CHAPITRE V

NACUliNES FIXE!) A VAI'EUR d'eAU

Observatioos générales.

Blurtoriquo den maehlnew A vapenr. — LeS faits Fclaliis à

riiisloirc (les machines à vapeur sont présentés dans les divers traités de physique et nous ne pensons pas qu'il y ait lieu de les rappder ici ; ces études rétrospectives ne nous paraissent point d'ailleurs comporter un grand intérêt industriel, ni môme scii'iitiliqiie. On ne siuiail éviileuimcnt allribuer à une seule personne l invention des machines à vapeur, et, si nous avions a faire l'histoire de cette grande découverte, nous ne pourrions l'essayer qu'en divisant en trois gi-ou[)es les hommes dont le nom se ra (tac lie d^unc manicie quelconque ù Tcmploi de celte force nouvelle.

Dans le premier groupe, on comprendrait les hommes qui ont signalé quelques faits relatifs à la vapeur d'eau et à sa force expansive, mais sans indiquer les moyens d'en tirer I. 7

U8 m NACULNES Â VAP£DR.

parti, ou sans laisser de traces sur les moyens qu'ils avaient

pu imaginer. Dans ce groupe on inscrirait les noms de :

Héron d'Aleiandrie (20 ans avant Jésus-Christ) ;

lllasco de Garay, capitaine catalan (loiô) ;

Salomon de Caus (1015) ;

Brama {{&![));

Marquis de Worcester (1665).

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

Denb Papin ; Sébastien r4Ugnot ;

Savorv ; rs'ewcomen ; Fulton.

Quelle que soit la pari que Ion veuille allribucr à chacun de ces hommes, nous pensons qu'ils auraient de la peine & reconnaître leur œuvre dans les grandes machines qui donnent la vie à nos ateliers, dans les machines des paquebots transatlantiques cl dans nos puissantes lofoniolives.

Le troisième groupe cnhn comprendrait les liominos qui ont fait de la machine à vapeur le premier serviteur de Tliomme. En téte de la liste, et bien en avant de tous, on lirait les noms de Watt et de Stephenson, et, s*il fallait absolument joindre le nom d'un homme à celui de In machine à vapeur, nous n'Iiésitcrious pas à prononcer le nom de Watt. La machine hxe et la machine de bateau sont sorties tout entiéros des mains de ce grand homme. Après avoir essayé bien des modifications, on considère aujourd*liui comme un véritable pro^TÔs le retour aux macliines siiri[)les, proposées par Wall, mnis exéculces avec les moyens mécaniques si puissants que nous possédons et que Wiitt n^avait pas à sa disposition*

MACUINES FIXES A VAPËLR D'EAU. 09

mtÊÊàmm exprimée p«r MMtemi. — En 1824, Sadi-Camot

écrivait :

o La découverte des macliines à feu a dû, comme la plupart des ioventions 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 aiilcur. C'est, au reste, moins dans ees premiers essais (jue consiste la véritable découverte, que dans les perreetionnemcnts successifs qui ont amené les machines à feu à l'état où nous les voyons aujourd'hui, n y a à peu près autant de distance entre les premiers appareils où l'on 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 Ton connaissait en 1824, ces paroles caractérisent une situation toujours vraie. Avec le développement de rinslruelion 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 Tétude 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.

•rJre * Mim énam Vétmêm étm mmMn^m * wmftmt. — L'é'

tude do la machine à vapeur ne saurait consister aujourd'hui

dans la description successive des nujdéles 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 l'ordre suivant, basé sur la marche de la N.ipcur dans les appareils qui utilisent sa lo;ce expansive ;

4" lié lié ration de la vapeur ;

2* Distribution, marche et échappement de la vapeur; con« denseurs, réchauffeurs ; 3* Transmission du mouvement*

lUO D£S MAGULNES A VA1'£IU.

g — Génératioa de la vapeur.

ËÊtâimtUmm lÊ té mwI t um wm mmr la fuiie * 4MttMr mdk dmadlércs.

ft^Hiuhve «MMe c« éqvOihM imMUm, ^ Le problème à résoudre pour toute machine à vapeur d'eau est celui-ci : '

Produire en un temps donnt', cl avec la moindre dépense pos&iblc en charbon, ia quantité de vapeur nécessaire au travail demandé à la machine.

Les conditions de la solution à chercher sont très-différentes, selon (ju'il s'agit de machines fixes, de machines de bateaux, de machines hicomotives.

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 ])eut 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 le tirage.

Malgré ces différences considérables, il resle un ccrtMiii noinl)re de (juestious communes à toutes les chaudières; nous les ti-aitcrons dans ce chapitre. Les détails concernant les chaudières de bateaux et les cliaudières de machines locomotives seront donnés dans les chapitres consacrés à ces machines.

Les questions relatives à la qualité de l'eau, ainsi que celles qui concernent la nature des métaux employés pour enveloppes, seront également traitées séparément.

Il ne nous parait pas utile de chercher à donner une définition de la chaudière ; Tidée que comporte ce mot est comprise par tout le monde, lien est de même des diveises parties de la chaudière et de son foyer, et chacun sait aujourd'hui ce qu'il

MACHINES FIXES A VArELIi D'EAU. 101

faut entendre par chambre de vapeur^ foyer^ surface de chauffe directe ou in^recte^ cameau, grille, ehenunée.

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

Le nombre des formes données aux chaudière^ est considérable, et la description des divers modèles ne présenterait

qu'un intérêt trés-secondaire.

Nous ne parierons pas non plus des cliaudiércs à basse pression ; chaudières dans lesquelles la vapeur travaille à des pressions peu supérieures à celles de Tatmosphère, 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 cliaudièrci

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 h la pression causée par l'expansion de la vapeur reste la seule à obtenir. Mais dans cet équilibre entre la résistance de Tenveloppe 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 h l'enveloppe est telle que la moindre déformation causée par la pression de la vapeur entraîne la destruction de cette enveloppe^ on se trouve évidemment placé dans les plus mauvaises conditions. 11 faut, au contraire, chercher des combinaisons dans lesquelles les déformations aeeitlentelles que peut subir Tenvcioppe soient combattues par la pression même de la vapeur.

pressions qui s'exercent de l'extérieur vers l'intérieur d'un vase fermé répondent au premier cas, celui de l'équilibre in-

m DES HACHINBS A VAPEUR.

stable; laiulis <|uc les pressions inverses, c'csl-à-dire celles qui s'exercent de Tintérieur vers l'extérieur, répondent au second cas, celui de l'équilibre stable.

Le maximum de résistance serait donc donné par une sphère conlenanl de la vapeur, toutes les tendances à la déformation étant combatlues par la pression nii>nie 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 déCiiiit de forme splu rique, 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 cylindre seules doivent être consolidées, mais dans beaucoup de cas on est arrivé à les remplacer par des calottes hémisphériques.

MvMoa dM Ammiàtrmm p«r w y y rt Atai poaNta ém foyer. — >

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 à letude des perfectionnements apportés aux machines : on a évidemment commencé par mettre swr le feu le vase contenant l'eau h vaporiser.

dModiérea à foyer exiériear. — Toutc chaudière à lover extérieur se compose essenliellemeiit d'un vase métallique posé sur un fourneau en maçonnerie de briques; des grilles fixes reposant sur la maçonnerie supportent* le combustible, et des carneaux permettent h la flamme de longer les parois latérales de la chaudière; enfin, une grande cheminée active le tirage et porte les gaz de la combustion à une hauteur suKisanle pour que leur diffusion dans Tair n'ait point d'influences nuisibles.

Des soins tout particuliers doivent être apportés à la construction des fourneaux, et Von ne doit pas songer à réaliser, sur la qualité des matériaux, des économies presque toujours

insignifiantes cl suscoplibics d'entraîner des chômages fréquents par la néccssllé dos réparations. Les parlies exposées à Taclion de la flamme sont établies en briques réfractaires.

ckmmÉÊÊwm ém vitM, — La chaudière de Watt, désignée quelquefois à cause de sa forme sous le nom de ehavâtire à éharîot ou à tombeau^ se compose d'une partie cylindri(juc supérieure, de deux faces latérales concaves et d'une partie inférieure également concaye.

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

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

CbaadJére cylindrique de MToolf avee on sons bonUleora. —

Les chaudières de Woolf consistent en un seul cylindre, terminé par deux calottes hémisphériques : elles repondent par conséquent, aussi bien que possible, aux conditions que nous avons indiquées pour la meilleure forme à réaliser au point de vue de la 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 remploi des bouilleurs.

Les bouillpurs sont des cylindres analogues au cylindre primitif de Woolf, mais d'un diamètre moindre et 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-drssous du cylindre principal, un, deux ou trois bouilleurs. La possibilité de les remplacer dans un

104 DES MACHINES A VAPEUH.

temps très-court et pour ainsi dire sans cliAmage de Tusine, facilite rcnlèvement des dôpôts, et la ( Iniudioiv, pivservée des coups de feu, se conserve pendant un temps plus long.

L'expérience ne s'est pas prononcée en faveur de l'emploi de trois bouilleurs ; cette disposition oblige à donner à la grille une grande largeur, et elle permet l'introduction d'une trop grande quaiitilô d'air, ce qui refroidit le foyer. Los 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. . . . i^jOO à l'",20;

Diamètre des bouilleurs 0'",40 à 0"',00;

Longueur commune 0"\00 à 8"\00.

£nfin les bouilleurs ont été parfois disposés latéralement à la chaudière : les axes des divers bouilleurs sont alors situés dans un même plan vertical, et des tubes verticaux les mettent en comniuriicalion les uns avec les autres ; la flamme et la fumée circulent le long de ces bouilleurs. L'eau arrive froide au bouilleur inférieur, s'échaufTe en traversant la série des bouilleurs ainsi étagés et arrive dans la chaudière à une température déjà Irès-élcvée. Dans les chaudières ordinaires, au contraire, l'cau d'alimentation refroidit toujours la chaudière principale.

Le nombre des bouilleurs latéraux a été réduit à trois et à deux. L'avantage 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 réconomie de combustible, les bouilleurs latéraux pe paraissent pas présenter d'avantages sur les bouilleurs inférieurs.

Bédimrfremw. — Lcs bouilleurs latéraux, dont nous venons

de p;n ler et dans lesquels circule Venu froide, sont quelquefois désignés sous le nom de rechauffeurs^ et on les multiplie de façon que la fumée se dépouille le plus possible de sa chaleur avant d'être lancée dans l'atmosphère.

M. Ilim a construit, au Logelbach, des rèchaufleurs qui se composent de 56 tuyaux droits, réunis par des coudes demicirculaires; la loii^'iieur dcM'liacuii (le cos tiivaiix csl de 2 nictres, leur diainèlre intérieur 0'",155, leur diaiiK h o exléricur O^^IO; l*eau eiïectue 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 surfuce, au point de \ue calorifique, n'est évideinmeiil 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 Texpèrience seule peut indiquer l'importance.

Des observations très-miiiulicuses ont montré que l'cau d'alimentation gagnait 40 à 50" dans son passage à travers le réchauffcur; elle entrait à i7 ou 20*" et sortait à 65 ou 65^ La température de la fumée, par contre, s'abaissait de 90 à 100* de l'entrée à la sortie de l'appareil réchautfeur.

On désigne aussi sous le nom de rech(utl'fi'ut\ de n'ijénerateur^ de multiplicateur^ des appareils ayant pour objet de vaporiser l*eau 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.

Ch«adiéres * foyer iatérienr. — Les massifs de uiaçonneric 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. Un a cherché à faire disparailro celte perle, 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 cliaudiùre est soumis à l'action de la vapeur agissant de Textér ieur vers Tinlérieur et se trouve dans les conditions d'équilibre instable que nous avons définies. Aussi a-t-on eu d'assez nombreux accidents causés par l'écrasement de ce tube intérieur, l'affaissement ou a^lapse, comme

106 DES NACHI5ES A YAPBUR.

ilisonl les in^^i iiieiirs aii<iljiis. On a diiiiiriué ces chances lîe dcstrucUon en (iin)inuant le diamètre du bouilleur, et c'est pour ce motif que M, Fairbairn a conseillé remploi de deux bouilleurs d'un plus pelit 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 SCS accessoires, est très^facile à transporter d'un point à un autre dans un chantier; elle roule sur elle-même sans subir aucune avarie, lundis que les autres chaudières ne peuvent èlre déplacées qu'à ^rand 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.

Chandiéreii mixte» * foyer inlériew et * earncaux cxtéricwa.

— Dans les chaudières que nous venons de décrire, les pt de la combustion sont perdus dans l'atmosphère après un parcours très-faible , puisque ce parcours est égal à la longueur du

bouilleur; ils ont donc encore une température Irés-élevée et on perd une partie de la chaleur produite. On a diminué cet inconvénient en dirigeant ces gas dans des cameaux latéraux à la chaudière, de manière h échauffer les parois de cette dernière. Nous ne décrirons pas toutes les combinaisons qui ont été prop(>sét's à cet éf^ard et qui reposent toutes sur le même principe. Dans les chaudières destinées à faire mouvoir des manèges à mortier, des machines de puits, de souterrain, nous avons employé avec succès des cameaux formés d'une chemise de briques réfractaires noyée dans un massif de terre h pisé bien battue. Nous avons eu ainsi des massifs compactes très-économiques et dont la construction n'exigeait qu*uue précaution, celle d'employer de la terre bien sèche.

Cli«ii4lèv«« nrtxtc» A ffojer extéricar et * bovlllmm îmÊéwUmrm»

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

a recommandé remploi de chaudières mixtes connues sous le nom de chaudières de Bulterley et qui se composent d'une partie antérieure assez semblable à une chaudière à tombeau, et d'une

partie |>ostérieure compreiianl deux bouilleurs inlrrieurs. I.a prille esl posée sous la partie antérieure et les gaz de la conibuslion traversenl les bouilleurs. Ces chaud iri (>^ ont les incunténients des chaudières à tombeau : la partie située au-dessus dn foyer est exposée à recevoir un coup de feu, et on a dû donner à la tôle employée à sa cniistniclion une épaisseur exceptionnelle. Nous pensons que le maintien du lojer à l'intérieur donne plus de sécurité.

ciMHidièm 4e MtowMj. — Lcs chaudières de Galloway répondent à la dernière pensée que nous venons d'indiquer; elles sont cylindriques, 5 double loyer intérieui'; niais au delà de la grille, les deux bouilleurs sont remplacés par un bouilleur unique, traversé de part en part par une vinglaine de tubes Ironconiqucs, faisant communiquer les parties supérieure et inférieure de la chaudière. Ces tubes répondent à un triple but : ils servent d'entre toises pour raidir le bouilleur intérieur et prévenir son affaissement; ils forcent les gaz à tourbillonner et i 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 tronconiques, avec des rebords destinés h être rivés sur des surfaces cylindriques, présente

d'assez nombreuses sujétions; mais MM. Galloway et fils sont arrivés à 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 rEtposition.

ChandiéroM verticales. — Lcs cliaudièrcs vcrticales, comme les chaudières liorizontales, sont à foyer extérieur ou à foyer intérieur.

108 DES MACHINES A VAMIDR.

Les chaudières à foyer oxiérieur sont les plus simples de toutes: c*est le vase posé sur le feu et léché par la flamme de tous c6tès ; mais pour éviter les déperditions de chaleur, on n*a pas tardé à reconnaître qu'il valait mieux placer la flamme à Tinlôrieur d'une enveloppe et la diriger suit dans un esj)aee 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; la seconde, dans les machines loeomobiles ou demi-fixes.

Il convient d'éviter l'emploi des eorniorcs extérieures qui sont facilement détruites par la flamme. •

Dans les chaudières mixtes dont nous avons parlé ci-dessus,

nous avons vu les gaz de la combustion dirijiés à la sortie des bouilleurs dans des carneaux extérieurs de manière 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 SOI le (pie la cheminée est placée au-dessus du foyer, et les flammes etléctuenl 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 cl dépouiller les gaz de toute la chaleur qu'ils possèdent.

Les avantages réalisés par les chaudières tubulaires, au point de vue de la focilité et de la rapidité de la vaporisation, du faible volume qu'elles occuf)ent, ont conduit plusieurs ingénieurs à proposer la chaudière tubulaire comme le type détinitif de Tappareilde vaporisation. 11 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 lubulaires entrainent des sujétions d onlrelien et de nettoyage très-importantes, et que, s*il faut subir ces sigétions là où Ton manque d'espace, comme dans un bateau ou sur une locomotive, il y a lieu de les éviter dans les machines fixes ; et nous présoiitoiis 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 Tentretien. Si on a besoin d'une grande quantité de vapeur, on réunit parallèlement deux ou trois chaudières, et cette disposition peniiet de faire des réparations partielles sans iiilci i omprc le trava'l; tandis qu'avec une chaudière unique le moindre incident entraine l'arrêt de Tatelier tout entier.

ChMdiércs * foyer «MoHibie. — La chaudière Farcot, dont nous venons de parler, est à foyer amovible, c'est-à-dire que le faisceau tubulaire 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 été proposée et réalisée par divers autres constructeurs, notamiiienl par MM. Thomas et Laurens et par M. Chevalit r (de Lyon).

Dans tous les appareils de ce genre, il importe que la partie mobile de la chaudière puisse s'enlever facilement, et que cepen* dant le mode d'attache ne nuise pas à la libre 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 mobile qui comprend habituellement le foyer et un faisceau tubulaire. La liaison s'efTectue à l'aide d'un joint boulonné ; une garniture métallique ou une garniture au minium suffisent pour réaliser une é tanclicitè parfaite.

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

à bout, les flammes circulent sépan'iiienl dans les loyers intérieurs et se réunissent dans les carneaux qui longent le corps cylindrique.

chMidiém A dmiaiiM wmfiëe. — Dsos toutcs les chaudières

que nous venons de décrire, la vapeur reste en c(Mnmunicalion avec l'eau, et comme, ainsi que nous l'avoFis dit, le jdiényméne de Tébullition est toujours tumultueux, les bulles de vapeur qui viennent crever à la surface du liquide entraînent avec elles une certaine quantité d'eau. Celte eau reste en suspension au milieu de la vapeur, dans un état physique peu connu, intermédiaire en quelque sorte entre Tétat liquide et 1 état gazeux, mais dont la présence nuit singulièrement au développement des forces expansives de la vapeur sèche considérée comme un gaz permanent.

Pour remédier à ce! inconvénient, plusieurs conslructeui's ont songé à ne vaporiser qu'une faible quantité d'eau, en n'eu faisant arriver dans la chaudière un second volume que lorsque le premier a été vaporisé ; l'eau passe ou circule ainsi dans la chaudière en s\ transformant en vapeur. De là le nom génëri(jiiL' (le chdiidicrc à àrnildliun donné à tous les appareils que nous allons faire connaître.

cbandièreM * tnbes. — Toutes les chaudières à circulation reposent sur l'emploi de tubes, dans lesquels on fait passer Teau ; ces tubes sont soumis à l'action de la chaleur et l'eau se vaporise en circulant dans ces tubes. Nous ne saurions décrire toutes les condjinaisons qui ont été proposées ; nous citerons en France les chaudières Isoard, Belleville, Glavières; en Angleterre les chaudières Howard, Ilayward, Tyler et Field.

La chaudière Isoard consiste en un serpentin métallique con* tourné suivant la surface d'un cône ; le foyer est placé dans l'intérieur du cône.

Les autres cliaudières sont composées de tubes droits, horizontaux ou verticaux, dans Tintérieur desquels circule l'eau à vaporiser et autour desquels passent les gaz de la combustion*

MACUIKËS FIXES Â VAPËIIR n*E&U. 111

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

nombreuses applications.

tltaadiérrN A boaleM «phêrlquca de UarrlMMI. — M. HarrisOIl

(de Philadelphie) construit depuis quelques années des chaudières qui se composent de boules sphèriques en fonte de 0",20 de diamètre extérieur et de 0",00Ô d'épaisseur. Ces boules

sont tondues par groupes de quatre, et mises en coniniunicaliou les unes avec les autres par des tubes de O^'^OS i de diamètre. Chacun de ces groupes constitue une unité ; la chaudière est formée d'un nombre de grou[)es proportionnel à l'importance du niulcui'. Des expériences laites en Aniéri(ju<' et en Anfrteterrc uiit montré que ces boules résistent à des pressions considérables, 50 à 60 atmosphères. Les dépôts que Teau' laisse dans toutes les chaudières n'auraient aucune adhérence dans les chaudières Ilarrison, et il suffirait de les vider sous la pression de la vapeur pour déterminer le fendillement et le départ de ces 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 Ilarrison.

CJbaadIércs mixtes A circulation rt A réservoir dVan. — Si 1 Cau

venait à manquer dans les chaudières à circulation, les tubes soumis â l'action de la chaleur recevraient, en termes d atelier,

un coup de feu, et de semblables alléralions amèneraient leur rapide destruction. On s'est efforcé de joindre à ces cbaudières un réservoir d'eau destiné à prévenir les irrégularités de lalimenlalion.

ciMivdiére t«nM««iat. — La chaudiérc Larmanjat peut être

représentée comme le type de toute la série (b^ cbnndiéres mixtes; elle se compose d'un vase supérieur surmontant un serpentin en fer, dont la partie inférieure communique avec l'eau, et la partie supérieure avec la chambre de vapeur.

Le foyer est an-dessous du serpentin, dont b^s spires sont serrées de manière à former un nuir circulaire vertical plein*

Mî I)KS MACllLNtS A VAI'EUR.

Les gaz de la combustion montent à rintérieur de cette enveloppe cylindrique, puis ils viennent frapper le fond de la chaudière, et redescendent è l'extérieur des spires pour aboutir à la

chcmiii(''0. Échniifrée par les gaz et par la i lialeurdu foyer l eau tend ù s'élever eu parcourant toutes les spires, et se rend ainsi dans le réservoir de vapeur qu'elle alimente, tandis que l'eau surabondante rejoint celle qui n'est pas encore vaporisée.

chmidiére (4*Arsnrte«n). — La chaudière primitive de M. Joly ((rArgenleuil), ne dirièrc de celle de M. Helleville que par les détails et par la présence d'un grand réservoir d'eau et de vapeur. Des tubes transversaux sont placés au-dessus de la grille, au-delà de laquelle la flamme est complètement entourée d*un système de tubes horizontaux et verticaux, entre lesquels elle est obligée de faire plusieurs eireuils; dans Ifur dernier parcours, les gaz brûlés réchauffent encore la vapeur produite, avant qu'elle se rende dans le réservoir destiné à la recueillir. On tuyau général d'alimentation amène Teau simultanément dans tous les bouilleurs transversaux qui, plonges dans la llamme, déterminent, par métré 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 façon à produire rapidement la vapeur, et à maintenir celle-ci aussi sèche que possible.

cimiidiéra ■édterd c( Jolj. — L'appareil de MM. llcdiard et Joly se compose :

De bouilleurs ou générateurs de va {tour ;

De séchcurs ou surehauffeurs de vapeur ;

D'un réservoir d'eau et de vapeur.

Les bouilleurs, inclinés de Pavant à l'arriére à 0°',2Û par mètre, sont placés longitudinalement au-dessus du foyer, et non plus transversalement comme dans la chaudière précédente.

Les généraleurs comniuuiquenl cnlie eux, ù la partie infc-

WACUCSES FIXES A VAPELK U EAL .

rieure, par un tuyau 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 cluujue bouilleur s'en échappe par sa parlie supérieure poui' 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 Hamnie. En sortant du réservoir, la vapeur traverse encore une bi^vïc de lubcs sécheurs et elle ari'ive ainsi aux cylindres complètement sèclie. Ces chaudières font marcher un certain nombre d'ateliers, notamment les ateliers de NBI. Joly (d*Argenteuil), et Fatelier de précision de Tartillerie, au musée de Sainl-Thonias-d'A(iuin On a re[)r()clié, a»ec raison, à ces chaudières la situation isolée du réservoir de vapeur. 11 est iucoutestablement bon de réchauffer la v^eur ; mais il est mauvais de k placer dans une situation où elle est exposée à se refroidir. M. Hédiard se propose de faire dispai aitre cet inconvénient en plaç^uit le réservoir de vapeur au milieu de lu flamme à Textrémité des carneaux.

Même sans ce perfectionnement, la chaudière de MM. Hédiard et Joly doit être considérée comme un appareil réalisant heureusement les notions théoriques que l'on possède sur la formation de la vapeur d^eau et sur les moyens de la séparer de l'eau. Cette chaudière possède en outre un avantage trèsappréciable, celui d'entrer rapidement en pression. Des expériences faites à Arfrenfeuil ont démontré que vingt minutes bullisaient pour (jue la chaudière fût en pleine vapeur.

Chaudière Fidd. — La ciiaudière Fieid présente sur toutes les chaudières 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 atmosphères.

La chaudière Kield est une chaudière verticale à fover intérieur«Lc ciel de ce foyer est traversé par une série de tubes verticaux fortement assujettis à la paroi et dont Texlrémilé 1. 8

inlVM'icure esl fermée. Ces lubes fonnent ainsi une série de petits iM)uilleurs verticaux plongeant dans la ilamme du foyer, ce qui constitue déjà une grande surface de chauffe directe. Mais ils remplissent un autre but bien plus important : chacun d'eux criiilieiil un lul)C vertical qui s'ai rrlc^ à quelques eenlimèUes du fond et dont la partie supérieure est évusée en entonnoir; dès que Taction du feu se fait sentir, Teau renfermée dans Fespace annulaire qui existe dans chacun des tubes bouilleurs est yaporisée et s'élève dans la chaudière ; mais elle est ininiéilialeuient reni[>laeéc par de l'eau qui descend par le tube intérieur. Il se forme ainsi un courant d'une éner^^ie 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 Ficîld a été enlevée dans la partie suj)érieure.

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

chaadiére BoaUgBy. — M. Boutîgny a construit une chaudière dans laquelle il a clicrclié à produire la vapeur dans des conditions analo{4:ues à celles qu'il a, le premier, constatées dans le phénomène de Tétat sphéroïdal des liquides. La chaudière de M. fioutigny se compose essentiellement d*une enveloppe métallique verticale plongée dans la flamme d'un foyer. A l'inlérienr de celle cîiveloppe niélalliquc se trouve une série de vasques superposées et percées de trous; l'eau amenée à la partie supérieure passe en pluie d^une vasque à Tautre, et les gouttes se vaporisent en roulant sur ces plaques échauffées. Nous verrons cette disposition utilisée à un point de vue tout autre que celui de la circulation, celui du dépôt des uialières

MACHINES FIXES A VAI El II I) K\r. 115

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

AvMtaires mmmÊifmnMÊê étm eliawiiêpe» A «trewlalloa et éem

ehandiére» ordinnireii. — MM. Moi ill C't Tl TSCa OIll résillil('' d'unC

manière Ircs-nollo, et que mus ne pouvons que reproduire, les avantages comparatifs des chaudières à circulation et des chaudières ordinaires :