que par la comparaison avec un foyer mal installé et mal conduit; mais il est per< mis de penser qu'une telle économie n'est guère dans la nature des choses, et qu'un foyer ordinaire, bien proportionné et conduit avec le même soin et la même intelligence, ne sera pas notablement inférieur à un appareil fumivore quel qu'il soit.

On est d'autant plus disposé à formuler à priori cet énoncé, qui semble fondé en principe^ qu'en fait la plupart des inventions qui

se sont produites ne cherchent qu'à réaliser, par des dispositions ou des mécanismes plus ou moins complexes, Tune ou l'autre des conditions que nous avons recommandées ci-dessus dans la conduite d'un foyer ordinaire.

Dans une première série de dispositions, on cherche à améliorer les conditions dans lesquelles la combustion se produit par Taclion atmosphérique sur les gaz combustibles qui se dégagent de la grille.

Ainsi, on recommande de donner à la chambre de combustion une étendue suffisante, et l'on ne craint pas de placer la grille à une assez grande distance des parois de la chaudière, ou même de garnir ces parois d'un revêtement en briques, ce qui a l'avantage d'é* viter les coups de feu h ces parois, d'augmenter la temperature.de la chambre et d'empêcher le refroidissement prématuré des gaz combustibles avant leur contact avec l'oxygène de l'air.

Il résulte bien de là une certaine réduction dans refficacité de la surrace de chauffe directe, mais, on Ta déjà dit, c'est au profit de la surface indirecte, que les gaz atteignent en conservant une température plus élevée.

Ainsi encore on cherchera à compléter la combustion des gaz avec le minimum d'air atmosphérique, en provoquant le brassage des gaz soit dans la chambre du foyer, en admettant une certaine quantité d'air au-dessus de la charge, et lui donnant une certaine inclinaison de haut en bas, par une espèce d'auvent fixe ou à l'aide de jets de vapeur (système Thierry, fig. 304), soit à la sortie de cette chambre {fig. 305), en employant un autel creux dans lequel on fait arriver l'air, ou à la température ordinaire en le prenant directement à l'extérieur, ou à une température plus ou moins élevée, en l'amenant par un petit canal étanche logé dans un angle des carneaux, et en lançant cet air par des orifices dans des directions obliques sur celle du courant des gaz chauds, soit enfin dans les carneaux mêmes, en contrariant le courant par des chicanes convenablement disposées qui détruisent le parallélisme des divers filets gazeux. On se réserve d'ailleurs, dans tous les cas, à l'aide de clapets ou de registres, de modifier selon les besoins ces appels d'air.

(828) Dans une seconde série de dispositions, on agit sur le mode

i30 COURS DE MACHINES.

de chargement par des procédés mécaniques dont l'objet est de régulariser les charges, en les rendant à peu près continues, ou en les opérant de manière que les produits de la distillation du combustible frais soient obligés de passer sur des parties incandescentes sur lesquelles ils se brûlent immédiatement, ou tout au moins acquièrent une température qui facilite leur combustion ultérieure.

Tel est Tappareil connu en Angleterre sous le nom de son inventeur Juke, et en France sous le nom de grille Tailfer, du nom de son importateur.

Cet appareil {fig. 506) se compose d'une sorte de chaîne sans fin formée par un grand nombre de tiges articulées figurant les barreaux d une grille.

Celte chaîne est mobile sur deux tambours horizontaux, et soutenue dans rintervalle sur un système de rouleaux. Elle occupe dans le fourneau l'emplacement d'une grille ordinaire. Elle reçoit à l'avant, à Taide d'une trémie, une couche de combustible concassé, d'une épaisseur qui est déterminée par l'intervalle entre les bords inférieurs de la trémie et le dessus de la chaîne.

On lui communique, de l'avant à l'arrière, un mouvement asseï lent (2 mètres environ par heure), pour que le combustible entraîné dans ce mouvement soit entièrement brûlé lorsqu'il arrive au voisinage du tambour d'arrière.

Le mâchefer, encore rouge, dont les barreaux peuvent être empâtés, se concasse de lui-même quand la grille commence à se plier sur ce tambour, et il tombe dans une caisse plate, portée sur des roues basses, à l'aide de laquelle on peut l'enlever.

Ce système est un des plus satisfaisants qui aient été proposés : on reconnaît qu'il réalise, en les complétant, les conditions que nous avons indiquées plus haut pour un bon travail de chauffeur; les petites charges répétées sont remplacées par un chargement continu; le refoulement, au moment de chaque charge du combustible incandescent vers l'arrière de la grille, l'est par le mouvemenl lent et continu de toute la masse dans le même sens.

11 en résulte que Tappareil, au point de vue de la fumivoritë, ne laisse rien à désirer.

Nous ne pensons pas cependant que l'emploi s'en répande; son

prix d'achat d'un côté, et de l'aulre son entretien assez important, comme celui de tout appareil mécanique exposé trop directement à Taction du feu, n'étant pas compensés par une économie appréciable du combustible. Peut-être obtiendrait-on une certaine économie de main-d'œuvre, dans le cas où Ton aurait, non pas une chaudière unique, mais un groupe de chaudières utilisant ces appareils.

Dans un autre appareil fumivorc, très-ingénieux, étudié par M. Dumery, l'auteur se propose, moins de brûler la fumée formée, que de l'empêcher, pour ainsi dire, de se former. Son système consiste à opérer comme avec une flamme renversée (ce qui est impraticable avec la houille, parce ijue les barreaux de grille seraient trop rapidement détruits), tout en conservant à la flamme sa direc* tion ordinaire. A cet effet, chaque nouvelle charge de combustible, au lieu d'être superposée aux précédentes, est placée sur la grille même et au-dessous de celles-ci. Il en résulte que les premiers produits de la distillation d'une charge nouvelle ont à traverser une épaisseur de charbons incandescents, où ils se brûlent immédiatement. On obtient ainsi de bas en haut, et complètement, le résultat qu'on obtient horizontalement avec la grille ordinaire, en chargeant le charbon frais sur l'avant et repoussant à l'arrière le combustible incandescent. En outre, la grille est toujours très-propre, parce que le mâchefer est au-dessus du combustible et non au-des'^ sous. On l'enlève facilement au crochet.

Le mécanisme à l'aide duquel on exécute ce mode particulier de chargement est représenté figure 307. Il consiste en deux cornets fixes placés sur les côtés du foyer, que Ton remplit de charbon et dans lesquels agissent symétriquement des pousseurs. Ces pièces* qui peuvent être mues à la main d'une manière intermittente, ou d'une manière continue par une transmission venant de la machine, amènent successivement le charbon, en le soulevant, jusque dans le foyer, où se fait la combustion.

Cet appareil donne des résultats satisfaisants; mais il est bien complexe, et il ne paraît pas qu'il se soit répandu.

11 a été modifié, non dans son principe, mais dans son mécanisme, par M. Georges, ainsi qu'il est représenté figure 508. Ce système consiste à alimenter le foyer ù l'aide d'une vis verticale mo-

èyz COUliS DE UAGIUNES.

bile dans une gaine fixe, et plongeant dans une grande trémie mobile avec elle, qu'on entretient pleine de combustible.

L'appareil Georges me parait équivalent à l'appareil Duméry, au point de vue des effets, mais plus simple de construction. Toulefois il ne s'est pas répandu davantage.

C'est que l'un et l'autre, et probablement tous les autres appareils mécaniques que l'on pourra imaginer, n ont, en définitive, à résoudre qu une question (celle de la bonne combustion) qui peut l'être, on le répète encore, d'une manière beaucoup plus simple et plus pratique, et à peu près au même degré, da^is un foyer ordinaire bien proportionné confié à un bon chauffeur.

(8»4) On peut d'ailleurs, sans recourir à des moyens mécaniques, modider les foyers fixes, de manière à rendre plus facile, et en quelque sorte spontanée, de la part du chauffeur, l'application des règles d'un bon chauffage.

Nous pouvons citer ici :

l** Les grilles inclinées, en escalier, ou en gradins, de MM. de Marsilly et Chobrzinsky (fig. 509), particulièrement applicables aux menus charbons plus ou moins secs qui obstrueraient une grille horizontale ordinaire, ou qui se tamiseraient en trop forte proportion, à travers ses barreaux, si Ton augmentait leur écartement. liC chargement se fait sur le gradin supérieur, et l'on pousse le charbon successivement de gradin en gradin, à mesure qu'il devient plus incandescent.

Cette manière d'opérer rend l'appareil bien fumivore.

2° La grille Langen {fig. 510), qui ne diffère de la précédente que par la possibilité de charger à plusieurs étages.

S"" La grille Tembrinck, représentée figure 511 dans son application a une locomotive. Les caractères essentiels de celle grille sont le chargement à peu près conlinu, la progression graduelle des chaibons le long de la partie inclinée de la grille à mesure qu'ils s'enflamment, l'admission d'une certaine quantité d'air au-dessus du combustible sous forme d'une nappe plongeante, enfin la présence, dans la boite à feu, d'un bouilleur spécial placé de manière qu'il soumet tous les gaz à un brassage énergique, assurant leur

combustion complète avant leur arrivée dans le faisceau tubulaire. L'appareil ainsi détini revient en quelque sorte à une grille Tailfer, moins son mécanisme.

4" Le foyer fumivore de Siemens {fîg. 512), composé d'un plan incliné prolongé par une grille, sur laquelle la couche de combustible est assez épaisse pour quç le produit de la combustion soit de l'oxyde de carbone et non de Tacide carbonique. Le combustible, ainsi transformé en combustible gazeux, se rend par un carneau à rentrée de la chambre de combustion placée sous la chaudière; et là il est brûlé en acide carbonique, en se mêlant avec une quantité appropriée d'air atmosphérique.

5° L'emploi de foyers à courant d'air forcé, qui peut se faire soit avec une grille ordinaire, en chargeant une couche épaisse (de 0°'60, à 0"',80) de combustible, fermant le cendrier et soufflant au-dessous de la giHlle^ en même temps que d'autres buses soufflent au-dessus de la charge pour compléter la combustion. Ce système n*esl, à vrai dire, que le four Siemens avec courant d'air forcé.

On peut employer ce procédé sous une forme différente, en opérant la transformation du combustible en oxyde de carbone par la combustion dans des fourneaux à cuve ou des espèces de cubilots^ dont on tient le gueulard fermé, que l'on souffle avec des buses, et qu'on décrasse soit par un trou de coulée, soit par l'avant creuset, selon la consistance des résidus, qu'on peut, si l'on veut, rendre liquides à l'aide de fondants appropriés.

G"" EnQn l'utilisation des gaz perdus des hauts-fourneaux, appareils qui, abstraction faite du point de vue métallurgique, doivent être considérés comme ayant, non pour but principal, mais comme résultat, de fabriquer de l'oxyde de carbone.

Nous n'insisterons pas ici sur ces appareils, qui ne se rattachent que d'une manière trop indirecte au point de vue mécanique dont nous avons à nous occuper.

(8IS5) Nous nous bornerons à faire remarquer, en ce qui concerne la substitution d'un courant d'air forcé au tirage par une cheminée, qu ^ principe cette substitution, qui semble, au premier abord, une complicalion, n'est nullement irrationnelle, lonqu'il Il :28

434 COURS DE MAGHUSBS.

faut, pour assurer un tirage suffisant, laisser au gaz arrivant à la cheminée une température notablement supérieure à la limite qui pourrait être atteinte sans cette condition de tirage.

Cette limite \arie suivant les cas. Elle est la température tnême de la vapeur^ soit dans le cas théorique où Ton emploierait la compression finale pour donner cette température à Teau employée à Talimentation, soit dans le cas où, alimentant avec de Teau à unetem* pérature inférieure quelconque , cette eau serait directement envoyée dans le corps de la chaudière.

Elle est la température de cette eau d'alimentation^ lorsqu'on emploie un chauffage progressif de celte même eau dans une série de bouilleurs réchauffeurs.

L'écart entre la limite ci-dessus et la température nécessaire au tirage correspond à un ceilain nombre de calories que Von peut recueillir^ et qui sont perdues lorsqu'on emploie une cheminée de tirage.

L'économie réalisée est d'autant plus forte que l'écart est plus grand.

Ce qu*il faut comprendre, c'est que celte perte de calorie correspond, pour peu que l'écart soit un peu grand, à une réduction de consommation de combustible plus qu'équivalente à la dépense de force nécessaire pour produire le courant d'air forcé à l'aide d'un appareil quelconque de ventilation.

Il en est ici, en quelque sorte, comme de la ventilation d'une mine, qui peut se faire convenablement à l'aide d'un foyer, tant qu'elle n'exige qu'une faible élévation de température, et qui se fait préférablement avec une machine, dès que la dépression manométrique à produire atteint une certaine importance, et demande une notable différence de température [Cours d'exploitation^ n~ 568 et 569).

On emploierait certainement plus souvent le courant d'air forcé, si l'on appréciait plus exactement la valeur réelle du procédé, et si l'on ne se laissait pas aller trop racilement à une sorte de routine, que justifie d^ailleurs, dans le cas de la cheminée de tirage, l'avantage d'une installation qui n'emploie aucun mécanisme et qui est exemple de frais d'entretien et de tout chômage accidentel. On con-

çoil que le même motif qui fait préférer dans la pratique ordinaire un bon chauffeur à une grille mécanique quelconque, puisse faire préférer, quoiqu'avec moins de fondement, une cheminée bien pro* portionnée à un ventilateur.

Mais il n'en est pas moins utile de voir les choses comme elles sont réellement, et de reconnaître, en principe, que réchauffement de l'air, lorsqu'il n'est pas le but qu'on se propose, mais seulement un moyen de produire son déplacement, n'est pas un système recommandable au point de vue mécanique, dès que cet échauffement doit devenir notable.

(8IS6) Un poids donné de combustible étant brûlé sur une grille dans de bonnes conditions, pour le service d'une chaudière dont la surface de chauffe a une étendue appropriée, la puissance de vaporisation de cette chaudière, à toute pression, se trouve par là déterminée, ou du moins Ton n'a à prévoir que de très-faibles réductions de cette puissance à mesure que la pression augmente. Mais en général, cette pression n'est point un élément arbitraire pour une chaudière donnée. D'abord sa valeur maxima est nécessairement déterminée par la résistance donnée aux parois de la chaudière, et ensuite sa valeur normale est celle en vue de laquelle la machine à vapeur a dû être établie par le constructeur.

Il faut d'abord que, dans aucun cas, la pression maxima ne puisse être atteinte, soit par suite d'un feu poussé trop activement, soit par suite d'une interruption, ou d'un ralentissement dans la consommation de la vapeur.

Il convient en outre que la pression normale ne soit pas dépassée, et qu'en général, à chaque instant, le chauffeur puisse connaître la pression réelle, afin qu'il conduise son feu en conséquence.

(827) Pour limiter la pression, on emploie des soupapes de sûreté chargées directement, ou par l'intermédiaire d'un levier, de poids qui, en y comprenant celui du levier lui-même, correspondent à cette pression normale; les soupapes ainsi réglées commencent à souffler dès que cette pression est atteinte.

Dans les chaudières exposées aux déplacements et aux vibrations,

436 COtJRS DE MAGHIMES.

comme celles des bateaux marins et surtout des locomotives, le contre-poids est remplacé par la tension d'un ressort, qui agit dans une direction relative constante et dont la force d'inertie peut être négligée devant sa tension.

Ces deux genres de soupapes sont représentés figures Si 3 et 314. La figure 313 indique une tubulure qui sert à la fois pour la soupape de sûreté et pour un flotteur d'alarme^ dont nous avons parlé.

Chacune des soupapes doit avoir un orifice suffisant pour débiter au besoin, lorsqu'elle s'ouvre en grand, toute la vapeur que produit là chaudière quand le feu est poussé avec le maximum d'activité. Cette section de la soupape doit donc être en rapport avec l'étendue de la surface de chaufTe et avec la pression de la vapeur dans la chaudière.

Les anciens règlements déterminaient son diamètre par la formule

empirique d = 2,6 i / f, ,.^ , dans laquelle d est le diamètre

cherché, exprimé en centimètres, s la surface de chauffe en mètres

carrés, et n la pression totale dans la chaudière en atmosphères.

Il existe, en général, deux soupapes^ qui doivent être entretenues en bon état, afin qu'il yen ait toujours au moins une qui fonctionne, lors même que quelque circonstance imprévue (à laquelle d'ailleurs on devrait s'empresser de remédier), mettrait l'autre hors de service.

Différentes dispositions ont été proposées, pour mettre les leviers des soupapes hors de la portée des chauffeurs, afin de les empêcher de les surcharger ; ce qu'ils ont une malheureuse tendance à faire, soit lorsqu'elles commencent à souffler, par défaut de rodage, avant que la pression normale ne soit atteinte, soit lorsque quelque circonslance les conduit à pousser leurs feux plus vivement qu'à l'ordinaire. Mais on a généralement abandonné ces dispositions, qui n'étaient pas sans embarras lorsqu'il fallait toucher aux soupapes (ce qu'il est bon de faire de temps en temps pour s'assurer qu'elles ouent librement).

On se borne à surveiller les chauffeurs, qui restent d'ailleurs personnellement responsables des accidents qui pourraient résulter d'une surcharge de leurs soupapes ; et il peut être bon, en outre,

ACCESSOIRES DES GUAUD1ËRES. 437

de régler la pression de marche un peu au-dessous de la pression pour laquelle les chaudières ont été éprouvées et sont timbrées, afin de n'avoir pas de difficulté à empêcher qu'elles ne souillent dès qu'elles ne sont plus parfaitement rodées.

(81S8) Pour reconnaître, à chaque instant, la pression réellç dans la chaudière^ quand elle est au-dessous du maximum susceptible d'être accusé par le soulèvement des soupapes , on se sert d'un manomètre^ qui doit être, comme les appareils indicateurs de ni- Teau, placé en vue du chauffeur : il est gradué de manière à indiquer la pression effective de la vapeur dans la chaudière. Une ligne très-apparente marque sur l'échelle de l'instrument le point que l'index ne doit pas dépasser.

Ces manomètres peuvent être établis d'un grand nombre de manières. Ils peuvent être à mercure et à air libre; ce sont ceux dont il est le plus facile do mesurer avec précision les indications, la hauteur de la colonne de mercure devant être d'autant de fois 76 centimètres que la pression effective compte d'atmosphères.

Ils peuvent être à mercure et à air comprimé, ce qui les rend beaucoup plus courts, et, par suite, plus commodes à consulter dans les hautes pressions ; mais ils sont exposés à se déranger, et leurs indications sont d'autant moins précises, pour une variation donnée de la pression, que celle-ci est déjà plus forte. Ces indications sont d'ailleurs quelquefois difficiles à observer lorsque le tube de verre dans lequel se trouve l'air comprimé n'est pas tenu trèspropre.

L'appareil dont les indications sont les plus faciles à lire et qui est aujourd'hui le plus employé, est le manomètre Bourdon, ou manomètre métallique, qui est devenu d'un usage presque auss général, comme moj/en d'indiquer la pression^ que l'injecteur Giffard comme moyen d'alimentation,

II repose sur le même principe que les baromètres anéroïdes, c'est-à-dire sur la tendance qu'un tube méplat recourbé éprouve à se redresser, d'autant plus qu'il est soumis à une pression intérieure plus forte. Cette tendance résulte du gonflement qu'il éprouve par l'effet de cette pression intérieure, qui tend à augmenter le plus

possible la capacité à Tintërieur de laquelle elle agit, et, par conséquent, à lui donner une section transversale circulaire.

Si nous considérons (fig. 315) un tube creux méplat fermé en B, recevant par le point A la pression de la vapeur, et si nous appelons R et r les rayons des circonférences AmB et AnB, et e l'épaisseur du tube dans le plan de la figure, on a la relation

AmB R AmB — AnB R — r e AnB"~r * AnB "" r ""?

et Ton voit que si l'on néglige les variations de longueur de chacun des arcs AnB et AmB, ou du moins leur différence, devant les variations de la quantité e produite par le gonflement du tube sous di-

fi verses pressions, on peut dire que le rapport - est constant, ou que

le rayon r augmente proportionnellement à l'épaisseur a, c'est-à* dire que le tube se redresse^ ou que le point B se déplace dans le sens de la flèche, à mesure que le tube se gonfle sous une pression intérieure croissante.

Ce déplacement peut s'observer directement {fig, 316), ou par le mouvement d'une aiguille liée au point B par un système quelconque de leviers {fig, 317). L'aiguille parcourt les divisions d'un cadran gradué par comparaison avec un manomètre étalon à mercure et à l'air libre. L'expérience prouve que les déplacements de l'aiguille sont sensiblement proportionnels aux pressions, comme le sont d'ailleurs, en général, toutes les déformations produites par des forces agissant sur des pièces quelconques qui tendent à y résister, quand ces déformations ne sont pas permanentes, ou que la limite d'élasticité n'est pas atteinte.

{SItB) La vapeur destinée à fonctionner dans une machine, après avoir été formée en quantité et sous une pression déterminée, doit avoir une autre qualité, c'est d'être convenablement sèche, ou de n'entraîner avec elle que le moins d'eau possible à l'élat de gouttelettes liquides. En fait, il est assez rare qu'elle en renferme moins de 6 à 7 pour 100 de son poids.

Les conditions propres à réduire cette quantité d'eau entraînée

sont d'avoir dans la chaudière une ébuUition tranquille, ce qui suppose une grande surface libre du liquide, relativement à la surface de chauffe, puis un grand réservoir de vapeur, relativement au volume de vapeur débité à chaque coup de piston, et enfin la surface de chauffe la plus active placée de préférence vers la partie supérieure.

A ces points de vue, on peut dire que lesjchaudières cylindriques horizontales sans bouilleurs auraient sur toutes les autres un certain avantage.

On peut d'ailleurs, pour une chaudière donnée d'un système quelconque, arriver à réduire Teau entraînée par divers artifices, qui consistent, soit à vaporiser cette eau, soit à la séparer mécaniquement avant son entrée dans le tuyau d'admission.

Le premier résultat s'obtient par remploi des appareils que Ton nomme des surchauffeurs de vapeur.

Un surchauffeur de vapeur est formé soit par le réservoir môme de vapeur, soit par des tuyaux spéciaux placés, tantôt entre la chaudière et le réservoir de vapeur qui en est distinct, tantôt après ce réservoir à Torigine du tuyau d'admission.

D'après ce qu'on a vu (n** 51^4 et suivants), le séchage de la vapeur n*agit pas directement sur le coefficient économique de la machine, et théoriquement le seul changement entre l'emploi de la vapeur sèche et celui de la vapeur humide serait de conduire à augmenter un peu, dans le second cas, la vitesse de la machine; mais nous avons vu (n"" 574) que cette humidité a certains inconvénients pratiques, et qu'il convient de la limiter le plus possible au départ, pour qu'elle ne s'ajoute pas à celle qui résulte des condensations ultérieures nécessairement produites par le refroidissement et par la détente.

D'autre part, nous avons vu également (n'' 6î89) dans quelles limites fort restreintes sont les avantages que l'on pourrait théoriquement retirer du surchauffage de la vapeur, avantages qui seraient rachetés, en pratique, par l'augmentation des refroidissements et des frottements et par la chance du grippement des surfaces frottantes; d'où il résulte que Ton doit se contenter habituellement de sécher la vapeur et non de la surchauffer, et qu'il peut même con-

venir de ne pas la sécher intégralement^ afin de mieux lubrèfier

les surfaces frottantes et de prévenir leur échauffement anormal.

Les appareils dits surchauffeurs sont donc plus proprement des

appareils sécheurs. Réduits à ce rôle, et en supposant qu'ils aient à

vaporiser en moyenne 8 pour 100 d'eau liquide à 5 atmosphères ou

à ISS'^.S^, la quantité de chaleur à leur communiquer serait, d'après

455 05 le n^ 608, la fraction 0,08 x 57^0^= 0*059 de la chaleur em-

ployée à former la vapeur contenue dans le mélange.

Tel devrait donc être le rapport entre les quantités de chaleur transmises, d'une part, à la surface de chauffe de l'appareil sécheur, d'autre part à la surface de chauffe de la chaudière.

On doit donc se borner à ne niettre la première en relation qu'avec les deiniers carneaux parcourus par les gaz se rendant à la cheminée. On est, d'ailleurs, d'autant plus certain par là que la vapeur ne pourra jamais élre surchauffée à un degré nuisible, quand même elle serait arrivée accidentellement plus sèche qu'on ne le suppose.

En rapprochant ce résultat de ceux qu'on a trouvés au chapitre précédent, sur la rapide décroissance de l'efficacité du mètre carré de surface de chauffe à mesure qu'on se rapproche de la cheminée en s'cloignant du foyer, on voit que l'appareil de séchage de la vapeur doit avoir une surface de chauffe égale au plus au quart de la surface de chauffe totale de la chaudière. Le plus ordinairement celte proportion n'est pas atteinte, et l'appareil, loin d'être un surchauffeur, n'est pas même un sécheur complet, et il n'a, par conséquenl, qu'une très-faible efficacité.

(830) Le système employé pour se débarrasser mécaniquement de l'eau entraînée avec la vapeur, consiste généralement à disposer les choses pour que (sur un point de son parcours) la vapeur soil astreinte à se mouvoir circulairement avec une grande vitesse. Les molécules d'eau sont rejetées à la circonférence extérieure, entraînées par l'action de la force centrifuge et soustraites à l'action du courant. Elles se déposent en gouttelettes liquides et retournent au générateur.

C'est exactement le principe employé dans les locomotives qui brûlent du bois, pour empêcher les charbons légers d'être entraînés au dehors par le tirage de la cheminée ; ces appareils sont connus en Amérique, sous le nom de Sparks-Arresters (littéralement arrêteétincelles). La fig. 318 représente une disposition qui peut être éta* blie dans le dôme de vapeur pour produire Teffet indiqué.

(881) Le dernier accessoire dont nous ayons à parler est la prise de vapeur proprement dite, c'est-à-dire le point d'où part la vapeur pour entrer dans le luyau qui la conduit à la machine.

En principe, remplacement de cette prise de vapeur doit satisfaire à des conditions qui ne sont pas toujours concordantes :

4** Être au-dessus des points de plus active vaporisation ;

2"" Être aussi loin que possible de la surface de l'eau ;

S"" Être aussi près que possible des cylindres dans lesquels elle doit agir.

La première condition se comprend d'elle-même; la seconde a pour objet de donner aux filets de vapeur plus de chance de se trouver débarrassés des gouttelettes liquides qu'ils entraînent. C'est pour satisfaire à la seconde que l'on établit souvent des dômes de vapeur en saillie sur le dessus de la chaudière. Ces dômes sont utiles, bien qu'exposés aux refroidissements, et quoique leur volume puisse paraître insignifiant relativement au volume total réservé à la vapeur dans la chaudière. La première et la troisième sont incompatibles dans les locomotives, les cylindres étant en avant et la boite à feu à l'arrière. La première est habituellement sacrifiée à l'autre.

Dans les batteries de chaudières fixes, desservant une machine ou un ensemble de machines, la prise de vapeur est commune ; un gros tuyau passe transversalement au-dessus du massif, et s'embranche sur une grosse tubulure de chaque chaudière {fig. 319). La tubulure porte une soupape que l'on ouvre ou ferme à l'aide d'un pas de vis, ou bien qui est reliée à un levier mobile autour de son point milieu. Un contrepoids placé tantôt à lune, tantôt ù l'autre extrémité, assure l'ouverture de la soupape quand la chaudière fonctionne, et sa fermeture, quand on veut l'isoler pour les nettoyages et les réparations. '

Le tuyau transversal doit présenter sur sa longueur un ou plusieurs joints compensateur a y pour prévenir les poussées dues aux dilatations ; on peut encore remplacer ces joints par. un bout de tuyau courbe en cuivre. Cette forme courbe se prête facilement i des variations de longueur dans la corde de Tare, et assure au système, dans le sens longitudinal, l'élasticité nécessaire.

Indépendamment de la prise de vapeur sur la chaudière, on a généralement près de chaque machine, à portée du mécanicien, m appareil que l'on désigne souvent, et assez improprement, sous le nom de régulateur, qui sert à admettre la vapeur dans le tuyau même qui conduit à l'appareil de distribution de la machine.

Lorsqu'il s'agit d'une machine de rotation marchant à une vitesse uniforme dans un sens constant, on peut n'avoir, pour l'admission, qu'une soupape ordinaire, comme celle de la prise de vapeur sur la chaudière ; quelquefois, pour les machines peu importantes, la sou* pape est remplacée par un robinet ordinaire.

Mais s'il s'agit soit d'une machine à simple effet, dont la course demande à être réglée avec une grande précision, soit d'une machine de rotation dont on doit faire varier à volonté le sens du mouve^ ment et la vitesse (machine d'extraction ou de navigation, et locomotive), l'appareil peut étro, dans le premier cas, une soupape à gorge, dont on règle l'ouverture à l'aide d'un pas de vis, et, dans le second cas, de préférence un tiroir, que le mécanicien fait mouvoir à l'aide d'une manette ou d'une poignée de manivelle.

On peut aussi employer, pour faciliter la manœuvre, une soupape équilibrée, telle que celle de la fig. 320.