Les chaudières à circulation sont moins encombrantes

Liles coûtent moins cher d'installation ;

Elles peuvent être mises en vapeur très-promptement ;

Elles sont peu sujettes aux explosions.

6. — D*un autre côté, les chaudières ordinaires à grand volume (loniienl avee 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 sijoaple 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 (ju^avec la diiiiiiuilion considérable (jui 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 lii') fr. les 100 kilojL;., une plus-value de 10 à 12 fr., causée par l'excès de niaindWvre, n'avait pas une grande importance. 11 n'en est plus de même quand le prix des chaudières simples s'abaisse h 55 ou 60 fr., et que les chaudières compliquées coûtent toujours environ 100 fr. les 100 kilogrammes.

110 1>ES MACHhES A VAPEUR.

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

AppMite de nw«lMurtfe dmmm les mafiaBff flsc*. ^ NoUS

donnons la préférence, 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 présentent l'avanlage incontestable de donner de la vapeur sèche, tandis que dans les chaudières ordinaires il est à peu près impossible d'éviter l'entraînement d'une certaine quantité d'eau. Quelques constructeurs ont clicrché à concilier tous les avantaj,^es en ajouta ut aux chaudières ordinaires un appareil de surchaufle destiné à vaporiser l'eau 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 surchaufTeur 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, l'appareil surchaufTeur 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 petite, rapjtareil surcliauffeur agit comme une chaudière supplémentaire ; il vaporise l'eau entraînée par la vapeur, et si le niveau de l'eau se maintient trés-haut dans la chaudière, le surchaufTeur est indispensable. On conçoit dès lors très-bien comment des appareils de vaporisation dèi'ectueux ont été translormès pur i addition d un sur

NACUNES FIXES A VAPEUR D'EAU. i17

chaiifTeur, tandis que cette addition a été sans résultat dans

d'autres conditions.

Les appareils surchauffeurs peuvent toutefois rendre un second service très-appréciable, celui de dilater la vapeur sèche, d'en augmenter le volume, et par conséquent d*en diminuer la consommation.

M. Ilirn, qui a fait faire à la tliéorie mécanique de la chaleur de si grands progrès, s'est beaucoup occupé de la question de la surchauiîe de la vapeur, et il a installé sur plusieurs machines en Alsace des appareils qui ont donné d'excellents résultats. Xous extrayons d'un raj)j)()rt préseutt' par M. Leloutre à la Société industrielle de Mulhouse les renseignements ciaprès :

L'apparâl de surchauffe de M. Him se compose de seîie tuyaux droits en fonte, placés horîiontalement sur quatrerangs

païallùles, et reliés entre eux par des coudes demi-circulaires. Ces tuyaux ont 2 mètres de longueur ; leur diamètre intérieur et extérieur est de 0",i55 et 0'°,190 ; ils sont en tout semblables aux tubes de l'appareil de réchauffe dont il a été parlé précédemment, pages 104 et 105.

L'appareil surchauffeur pèse environ 4,000 kilog.; placé à la suite du carneau inférieur de la chaudière, il est environné par les gaz 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 surchaulfe qui ont un développement de 47 mètres environ de longueur et, à la sortie de ces tuyaux, elle arrive aux boites de distribution du cylindre, non-seulement parfaitement sèche, mats encore ayant subi sous la même pression un accroissement de volume.

De nombreuses expériences ont conduit iM. Ilirn à ne pas dépasser 220 à 240" pour la température de la vapeur surchaufiée ; au delà de cette limite, les garnitures de la machine s'aUcrcnt, et pour qu'elle ne soit pas dépassée, la chambre de

118 DES IIACUINES A VAPEUR.

la smcliauffo est munir de rcgisiros qui pormctiout tle diminuer rinlroductioii des gaz du carneau de la cliaudicre. 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 a^ec une température de 575 à 600*, en sort avec une temp<'M*ature de o50 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 l'issue de la chambre de sur-

cliauffe, la vapeur attei^niait 220", et, entre ces deux limites, se comportait commit un gaz permanent. De nombreux diagrammes relevés par M. Leloutre ont montré que la vapeur surchauffée se détendait dans le cylindre conformément à la loi de Mariotte, et qu'à égalité de volume de vapeur « dépensé sous des défentes 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 plus elie conservait tout 1 avantage provenant de la Station de la vapeur par la surchauffe, » (Leloutre, Bedurdies expérvmenîuh's sur les machines à vapeur^ p. 81.)

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

£n voyant la perle 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 cette chaleur pour produire une plus grande quantité de vapeur humide ; nuiis l'expérience n'a pas justifié celte opinioa. Restituée à la chaudière, la chaleur de la lumée n'a exercé qu'une faible influence sur le rendement de la chaudière en vapeur humide. En calculant

MACBINE8 FIXES A YATSUR Vtk^i. 119

d'ailleurs le nombre de ralorics nécessaire pour porler 1 kilogramme de vapeur sèche do 1 il) à 2*2*2% on trouve que ce nombre ne ferait passer de l'état liquide à l'état de vapeur à 149^* qu*un très-foibie poids d'eau, et qu'il vaut mieux dès lors employer la chaleur dont on dispose à dilater la vapeur déjà produite qu'à augmenter la production de cette vapeur.

Au point de vue de la consommation du combustible, les machines du Logclbach, qui sont des machines de 100 chevaux chacune, et qui sont munies des appareils réchauffeurs et des appareils de surchauffe que nous avons décrits, ne dépensent que 1 kil. 2G5 de houille de Roncbamps contenant 10 à 12 p. 100 de schistes. Tous ces appareils sont installés depuis six ou huit ans ; ils sont confiés à des chaurfeurs ordinaires et ils n'ont jamais donné lieu à des chômages résultant de la surcliauffe.

Les mt^mes résultats ont été constatés sur un appareil de surchauffe établi depuis onze ans par M. llirn sur une machine de âOO chevaux chez BUI. Dollfus^ Mieg et G'* , à Mulhouse ; riippiireil n'a donné lieu à aucune fuite, à atucun entretien. On n'a point fait d'expériences directes sur l'économie que l'installation de cet a])pareil a permis de réaliser; on sait seulement que rarrét de la surckauffe entraUie toujours une augmentation trèsseiMble dont la eonsommaUm^ et qu'on n'arrive à maintenir une bonne marche de la machine qu'ea employant

la meilleure qualité de houille.

Notons, pour réunir dans un seul paragraphe les renseignements relatifs à l'emploi de la vapeur surchauffée, que cette vapeur parait constituer un gaz plus subtil que la vapeur saturée. Les plus petites imperfections dans le piston du cylindre duiuicnl lieu à des pertes de vapeur tri's-nppréciables, et des a|)pareils surchauneurs n'ont pas réussi avec des machines à cylindres horizontaux dont les parois sont usées inégalement par le frottement des pistons.

lîUrovpeaieBt de» chaudières et canaUMiion de la vapew. —

m DBS MACHINES A VAPEUR.

Nous avons dit qu'il ne convenait pas d*exagéper les dimensions des chaudières et (jii'il élail prélérable d'avoir pour une machine laisant unti ^Taiide 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 h chaque machine motriee les générateurs nécessaires à la consonnmalion de vapeur iuite par celte machine; on a calculé quelle était la quantité de vapeur que devait consommer Tensemble 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'alimenlulion et de surveillance.

La vapeur produite est distribuée aux diverses machines motrices. On cdnçoit les avantages de cette disposition. Il est rare que dans un grand atelier, dans une forge par exemple» tous les outils travaillent ensemble ; on accolant un générateur à chaque niolcur, 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 lagrande fabrique d acier deM. Krupp à £ssen,en Westphalie. Dans cet immense établissement que nous aurons Foccasion de citer quelquefois, le nombre des chaudières successivement mises en activité s'élève à 300 ; non-seulement on y 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 cliaudières se prêtent ainsi un mutuel concours, et les outils les plus puissants, lorsqu*ils sont mis en marche, trouvent la quantité de vapeur nécessaire à leur bon fonctionnement.

Les 50 chaudières réunies dans un seul groupe sont cylindriques ; elles ont 7 pieds prussiens (environ 2*°, 25) de dia-

mt'tre, et 25 pieds (environ 7'", 80) do 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 Creusot (Saône el-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 1,1 .îiî mètres.

£niin, on a pu voir à 1 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 rintérieur du palais, ù proximité des oui ils qu'ils (lovaient 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 dispai-ailre toute chance d'accident à cet égard, en plaçant, de distance en .dislance sur le parcours des tubes, deux disques en tùle présentant la forme de segments sphériques très^plats et rivés l'un à l'autre à la circonférence. Les dilatations produites par les variations de teinpcrature se transmettent à ces surfaces sphériques qui, grâce à 1 élasticité de la tôle, peuvent se rapprocher ou s'éloigner l'une de Tautre et obéir aux petits mouvements que la chaleur détermine dans les conduites ordinaires.

rheminérM. — Los diuicusions à donner aux cheminées sont excessivement variables, et il nous parait difficih^ de formuler une règle à cet égard. Mathématiquement, le problème est in- .déterminé, puisque pour un même volume de gaz à écouler

m bhs UKcmm a yapeir.

ou peut faire varier la hauleur et la section de la cheninAe.

Une chose csl iiitlispeiisablc dans I rlahlisscinriil iVunc cheminée, c'est de la faire assez haute pour que la furnée ne gène point les habitations voisines. Telle cheminée qui, en pleine campagne, répondrait à tous les besoins de la chaudière avec «ne hauteur de f5 à 20 mètres, devra en avoir 50 ou 40 si l'usine est placée au milieu des maisons.

Le volume des gaz qui s*écliappent par la cheminée peut être évalué à 30 mètres cubes par kilogramme de houille consommé, en supposant une température d'envhron 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 Ténormc volume des gaz qu'elle doit recevoir. Les cheminées de 60 à 80 mètres de hauteur ne sont pas rares dans les grands établissements métallurgiques de l'Angleterre et du continent. 11 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 téle, la question des ini-oiivéïiicnts de la fumée étant éc artée, sutlil parfaitemenl. Il convient de le huubanner avec des lilsdefcr.

Pour les moyennes et grandes machines, on emploie exclusivement la brique. Des briques réfractaires ou demi-réfraetaires 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 pien^e de taillei Nous pensons qu'il n*y a pas lieu de suivre cet exemple. La brique disposée avec goût se prête h une ornementation simple et très-suffisante,

et l'emploi de malériaux de même dimension et de même nature donne à la conslruction une homogénéité très-préférable à tout efl'et décoratif. Si on attache une grande importance à-

MAGHINBS PIXBS A VAPEUR D'EAU. liS

romeiuciilalion 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 cheminées se construisent sans échafau- (lai^'cs; des ouvriers liahitués à ce frenre de (lavail s'clèvonl, en laissant à 1 intérieur de la cheminée des briques saillantes que ron coupe une fois le travail achevé.

Quelquefois on ménage à l'intérieur de la cheminée une échelle formée de barreaux de fer; mais rencastrcincnt de ces barreaux doit être l'objet de précautions parliculiéres;carsi 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.

S s. Marche et distrilmtion de la vapeur.

ff éeaw tf g — * prmm ër^ ipow Mtor les pertes ée cbalear

liaM* la chaudière. — La relation qui existe entre hi température de la vapeur saturée et sa pression prouve l'indispensal)ie nécessité de conserver à son maximum la température obtenue par la \apeur, et montre la valeur des dispositions nombreuses qui ont été proposées pour empêcher le refroidissement des enveloppes dans lesquelles la vapeur a été produite ou dans lesquelles elle circule.

Dans les machines iixes, les parties latérales du fourneau et de la chaudière sont protégées contre le refroidissement par un massif assez épais de maçonnerie de briques. Nous avons indiqué Tciiiploi du pisépoui* les chaudières dont l'installation Il est que temporaire. Ce revêtement étant interdit pour la partie supérieure de la chaudière (on cherche à diminuer en cas d'explosion la quantité de matériaux que la vapeur peut transformer en projectiles), on remplit de cendres ou de briques pilécs l'espace laissé libre entre les murs iurmant les parties lulérdles du massif.

m D£S MACHINES A VAPEUR.

Plusieurs constructeurs, pour atténuer les pertes de chaleur

duos à rémission, onl revùlu d'une couleur noire tous les masbils des chaudières.

Dans les machines isolées, locomotives, locoinubiles, 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'autres modes de |)réservation qui ont été également appliques aux chaudières de mactiiaes iixes.

On a successivement proposé les chemises en bois, les feutres, les enduits, les revêtements métalliques, la paille et le plâtre. Nous examinerons rapidement ces divers procédés.

a. — CJunnisi's 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 2 ou 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 indilTèremmenl pour cet emploi; ou a souvent fait usage de chône ou d'acajou pose avec soin, ce qui donne aux machines ainsi revêtues un bel aspect.

b. — Feutres. Les feutres et tissus feutrés ont été combinés avec l'emploi des chemises en bois ; mais ces substances sous racliou de la chah iir humide s'altèrent et perdent leurs propriétés isolantes, et elles ne peuvent être couscrvées que dans des cas particuliers et pour de faibles surfaces.

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

NlCUlf<ËS FIXES A VAPEUR D^EAU. 135

mastics, qui, après une première prise, ne peuvent être ramenés

à l'élat pâteux. L'enduit Pimont est très-employé en France; son inventeur déclare en avoir livré les «juanlités nécessaires au revêtement de 50,000 mètres carrés de cliaudicres. Des expériences nombreuses ont constaté Tefficacité de cette composition. Ainsi sur cinq chaudières employées dans une usine à Puteaux, deux ont été enduites de mastics; à la reprise des travaux du matin, les nianumètres 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 (int produit un résultat très-important: en diminuant le rayoïiuemenL des surfaces métalliques, ils ont abaissé, dans une proportion notable, la température de la chambre des chaudières et diminué la gêne que cette température impose aux chauffeurs.

d. — Revêtemeuts en tôle^ en cuivre jaune. L'emploi de ces substaïu'o se coiiibine avec celui du bois ; il repose sur le laible pouvoir éuiissit'dcs sui'faces lisses. Le chemin de fer du Nord a couvert d'un revêtement de feuilles de cuivre jaune presque toutes ses machines locomotives.

e. — l*aille et plâtre. On obtient un enduit très-simple et d'une efticacité incontestable avec une couche de paille recouverte de plâtre lissé avec soin.

MmtwMbmmmmÈ Û9m ««lymnt ûb CMiMto. — Les jsubslanccs

employées pour le revêtement des chaudières peuvent également

servir au revélemeiil des tuvaux; les IVulres, les lisières de drap, la paille tordue sont utilisés dans un grand nombre d'usines.

Dans les ateliers de M. Krupp, où il exbte Pénorme canalisa* tion de vapeur dont nous avons parlé, prescjuc toutes les con-

duit<'s sont revêtues de paille et de plâtre; uri(; chcniise en tôle mince est placée sur le revèteuicnl de quelques couduiles d'un grand diamètre.

Les conduites enterrées doivent être revêtues avec autant de

W DES HACHINKS A VAPEUIJ.

soin que les conduites exposées à l'air; il y aurait même, dans les conduites enterrées, une déperdition énorme causée par la conductibilité du sol. On place souvent les conduiles de vapeur dans des gaines eu bois remplies de cendres et de sciure de buis.

9mum p«r Ëmm JokM* Um gmnMmm. — Les cllitfres quC nous avons donnés pour la vitesse d*écoulement des gaz et des vapmirs nous dispensent d'insister sur la <;ravité des pertes occasioiinécs par les fuites; celles-ci se produisent souvent uux joints des tuyaux ou aux garnitures, et ces derniers doivent être l'objet d'une surveillance incessante.

Cliwi ga ém TOpem aaioar ûem cyltedm. — En parlant des

divisions à suivre dans l'élude des machines, nous avons dit (lue les lois constatées dans les laboratoires des physiciens ne se vériliaicnt pas toujours dans les machines, 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 niaciiino à vapeur il n'y a peut-ôlre pas de cause de perte de pression plus grande que celle due au relroidissemenl causé par le cylindre lui-même. La pression peut diminuer de 1 ou de 2 atmosphères parce que la masse métallique du cylindre absorbe une partie de la chaleur. Aussi, depuis quelques aniict's, on a altailié une extrême importance à placer autour du c\lindre 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 jacket, qui maintient à rintérieur la pression de la vapeur.

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

M. Tinspecteur général des mines Combes n'évalue pas moins (le 20 à 25 p. 100 Taufimcntation do travail due à la présence des enveloppes de vapeur autour des cylindres*

maâMâmmmemt iff— iigwii «e r«a«. — L'eau de condensation

n'est pas la seule dont la présence soit à redouter dans les machines ; la vapeur en se produisant par ébuiiition entraîne avec elle de Teau qui se trouve dans un état vésiculaire assez mal connu» mais qui, dans tous les cas, ne tarde pas à se retrouver à Félat liquide. La quantité d^eau enlevée à la chaudière jKir la vapeur est souvent considérable et elle c<iiiduil à des indications très fausses sur le pouvoir vaporisateur d'un appareil. La chaudière pourra « par kilogramme de combustible, consommer beaucoup d*eau, 8 à iO kilogrammes peut-être; mais loute celte eau n'aura pas été convertie en vapeur, et la pi'oduction de vapeur se liiuilera à 7, G et nièiiie 5 kilograiiinies. Divers procédés ont été proposés pour mesurer la quantité d'eau entraînée par la vapeur: ces procédés sont tous d'une exécution assez difficile. On a pu, toutefois, s'assurer qu'un kilogramme de vapeur pouvait enlever 250 grammes d'eau; mais 25 calories par kilogramme d'eau vaporisée étaient ainsi perdus.

Chaaybra de v«penr. — On a proposé plusieurs combinaisons pour éviter Tentrainement de l'eau; les plus employées sont les éUhnes ou chambres de vapeur,

La vapeur s'accumule dans une chambre ou Ccipacilô surmontant la chaudière proprement dite ; l'eau entraînée retombe par l'action de la pesanteur, et la vapeur se dirige dans les tuyaux de distribution.

Souvent aussi le tuyau de prise de vapeur est établi de telle sorte qu'il vient tiaverseï' la chaudière; l'eau entraînée se vaporise. Tous les réchauffeurs ou surchauffeurs sont fondés sur ce principe*

En somme, les dispositions p imposées pour assécher la va** peur se rapportent toutes à deux idées distinctes : 1" aVoir audessus de Teau un espace sutiisant pour (|ue Teau entraînée puisse retomber; 2" vaporiser Teau entraînée. La première disposition est souvent la plus simple, elle a permis dans les machines locomotives de supprimer soit le déme de vapeur^

soit les tubes longitudinaux i|ui ont élé proposés, notamment dans les machines Grampton.

■07MM 4'évacwillM éitm CMn ét e— i ei a rt o a . — Les eaux

qui ciiTultMil dans une machine, soit qu'elles provieniicnl de la condensation de la vapeur, soit qu'elles aient élé entraînées mécaniqucnicnl hors de ^ chaudière, doivent être expulsées aussi rapidement que possible. Pour les cylindres dans lesquels leur présence donnerait lieu à des chocs capables d'amener la rupture des plaques de fond, il est fait usagée Ae^rchmets purgeurs (pie le niécauicion doit inaiiu iiMcr rré(juenînient. Pour li^s conduites, un a des ciianibres d'évacuation garnies de robinets que Ton manœuvre à la main. 11 a été proposé plusieurs robinets purgeurs automatiques ; nous citerons Fapparcil Pongault qui semble répondre complètement aux données du problème.

Cet appiii'eil se compose d'un réservoir allaclié à un ressort, et dans lequel se rend l'eau de condensation. Quand celle-ci a acquis un certain poids, le réservoir s'incline en faisant fléchir le ressori auquel il est suspendu; cette flexion détermine louverturc d'une petite soupape par laquelle s'échappe l'eau de condensation refoulée parla pression qui existe dans laconduite. Dés que 1 eau est partie, le ré^ïervoir 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 porte-à-faux, en ne le soutenanl ipie par un Ui)au par lequel s'échappe l'eau condensée à chaque cylindrée.

latradMloa 4m la vapew tew le «jIMve. Bécabitear. ~ Le

n:ot de régulateur^ appliqué à tous les appareils qui servent à mettre en communication la vapeur avec le cylindre, est une désignjilion vicieuse. Le mot de régulateur comporte une idée de surveillance, de niodéralion» de mouvement, qui ne s'applique pas à tous les oi^gancs désignés sous ce nom. Il existe deux catégories distinctes de régulateurs :

1** Aftpareik de priée de vapeur et de mise eumaréhet c'estâ-dîre appareils n'ayant pas d'autre but que d'ouvrir une communication entre le générateur de vapeur et le cylindre. Ils sont

manœuvras à la main par le mécanicien. Ils peuvent augmenter ou (iiiuinuer la quantité de vapeur envoyée au cylindre, mais ib ne comportent aucune mesure précise de cette quantité.

2* Appareils de régularuatim de marche ou modérateurs. Ils sont destinés à faire affluer la vapeur en proportion 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.

A|»parcll» 4e p g toft de vapenr et de mine en marebe. — 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 Iriangulaires formant les

secteurs d'un cercle, des tiroirs glissant sur des orillccs 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.

li faut que les oritices par lesquels doit passer la vapeur soiciil démasqués ou musqués rapidement avec une grande nellelé el 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.

atppMeMB 4e véfalarfMUlea 4e ■uurdM. W eéé w Hewp». Modéra^

utmrm * hmtâmm 4e Watt. — Le modérateur type est l'appareil de

Wall à force centrifuge. 11 se compose de deux sphères métalliflues fixées à des tiges articulées avec un arbre métallique vertical qui est mis en mouvement au moyen d'une poulie, sur I. «

130 DES MAGBINKS A VAPEUR.

laquelle s'enroule une corde mue par l'arbre 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 gorgi*. Cette gorge est embrassée par un levier à fourchetle qui conduit uneiringle agissant sur une vulve de prise à vapeur; cette valve règle rintroduclion de la vapeur dans le tiroir.

Si la vitesse de Tarbre augmenle, les boules s'enlèvent en vertu de la force centrifuge, et, par rintermèdiaire des pièces que nous avons sommaireinenl dècrilcs, elles diminuent l'admission de la vapeur dans le cylindre. Le contraire a lieu c^uand la vitesse diminue et quand les boules s'abaissent.

Le modérateur à boules s'adapte à un grand nombre de systèmes de délente, dont l*étude est asset compliquée ; mais on arrivera à comprendre le jeu de chacun deux en établissant les ({ualre divisions ci-après :

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

2* Manière dont le modérateur fonctionne (enlèvement d^ douilles par le pendule conique).

5"* Communication du modérateur avec les organes d'admission et de détente.

4* Enfin, dans certains cas, des dispositions sont prises pour que le mécanicien puisse à volonté modifier sa détente sans arrêter la murche du régulateur. Le modérateur Farcot olïre très-nettement cette division dans la succession des pièces qui le composent.

rions entrer dans le détail des recherches qui ont été laites 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 Teffet des boules du régulateur de Watt par des boules opposées, soit en reliant les boules par un ressort à boudin. MM. Fajcol ont construit, pour les machines iixes, et surtout pour les uia-

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MACHINES FIXES A VAl'tUR D EAl. 131

chines marines, des r^ulateurs 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 lËxposition de 1867 a paru aux praticiens comporter une assez grande complication ; nous ne pensons pas que, dans son état actuel, le i*égulateur Foucaul^t soit adopté par l'induslne.

limite é» la conOMMo accorder anx modérataars. — Lcs

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

Il peut, eu effet, se produiie dans le travail des résislaiices telles que la seule cliose 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'afTolc.

Nous en citerons un double exemple : dans les machines destinées à ralimenlatiou des villes, l eau est refoulée dans des tuyaux d'une très-grande longueur, souvent de 2 à 5 kilomclrcs; ces tuyaux sont traversés de distance en distance par des rohi* nets. Si, par inadvertance, un de ces robinets vient à être fermé pondant 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 repeiulanl pouvoir vaincre l'obstacle inattendu qui se présente. Une telle situation entraîne presque toujours la rupture des princi|Kiux organes de la machine, organes qui atteignent souvent des dimensions et un poids consiilérables. Inversement, 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 hàle d'arrêter riiiti'odu&' tion de la vapeur.

AcUoa générale de la vape«nr dans leejUadre. — Si S désigne

m DES NACHINES A VAKEDR.

lu sui't'ucc du pisloii,;) la pression par ceiitiiuche curie de la vapeur au moment où elle arrive dans le cylindre V, p' la pression dans le condenseur, Faction de la tapeur sera représentée par

S ip-jn.

l désigiiuiU la longueur du cylindre, le travail sera :

SI représentant d'ailleurs le volume du cylindre Y.

T= V {p — //) sera le travail pendant une cylindrée. Le travail

pour une course du pislon sera égal au produit du volume d'une cylindrée par la dilïérence des pressions.

efièt. — Machines atmagphéiqnes, — Les machines à simple effet

sont ccllos dans lesquelles la vapciu* n'agit que sur une face du piston. Elle produit alors un travail interniiltent. Ces machines s'emploient spécialement pour l'épuisement des mines ou pour l'alimentation des villes.

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

Les machines à double effet sont celles dans lesquelles la vapeur a^'it successivenuMit 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.

Bétmte f mmm aTMrtaffM. — Nous avons, en parlant des gaz et des vapeurs, l'ail ressorlir les avantages de la délente et montré

cuuiuienty après avoir fait travailler la vapeur à pleine pression pendant une certaine partie de la course du pislon, on pouvait utiliser la force expansive de la vapeur pour rachèvement de la course du piston. La nature du mouvement allef^atif imprimé à cet organe, qui à cliaque extréiuilé de sa course doit s'arrêter et, changer de direction, se prèle merveilleusement ù l'utilisation d'une force décroissante et explique les nombreux avantages que l'application de la détente a réalisés. C'est à l'aide du tiroir, ainsi que nous rin(li({uerons au paiagraphe suivant, que l'on modifie l'admission de lu vapeur et que l'on détermine la détente.

MmdkÊmf * tan «jiMrM. — La délente se produit, comme nous l'avons dit, au moyen d'une seconde combinaison qui consiste dans l'emploi de deux qflindres, 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 Ton 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 plusavantaj;eux que celui de la détente dans un seul cylindre, du moins au point de vue des pertes de pression par rei'roidissemenl. 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 (fiau qui détermine, dans les organes de la macliine, ùcs 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'antre, et, dans chacun de ces cylindres, elle agit sur les pistons avec la même

154 DBS MACHINES A VAPEUIt.

pression pendant toute la durée de la course. Nous voirons d'ailleurs, dans les nombreuses tentatives qui ont été faites pour introduire dans les machines marines les doubles cylindres

deWooll, combien on s'est préoccupé des moyens do conserver la vapcnr sèche dans son passage d'un cylindre à l'autre.

Cette difTérencc 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 moillours résultats en marchanl à pleine pression dans deux cylindres qu'en marchanl avec détente dans les quatre.

On a cependant cherché i combiner les deux systèmes de détente : 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 rappoit de 1 ù 5, la détente dans le second cylindre arrivera au dixième de la pression initiale. On est arrivé i 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 à ces établissements.

Nous citerons les dimensions principales d'une machine motrice de filature qui fonctionne depuis plusieurs années.

Puissance nominale 70 chevaux.

Nombre de tours de Tarbre par minute. . . 3S Pression de la vapeur dans la chaudière. . S**",5

Diamélre du petit piston.. 0",5n0

Course du petit piston i",500

Diamètre du prand piston 0",i>r»8

Course du i^rand piston 2", 000

Snperlicie et voliinic du pr.ind {tiston. , . 75''i,MU (lt7t**.878)

Sui)erlicie et volume du polit jiiston . . , 19''S<>5 (29V%480) Rapport des voluuies engendrés par les

deux pistons 5

Deux de ces machines, livrées pour i 40 clie\aux, peuvent

arriver à en produire chacune près de ÔOO. — Les macliincs de Woolf sont quelqueiois désignées sous le nom de machines Edwards*

« ■i iftH iM 4e la vap». — Les constructeurs ont imaginé de Irès-nombreuses dispositions pour la distribution de la vapeur ; problème que complique encore rein[)loi de la détente et qui se présente ainsi sous trois aspects différents:

V Admisnon à pleine vapeur^ tans aucune détente;

2* i4(fmtM«>fi aoee détente fixe, c'est à-dire cessation de Tadmission, à un moment déterminé de la course du piston, au quart, à la moitié, etc. ;

3" Admisshn avec détente variable^ c*est-à-dire cessation de Tadmlssion, à un moment quelconque de la course du piston.

La dernière combinaison est évidemment celle qui répond le mieux aux nécessités du travail, parce qu'elle permet de faire varier la puissance de la machine dans des limites trés-étcn* dues.

^■■■geiBt. — La distribution sans détente se fait an moyen du

tiroir ordinaire, boîte renversée dont les bords recouvrent les orifices rectangulaires d'admission et d'échappement, et qui est menée par un excentrique calé sur l'arbre principal.

Le piston (àît mouvoir Tarbre principal au moyen d'une manivelle ; l'excentrique, qui conduit le tiroir, équivaut h une seconde manivelle ; il doit èlie calé de façon que. l(»s deux manivelles soient à angle droit : quand le piston est à Textrémité de sa course, le tiroir est au milieu de la sienne.

En fait, les choses ne se passent pas ainsi : au bout d'un certain temps toutes les pièces prennent du jeu, et il est prudent de donner aux bandes du tiroir une larf^eur un peu plus grande que celle des orifices du tiroir ; o[i dit alors que celui-ci a du reeawfrement extérieur. Cette disposition prévient la communication qui pourrait s'établir, pendant un court espace de temps, entre la boite de distribution (en communication ellc-

136 DES NACniXBS A VAPEUB.

mèineavec le générateur) et le milieu d'échappemcut. Eii second lieu, si le calage était lait de façon que le milieu de la course du tiroir correspondu exactement à Textrémité de celle du piston, et que les deux orifices fussent simultanément bouchés, le pisluii se niellant en marche effectuerait une petite portion de sa course sans recevoir Taclioa de lu vapeur et sans qu'aucune issue fût ouverte à Téchappement de la vapeur. On s'arrange alors pour que le tiroir ait déjà découvert l'orifice de radmission et celui de l'échappement, avant le départ du piston de chacune des extrémités de sa course; on ohlient ce résultat en modiliant l'augie de calage de rexcenirique, et cette opération est celle que l'on caractérise par ces mots : donner de l'avance à VMappenmt^ de favanee à radnùsmn. L'avance est atvjulaire, lorsque Ton considère l'angle des deux manivelles de l'arbre et du tiroir; elle est Imêalve^ lorsqu'on la compte sur la surface de glissement du tiroir. Soit linéaire, soit angulaire, l'avance est une seule et même opération.

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

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

Outre le recouvrement extérieur du tiroir, on modifie la largeur des bandes à Tintérieur, pour remédier à des irrégularités de fabrication ou de pose ; on donne alors du recouvrement intmeur. Quelquefois on est forcé de diminuer la largeur de ces bandes i on dit aloi's 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. Celte disposition, qui se trouve dans les machines de Woolf, a

V\CHI!CE8 PIXE8 A VAPKUR D*KAV. • 157

pour but de démasquer rapidemeat les oritices d'échappeiueiil el d'admission.

■tiiiifcaUM avce êétarnêB flxe. — Si Ton veut avoir une détente fixe, un recouvrement ajouté aux bandes du tiroir suffit pour arrêter l'admission à un instant délerniinc. Cet appareil simple, efficace, très-facile à appliquer, est dû à Clapeyron qui l'a proposé dès 1859. .

rwmikM «M ■'aa««>tfBMMH, «m iUmMm. — La détente fixe peut ôtre opérée également par une glissière. Celte glissière est superposée au tiroir et est mue par un excentrique indépendant de celui du tiroir. Le mouvement est calculé de façon que les lumières de la ma83e formant tiroir soient bouchées et cessent, à un moment donné, de livrer passage à la vapeur.

' Mrtribatlon avec détente ir«rf«Me. — LeS explications donnéCS

pour les divers systèmes de détente fixe font pressentir les dispositions proposées pour la détente variable.

a. — Détente Meyer, La détente Mtyer consiste en une vis à double filet, ou plutôt en une côte héliçoîdale saillante, écartant ou rapprocliant doux écrous en bronze, qui tantôt meuvent une tige qui elle-même ouvre ou ferme une soupape d'admission, tantôt couvrent et découvrent les lumières tracées dans le tiroir.

b, — Détente par un nutnthan à basse. Le tiroir est fermé par

une soupape. Celte soupape est commandée par un arbre à cames formant manchon et vissé sur la tige du modérateur à boules. Quand la machine marche trop vite, le modérateur s'élève, le manchon présente sa partie inférieure et étroite aux tiges qui commandent la soupape, et celle-ci ne reste ouverte que très-peu de temps. Lors(jue, au contraire, la niaciiine marche lentement, le manchon descend, et les cames produites par les bosses du manchon agissent plus longtemps sur la tige de la soupape qui, par suite, demeure plus longtemps ouverte. Cette disposition trés-ingénieuse est fréquemment employée. e. — Détente Farcot, Dans la détente i arcot, on emploie une

158 IlES llACniïIRS A VAPKUn.

glissière qui se incul au-dessus du liroir 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 l'écartement de

ces deux parlios. La came peut ùtre manœuvrée à la main ou par le régulateur à force centrifuge.

d. — Détente par wupapet équilibrées. La détente peut enfin se produire au moyen de soupapes. Les soupapes ordinairement employées dans ce cas sont des soupapes équiUhrées ; leur forme est toile que la pression inconihanle, 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 l'axe, 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'ouverture 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 cepeiidaiil à s'introduire dans les machines do baloau.

Tiroim équilibré*. — Los liruirs 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 frottements énergiques des rebords du tiroir sur la table du cylindre. Dans ce but on a proposé d introduire la vapeur à l'intérieur de la coquille du tiroir, de façon que la pression maxima de la vapeur s*exerçAt sur la plus faible surface possible, la vapeur à la sortie du cylindre agit snr toute la surfbce du liroir, mais comme ù ce moment sa pression est beaucoup

MACliiNES FIXES A YAi'ElU irËAU. 150

moindre, cette diminution de pression compense l*eiTet résultant de Tangroentation de surfnce, et Téquilibrc peut s'établir^

€«nden«allon. — Travaux de Watt. — NewCOmen, le premier,

inventa la condensation en faisant agir un jet d eau froide sous le piston pour condenser la vapeur et faire agir la pression atmosphérique comme force motrice.

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

Watt eut l'idée de mettre le condenseur à part et de fermer le cylindre» et cette seule modification transformait la machine è vapeur. Vérifions qu*à chaque nouveau pas dans l'étude de

la inacliine, nous retrouvons lo nom île Walt; on peut dire que la machine à moyenne pression, à balancier, à double effet, à condensation, et à détente, est sortie tout entière des mains de cet ingénieur à jamais illustre, et quv \nm de perfectionnements sérieux ont été apporlés à ce type de macliinc.

CondenwearH pnr eonlact. Pomp«a * air. — LcS COndcn-

seurs par contact consistent en un vase clos mis en communication constante avec le conduit d'échappement du cylindre. Un jet d*eau froide, divisé autant que possible par des pommes

d'.'irrosoir, m rive conliuuelloment dans ce vase t*t détermine la condensation. Le vide ainsi obtenu n*est pas parfait, mais la pression à Tintèrieur du condenseur peut n ôtre plus que 1/10 d'atmosphère ; le vide est donc fait aux 9/iO.

Ces condenseurs ou condenseur x par eantaet direct sont toujours accompa^'fics d'une pompe élévatoire. La destination de cette pompe est d'enlever Teau de condensai ion et Tair qui alfluc dans le condenseur, soit par suite de dissolution dans Teau, soit par suite de fuites dans l'appareil. Cette pompe est désignée sous le nom de jwmpe à otr.

• nêalis»V»s diverses rnnnî^res, ce« idées n'ont point donné do l>ons nVnliais: en diminuant la pression des divers organei entre eux, on s'expose à des fuites; et pour CMdNUre tes ftiile', oo a recourt à des raworls ou à det organes secondaires dont raction se Uvdoit toi^uurs par l'emploi d'une partie de la force disponible.

f 40 hE& )IACHLNES A VAl'EIJH.

Cmtârnmmmam * «m. — m««m tfwm, — Dans les condenseuTs par surfaces réfrigérantes ou à sec, la vapeur, au lieu d'être mise en contact avecFeau, circule dans des conduits nombreux,

conslamnienl refroidis par de l'eau courante. La vapeur condensée donne de Teau distillée.

cmméKwmmum * air ulwe. — Dans Ics deuz typos que nous venons d'indiquer, la condensation de la vapeur est opérée soit par sa mise en contact direct avec l'eau froide, soit par sa cir* culation dans des vases plongés dans l'eau froide. L oau du condenseur peut même être totalement supprimée. Un constructeur distingué, M. Flaud, a récemment imaginé plusieurs appareils dans lesquels la condensation s'opère par l*air atmosphérique lui-même. Au Heu d'être simplement lancée dans Tatmosphère, la vajieur 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 Tautre, et l'air circule en léchant la surface extérieure. En dîsposant 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 chaudière de l'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 Ton ne peut trouver d'eau de bonne qualité, l'appareil de M. Flaud rendra de grands services. On peut cependant craindre qu'il ne soit d'un prix élevé.

Température de rera é« condeiiMaoa. — 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. Celte quantité varie de 20 à 30 kilog., selon la température de l'eau dont on peut disposer et la pression de la vapeur à condenser. En supposant de l'eau de condensation à 12**, on l'amène généralement à 40".

MACRINCS FIXES A VAPEUR D*EAU. i41

1.0 Iravail des pompes à air est considérable. Le volume d'air cbl 4 ou 5 fois celui de Teau.

La bûche 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 Teau de condensation, en TutiUsant pour Talimentation de la chaudière. Nous verrons, en traitant la question de Peau consommée par les machines, qu'il importe de prendre quelques précautions à l'é^^ard de l'eau de condensation proprement dite ; celle-ci n'a pu être employée sans danger à cause des matières grasses qu*elle entrahie dans la circulation à travers les organes de la machine.

Dans tous les cas, en supposant que pour une cause quelconque de l'eau échauffée ne puisse pas être employée direcleiiieiit, 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 û échauffer, au passage, des eaux froides propres.

Machine*! A hante on h hanne presnlon. LcS macllineS

peuvent travailler à haute ou à basse pression. La basse pression s'étend jusqu'à 2 atmosphères environ. La hante pression comprend les pressions supérieures ù

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

112 DES M.VUilNES A VAI'ElR.

cile, la chaudière à basse pression travaille à des pressions pour lesquelles elle n'a pas éHé faite, et elle devient infiniment dangereuse ; la chaudière à haute pression, au contraire, avec

une surcharge de 2 à ô almosplièrci, reslc fort éloignée de la liaiite a laquelle elle a été essayée.

Les chaudières dites à êuut'kasse pre$mn sont des chaudières ordinaires à basse pression. Ce n'est qu*un nom destiné à augmenter les préjugés du public contre l'emploi des hautes pressions.

Opiaioii dm H. WwéthaArm. — Dans ses lectures à Manchester, M. Fairbaim s'élève contre ce préjugé et déclare qu*ii est ti*6sdésireux d^augmenter la confiance du public dans l'emploi de

pressions plus fortes. Les progrès réalisés dans la mclallurgic, dansTart de construire les chaudières, doivent rassurer sur les craintes formulées il y a quelques années.

L'emploi des hautes pressions entrahiera 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 cl aux machines locomotives. Pour les machines marines, l'emploi de Peau salée, les nombreuses causes de destruction des chaudières par l'humidité, par les actions galvani(|ues, sont des obstacles considérables à Tulilisation des haules pressions, et nous verrons les ingénieurs les plus compétents déclarer que, pour les cliaudières marines, il ne convient pas de dépasser les pressions effectives dcl"",5 à l''",75.

g s. — Tnmflniasioii du mouvemADt

MiiertiDtir d'une pompe. — Le pistou de la machine à vapeur ayant pris son mouvement allernalif, il faut étudier les moyens

MACHLXES FIXES A VAPBUR D'EAU. 143

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

— Balancier fmMtif. Le premier mode de transmission était indiqué par la nature du travail demandé aux premières machines à vapeur, rt;puisemenl des mines. On avait à transmettre à la tige des machines à élever Tcau un mouvement de ^ra-et-vient analogue à celui du piston de la machine à vapeur ; un balancier oscillant autour d'un peint fiie était Tappareil le plus simple pour opérer celte transmission ; à Tune de ses extrémités pendait la tige de la pompe, tandis que l'autre extrémité était soulevée par la tige du piston à vapeur.

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

Dea«riptlon sommaire dc« machlMes de CornonalUes. — LcS

premières machines à épuisement lurent installées dans le comté de ComouaiUes, d'où elles prirent le nom de machinée de Cemomilleê, Nous les décrirons sommairement.

Le piston moteur s'arlicule à l'une des extrémités du balancier, à l'aide du parallélogramme de Watt; et le mouvenienl 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 effet 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 d'exkauetiont la soupape d'admÎMioii et la soupape d'équilibre. 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 délente à donner. La soupape d'équilibre rcmpiil le rôle suivant : quand le piston est au bas

\H DES MACHINES A VAPKUB.

de su course, ou ferme les deux premières soupapes et on ouvre la soupape d'équilibre qui fait communiquer ensemble les deux parties du corps de pompe que sépare le piston. Le poids de la tige de la mine, dans sa course descendante, sufSI pour fuire renionter le piston.

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

h. — Catarocte. I-e balancier el la lijj^e de mine coiisliluenl une masse énorme. Tour éviter des chocs qui seraient capables de tout briser, on adopte une vitesse très-lenle (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 inlerfiiillence : c'est la nature du travail opéré ; il faut quelque temps pour que Teau se rende des tissures du terrain dans le puisard.

L*arr6t momentané est produit par un appareil désigné sous le nom de cataracte et qui se compose principalement d*une

petite pompe à eau élaldio dans une bAcbe 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 Teau 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'exliauslioii sont termées. En remontant, ce piston laisse au petit piston de la cataracte la liberté de descendre; mais Teau qui s'est introduite au-dessous rend 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 rabaissement du petit piston qui commande la rèou-

NACUiNES FIXES A VAPEUR D'EAU. 145

verture des soupapes d'admission et d'exhaustion. On peut donc

lout disposer pour que le petit piston, dont la marche est réglée par Fécoulement de l'eau, n'arrive à l'extréinilé 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.

ReclifrehfMi relative» aux maetilne» rotative». — Le mOUVe*

ment 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 do constructeurs, s'exagcrnnt la perle de puissance vive résultant de l'emploi d'un intermédiaire, ont fait de nombreuses recherches pour obtenir une machine dans laquelle la vapeur 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 entre les roues hydrauliques et les machines à vapeur^ et Ton cherchait à obtenir pour ces dernières la continuité d'action qui caractérise les machines à eau.

Les niacliiiies rotatives se divisent en quatre groupes :

1" 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 l'emploi d'un jet de vapeur contre les palettes dune 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 rrotl^ sur les madùnes à vapeur, ce type de machine rotative. Il comprend : 1** un récipient annulaire avec un arbre creux I. 10

i46 bH^ ilÀCUlMËS A VAPEUR.

central par lequel arrive la vapeur : une palette G peut tourner autour de cet arbre; die a une longueur égale au rayon du

cylindre ; 2° un obluraleur à tiroirs D, IV. L'obturateur W étant ameué dans la position où il ferme toute communication avec la vapeur, on a une portion de récipient qu'on peut considérer comme close par l'obturateur IV, la paroi du cylindre et la palette C. De ces parois, une seule est mobile, la palette C ; alors si l'on fait arriver la vapeur par l'axe B creux, la pression de la vapeur fera mouvoir la paletle C qui communiquera ce mouvement à un arbre. Quand la palette aura dépassé Tobturateur D, on efTacera et on opérera la fermeture par D, etc.

4" MadiiiK's rotatives à cvlindres tournants, c ost-à-dire à cylindres emportes dans le mouvement de rotation que les pistons communiquent à l'arbre moteur.

Tels sont les quatre systèmes; aucun n*e$t arrivé à des résultats pratiques sérieux. Ils conduisent h des pertes de puissance bien supérieures à celles de la bielle cl de la manivelle.

mtÊÊmmî ds w^êmUmm mmêamt «m. — La transformation du

mouvement alternatif en mouvement circulaire continu est un do> probli'nies les plus importants de la mécanique ; des cours spéciaux ont fait connaître toutes les solutions données de ce problème.

Deux solutions principales sont en usage dans les machines à vapeur : 4* bielle et manivelle mues par un balancier intermédiaire ; 2*" bicUe et manivelle commandées directement par le piston.

Il y a un moment délicat dans ces deux modes de transmission, c'est celui où le mouvement du balancier ou celui du

piston change de sens. Ce moment d'incertitude ou d'bésitation est désigné par Tex pression poiiU mort ; pour les Iran* chir, on emploie le volant qui, en vertu de sa masse « régularise le mouvement. Il agit comme emmagasinant la force

vive: en en rédanl un pou au moment où la hicllo arriv(^ au point mort, il permet à la manivelle de Irancliirce point et à l'arbre de continuer le mouvement. La lliéorie du volant a été si souvent donnée que noue n'avons pas à la répéter ici.

— Le volant avec ses grandes dimensions ne peut être employé ni dans les ma( liines 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 dits cylindres conjugués, dont les pisUms agissent sur deux bielles réunies ù des manivelles calées à angle droit sur l'arbre moteur, de façon que, lorsqu'une hielle est à son point mort, l'autre exerce son maximum d action.

11 y a trois dispositions de cylindres conjugués : 1* Cylindres parallèles, usités sur les machines locomotives et sur quelques machines fixes;

2" Cylindres ol)li(|ues, 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 ;

5* Cylindres placés bout à bout, ayant un axe commun, et agissant sur la môme manivelle, usités sur les machines de bateau et sur quelques machines tixes des soullleries.

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 construiro et à monter que les pièces de grandes dimensions, et dont la rupture entraîne moins de conséquences lâcheuses. Dans les machines à un seul cylindre, la moindre répara lion entraîne le chémage 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 uu

travail suflîsanl. Knfin, quand une macliiiie à vapeur est destinée à suppléer à 1 iusuilisance d'un cours d'eau, il est trèsdésirable de pouvoir ne demander à la machine que juste ce qu'il faut pour suppléer à cette insuffisance ; remploi d'un seul cylindro n'^poiid livs-lréquciniiiriit aux besoins du lra\ail, DIyUIoii des machlaes mu polat de vve da mode de tnas-

machines est,tnous Pavons dit, Irès-considérable; mais, au point de vue du mode de transmission du mouvement du piston, on pont comprendre toutes les machines en quatre groupes, savoir :

1* Machines à cylindres verticaux et à balanàer; 3* Machines à cylindres verticaux ou inclinés^ et à action directe ;

3" Machines à cylindres oscillants ; 4*^ Machines à cylindres homontaux.

■mMm a cjiMm mticMK et * MmmIcv. — Les premières machines à vapeur exécutées par VfM avaient pour objet l'épuisement des mines, et la transformation du mouvement élail celle qui convenait le plus à ce genre de travail. En appliquant la machine à vapeur à d'autres usages, on prit la machine de Watt 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

doivent être exécutées avec un soin miniiliciix. Il est difficile de réunir sur une seule plaque de fondation les trois parties principales de la machine : le cylindre, le support du balancier et le support de l*arbre de couche. Ces trois parties sont souvent établies séparément, et si l'une d'elles vient ù lasser, la machine tout entière est compromise. En tin, le montage de ces machines ne peut se faire à Tavance à l'atelier ; une partie doit être ajustée sur place, et celte svyétion se traduit par une augmentation de dépense.

En second lieu, le balancier ne |)eut supporter des oscillalions rapides, et il est impossible d'avoir la vitesse de rotation qui convient à la plupart des usines sans employer un engrenage qui consomme toujours une certaine quantité de force.

Enfin, les machines à un seul cylindre se prêtent moins bien que les macliines à deux cylimires à l'emploi de la détente : dans un seul cylindre, en effet, la pression variant pendant la course du piston, celui-ci transmet au balancier des efforts très-inégaux pendant la durée de la course, et il faut donner h cette pièce, toujours dillicile à laljriqucr et à poser, des dimenbions sutlisantes pour résister au maxinmn d'etf'orl.

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

Les machines à balancier exigent l'emploi, soit du parallélogramme de Watt, soit des combinaisons dérivées du parallélogramme, et cet accessoire du mode de transmission est asses 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 les travaux qui, comme ceux des pompes, exigent un mouvement alternatif, on ne saurait trouver une combinaison supérieure à celle du balancier. En faisant varier la longueur des bras de leviei*, on modiiîe sans

150 DES MACHIKES A VAFEVB.

engrrnagc la vilesso des pompes el l'on peut adopter Tailure qui convient le mieux à ces sortes de machines.

a. — Machines à cylindres incUnds. Le nombre des machines fixes dans lesquelles on emploie les cylindres inclinés est peu considérable; nous ne les mentionnons que pour mémoire. £lles sont à action directe et disposées à cet égard comme une partie des machines à cylindre vertical dont nous allons parler. Les ateliers du chemin de fer de Paris à Lvon, à Bercy, sont mus par une belle machine tixe à cylindres inchnés.

b, — Machines à cyUndres verticmix. Le balanciei' étant supprimér la tige du piston est articulée de façon h former bielle agissant directement sur la manivelle ; le piston, dans les machines d'une certaine dimension, doit être fruidé dans la partie qui doit rester verticale ; nous ne décrii ons pas les dispositions nombreuses proposées pour ce liélail 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 perturijaliicc. Le poids du piston et de la tige n'est en effet équilibré par rien ; ce poids s'ajoute à l'action de la vapeur quand le piston descend, il s'en retranche quand le piston remonte. Il en résulte des actions accélératrices 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 très-empioyé pour les machines de force moyenne, et il en eiiste de très-nombreux spécimens dans toutes les induslries. Nous citerons, comme objet d'études, une machine à colonne évidée, constrnile par M. Fairbairn et qui fait mouvoir

MACHINLS FIXES A VAPtUR D EAU. 151

à Psaris, au Conservatoire des arts et métiers, les pompes et appareils divers exposés au public. Cette machine a son cy-

lindre 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*iin Yolant. Oif peut cependant critiquer le trop grand nombre de pièces cachées à l'œil du mécanicien, et la difficulté que présente leur graissage.

■•cMaM A cylindres o»ciii«nis. — Nous a\ons 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-vîenl un mouvement «Fosi ilhilion. M. Cavô a eu l'idée de supprimer la l)i('lle et d*iniprimei' à la tige du piston le double mouvement de Ya-et-vient et d'oscillation : le cylindre est alors entraîné par la ti<;e du piston et il prend le mouvement d'oscillation de la bielle; la vapeur est introduite et s'échappe par les tourillons.

U 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 cy-

lindro, ou au centre de gravité.

Ou avait cru ubleuir plus de fixité en plaçant l'axe à la partie inférieure, sur le support même de tout l'appareil, mais il en résultait de nombreux inconvénients : 1* la machine était mal

écpiiiibrée ; 2* la course angulaire du pislon restant la même, les arcs parcourus par un point quelconque doul)lai<iit de longueur ; 5** entin, l'exécution du tiroir placé ainsi extérieurement à une extrémité du cylindre laissait beaucoup à dé* sirer.

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

1" L'équilibre est obtenu;

2" Les oscillations du piston sont moindres ;

ihi DES MACUlNIiS A VAPEUR.

5'^ Enfin, radmission et récliappemcnl se Ibnt avec racilitô par les tonrillons, doDl il sulfit d'augmenter les dimensions.

Toutefois la suppression de la bielle n'est pas un avantage considérable lorsque Ton peut dbposer d*ttne 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.

■mUms * ejUmêrtm iMrfaMMrtmn. — La machine à Cylindres

horizontaux, aux yeux de plusieurs consirucleurs, doit être considérée comme le type définitif de la machine à vapeur. Sa faible hauteur permet l'accès, la surveillance et le graissage de toutes les parties de l'appareil ; les fondations sont peu dispendieuses. Toute la machine peut tenir sur une plaque de Tondation ; elle peut dés lors cire complètement ajustée à lalclier cl transportée presque toute montée.

On peut enûn imprimer à Tarbre une grande vitesse sans transmission intermédiaire et sans perte de force.

Tous ces avantages sont incontestables, et , pour les machines employées dans les Iravaux publics notaninuMit, la simplicité dans riustullalion est une considération de premier ordre; mais nous ne pensons pas qu'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 dcnii-séculairc, tandis que les machines horizontales ne datent que de quelques années.

•««iiMtimi «M ^iiadm. — On a fait à ces dernières machines un reproche qu'il importe de mentionner, parce qu'on ne saurait le considérer comme tout à (ail écarté: nous voulons parier de Tovalisation du cylindre sous l'action du piston. 11 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, cl qu'il en résulte une

IIAClil.NES FIXKS A VAI'EUR D'EAU. tô3

Ofvalisaliofi de la surface du cylindre, ovalisation permettant le passage de la vapeur d'un côté à Fautre du piston.

On a proposé divers procédés pour prévenir cette usure inégale (lu cylindre. Le plus répandu consiste dans le [irolongement de la tige du piston à travers la base du cylindre ; le piston suspendu sur cette tige ne porte plus sur les génératrices inférieures. Cette disposition n'offre pas une entière efficacité : à moins de donner des dimensions exceptionnelles à la tige du piston, ce deniit'r lléclnra toujours dans les cylindres de grande longueur, et les garnitures des deux tiges du piston pourront donner passage & la vapeur ; en outre, la tige additionnelle du piston augmente l'étendue des surfaces refroidissantes inti'Oduiles dans le cylindre.

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

Ces diverses combinaisons ne préviendront pas Pinégalité de l'usure (lu cylindre, et nous avons vu M. llirn déclarer que la vapeur surcliaun'ée ne pouvait être employée dans les machines horizontales, ce fluide subtil passant dans ces machines d'un oété à l'autre du piston. Il est certain, à ce point de vue, que les machines verticales conserveront une inconstestable su-

périoi ité.

PaUer» des machine» hoHcontalcii. — La COnstructioU deS

paliers de manivelles des machines horizontales de grande dimension présente de sérieuses difficultés ; ces paliers sont divisés en plusieurs morceaux qui, en cas d'usure, se rapprochent les

uns des autres, de manière qne l'ensemble conserve une même force de surface iiottante. On a beaucoup discuté sur la position à donner aux joints de ces blocs : il n'y a pas d'inconvénient à placer un joint verticalement, la résultante des pressions n'étant verticale qu'au moment du repos.

Les machines horizontales étant à action directe ne peuvent se passer de vuiuut ; pour diminuer la fatigue que cet organe

154 MACUmiSS A VAKim.

rait supporter au bâtis de la luaciiiuey on rabat le volant vers le cylindre.

puyiHioa Ai e«wiBMBMr. — Beauooup de machines horiion-

lalos, construites sans détente ni condenseur, sont réduites à une extrême simplicité.

On peut cependant y joindre un condenseur. Le mouvement de la pompe à air est commandé par une bielle liée au piston ; celui-ci porte une traverse assujettie à se mouvoir entre deox glissières horizontales, et qui assure son mouvement recliligne. A celle traverse viennent s'articuler la grande bielle qui fait mouvoir Tarbre, et deux petites bielles qui commandent la pompe à air.

La |)oii)pe à air et le condenseur, dans quelques machines horizontales, étant placés sous ces tnacliines, Taccès en était ditiicile ; en articulant des leviers sur les bielles dont nous venons de parler, on a pu placer le condenseur et la pompe à air en quelque sorte en dehors de la machine, et dés lors dans une position qui permet de les visiter à tout instant.

Qnc'Nlioa de la mode dans le choix, de» machine». — Lc ciloix

des machines est souvent inlluencé par une circonslance qui ne devrait pas cependant avoir d'importance en pareille matière; nous voulons parler de la mode ou de lengouement pour tel ou tel type. G*est ainsi que Ton a vu des machines oscillantes employées à terre dans des circonstances où rien ne commandait une concentration exceplionnelle ; c'est ainsi que l'on a préconisé l'emploi des chaudières tubulaires en remplacement des chaudières à deux bouilleurs, si simples de construction et d'entretien. Il faut, dans le choix d'une machine, se préoccuper avant toutes clioses de rexpérionce acquise et des déterminations prises par les ingénieurs placés dans des conditions sem* blables à celles qui se présentent à nouveau.

Cette question de l'influence de hi mode dans des matières en quelque sorte purement scientifiques, se représente trop souvcut ; une manie d'imitation peu raisunucc conduit les

biyiii^ed by Googl(

MACHIIIES FIXES k VAPEUR D'EAU. 455 OQOStracteurs à reproduire des dispositions spéciuics sans se rendre compte des nécessités qui ont conduit à ces dispositions. A Liverpool et à Manchester, le terrain est très-cher ; on a, pour

les filatures, adopté des bâtiments très-èlevés, à cinq ou six étages. Pendant cinquante années, on a copié dans toute l'Europe ce mode de construction , malgré les inconvénients sans nombre qui lésultent de cette superposition des métiers : montage des matières brutes, perte de temps pour les ouvriers qui montent et descendent sans cesse les escaliers, assiette difficile des métiers sur les planchers et au milieu des supports des étages, destruction certaine de Tédifice quand un incendie se décbre, etc., eto. On abandonne aiyourd*hui ces dispositions, et les filatures s'étendent dans de vastes espaces partout où le prix des terrains n'est pas un obstacle insurmontable.

il est dilficile de préciser des régies absolues. Nous croyons cependant que l'on peut, dans les établissements que les ingénieurs des ponts et chaussées ont le plus souvent à construire, adopter les modèles ci-4iprés :

Alimentation d'eau pour les grandes villes : machines verticales à deux cylindres i Woolt), avec balancier et condensation.

Ateliers de construction fixes : machines à cylindres horilontauz, bielle directe et condensation.

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

Haebines américaine» A 4 cylindret*, de BlekA. — L'Exposi tioll

universelle de 1867 renfermait une machine américaine à cylindres qui attirait l'attention par son faible volume et la concentration de ses organes ; elle se composait de 4 cylindres horizontaux à simple eilét, opposés deux à deux de chaque cété de 1 arbre de transmission.

Chaque piston sert de tiroir au cylindre voisin.

La simplicité de cette disposition n'est qu'apparente, et deux cylindres à double effet feraient probablement le même travail que ces quatre cylindres à simple etïet.

La vapeur passe par des circuits multipliés, et il nous parail diiliciie qu'elle ne perde pas uoe partie de sa pression en subissant ces étranglements.

La machine est à échappement libre sans condensation. La (lélcntc est lixe ; elle était réglée à moilié dans la machine exposée.

Nous n'avons pu avoir de renseignements sur la consommation. Nous pensons que cette consommation doit être asseï

importante, mais la simplicité exceptionnelle d'installation de cette mac:l)iiie doit la rendre précieuse dans un certain nombre de circonstances.

détermination de la vitesse du piston est un problème trèscomplexe et dont mathématiquement la solution est imlélerininée, puisqu'il s'a^^it de résoudre une ('(juation «lu premier degré à plusieurs inconnues. On peut, en elfct, pour dépenser en un temps donné un volume de vapeur déterminé, faire varier :

soit le nombre des cylindrées ;

soit le volume de chacune de ces cylindrées.

La cylindrée elle-même conservera un volume constant, en taisant variera rinfini le diamètre et la hauteur du cylindre et, par suite, Tamplitude de la course du piston.

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

a. — Vitesse par seconde :

l'",ÛO à l'",50, machines à balancier, machines oscillantes; i'^fiO k 2",00, machines à action directe, navire à hélices;

S^jOO à 5'", 50, machines locomotives, machines rapides.

b. — Course du piston : *

Machines de moins de 10 chevaux. . . . 0"\70;

— de 10 à 50 ^ . . . . l-,00;

— de50ài50 — . . . . i-,40;

— au-dessus de 150 — .... 2",00 à 5"',0U ;

Looomotiyes. . .

Maciiines à hélices

c, — Nombre de coups de piston par mtnute :

L'eipérience laisse à cet égard une trop grande latitude : le nombre de coups de piston varie entre 6 et 600 par minute. Nous avons parlé des grandes machines d'épuisement de Gor-

nouailles, qui iic (ioFiiiL'iil que (> à 7 coups de piston par inimité. Les machines industrielles i)e sauraient se contenter de cette marche lente et Ton est arrivé rapidement à 30 ou 40 oscillations par minute, en se servant d'un volant denté pour réaliser la vitesse nécessaire à chaque nature de travail ; puis on a cherché à supprimer ce! intermédiaire et Ton a coiiblruil des machines qui donnent 100, 200, ôUO 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, et se prêtent mal à remploi de la détente. Nous admettons, au coiiti'aire, pour des cas délcrininés, des vitesses de 100 à 200 tours, et, si Ton nous demande une conclusion, nous dirons : Pour les grandes machines destinées à faire marcher les ateliers de premier ordre, à assurer Tapprovisionnement d'eau d'une ville ou l'exploitation des mines, il est prélërabie d'employer les grands .cylindres à longue course de piston et à rotation lente.

Pour les petits ateliers, au contraire, pour les machines commandant 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.

Béimwmaimmtkm de la force aéceMalre 4i la marche des nsinea.

— La détermination de la force nécessaire à la marche d'une usine est un problème trés^Mimpliqué, et la seule règle à suivre

Détermination de la force des maciiines.

peat-étrc consiste à forcer les évaluations obtenues par le calcul,

de manière i\ avoir une machine capable de fournir un travail plus considcruble que celui que i on prévoit au nionienl de la mise en marche.

En effet, sans se transformer, une usine peut se développer un jour ; les dépenses d'installation, de bdtis, les frais généraux sont identiques pour une machine de 80 elicvaux et une de 100, et la ditîérence de prix entre deux machines de celli' nature est généralement faible. A un jour donné, enfin, il peut élre d'une importance capitale d'augmenter de 25 à 50 p. 100 la puissance du moteur, sans avoir autre chose à faire que de modifier ou de supprimer la délente ou craugmenter la pression dans les chaudières.

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

Nous venons de parler de la détente; c*esl elle qui permet aussi de proportionner la puissance de la machine au\ variaticms souvent journalières de la résislance. et cela dans des limites très-étendues. Avec des machines dans lesquelles on peut cesser Tadmission de la vapeur après 1/20* de la course du piston, on peut faire varier la puissance de la machine dans le rapport de 1 à 5 et obtenir 20, 40 ou 00 chevaux.

IHMculté d'Iadl^acr la force de» auwlitacs. iMaMaawer de la

aaiioa dm ebevai-Tapear. — La forco des machines s'évaluc habituellement en chevaux- vapeur de 75 kilogrammètres. Cette unité, représentant un poids de 75 kilo^:. élevé à \ métré en une seconde, a en quelque sorte une valeur légale, car elle est plusieurs l'ois mentionnée dans les lois et ordonnances. En cas de contestation sur la puissance d'une machine, la valeur du cheval serait celle que nous venons dindiquer. Mais on doit considérer aujourd'hui ce mode (révaluation de la Ibrce d'une macliine connue complètement insuHisant et incertain.

La possibilité de faire varier la pression de la vapeur dans la chaudière, remploi de la détente variable, changent si compté-

IIICULNES FIXES À YAP£lia D'EAU. 159

tement les conditions de travail d'une machine, qu'il devient

diflicilc (le l'assimiler à une pompe ayant à élever dans un temps donné une quanlilé (roau déterminée.

Absolument inusitée pour les machines locomotives, l'apprècialioo de la force en chevaux-vapeur est déjà abandonnée par an grand nombre de constructeurs. Et de plusieurs côtés on s'est efforcé de définir le travail demandé à 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 avec une consommation de combustible aussi donnée.

Pour les appareils de navigation, on définit le poids du navire et h» vili'sse à obtenir par un temps calme.

£ntin, si Ton veut employer lancieime dénomination de chevaux-vapeur, il importe de compléter cette désignation par celle de la valeur de chaque cheval, et préciser s'il s*agit de chevaux de 75 kilogrammétres, de 100, de 200 et même de 500 kilofjrannnétres.

En Angleterre, Funité prise par Watt était le poids de 35,000 livres élevé à 1 pied en une minute. Il équivaut à 76 kilogrammétres. La même incertitude régne en Angleterre sur la valeur du cheval, et plusieurs appareils anglais ont une puissance dont rindicalion en chevaux, pour éti'c exacte, exigerait une unité de 500 kilogrammétres.

Dans le déparlement du Nord, les constructeurs et les industriels admettent qu'un cheval-vapeur correspond à la pression exercée par la vapeur à 5 atmosphères, agissant sur un piston de 55 centimètres carrés de surface et marchant de 1 mètre par seconde.

Cette force représente 110 kilogrammétres.

IMsIinialiMHi «nplo^réea éwmm la mmtoe. — Dans la marine,

rien de plus confus que les désignations employées. M. Ledicu cile neuf formules :

1* Formule de Watt ;

2* Formule du gouvernement;

5*^ Formule de l'amiraulé; 4* Force nominale réalisée ;

5" Force en chevaux de 75 kilogrammètres sur les pislons; 6" — de 75 kilogi animèlres sur l'arbre de

couche ;

7** — de 200/225 ou 250 kilogrammètres sur

les pistons:

8» — de 200, 225 ou 250 kil. «irammètres sur

Parbre de couche;

0** — de basse pression.

Les formules dites de Watt, du gouvernement, de Famirauté, contiennent des coefficients trés-difiérents et qui varient encore avec chaque grande usine.

Dans l'énuniéralion qui précède, la force la plus facile à apprécier est celle qui est développée dans le cylindre, parce qu'on peut, à l'aide de Findicateur de Watt, constater la valeur des pressions pendant la course du piston. On pourrait en déduire la force de la machine, si l'on connaissait le coeflicient de réduction par lequel il roiisit iit de multiplier la valeur du travail indiqué par les courbes pour obtenir le travail utile transmis au premier arbre moteur; ce coeflicient 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. Uim, en comparant les résultats indiqués par les indicateurs de Watt avec les résultats directs donnés par les essais

au IVein.

Tandis que le calcul de la surlace des diagrammes donnait

pour la force de la machine 120''\72,

les essais dynamométriques n'indiquaient que. . 109 ,65; les frottements de la machine absorbaient donc. . il ,07 ,

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

prés de 10 p. 100.

Nous pensons que l'on peut, dans un grand nombre de cas, adopter ce chiflrc de 10 p. 100 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; celte force était de 154''*, 85;

les essais dynamométriques donnant 109 ,05 ,

la perle totale s'élevait h 45•^20 ,

soit 29'^, 1 p. 100 au lieu de 9'",1 indiqué ci-dossus.

Cette différence représente la perle due à la différence de pression entre la chaudière et le cylindre. Lecoefûcient d'effet utile final ressort doncà 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, TefTet utile doit tomber au-dessous de 50 p. 100.

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