Les chaudières à circulation sont moins encombrantes

Elles coûtent moins cher d'installation ; Elles peuvent être mises en vapeur très-promptement ; Elles sont peu sujettes aux explosions.

b. — D'un autre côté, les chaudières ordinaires à grand volume donnent avec plus de facilité et moins de soins une production de vapeur parfaitement régulière ; Elles coûtent moins de frais d'entretien ; Elles sont d'une manœuvre plus simple et plus commode ; Elles peuvent être plus facilement débarrassées des incrustations.

Ajoutons que les chaudières à grand volume ont pour elles une expérience de cinquante années, et qu'à ce point de vue un industriel qui ne dispose que d'un capital restreint agira sagement en leur donnant la préférence.

Ajoutons encore qu'avec la diminution considérable qui se produit chaque jour dans le prix de revient de la tôle, l'écart qui existait entre les chaudières qui n'exigent que des formes simples et celles qui exigent des pièces difficiles à travailler, tend à augmenter de plus en plus.

Quand les chaudières coûtaient 100 ou 1*25 fr. les 100 kilog., une plus-value de 10 à 12 fr., causée par l'excès de rnaind œuvre, n'avait pas une grande importance. 11 n'en est plus de même quand le prix des chaudières simples s'abaisse à 55 ou 60 fr., et que les chaudières compliquées coûtent toujours environ 100 fr. les 100 kilogrammes*

116 liES MACfllxES A YAPËUR.

La grande industrie n'hésite point du reste dans le choix à faire entre les deux types de chaudières ; si Ton parcourt les districts manufacturiers, on trouve partout les grandes chaudières sans autre addition qu'un, appareil destiné à chauiïer Teau d'alimentation.

Apparcfl» 4« mmrtÊÊmmiie dans les larMT» Smcs. — NouS

donnons la piéférence, on vient de le voir, aux grandes chaudières cylindriques avec un ou deux bouilleurs, sur les chaudières de forme plus compliquée. Toutefois nous reconnaissons que, parmi ces dernières, plusieurs présenlent Tavantage incontestable de donner de la vapeur sèche, tandis que dans les chaudières ordinaires il est à peu près impossible d*éviter Tentrainement d'une certaine quantité d'eau. Quelques constructeurs ont cherché à concilier tous les avantages en ajoutant aux chaudières ordinaires un appareil de surchauffe destiné à vaporiser Tcau entraînée par la vapeur produite dans le générateur principal.

On a contesté la valeur de ces dispositions. Plusieurs personnes les ont préconisées avec ardeur ; d'autres, au contraire, les considèrent comme constituant une complication inutile, et les ont abandonnées après quelques mois d'essai. Ces deux opinions si contradictoires peuvent cependant se concilier : la valeur d'un surchauffeur n'est pas absolue, elle dépend surtout de celle de la chaudière à laquelle cet appareil est ajouté. Si la chaudière principale est bien construite, si la chambre de vapeur est grande, Tappareil surchaufTcur ne modifie que dans de faibles limites les conditions de la vaporisation. Si, au contraire, la chaudière principale est de dimensions restreintes, si la chambre de vapeur est petile, Tappareil surchaufTeur agit comme une chaudière supplémentaire ; il vaporise l'eau entraînée par la vapeur, et si le niveau de Teau se maintient très-haut dans la chaudière, le surchauffeur est indispensable. On conçoit dès lors très-bien comment des appareils de vaporisation défectueux ont été transformés [mv l'addition d'un sur

MACiriNES FfW:S A VAPEUri I|-E\l.

chauffeur, landis que celle addition a été sans résiillat dans d'aulrcs conditions.

Les appareib surchaulîeurs peuienl toulelbis rendre un second senice très-appréciable, celui de dilater la vapeur sèclie, il en augmenter le \olume, et par coniiéquenL d'en diminuer la uinsommation.

M. Ilirn, qui a fait faire à la théorie nukanique de la chaleur de si grands progrés, s'est beaucoup occupé de la question de la surchaulîede la vapeur, et il a installé sur plusieurs machines en Alsace des appareils qui ont donné d'excellents résultais. Nous extrayons d'un rapport présenté par M. Leloutre B la Société industrielle de Mulhouse les renseignements cîïprès :

L'appareil de surchauffe de M. Hirn se compose de seize luTaui droits en fonte, placés horizontalement sur quatre rangs psr^léles, et reliés entre eux pur des coudes demi-circulaires. Ces luyaus ont 3 mètres de longueur ; leur diamètre intérieur ft exlÉrieur csl de (r,là5 el 0'",190 ; ils sont en loul semblables aux lul)es de l'appareil de réchaufTe dont il a élë parlé |irêccdcmraenl, pages 104et 105.

L'appareil surchauffeur pèse environ 4,000 kilog.; placé h la suite du cameau inférieur de la chaudière, il est envinmné par Us gai qui sortent de ce carneau avant d'arriver au générateur principal.

La vapeur sortant du dôme du générateur est dirigée dans les tuyaux de la surchauffe qui ont un développement do 47 mètres environ de longueur et, a la sortie de ces tuyaux, elle arrive ausboitesde distribution du cylindre, uon-seulement [■arfailemcnl sèche, mais encore ayant subi sous la même pressiofi un accroissement de volume.

De nombreuses expériences ont conduit M. Ilirn à ne pas dépasser 220 à 240' pour la température de la vapeur surfhaulTée ; au delà de celte limite, les garnitures de la machine *' allèrent, et pour qu'elle ne soit pas dépassée, la chambre de

la surchaufTc est munie de registres qui permettent de diminuer l'introduction des gaz du carneau de la chaudière. On a pu mesurer la dépense de chaleur faite par la fumée pendant son passage dans la chambre de la surchauffe. La fumée, qui entre avec une température de 575 à 600**, en sort avec une température de 550 à 375'', en perdant par conséquent en moyenne 225®.

La pression de la vapeur dans ces expériences restait à 4*^,489 ; dans la chaudière, la température qui correspond à cette pression est de 149''; à Tissue de la chambre de surchauffe, la vapeur atteignait SSO'*, et, entre ces deux limites, se comportait comme un gaz permanent. De nombreux diagrammes relevés par M. Leloutrc ont montré que la vapeur surchauffée se détendait dans le cylindre conformément à la loi de Mariette, et qu'à égalité de volume de vapeur « dépensé sous des détentes identiques, la machine de M. Hirn fournissait un travail disponible sur le piston au moins égal à celui que donnent les meilleures machines alimentées par de la vapeur saturée, et que de plm elle conservait tout l'avantage provenant de la dUatation de la vapeur par la surchauffe, » (Leloutre, Becherches expérimentais sur les machines à vapeur , p. 81.)

Il reste à fixer quel est l'accroissement de volume dû à la surchauffe. En appliquant les formules établies par M. Hirn et par M. Zeuncr, on trouve que cet accroissement est d'environ 25 p. 100 du volume de la vapeur saturée, en restant, bien entendu, dans les conditions que nous avons citées et qui sont celles des machines du Logelbach.

En voyant la perte de chaleur subie par la fumée dans son passage à travers la chambre de la surchauffe, on s'est demandé s'il n'y aurait pas avantage à conserver celle chaleur pour produire une plus grande quantité de vapeur humide ; mais l'expérience n'a pas justifié celte opinioii. Restituée ù la chaudière, la chaleur de la fumée n'a exercé qu'une faible influence sur le rendement de la chaudière en vapeur immide. En calculant

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Misas, poar vèaaff obs aasin pmpifiK les Mitigac- ■ato rafalifc i Toipiai de b «aror ^HhmObe, fM cette wpag ftiil MMtilwg m gnpfaB sahlfse la npev »bnée. Us piM pdiles nnperftctMBs dn» le pûlH ^ cjBadK éMHrnt fin à des pertes denpeu- très-^fncâUes, el des iff uib lurehifleuii ■'oui pss rémn nec des BMlnKs k cTindRxl fn le GraUeBCitf des futam.

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120 DES MACHINES k VAPEUR.

Nous avons dit qu'il ne convenait pas d^exagérer les dimensions des chaudières et qu'il était préférable d'avoir pour une machine faisant une grande consommation de vapeur, deux, trois ou quatre chaudières de dimensions ordinaires.

Le développement pris par la grande industrie a donné lieu à une autre combinaison : au lieu d'accoler à chaque macliine motrice les générateurs nécessaires à la consommation de vapeur faite par cette machine; on a calculé quelle élait la quantité de vapeur que devait consommer Tensemhle des machines employées dans un même établissement, et on a demandé cette vapeur à un ou plusieurs groupes de chaudières placés dans des conditions spéciales d'alimentation et de surveillance.

La vapeur produite est distribuée aux diverses machines motrices. On conçoit les avantages de cette disposition. 11 est rare que dans un grand atelier, dans une forge par exemple, tous les outils travaillent ensemble ; en accolant un générateur à chaque moteur, on dépenserait du combustible que le moteur fonctionnât on non, tandis qu'avec la combinaison nouvelle le moteur ne consomme de la vapeur que pendant la durée de sa marche.

Ces dispositions ont été mises en pratique, sur la plus large échelle, dans la grande fabrique d'acier deM. Krupp à Essen,en Westphalie. Dans cet immense établissement que nous aurons l'occasion de citer quelquefois, le nombre des chaudières successivement mises en activité s'élève à 500 ; non-seulement on v a renoncé aux chaudières isolées et on est arrivé à les constituer par groupes (un seul de ces groupes présente une batterie de 50 chaudières en acier) ; maison a fait communiquer toutes les chaudières ensemble par une seule canalisation qui règne dans toutes les parties de l'établissement. Toutes les chaudières se prêtent ainsi un mutuel concours, et les outils les plus puissants, lorsqu'ils sont mis en marche, trouvent la quantité de vapeur nwessaire à leur bon fonctionnement.

■AUlUlfiS FUK» A VAPEUR D'fiAU. 421

Les 50 chaudières réunies dans un seul groupe sont cylindriques ; elles ont 7 pieds prussiens (environ 2^,25) de diamètre, et 25 pieds (environ T^^SO) de longueur.

La pression moyenne de la vapeur varie entre 4 et 5 atmosphères.

Les conduites de vapeur sont protégées contre le refroidissement par de simples enveloppes de paille et de plâtre.

Les usines du Crcusot (Saône et- Loire) présentent une disposition semblable: deux groupes de 12 chaudières chacun alimentent une machine soufflante gigantesque; une seule [cheminée suffit au tirage de ces 24 chaudières qui ont ensemble une surface de chauffe de 1,152 mètres.

Enfin, on a pu voir à l'Exposition universelle de 1867 un spécimen de ces canalisations de vapeur : dans la section anglaise il n'y avait qu'un groupe de chaudières, et la vapeur était conduite à 6 ou 7 moteurs placés dans Tintérieur du palais, à proximité des outils qu'ils devaient actionner.

La seule précaution à prendre est de donner écoulement à l'eau de condensation qui se forme toujours dans les tuyaux de distribution. On a peu à redouter des dilatations dues aux varialions de température de la vapeur ; du reste, on peut faire disparaîlre toute chance d'accident à cet égard, en plaçant, de distance en dislance sur le parcours des tubes, deux disques en lôle présentant la forme de segments sphériques trcs-plats et rivés Tun à l'autre à la circonférence. Les dilatations produites par les variations de température se transmettent à ces surfaces sphériques qui, grâce à l'élasticité de la tôle, peuvent se rapprocher ou s'éloigner Tune de l'autre et obéir aux petits mouvements que la chaleur détermine dans les conduites ordinaires.

chcniBée». — Les dinicnsious à donner aux cheminées sont excessivement variables, et il nous parait difficile de formuler une régie à cet égard. Mathématiquement, le problème est indéterminé, puisque pour un même volume de gaz à écouler

OU peut faire varier la hauteur et la section de la cheminée.

Une chose est indispensable dans rétablissement d'une cheminée, c'est de la faire assez haute pour que la fumée ne gène point les habitations voisines. Telle cheminée qui, en pleine campagne, répondrait à tous les besoins de la chaudière avec une hauteur de 15 à 20 mètres, devra en avoir 30 ou 40 si Tusine est placée au milieu des maisons.

Le volume des gaz qui s'échappent par la cheminée peut être évalué à 50 mètres cubes par kilogramme de houille consommé, en supposant une température d'environ 400* à la base de la cheminée.

Si dans un grand établissement on a plusieurs chaudières, on peut se contenter d'une seule cheminée ; mais il importe de donner à celle-ci des dimensions en rapport avec l'énornic volume des gaz qu'elle doit recevoir. Les cheminées de 60 à 80 mètres de iiauteur ne sont pas rares dans les grands établissements métallurgiques de l'Angleterre et du continent. II existe à Manchester une cheminée qui a 125 mètres de hauteur, 7'",50 de diamètre à la base et 2",70 au sommet.

Pour les petites machines, un tube en tôle, la question des inconvénients de la fumée étant écartée, suffit parfaitement. Il convient de le haubanner avec des fils de fer.

Pour les moyennes et grandes machines, on emploie exclusivement la brique. Des briques réfractaires ou demi-réfractaires doivent constituer la paroi intérieure du bas de la cheminée.

Quelquefois on a décoré soit le socle, soit le couronnement des cheminées avec de la pierre de taille. Nous pensons qu'il n'y a pas lieu de suivre cet exemple. La brique disposée avec goût se prête à une ornementation simple et très-suffisante, et remploi de matériaux de même dimension et de même nature donne à la consiruction une homogénéité très-préférable a tout effet décoratif. Si on attache une grande imiM)rtance à

MAOUni» riUB A VAFISUK ITËAU. 135

l'ornementation d'une cheminée, on peut se servir de briques diversement colorées et obtenir des lignes ondulées blanches ou jaunes qui tranchent sur le ton rouge habituel de la brique. Le plus souvent les ch^eminées se construisent sans échafaudages; des ouvriers habitués à ce genre de travail s'élèvent, en laissant à l'intérieur de la cheminée des briques saillantes que l'on coupe une fois le travail achevé.

Quelquefois on ménagea l'intérieur de la cheminée une échelle formée de barreaux de fer ; mais Tencastrement de ces barreaux doit être l'objet de précautions particulières ; car si on ne laisse pas au métal la possibilité de se dilater, on s'expose à des déchirures qui peuvent entraîner la chute de la cheminée.

g 2. — Marche et distribution de la Tapeur.

FfféeiwUo— A fprendre ponr éviter les pertes de elialear

iaM Ui dMiodiére. — La relation qui existe entre la température de la vapeur saturée et sa pression prouve l'indispensable nécessité de conserver à son maximum la température obtenue par la vapeur, et montre la valeur des dispositions nombreuses <iui ont été proposées pour empêcher le refroidissement des enveloppes dans lesquelles la vapeur a été produite ou dans lesquelles elle circule.

Dans les machines fixes, les parties latérales du fourneau ci de la chaudière sont protégées contre le refroidissement par un massif assez épais de maçonnerie de briques. Nous avons indiqué l'emploi du pisé pour les chaudières dont rinstallalion n'est que temporaire. Ce revêtement étant interdit pour la parlie supérieure de la chaudière (on cherche à diminuer en cas (l'explosion la quantité de matériaux que la vapeur peut Iransformer en projectiles), on remplit de cendres ou de briques pilces l'espace laissé libre entre les murs formant les parties latérales du massif.

124 DES MACHINES k TAPEUR.

Plusieurs constructeurs, pour atténuer les perles de clialair ducs à rémission, ont revêtu d'une couleur noire tous les mas* sifs des chaudières.

Dans les machines isolées, locomotives, locomobiles, et dans la plupart des machines de navigation, il n'est pas possible de recourir à remploi des maçonneries, et on a dû chercher d*aiH très modes de préservation qui ont été également appliqués aux chaudières de machines fixes.

On a successivement proposé les cliemises en bois, les feiH très, les enduits, les revêtements métalliques, la paille ei k plâtre. Nous examinerons rapidement ces divers procédés.

a. — Chemises en bois. Le bois est peu conducteur de la chaleur, mais il ne saurait sans inconvénient être posé contre les parois métalliques des chaudières ; il est placé à 3 oa 5 centimètres de ces parois, de manière à laisser autour de la chaudière un matelas d*air. Toutes les essences de bois conviennent à peu près indilTéremment pour cet emploi; on a souvent fait usage de chêne ou d'acajou posé avec soin, ce qui donne aux machines ainsi revêtues un bel aspect.

b. — Feutres, Les feutres et tissus feutrés ont été combinés avec remploi des chemises en bois ; mais ces substances sous l'action de la chaleur humide s'altèrent et perdent leurs propriétés isolantes, el elles ne peuvent être conservées que dans (les cas particuliers et pour de faibles surfaces.

c. — Enduits. On a proposé, soit en France, soit en Angleterre, un nombre assez considérable de substances préservatrices. En France, nous citerons Tenduit Pimont, qui se compose de terre argileuse, de poils d'animaux et de farine de graine de colza; ces substances forment un mastic gûché et étendu à la truelle sur une épaisseur de 5 à 6 centimètres. Cet enduit peut êlre placé sur la chaudière elle-même ou conserver un matelas d'air ; dans ce dernier cas, on commence par placer un lattis mince. L'enduit Pimont peut être indéfiniment employé, et il présente à cet égard un avantage sur les autres

laslics, qui, après une première prise, ne peuvent être ramenés l'étal pâteux. L'enduit Pimont est très-employé en France; >on inventeur déclare en avoir livré les quantités nécessaires m revêtement de 50,000 mètres carrés de chaudières. Des apériences nombreuses ont constaté l'efficacité de cette composition. Ainsi sur cinq chaudières employées dans une usine ï Puteaux, deux ont été enduites de mastics ; à la reprise des travaux du matin, les manomètres de ces deux chaudières indiquaient encore 4 atmosphères de pression, tandis que ceux des autres n'en indiquaient que 2.

Dans les chaudières employées sur les bateaux, les enduits ont produit un résultat très-important : en diminuant le rayonnement des surfaces métalliques, ils ont abai>sé, dans une proportion notable, la température de la chambre des chaudières et diminué la gène que cette température impose aux chauffeurs.

d. — Revêtements en tôle^ en cume jaune. L'emploi de ces substances se combine avec celui du bois ; il repose sur le faible pouvoir émissif des surfaces lisses. Le chemin de fer du Nord a couvert d'un revêtement de feuilles de cuivre jaune presque toutes ses machines locomotives.

e, — Paille et plâtre. On obtient un enduit très-simple et d'une efficacité incontestable avec une couche de paille recouverte de plîUrc lissé avec soin.

BefroldUseinent des totaux de conduite. — LcS Substaucos

employées pour le revêtement des chaudières peuvent également senir au revêlement des tuyaux; les fculrcs, les lisières de drap, la paille tordue sont utilisés dans un grand nombre d'usines.

Dans les ateliers de M. Krupp, où il existe l'énorme canalisation de vapeur dont nous avons parlé, presque toutes les conduites sont revêtues de paille et de plaire ; une chemise en tolc mince est placée sur le rcvùlenicnt de quelques conduites d'un grand diamèlre.

Les conduites enterrées doivent être revêtues avec autant de

soin que les conduites exposées à Fair; il y aurait môme, dans les conduites enterrées, une déperdition énorme causée par il conductibililé du sol. On place souvent les conduites de vapeur dans des gaines en bois remplies de cendres et de sciure de bois.

Perte» par les Joints et les f amltvrcs. — LcS chiffres que

nous avons donnés pour la vitesse d'écoulement des gaz et des vapeurs nous dispensent d'insister sur la gravité des perles occasionnées par les fuites ; celles-ci se produisent souvent aux joints des tuyaux ou aux garnitures, et ces derniers doiTent être Tobjel d'une surveillance incessante.

C^hemlse de vapeur aatoar des ejllndres. — En parlant deS

divisions à suivre dans Tétude des machines, nous avons dit que les lois constatées dans les laboratoires des physiciens ne se vérifiaient pas toujours dans les macliines, parce que Ton ne tenait pas compte des réactions considérables que les substances dont se composent ces machines pouvaient exercer. C'est ainsi que dans la machine à vapeur il n'y a peut-être pas decausede perte de pression plus grande que celle due au refroidissemral causé par le cylindre lui-même. La pression peut diminuer de 1 ou de t2 atmosphères parce que la masse métallique du cylindre absorbe une partie de lacbaleur. Aussi, depuis quelques années, on a attaché une extrême importance à placer autour du cylindre une seconde enveloppe métallique, et à faire circuler de la vapeur dans l'espace annulaire ainsi formé. On a ainsi autour du cylindre une chemise complète de vapeur, steam jackft^ qui inainlienl à l'intérieur la pression de la vapeur.

Après avoir préservé la paroi circulaire des cylindres par une enveloppe de vapeur, on a étendu cette protection aux deux fonds du cylindre, de manière à avoir un isolement complet de l'air extérieur.

M. ririspecteur général des mines Combes n'évalue pas a moins de 2U à 2^ p. 100 l'augmentation de travail due à la présence des enveloppes de vapeur autour des cylindres.

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soit les tubes longitudinaux qui ont été» proposés, notamment dans les machines Crampton.

Mojewuê d*évac««tloii des emujL de eondeasaiitMi. — ^ LeS eiUX

qui circulent dans une machine, soit qu*elles proviennent de la condensation de la vapeur, soit qu'elles aient été entrainto mécaniquement hors de la chaudière, doivent élre expulsées aussi rapidement que possible. Pour les cylindres dans lesqucb leur présence donnerait lieu à des chocs capables d'amener la rupture des plaques de fond, il est fait usage des robinets purgeurs que le mécanicien doit manœuvrer fréquemment. Pour les conduites, on a des chambres d'évacuation garnies de robinets que Ton manœuvre à lamain. lia été proposé plusieurs robinets purgeurs automatiques ; nous citerons Tappareil Pongault qui semble répondre complètement aux données du problème.

Cet appareil se compose d'un réservoir attaché à un ressort, et dans lequel se rend Teau de condensation. Quand celle-ci a acquis un certain poids, le réservoir s'incline en faisant fléchir le ressort auquel il est suspendu; cette flexion détermine l'ouverture d'une petite soupape par laquelle s'échappe l'eau de condensation refoulée parla pression qui existe dans la conduite. Dès que Teau est partie, le réservoir reprend sa position primitive.

Plusieurs constructeurs ont attaché à l'évacuation de l'eau de condensation au dehors du cylindre assez d'importance pour avoir placé ce dernier presque en portc-à-faux, en ne le soutenant que par un tuyau par lequel s'échappe leau condensée à chaque cylindrée.

Inir«Mluctlon de la vapeur dans le eyllndre. Ré|^UUe«r. — Le

n:ot de rc(jaluteiu', appliqué à tous les appareils qui sencnt à mettre en communication la vapeur avec le cylindre, est une désignation vicieuse. Le mot de régulateur comporte une idée de surveillance, de modération, de mouvement, qui ne s'applique pas à tous les organes désignés sous ce nom. 11 existe deux catégories distinctes de régulateurs :

i" Appareils de prise de vapeur et de mise en marche^ c'està-dire appareils n'ayant pas d'autre but que d'ouvrir une communication entre le générateur de vapeur et le cylindre. Ils sont manœuvres à la main par le mécanicien, lis peuvent augmenter ou diminuer la quantité de vapeur envoyée au cylindre, mais ils ne comportent aucune mesure précise de cette quantité.

T Appareils de régularisation de marche ou modérateurs. Ils sont destinés à faire affluer la vapeur en proporlion des résistances que la machine doit vaincre. Ces appareils doivent, par suite, être essentiellement automoteurs; presque tous ont pour point de départ le modérateur à boules à force centrifuge imaginé par Watt.

AypTcll» de prise de >ape«r et de mlee ea ■Murehe. — Les

dispositions proposées pour les appareils de mise en marche sont extrêmement nombreuses ; elles comprennent des valves ou registres, des disques analogues à des clefs de poêle, des disques à ailettes démasquant des ouvertures triangulaires formant les secteurs d'un cercle, des tiroirs glissant sur des orifices rectangulaires.

L'expérience a prononcé sur la valeur de ces diverses dispositions, et nous pensons qu'il convient de rejeter celles qui déterminent des étranglements dans la marche de la vapeur. Il faut que les orifices par lesquels doit passer la vapeur soient démasqués ou masqués rapidement avec une grande netteté cl une grande précision.

Dans un grand nombre de cas, la vapeur exerce sur les organes d'admission une forte pression qui ne peut être vaincue qu'à l'aide de leviers ou de crémaillères. Nous indiquerons ces dispositions dans les machines locomotives.

Appareils de régnlarleatlcni de marehe. ModéraCeiirs. Modéra*

tevs * boaies de liTau. — Le modérateur type est l'appareil de Walt à force centrifuge. 11 se compose de deux sphères métalliques fixées à des liges articulées avec un arbre métallique HTtical qui est mis en mouvement au moyen d'une poulie, sur

130 DES MACHLNES A TAPEUR.

laquelle s'enroule une corde mue par Tarbre de couche. Les boules sont reliées à l'aide de tringles à un anneau ou douille glissant le long de Taxe et portant extérieurement une gofge. Cette gorge est embrassée par un levier à fourchetle qui conduit une (ringle agissant sur une valve de prise à vapeur; cette valve règle l'introduction de la vapeur dans le tiroir.

Si la vitesse de l'arbre augmente, les boules s'enlèvent en vertu de la force centrifuge, et, par Tintermédiaire des pièces que nous avons sommairement décrites, elles diminuent l'admission de la vapeur dans le cylindre. Le contraire a lieu quand b vitesse diminue et quand les boules s'al)aisseHt.

Le modérateur à boules s'adapte à un grand nombre de systèmes de détente, dont l'étude est assez compliquée ; mais on arrivera à comprendre le jeu de chacun d'eux en établissant les quatre divisions ci-après :

l"* Mode de mise en marche du modérateur au moyen de l'arbre de couche.

S"" Manière dont le modérateur fonctionne (enlèvement des douilles par le pendule conique).

S"" Communication du modérateur avec les organes d'admission et de délente.

4® Enfin, dans certains cas, des dispositions sont prises pour que le mécanicien puisse à volonté modifier sa détente sans arrêter la marche du régulateur. Le modérateur Farcot oflre •trùs-nettenient cette division dans la succession des pièces qui le composent.

R«clier«lics sur les modérateiurs * boides. — - NoUS ne Sau«

rions entrer dans le détail des recherches qui ont été faites pour obtenir Tisochronisme des régulateurs, et la rapidité de leur action sur les organes de distribution* On a réalisé d'une manière suffisante l'isochronisme soit en contre-balançant l'effet des boules du régulateur de Watt par des boules opposées« soit en reliant les boules par un ressort à boudin. MM. Farcot ont construit, pour les machines fixes, et surtout pour les ma-

MâCIIINKS fixes a vapeur D'EAU, 131

chines marines, des régulateurs qui, malgré leur complication d'aspect, rendent les meilleurs services.

Dans les dernières années , nous pourrions dire dans les derniers mois de sa vie, Foucault s'était beaucoup occupé de la question des régulateurs. L'appareil qu'il avait placé sur une des machines motrices de l'Exposition de 1867 a paru aux praticiens comporter une assez grande complication ; nous ne pensons pas que, dans son état actuel, le régulateur Foucault soit adopté par l'industrie .

IJiBiCe 4e la c«Miflanc« A accorder avK iii(»dératcars. — Les

modérateurs, quelque perfectionnés qu'ils soient, ne doivent pas dispenser le mécanicien de suivre attentivement la marche de sa machine.

n peut, en efTet, se produiie dans le travail des résistances (elles que la seule chose à faire soit d'arrêter la machine le plus rapidement possible. Inversement, la résistance peut diminuer brusquement et alors la machine s'emporte ou s'affole.

Nous en citerons un double exemple : dans les machines desliaées à ralimenlation des villes, l'eau est refoulée dans des (ayaux d'une très-grande longueur, souvent de 2 à 3 kilomètres; ces tuyaux sont traversés de distance en distance par des robinets. Si, par inadvertance, un de ces robinets vient à être fermé pendant que la machine marche, la résistance deviendra énorme; le régulateur augmentera l'admission de la vapeur, et la machine donnera tout l'effort dont elle est capable, sans cependant pouvoir vaincre Tobslacle inattendu qui se présente. Une telle situation entraîne presque toujours la rupture des principaux organes de la machine, organes qui atteignent souvent des dimensions et un poids considérables. Inversement4 si le tuyau de refoulement vient à crever, la résistance deviendra presque nulle, la machine s'affolera, et les pièces les plus importantes seront brisées si le mécanicien ne se hâte d'arrêter Tintroduclion de la vapeur.

AcUoa générale de la vapetir dans le cylindre. — Si S désigne

132 DES MAGUINES A VAPEUR.

la surface du piston, p la pression par centimètre carré de la vapeur au moment où elle arrive dans le cylindre V, p' la pression dans le condenseur, Faction de la vapeur sera représentée par

S ip-pr

l désignant la longueur du cylindre, le travail sera :

SI représentant d'ailleurs le volume du cylindre V.

T=V (p — p') sera le travail pendant une cylindrée. Le travail pour une course du piston sera égal au produit du volume d'une cylindrée par la différence des pressions.

BlsUactlon entre les maehlnes A siaiple effet et A devMc

effet. — Machines atmosphériques. — Les machines à «tmpi^^//!rl sont celles dans lesquelles la vapeur n'agit que sur une face du piston. Elle produit alors un travail intermittent. Ces machines s'emploient spécialement pour l'épuisement des mines ou pour l'alimentation des villes.

La machine atmosphérique est une machine à simple effet dans laquelle la partie supérieure du cylindre communique constamment avec l'atmosphère, tandis que la partie inférieure communique successivement avec le générateur et le condenseur. La surface supérieure du piston est constamment en communication avec l'atmosphère; la partie inférieure du corps du cylindre communique également avec Tair, pendant la descente du piston ; de là un contact trop fréquent avec Tcxtérieur et un refroidissement énergique. Cette machine n'est, pour ainsi dire, plus employée.

Les machines à double effet sont celles dans lesquelles la vapeur agit successivement sur chacune des faces du piston, la face opposée étant en communication avec le condenseur. Ces machines sont dues à Watt. Elles sont aujourd'hui universellement employées.

Pétcate 9 «es «YMHflM^efli. — Nous avons, en parlant des gax et des vapeurs, fait ressortir les avantages de la détente et monliê

comment, après avoir fait travailler la vapeur à pleine pression pendant une certaine partie de la course du piston, on pouvait utiliser la force expansive de la vapeur pour Tachèvement de la course du piston. La nature du mouvement alternatif imprimé à cet organe, qui à chaque extrémité de sa course doit s'arrêter et changer de direction, se prête merveilleusement à l'utilisation d'une force décroissante et explique les nombreux avantages que l'application de la détente a réalisés. C*est à Taide du tiroir, ainsi que nous l'indiquerons au paragraphe suivant, que Ton modifie l'admission de la vapeur et que Ton détermine la détente.

■acMBes * den cylindres. — La détente se produit, comme nous l'avons dit, au moyen d'une seconde combinaison qui coosistc dans l'emploi de deux cylindres. La vapeur, après avoir agi à pleine pression pendant toute la durée de la course du piston dans un premier cylindre, est conduite dans un second cylindre, où elle n'agit que par son expansion. Cette combinaison a été réalisée par Woolf, il y a déjà longtemps ; mais il semble que pendant de longues années on ait méconnu les avantages qu'elle comporte, et ce n'est que depuis peu de temps que l'on revient à un système qui, dans des conditions déterminées, permet de réaliser une économie considérable dans la dépense de vapeur, et , par suite, dans la dépense de combustible. L'emploi des dispositions imaginées parWoolf parait plusavantageux que celui de la détente dans un seul cylindre, du moins au point de vue des perles de pression par refroidissement. Dans ce dernier système, en effet, la vapeur en se détendant se refroidit, et retourne alors en partie à l'état liquide. Au lieu d'avoir de la vapeur sèche, on a un mélange de vapeur et d'eau qui détermine, dans les organes de la machine, des résistances et par suite des perles de travail très-appréciables. Dans le système de Woolf, au contraire, la vapeur ne change dépression qu'en passant d'un cylindre à l'autre, et, dans chacun de ces cylindres, elle agit sur les pistons avec la môme

154 DKS MACHINES A VAPEllt.

pi*ession pendant toulc la durée de la course. Nous verrons d*ailleurs, dans les nombreuses tentatives qui ont été faites pour introduire dans les machines marines les doubles cylindres de Wooli, combien on s'est préoccupé des moyens de conserver la vapeur sèche dans son passage d'un cylindre à Tautre.

Cette différonce entre le travail continu dans un même cylindre et le travail h pression variable a été constatée dans les machines marines à quatre cylindres. On a reconnu qu'on obtenait de meilleurs résultats en mai*chanl à pleine pression dans deux cylindres qu'en marchant avec détente dans les quatre.

On a cependant cherché à combiner les deux systèmes de défente : ainsi la vapeur est détendue dans le petit cylindre à moitié de la course par exemple, et au moment où elle arrive dans le second cylindre, son volume a doublé ; si les diamètres des deux cylindres sont dans le rapport de 1 à 5, la délente dans le second cylindre arrivera au dixième de la pression initiale. On est arrivé à détendre au vingtième.

Il existe aujourd'hui un nombre considérable de machines fixes du système de Woolf. Ces machines ont été surtout adoptées dans un grand nombre de filatures, et elles marchent avec la parfaite régularité qui est nécessaire h ces établissements. Nous citerons les dimensions principales d'une machine motrice de filature qui fonctionne depuis plusieurs années.

Puissanct^ nominnlc 70 chevaux.

Noinbro de tours de Farbro par miiiule. . . 22

Pression de la vapeur dans la chaudière. . 2"",5

Diamètre du pelit piston 0",500

Course du pelit piston 1",500

Oiamètre du ^Tand piston 0",068

(x)urse du ^rand piston 2", 000

Superficie et vohime du grand piston. . . 75^««,594 (U7r*.878)

Superficie et volume du petit piston . . . 1ÎM<i,63 (294**.480) Rapport des volumes engendrés par les

deux pistons 5

Deux de ces machines, livrées pour 140 chevaux, pouvenl

IIAi:ill>ES FIXES \ VAPELill D-fiAlI- ]3&

arriver ;^ en produire chacune près de 500. — Les machines (le Wooir sonl quelquefois désignées sous le nom de machines IdwanU.

MatHbvtioa de la vappar. — Les constructeurs ont imaginé ci.' lirs- nombreuses dispositions pour la disfribution de la vapeur; problème que complique encore l'emploi de la dètcnle (■[qui se présente ainsi sous trois aspects différents:

f" Admlmon & pleine vapeur, saim aucune défenfe;

2° Admisaion avec détente fixe, c'est-à-dire cessation de l'admission, à un moment déterminé de la course du piston, au quart, à la moitié, etc. ;

3' Admisxion avec détente variable, c'est-à-dire cessation de ladmission, à un moment quelconque de la course du piston.

La dernière combinaison est évidemment celle qui répond le mieiii aui nécessités du travail, parce qu'elle permet de faire "iTirier la puissance de la machine dans des limites [rés-élen-

lilICS.

Mim d^t«nlc. — llrolr Ardlnair«i aTnD«« ri rr-

- La distribution sans détente se fait au moyen du liroir ordinaire, boite renversée dont les bords recouvrent les "rifices rectangulaires d'admission et d'échappement, et qui est nieai-c par un excentrique calé sur l'arbre principal.

Le piston fait mouvoir l'arbre principal au moyen d'une iTisiiivelle : l'excentrique, qui conduit le tiroir, équivaut h une «oronde manivelle ; il doit être calé de façon que les deux manivelles soient à angle droit : quand le piston est ji l'extrémiléde sa course, le tiroir est au milieu de la sienne.

En fait, les choses ne se passent pas ainsi : au bnul d'un cer- Uin temps toutes les pièces prennent du jeu, et il est prudent àe donner aux bandes du tiroir une largeur un pou plus grande que celle des orifices du tiroir ; on dit alors que celui-ci a dtt recouvrement extérieur. Cette disposition pn^vienl la communication qui pourrait s'établir, pendant un court espace de Ifnips, entre la boile de distribution |en communication elle-

156 DES MAGIILNES A VAPEUR.

même avec le générateur) elle milieu d'échappement. En second lieu, si le calage était fait de façon que le milieu de la course du tiroir correspondit exactement à l'extrémité de celle du piston, et que les deux orifices fussent simultanément bouchés, le piston se mettant en marche effectuerait une petite portion de sa course sans recevoir l'action de la vapeur et sans qu'aucune issue fût ouverte à l'échappement de la vapeur. On s'arrange alors pour que le tiroir ait déjà découvert rorifice de l'admission et celui de l'échappement, avant le départ du piston de chacune des extrémités de sa course; on obtient ce résultat en modifiant l'angle de calage de l'excentrique, et cette opération est celle que l'on caractérise par ces mots : donner de favance à l'échappement, de lavance à Vadmission. L'avance est anijulaire^ lorsque l'on considère l'angle des deux maniv^esde l'arbre et du tiroir; elle est linéaire j lorsqu'on la compte sur h surface de glissement du tiroir. Soit linéaire, soit angulaire, Tavance est une seule et même opération.

L'existence du recouvrement extérieur, dont nour arons parlé, et celle de l'avance conduisent à la formule suivante qui résume les conditions de marche du tiroir et limite sa course :

tt La course du tiroir est égale à la largeur d'une bande, plus celle d'un orifice, plus l'avance absolue à l'échappement, et moins l'avance à l'admission. »

Quant à la valeur de l'avance soit à l'échappement, soit à l'admission, elle résulte de tâtonnements dont la description ne présenterait pas d'intérêt.

Outre le recouvrement extérieur du tiroir, on modifie la largeur des bandes à l'intérieur, pour remédier à des irrégularités de fabrication ou de pose ; on donne alors du recouvrement intérieur. Quelquefois on est forcé de diminuer la largeur de ces bandes ; on dit alors que le recouvrement est négatif.

L'excentrique ordinaire a été remplacé par une came triangulaire, inscrite dans un rectangle que porte la tige du tiroir. Cette disposition, qui se trouve dans les machines de Woolf, a

MACHINES FIXES A VAPLlIll D'KAU. 137

pour hul de démasquer lapideiiient les orilices d'échappemeiil el d'admission.

■hircbwtiim ««m déb-nte lise. — Si l'oH veul avoîr une détenu fixt, un recouvrement ajoutt! aux bnndes du tiroir sudil pour arrêter l'admission à un instant déterminé. Cet appareil simple, eflicace. Irirs-facile à appliquer, est dû à Clapeyron qui la proposé dès 1839.

TIraIr aiee rcctHnrraMiit. avre RlluMro. — La détente fixe

peut être opérée également par une ijlksière. Celle glissière est superposée au tiroir et est mue par un excentrique indépendant lie celui du tiroir. Le mouvement est calculé de façon que les lumières de la masse formant tiroir soient bouchées et cessent, à un moment donné, de livrer passage à la vapeur.

MMriiNiitan mm 4«tri»« «sriahie. — Les explications données pour les divers systèmes de détente fixe font pressentir les dispositions propost^es pour la détente variable.

a. — Délente Meyer. La détente JWci/ct- consiste en une vis h double Slet, ou plutôt en une c6tç hélicoïdale saillante, écartant ou rapprochant deux écrous en bronze, qui tantât ineuvoni une tige qui elle-même ouvre ou ferme une soupape d'admission. taiiti.H couvrent et découvrent les lumières tracées dans le tiroir.

b. — Détente par un manchon à busse. Le liroir est fermé par une soupape. Celte soupape est commandée par un arbre à cames formant manchon et vissé sur la tige du modérateur fi boules. Quand la machine marche trop vite, le modérateur s'élève, le manchon présente sa partie inférieure et étroite aux liges qui commandent la soupape, et celle-ci ne reste ouverte ijuc très-peu de temps. Lorsque, au contraire, la machine marche lentement, le manchon descend, et les cames produites |iar les bosses du manchon agissent plus longtemps sur la tige de ta soupape qui, par suite, demeure plus longtemps ouverte. Celle disposition Irès-iagénieuse est fréquemment employée.

e. — Détente Farcot. Dans la détente Karcol, on emploie une

iôK UES MACHINES A VAPfciUU.

glissière qui se meut au-dessus du tiroir proprement dit. La glissière est divisée en deux parties qui sont ramenées à chaque oscillation du tiroir par des butées intérieures. Une came intérieure permet également le rapprochement ou Técartement de ces deux parties. La came peut être manœuvrée à la main ou par le régulateur à force centrifuge.

d. — Détente par soupapes équilibrées. La détente peut aifin se produire au moyen de soupapes. Les soupapes ordinairement employées dans ce cas sont des soupapes équiUbrées ; leur forme est telle que la pression incombante, qui tend à maintenir la soupape appuyée sur son siège, se fait presque complètement équilibre à elle-même; Teffort à exercer dépend alors uniquement de la superficie des surfaces de contact mesurées suivant leur projection dans un plan perpendiculaire à Taxe, lequel est aussi celui du mouvement, et cet effort peut devenir infiniment faible. Quant au moyen d'obtenir la détente avec ces soupapes, le mécanisme adopté est tel que les soupapes peuvent rester fermées pendant un temps plus ou moins long, tandis que le piston accomplit sa course. La durée de fermeture ou d'ouve^ ture de ces soupapes produit la détente.

Nous ne parlerons pas ici de la détente variable usitée sur les machines locomotives, et fondée sur l'emploi de la coulisse de Stephenson. Ce mode, peu employé dans les machines fixes, tend cependant à s*introduire dans les machines de bateau.

Tiroini équilibrés. — Les tiroirs équilibrés sont fondés sur le principe dont nous venons de parler pour les soupapes équilibrées: on s'efforce de diminuer la pression produite par la vapeur qui enveloppe le tiroir et détermine ainsi des frollements énergiques des rebords du tiroir sur la table du cylindre. Dans ce but on a proposé d'introduire la vapeur à Tintèrieur de la coquille du tiroir, de façon que la pression maxima de la vapeur s'exerçât sur la plus faible surface possible, la vapeur à la sortie du cylindre agit sur toute la surface du tiroir, mais comme à ce moment sa pression est beaucoup

JUCIIINES FIXES A VAI'EI'II li'fAV. ISfl

moindre, cette iliminulîon de pression compense l'effet résul- Isatdcrauçmenlalion de surfnce, el l'équilibre peut s'établir'. (-«Hi«aia«uon. — Traaanx deivait. — Ncwcomen, fe premier, Inventa la condensation en faisant agir un jet d'eau froide sous le piston pour condenser la vapeur el faire agir la pression almosptii.Srique comme force motrice.

Ce système avait le grave înconviinienl de refroidir l'enveloppe du piston, et, par suite, de causer une perte notable de pression.

Walt eut l'idée de mettre le condenseur û pari et de fermer le cylindre, et celle seule modification transformait la machine à vapeur. Vérifions qu'à chaque nouveau pas dans l'élude de la iriarhine, nous retrouvons le nom de Walt ; on peut dire que h mariiino à moyenne pression, à balancier, à double effet, à iDiidensalion, el à détente, est sortie font entière des mains de cet ingénieur à jamais illustre, elque peu de perfectionnements fèrifiix ont été apportés {i ce type de macliine-

i—Jt— cwr» pmr eoniaci. — PainpM * air. — Lcs Condcntenrs par contact consistent en un vase clos mis en communication conslante avec le conduit d'échappement du cylindre. Un jet d'eau froide, divisé autant que possible par des pommes d'flrrosoir, arrive conlinuellement dans ce vase el détermine Il condensation. Le vide ainsi obtenu n'esl pas parfait, mais U pression à l'intérieur du condenseur peut n'être plus que 1,10 d'almosphére ; le vide est donc fait aux 9/10.

f*s condenseurs ou eotideiiseiivs par contait direct sont toujmirs accorapapni's d'une pompe élévatoire. La destination de relie pompe est d'enlever l'eau de condensation el l'air qui alllue dans le cnndenseur. soit par suite de dissolution dans l'eau, 'oil par suite île fuiles dans l'appareil. Celte pompe est désignée MUS le nom de pompe à air.

• BëriiM'c* de ilirerwinnsnièpe!. mm idfes n'ont imint doiiiii dcl-onai^siiliala: m diminiunt U pre^sinn dp» tlirpr» i^rpanei entre eui. on ï'cipnse i des fuites; H pmr DHiilallrp les tuile», on » pecnurs i des ressnris ou â des orpanes sccnnrliiires ikn iMtion *c traduit loiij.mrs par l'EinpInî d'une pnrtic dp ta r.rce disponilile.

140 Dis lACfllXES A TAPElli.

par surfaces réfrigérantes ou à sec, la vapeur, au lieu d'être mise en contact avec Teau, circule dans des conduits nombreux^ constamment refroidis par de Teau courante. La vapeur condensée donne de Teau distillée.

CiBjLMLPii A air Hkre. — Daus les dcux typcs que nous venons d'indiquer, la condensation de la vapeur est opérée soil par sa mise en contact direct avec Teau froide, soit par sa circulation dans des vases plongés dans Teau froide. L'eau du condenseur peut même être totalement supprimée. Un constructeur distingué, II. Flaud, a récemment imaginé plusieurs appareik dans lesquels la condensation s'opère par Pair atmosphérique lui-même. Au lieu d'être simplement lancée dans l'atmosphère, la vapeur est dirigée soit dans une suile de vases cloisonnés méplats disposés à côté les uns des autres, comme les éléments des piles à auges, soit dans une série de tuyaux ; elle passe ensuite d'un de ces vases ou d'un de ces tuyaux à l'autre, et l'air circule en léchant la surface extérieure. En disposant une quantité de ces vases ou de ces tuyaux proportionnelle à la quantité de vapeur employée, on arrive à une condensation complète, et le dernier vase méplat ou le dernier tuyau envoie à la chaudièredel'eau distillée, gardant unetempératurede 70* à 80*.

Diverses dispositions de détail sont encore à l'étude; mais nous pensons que, dans toutes les localités où l'on ne peut trouver d'eau de bonne qualité, l'appareil de M. Flaud rendra de grands services. On peut cependant craindre qu'il ne soil d'un prix élevé.

Teoipératiure de l*eaa de eoBdcBs«ii<Mi. — NouS avOUS indiqué

la formule des mélanges à l'aide de laquelle on détermine la quantité d'eau nécessaire à la condensation de 1 kilog. de vapeur. Cette quantité varie de 20 à 50 kilog., selon la température de l'eau dont on peut disposer et la pression de la vapeur à condenser. En supposant do Tcau de condensation à 12*, on l'amène généralement à 40*.

Le travail des pompes à air est considérable. Le volume d air est 4 ou 5 fois celui de Teau.

La bâche dans laquelle on amène Teau de condensation n*a pas de forme déterminée. On emploie même les supports de la machine, toutes les fois que l'on est à court d'espace comme dans les bateaux.

On s'est naturellement préoccupé des moyens de profiter de la chaleur emmagasinée dans l'eau de condensation, en Tutilisant pour l'alimentation de la chaudière. Nous verrons, en traitant la question de Teau consommée par les machines, qu'il inlporte de prendre quelques précautions à l'égard de Teau de condensation proprement dite ; celle-ci n'a pu être employée sans danger à cause des matières grasses qu'elle en- Iraine dans la circulation à travers les organes de la machine.

Dans tous les cas, en supposant que pour une cause queU conque de Teau échauffée ne puisse pas être employée directement, on peut faire passer à d'autre eau la presque totalité de la chaleur emmagasinée ; dans l'industrie de la teinturerie, l'écoulement des eaux chaudes sales est dirigé de façon à échauffer, au passage, des eaux froides propres.

flachines A haute ou * bame pression. — LeS machiuCS

peuvent travailler à haute ou à basse pression.

La basse pression s'étend jusqu'à 2 atmosphères environ.

La haute pression comprend les pressions supérieures à 2 atmosphères.

On a répandu dans le public des craintes sans fondement au sujet des machines qui emploient la vapeur à haute pression.

Les chaudières à face plane qui doivent employer la vapeur à basse pression, à 1 atmosphère 1/2, sont exemptes de tout essai. Les chaudières qui doivent employer la vapeur à haute pression sont essayées sous une pression triple ; à 4 atmosphères, elles sont essayées à 12 atmosphères. Si un accident élève la pression de 2 ou 5 atmosphères, et rien n'est plus fa-

i iâ DES MACHINES A VAPEIR.

eilc, la chaudière à basse pression travaille à des pressions pour lesquelles elle n*a pas été faite, et elle devient infinimcnl dangereuse ; la cliaudièrc à haute pression, au contraire, avec une surcharge de 2 à 3 atmosphères, resie fort éloignée de h limite à laquelle elle a été essayée.

Les chaudières dites à sous-basse pression sont des chaudières ordinaires a basse pression. Ce n'est qu*un nom destiné à augmenter les préjuges du public contre l'emploi des hautes pressions.

OpiirfoB de H. Fairbairo. — Dans sés Iccturcs à Mauchestcr, M. Fairbairn s'élève contre ce préjugé et déclare qu*il est trèsdésireux d'augmenter la confiance du public dans l'emploi de pressions plus fortes. Les progrès réalisés dans lu métallurgie, dans l'art de construire les chaudières, doivent rassurer sur les craintes formulées il y a quelques années»

L'emploi des hautes prtinwns entraînera la suppression du condenseur, au moins dans les petites machines, et permettra de réaliser ainsi une grande simplification.

Rappelons d'ailleurs que les considérations qui précèdent ne s'appliquent qu'aux machines fixes et aux machines locomotives. Pour les machines marines, l'emploi de l'eau salée, les nombreuses causes de destruction des chaudières par l'humidilé, par les actions galvaniques, sont des obstacles considérables à l'utilisation des hautes pressions, et nous verrons les ingénieurs les plus compétents déclarer que, pour les chaudières marines, il ne convient pas de dépasser les pressions effectives de 1 '^",5 à i'"",75.

g 3. — Transmission du mouvement.

llovveaicat alternatif dv piston, traimporté •« aHMiveaMvt

aitcmatir d'me ponpo. — Le piston de la machine à vapeur ayant pris son mouvement alternatif, il faut étudier les moyens

d'appliquer ce mouvement simple à la production de tel ou tel travail, c'est-à-dire la transmission.

0. — Balancitr primitif. Le premier mode de transmission était indiqué par la nature du travail demandé aux premières machines à vapeur, Tépuisement des mines. On avait à transmettre à la tige des machines à élever l'eau un mouvement de va-et-vient analogue à celui du piston de la machine à vapeur ; un balancier oscillant autour d'un point fixe était l'appareil le plus simple pour opérer cette transmission ; à Tune de ses extrémités pendait la tige de la pompe, tandis que l'autre eitrémité était soulevée par la tige du piston à vapeur.

b. — Parallébgramme, Le moyen d'attache de la tige du piston au balancier reçut bientôt un perfectionnement important. Aux arcs de cercle qui terminaient les extrémités du balancier et qui n'évitaient pas une certaine torsion des tiges, ^Vatt substitua le parallélogramme articulé^ si fréquemment décrit dans tous les traités de mécanique, et qui a continué à être appliqué dans un nombre considérable de machines.

Beacripttoa ■oiialrc des naddaes de ÇîoroowaiHee. ^Lcs

premières machines à épuisement furent installées dans ' le comté de Cornouailles, d'où elles prirent le nom de machines de Cornouailles. Nous les décrirons sommairement.

Le piston moteur s'articule à l'une des extrémités du balancier, à l'aide du parallélogramme de Watt ; et le mouvement d'oscillation de ce balancier est transmis à la tige qui descend dans le puits de mine. L'action de la vapeur n'a d'autre elTet que de soulever cette tige qui, en retombant, refoule l'eau dans les tuyaux d'ascension.

a. — Soupapes et pompes. 11 y a trois soupapes : la soupape ^exhaustion^ la soupape d'admission et la soupape d^équilibve, La première fait Communiquer le cylindre avec le condenseur ; la deuxième avec le générateur de vapeur ; on ferme celle-ci à tel ou tel moment, suivant la détente à donner* La soupape d'équilibre remplit le rùle suivant : quand le piston est au bas

tu HS lACHDES A YlPElR.

de sa course, on ferme les deux premières soupapes et on ouvre la soupape d*êquilibre qui fait communiquer ens^nble les deux parties du corps de pompe que sépare le piston. Le poids de la ti^e de la mine, dans sa course descendante, suffit pour faire remonter le piston.

Deux pompes, une pompe à air et une pompe alimentaire mues par la machine, servent : la première, à épuiser Teau et Tair du condenseur ; la deuxième, à envoyer dans la chaudière une partie de Teau chaude retirée du condenseur.

b. — Cataracte. Le balancier et la tige de mine constituent une masse énorme. Pour éviter des chocs qui seraient capables de tout briser, on adopte une vitesse très-lente (7 à 8 oscillations à la minute), et pour donner à ces masses le temps de changer de sens de mouvement après chaque oscillation, on arrête tout le système pendant quelques instants au moment où le piston du corps de pompe est à la partie supérieure de sa course. Outre la question de choc à éviter, une autre considération a conduit les constructeurs è produire cette intermittence : c'est la nature du travail opéré ; il faut quelque temps pour que Teau se rende des fissures du terrain dans le puisard.

L'arrêt momentané est produit par un appareil désigné sous le nom de cataracte et qui se compose principalement d'une petite pompe à eau établie dans une bâche pleine d'eau, le piston de la machine à vapeur, en arrivant au bas de sa course, soulève le piston de la petite pompe à eau; une soupape s'ouvre, et l'eau de la bâche s'introduit dans le corps de pompe. En ce moment, le piston de la machine à vapeur remontant, les soupapes d'admission et d'exhaustion sont fermées. En remontant, ce piston laisse au petit piston de la cataracte la liberté de descendre; mais l'eau qui s'est introduite au-dessous 4mid ce mouvement plus lent, car elle ne peut s'échapper que par une ouverture dont on peut régler à volonté la section. Or c'est l'abaissement du petit piston qui commande la réou-

veilure des soupapes d'admission et d'exhaustion. On peul donc tout disposer pour que le petit piston, dont la marche est réglée par l'écoulement de l'eau, n arrive à Textrémité de sa course que quelques secondes après le moment où le piston de la machine à vapeur a atteint le sommet de sa course et s'est par conséquent arrêté.

BedMTchea relatives «m BUiddiMs ratatines. — Le mouvement de va-et-vient de la tige du piston demande, pour être transformé en un mouvement continu de rotation autour d'un arbre, l'intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle entre cet arbre et le balancier.

Beaucoup de constructeurs, s'exagérant la perte de puissance vive résultant de l'emploi d'un intermédiaire, ont fait de nombreuses recherches pour obtenir une machine dans laquelle la tapeur agirait d'une manière continue, et ont proposé les machines désignées sous le nom de machines rotatives. On se fondait surtout dans ces recherches sur une analogie à réaliser enire les roues hydrauliques et les machines à vapeur, et l'on cherchait à obtenir pour ces dernières la continuité d'action qui caractérise les machines à eau.

Les machines rotatives se divisent en quatre groupes :

i* Machines à réaction directe comme l'éolipyle, sphère à ajustages inverses placés à l'extrémité d'un diamètre ; l'intérieur est rempli d'eau que l'on vaporise et qui en s'écoulant détermine par réaction la rotation de la sphère.

2** Machines fondées sur Temploi d'un jet de vapeur contre les palettes d'une roue semblable à une roue hydraulique. On a oublié complètement dans ces roues qu'il fallait, comme dans les roues hydrauliques, éviter les chocs.

3* Machines rotatives, dans lesquelles la vapeur agit par pression, ainsi que dans les moteurs à vapeur usuels. — M. J. Armengaud a décrit, dans le deuxième volume de son excellent Traité sur les maclûnes à vapeur^ ce type de machine rotative. 11 comprend : 1"* un récipient annulaire avec un arbre creux I. iO

central par lequel arrive la vapeur : une palette C peut tourner autour de cet arbre ; elle a une longueur ^ale au rayou du cylindre ; 2* un obturateur à tiroirs D, IK. L'obturateur D" étant amené dans la position où il ferme toute communication avec la vapeur, on a une portion de récipient qu'on peut considérer comme close par lobturateur IK, la paroi du cylindre et la palette C. De ces parois, une seule est mobile, la palette C ; alors si Ion fait arriver la vapeur par Taxe B creux, la pression de la vapeur fera mouvoir la palette C qui communiquera ce mouvement à un arbre. Quand la palette aura dépassé l'obturateur D, on efTacera D' et on opérera la fermeture par D, etc.

4"^ Machines rotatives à cylindres tournants, c'est-à-dire à cylindres emportés dans le mouvement de rotation que les pistons communiquent à Tarbre moteur.

Tels sont les quatre systèmes; aucun n'est arrivé è des résultats pratiques sérieux. Ils conduisent à des pertes de puissance bien supérieures à celles de la bielle et de la manivelle.

it ée rotatkMi a«to«r d*aa axe. — La transformation du mouvement altcrnatir en mouvement circulaire continu est un des problèmes les plus importants de la mécanique ; des cours sptViaux ont fait connaître toutes les solutions données de ce problème.

Deux solutions principales sont en usage dans les machines à vapeur : 1" bielle et manivelle mues par un balancier intermédiaire; S"" bielle et manivelle commandées directement par le piston.

Il y a un moment délicat dans ces deux modes de transmis* sion, c*est celui où le mouvement du balancier ou celui du piston change de sens. Ce moment d*incertitude ou d'hésitation est désigné par Texpression point mort ; pour les franchir, on emploie le volant qui, en vertu de sa masse, régularise le mouvement. 11 agit comme emmagasinant la force

vive; en en cédant un peu au moment où la bielle arrive nu point mort, il permet à la manivelle de franchir ce point et à l'arbre de continuer le mouvement. La théorie du volant a (Hé si souvent donnée que nous n'avons pas à la répéter ici.

Cyiiadres conjasiiés. — Le volant avec ses grandes dimensions ne peut être employé ni dans les machines locomotives, ni dans les machines de bateau ; si, dans ces dernières, les roues à aubes peuvent remplacer le volant, il n'en est pas de même quand la machine fait marcher directement une hélice, et il faut recourir à d'autres dispositions pour assurer la continuité du mouvement. La disposition la plus usuelle consiste à remplacer le volant par deux cylindres à vapeur di\s q/lindres mjugués, dont les pistons agissent sur deux bielles réunies à des manivelles calées à angle droit sur Tarbre moteur, de façon que, lorsqu'une bielle est à son point mort, l'autre exerce son maximum d'action.

Il y a trois dispositions de cylindres conjugués :

1* Cylindres parallèles, usités sur les machines locomotives et sur quelques machines fixes ;

2» Cylindres obliques, faisant un angle dont le sommet se trouve sur l'arbre de rotation, employés sur les machines de bateau et sur quelques machines fixes à grande vitesse ;

3* Cylindres placés bout à bout, ayant un axe commun, et agissant sur la même manivelle, usités sur les machines de bateau et sur quelques machines fixes des souffieries.

L'emploi des cylindres conjugués présente d'autres avantages que ceux inhérents à la suppression des volants; ils permettent l'emploi de pièces de dimensions moyennes plus faciles à construire et à monter que les pièces de grandes dimensions, et dont la rupture entraîne moins de conséquences fâcheuses. Dans les machines 5 un seul cylindre, la moindic réparation entraîne le chômage de toute l'usine ; dans les machines à deux cylindres, au contraire, on peut momentanément suspendre l'emploi d'un cylindre, et obtenir cependant avec l'autre un

148 DES MACHINES A TAKUR.

travail suffisant. Enfin, quand une machine à vapeur est destinée è suppléer à Tinsuffisance d'un cours d'eau, il est trèsdésirable de pouvoir ne demander à la machine que juste œ qu'il faut pour suppléer à cette insuffisance ; l'emploi d'un seul cylindre répond très-rréquemment aux besoins du travail.

■iiBsiea d« le^itieat ém jf^mêmm. — Le nombre des types machines est, nous Favons dit, très-considérable; mais, au point de vue du mode de transmission du mouvement du piston, on peut comprendre toutes les machines en quatre groupes, savoir :

l"" Machines à cvlindres verticaux et à balaneier;

2"" Machines à cylindres verticaux ou tnclinés^ et à action directe ;

S"" Machines à .cylindres osmllants ;

4^ Machines à cylindres hori%antaux.

Hscidnes * cylteAres TcrtlcMK ci * iMdwMler. — LeS premières machines à vapeur exécutées par Watt avaient pour objet Tépuisement des mines, et la transformation du mouvement éfait celle qui convenait le plus à ce genre de travail. En appliquant la machine à vapeur à d'autres usages, on prit la macliine de Walt telle qu'elle était ; et en considérant même l'emploi du balancier comme une partie intégrante et indispensable du système, on se contentait de remplacer la tige de la pompe à épuisement par une bielle et une manivelle faisant mouvoir un arbre de couche.

Les machines à balancier ont de grands avantages ; la régularité de marche est parfaite, leur puissance est considérable, elles exigent très-peu d'entretien, et il existe des machines de ce type en service depuis quarante ans. Enfin, leur aspect est monumental, et cette considération ne saurait être négligée dans certaines circonstances.

Par contre, elles présentent plusieurs inconvénients :

Le poids de la machine est considérable et les fondations

MACIHMlS fixes a VAPEIR Ii'EALI. 1411

doivent être exécutées avec un soin minutieux. 11 est difficile de réunir sur une seule plaque de l'ondation l(s Irois parties principales de la machine : le cylindre, le support du balancier ol le support de l'arbre de couche. Ces trois parties sont souvent étaldies séparément, et si l'une d'elles vient â tasser, la machine tout entière est compromise. Enlin, le montage de ces machines ne peut se faire à l'avance à l'atelier ; une partie <loil être ajustée sur place, et celte sujétion se traduit par une augmentation de dépense.

En second lieu, le balancier ne peut supporter des oscillations rapides, et il est impossible d'avoir la vitesse de rotation qui ronvienl â la plupart des usines sans employer un engrenage qui consomme toujours une certaine quantité de force.

Entin, les machines à un seul cylindre se prêtent moins bien que les machines è deux cylindres à l'emploi de la détente : dans un seul cjlindre, en effel, la pression variant pendant la course du piston, celui-ci transmet au balancier des efforts iKS-inégaux pendant la durée do la course, cl il faut donner h telle pièce, toujours ditlicilc à t'ahriquer et à poser, des dimcniions sufQsanles pour résister au maximun d'cfforl.

Dans les machines à deux cylindres de Woolf, ce dernier inconvénient disparaît, et le balancier, soutenu d'ailleurs en deux IKiinls, peut èlie moins volumineux que dans les machines à un seul cylindre.

Les machines à balancier exigent l'emploi, soit du parallél'iiramnie de Watt, soit des combinaisons dérivées du parallélogramme, et cet accessoire du mode de transmission est assez coûteux.

Malgré ces inconvénients, le nombre des machines à balancier est considérable, et l'on peut dire que l'on en construit chaque jour de nouvelles. Pour le^ travaux qui, comme ceux d(^ pompes, exigent un mouvement alternalif, on ne saurait trouver une combinaison supérieure â celle du balancier. En liûsanl raiier la longueur des brus de levier, on modifie sans

1^ KS màimSES 1 TiHTB.

cnprmage b lîtess^ des pompes H Ton peut adopter 1 allure qui convient le mîeoi i ces sortes de machines.

et êk

«. — Mmrhima i r^Smirtg meBmés. Le nombre des machines fixes dans lesquelles on emploie les cylindres inclinés est peu considérable: nous ne les mentionnons que pour mémoire. Elles sont i action directe et disposées i cet égard comme une partie des machines à cylindre vertical dont nous allons parler. Les ateliers du chemin de fer de Paris à Lyon, à Bercy, sont mus par une belle machine fixe à cylindres inclinés.

fr. — Mackitits i qilimdres trriieaux. Le balancier étant supprimé, la tige du piston est articulée de façon i former bidle agissant directement sur la manivelle ; le piston, dans les ma* chines d'une certaine dimension, doit être guidé dans la partie qui doit rester verticale ; nous ne décrirons pas les dispositions nombreuses proposées pour ce détail de construction.

Le volant dans les machines à action directe est une pièce indispensable ; d'une part, il doit entraîner la manivelle dans ses deux positions verticales; en second lieu, il doit combattre une seconde action perturbatrice. Le poids du piston et de la tige n'est en eflel équilibré par rien ; ce poids s'ajoute à Faction de la vapeur quand le piston descend, il s*en retranche quand le piston remonte. Il en résulte des actions accélèmtrices ou retardatrices que doit vaincre le volant.

Les machines à action directe réunissent plusieurs avantages : grande simplicité dans la construction, montage facile, fondations peu dispendieuses.

Les machines de ce type sont habituellement employées sans condenseur, ce qui en simplifie extrêmement la construction.

Ce type est trés-cmployé pour les machines de force moyenne, cl il en cxisie de très-nombreux spécimens dans toutes les industries. Nous citerons, comme objet d'études, une machino à colonne évidée, construite par M. Fairbairn et qui fuit mouvoir

MACHINfô FIXES A VÂPKUR DEAU. 451

à Paris, au Conservatoire des arts et métiers, les pompes et appareils divers exposés au public. Cette machine a son cylindre en partie enterré : la tige du piston, la bielle et la manivelle sont contenues dans une colonne évidée; de sorte que la machine se réduit pour ainsi dire à une colonne surmontée d'un volant. On peut cependant critiquer le trop grand nombre de pièces cachées à Tœil du mécanicien, et la difficulté que présente leur graissage.

mmfÊÊÊÊÈcm * ejUmûwem o«eiUaBls. — NoUS aVOnS dit quC, daUS

la machine à action directe, la tige du piston est articulée à la bielle et que, tandis que le piston conserve un simple mouvement de va-et-vient, la bielle ajoute à ce va-et-vient un mou- Tement d'oscillation. M. Cave a eu Tidée de supprimer la bielle et d'imprimer à la tige du piston le double mouvement de va-et-vient et d'oscillation : le cylindre est alors entraîné par la lige du piston et il prend le mouvement d'oscillation de la bielle; la vapeur est introduite et s'échappe par les tourillons.

Il y a eu, au début de ces machines, hésitation sur la position à prendre pour le centre d'oscillation, et l'on s'est demandé s'il convenait de le placer à la partie inférieure du cylindre, ou au centre de gravité.

On avait cru obtenir plus de fixité en plaçant Taxe à la partie inférieure, sur le support même de tout l'appareil, mais il en résultait de nombreux inconvénients : 1** la machine était mal équilibrée ; 2° la course angulaire du piston restant la même, les arcs parcourus par un point quelconque doublaii^nt de longueur; 5" enfin, l'exécution du tiroir placé ainsi extérieurement à une extrémité du cylindre laissait beaucoup à désirer.

En plaçant au contraire le centre d'oscillation au centre de gravité :

d"» L'équilibre est oblenu ;

2** Les oscillations du piston sont moindres ;

i5i DES NACUINES A TAPEUR.

S*" Enfin, l'admission et l'échappement se font avec facilité par les tourillons, dont il suffit d'augmenter les dimensions.

Toutefois la suppression de la bielle n'est pas un aTantage considérable lorsque l'on peut disposer d'une place suffisante, et la machine oscillante n'a pas de raison d'être à terre ; mais elle continue à être employée avec succès dans les machines marines, pour lesquelles la question de place disponible est capitale.

■•ehtacs * cyiiadres iMNriaMKa«z. — La machine à Cylindres horizontaux, aux yeux de plusieurs consfrucleurs, doit être considérée comme le type définitif de la machine à vapeur. Sa faible hauteur permet Taccès, la surveillance et le graissage de toutes les parties de Tappareil ; les fondations sont peu dispendieuses. Toute la machine peut tenir sur une plaque de Tondation ; elle peut dès lors être complètement ajustée à Palelier cl transportée presque toute montée.

On peut enfin imprimer à Tarbre une grande vitesse sans transmission intermédiaire et sans perle de force.

Tous ces avantages sont incontestables, et, pour les machines employées dans les travaux publics notamment, la simplicité dans l'installation est une considération de premier ordre; mais nous ne pensons pas (|u'il y ait lieu de formuler un jugement aussi absolu et qu'il convienne de condamner définitivement les machines à cvlindres verticaux. Ces dernières ont pour elles une expérience presque demi-séculaire, tandis que les macliines horizontales ne datent que de quelques ann('^es.

ovAiiMtion den cylindre». — On a fait à CCS dcmières machines un reproche qu'il importe de mentionner, parce qu'on ne saurait le considérer comme tout à fait écarté : nous voulons parler de Tovalisation du cylindre sous raction du piston. Il est certain que le piston et sa tige portent sur les génératrices inférieures du cylindre, que celles-ci doivent s'user plus rapidement que les génératrices supérieures, et qu'il en résulte une

mCllfNES FIXES A VAI'EUR DTAV. 153

ovalisalion de la surface du cylintlre, ovaiisalion pcrnieUunl le passage de la vapeur d'un cM& à l'aulre du piston.

On a proposé flivers procédés pour prévenir cette usure inépie du cylindre. Le plus répandu consiste dans le pralongemenl de la tige du piston à travers la base du cylindre ; le piston suspendu sur cette tige ne porte plus sur les génératrices inféricuri'S. Celte disposition n'ofire pas une entière efficacité ; à moins de donner des dimensions exceptionnelles ii la tige du pislon, ce dernier fléchira toujours dans les cylindres de grande longueur, et les garnitures des deux tiges du piston pourront donner passage à la vapeur ; en outre, la tige additionnelle du piMon augmente l'élendue des surfaces refroidissantes introduites dans le cylindre.

.VM. Farcot rejettent l'emploi de la lige prolongée et ils donnent au piston une grande longueur, de manière à répartir SI pression sur la plus grande surface possible.

Ces diverses combinaisons ne préviendront pas l'inégalité de l'usure du cylindre, el nous avons vu M. liim déclarer que la «peur surchaufTée ne pouvait être employée dans les machines horizontales, ce fluide subtil passant dans ces machines d'un cité à l'autre du pislon. Il est certain, à ce point de vue, que 1» machin» verticales conserveront une inconstestable su- [*riorité.

hll««« de* nwchfaK» horicantalm. — La CUnstrUCtion deS

piliers de manivelles des machines horizontales de grande dimension présente de sérieuses difficultés ; ces paliers sont divisés n plusieurs morceaux qui, en cas d'usure, se rapprochent les nis des autres, de manière que l'ensemble conserve une même force de surface lloltante. On a beaucoup diseutèsurla position adonner aux joints de ces blocs: il n'y a pas d'inconvénient k jUkct un joint verliculement, la résultante des pressions nélant KTlirale qu'au moment du repos.

Les machines horîiontalcs étant à action direclc ne peuvent '• «e passer de volant; pour diminuer la fatigue que cel organe

454 DES MAGUINES A VAPEUR.

fait supporter au bâtis de la machine, on rabat le volanl le cylindre.

DisponiUoB do condeBwinr. — Bcaucoup de machines ho] taies, construites sans détente ni condenseur, sont rédu une extrême simplicité.

On peut cependant y joindre un condenseur. Le mouvc de la pompe à air est commandé par une bielle liée au pi celui-ci porte une traverse assujettie à se mouvoir entre glissières horizontales, et qui assure son mouvement recti! A celte traverse viennent s'articuler la grande bielle qi mouvoir Tarbre, et deux petites bielles qui commande pompe à air.

La pompe à air et le condenseur, dans quelques mac horizontales, étant placés sous ces machines, Taccès en difficile; en articulant des leviers sur les bielles dont nous ▼< de parler, on a pu placer le condenseur et la pompe à { quelque sorte en dehors de la machine, et dès lors dan position qui permet de les visiter à tout instant.

QocstloB de im mckle dans le ehoix des ouMlUMee. — Lc

des machines est souvent influencé par une circonstanc ne devrait pas cependant avoir d'importance en pareille ma nous voulons parler de la mode ou de Tengouement pour tel type. C'est ainsi que Ton a vu des machines oscillante ployées à terre dans des circonstances où rien ne comms une concentration exceptionnelle; c'est ainsi que Ton a conisé l'emploi des chaudières tubulaires en remplacemei chaudières à deux bouilleurs, si simples de constructi d'entretien. Il faut, dans le choix d'une machine, se préoe avant toutes choses de l'expérience acquise et des dèteri tiens prises par les ingénieurs placés dans des conditions blables à celles qui se présentent à nouveau.

Cette question de 1 influence de la mode dans des ma en quelque sorte purement scientifiques, se représente souvent ; une manie d'imitation peu raisonnée condu

MVCIII.WS n\KS A VAPEliR l)E\l!. i:,5

constructeurs à reproduire des dispositions spéciales sans se rendro compte des mVessilés qui ont conduit à ces dispositions. A Liverpool et à Manchester, le terrain est Iriis-chcr ; on a, pour les filatures, adopté des lidtinients trùs-élevés, h cinq ou six Plages. Pendant cinquante années, on a copié dans toute l'Eurnpe ce mode de conslrurtion, malgré les inconvénients sans nombre qui résultent de celle superposition des métiers : inonlagfl des malièn's brutes, perle de temps pour les ouvriers qui montent et descendent sans cesse les escaliers, assiette difficile Jes métiers sur les planchers et au milieu des supports des liages, destruction certaine de l'édifice quand un incendie se lii'clare, etc., etc. On abandonne aujourd'hui ces dispositions, p1 les filatures s'étendent dans de vastes espaces partout où le prix des terrains n'est pas un obstacle insurmontable.

Il est difficile de préciser des règles absolues. Nous croyons cependant que l'on peut, dans les établissements que les ingénieurs des ponts et chaussées ont le plus souvent à construire, idoptcr les modèles ci-aprés :

Ahmentation d'eau pour les grandes villes : machines verticales à deuï cylindres iWoolf), avec balancier et condensation.

Ateliers de construction fixes : machines à cylindres horia)ntaux, bielle directe et condensation.

Ateliers de construction temporaires : machines à cylindres horizontaux, bielle directe, sans condensation.

■arliliMw «n«rl««lnn it -■ «^llndrcs, de Hlckii. — L'Exposition

universelle de 1867 renfermait une machine arnéricuine à ïvUudres qui attirait l'attention par son faible volume et la concentration do ses organes ; elle se composait de 4 cylindres liuriionlaux à simple eti'et, opposés deux à deux de chaque côté d<; l'arbre de transmission.

Cliuque piston sert de tiroir an cylindre voisin. U simplicité de cette disposition n est qu'apparente, et deux ^lindres k double effet feraient probablement le même Iravail luecx's quatre cylindres a simple effet.

15» HES mCin.NES A VAl'ELR.

Ls vapeur passe ptii- des circuits miillipHés, el il nnus pBTsi! dinicilc qu'elle ne perde pas une partie de sa pres&ion en suliissant CCS élninglements.

La machine est à échappement libre nans condensation.

La détente est fixe; elle était réglée it inoilié dans la machine exposée.

Nous n'avons pu avoir de renseignements sur la consnmmation. Nous pensons que cette consommation doit élre asseï importante, mais In simplicité exceplionnelle d'installation t\f cette machine doit la rendre précieuse dans un ccrtflin nombre de circonslances.

Vlmac dn platoo dana lea mx^hlim de diver* autd^'lrm. — I.;l

délerniinalion de la viksse du pit^lon est un prohlénie trèscomplexe et dont matli6matiquemenl la solution est tm'élefminée, puisqu'il s'agit de résoudre une équation du premier dcpi'é & plusieurs inconnues. Oit pcul , en el'fet, pour dépensercfi un temps donné un volume de vapeur déterminé, faire varier :

soit le nombre des cylindrées ;

suit le volume de chacune de ces cylindrées.

La cylindrée elle-même conservera un volume constant, en faisant varier à l'iiilini le diamètre et la hauteur du cylindre d. par suite, l'amplitude de la course du piston.

C'est donc à l'expérience seule qu'il y a lieu de demander des renseignements. On peut, à cet égard, noter les chilfres suivants :

a. — Vitesse par seconde :

f'.OO à l'",50, machines à balancier, machines oscillantes; i'',bO i 2'",00, maciiines à action directe, navire k hélices: S^.OO à 5"',50, machines locomotives, machines rapides.

b. — Course du piston :

Machines de moins de 10 chevaux. . . . 0"',70i

— de 10 à 50 . . . . l'",00;

— de 50 à 150 . . . . r',40;

— au-dessus de 150 — .... S^OO ii 5"",00:

MACIlIJiES FrXES A VU'KLHl OTAli. 157

Locornolives O'",G0 à U^.TO;

Machioes à hélices ()"',70 ù l'".50.

f. — Nombre de cuups de pislon par minute :

L'cïpérieiice laisse à cet égard une trop grande latitude: le nombre de coups de pislon varie entre (i et 600 par minute. Nous avons parlé des grandes machines d'épuisenjent de Cornouaîlles, qui ne donnent que Oà 7 coups de piston par miaule. Les machines industrielles ne sauraient se contenter de cette marche lente et l'on est arrivé rapidement à 30 ou 40 oscillations pr minute, en se servant d'un volant denté pour réaliser la tilussc nécessaire à chaque nature de travail; puis on a cherché à supprimer cet intermédiaire et l'on a consliuit des machines [|ui donnent 100, 200, 5O0 et même 600 tours par minute. Nous croyons que ces dernières vitesses sont exagérées ; elles comportent des chances d'usure rapide, de destruction même des organes, cl se prêtent mal à l'emploi de la détente. Nous admettons, au contraire, pour des cas déterminés, des vitesses de 100 à 300 tours, et, si l'on nous demande une conclusion, nous dirons : Pour les grandes macliines destinées à faire marcher les ateliers de premier ordre, à assurer l'approvisiounemenl d'eau d'une ville ou l'exploilalion des mines, il est prcférable d'employer les grands cylindres à longue course de piston el à rotation lente.

Pour les petits ateliers, au contraire, pour les macliines rommandant des outils isolés, pour les organisations provisoires sur les chantiers, les machines légères à rotation rapide sont destinées, selon nous, à rendre les plus grands services.

g t. — DélermiiiaLon de In force des macLines. MWMNlNatloa de la force néecHaalre * la marche dea nalnea,

— La déierini nation de la force nécessaiic à lu marche d'une uwie est un problème Irès-cumpliqué, el la seule règle à suivre

peut-être consiste à forcer ïes évaluations obtenues par le calcul, de manière à avoir une machine capable de fournir un travail plus considérable que celui que Ton prévoit au moment de h mise en marche.

En effet, sans se transformer, une usine peut se développer un jour ; les dépenses d'installation, de bâtis, les frais généraux sont identiques pour une machine de 80 chevaux et une de 100, et la différence de prix entre deux machines de cette nature est généralement faible. A un jour donné, enfin, il peut être d'uBfi importance capitale d*augmenter de 25 à 50 p. i 00 la puissance du moteur, sans avoir autre chose à faire que de modifier ou de supprimer la détente ou d'augmenter la pression dans les chaudières.

Des considérations semblables doivent guider dans le choix i faire d'une chaudière.

Nous venons de parler de la détente ; c'est elle qui penncl aussi de proportionner la puissance de la machine aux variations souvent journalières de la résistance, et cela dans des limites très-étendues. Avec des machines dans lesquelles on peut cesser l'admission de la vapeur après 1/20* de la course du pislon, on peut faire varier la puissance de la machine dans le rapport de 1 à 3 et obtenir 20, 40 ou 60 chevaux.

IHfaculté dlndlqucr la force des insehliieii. InaafBMiace de la

notion du ehevni-Ynpeur. — La forcc des niachincs séxaluc habituellement en chevaux-vapeur de 75 kilogrammètres. Celte unité, représentant un poids do 75 kilog. élevé à i mètre en une seconde, a en quelque sorte une valeur légale, car elle est plusieurs fois mentionnée dans les lois et ordonnances. En cas de conlestulioii sur la puissance d'une machine, la valeur du cheval serait celle que nous venons d'indiquer. Mais on doit considérer aujourd'hui ce mode d'évalualion de la force d'une machine comme complètement insuffisant et incertain.

La possibilité de faire varier la pression de la vapeur dans la chaudière, l'emploi de la détente variable, changent si complc-

f m(;iil>ES FIXES A V.U'ELIR IVtALi. IM

lemcnt les conditions de Iravail d'une machine, qu'il devient dillîcile de l'assimiler à une pompe ayant à élever dans un temps donné une quantité d'eau déterminée.

Absolument inusitée pour les macliines locomotives, l'appréciation de la force en chevaux-vapeur est déjà abandonnée par un grand nombre de constructeurs. Et de plusieurs cAlés on s'est elTorcé de définir le travail demandé a une machine en le spécialisant et en indiquant, par exemple, le nombre de broches, de meules, de cylindres, à faire mouvoir dans un temps donné iTec une consommation de combustible aussi donnée.

Pour les appnreils de navigation, on d<Hinil le poids du navire el la vitesse à obtenir par un temps calme.

Enfin . si l'on veut employer l'ancienne dénominntion de chevaux-vapeur, il importe de compléter cette désignation par «lie de la valeur de chaque cheval, et préciser s'il s'agit de chevaux de 75 kilogrammétrcs, de 100, de 200 et même de dOO kilogra m mètres.

En Angleterre, l'unité prise par Walt était le poids de ôS,000 livres élevé à I pied en une minute. Il équivaut h JÔkilt^xammètres. La même incerlilude règne en Angleterre sur h valeur du cheval, et plusieurs appareils anglais ont une puissance dont l'indication en chevaux, pour être exacte, aigerait une unité de 300 kilogrammctres.

Dans le département du Noid, les constructeurs et les iiidostriids admettent qu'un cheval-vapeur correspond h la presnm exercée par la vapeur à 5 atmosphères, a<;tssant sur un piston de 55 centimètres carrés de surface elniarchanl de l mélre fu seconde.

Cette force représente HO kilogiammctres.

BéKlKMalioaii cNiplajén dans la marine. — Dans la marine,

Kpn de plus confus que les désignations employées. M. Ledieu (iii" neuf formules :

f formule de Watt ;

'î" l'unuulc du gouvernement ;

160 DES MACHINES k YAPEIR.

3* Formule de Tamiraulé;

4* Force nominale réalisée ;

5* Force en chevaux de 75 kilogrammèlres sur les pistons;

ti** ~- de 75 kilogrammèlres sur l'arbre de

couche ; 7* — de 200/225 ou 250 kilogrammèlres sur

les pistons:

8* — de 200, 225 ou 250 kilogrammèlres sur "

Tarbre de couche ;

9* — de basse pression.

Les formules dites de Watt, du gouvernement, de ramirautè, contiennent des coeflicients très-difîérents et qui varient encore i avec chaque grande usine.

Dans rénumcration qui précède, la force la plus facile i apprécier est celle qui est développée dans le cylindre, parce qu'on peut, à l'aide de l'indicateur de Watt, constater la valeur des pressions pendant la course du piston. On pourrait en déduire la force de la machine, si Ton connaissait le coefficient de réduction par lequel il convient de multiplier la valeur du travail indiqué par les courbes pour obtenir le travail utile transmis au premier arbre moteur; ce coefticient de réduction représente la force consommée en frottements par les organes de la machine.

M. Leloutre, ingénieur à Mulhouse, a cherché à découvrir la valeur de ce coefficient dans des machines construites par M. Him, en comparant les résultats indiqués par les indicateurs de Watt avec les résultats directs donnés par les essais au frein.

Tandis que le calcul de la surface des diagrammes donnait

pour la force de la machine ^20'^72,

les essais dynaraométriqucs n'indiquaient que. . 109 ,05; les frottements de la machine absorbaient donc. . 11 ,07,

et le coefficient de réduction s'élevait à 0 ,908,

près de 10 p. 100.

MACHINES FIXES A TAPEUR D'EAU. i6i

Nous pensons que Ton peut, dans un grand nombre de cas, adopter ce cliiffre de 10 p. i 00 comme coefficient de réduction de la force développée dans les cylindres.

Dans les expériences que nous venons d'indiquer, on a cherché quelle était la force qui correspondait à la pression de la vapeur

dans la chaudière; cette force était de 154**,85;

les essais dynamométriques donnant 109 ,65 ,

la perte totale s*élevait fi 45*\20,

soit 29'**,2 p. 100 au lieu de 9*^%1 indiqué ci-dessus.

Cette différence représente la perte due à la différence de pression entre la chaudière et le cylindre. Le coefficient d'effet utile final ressort donc à 70,8 p. 100. Pour les machines ordinaires,nous considérons ce rendement comme élevé, et, dans beau coup de cas, on doit se contenter de 60 à 62 p. 100.

Pour les machines dans lesquelles on ne prend point de précautions pour conserver à la vapeur de la chaudière sa température et sa pression, Teffet utile doit tomber au-dessous de 50 p. 100.

Du nombre et de l'incertitude des formules indiquées cidessus, on ne peut conclure qu'une chose : c'est que l'appréciation en chevaux-vapeur est un problème presque impossible, el que, ainsi qu^on le fait depuis longtemps pour les locomotives, il faut pour les autres machines chercher de nouveaux termes de comparaison.