III. Des chaudières

Les parois du foyer des locomotives sont toujours formées de doubles enveloppes métalliques qui contiennent de l'eau dans leur intervalle. Cette disposition est indispensable pour proliler de toutes les surfaces qu'il est possible de mettre directement en contact avec les sources d'où émane la chaleur , et éviter d'exposer à son action des surfaces qui n'étant pas continuellement refroidies par l'eau , seraient déformées en peu de temps et détruites par l'oxydation.

Ces surlaces, au milieu desquelles la combustion a lin., remplissent donc l office de chaudières ; elles ctsT. en <ffet , la continuation et contribuent d'une manière lr.Cn,,;! santé à l'évappration , à cause de leur loi nage uc ï7o u du foyer ou l'intensité du calorique est la plus gra, de F « doivent donc être établies avec L méme S P pStfous nue es chaudières , puisqu'elles sont appelées de même à résister à toute la pression de la vapeur.

Les chaudières destinées à travailler à hante pression «nni ord 1 „ airem e„t terminées par des surfaces courlT „ les points desquel es la vapeur exerce une égale pression • mais .1 n'est pas aisé d'adopter celte disposition pour les en ' vdoppcsdu foyer. Il faut alors nécessairement eÇlov^ de's surfaces planes , ce qui augmente beaucoup la diflirullé

ipS ,on vapeur est ^ à p' usicurs «<°>° :

J!f diffi « uI '««c donner une trop grande dimension au fourneau et le besoin de conserver au foyer le plus d'étendue possible , forcent de réduire à 0»,07 . à 0" OS ni il,,. ! Plus à 0-.10, l'intervalle rempli dw'qlue'ïol e ,rc les enveloppes extérieure et intérieure. Cette dernière m.î reçoit le premier coup de feu avec toute l'intensité de châlJur

t q iZKn PPC , ! n bUS,i . Dn dB «*«. «««tennine l'évaporation d une quantité d eau bien plus considérable , eu ésard à sa surface , que le reste de la chaudière. 8

» après les expériences faites en Angleterre par M Robert Slephcnson , i résulte que la quantité d'eau évaporée par les surfaces qui enveloppent le foyer , s'élève Tà l% ki log. par mètre carré et par heure t. J ' à 1-2 kl "

Dans les coups de feu, la violence de l'ébullition est elquefois s. grande , il se forme derrière l'enveloppe i» leure en contact avec le foyer une telle quantité Tapeur , que l'eau n'ayant pas le temps de la remplacer lZ surfaces s'échauffent et arrivent quelquefois La vapeur exerce alors sur le métal une pression à ïaaueïle çn cet état, il ne peut résister; il en résulte deVS * intérieures c des déformations quipourraient causas c , posions , s. les l.ssures qui se forment . en donnant issue à la vapeur , ne permettaient pas aussitôt à l'eau de venfr refroidir de nouveau les surlàces. r

• Trtt.Hd^machi.wlocnutivu, G. de Pointeur , p. eio

qu térieur

Cet accident est fréquemment arrivé aux machines que j'ai fait établir au chemin de fer de Saint-Etienne. Pour le prévenir , je faisais arriver l'eau d'alimentation derrière les • points où le feu était le plus violent; j'avais aussi donné successivement plus d'écartement aux deux enveloppes du foyer ; mais je n'ai jamais pu réussir à parer à cet inconvénient aussi parfaitement que je l'aurais désiré.

On emploie la tôle ou le cuivre pour les chaudières et les enveloppes du foyer. Ce dernier métal est préférable au premier à cause de sa durée , de la plus grande facilité qu'il

}>résentc pour les réparations , et de sa valeur intrinsèque orsque les chaudières sont hors de service. Comme le cuivre Jaminé est ordinairement moins pailleux , plus sain et mieux fabriqué que les feuilles de tôle , j'ai l'habitude , dans la pratique , de me contenter de lui donner la même épaisseur que j'aurais adoptée pour la tôle , bien que la cohésion du cuivre soit moindre que celle du fer.

On évalue l épaisseur qu'il convient de donner aux parties de la chaudière qui sont des surfaces de révolution , en déterminant la pression que la vapeur exerce sur un anneau ayant pour largeur l'unité que l'on a prise pour point de départ , et la comparant avec la section du métal qui y correspond.

Soit ACBD (pl. 6 , fig. 33) , la section d'une chaudière circulaire ayant 0 m ,80 de diamètre ; la pression qu'exerce la vapeur sur les deux parties ACB , ADB pour faire rompre le métal aux points A et B , est composée de la somme de toutes les pressions CD , GH , EF , etc. , dans le sens des diamètres , décomposées dans les directions DC , GF , EH , perpendiculaires à la section AB.

Si nous considérons la pression de la vapeur sur une portion infiniment petite de la circonférence sy , et que l'on tire les lignes sx , xy perpendiculaires aux rayons AB , CD , on pourra considérer le petit arc sy comme représentant l'intensité de la pression dans la direction de GH.

Si l'on transporte sy' sur GH , et que l'on décompose la pression exercée en sy , représentée par sy , suivant sx , xy parallèles aitx directions AB , CD , la composante sx représentera l'effort de la vapeur pour faire rompre la chaudière suivant la section AB , et xy suivant CD. Tirant ensuite les ligues sy' , xy' perpendiculaires et évidemment égales à sx , .ry , prolongeant x y , sx , jusque sur le diamètre AB , on Kura tu — x's =■ sx.

La pression exercée par la vapeur sur sy' , décomposée suivant CD , pour faire éclater la chaudière , sera donc exprimée par tu : et comme on peut faire le môme raisonnement pour tous les points de la circonférence , on en conclut que la somme de toutes les pressions sera égale au diamètre AB.

Partant de là , supposons que les chaudières soient destinées à travailler habituellement sous une pression de quatre atmosphères , et que l'administration exige quelles soient éprouvées en les soumettant à une pression trois fois plus considérable , ou de douze atmosphères , soit 12 kil. par centimètre carré ; la section AB ayant O^O de longueur sur 0 ",01 de largeur , représentera une surface de 80 centimètres carrés , ce qui , à raison de 12 kil. par chaque centimètre , équivaut à une pression totale de 960 kil.

Si l'épaisseur de la chaudière est de 6 millimètres, les deux parties AB ayant chacune 0,01 ou 10 millimètres de longueur , la section de métal qui devra résister à cet effort sera de

10 X 2 X 6 = 120 millimètres carrés, soit : ~ = 8 kil par millimètre carré daus l'épreuve , et 3 kil. environ pendant le travail habituel. C'est à peu près la règle que je suis ordinairement dans la pratique ; je pense cependant que l'on pourrait sans inconvénient dépasser un peu cette limite, et la porter, pour le fer et le cuivre, à 4 kil. par millimètre carré, et môme à 5 kil. , lorsqu'on a pu s'assurer de la qualité et de la bonne fabrication des feuilles de tôle ou de cuivre que l'on a intention d'employer.

Le mécanisme du calcul indique que les pressions croissent comme les diamètres; il faut donc donner plus d'épaisseur aux chaudières , en raison directe et composée de leurs dimensions et de la pression de la vapeur.

Il est rare que les chaudières présentent , dans tous leurs points , des surfaces courbes disposées de manière à ce que le métal oppose à la vapeur le plus de résistance possible ; ainsi les enveloppes du fourneau , formées presque entièrement par des surfaces planes , les tubes bouilleurs qui doivent résister à une pression en sens inverse de celle des chaudières , c'est-à-dire de dehors en dedans, etc. , sont , pour cela , dans des situations très-défavorables; Le calcul des dimensions qu'il faut donner au métal devient alors si compliqué et si diilicilc , et ses résultats peuvent être tellement di-joués par

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de j circonstances et des considérations particulières , qu'il vaut mieux y suppléer instinctivement par l'habitude et l'exemple du passé.

La pression de la vapeur , dans ce cas > tend toujours à ramener la forme de la chaudière à un solide de révolution ; pour y obvier, on lie entre elles les deux enveloppes du foyer ou toutes les autres surfaces planes au moyen $ entretoises en fer espacées les unes des autres de 12 à 15 centimètres, de manière à les maintenir dans la position qu'elles doivent conserver. On place aussi , dans l'intérieur de la chaudière , une tringle de fer qui retient les deux fonds , et empêche la vapeur de forcer les assemblages des tubes bouilleurs, inconvénient qui détermine des fuites par où s'échappe l'eau contenue dans la chaudière.

On doit se hâter, aussitôt que cet accident se manifeste,' de porter un prompt remède aux perles de la chaudière , auclque légères qu'elles soient ; elles présentent d'autant plus de dangers qu'elles sont plus faibles; lorsqu'elles sont réduites à de légers suintements, l'eau qu'elles produisent ne peut s'opposer , par son évaporation , à l'élévation de température du métal,; elle est alors décomposée par ce métal qui passe à l'état d'oxyde en absorbant l'oxygène de l'eau , tandis que son hydrogène concourt , par sa combustion , à élever vers ces points la température du foyer.

Lorsque l'eau coule avec abondance, il y a d'autant moins de danger pour les chaudières, que le ralentissement de la combustion fait sentir la nécessité d'une prompte réparation , et que les surfaces métalliques voisines du point par où l'eau s'échappe, étant continuellement refroidies, ne sont pas exposées a éprouver d'altération.