CHAPITRE V

UACHIKES FIXES A VAPEUR d'eAD

Observations générales.

BlMorlqne des machiner A vapeur. — LeS faits relatifs à

lliiî^loire des machines à vapeur sont présentés dans les divers

''"ailùs de physique et nous ne pensons pas qu'il y ait lieu de

fe rappeler ici ; ces études rétrospectives ne nous paraissent

point d'ailleurs comporter un grand intérêt industriel, ni même

scienlilique. On ne saurait évidemment attribuer à une seule

personne Tinvention des machines à vapeur, et, si nous avions

à faire Thisloire de cette grande découverte, nous ne pourrions

lessayer qu'en divisant en trois groupes les hommes dont

le nom se rattache d'une manière quelconque à l'emploi de

relie force nouvelle.

Dans le premier groupe, on comprendrait les hommes qui ont signalé quelques faits relatifs à la vapeur d'eau et à sa (orre expansive, mais sans indiquer les moyens d'en tirer

ys DES MACHmes a yapëuh.

parti, ou sans laisser de traces sur les moyens qu'ils avaient pu imaginer. Dans ce groupe on inscrirait les noms de :

iléron d'Alexandrie (20 ans avant Jésus-Christ) ;

Blasco de Garay, capitaine catalan (1543) ;

Salomon de Caus (1615) ;

Brama (1629);

Marquis de Worcester (1665),

Le second groupe reunirait les hommes qui ont tenté de faire passer dans le domaine des faits des idées jusqu'alors spéculatives. En tète de ce groupe figureraient :

Denis Papin ; Sébastien r4Ugnot ; Savery ; Newcomen ; Fulton.

Quelle que soit la part que Ion veuille attribuer à chacun de ces honunes, nous pensons qu'ils auraient de la peine à reconnaître leur œuvre dans les grandes machines qui donnent la vie & nos ateliers, dans les machines des paquebots transatlantiques ot dans nos puissantes locomotives.

Le troisième groupe enfin comprendrait les hommes qui ont fait de la machine à vapeur le premier serviteur de l'homme. En tête de la liste, et bien en avant de tous, on lirait les noms de Watt et de SIeplienson, et, s'il fallait absolument joindre le nom d'un homme à celui de la machine à vapeur, nous n'hésiterions pas à prononcer le nom de Watt. La machine fixe et la machine de bateau sont sorties tout entières des mains de re grand homme. Après avoir essayé bien des modifications, on considère aujourd'hui comme un véritable progrès le retour aux machines simples, proposées par Watt, mais exécutées avec les moyens mécaniques si puissants que nous possédons et que Watt n'avait pas à sa disivosition.

MACUDŒS FIXES À VAPEUR D*EâU. 90

Opinion exprimée pmr Sndl-Cnrnot. — En 1824, Sadi-Carnot

écrivait :

« La découverte des machines à feu a dû, comme la plupart des inventions humaines, sa naissance à des essais presque informes, essais qui ont été attribués à diverses personnes et dont on ne connaît pas bien le véritable auteur. C'est, au reste, moins dans ces premiers essais que consiste la véritable découverte, que dans les perfectionnements successifs qui ont amené les machines à feu à Tétat où nous les voyons aujourd'hui. II y a à peu prés autant de distance entre les premiers appareils où Ton a développé la force expansive de la vapeur et les machines actuelles, qu'entre le premier radeau que les hommes aient formé et le vaisseau de haut-bord. »

Appliquées aux machines que l'on connaissait en 1824, ces paroles caractérisent une situation toujours vraie. Avec le dé- Teloppement de l'instruction professionnelle, la machine à vapeur est devenue une œuvre collective, et les améliorations dues à la patiente observation des ouvriers qui font mouvoir ces machines, aussi bien qu'à l'étude des ingénieurs et des constructeurs, iront sans cesse croissant, sans qu'on puisse, sauf de rares exceptions, associer un nom propre à chacun de ces perfectionnements.

Ordre A «olvre dans Tétnde des machines A vapeur. — L é-*

lude de la machine à vapeur ne saurait consister aujourd'hui dans la description successive des modèles proposés par les constructeurs : adopter une telle marche, ce serait s'engager dans un labyrinthe sans issue, et il est indispensable de choisir un ordre, en quelque sorte philosophique.

Nous proposons Perdre suivant, basé sur la marche de la vapeur dans les appareils qui utilisent sa force expansive :

r Génération de la vapeur;

2" Distribution, marche et échappement de la vapeur ; condenseurs, réchauffeurs ;

ô" Transmission du mouvement.

lit KS 1US3I3 A flKn

i ï^ " Côèntân ée h

— Le proUème à résoudre pour toute machine à inpefir d'eau est cdui-ci :

Prodoire en un temps donné, et a^ec b moindre dépense possible en charbon, la quantité de ^peur nécessaire au travail demandé à la machine.

Les conditions de la solution à chercher sont très-diflerentes, selon qu*il s*agit de machines fixes, de machines de bateaui, de machines locomotives.

Dans les machines fixes, on a de grandes surfaces disponibles, la possibilité d'établir des fondations, et d'employer comme matériaux la pierre de taille, la brique, le pisé, etc. On peut enfin obtenir, au moyen de grandes cheminées, un tirage naturel.

Dans les machines de bateaux et les machines locomotives, au contraire, on ne dispose que d*un espace restreint ; les fondations sont impossibles, et on doit avoir recours à des moyens artificiels pour activer 1^ tirage.

Malgré ces différences considérables, il reste un certain nombre de questions communes à toutes les chaudières; nous les traiterons dans ce chapitre. Les détails concernant les chaudières de bateaux et les chaudières de machines locomotives seront donnés dans les chapitres consacrés à ces machines.

Les questions relatives a la qualité de Teau, ainsi que celles qui conccrnenl la nature des métaux employés pour enveloppes, seront également traitées séparément.

II ne nous parait pas ulile de chercher à donner une définition de la chaudière ; Tidée que comporte ce mot est comprise par tout le monde. Il en est de môme des diverses parties de la chaudière et de son foyer, et chacun sait aujourd'hui ce qu'il

faut entendre par chambre de vapeur ^ foyer ^ surface de chauffe directe ou indirecte^ cameaUy grille^ cheminée.

Le but qu'on doit se proposer, dans le choix de la forme à donner à une chaudière, c'est d'obtenir, à égalité de poids de métal, la plus grande résistance possible.

Le nombre des formes données aux chaudières est considérable, et la description des divers modèles ne présenterait qu'un intérêt très-secondaire.

Nous ne parlerons pas non plus des chaudières à basse pression ; chaudières dans lesquelles la vapeur travaille à des pressions peu supérieures à celles de l'atmosphère, et dans lesquelles, par conséquent, les déformations de l'enveloppe sont peu à redouter.

Pour les chaudières à haute pression, l'appréciation des causes qui tendent à déformer une chaudière a conduit à l'emploi presque général des chaudières cylindriques.

Ces causes sont au nombre de trois :

Le poids du métal formant la chaudière ;

Le poids de l'eau qu'elle contient ;

La force élastique de la vapeur.

Les deux premières causes sont très-faibles comparativement à la troisième, et la résistance à la pression causée par l'expansion de la vapeur reste la seule à obtenir. Mais dans cet équilibre entre la résistance de l'enveloppe et la pression de la vapeur, il importe de faire une première distinction entre l'équilibre stable et l'équilibre instable. Si la forme donnée à l'enveloppe est telle que la moindre déformalion causée par la pression de la vapeur entraîne la destruction de cette enveloppe, on se trouve évidemment placé dans les plus mauvaises conditions. Il fiiut, au contraire, chercher des combinaisons dans lesquelles les déformalions accidentelles que peut subir l'enveloppe soient combattues par la pression môme de la vapeur. Les pressions qui s'exercent de l'extérieur vers l'intérieur d'un vase fermé répondent au premier cas, celui de l'équilibre in-

103 DES MAGIINES A VAPEUR.

stable ; tandis que les pressions inverses, cest-à-dire celles qui s'exercent de Tintérieur vers l'extérieur, répondent au second cas, celui de Téquilibre stable.

Le maximum de résistance serait donc donné par une sphère contenant de la vapeur, toutes les tendances à la déformation étant combattues par la pression même de la vapeur. Malheureusement, et malgré de nombreuses tentatives, le problème d'exécuter industriellement de grandes chaudières métalliques de forme sphérique doit être considéré comme non encore résolu •

A défaut de forme sphérique, la forme cylindrique répond, pour toutes ses parties curvilignes, à la condition que nous venons de décrire pour l'équilibre instable, et elle est adoptée aujourd'hui d'une manière à peu près générale. Les bases du cylindi^e seules doivent être consolidées, mais dans beaucoup de cas on est arrivé à les remplacer par des calottes hémisphériques.

IHvlaloa des chaadiéres par rapport A la podhiom eu fajcr. —

Les chaudières se divisent naturellement en deux catégories : les chaudières à foyer extérieur, et les chaudières à foyer intérieur.

L'emploi du foyer intérieur se rattache a l'étude des perfectionnements apportés aux machines : on a évidemment commencé par mettre sur le feu le vase contenant l'eau a vaporiser.

ChaudUéres à foyer extérieur. — ToutC cliaudièrC h foyer

extérieur se compose essentiellement d'un vase métallique posé sur un fourneau en maçonnerie de briques; des grilles fixes reposant sur la maçonnerie supportent le combustible, et des carnoaux permettent à la flamme de longer les parois latérales de la chaudière ; enfin, une grande cheminée active le tirage et porte les gaz de la combustion & une hauteur suffisante pour que leur diffusion dans l'air n'ait point d'influences nuisibles. Des soins tout particuliers doivent être apportés à la conslruclion des fourneaux, et l'on ne doit pas songer à réaliser, sur la qualité des matériaux, des économies presque toujours

MACHIlfES FIXES A YAPEIR D'EAU. . 103

insignifiantes el susceptibles d*entrainer des chômages fréquents par la nécessité des réparations. Les parties exposées à Taclion de la flamme sont établies en briques réfractaires.

cii««diéred« Watt. — LachaudiércdeWatt, désignée quelquefois à cause de sa forme sous le nom de chaudière à chariot ou à tombeau, se compose d'une partie cylindrique supérieure, de deux faces latérales concaves et d'une partie inférieure également concave.

Cette chaudière, sudisante pour produire delà vapeur & basse pression, se prête beaucoup moins bien à la production de Tapeur sous les pressions élevées, les faces planes des extrémités, ainsi que les faces latérales concaves tendant h se déformer très-rapidement.

De nombreuses explosions constatées dans les mines munies de ces chaudières ont fait abandonner ce système presque complètement en France ; il n'est conservé en Angleterre que pour les machines de Comouailles, qui emploient la vapeur à basse pression.

Cliaadlére eyllndriqae de Weolf mwee o« ••■• Iboaillevrs. ——

Leschaudièresde Woolf consistent en un seul cylindre, terminé par deux calolles hémisphériques : elles répondent par conséquent, aussi bien que possible, aux conditions que nous avons indiquées pour la meilleure forme à réaliser au point de vue delà résistance; mais malheureusement la surface de chauffe disponible est faible, et ces chaudières vaporisent moins bien que les chaudières à tombeau. On a pu remédier à cet inconvénient par l'emploi des bouilleurs.

Les bouilleurs sont des cylindres analogues au cylindre primitif de Woolf, mais d'un diamètre moindreet réunis au cylindre principal par des tubes de communication ; ces cylindres sont entièrement plongés dans la flamme, et leur surface totale est utilisée comme surface de chauffe.

On dispose ainsi, au-dessous du cylindre principal, un, deux ou (rois bouilleurs. La possibilité de les remplacer dans un

temps très-court et pour ainsi dire sans chùmage de l'usine, facilite l'enlèvement des dépôts, et la chaudière, préservée des coups de feu, se conserve pendant un temps plus long.

L'expérience ne s'est pas prononcée en faveur de remploi de trois bouilleurs; cette disposition oblige à donner à la grille une grande largeur, et elle permet l'introduction d'une trop grande quantité d'air, ce qui refroidit le foyer. Les chaudières à deux bouilleurs doivent être préférées, et elles sont, en France, d'un usage presque universel.

Les dimensions les plus ordinaires sont les suivantes :

Diamètre de la chaudière principale. . . . 1",00 à 1",20:

Diamètre des bouilleurs 0'",40 à (r,60;

Longueur commune 6'",00 à 8* ,00.

Enfin les bouilleurs ont été parfois disposés latéralement i la chaudière : les axes des divers bouilleurs sont alors situés dans un même plan vertical, et des tubes verticaux les mettent en communication les uns avec les autres ; la flamme et la fumée circulent le long de ces bouilleurs. L'eau arrive froide au bouilleur inférieur, s'échaurfe en traversant la série des bouilleurs ainsi étages et arrive dans la chaudière à une température déjà très-élevée. Dans les chaudières ordinaires, au contraire, Feau d'alimentation refroidit toujours la chaudière principale.

Le nombre des bouilleurs latéraux a été réduit à trois et à deux. L'avanlage principal de cette disposition est l'enlèvement facile des incrustations ; mais la chaudière reste exposée à un coup de feu.

Au point de vue de la capacité de vaporisation et de l'économie de combustible, les bouilleurs latéraux ne paraissent pas pri*senter d'avantages sur les bouilleurs inférieurs.

Réehavffeara. — Lcs bouillcurs latéraux, dont nous venons de parler et dans lesquels circule l'eau froide, sont quelquefois désignés sous le nom de réchanffeurs^ et on les multiplie de façon que la fumée se dépouille le plus possible de sa chaleur avant d'élre lancée dans l'atmosphère.

M. Ilirn a construit, au Logelbach, des réchauffeurs qui se composent de 36 tuyaux droits, réunis par des coudes demicirculaires ; la longueur de chacun de ces tuyaux est de 2 mètres, leur diamètre intérieur 0'",155, leur diamètre extérieur 0",19; Peau effectue ainsi un parcours d'environ 100 mètres avant d'arriver à la chaudière. La surface de chauffe de cet appareil s'élève à 69 mètres. Toutefois la valeur de cette surface, au point de vue calorifique, n'est évidemment pas la même que celle des bouilleurs et du corps principal de la chaudière, et il y a lieu de faire à son égard une réduction dont Texpérience seule peut indiquer Timportance.

Des observations très-minutieuses ont montré que Teau d'alimentation gagnait 40 à 50° dans son passage à travers le réchauffeur; elle entrait à 17 ou 20** et sortait à 63 ou 65**. La température de la fumée, par contre, s'abaissait de 90 à 100** de l'entrée à la sortie de l'appareil réchauffeur.

On désigne aussi sous le nom de réchauffeur ^ de régénérateur^ de multiplicateur^ des appareils ayant pour objet de vaporiser Teau entraînée par la vapeur ; ils consistent tous dans des tubes que l'on fait revenir soit dans le foyer, soit dans les gaz à leur sortie de ce dernier.

Chaodières à foyer Sntériear. — LcS maSSifs de maÇOnncric

employés dans la construction des chaudières à foyer extérieur absorbent évidemment une partie de la chaleur dégagée dans la combustion des gaz, et cette chaleur est perdue pour la vaporisation. On a cherché à faire disparaître cette perte, en plaçant le foyer dans une enveloppe métallique plongée au milieu même du liquide. Celte idée a donné lieu aux chaudières cylindriques à un ou deux bouilleurs intérieurs. Le bouilleur ainsi placé au milieu de la chaudière est soumis à l'action de la vapeur agissant de l'extérieur vers l'intérieur et se trouve dans les conditions d'équilibre instable que nous avons définies. Aussi a-t-on eu d'assez nombreux accidents causés par Técrascmenl de ce luIc intérieur, l'affaissement ou collapse, comme

disent les ingénieurs anglais. On a diminué ces chances de destruction en diminuant le diamètre du bouilleur, et c'est pour ce motif que M. Fairbairn a conseillé l'emploi de deux bouilleurs d*un plus petit diamètre. Cet ingénieur éminent considère la chaudière ainsi disposée comme une des plus résistantes qui aient été construites.

La chaudière à foyer intérieur, portant ainsi sa grille et tous ses accessoires, est très-facile à transporter d^un point h un autre dans un chantier; elle roule sur elle-même sans subir aucune avarie, tandis que les autres chaudières ne peuvent être déplacées qu'à grand renfort de bras et de leviers. Pour rinstallation, il suffit de la poser sur deux appuis et d'y ajouter une cheminée pour la mettre en service ; à cet égard, elle peut être extrêmement utile dans les travaux publics qui ne com* portent que des installations provisoires.

Chavdiéres ndxtefl A foyer iatérievr et * eanaeawK e»téglew .

— Dans les cliaudières que nous venons de décrire, les gaz de la combustion sont perdus dans l'atmosphère après un parcours très-faible, puisque ce parcours est égal & la longueur du bouilleur; ils ont donc encore une température très-élevée et on perd une partie de la chaleur produite. On a diminué cet inconvénient en dirigeant ces gaz dans des carneaux latéraux h la chaudière, de manière à échauffer les parois de cette dernière. Nous ne décrirons pas toutes les combinaisons qui ont été proposées à cet égard et qui reposent toutes sur le même principe. Dans les chaudières destinées ù faire mouvoir des manèges à mortier, des machines de puits, de souterrain, nous avons employé avec succès des carneaux formés d'une chemise de briques réfractaires noyée dans un massif de terre h pisé bien baltuc. Nous avons eu ainsi des massifs compactes très-économiques et dont la construction n'exigeait qu'une précaution, celle d'employer de la terre bien sèche.

C^andUéres mixte» à foyer extérieur et A boiillleiirs latérlevra.

— M. Fairbairn, dans ses lectures à l'Association de Manchester,

MACIJIXES FJXES A VAPEUR D'EAU. J07

i recommandé Temploi de chaudières mixtes connues sous le lom de chaudières de Butterley et qui se composent d*une partie intérieure assez semblable à une chaudière a tombeau, et d*une partie postérieure comprenant deux bouilleurs intérieurs. La grille est posée sous la partie antérieure et les gaz de la combustion traversent les bouilleurs. Ces chaudières ont les inconvénients des chaudières à tombeau : la partie située au-dessus du foyer est exposée à recevoir un coup de feu, et on a dû donner à la tôle employée à sa construction une épaisseur exceptionnelle. Nous pensons que le maintien du foyer à Tintèrieur donne plus de sécurité.

Chaudières de csaiioway. — Lcs chaudièrcs de Galloway répondent à la dernière pensée que nous venons d'indiquer ; elles sont cylindriques, à double foyer intérieur; mais au delà de la grille, les deux bouilleurs sont remplacés par un bouilleur unique, traversé de part en part par une vingtaine de tubes Ironconiques, faisant communiquer les parties supérieure et inférieure de la chaudière. Ces tubes répondent à un triple but : ils servent d'cntre-toises pour raidir le bouilleur intérieur et prévenir son affaissement; ils forcent les gaz k tourbillonner et à se mélanger, de manière à activer la combustion; enfin, ils augmentent la surface de chauffe dans une proportion trèsnotable, et cela dans la partie de la chaudière la plus exposée à la chaleur.

La fabrication de ces tubes tronconiqucs, avec des rebords destinés à être rivés sur des surfaces cylindriques, présente d'assez nombreuses sujétions; mais MM. Galloway et fils sont arrivés 5 une fabrication courante, et, à l'Exposition universelle de 1867, ils ont déclaré avoir déjà vendu 35,000 tubes. Trois chaudières de ce système ont été employées pour la fourniture de la vapeur nécessaire à la section anglaise dans l'Exposition.

Chnadières wertieaies. — Lcs chaudièrcs vcrticalcs, couime les chaudières horizontales, sont à foyer extérieur ou à foyer intérieur.

Les chaudières a foyer extérieur sont les plus simples de toutes : c'est le vase posé sur le feu et léché par la flamme de tous côtés ; mais pour éviter les déperditions de chaleur, on n*a pas tardé à reconnaître qu*il valait mieux placer la flamme à rintérieur d'une enveloppe et la diriger soit dans un espace annulaire, soit dans une série de tubes traversant la masse liquide. La première disposition est généralement employée dans les chaudières chauffées à Taide des gaz des hauts fourneaux; h seconde, dans les machines locomobiles ou demi-fixes.

Il convient d'éviter l'emploi des corni»^res extérieures qui sont facilement détruites par la flamme.

ClMUidUéres à retour de flnmme et ehaadière* tvbalaires* —

Dans les chaudières mixtes dont nous avons parlé ci-dessus, nous avons vu les gaz de la combustion dirigés à la sortie des bouilleurs dans des carneaux extérieurs de maniëi*e à lécher la surface extérieure de la chaudière. On a proposé d'autres combinaisons : les gaz, au sortir des bouilleurs, sont dirigés dans des tuyaux qui traversent une seconde fois la chaudière; de sorte que la cheminée est placée au-dessus du foyer, et les flammes effectuent ainsi un mouvement de retour dont le nom est resté à la chaudière. Les chaudières tubulaires qui seront décrites dans les chapitres relatifs aux appareils de navigation et aux locomotives ont été conçues dans le même ordre d'idées: augmenter la surface de chauffe et dépouiller les gaz de toute la chaleur qu'ils possèdent.

Les avantages réalisés par les chaudières tubulaires, au point de vue de la facilité et de la rapidité de la vaporisation, du faible volume qu'elles occupent, ont conduit plusieurs ingénieurs à proposer la chaudière tubulaire comme le type définitif de Tappareilde vaporisation. Il est incontestable que l'application des chaudières tubulaires aux machines fixes a fait, dans ces derniers temps, de grands progrès. MM. Farcot notamment ont construit d'excellentes chaudières tubulaires à foyer amovible, qui ont été adoptées par les ingénieurs du service de la ville

de Paris dans plusieurs de leurs installations. Sans contester le mérite de ces chaudières, nous pensons que les dispositions tabulaires entraînent des sujétions d^entretien et de nettoyage très-importantes, et que, s*il faut subir ces sujétions là où Ton manque d^espace, comme dans un bateau ou sur une locomotife, il y a lieu de les éviter dans les machines fixes ; et nous présentons la chaudière ordinaire de Woolf avec deux bouilleurs inférieurs, comme réunissant toutes les conditions désirables de puissance, d'économie, de construction et de simplicité dans Teotretien. Si on a besoin d'une grande quantité de vapeur, on réunit parallèlement deux ou trois chaudières, et cette disposition permet de faire des réparations partielles sans interrompre le travail; tandis qu'avec une chaudière unique le moindre incident entraîne Tarrèl de l'atelier tout entier.

ciMisdiéres * foyer •■Mvibie. — La chaudièrc Farcot, dont nous venons de parler, est à foyer amovible, c'est-à-dire que le fiiisceau tubulairc peut être retiré et nettoyé sans que cette opération exige le démontage de la chaudière. Cette division facultative de la chaudière n*est pas spéciale à M. Farcot; elle a èlé proposée et réalisée par divers autres constructeurs, notamment par MM. Thomas et Laurens et par M. Chevalier (de Lyon).

Dans tous les appareils de ce genre, il importe que la partie mobile de la chaudière puisse s'enlever facilement, et que cependant le mode d*attaciie ne nuise pas à la lihre dilatation des parties exposées à la flamme. On remplit cette dernière condition en n'opérant qu'une seule liaison entre la partie fixe et la partie mobile de la chaudière, partie mohile qui comprend habituellement le fover et un faisceau tubulaire. La liaison s'effectue à l'aide d'un joint boulonné ; une garniture métallique ou une garniture au minium suffisent pour réaliser une élanchéité parfaite.

Pour diminuer le poids de la partie mobile, on a imaginé de placer un foyer et un faisceau tubulaire à chaque extrémité du corps cylindrique. On a comme deux chaudières opposées bout

h bout, les flammes circulent séparément dans les foyers intérieurs et se réunissent dans les cameaux qui longent le corps cylindrique.

chmiéiérMi * drciriUiiioa MipMe. — Dans toutcs les cliaudiéres que nous venons de décrire, la vapeur reste en communication avec Teau, et comme, ainsi que nous Tavons dit, le phénomène de Tébullition est toujours tumultueux, les bulles de vapeur qui viennent crever à la surface du liquide entraînent avèô elles une certaine quantité d'eau. Celte eau reste en suspension au milieu de la vapeur, dans un état physique peu connu, inte^ médiaire en quelque sorte entre Fétat liquide et Tétat gaieax, mais dont la présence nuit singulièrement au développéinent des forces expansivcs de la vapeur sèche considérée comme lAi gaz permanent.

Pour remédier à cet inconvénient, plusieurs constructeurs ont songé à ne vaporiser qu'une faible quantité d'eau, en li'en faisant arriver dans la chaudière un second volume que lorsque le premier a été vaporisé ; l'eau passe ou circule ainsi dans li chaudière en s'y transformant en vapeur. De là le nom générique de chaudière à circulation donné à tous les appareils que nous allons faire connaître.

Chaudière» * tab«s. — Toutcs Ics chaudièrcs à circulation reposent sur remploi de tubes, dans lesquels on fait passer Teau ; ces tubes sont soumis à raction de la chaleur et l'eau se vaporise en circulant dans ces tubes. Nous ne saurions décrire toutes les combinaisons qui ont été proposées ; nous citerons en France les chaudières Isoard, Belleville, Claviùrcs; en Angleterre les chaudières Howard, llayward, Tyler et Field.

La chaudière Isoard consiste en un serpentin métallique contourné suivant la surfaee d'un cône ; le foyer est placé dans riiitérieur du cùne.

Les autres chaudières sont composées de tubes droits, horizontaux ou verticaux, dans l'intérieur desquels circule Teau à vaporiser et autour desquels passent les gaz de la conihustioii*

MACflINES FIXES A VAPEIÎR D'EAU. ill

Le système Belleville est celui qui, en France, a reçu les plus nombreuses applications.

ChAvdlérea * boales aphérkivca 4e ■•rrisoB. — M. HarrisOO

(de Philadelphie) construit depuis quelques, années des chaudières qui se composent de boules sphériques en fonte de 0",20 de diamètre extérieur et de 0",009 d'épaisseur. Ces boules sont fondues par groupes de quatre, et mises en communication les unes avec les autres par des tubes de 0"*,084 de diamètre. Chacun de ces groupes constitue une unité ; la chaudière est formée d'un nombre de groupes proportionnel a l'importance du moteur. Des expériences faites en Amérique et en Angleterre ont montré que ces boules résistent à des pressions considérables, 50 à 60 atmosphères. Les dépôts que l'eau laisse dans toutes les chaudières n'auraient aucune adhérence dans les chaudières llarrison, et il suffirait de les vider sous la pression de la vapeur pour déterminer le fendillement et le départ de CCS sédiments. L'emploi de la fonte pour les chaudières a cependant donné lieu, jusqu'ici, à trop de mécomptes pour qu'il ne convienne point d'attendre une plus longue expérience des appareils llarrison.

Cliaadiércii mixte» à circalatlon et à réservoir d*eau. — Si I Cau

venait à manquer dans les chaudières à circulation, les tubes soumis à Taction de la chaleur recevraient, en termes d'alelier, lin coup de feu, et de semblables altérations amèneraient leur rapide destruction. On s'est efforcé de joindre à ces chaudières un réservoir d'eau destiné à prévenir les irrégularités de Taliinenlalion.

Chaudière Larmanjat. — La chaudièrc Larmanjat peut être représentée comme le type de toute la série de chaudières mixtes; elle se compose d*un vase supérieur surmontant un îKîrpentin en fer, dont la partie inférieure communique avec Teau, et la partie supérieure avec la chambre de vapeur.

Le foyer est au-dessous du serpentin, dont les spires sont serrées de manière à former un mur circulaire verlieal plein.

\\î DES MACULNtS A VAPEUR.

Les gaz de la combustion montent a l'intérieur de cette enveloppe cylindrique, puis ils viennent frapper le fond de la chaudière, et redescendent à Textérieur des spires pour aboutir à la cheminée. Échauffée par les gaz et par la chaleur du foyer l'eau tend à s*élever en parcourant toutes les spires, et se rend ainsi dans le réservoir de vapeur qu'elle alimente, tandis que Teau surabondante rejoint celle qui n*est pas encore vaporisée.

c%««ëièrc Joij (d*Ar8CiHcaii). — La chaudièrc primitive de M. Joly (d'Ârgenteuil), ne diflere de celle de M. Belleville que par les détails et par la présence d*un grand réservoir d'eau et de vapeur. Des tubes transversaux sont placés au-dessus delà grille, au-delà de laquelle la flamme est complètement entourée d*un système de tubes horizontaux et verticaux, entre lesqueb elle est obligée de faire plusieurs circuits ; dans leur dernier parcours, les gaz brûlés réchauffent encore la vapeur produite, avant qu*clle se rende dans le réservoir destiné à la recueillir. Un tuyau général d'alimentation amène l'eau simultanément dans tous les bouilleui*s transversaux qui, plongés dans la flamme, déterminent, par mètre carré de surface chauffée, une vaporisation considérable. Tous ces appareils sont fondés sur le mémo principe :

La flamme du foyer et la fumée enveloppent un nombre considérable de tubes, de fa(;on à produire rapidement la vajHîur, et à maintenir celle-ci aussi sèche que possible.

cimudiére Hédiard rt Joly. — L'appareil de MM. liédiard et Joly se compose :

De bouilleurs ou générateurs de vapeur ;

De séclieurs ou surcbauffeurs de vapeur ;

D\in réservoir d'eau et de vapeur.

Les bouilleurs, inclinés de Tavanl à ranière à 0"*,20 par mètre, sont placés longiludinalement au-dessus du foyer, et non plus transversalement comme dans la chaudière précédente.

Les générateurs communiquent entre eux, à la parlie infé-

MACHINES FIXES A VAPEUR D'EAU. i13

rieurc, par un tu)'au d'alimentation garni de trois tubulures et réuni au refoulement de la pompe alimentaire, de façon que rinjection se fasse simultanément dans les trois bouilleurs.

La vapeur formée dans chaque bouilleur s'en échappe par sa partie supérieure pour se rendre au réservoir par une série de tubes sécheurs placés au-dessus des bouilleurs, et est séparée de ceux-ci seulement par une voûte établissant le retour de flamme. En sortant du réservoir, la vapeur traverse encore une série de tubes sécheurs et elle arrive ainsi aux cylindres complètement sèche. Ces chaudières font marcher un certain nombre d'ateliers, notamment les ateliers de MM. Joly (d'Argenteuil), et l'atelier de précision de l'artillerie, au nmséede Saint-Thomas-d'Âquin On a reproché, a^ec raison, à ces chaudières la situation isolée du réservoir de vapeur. 11 est incontestablement bon de réchauffer la vapeur ; mais il est mauvais de la placer dans une situation où elle est exposée à se refroidir. M. llédiard se propose de faire disparaître cet inconvénient en plaçant le réservoir de vapeur au milieu de la flamme à l'extrémité des carneaux.

Même sans ce perfectionnement, la chaudière de MM. Hédiard et Joly doit être considérée comme un appareil réalisant heureusenienl les notions théoriques que Ton possède sur la formation de la vapeur d'eau et sur les moyens de la séparer de l'eau. Celte cliaudièrc possède en outre un avantage trèsappréciable, celui d'entrer rapidement en pression. Des expériences faites à Argenleuil ont démontré que vingt minutes suffisaient pour que la chaudière fût en pleine vapeur.

thaocUére Firid. — La cliaudièrc Field présente sur toutes les cliaudières connues un avantage extraordinaire: elle entre en pression avec une excessive rapidité ; huit à dix minutes suffisent pour obtenir une pression de 6 à 7 atmosplières.

La cliaudière Field est une chaudière verticale à foyer intérieur. Le ciel de ce foyer est traversé par une série de tubes verticaux fortement assujettis à la paroi et dont rextrémilè

114 nss MlCfiCŒS À VAPECR.

inférieure est fermée. Ces tubes forment ainsi une série de petits bouilleurs verticaux plongeant dans la flamme du foyer, ce qui constitue déjà une grande surface de chauffe directe. Mais ils remplissent un autre but bien plus important : chacun d'eux contient un tube vertical qui s'arrête à quelques centimètres du fond et dont la partie supérieure est évasée en entonnoir ; dès que l'action du feu se fait sentir, Teau renfermée dans Tespace annulaire qui existe dans chacun des tubes bouilleurs est vaporisée et s*éléve dans la chaudière ; mais elle est immédiatement remplacée par de Teau qui descend par le tube intérieur. Il se forme ainsi un courant d'une énergie telle' qu'aucun dépôt n'a le temps de se former dans les bouilleurs, qui restent parfaitement propres.

De la grenaille de plomb mise à dessein dans des tubes d*une chaudière Field a été enlevée dans la partie supérieure.

La création de ces courants intérieurs dans une chaudière nous parait constituer un progrès très-sérieux, et nouspensons que l'emploi des tubes concentriques se généralisera. Nous ajouterons que, n'étant fixés que par une extrémité, ces tubes se dilatent librement, et ils ne subissent pas les détériorations auxquelles sont exposés des tubes semblables, mais fixés à chacune de leurs extrémités.

ChaadUére Boati^ny. — M. Boutiguy a construit unc chaudière dans laquelle il a cherché à produire la vapeur dans des conditions analogues à celles qu'il a, le premier, constatées dans le phénoniùne de l'état sphéroïdal des liquides. La chaudière de M. Bouligny se compose essentiellement d'une enveloppe métallique verticale plongée dans la flamme d'un foyer. A l'intérieur de cette enveloppe métallique se trouve une série de vas([ues superposées et percées de trous; l'eau amenée à la partie supérieure passe en pluie d'une vasque à l'autre, et les gouttes se vaporisent en roulant sur ces plaques échauffées. Nous verrons celle disposition utilisée à un point de vue tout autre que celui de la circulation, celui du dépôt des matières

sédiraenlaires sur des parties de la chaudière faciles à nettoyer et à remplacer.

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chaodiérf» «rdiBaircs. — MM. Moriu etTresca ont résumé d'une manière très-nette, et que nous ne pouvons que reproduire, les avantages comparatifs des chaudières à circulation et des chau* dières ordinaires :