DEUX PISTONS

Aux trois quarts de la course

1571 i liv.

Au bas de la course

1500 liv.

Somme des forces combiuées

3538 i liv

Le docteur Bées , dans sa Cyclopœdia , fait les remarques suivantes sur cette machine , en la comparant au principe de dilatation de M. Watt :

a Maintenant , dit-il , examinons comment le principe d'expansion de M. Watt agirait dans la même circonstance , c'està-dire dans un cylindre de 14,14 pouces de diamètre , qui devrait être entretenu d'air exerçant une pression de 10 livres sur chaque pouce circulaire , jusqu'à ce qu'il eût accompli la moitié de sa descente , laissant à la dilatation de l'air déjà contenu dans la moitié supérieure du cylindre la fonction de faire parcourir au piston le reste de sa course.

Au commencement la force qui tend à faire descendre sera de 3000 liv.

A un quart de la course , elle sera encore de . 12000

A la moitié elle sera de 2000

Aux trois quarts elle sera réduite à . . . . 1333 * Parce que l'air occupera alors un quart de la longueur du cylindre de plus que la moitié qu'il occupait avant que la dilatation commençât ; par conséquent l'espace sera égal à H fois le premier , ou dans le rapport de 3 à 2 , et la pression sera égale aux | de 2000.

Au bas du cylindre , la pression 6cra de . . . 1000 liv. Parce que l'air dilaté occupe le double de l'espace qu'il remplissait d'abord.

8333 j liv.

La somme totale est , à peu de chose près , la même que la prêcédeute ; mais toutes deux sont plus fortes qu'elles ne devraient être , à raison de la manière imparfaite dont nous avons élé obligés de faire nos calculs , afin de ne nous servir que de l'arithmétique ordinaire , sans recourir aux fluxions ( au calcul différentiel ) qui sont la seule méthode de traiter les quantités qui croissent ou décroissent constamment suivant quelque loi donnée.

Il est facile de rendre raison de la cause de l'inexactitude. En premier lieu nous avons compté , avec la machine de M. Ilorn-

DES MAC11INES A VAPEUR. 47 blowcr , 2000 livres au commencement de la course , et nous avons ealculè comme s'il n'y avait aucune diminution jusqu'au moment où le piston arrivait au quart de sa course , et comme si la diminution se faisait tout à coup quand il est descendu a ce point , tandis que , dans la réalité , sa diminution a commencé à l'instant même où le piston s'est abaissé. Nous avons donc ici compté une petite quantité dé trop. De môme nous avons négligé la diminution qui a lieu entre le quart et la moitié de la descente , ainsi qu'entre les autres points où nous avons jugé à propos de l'examiner ; de sorte que le résultat que nous avons eu est celui qui aurait eu lieu si la diminution s'était faite tout à coup à chacun de ces points. Le remède à cela aurait été de faire le calcul pour un plus grand nombre de points , attendu que les fluxions seules nous permettent d'en prendre une quantité infinie , afin d'obtenir un résultat exact. Dans le second calcul, celui de la machine de M. Watt , nous avons pris un plus petit nombre encore de points où nous avons considéré la dilatation , parce que , quoiqu'il y ait quatre temps diffêrens dans l'opération , deux de ces temps s'exécutent avant que la dilatation commence.

C'est la raison de la différence apparente , car dans la réalité il n'y en a aucune dans la somme totale des forces variables qui s'exercent pendant la durée entière du coup de piston ; c'est ce que reconnaîtra toute personne qui prendra la peine de lire les détails dans lesquels est entré le docteur Kobison. Mais si nous considérons la différence dans la manière dont la force entière est employée pendant le coup do piston , nous trouverons que l'uniformité d'action , beaucoup plus grande dans la méthode de M. Hornblower , doit la faire paraître bien préférable ; elle commence avec une force de 2000 livres , et finit avec 1Ô00 livres , tandis que la machine de M. Watt commence son action avec une force de 2000 livres, et la termine avec 1000 livres. De là est résultée la nécessité de ces inventions ingénieuses pour égaliser l'action que contient le privilège obtenu , en 1782, par M. Wall. M. Hornblower n'a pas atteint une parfaite uniformité , mais il s'en est plus approché , de sorte qu'il aurait pu

conduire l'effet da principe de la dilatation , en employant de la vapear plus forte , beaucoup plus loin que nous croyons qu'il en ait jamais eu l'idée.

Nous nous sommes étendus sur ce sujet , parce que l'idée d'obtenir plus de force par la dilatation de l'air ou de la vapeur agissant dans deux cylindres , a séduit beaucoup de personnes , et Ton ne compte pas moins de cinq privilèges différons pour l'application de ce principe ; mais plusieurs l'ont mal compris. Ni M. Watt ni M. Hornblowerne pouvaient trouver aucun avantage à fermer l'entrée à l'air , ou à employer un double cylindre quand c'est l'air qui est employé pour presser le piston ; ils ne pouvaieut pas non plus trouver un avantage pour leur machine dans la dilatation de la vapeur , si la pression qu'elle exerce est en raison de l'espace qu'elle occupe.

L'avantage du principe de la dilatabilité résulte entièrement d'une propriété particulière de la vapeur par laquelle , lorsqu'on lui permet de s'étendre pour occuper un plus grand espace , sa pression ou sa force élastique diminue suivant une certaine loi qui n'est pas encore bien établie , c'est-à-dire que le rapport entre sa force expansive et l'espace qu'elle occupe n'est pas clairement prouvé ; mais M. Woolf a reconnu qu'en appliquant ces propriétés dans toute leur étendue à la machine à double cylindre , on peut obtenir des améliorations très-considérables et très importantes dans les effets produits par une quantité déterminée de combustible. La vapeur est un fluide si différent de l'air, qu'elle n'a qu'une seule propriété de commune avec lui, l'élasticité. Cette élasticité est entièrement due à la quantité de chaleur qu'elle contient , et sa force augmente ou diminue avec la quantité de chaleur ; mais suivant quelle loi augmente ou diminue-l-elle ? C'est ce que nous ne savons pas , parce que nous n'avons point de mesure de la quantité réelle de calorique contenue dans la vapeur d'une force élastique quelconque déterminée. Tout ce que nous savons avec certitude , c'est ce qu'indique la table de dilatation , c'est-à-dire que l'eau convertie en vapear et renfermée dans un vaisseau clos , étant chauffée jusqu'à ce que le thermomètre marque un certain de-

DES MACHINES A VAPECR. 49 gré de température , exerce une certaine pression , on une certaine force élastique ; mais il faut observer ici que le thermomètre n'indique que l'intensité de la chaleur , sans donner une mesure directe de sa quantité. Lorsqu'on laisse à la vapeur la liberté de 6'étendre dans un espace déterminé , la quantité d'eau raréfiée qui se trouve contenue dans un volume quelconque de vapeur , dans son état de dilatation , doit être , sans aucun doute , proportionnée à la quantité d'eau contenue dans le même volume de vapeur avant que la dilatation eût lieu ; et la proportion doit être en raison inverse de l'espace qu'elle occupait originairement, et de celui qu'elle remplit après s'être dilatée; mais nous ne pouvons pas dire qu'il en soit ainsi de la chaleur ; et c'est la quantité de chaleur seulement qui détermine la force élastique.

Nous sommes persuades que M. Hornblowcr ne pouvait pas obtenir un plus grand effet de l'application du principe de la dilatation avec deux cylindres, que M. Watt avec un seul. De 1791 à 1792 , il établit une machine dans le comté de Cornwall , dans la mine d'étain dcTin-croft, dont le grand cylindre avait 27 pouces (685 millimètres) de diamètre , et dont le piston fonctionnait avec une course de 8 pieds (2,44 mètres , ) et dont le petit cylindre avait 21 pouces (533 millimètres) de diamètre, fonctionnant avec une course de six pieds (1,826 mètre). Tout ce que nous avons pu savoir de la marche de celle machine a été pris dans un écrit publié par M. Thomas Wilson , agent de MM. Boulton et Watt , dans le but évident d'empêcher l'adoption des machines de M. Hornblower dans ce comté ; on y lit que sa machine ne pouvait pas élever plus de 14,222,120 livres d'eau (6 ,464,600 kilogrammes) à un pied de hauteur avec un boisseau de houille (38 kilogrammes).

Dans le compte que M. Hornblowcr rend lui-même de sa machine (dans l'ouvrage de Gregory , intitulé Méchantes) , il nous apprend « qu'une machine construite sur ce principe a été établie , il y a quelques années , non loin de Bath , cl dans des circonstances très défavorables ; les cylindres avaient 19 et 24 pouces de diamètre , et leur course , convenable pour l'objet

qu'on avait en rue , était de 6 et de 8 pieds respectivement. L'appareil de condensation était très mauvais , parce qu'on avait craint d'être accusé de blesser les droits de M. Walt ; de sorte que le plus grand degré de vide obtenu ne dépassait pas 27 pouces de mercure. La machine faisait jouer quatre pompes à une profondeur de 576 pieds (173 mètres), enlevait 4500 livres, et donnait 12 coups par minute , avec une course de six pieds dans un cylindre de 6 piedsde long et de 19 pouces de diamètre , avec beaucoup d'inertie et de frottement des tiges et des seaux ; quelques-uns de ceax-ci n'avaient que trois pouces et demi de diamètre ; et tout ce travail , fait dans des circonstances aussi défavorables , s'exécutait avec 70 livres de bouille légère par heure.)»

Afin de ramener à la mesure de comparaison de l'eau élevée à un pied le détail précédent de M. Ilornblower , nous évaluerons les 4300 livres multipliées par un coup de piston de six pieds de course , à 27000 livres que la machine élevait d'un pied à chaque coup. 27000 livres multipliées par 14 , nombre de coups par minute— 878000 livres élevées à un pied par minute , et 878000 X par 60=22600800 livres élevées à un pied par heure , ou avec une consommation de 70 livres de houille. Le boisseau houille légère ne pèse guère que 84 livres (38 kilog. environ) . Or , 70 ; 22680800 : : 84 : 27216000. Un boisseau de houille suffisait donc pour élever à un pied 27216000 livres d'eau , ce qui est un résultat très satisfaisant , sans pourtant être supérieur à celui de la machine de M. Watt.

Deux circonstances remarquables se sont offertes , dit M. Hornblower , dans l'usage de cette machine , qui prouvent bien les avantages de cette application du principe sur lequel elle est construite.

Première circonstance. L'ouvrier qui conduisait la machine détachait quelquefois le petit cylindre du balancier, et ne travaillait qu'avec le grand ; et alors la chaudière pouvait à peine fournir assez de vapeur pour faire aller la machine; mais il n'avait pas plutôt rattaché la tige du piston du petit cylindre au balancier qu'elle reprenait toute son activité , et la vapeur faisait sauter la soupape de sûreté.

DES MACHINES A VAPEUR. (H Deuxième circonstance. Lorsque le ressort qui tenait la soupape de condensation fermée manquait par hasard son action , le piston s'arrêtait tout à coop comme il se trouvait , et il lui était impossible de s'élever jusqu'au haut de sa course en remontant. Par ce qu'on pourrait appeler une sorte d'instinct naturel , il se rabaissait successivement jusqu'à ce que le ressort eût agi , ce qui donne une preuve de la puissance de la machine pour terminer chaque coup.

Différentes machines ont été construites d'après le principe d'une dilatation de la vapeur opérée dans un second cylindre. Mais celle qui comparativement a eu le plus de succès est celle qu'on connaît sons le nom de machine de Woolf. Nous en allons copier le détail , ainsi que celui d'autres améliorations dans les parties moins importantes , et qui sont assez ingénieuses pour mériter d'être décrites.

M. Arthur Woolf obtint, en 1804, un privilège pour des perfectionnemens dans les machines à vapeur. Sa patente porte qu'il a constaté par des expériences positives . et réduit en pratique les faits suivans , relatifs à la dilatation de la vapeur. La pratique fait voir , dit-il , que la vapeur agissant avec une force expansive de quatre livres de pression sur un pouce carré contre une soupape de sûreté exposée à l'air , est susceptible de se dilater de quatre fois le volume qu'elle occupe , et d'être encore égale à la pression de l'atmosphère ; que , de la même manière , de la vapeur d'une force de cinq livres sur un pouce carré peut se dilater d'une quantité égale à cinq fois son volume ; et qu'enfin des masses ou des quantités de Yapeur d'une même force relative de six , sept , huit , neuf ou dix livres de pression sur un pouce carré , peuvent prendre une dilatation de six , sept , huit , neuf ou dix fois leur volume , et être encore respectivement égales à l'atmosphère et capables de produire une action suffisante sur le piston d'une machine pour le forcer à s'élever dans la machine à pression atmosphérique de Newcommen à l'aide d'un contre-poids , ou d'être conduit dans la partie vide du cylindre de la machine perfectionnée , et que M. Walt a le premier employé ; que ce rapport est progressif , et presque uniforme ,

s'il n« l'est pas entièrement , de sorte que de la vapeur pressant avec une force expausive de 20 , $0 , 40 ou 50 livres sur uo pouce carré , contre une soupape de sûreté , se dilatera de 20 , 30 , 40 ou 50 fois son volume ; et que cela arrivera généralement , attendu qu'à tous les degrés intermédiaires ou plus élevés de force élastique , le nombre de fois que de la vapeur d'une température et d'une force quelconque peut se dilater» est à peu près le même que le nombre des livres qu'il peut soutenir sur un pouce carré exposé à la contre-pression de l'atmosphère , pourvu toutefois que l'espace , le plan ou le vaisseau dans lequel elle pourra se dilater , soit tenu à la même température qu'avait cette vapeur avant qu'on lui donnât un espace pour s'étendre.

Relativement aux différons degrés de température , pour amener la vapeur et la maintenir à différons degrés de farce élastique au-dessus du poids de l'atmospbère , M. Woolf dit avoir éprouvé par des expériences directes , en partant du terme de l'eau bouillante ou de 212 u du thermomètre de Fahrenheit, et de 80° de celui de Rèaumur , point auquel la vapeur d'eau est simplement égale à la pression de l'atmosphère , que pour obtenir une augmentation de force élastique égale à cinq livres sur chaque pouce carré , la température doit être élevée à environ 227 § degrés ( 86°,44 R. ), point auquel elle aura acquis la faculté de prendre cinq fois son volume , et d'être encore égale à l'atmosphère , et de pouvoir être employée comme propre à mouvoir des machines à vapeur construites d'après les moyens qu'il a inventés. La table qui suit contient différentes autres pressions , températures et forces de dilatation de la vapeur.

DES MACHIÏIES A VAPEUR.

TABLE DE WOOLF.

Cette table indique les pressions relatives par pouce carré , la température et Vexpansibilité de la vapeur à différons degrés audessus du point d'ébullilion de Veau , commençant à la température de la vapeur d'une force élastique égale à cinq livres par pouce carré , et portée à celle de la vapeur capable de soutenir 40 livres par pouce carré.

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Et de la môme manière , par une légère augmentation de température , on peut donner successivement à la vapeur une force de dilatation qui la rende capable de s'étendre a 50 , 60 , 80 , 100 , 200 , 900 fois son volume , et plus , sans autres limites que celles dans lesquelle on est forcé de se renfermer par la nature fragile de tous les matériaux dont les chaudières et les autres parties des machines peuvent ôtre faites. La prudence commande de ne jamais porter la force élastique de la vapeur au dernier degré auquel les matériaux peuvent résister , mais de se tenir beaucoup au-dessous de cette limite.

A la suite des détails dans lesquels M. Woolf est entré sur la nature de sa découverte , se trouve la description des perfection nemens qu'il a exécutés en conséquence.

Dans une machine construite avec l'intention de profiter de ces améliorations , il doit y avoir deux cylindres à vapeur de

dimensions différentes , et dont les proportions relatives soient calculées sur la température ou sur la quantité de force expansive que Ton veut que prenne la vapeur qui servira à faire aller cette machine ; le plus petit cylindre ou vaisseau à vapeur est celui sur lequel la capacité du plus grand doit être réglée. Si , par exemple , on a le dessein d'employer de la vapeur de la force de 40 livres sur un pouce carré (379 grammes sur un centimètre carré), le petit cylindre doit avoir une capacité égale au moins à la quarantième partie du grand. Chaque cylindre doit avoir son piston , et le petit cylindre doit avoir , avec la chaudière qui fournil la vapeur , une communication par en haut et par en bas; cette expression de haut et bas n'est que relative , attendu que les cylindres peuvent être placés el fonctionner dans une position horizontale ou dans toute autre que l'on voudra , aussi bien que dans la position verticale ; et ces communications doivent être alternativement ouvertes et fermées pendant le travail de la machine , au moyen de robinets ou de soupapes d'une construction quelconque propre à l'objet que l'on se propose. Le haut du petit cylindre doit avoir une communication avec le bas du grand, et le bas du petit avec le haut du grand , avec des moyens convenables pour les ouvrir et les fermer alternativement , soit qu'on se serve de robinets ou de soupapes , soit qu'on emploie toute autre manière. Le haut et le bas du grand cylindre doivent de plus communiquer alternativement , pendant le travail de la machine , avec un vaisseau condenseur dans lequel on puisse faire arriver de l'eau pour hâter la condensation ; ou bien ce même condenseur doit être refroidi par tout autre moyen propre à produire le même effet.

Cet arrangement étant fait , et la machine étant mise en mouvement , on fait arriver de la chaudière de la vapeur à une haute température , pour agir par sa force élastique sur un des côtés du petit piston , tandis que la vapeur qui l'avait déjà mis en mouvement va communiquer avec le grand cylindre où elle suit le grand piston dont la course le porte en ce moment vers celui des deux bouts de son cylindre qui se trouve ouvert au condenseur. Supposons que les deux pistons achèvent leur

DES MACHINES A VAPEUR. 65 course en même temps ; supposons aussi qu'ils se trouvent tous deux au haut de leur cylindre respectif et prêts à descendre ; alors la vapeur d'une force de 40 livres par pouce carré , entrant par le haut du petit cylindre , abaissera son piston , tandis que la vapèur qui se trouve au-dessous de lui , au lieu de pouvoir s'échapper dans l'atmosphère ou d'élre employée à autre chose , passera dans le grand cylindre , au-dessus de son piston , qui donnera son coup par en bas en même temps que le petit piston fera la même chose ; et tandis que cela aura lieu , la vapeur qui remplissait le grand cylindre lorsque les pistons remontaient , se rendra dans le condenseur pour s'y condenser pendant que le coup de piston se donnera par en bas. Dès que les deux pistons sont arrivés au bas de leurs cylindres respectifs , la communication entre la chaudière et le haut du petit cylindre doit être fermée , et la vapeur doit pouvoir se rendre dans le bas de ce même cylindre* La communication entre le bas du petit cylindre et le haut du grand doit aussi être fermée , et celle entre le haut du premier et le bas du second , doit être ouverte. La communication entre le fond du grand cylindre et le condenseur doit être fermée , et la vapeur qui , pendant que la machine donnait un coup en descendant , remplissait le haut du cylindre , doit pouvoir s'écouler dans le condenseur ; la machine donnera alors un coup par en haut , la pression de la vapeur qui se trouve dans le haut du petit cylindre agissant sous le piston du grand cylindre ; et ainsi de suite alternativement , conduisant la vapeur sur les deux faces du petit piston , pendant que la vapeur précédemment introduite dans le petit cylindre passe alternativement sur les deux faces du grand piston dans le grand cylindre , dont on fait en même temps communiquer alternativement le haut et le bas avec le condenseur.

Dans une machine conduite suivant la méthode que nous venons de décrire , tandis que la vapeur est reçue sur une des faces du piston dans le petit cylindre , la vapeur qui se trouve sur l'autre face a une issue ouverte pour se rendre dans le grand cylindre , soit au haut , soit au bas , à raison de la condensation qui a lieu de l'autre côté du grand piston alors en communication

arec le condenseur ; et celle perle de vapeur qui se fait dans les machines où Ton n'emploie que sa force expansive , perle qui résulte de ce qu'il s'en échappe par le pislon , est ici èvilèe , parce qoe toule la vapeur qui peut traverser le piston du petit cylindre est reçue dans le grand cylindre.

On pourrait changer l'arrangement de celte machine , si Ton avait besoin de le faire pour un but particulier , et faire communiquer le haut du pelit cylindre avec le haut du grand ; et dans ce cas , la seule différence serait que quand le piston du pelit cylindre s'abaisserait , celui du grand s'élèverait , et vice versâ ; ce qui dans quelques circonstances peut être plus commode quo d'avoir les deux pistons fonctionnant dans le même sens.

Cette machine est exactement la même dans son action que celle de M. Hornblower , dont nous avons donné la description. Elle n'offre de nouveau que l'emploi de la vapeur à haute pression , et les proportions établies dans la grandeur des cylindres d'après la dilatabilité de la vapeur , telle qu'elle est indiquée par la table que nous avons donnée. Mais M. Woolf ajoute qu'il faut faire usagj de moyens convenables pour entretenir le degré de chaleur nécessaire dans toutes les parties de l'appareil qui reçoivent la vapeur sans y devoir être condensée ; et il est bon de dire ici qu'au lieu des moyens ordinaires employés pour cet objet , soit en les plaçant dans la chaudière , soil en les mettant dans une botte à vapeur qui communique avec elle , on peut avec avantage placer un fourneau particulier sous la boite ou caisse à vapeur qui contient les cylindres, laquelle alors fait l'office d'une seconde chaudière et doit êlre garnie d'une soupape de sûreté pour régler la température. Au moyen de ce dernier arrangement , la vapeur du petit cylindre , ou du cylindre qui la mesure , peut être admise dans le grand cylindre lorsqu'on le lient à une tempèralure plus élevée que la vapeur du pelit cylindre , de manière que sa force élastique peut être augmentée ; et en lenant , au contraire , le plus grand cylindre à une température plus basse que celle du petit cylindre , celte force élastique sera diminuée, ce qui peut convenir dans des circonstances particulières , et pour certains objets. Dans tous les cas il faut

DES MACHINES A VAPEUR. 87 avoir soin que la chaudière , ou la caisse dans laquelle sont contenus les cylindres , les luyam à vapeur , et généralement toutes les parties exposées à l'action de la force élastique de la vapeur aient une force proportionnée à la haute pression à laquelle on veut les exposer.

II ne peut jamais convenir que la proportion entre la capacité du petit cylindre qui mesure la vapeur , et celle du grand cylindre ou du cylindre qui fait marcher 1* machine , soit plus faible que la proportion de la dilatation de la vapeur qui doit se faire, ainsi que nous l'avons dit précédemment ; mais on peut très bien donner au petit cylindre une proportion plus forte ; ainsi , par exemple , on peut , avec de la vapeur de la force de •40 livres sur un pouce carré , employer un pëtit cylindre qui ait en capacité la vingtième partie , ou même plus , de celle du grand cylindre , au lieu de la quarantième partie. Il en serait de même pour de la vapeur d'une force donnée quelconque. Il est beaucoup de circonstances oû il ôst bon que cela soit ainsi , à raison de la difficulté d'éviter qu'il ne se perde de la vapeur , ou qu'il ne se fasse quelque condensation partielle qui diminuerait l'action de la machine , si l'on n'y pourvoyait pas en augmentant la capacité du petit cylindre.

Dans tous les cas, lorsque la machine est prête à être mise en mouvement , quelle que soit la proportion adoptée , ou avec laquelle on a le dessein d'opérer , on doit commencer par essayer sa force en variant le poids sur la soupape qui fait connaître le degré d'élasticité de la Vapeur , afin de s'assurer de la force de la vapeur qui convient le mieux à 14 machine ; car il est possible qu'on trouve de l'avantage à se servir dans certaines machines de vapeur] d'une force élastique soit au-dessous , soit ad-dessus de celle qu'on avait d'abord eu l'intention d'employer.

M. Woolf assure que les machines de M. Walt peuvent êlro améliorées en leur appliquant sa découverte , et en donnant à la chaudière et à la boite à vapeur dans laquelle est contenu le cylindre} qui opère , beaucoup plus de force qu'à l'ordinaire , et en changeant la constrûction et les dimensions des soupapys

qui servent à introduire la Tapeur dans le cylindre ; de manière que la vapeur ne puisse entrer que par degrés et par un élargissement lent et progressif de l'ouverture de la soupape , de manière à ce qu'il n'entre d'abord qu'un filet de vapeur , et qu'ensuite elle afflue plus librement. La raison de cette précaution est que la vapeur d'une force élastique aussi considérable que celle dont M. Woolf propose l'emploi , frapperait , si l'on la laissait entrer subitement , le piston avec une telle violence , que la sûreté et la durée de la machine se trouveraient compromises. L'ouverture pour le passage de la vapeur dans le cylindre ou daus les cylindres , doit être réglée d'après la considération suivante : si l'intention est que la machine opère entièrement ou presque entièrement par condensation , la vapeur , en passant dans les cylindres , doit être forcée à s'y glisser en quelque sorte, et seulement en quantité suffisante pour que le piston puisse faire sa course en entier ou en grande partie pendant le temps que la quantité déterminée de vapeur met à entrer dans le cylindre. Quand on emploie , par exemple , de la vapeur d'une force de -40 livres sur un pouce carré , on ne doit en laisser pénétrer qu'une quantité égale à la quarantième partie de la capacité du cylindre , et de même à proportion quand on se sert de vapeur de toute autre force ; et quand la quantité convenable a été introduite , la vapeur doit être arrêtée jusqu'au momeut où il convient d^en faire entrer une nouvelle quantité. Mais si l'on se propose de tirer aussi avantage de la force élastique de la vapeur agissant sur un des côtés du piston , pendant que la condensation se fait de l'autre côté , alors on doit laisser entrer plus librement la vapeur , mais pourtant toujours avec prudence au commencement , par la raison que nous avons donnée. Celte dernière machine est la même chose que celle à expansion de M. Walt , mais avec ce changement qui en rend la marche plus uniforme , et qui consiste à diminuer l'ouverture de la soupape à vapeur à mesure que le piston descend. Nous croyons qu'on peut , en réglant exactement le mouvement de descente de la soupape , produire un très bon effet de cette manière, sans complication de deux cylindres ou d autres parties ; le seul incon-

DES MACHINES A VAPEUR. 59 vénieDt est que si , dans un moment quelconque, la soupape Tenait à s'ouvrir entièrement par suite de quelque accident , Influence d'une quantité assez considérable de vapeur très forte sur toute la face du piston , pourrait occasionner une pression capable de mettre la machine en pièces.

M. Woolf prit , en 1805 , une seconde patente pour de nouveaux perfeelionnemens. Il annonçait que le feu serait , comme précédemment , appliqué au cylindre même pour chauffer la vapeur après qu'on l'aurait envoyée dans le cylindre destiné à opérer ; et cela devait se faire au moyen d'un fourneau placé au-dessous de la caisse qui contiendrait le cylindre ; l'espace entre la caisse et le cylindre devait être rempli avec de l'huile , de la cire, un métal fusible ou du mercure. Il proposait aussi un moyen de prévenir tout passage de la vapeur du côté du piston sur lequel elle agit , vers le côté opposé qui se trouve ouvert au condenseur. Dans les machines à vapeur qui agissent comme doubles machines , son moyen consiste à employer sur le piston ou autour une colonne de mercure ou de métal fluide d'une hauteur égale à la pression de la vapeur. L'efficacité de cet arrangement doit, suivant M. Woolf, paraître évidente , si Ton fait attention à ce qui se passe dans ce cas quand le piston fonctionne. Lorsqu'il monte , c'est-à-dire quand la vapeur est introduite dans la partie inférieure du cylindre , l'espace au-dessus du piston étant ouvert au condenseur , la vapeur qui s'efforce de s'élever en traversant le long du piston , rencontre une colonne de métal égale ou supérieure à elle en pression , qui l'empêche de passer ; et dans la course descendante du piston , aucune vapeur ne peut pénétrer , à moins de s'être fait auparavant un passage à travers la colonne entière du métal.

Avec une machine à simple effet , on n'a pas besoin d'une colonne de métal aussi élevée , parce que la vapeur n'agit jamais que sur la face supérieure du piston ; et dans ce cas il suffit d'une couche convenable d'huile , de cire ou de graisse ; mais il faut avoir soin , en employant l'une ou l'autre espèce de machines , si l'on fait usage de ce piston , que le conduit par lequel la vapeur passe dans le condenseur soit placé de manière , et que ses

dimensions soient (elles , qu'elle puisse s'y écouler avec facilité , sans chasser devant elle , ou sans entraîner quelque portion du métal ou de toute autre substance employée qui aurait traversé le piston ; et en même temps de ménager une autre issue pour le métal ou pour tout autre corps qui se serait déposé au fond du cylindre , afin de le recevoir dans un réservoir entretenu à une chaleur convenable , et d'où on le reporterait au-dessus du piston au moyen d'une petite pompe que la machine ferait jouer , ou de toute autre manière. Afin que le métal fluide employé eur le piston ne puisse pas s'oxider , il faudrait empêcher a/i'il se trouvât en contact avec la vapeur , ce qu'on obtiendrait en couvrant sa surface d'une couche d'huile ou d'autre substance à l'état fluide ; enfin , pour n'être pas dans la nécessité d'employer une grande quantité de métal fluide , sans que le pistou cessât pour cela d'avoir une largeur égale à la profondeur de la colonne , le diamètre de ce piston pourrait se faire un peu plus petit que le cylindre , excepté dans l'endroit ou la garniture en étoupe ou autrement doit être placée ; de sorte que dans le fait la colonne de métal fluide ne formât qu'un corps mince autour du piston.

Nous avons vu une machine de cette espèce et de la force de huit chevaux qui fonctionnait , ayant sur les pistons du métal fluide , et la vapeur ne les pénétrait en aucune manière ; mais comme elle exigeait des cylindres deux fois aussi longs que ceux qu'on emploie ordinairement pour avoir assez de place pour les pistons longs ou épais qui étaient indispensables , et comme ces pistous devaient être d'une très grande pesanteur , cette méthode ne peut pas être employée dans la pratique ; et dans le fait l'augmentation de volume des parties mobiles est assez considérable pour conlre-balancer l'avantage qui se borne à empêcher la vapeur de se perdre par infiltration ; car le frottement doit être plus grand que dans une autre machine , parce que le piston doit être garni d'une manière aussi solide et aussi serrée qu'à l'ordinaire pour pouvoir soutenir une colonne de métal fluide qui doit exercer une pression plus qu'égale à celle de la vapeur ; et quand la vapeur presse sur le piston , l'effort que fait le métal fluide pour s'infiltrer dans le pistou doit être double de celui de la vapeur ;

DES MACHINES A VAPEUR. 61 enfin le frottement d'une aussi grande surface de métal fluide contre les parois intérieures du cylindre est aussi très considérable.

En 1810 , M. Woolf obtint un troisième privilège dont l'objet est de prévenir les pertes de vapeur par suite de perméabilité des pistons. Dans ce but , il ne laisse point arriver la vapeur jusqu'au piston , mais il la reçoit dans un vaisseau séparé, et transmet son action au moyen d'un métal à l'état fluide. Voici comment il y parvient : à côté du cylindre il place un vaisseau séparé qui communique avec le bas du cylindre au moyen d'un large tuyau ou conduit répondant au fond des deux vases ; la vapeur étant amenée dans le vase séparé , presse la surface de l'huile ou du métal qui y est contenu , et l'oblige à passer de ce vase dans le cylindre , où il agit au-dessous du piston qu'il force à s'élever , un vide se faisant en même temps dans le haut du cylindre pour seconder l'effet de la pression.

La vapeur est dirigée alors sur la surface supérieure du piston , qui est toujours couverte d'une couche de fluide ; et en même temps le vide s'opère dans le vaisseau séparé de manière à ce qu'il ne s'exerce plus de pression sur la surface inférieure , ce qui permet au piston de descendre. Il est évident que la garniture du piston doit être assez serrée pour ne permettre à -aucune partie du fluide de la pénétrer , et cela est bien plus facile que de faire une garniture assez serrée pour s'opposer au passage de la vapeur , surtout quand elle est aussi rare que celle dont M. Woolf emploie quelquefois la dilatation dans sa machine. Le vaisseau séparé dont nous venons de parler peut , dans certains cas , être l'enveloppe ou l'espace qui environne le cylindre dont alors le fond doit être percé.

Ce moyen est ingénieux ; mais nous pensons que la nécessité d'un second cylindre est un inconvénient qui empêchera de l'adopter pour les grandes machines ; et les avantages qu'il offre pour les petites ne sont pas aussi considérables.

Depuis que M. Woolf a obtenu son premier privilège , il a construit plusieurs petites machines qui fonctionnaient bien et avec une économie sensible de combustible. Mais ces machines

n'élant employées qu'à faire tourner des moulins donl le travaih ne donne pas un moyen aussi exact d'évaluer la puissance que l'opération de pomper de Peau , elles n'avaient pas pu être comparées d'une manière directe et incontestable avec celles établies sur les principes de M. Walt, jusqu'en 1815, époque ou deux grandes machines furent construites dans les mines de Wheal Vor et de Wheal Abraham , comté de Gornwall , pour l'épuisement des eaux : et MM. F. J. Léan ont depuis lors rendu un compte régulier de leur travail dans des rapports dont un des objets était de constater le mérite comparatif des machines à simple et à double cylindre.

Le rapport du mois de mai 1815 établit le travail moyen de ces deux machines à 49980882 livres élevées à un pied de hauteur avec un boisseau de charbon ; et depuis ce temps elles ont été à plus de 50000000 de livres.'

Dans la machine de Weal Vor , le diamètre du grand cylindre est de 5S pouces {1,346 mètre) , et la course du piston est de 9 pieds (2,744 mètres) ; la capacité du petit cylindre est la cinquième partie environ de celui du grand. La machine fait aller six pompes qui élèvent à chaque coup de piston la quantité de 87982 livres (17264 kil.) à sept pieds cl demi de hauteur , longueur de la course des pistons des pompes. Gela fait une pression de 14,1 livres par pouce carré sur la surface du grand pis- , ton et donne 7,6 coups par minute. Quant à la consommation en houille , en mars 1816 , chaque boisseau a élevé à un pied 48432702 livres d'eau ; en avril , chaque boisseau a élevé à un pied 44000000 de livres ; en mai , 49500000 ; et en juin de la même année , 43000000.

Les mêmes rapports nous apprennent que la machine de la mine de Wheal Abraham a un grand cylindre de 45 pouces de diamètre et de 7 pieJs de course, donnant huit coups et quatre dixièmes par minute sous une charge de 24050 livres qu'elle élève à sept pieds à chaque coup. Son travail pendant les quatre mois ci-dessus a été' , en mars , de 50000000 de livres ; en avril , da 50908000 livres ; en mai , de 56917S12 livres. Celui-ci est , à ce que nous croyons , le plus considérable qui jamais ait èlé fait par une machine à vapeur , enfin , en juin , 51500000 livre».

Nous devons observer que les différences dans les résultats du travail des machines construites sur le môme principe et fonctionnant avec les mêmes avantages , sont les mômes qu'où trouverait dans le produit du travail d'aotant de chevaux ou d'autres animaux différées , comparativement à leur consommation en nourriture ; car les effets de différentes machines peuvent varier , à raison des petites différences qui se trouvent dans les proportions de leurs parties , autant que la force des animaux à raison de la vigueur de leur constitution ; de même , il y aura qutant de différence entre le travail d'une machine en bon ou en mauvais état , bien ou mal huilée , et ayant ses parties bien ou mal préparées pour éviter les trop grands frottements , qu'il y en a dans le travail d'un animal en bonne ou en mauvaise sauté , ou qu'on a trop fatigué. Mais , dans tous les cas , il y aura un maximum qu'on ne pourra pas dépasser , et un terme moyen auquel on doit toujours espérer d'atteindre.

L'arrangement des soupapes et des cylindres de ces deux machines est représenté dans la figure 31. A est le grand cylindre et B le petit, l'un et l'autre enfermés dans la boite à vapeur. La vapeur entre de la chaudière dans la botte à vapeur du grand cylindre par une communication en C ; il y a aussi une communication entre cette boite à vapeur et celle du petit cylindre , de façon que toute la vapeur pour le service de la machine traverse ces deux boites , qui deviennent ainsi des parties de la communication entre la chaudière et le petit cylindre dans lequel la vapeur est d'abord introduite. D ouvre une communication pour reconduire à la chaudière toute l'eau que peut produire la condensation dans la boite à vapeur avant que la machine ait acquis la température convenable. £ est le tuyau de la boite a vapeur pour fournir au service de la machine; il est garui d'une soupape régulatrice. F est la boite à soupape du petit cylindre ; la queue de l'une des soupapes fonctionne dans celle de l'autre ; et le passage pour la vapeur , de la botte dans le petit cylindre , est entre les deux soupapes. G est une soupape qui ouvre la communication entre le fond du petit cylindre B et le haut du grand cylindro A, quand le piston de celui-ci doit être abaissé. H est la soupape