H DESCRIPTION

porlance , mais il est aspez probable que ee fui elle qui suggéra celle d'un pistou entrant bien exactement et agissant dans un cylindre , nouveau pas , et le plus important qui fut fait à cette époque pour l'amélioration de ces machinée. Un ouvrier en fer» nommé Newcomen , et un vitrier appelé Gâuly , réstdans à Darlmouth , dans le Devonshire, imaginèrent ce piston, et se contentant de partager avec Savary le» profila de l'invention, ils obtinrent conjointement avec lui un brevet en Tannée 1708.

Lear machine , appelée généralement machines de Newcomen , est la première à laquelle on ait adapté on piston fait pour opérer dans un cylindre ; cette addition et celle du balancier firent prendre un nouveau caractère à la construction des machines à vapeur.

La figure S en représente une de cette espèce. A est une chaudière placée sur son fourneau ; B , un cylindre creux dans lequel le piston c est placé et peut jouer à Taise ; q , robinet adapté au tuyau qui communique de la chaudière au bas du cylindre ; S , soupape de sûreté chargée par un poids à l'extrémité du levier rt , ce levier pressant sur la pointe droite s qui termine la soupape ; dd, tuyau conduisant du cylindre B au réservoir » , et garni d'un robinet e pour ouvrir ou fermer la communication; ff 9 autre tuyau conduisant du cylindre B au réservoir h , et garni dans le bas d'une soupape ouvrant en dehors afin de faire écouler l'eau de condensation qui peut s'accumuler dans le cylindre; elle sert aussi à évacuer Tair du cylindre à mesure qu'il se remplit de vapenr ; LL , balancier porté sur le mur KK , et pouvant être mis en mouvement sur son centre U ; a est la tige du piston fixée par une chaîne à l'extrémité courbe du balancier ; mm , tige de la pompe fixée à l'autre extrémité do balancier d'une manière semblable à celle de Ja lige do piston ; la pompe est placée dans le puits ou la fosse x , des poids oo sont placés sur sa tige et doivent pouvoir contre-balancer le piston et la tige de l'autre extrémité , et le tenir élevé au haut du cylindre ; pp , tuyau qui communique de la pompe au puits pour entretenir le réservoir i.

Supposons le piston e placé en e l près du haut du cylindre , et

DES MAClilHES A VAPEUR. 15

que le feu a été poussé daus le fourneau de manière à remplir la chaudière de vapeur ; si l'on ouvre le robinet q , cette vapeur passera dans le cylindre B et le remplira ; l'air qui s'y trouvait sera chassé par le tuyau ff et sortira par la soupape qui le termine et qu'on a nommée soupape reniflante , à cause de l'espèce de brait que fait entendre l'air fui s'échappe. Si l'on ferme le robinet q et qu'on ouvre celui en e , l'eau se précipitera du réservoir i dans le cylindre , la vapeur sera aussitôt condensée et le vide se fera dans le cylindre , de sorte que la pression de l'atmosphère agissant sur le piston le forcera à s'abaisser jusqu'au bas du cylindre , taudis que l'autre extrémité du balancier L s'élèvera d'une quantité égale à celle dont la première se sera abaissée ; ce qui fera un eoup de pompe. A présent , si l'on ferme le robinet e et que Ton ouvre celui en q , la vapeur pressera le dessous du piston e , et surmontant la pression de l'atmosphère » elle élèvera le piston jusqu'en e , position qu'il occupait d'abord ; fermant ensuite q et ouvrant e , la même opération se trouvera répétée.

Cette machine remplit l'objet que Ton s'était proposé en la construisant , qui était d'éviter la nécessité d'employer de la va- , peur d'une force supérieure à la pression de l'atmosphère , ce qui avait lieu avec la machine de Savary quand la hauteur à laquelle l'eau devait être élevée par le tuyau ff {fig.%) était supérieur à &2 pieds environ. Dans la machine de Newcomen , le poids o o balance le piston c , et la force de la vapeur n'a jamais besoin d'être de plus de 1-4 livres environ par pouce carré ; l'introduction du balancier procure en même temps un mouvement applicable au jeu des pompes , et au moyen duquel l'eau peut être élevée à la hauteur que l'on désire.

Les robinets q et e s'ouvraient et se fermaient â la main ; mais un jeune homme , nommé Potier , auquel on avait conûê ce tra* vail , voulant épargner la peine et l'attention qu'il exigeait , eut l'ingénieuse idée d'attacher un cordon aux clefs des robinets et au balancier IX , de telle manière que le balancier par son mouvement ouvrait ou fermait les robinets i l'instant convenable. C'est cette idée qui a conduit à la construction actuelle de cette partie des machines.

La première amélioration importante qui fut faite ensuite à la machine à vapeur est due à M. Henri Beighlon , de Newcaslle; elle consiste dans cetle partie qui sert à ouvrir et à fermer les soupapes, et dont nous donnerons plus tard la description. 11 adopta aussi une pompe dont l'objet était de rendre à la chaudière autant d'eau qu'en consommait la production de la vapeur. Celte machine , connue sous le nom de pompe à feu de fieighton , a été fort en usage pendant près d'un demi-siècle , et ceux qui la construisaient paraissent s'être plus attachés à économiser le combustible qu'à imaginer de nouvelles améliorations pour la machine même.

A ta fin , cependant , on commença à comprendre que si l'on parvenait à établir un mouvement de rotation , on ouvrirait ainsi un vaste champ à l'emploi de cette puissance dans les arts qui dépendent de la mécanique ; et l'on voit que l'attention des ingénieurs se porta d'nne manière très active vers l'accomplissement d'un objet aussi important , objet qui fut rempli par l'emploi que M. Mathieu Washbrough , de Bris loi , imagina de faire de la manivelle , et pour lequel il obtint une patente en 1778. Mais quoique celte application de la manivelle soit de beaucoup supérieure à tout ce qui a été imaginé d'ailleurs , ce qui est bien évident , puisqu'elle est aujourd'hui presque universellement adoptée , cependant on lui a préféré pendant quelque temps les roues introduites par MM. Walt et Boulton , et qu'ils nommaient le soleil et la planète.

Ces roues sont représentées figure À ; A marque l'extrémité du balancier à laquelle est attachée sur un centre mobile en F la bielle li , dite bielle de combinaison ; au bas de cette bielle est solidement fixée la roue € ; D est une roue à dents fixée sur l'axe du volant GGGG , et qui peut tourner avec lui. Quand le balancier A s'abaisse , la roue C change de position et se rend en C l , ses dents agissent sur celles de la roue D , et lui font parcourir , niusi qu'au volant auquel elle est attachée , une partie proportionnelle d'une révolution sur son axe. La manière dont la roue C est suspendue fait qu'elle tend toujours à presser la roue I) , soit qu'elle s'élève , soit qu'elle s'abaisse ; quand C arrive en

DES MACHINES A VAPEIR 17 G* , la roue D , par suite de la vitesse qu'elle a acquise à raison de sa combinaison avec le volant , la fait passer sous le centre de D , et le balancier , commençant immédiatement à s'élever , fonctionne au moyen de la roue C , de l'autre côté de D , et par son impulsion fait continuer à celle-ci son mouvement de rotation , tandis que G va de C* en C* ; et lorsque la roue C est parvenue en C , elle est entraînée au-dessus du centre de D , par la vitesse que son propre mouvement a fait prendre au volant.

La manivelle et le volant inventés par M. Mathieu Washbrough sont représentés Cg. 5. A et B sont les mêmes parties que dans la figure A ; mais ici le bout inférieur de B est fixé à la manivelle C en C 1 , et est susceptible de tourner autour du centre £ ; l'autre bout de la manivelle est fixé au volant DDDD , de manière que la manivelle et le volant peuvent tourner autour du centre £. Quand le balancier s'abaisse , il met en mouvement la manivelle et le volant auquel elle est attachée , et quand elle arrive en H la vitesse du volant l'entraîne au-dessous du centre £ , et dès qu'elle l'a dépassé , le balancier commence à s'élever , et continue à communiquer le mouvement au volant.

La longueur de la bielle de combinaison B doit être telle que , lorsque le balancier A se trouve dans une position horizontale , la manivelle y soit également , et que quand l'extrémité de la manivelle est dans la position G , cette longueur , jointe à celle de la manivelle , permette à l'autre extrémité du balancier A de l'abaisser jusqu'à ce que le piston qui y est attaché soit parvenu au fond du cylindre ; enfin la longueur de ces deux pièces et celle du cylindre doivent être telles , que quand la manivelle est dans la position H > le piston se trouve au sommet du cylindre. Cette méthode ne procure pas seulement un mouvement de rotation , elle détermine de plus la longueur de la course du piston avec un degré d'exactitude d'une grande importance ; en effet avant qu'on l'eût adopté , il n'était pas rare de voir résulter des avaries du choc forcé du piston contre le fond ou contre le sommet du cylindre , et les roues , dites soleil et planète , n'étaient nullement propres à remédier à cet inconvénient.

H. Watt , natif de Glascow , fi'occupant accidentellement de

la construction de la machine à vapeur , découvrit que l'eau placée dans un vaisseau clos , et échauffée à un degré beaucoup plus élevé que celui de l'ébullitioD , avait la propriété , lorsqu'on permettait à la vapeor de s'échapper , de revenir avec une grande rapidité au terme de l'ébullition. Cela lui donna l'idée que la quantité de vapeur qui sort d'un vaisseau quelconque est simplement proportionnelle à la quantité de chaleur appliquée , et que la seule manière de faire une économie sur le combustible consistait à en faire une sur la vapeur. M. Watt remarqua aussi le grand changement qui avait lieu dans la température du cylindre quand on faisait arriver l'eau d'injection pour condenser la vapeur ; il en conclut, qu'attendu que le refroidissement do cylindre subsistait après que la condensation était effectuée , il y avait nécessairement une très grande quantité de la vapeur nouvellement introduite condensée en pore perte. II s'assura par des expériences que la quantité de vapeur ainsi perdue n'était pas moindre que trois fois ce que le cylindre en pouvait contenir , ou trois fois la quantité nécessaire pour produire l'effet désiré. Les moyens auxquels il eut recours , pour remédier à ce défaut , furent d'abord de remplacer le cylindre de métal par un cylindre en bois ; mais il fut obligé , après divers essais , d'y renoncér , à raison de la rudesse produite par l'humidité et lea changemens de température ; il imagina ensuite d'entourer le cylindre avec du bois , et de remplir de poussière de charbon l'intervalle qui se trouvait entre le bois et le métal ; ce second moyen fut remplacé à son tour par l'introduction d'un second cylindre dans lequel le cylindre fonctionnant était contenu , et qui permettait à la vapeur de circuler autour de celui-ci , et de le maintenir à une température régulière. Ce second cylindre s'emploie maintenant avec avantage.

C'est en 1763 que M. Watt introduisit cet important perfectionnement , qui consiste à effectuer la condensation dans un vaisseau séparé , nommé le condenseur , qui ne communique au cylindre que par un tuyau.

A (fig. 11) est le bas du cylindre ; B , le condenseur ; C , le tuyau d'édoclion ou tuyau de communication entre le cylindre et

Je condenseur , et qui peut être ouvert ou fermé par le robinet e ; et DD , une caisse pleine d'eau > dans laquelle le condenseur est plongé. Quand on ouvre le robinet c , la vapeur , par sa force élastique , se précipite dans le condenseur B et s'y condense ; l'espace qu'elle a quitté permet à une nouvelle quantité de vapeur de passer dans le cylindre ; et dès qu'on ouvre le robinet c , elle se rend en B où elle se condense de même. Cette condensation de la vapeur accumule nécessairement de l'eau en B , et réduit ainsi la capacité du condenseur. Pour évacuer cette eau , et aussi pour faire sortir l'air qui empêchait , jusqu'à un certain point , le vide d'être parfait , M. Watt imagina mie petite pompe que fait jouer la machine , et qu'il nomma la pompe à air. 11 jugea aussi qu'il était convenable de permettre à une petite quantité d'eau de la caisse ou réservoir DD de s'éconler par un robinet qui en réglerait la quantité d'après l'état de la température de l'eau en B ) ou d'après le besoin d une condensation plus ou moins rapide de la vapeur. Le réservoir dans lequel est placé le condenseur se nomme le réservoir à Veau froide ; il doit être constamment entretenu d'eau fraîche par une pompe communiquant à un puits ou à un réservoir ; l'eau surabondante se perd par une gouttière dans quelque fossé. L'eau chaude tirée du condenseur par la pompe à air est conduite dans un autre réservoir appelé le réservoir à Veau chaude.

Ces différentes parties sont représentées dans la ûgure 7 , où elles sont arrangées de manière à les montrer commodément , sans égard à leur construction dans une machine quelconque , attendu que leur forme et leur position relative sont sans importance, et varient arbitrairement suivant l'idée des constructeurs, ou suivant que la commodité ou les circonstances peuvent l'exiger. A est le cylindre ; B , le cond enseur ; C , la pompe à air ; E , le réservoir d'eau froide ; F , la pompe à eau froide pour entretenir ce réservoir ; SS , le tuyau à vapeur qui sort de la chaudière ; II , le tuyau d éduction du cylindre au condenseur ; 00, le réservoir à l'eau chaude; N, le robinet d'injection qui permet à un petit filet d'eau de s'écouler en B ; P , la pompe à l'eau* chaude qui oblige une quaulité suffisante d'eau à entrer du ré-

servoir de l'eau chaude dans le tuyau q pour entretenir la chaudière ; tttt sont des figes de pompe fixées au balancier , et que son mouvement fait jouer; g est un tuyau d'aspiration; m, une soupape. Le tuyau J et la soupape Y qui s'outre en dessus remplissent l'objet de permettre à la vapeur de traverser et de chasser l'air du condenseur, et ensuite, par sa propre condensation, de faire le vide quand le balancier s'élève.

Une communication existe au moyen d'un tuyau entre le condenseur et la partie supérieure d'un tube dressé dans un bassin de mercure. L'élévation du mercure dans le tube fait connaître si le vide est parfait dans le condenseur , en indiquant la hauteur à laquelle il est soutenu par la pression de l'atmosphère. Quand le vide est parfait, le mercure se soutient entre 28 et 31 pouces (0,71 et 0,78 mètres ).

La seule différence entre la manière dont cette machine fonctionne , et celle dont se fait le travail des machines décrites précédemment consiste en ce que le tuyau HH , au lieu de servir de tuyau d'injection pour faire arriver l'eau froide au cylindre, ne fait que conduire la vapeur du cylindre au condenseur B, de sorte que lorsque la condensation doit se faire, le robinet h s'ouvre pour laisser passer la vapeur du cylindre en B où elle doit être condensée, tandis que le jeu continuel de la pompe C entretient le vide en B , en entraînant l'air et l'eau de condensation. La pompe à eau froide F fournil abondamment à l'entretien du réservoir EE , et l'eau surabondante va se perdre en W , entretenant ainsi un abaissement de température suffisant peur que la condensation puisse se faire en B.

Telle était pourtant l'importance de ce changement dans le mode de construction , qu'il en résulta une économie de la moitié du combustible que les machines faites d'après les anciennes méthodes étaient obligées de consumer. Quoi qu'il en soit , le perfectionnement n'était pas encore entier ; il fallait qu'il y eût toujours de l'eau sur la face supérieure du piston pour qu'il fût imperméable à l'air, et comme alors le piston, en s'abaissant, refroidissait considérablement le cylindre , il en résultait nécessairement une perle , ce qu'il est facile de concevoir d'après

ce qne nous avons dit en décrivant le premier mode d'iujeclion de l'eau froide ; Watt s'occupa sérieusement de cet objet , et il réussit éventuellement à remédier à cet inconvénient.

La manière de construire la machine â vapeur qui fut ensuite adoptée, et qui n'offre d'autre perfectionnement que dans le cy~ lindre, n'exige pas autre chose que la description de celui-ci pour être bien comprise. La machine dans ce nouvel état est celle qu'on nomme maintenant machine à simple effet.

M. Watt ayant reconnu , ainsi qu'on Ta dit , les incoovéniens du cylindre ouvert , conçut l'idée d'en fermer le haut , et de faire fonctionner la tige du piston, en traversant une espèce de collet fermé garni d'èloupes et de suif , et d'employer de l'huile ou de la graisse au lieu d'eau pour rendre le piston imperméable à l'air ; enfin il imagina d'employer, pour le faire descendre , au lieu de la pression de l'atmosphère , de la vapeur d'une force équivalente à cette pression.

On voit , dans la figure 8 , le cylindre en A ; B est le piston ; CC, le collet ou la boite garnie d'étoupes imbibées de suif, et dont le couvercle est fermement retenu par deux écrous, de manière à former une jonction impénétrable à l'air autour de la tige du piston. Cette tige, étant tournée bien égale et polie, a la facilité de fonctionner en montant et en descendant au travers de la jonction impénétrable à l'air. D représente le tuyau qui vient de la chaudière ; K , le tuyau d'éduction qui conduit au condenseur ; H et 1 , deux soupapes sur la tige L , qui traversent des boites à êtoupes ou des joints imperméables à l'air en mn. Quand la tige L s'élève ou s'abaisse , les soupapes H et I ouvrent ou ferment les passages D et K auxquelles elles ré- . pondent respectivement, g est une soupape qui ouvre entre le haut du cylindre et le fond une communication par le tuyau PE , et ensuite en o. Sa queue est creuse , et fonctionne dans une espèce de collet en N , imperméable à l'air ; elle est traversée par la tige L , également imperméable , de telle manière que celte tige et ses soupapes peuvent agir indépendamment de la soupape g , et que la soupape g peut agir indépendamment d'elles. Si les soupapes sont placées comme on les yoit dans la

figure , I et il ouvertes, et g fermée, et qu'on permette à la tapeur d'arriver de la chaudière en D , elle traversera H , et entrera dans le haut du cylindre en P, et sa force élastique forcera le piston B à s'abaisser , tandis que la partie basse du cylindre sera ouverte vers le condenseur en o et en K. Quand le piston est descendu en B< , la tige L doit être abaissée , les soupapes H et I doivent se fermer , et la soupape g s'ouvrir afin que la force élastique de la vapeur puisse la faire passer par PE , traverser la soupape g , et agir sous la face inférieure du piston de la même manière que sur la face supérieure ; le piston , se trouvant en conséquence dans un état d'équilibre relativement à la pression , sera reconduit à sa première position par les contre-poids qui agissent à l'autre extrémité du balancier , et la vapeur passera de dessus en dessous du piston. Quand il a repris sa place , les soupapes peuvent aussi reprendre leur première position, comme elle est indiquée dans la figure, et celle en I , étant ouverte , permet à la vapeur qui se trouve sous le piston de se rendre par OK dans le condenseur , pendant que de nouvelle vapeur arrive, par le tuyau D, sur la face supérieure du piston avec une force égale à la pression de l'atmosphère, et produit un effet exactement pareil à celui qu'on obtiendrait avec une machine fonctionnant au moyen de la pression atmosphérique.

Dans la machine qu'on vient de décrire , le balancier était abaissé par la pression de la vapeur sur le haut du piston , et quand la vapeur était arrivé dans le condenseur , il était relevé par les contre-poids placés à son autre bout ; il est évident d'après cela que le mouvement d'une machine ainsi construite doit avoir quelque irrégularité ; car tandis que le piston des cend , la vapeur doit agir sur lui avec une force capable d'élever les contre-poids , et d'exécuter en même temps les fonctions qu'elle à remplir; mais quand le piston s'élève, la descente des contre-poids est la seule quantité de force que fournisse la machine , et il en faut déduire le frottement et le poids du piston. Cette espèce de machine, lorsqu'on a besoin d'une force continue et uniforme, n'est donc pas aussi avantageuse

que celles ou l'élévation et l'abaissement du piston s'exécutent l'un et l'autre par les moyens pareils, et avec la même quantité de force. M. Wall a atteint ce dernier but dans la construction de la machine à double effet dont nous allons opposer la description A celle de la machine dont nous venons de nous occuper, et qui maintenant n'est guère employée à d'autre usage qu'à pomper de l'eau.

La machine à double effet est construite de manière que , tandis que la vapeur presse sur une des faces du piston , le cylindre de l'autre coté est toujours ouvert au condenseur , de sorte que le vide existe du côté opposé à celui sur lequel la pression s'exerce : cet effet est produit par diffêreutes méthodes de distribution des tuyaux , de soupapes et des robinets. La plus simple de ces constructions est celle où l'on emploie le robinet dit à quatre fins.

Dans la figure 9 , A est le cylindre; B, le piston; C , le tuyau de communication avec la chaudière ; fin , communication avec le condenseur ; IK et Bg communiquent au haut et au fond du cylindre ; C 1 et D sont deux passages dans la clef du robinet (cette partie est ombrée pour qu'on pnisse mieux la distinguer ) , qui se tourne au moyen d'une poignée m 1 . Lorsque le robinet se trouve dans la position où la figure le représente , la vapeur arrivant do G entre en D , et se rend f en suivant la direction Ug , au-dessous du piston ; une communication directe entre le dessus do piston et le condenseur se trouve en même temps ouverte par KIOFM. Quand on tourne le robinet dans la position qu'indique la figure 10 , les deux communications trouvent renversées par la disposition différente de leur* ouvertures. L'ouverture e , dans la clef , fait alors communiquer le tuyau A vapeur C avec I qui se rend au haut da ey- Kndre; et l'ouverture D établit une communication de H qui conduit de la partie inférieure du cylindre en m n un tuyau d'é* duction se rendant au condenseur; ce robinet accomplit ainsi parfaitement , par son jeu , les diffèrens changemens de communication , de manière que la vapeur agit toujours sur une des faces du piston lorsque le vide se fait du coté de la face

opposée. L'effet produit sur le pistou est toujours égal , soit qu'il tende à l'élever , soit qu'il tende à l'abaisser ; et la force est beaucoup plus régulière , et peut être plus commodément appliquée à un mouvement de rotation.

La pression de l'atmosphère n'est pas employée dans les machines à simple et à double effet ; mais la force directe de la vapeur qui , dans les anciennes machines , servait à chasser l'air , et ensuite, par sa propre condensation, à faire le vide , est ici celle qu'on emploie la première ; et e'est le vide qui se fait par suite de sa condensation , qui favorise l'action de la nouvelle vapeur qui arrive ; par conséquent la machine à simple effet n'a pas procuré une puissance plus grande que celle » qui agissait par la pression atmosphérique , seulement dans la

proportion de la vapeur employée , il y a une économie qui résulte de ce que le cylindre reste toujours chaud ; et la machine à double effet n'est qu'un moyen d'employer la vapeur avec plus de régularité et de suite , qui donne , il est vrai , une puissance double de celle de la machine à simple effet , mais qui exige une quantité de vapeur double de celle que consomme celle-ci.

On emploie , suivant que les circonstances le demandent , d'autres moyens pour obtenir ce changement de communication ; et le double effet qui en résulte. Celui que nous venons de décrire , et qui est appelé le robinet à quatre fins , n'a pas été trouvé convenable pour les grandes machines , par la raison que les clefs d'une dimension suffisante pour que les ouvertures puissent laisser passer assez de vapeur , éprouvaient on tel frottement dans leur collet , qu'il fallait consommer beaucoup de force pour les tourner ; on a donc adopté , pour les machi« nés de dimensions considérables , un autre système consistant en soupapes qui s'ouvrent ou se ferment aux inslans convenables , au moyen de leviers.

L'arrangement intérieur d'un système de cette espèce est représenté dans la figure 6* G est un tuyau qui vient de la chaudière d'où il amène la vapeur ; DR. , autre tuyau qui conduit an condenseur L ; op et mn , deux boites divisées l'une et Tau*

DES MACHINES A VAPEUE. 2 '

Ire en Irois comparlimens ; dans quatre de ces compartiment , deux de la bolle du haut , et daux de la botte du bas , sont des soupapes «, f, g et h faites' pour s'ouvrir par en haut. Dans lu compartiment qui se trouve au milieu de chaque boîte est une communication en a cl en 6 qui répond au haut et au bas du cylindre. La vapeur se rend par le tuyau C dans le compartiment supérieur de la boîte op , et , au moyen du tuyau i , la traverse et descend dans le compartiment supérieur de la boite mn ; KD , est un tuyau qui ouvre une communication entre chacun des comparlimens inférieurs des deux boites , et le condenseur L.

Si Ton ouvre la soupape h , il y aura une communication entre le cylindre et le condenseur par l'ouverture 6 , et le tuyau K ; et si en même temps on ouvre la soupape e , la vapeur entrera de C dans le compartiment du milieu de la botte op, et se rendra par l'ouverture a dans la partie supérieure de cylindre; par conséquent la vapeur arrivera dans la partie supérieure du cylindre, à l'instant où sa partie inférieure sera en communication avec le condenseur , ce qui forcera le piston à s 'abaisser. Si ces soupapes se ferment , et que celles g et /"s'ouvrent , la vapeur aura accès par Ct , par la soupape^, et par l'ouverture 6 dans la partie inférieure du cylindre , tandis qu'il y aura communication entre le haut du cylindre et le condenseur par l'ouverture a , la* soupape f , et le tuyau KD , de façon que le piston sera forcé de s'élever.

Ce mode d'opérer les changemens de communication , quoique bien moins simple que le robinet à quatre fins , a sur celuici un avantage qui lui donne une supériorité incontestable. En effet , le jeu de chaque soupape étant indépendant de celui des autres , la vapeur peut être arrêtée , et la communication avec le condenseur peut être fermée , si on le désire , à des temps différons , de sorte qu'on peut ne faire agir la vapeur que pendant la moitié de la durée d'un coup de piston ; ce qui économise de la vapeur , ainsi que Ta reconnu M. Watt. Indépendamment de cet avantage qu'on peut , si on le désire , se procurer dans d'autres machines par des moyens simples , le système des sou-

papes, comparé aux robinets, est, à raison do sa légèreté, bien supérieur quand on l'adapte aux grandes machines.

Dans les petites où ces avantages n'ont pas la même importance , il se trouvent plus que balancés par la simplicité qu'offrent d'autres méthodes.

La première de ces méthodes dont nous ferons mention est celle qu'a inventé M. Murray de Leeds, et qui est représentée figure 12. On Yoit , dans celte ligure , une coupe de cet appareil , distingué par le nom de soupape à tiroir. A est le tuyau à ■vapeur qui vient de la chaudière ; BBfiB , caisse fermée dans hitjtielle une autre caisse GC est placée , et peut glisser de haut en bas , et de bas en haut , au moyen d'une tige DD qui traverse en £ une boite imperméable à la vapeur. GG est un passage qui va de la caisse BBBB à la partie supérieure du cylindre ; HH , autre passage qui va à la partie inférieure du cylindre , GI , troisième conduit qui va au condenseur. Maintenant quand la caisse CC est placée dans la position où la montre la figure , il est clair que la vapeur se rend au-dessus du piston dans le cylindre , et que la communication existe avec le condenseur par HH etGI. Si l'on élevait CC, la communication serait intervertie, c'est-à-dire que GG ferait communiquer par GI le haot du cylindre avec le condenseur , et HH conduirait la vapeur dans la partie inférieure du cylindre. C'est le mouvement de CC de bas en haut , et de haut en bas , qui produit l'effet alternatif du piston.

MM. Watt et Boulton ont imaginé un autre moyen très-ingénieux et très-commode pour distribuer la vapeur dans les petites machines : c'est celui des soupapes en D , ainsi nommées d'après la figure qu'elles présentent quand on les voit d'en haut.

AB et CD {fig. 1£) sont deux soupapes en D qui peuvent se mouvoir de haut en bas , et de bas en haut , au moyen de la tringle E ; leur surface en A et C sont faites de manière à s'adapter et à fermer hermétiquement l'intérieur de la boite , et leur dos en B et D est semi-circulaire , ainsi qu'on le voit en D 1 , afin qu'on puisse le garnir d'étoupes comme le piston. G et H sont des communications avec le haut cl le bas du cylindre ;

DES MACHINES A VAPEUR . 37 I esl le conduit de la vapeur qui vient de la chaudière. Dans quelques machines ce tuyau aboutit au cylindre qui enveloppe celui du piston ; K est le tuyau d'èduclion qui conduit la vapeur au condenseur.

Maintenant si l'on fait mouvoir la tringle £ par en haut , et jusqu'à ce que la surface inférieure de AB soit au-dessus du l'ouverture H , la surface inférieure de CD se trouvera au-dessus de l'ouverture G ; en conséquence , la vapeur se rendra de I dans le cylindre en H , et la vapeur passera du cylindre , par G el NK , dans le condenseur. Mais si la surface supérieure de AB est au-dessous de H , CD sera au-dessous de G , et la vapeur , passant par l'ouverture O , descendra dans un tuyau derrière AIK , traversant P , et aura , par le moyen de G , accès au fond du cylindre , et en même temps une communication sera ouverte par MK , et traversant H , entre le haut du cylindre et le condenseur. La tringle £ , par des joints imperméables à la vapeur , passe en haut et en bas dans des boites.

La figure 14 représente une* autre manière de construire les soupapes sur ce principe ; leur surface extérieure esl plate , et pour les garnir , leurs surfaces et leurs côtés sont en cuivre , et adaptés à des feuilles de même matièro , qui peuvent se visser contre les soupapes quand elles servent. Les parties qui glissent ou qui sont mobiles sont indiquées par des ombres. La position qu'elles occupent dans la figure permet à la vapeur de passer de I en H , et à la condensation de s'opérer de G en K par N ; mais si l'on baisse les parties en les faisant glisser jusqu'à ce que l'ouverture C soit en face de G , l'ouverture du haut sera au-dessous de H , et la vapeur passera par P dans le cylindre au moyen de G , et l'épuisement aura lieu de II eu K par M.

La figure )o est une combinaison de ce qu'on nomme des soupapes concentriques ; leur distribution est tout-à-fait semblable à celles que nous venons d'expliquer. Les tringles CC des soupapes inférieures dans les bottes du haut et du bas passent dans les tringles des soupapes supérieures qui sont des tuyaux. Cette construction des soupape? a été inventée par M. Murray. On peut les faire jouer de beaucoup de manières ; mais celle qui esl io

plus généralement employée est représentée dans la figure où l'on voit les tringles de attachées à des leviers qui se meuvent sur leurs centres GGGG , et agissent sur les soupapes ; de sorte que la tringle d , étant tirée en bas , fait élever la tringle solide ou la tringle de la soupape inférieure de la boite d'en bas , qui s'ouvre dans le condenseur ; et la tringle creuse fait élever la soupape supérieure de la boite de dessus , qui laisse arriver la vapeur dans le haut du cylindre , tandis que la tringle e agit sur les deux autres , et change le cours de la vapeur et de la condensation , ainsi qu'on l'a déjà vu.

Convaincu que nous avons suffisamment expliqué les diverses manières de diriger la force immédiate de la vapeur , nous allons maintenant nous occuper de la construction du piston. Une coupe de celui qu'on emploie le plus ordinairement dans les machines à condensation est représentée dans la figure 16. La surface inférieure du piston est fixée à la lige dd , et la face supérieure peut être relevée sur la tige d. De l'cloupe imbibée de suif , et qu'on nomme la garniture , est introduite dans l'interstice en CE , et lorsque le dessus DD du piston est assujetti au moyen des vis EE , celle garniture est forcée de se jeter en dehors contre les côlés du cylindre , de manière à le fermer hermétiquement. Comme elle s'use en frottant contre le cylindre , on en fait sortir de nouvelle en serrant les vis davantage , et quand elle est toul-à-fail usée , le dessus DD dojl être relevé , et la garniture renouvelée.

Cette construction du piston convient parfaitement pour les machiues à condensation ; mais dans celles à haute pression , l'étoupe se détruit si rapidement par la chaleur et par le frottement , qu'on a trouvé plus avantageux d'employer des pistons entièrement faits en métal.

Le haut d'un piston de métal est représenté dans la figure 17 : AÀAA est un anneau de cuivre divisé en quatre parties égales non liées ensemble , et qui repose sur la partie BB attachée à la tige dd , comme on le voit ûg. 18 ; les portions de l'anneau sont chassées en dehors contre les côtés du cylindre , par des ressorts d'une forme convenable , et appuyés sur la tige du piston D. A .

DES MACHINES A VAPEUR. 5* ( fig 18 ) représente une vue de profil d'un anneau semblable et semblablement divisé. Ses porlions sont placées sur l'anneau décrit précédemment , de manière que les divisions tombent sur les centres des quatre autres morceaux , et sont cliassées de la même manière contre les côtés du cylindre par des ressorts , et le dessus CC est placé pour recevoir le tout. Les côtés du dessus et du dessous de la plaque et des anneaux sont unis avec le plus grand soin afin d'être impénétrables à la vapeur quand ils sont rapprochés. Cette forme de piston , quoique employée pendant long-temps avec avantage dans certaines circonstances , est pourtant , à tout prendre , assez défectueuse , attendu que les anneaux près des interstices entre les segmens peuvent s'ouvrir , et laisser pénétrer la vapeur dans l'intérieur où sont les ressorts , et de là , par d'autres intervalles semblables , de l'autre côté du piston.

Cn voit [fig. 19) un piston métallique d'une meilleure construction , et qui consiste cn six morceaux de cuivre de la forme représentée dans la figure par ABCDEF. A , B , C sont circulaires , et faits pour aller à l'intérieur du cylindre contre lequel ils sont chassés parles coins D, E , F , qui ont des ressorts derrière eux. Quand A , B , C sont .assez usés pour se diviser aux angles , les coins se portent en avant contre le cylindre , tenant l'espace toujours plein. Ces pistons ont été employés dans quelques cas , pendant plusieurs aunêes de suite , sans avoir besoin de réparations.

Après avoir bien expliqué la construction du cylindre ou du siège du mouvement , ainsi que les moyens de distribuer la puissance etTeclive de manière à produire une action de deux côtés opposés en ligne droite , nous allons faire voir comment cette action est transmise et sa continuité entretenue.

Le mouvement d'un robinet à quatre fins peut s'effectuer au moyen d'une tige perpendiculaire attachée au balancier d'une machine , semblable à celle qu'on voit figure 20. O , P sont deux clous ou chevilles placées à une distance telle l'une de l'autre, que celle de dessus O fait passer la poignée N dans la situation N 1 au même instant que le piston arrive dans la partie la plus

30 DESCRIPTIOU

basse du cylindre , et la âche P est placée de façon qu'elle reconduit la poignée à sa première situation , au moment où lo piston va chaoger de direction. Mais cet appareil est raremeul employé dans les machines qui ont un mouvement de rotation ; et quand on n'emploie pas un mouvement de rotation , les machines sont presque toujours à simple effet , et ne servent guères que pour pomper , opération dans laquelle la force n'a besoin de s'exercer que dans le temps où le piston descend.

Dans les machines qui servent aux filatures , et où le mouvement de rotation existe , les soupapes à tige ou à tiroir , et tout autre appareil propre à remplir le môme objet , reçoivent leur action au moyen d'une bielle , qui , tenant à l'axe du volant , fonctionne par un mouvement excentrique.

Daus la figure 21 , le pelil cercle est supposé être une coupe de l'arbre du volant , et B une pièce circulaire autour de laquelle les pièces circulaires CG sont attachées , en sorte que B peut tourner sur elles , de manière que lorsque l'arbre A , en tournant , amènera B dans la situation du cercle ponctué B , il est évident qu'il aura forcé la bielle de parcourir , dans une position horizontale, la distance du centre A à B 1 , et quand, dans le cours de sa révolution , il aura amené B dans la position B* , il lui aura fait parcourir une dislauce semblable dans une direction contraire , et par conséquent la totalité du mouvement horizontal ainsi communiqué à la bielle DEK sera égale à la distance de B 1 en B 9 . Le mouvement horizontal est changé en mouvement vertical par la manivelle hgi , élevant et abaissant la tige K , sur laquelle la boite à tiroir ou la soupape en D est fixée.

La manière de faire mouvoir les tiges des soupapes concentriques est représentée daus la ligure lô*. £ est la verge du mouvement excentrique qui , par son action en avant et en arrière , fait mouvoir les bouts d'un T fixé sur le centre G , et les fait agir alternativement de haut en bas et de bas en haut , et ouvrir deux des soupapes , et fermer les deux autres comme ou l'a déjà vu.

La ngure 23 représente un mode applicable aux grandes nia-

LIS MACHIHIS A VAPEUR. 31 chines , pour effectuer le mouvement des soupapes en D , on à tiroir , au moyen d'un excentrique. AB est une plaque en fer susceptible de vibrer sur son centre H. F est un triangle qui vient de l'excentrique et fait mouvoir sur un rouleau le poids C , au-dessus de AB. Les courroies DD* sont mues sur deux chevilles , et les arrêts MN les empêchent de tomber en avant. La tige ou verge des soupapes qu'on voit en e est liée à l'arbre par le levier PH , fixé au centre H de l'arbre. Les deux arrêts I et G soutiennent AB dans les deux positions indiquées : l'un par le dessus et l'autre par les lignes ponctuées. Quand la verge F se meut , elle entraîne G vers A par le mouvement excentrique , et C agissant sur elle élève la courroie D , cl permet au bout A de AB de tomber , pendant que l'autre bout B en s'élevant s'arrête de lui-même en Di , comme les lignes ponctuées qui indiquent AB le font voir. Par ce mouvement , IIP , sur le même centre H , s'abaisse , entraînant avec lui la tringle E , attachée aux soupapes à tiroir , et le mouvement de C changeant au même instant cl se portant vers F , agit sur l'autre arrêt D> et remet les soupapes dans leur première position. Comme le balancier de toutes les machines se meut sur un centre , il en résulte que chacune de ses extrémités décrit des portions de cercle , et comme il faut que la lige du piston fonctionne en ligne droite , il en résulte qu'elle ne peut pas être immédiatement attachée au bout du balancier. Dans les machines à simple effet construites suivant l'ancien système, où les deux bouts étaient tirés en avant ou en bas , l'un par le poids de la tige de la pompe , l'autre par le coup qui faisait descendre le piston , une chaîne était attachée à la partie supérieure de la courbe aux extrémités du balancier , et aux tiges du piston et de la pompe , comme on le voit dans la figure 3 , et remplissait l'objet qu'on se proposait ; mais dans les machines à double effet où la tige du piston est poussée par en haut de la même mauière qu'elle est tirée par en bas , une antre manière de conserver le mouvement rectiligne du pistou devenait nécessaire. La plus parfaite qu'on ait imaginé jusqu'à présent consiste dans le mouvement parallèle dont on concevra le principe^en se reportant à la figure 24.

Supposons que AB représente la moitié d'un balancier qui se meut sur son centre en A , l'autre moitié parcourra l'arc CC , et entraînera tout ce qu'on y aura attaché dans le sens de rrt arc; supposons maintenant une verge GII de même longueur que AB , et se balançant sur son centre G , le point I de la pîêcî de liaison LH sera mu par en haut et par en bas dans une direction perpendiculaire par les vibrations de AB et de GII. Car autant la courbe du rayon AB tendra à le tirer vers A, autant la courbe du rayon HG tendra à le tirer vers G , et les deux mouvemens se compensant , forceront I de s'élever et de s'abaisser en ligne perpendiculaire.

Un mode plus simple , et qui réussit très-bien pour les machines peu considérables , est représenté Ggure 28. Une pièce attachée au bout du balancier porte deux rouleaux , un de chaque côté , qui pressent sur les deux cotés des barres DDDD , dites les guides , et conduit le piston dans une direction perpendiculaire.

Les proportions de toutes les machines à vapeur sont calculées pour faire un travail déterminé , et donner un certain nombre de coups de piston par minute , qui , étant évalué d'après le nombre de pieds que parcourt le piston dans sa course de haut en bas et de bas en haut , a été fixé d'un consentement général de 200 à 220 pieds (60 à 66 mètres) par minute.

11 est évident que pour obtenir cette régularité de mouvement , il faut obtenir une égale régularité dans la quantité de la force qui doit le produire ; ou en d'autres termes , qu'une quantité régulière de force élastique doit être employée à chaque coup de piston. Cela n'est pas sans difficulté , cl dépend beaucoup du soin qu'on a à entretenir le feu qui produit la vapeur , de manière à donner toujours la même chaleur. On ne doit en confier la conduite qu'à un ouvrier qui s'y entende bien. Cependant on a imaginé certains moyens qui sont d'un grand secours pour maintenir la régularité du travail , et qui l'entretiennent d'une manière suffisante toutes les fois qu'on n'a pas besoin d'une très grande précision. On a nommé modérateur ou régulateur (governor) cette partie de l'appareil d'une machine à vapeur : elle n'est applicable

Des machines a vapeur. 33

qu'à celtes qui ont an mouvement de rotation, et dont l'action dé* pend du principe de la force centrifuge.

La manière d'employer le modérateur consiste à le lier par des leviers à une soupape à gorge , comme on le voit figure 26. AB représente une section du tuyau qui conduit la vapeur. Ce tuyau est garni d'une petite plaque circulaire en fer qu'on peut tourner de manière à être étendue dans le sens de la longueur du tuyau , ou à être relevée pour intercepter la communication.

Le modérateur se place sur une partie quelconque de la machine , partout où cela peut être commode , sur une branche droite. Il est dirigé par un lien ou par un rouage qui tient à l'arbre du volant. Quand le volant augmente ou diminue de vitesse , il communique celle qu'il a au modérateur , et fait écarter les balles ou les rapproche l'une de l'autre ; et le levier fixé au collet du modérateur tourne la poignée C de la soupape , ce qui règle , comme elle doit l'être , la quantité de vapeur , et produit la régularité du mouvement.

Dans les machines à simple effet qui ne donnent pas un mouvement de rotation , celle espèce d'indicateur ne peut pas être employé , il ne serait même pas bien convenable à l'espèce de régularité qu'elles exigent ; car , comme elles n'agissent que dans un sens , et que la vapeur est entièrement arrêtée à la fin de chaque coup de piston , c'est plutôt la régularité dans la quantité de force qui doit être exercée par chaque intervalle , que l'on cherche , qu'un entretien continu et uniforme de vapeur.

Cette autre sorte de régularité est très nécessaire dans les machines qui fournissent de l'eau aux villes , attendu que quand il faut en faire arriver dans des quartiers diffèrens , la situation et l'inégalité d'élendue occasionnent de grandes différences dans les charges qui pèsent sur la machine. Dans les machines qui servent à cet usage , il y a deux pièces de bois nommées pièces à ressort, placées en travers de chaque extrémité du balancier » qui , lorsque la charge devient plus légère , et que le mouvement du balancier est trop prolongé , frappent , en descendant , le plancher supérieur du local où e&l établie la machine , el font sonner une cloche qui averlit l'ouvrier que la vapeur doit être

arrêtée plus vile , ou que la partie supérieure do la tige qui tourne le robinet doit s'abaisser. Dans les machines nouvellement construites , les pièces à ressort sont disposées de manière à frapper un levier qui arrête tout-à-fait la vapeur , ou qui ouvre un robinet par lequel elle passe dans le cylindre ; dans l'un et Tau* tre cas , le mouvement de la machine est interrompu.

Le mouvement régulier de la tige qui ouvre ou ferme le robinet s'obtient en conduisant par un tuyau de l'eau du vaisseau à air dans un petit cylindre garni d'un piston qui peut fonctionner. L'eau du vaisseau à air se porte contre la face de dessous du piston et l'élève ainsi que la tige , et dans ce mouvement la tige qui ouvre ou ferme le robinet se trouve élevée ou abaissée suivant que cela est nécessaire. Ce moyen , soit par défaut de construction , soit autrement , a le plus souvent été trouvé insuffisant, lorsque la charge de la machine était sujette à des changemens très-prompts et très-considérables.

Les machines dont on fait maintenant usage sont en général construites ainsi que nous venons de l'expliquer , mais on a appliqué aux chaudières différentes inventions ingénieuses qui méritent que nous les fassions connaître.

La figure 27 représente une chaudière montée avec tout l'attirail qu'on y emploie généralement aujourd'hui , et placée sur un fourneau d'une construction convenable. On y voit une coupe d'une portion de fourneau. BBBB est la chaudière dont nous avons déjà expliqué la manière d'opérer ; C, jauge à vapeur qu'on voit en grand ( fig. 28). Son objet est de faire connaître la pression qui s'exerce dans la chaudière. Elle consiste en un tube de fer courbé , dont un bout A communique avec la chaudière , et l'autre bout B est ouvert à l'air. Ce tube est rempli jusques en G et en D avec du mercure , et porte dans sa branche B une baguette mince E qui Hotte perpendiculairement au-dessus du mercure en D ; à la branche B est attachée une petite planche de cuivre divisée en pouces , cl dont les chiffres augmentent en - montant , pour servir d'échelle. La longueur de la baguette est calculée de manière que le haut soit de niveau avec le premier chiffre de l'échelle.

DEé MACHIWBS A VAPEUR. 35

Si la Tapeur de la chaudière presse le mercure eu G el élève d'un pouce (25,4 millimètres) la surface D (ce qu'indiquera le haut de la baguette qui répondra alors au nombre 1 de l'échelle) , on sera assuré qu'une demi-livre (0,227 kilogrammes) par pouce carré (646 millim. carrés) , presse contre la surface intérieure de la chaudière , et tend à la faire éclater ; car si le diamètre du tuyau était exactement d'un pouce , la pression de la vapeur ferait équilibre à un pouce cube de mercure , qu'on sait peser à peu près une demi-livre; ainsi l'on doit compter une livre pour chaque fois deux pouces d'élévation : et comme les machines à condenseur fonctionnent rarement avec une pression de plus de trois ou quatre livres par pouce , il n'est pas nécessaire que L'échelle ail plus de huit ou neuf pouces de longueur.

G 1 est une forte plaque de fer qui recouvre un trou circulaire ou ovale d'environ 18 pouces de diamètre par lequel un homme peut entrer dans la chaudière pour la nettoyer ou la visiter.

D est le tuyau à vapeur qui renferme la soupape à gorge E , à laquelle tient la tringle du modérateur ; FF sont des robinets d'épreuve. II est un tuyau alimentaire qui entre dans la chaudière et descend presque au fond. HEEHH , réservoir au haut du tuyau alimentaire ; m , flotteur fait en pierre , et tenu en équilibre de manière à rester toujours à la surface de l'eau dans la chaudière ; l'eau , en s'èlevant ou en «'abaissant , fait agir le flotteur sur le levier KKt au moyen du fil d'archal U qui traverse un joint impénétrable en l 4 , et , quand l'eau baisse , tire le bout K , qui fait élever Ki , et la soupape M qui y est attachée. Par ce moyen , quand il faut de nouvelle eau pour l'entretien de la chaudière , la soupape M s'ouvre et laisse entrer celle du réservoir HHHH.

Le tuyau alimentaire est fait pour contenir une colonne d'eau équivalente à la pression qui -s'exerce dans la chaudière , et que nous avons dit ne devoir pas surpasser le poids de huit pouces de mercure. Gomme un pouce de mercure répond à environ treize pouces et demi d'eau , le tuyau doit être élevé d'environ neuf pieds (2,7 mètres) au-dessus de la surface do l'eau quand la chaudière est pleine , et l'eau dans le tuyau alimentaire doit avoir

environ trois pieds d'élévation quand la pression est de six pouces de mercure , ou de trois livres par pouce carré de surface .

Le tuyau alimentaire contient encore un poids de fer 0 , fait comme un sceau ^et suspendu à une chaîne qui passe sur deux poulies PP ; à l'autre bout de la chaîne est attachée une plaqne de fer qu'on nomme le registre. Quand la vapeur dans la chaudière est poussée avec trop de force , elle fait monter l'eau dans le tuyau alimentaire, et élève le sceau 0; celui-ci permet alors au registre de s'abaisser dans le conduit de la cheminée , ce qui arrête la violence du feu.

S est une soupape de sûreté chargée d'un poids déterminé , et tellement proportionnée qu'elle garantit la chaudière contre' le danger d'une pression poussée au-delà d'une certaine température. Celte soupape est renfermée dans une botte pour empêcher l'ouvrier qui fait le travail de la machine d'y'avoir accès , parce qu'il est arrivé à quelques-uns de surcharger cette soupape pour s'épargner la peine de soigner le feu avec l'activité que ce travail exige , et de compromettre leur propre existence en même temps qu'ils exposaient la vie d'autres hommes.

Un tuyau communique de cette boite dans la cheminée pour y conduire et y faire écouler toute la vapeur qui s'échapperait par la soupape.

On ajoute très souvent une seconde soupape de sûreté qu'on laisse sous les yeux de l'ouvrier afin qu'il puisse juger quand le feu est trop considérable.

TT 'est un tuyau en tôle , traversant le milieu de la chaudière assez près du fond pour être toujours couvert d'eau.

La flamme et la fumée du feu en nn passent d'abord sous la chaudière , reviennent immédiatement par ce tuyau , se divisent ensuite , et passent dans d'autres tuyaux qui conduisent la fumée des côtés de la chaudière à la cheminée par où elle s'échappe.

V est un robinet qui sert à vider la chaudière quand on veut la nettoyer ou la réparer.

Telle est la construction , et tel est l'arrangement général des parties des machines de MM. Boulton et Watt , tant à simple qu'à double effet. Nous allons maintenant examiner quelques autres

formes de machines qui condensent également la vapeur.

M. Hornblower, concevant qu'on pouvait obtenir une plus grande force par l'emploi de la puissance de la vapeur agissant dans deux cylindres, obtint, en 1781 , un privilège pour cet objet. Nous allons copier le détail qu'il en donne lui-même dans sa patente. « Premièrement, dit M. Hornblower , j'emploie deux vaisseaux dans lesquels la vapeur doit agir , et que dans les autres machines on nomme les cylindres; en second lieu je fais servir la vapeur après qu'elle a déjà agi dans le premier vaisseau , et j'emploie son action dans le second , en lui permettant de se dilater , ce que j'exécute en combinant les vaisseaux l'un avec l'autre , et en établissant des conduits et des ouvertures convenables par lesquels la vapeur entre dans ces vaisseaux ou en sort , suivant les cas ; troisièmement , je condense la vapeur en la faisant arriver en contact avec des surfaces métalliques qui reçoivent en même temps de l'eau sur le côté opposé ; quatrièmement , pour débarrasser la machine de l'eau employée pour condenser la vapeur , je suspends une colonne d'eau dans un tube ou vase préparé à cet effet , sur les mômes principes que le baromètre ; l'extrémité supérieure ayant une communication ouverte avec les vaisseaux à vapeur , et l'autre extrémité plongeant dans un vase plein d'eau ; cinquièmement , pour évacuer l'air qui entre dans les vaisseaux à vapeur avec l'eau de condensatiou , ou autrement , je le fais passer dans un vaisseau séparé d'où il est chassé par l'admission de la vapeur ; sixièmement , afin que la vapeur condensée ne reste pas dans le vaisseau à vapeur où la condensation s'est faite , je la rassemble dans un autre vase qui a une communication ouverte avec les vaisseaux à vapeur , et avec l'eau d'un réservoir , d'une rivière ou d'une mine ; enfin dans les cas où l'air est employé pour agir sur le piston , j'emploie un piston construit de manière à recevoir de la vapeur autour de sa périphérie , et en contact avec les côtés du vaisseau à vapeur , el à empêcher ainsi l'air extérieur de pénétrer entre les côtés du vaisseau à vapeur et le piston. »

Voici la description de celte machine telle que l'a donnée M. Hornblower lui-même :

« Soit A et B (fig. 29) deux cylindres dont A est le plus grand ; il y a dans chacun un piston avec sa tige G et D qui fonctionne en traversant un collet £ et F ; ces cylindres peuvent être entretenus de vapeur au moyen d'un conduit carré G garni d'un rebord , pour le lier avec le reste du tuyau à vapeur. Cette partie , qui est en carré , est représentée comme formant un embranchement qui se rend aux deux cylindres ; c et d sont deux robinets qui ont une poignée et on godet comme à l'ordinaire , et qui sont mis en mouvement par la tige W. Sur le devant des cylindres , c'est-à-dire du côté qui est en face du spectateur , on voit un autre tuyau de communication dont la section est aussi carrée ou rectangulaire , et qui est également garnie de deux robinets a et fc. Le tuyau y , immédiatement au-dessous du robinet b , établit une communication entre les deux parties , supérieure et inférieure , du petit cylindre B, quand on ouvre ce robinet. II y a un tuyau semblable de l'autre côté du cylindre A , immédiatement au-dessous du robinet d.

« Quand les robinets c et a sont ouverts , et que ceux b et d sont fermés , la vapeur de la bouilloire peut se rendre dans la partie supérieure du petit cylindre B ; et la vapeur de la partie inférieure de B passe librement dans la partie supérieure du grand cylindre A ; mais la partie supérieure de chaque cylindre n'a aucune communication avec la partie inférieure.

» Du fond du grand cylindre sort le tuyau d'éduction K , qui est garni d'une soupape à son ouverture dans le cylindre ; il se courbe ensuite par en bas , et va communiquer avec le coodenseur L. Le condenseur est fixé sur une boite creuse M , sur laquelle sont élevées les deux pompes N et 0 destinées à en extraire l'air et l'eau. L'eau s'écoule par l'espèce d'auge T , et se rend dans un réservoir U , d'où elle est élevée par la pompe Y , et va , pendant qu'elle est encore bouillante , aider à l'entretien de la chaudière. Immédiatement au-dessous du condenseur , il y a en S une soupape à robinet , au-dessus de laquelle est un petit tuyau à jet qui s'élève jusqu'au coude que fait le tuyau d'éduction K. Tout ce qui tient à l'appareil de condensation est contenu dans un réservoir R rempli d'eau froide ; un petit tuyau V vient

DES MACHINES A VAPEtft. 39 du coté du condenseur , et se termine au fond de l'auge T , où il e6t couvert par une soupape Q hermétiquement fermée par l'eau qui coule continuellement sur elle.

« Enfin les tiges des pompes H , donnant un excès de pesanteur au bout extérieur du balancier , font que quand celui-ci est en repos , sa position est celle qu'on voit dans la figure où les deux pistons sont représentés tout-à-fait au haut de leur course.

« Supposons tous les robinets ouverts, et la vapeur affluant en grande quantité , sans qu'aucune condensation se fasse en L ; la vapeur doit chasser tout l'air , et finir par le suivre et s'échapper par la soupape Q. Qu'on ferme maintenant les robinets b et d , et qu'on ouvre la soupape S du condenseur , la condensation commencera aussitôt , et entraînera la vapeur de la partie inférieure du grand cylindre. N'y ayant alors aucune pression sur la face inférieure du piston du grand cylindre A , il s'abaissera immédiatement. La communication Y entre la partie inférieure du petit cylindre B et la partie supérieure du grand cylindre A étant ouverte , la vapeur se rendra de la partie inférieure du petit cylindre B dans l'espace que le pistou du grand cylindre A a laissé vide en s'a baissa» t. Elle se dilatera donc , et son élasticité diminuant ne balancera plus la pression de la vapeur qui viendra de la bouilloire , et qui s'exercera au-dessus du piston de B.

» Ce piston t s'il n'était pas soutenu par le balancier , descendrait jusqu'à ce qu'il se trouvât en équilibre , à raison de ce qu'il se trouve au-dessus et au-dessous de lui de la vapeur dont la densité est la même ; mais il ne peut pas s'abaisser aussi vite parce que le cylindre A est plus grand que le cylindre B , et que le bras du balancier auquel est suspendu le grand piston n'est pas plus long que celui qui porte le piston B ; par conséquent lorsque le piston de B est descendu aussi bas que l'a permis le balancier , la vapeur entre les deux pistons occupe un espace plus considérable qu'elle ne le faisait lorsque les deux pistons étaient au haut de leurs cylindres , et sa densité diminue dans la même proportion que son volume augmente. La vapeur audessous du petit piston n'est pas assez forte pour balancer celle qui se trouve au-dessus , et le piston B doit tendre alors à abais-

ser le balancier d'une quantité équivalente à la différence entre ces deux pressions.

p La plus légère attention suffira pour faire concevoir au lecteur qu'à mesure que les pistons descendent , la vapeur qui se trouve entre eux devient de plus en plus rare , et perd de son élasticité , et que les deux pistons doivent faire baisser le balancier. Supposons maintenant que l'un et l'autre soient arrivés an bas de leur course , le robinet a et la soupape du tuyau déduction an fond du cylindre B seront fermés , et les robinets b et & seront ouverts. La communication étant alors établie entre les parties inférieures et supérieures de chaque cylindre > leurs pistons seront également pressés sur leurs deux faces ; de sorte que daos cette position rien n'empêchera le contre-poids de faire remonter ces pistous au haut de leur course.

» Supposons qu'ils y soient parvenus ; le cylindre B se trouve en ce moment rempli de vapeur d'une densité ordinaire , et le cylindre A contient une quantité égale de vapeur , mais dilatée dans un plus grand espace. Qu'on ferme les robinets 6 et d , et qu'on ouvre le robinet a et la soupape du tuyau d éduction au fond de A , la condensation recommencera , et fera descendre les pistons. L'opération peut ainsi se répéter aussi longtemps qu'on aura de la vapeur , et la quantité qu'on en dépensera à chaque coup de piston , sera égale à la quantité de vapeur ordinaire qui suffit pour remplir le cylindre B. »

Les robinets de cette machine sont composés de deux parties circulaires qui s'ajusteot très-exactement l'une avec l'autre ; l'une des deux tourne sur un axe qui passe par leurs centres ; chacune est percée de trois ouvertures qui répondent précisément à celles de l'autre et qui occupent un peu moins de la moitié de leurs surfaces. En tournant la partie mobile de manière à ce que les ouvertures coïncident , un large passage se trouve ouvert à la vapeur , et en la tournant de manière à ce que la partie solide de l'un couvre les ouvertures de l'autre, le robinet est fermé. On emploie très communément aujourd'hui des régulateurs de cette construction pour les poêles en fonte qui servent à chauffer des chambres. Voici le moyen qu'à imaginé M. IIornblovrer pour

DES MACHINES A VAPEUR 41 rendre imperméable à l'air le collet dans lequel passent les tiges des pistons. Ce collet , qui dans le fait en ferme deux , se compose de deux parties placées à peu de distance Tune de l'autre ; un petit tuyau qui part du tuyau à vapeur établit une communication entre celui-ci et l'espace qui sépare les deux parties du collet. Cette vapeur étant un peu plus forte que la pression de l'atmosphère , empêche l'air de pénétrer la partie supérieure du collet ; et quand il arriverait qu'un peu de vapeur pénétrât par la partie inférieure dans le cylindre A , il n'y aurait aucun inconvénient. La manière d'exécuter celle espèce de boite est la suivante: au sommet du cylindre est une boîte qui doit contenir quelque chose' de doux , mais assez serré , et qui embrasse le piston dans ses mouvemens alternatifs ; on se sert ordinairement d'une espèce de cordon tressé en laine blanche filée, étendu avec soin , et pressé de manière à n'occuper que le tiers de son épaisseur ; au-dessus est placé une sorte de trépied ayant une boucla plate en cuivre à chacune de ses parties supérieure et inférieure ; la largeur de ces boucles est égale à celle de l'espace entre la tige du piston et le côté de la boite. Cette double boucle étant passée par le bout de la tige du piston , et mise à sa place , on la charge d'une autre quantité de laine tressée qu'on enfonce de la môme manière que la première fois ; alors il reste un espace vide entre les deux couches , et c'est dans cet espace qu'on fait arriver de la chaudière de la vapeur qui ait la force nécessaire. De cette manière la garniture qui entoure la tige du piston se trouve en état d'empôchcr l'air de pénétrer dans le piston dans les instans où il pourrait y avoir un viJe partiel au-dessus du piston.

La description de celte machine , par M. Hornblower , était accompagnée d'un examen mathématique des principes d'après lesquels elle agissait. L'ingénieux M. Kobison, qui en est l'auteur , démontre que l'effet est le même que celui de la machine à dilatation de M. "Walt. Mais quoique cela soit vrai , il y a une très grande différence dans les moyens par lesquels cet effet est obtenu , et ils donnent un avantage important dans la pratique. Nous allons nous livrer au même examen , mais dans une forma

plus vulgaire , et en n'employant que l'arithmétique ordinaire. M. Hornblower établissait que la puissance ou la pression qu'exerce la vapeur est en raison inverse de l'espace dans lequel elle est dilatée ; cela est vrai pour l'air , et pour )o moment nous admettrons que cela est également vrai pour la vapeur , et nous raisonnerons d'après les données mêmes que nous fournit l'ingénieux inventeur de cette machine.

Afin d'expliquer clairement ce qui se passe dans les deux cylindres , nous nous écarterons de la forme précise de la machine , et nous nous affranchirons d'une trop grande complication d'idées , en réduisant les deux cylindres à un même coup ; supposons en conséquence que la machine soit faite comme la représente la figure '30 , où les deux cylindres sont placés l'un au-dessus de l'autre ; celui du bas ayant une capacité double de l'autre , et les deux pistons étant attachés à une môme tige qui tient à un des bouts du balancier , de manière que la descente des pistons entraîne et élève le contre-poids à l'autre bout du balancier. Alors si nous supposons que le petit piston a dix pouces de diamètre, le grand piston devra en avoir 14, 14 ; et afin d'éviter toutes difficultés de rapport de la dilatation et de la pression de la vapeur, nous supposerons que le travail de la machine se fait par la pression atmosphérique au lieu de la vapeur ; et à raison de la commodité des nombres ronds pour le calcul , nous ne compterons la pression que de dix livres exactement par pouce circulaire sur la surface du piston.

L'aire du petit piston sera de 100 pouces circulaires , et en supposant qu'il fonctionne sans éprouver de frottement , la pressiou à laquelle il sera soumis sera de 10x100=1000 livres. L'aire du grand piston étant double de l'autre , ou de 200 pouces circulaires, la pression qu'il éprouvera sera de 2000 livres.

Supposons les deux pistons au haut de leur course dans leurs cylindres respectifs , cl que l'air atmosphérique exerce librement sa pression sur la surface supérieure du petit piston ; supposons aussi que l'espace entre les deux pistons soit rempli d'air de même densité , tandis qu'il y a un vide parfait dans la partie inférieure du grand cylindre , au-dessous de son piston.

DES ttACHIKES A VAPEUR. AZ

Dans cet état de choses , les deux pistons commenceront à descendre avec un peu moins de 2000 livres de pression sur le grand piston par l'air contenu dans l'espace entre les deux pistons portant sur 200 pouces de surface avec un poids de 10 livres par pouce ; et au-dessous de ce piston il n'y aura rien pour contre-balancer cette pression* Dans le même temps le petit piston ayant, au-dessus comme au-dessous, de l'air d'une même densité , se trouvera en équilibre.

Cette force balancerait une charge de 2000 livres ; mais si Ton réduisait cette charge à 1900 livres , alors les pistons commenceraient immédiatement à descendre, mais ils s'arrêteraient prompteraent , parce qoe 1 air entre les deux pistons se dilaterait pour remplir l'espace qui deviendrait plus considérable à raison de la même quantité d'abaissement des deux pistous dans les cylindres dont la capacité de l'un est double de celle de l'autre ; et comme l'air serait alors plus rare , sa pression sur le grand piston serait moins forte ; mais comme cette même diminution de force doit donner au petit piston le pouvoir de s'abaisser , nous allons premièrement considérer les pistons séparément , et ensuite nous les examinerons conjointement , relativement à la force qu'ils ont pour descendre cl pour abaisser le balancier.