CHAPITRE XXXVII

MOTEURS UIPPOLTTI FONTAINE.

Nous avons exposé à Vienne deux moteurs, l'un de S kilogrammètres, construit par MM. Mignon et Rouart, l'autre de 15kilogrammètres, sortant de l'atelier de M. Dupuch. Nous avions, en outre, appliqué à une couseuse mécanique une machine sans chaudière qui recevait la vapeur de la conduite générale.

lUeteor domestiqwe, — Le moteur de 5 kilogrammètres

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auquel nous avons donné le nom de moteur domestique, a déjà reçu un grand nombre d applications); nous le représentons ci* après eu élévation et en coupe transversale, avec tous ses appareils d'alimentation, de sûreté et de chauffage.

Le générateur est formé d'un corps cylindrique vertical, terminé par deux collerettes rivées. Les fonds sont boulonnés sur les collerettes. Le fond supérieur porte le robinet de prise de vapeur, le régulateur de pression, le tube de remplissage et la machine proprement dite. Le fond inférieur repose sur le socle en fonte; il sert de plaque tubulaire à un foyer amovible permettant le nettoyage facile du corps cylindrique et des tubes.

Pour éviter toute déperdition de chaleur par rayonnement, le corps de la chaudière et son couvercle sont garnis d'une triple enveloppe d'air, de feutre et de bois.

Le foyer est terminé dans l'intérieur de la chaudière par une boite à fumée; il possède un tube central en fer et vingtquatre tubes bouilleurs en cuivre placés sur deux cercles concentriques. Un tube en fer, ouvert d'un bout et fermé de l'autre, est fixé au couvercle de la boîte à fumée ; ce tube est prolongé jusqu'à la naissance du tuyau de fumée ; en haut, jusqu'à la vapeur la plus sèche du corps cylindrique. La cheminée est reliée au socle par un tuyau horizontal ; suivant la disposition du local, ce tuyau peut être plus ou moins allongé.

Le moteur domestique est chauffé au moyen du gaz d'éclairage ; tous les essais de foyers à bois, à charbon, à pétrole et à coke n'ont pas donné de résultats satisfaisants.

Le gaz arrive par un robinet placé sur la chaudière, traverse le régulateur de pression et descend à un brûleur composé de trente chandelles Bunacin calculées pour débiter au maximum 1 mètre cube à l'heure et au minimum 50 litres seulement.

L'organe essentiel de notre invention est un petit appareil pour modérer les flammes lorsque la pression atteint la limite qu'elle ne doit pas dépasser. Un tube plissé en cuivre, étanohe

3M POTITS HOTBtTRS INDUSTRIELS.

et élastique, fixé sur le convercle de la chaudière, est reteni dans une position déterminée par un poids pendu à sou soai' met et situé dans le réservoir à vapeur. Si le tube plissé a m

diamètre de 0",20 et par suite une section de 0°",0003i4,ce poids doit être de 3,14 x 5 = 15^,70 pour 5 atmosphères.

Pin-ITS MOTRURS INDUSTRIELS. .1*1

Le tube élastique reçoit donc la vapeur dans l'intérieur et est empêché de se développer par un contre-poids équilî-

mntla pression maximum de la chaudière. II est enveloppé ir une boite en cuivre qui ret ' "'supérieure

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et le laisse écouler par un oriBce latéral akjts qu'il a passé sur le tube*. L'écoulement du gaz se fait par «De section annulaire comprise entre l'extrémité du tube pli^ et la base d'un tuyau adapté à la petite chambre enveloppante.

D*'> que la pression de la chaudière arrÎTe aa degré Tonla pour !a marche normale de la machine, la eonsommation de ^z se règle automatiquement suivant le ti«¥ail résistant et les perles de chaleur. En d'autres termes, si on ne fait pas tourner la machine, la longueur des flammes devient presque nulle et le peu de gaz qui brûle ne fait que maintenir la tension à son maximum ; au contraire, si la machine marche, les flammes s'allon^'ent et le débit du gaz suffit an rmonvellement de la vapeur qui s'échappe. Mais, qu*on marche on qn*on reste an repos, jamais la tension de la vapenr ne pent dépasser la limite fixée d'avance.

Nous obtenons par ce procédé nne >écnfité absolue, car Je tube plissé étant très-mince, il ne pent ae présenter que les quatre cas suivants: 1* l'élasticité propre dm tube diminue, il ferme alors plus vite le passage dn gas et on ne peut pins atteindre la pression maximum; 2* le poids tombe et le gaz ne peut plus s*écouler dès que la pression commence : 3* le tube se fissure en donnant passage à la vapenr, laquelle éteint immédiatement le gaz; 4* la distance entre les deux parties régulatrices est trop grande et la pression delà vapeur ne règle plus récouloment du gaz, il peut alors arriter que la tension devienne exagérée; mais le tube plissé» étant très-mince, vient à éclater et sert de soupape de sAreté avant que le moindre danger d explosion soit à craindre.

Nous insistons beaucoup sur ce point, car dans nn motenr destiné aux usages domestiques la question de aéenrité prime toutes les autres. Le régulateur décrit plus haut, et dont cent applications ont défînitivement sanctionné Tusage, est nne ?éritable soupape de sûreté, agissant sur la canaè an Uen d*i^ sur TefTet. Les soupapes ordinaires donnent psaailgè à ktfiyetr

PETITS HOTEUIIS INDUSTRIELS. :m

tûi'iDL-e en excès, celles tics moteurs domesliijucs enipôchenl l;i roriualion de tout excès de vapcui'.

Les produits de la combustion traversent les tubes à iumêe, arrivent i la boîte à fumée et redescendeut par l'espace annulaire du milieu. Dans ce dernier trajet, ila réchaullent la vapeur coutcnue dans le tube fixé à laboite à funiée, qui remplit le rôle de réservoir de vapeur. Un petit tuyau anicnant la vupeur au robinet plonge presque jusqu'au fond du tube central.

Le diamètre et la longueur du tube surcbautreur ont été établis à la suite d'une série d'expériences, de manière à ce que la température de la vapeur ne dépasse pas 240 degrés centigrades, le but de cet organe étant de Taire disparaître l'eau contenue dans la vapeur et do réchaulfer le cylindre sans brûler les garnitures et sans enlever à la vapeur ses qualités lubrifiantes.

La cbaudière contient 13 litres d'eau. Pour alimenter, il faut dévisser le bouchon du tube à entonnoir, placé sur le couvercle derrière le tuyau de prise de vapeur, et verser directement l'eau avec une bouteille ou un broc. Le tube à entonnoir plonge de O^jlK dans l'intérieur du générateur, si bien que, lorsque l'eau arrive à baigner son extrémité, l'air de la partie supérieure se comprime et s'oppose ù toute rentrée d'eau. Ce remplissage ne pouvant s'effectuer que lorsqu'il n'y a aucune pression, l'ouvrier le fait coïncider avec ses heures de repas aGo de perdre le moins de temps possible. Avec 1 3 litres d'eau ou peut marcher trois heures sans arrêter, ce qui correspond à cinq heures avec les arrêts forcés dans la couture mécanique et dans la plupart des petits travaux qui se font en cliambre.

Ainsi, pour résoudre le problème si difiicile de l'allmentalation, nous avons supprimé toute rentrée d'eau pendant la marche; mais il va sans dire que pour des applications spéciales rien n'est plus facile que d'installer une p mieux encore une petite bouteille Hlimentai'w

Si l'ouvrier oubliait d'alimenter la chaudière, la machine cesserait de tourner dès que toute Teau serait vaporisée, le manomètre marquerait immédiatement 0 et il ne se produirait aucun accident, quand bien même on n'éteindrait pas immédiatement le gaz. Le tirage, n'étant plus activé par lavapeur d'échappement, ne permet pas au gaz d'atteindre une température suffisante pour altérer les tubes ou les parois de la chaudière. La seule précaution à prendre lorsque pareille chose arrive, c'est de laisser les parties métalliques se refroidir avant d'introduire l'eau dans la chaudière.

Le socle en fonte sur lequel est installée la machine est large; son poids est relativement considérable, afin d'éviter les vibrations qui pourraient se produire dans le mouvement rapide de l'arbre moteur.

Pour que Touvrier puisse suivre la marche du feu sans se déranger, nous avons installé latéralement au foyer une petite glace oblique qui reflète les trente flammes des brûleurs Bunsen.

La machine proprement dite est du système vertical alternatif avec détente par recouvrement.

Une pièce unique de fonte remplit les multiples fonctions do bâti, de cylindre, de boîte à tiroir, de glissière et de palier. L'arbre, la manivelle et l'excentrique sont également d'une môme pièce.

Toutes les pièces frottantes, susceptibles d'usure, sont en fer au bois cémenté et trempé. Toutes les tiges, la bielle, la manivelle, etc., sont en acier de première qualité. Les presseétoupes sont à vis ; ils agissent sur les garnitures par l'intermédiaire d'une bague, qui glisse sans jeu dans la boite à étoupes et qui, par conséquent, exerce un serrage normal. Le piston est en fonte, il est garni de trois segments en fonte système Ramsbotton.

Le nombre de tours de la machine varie de 250 ei 400 par minute.

PETITS SIOTEIRS ISDtJSTRIELS. 3»

La table du tiroir est cyliadriqae, puisqu'elle résulte d'un trou ale»é dans le bloc de fonte; mais le tiroir n'est pas un simple piston, comme cela existe dans plusieurs types de machiDcs à grande vitesse ; on a enlevé au rabotage presque la moitié de la pièce tournée pour permettre à la vapeur d'appliquer le tiroir sur la table. Cette combinaison permet de fabriquer économiquement J'organe le plus délicat de la machine et annule les fuites qui se produisent dans les tiroirs cylindriques ordinaires.

Nous ferons d'ailleurs remarquer que toute la machine a été étudiée en vue de diminuer les difBcultés de construction, tout en assurant à l'exécution la plus grande exactitude qu'on puisse atteindre en mécanique. La. bielle, le tiroir, le guide, les couvercles, les presse-étoupes, les orifices, etc., etc., sont" cylindriques et peuvent par conséquent être entièrement ■unes sur le tour.

La bielle et la tringle d'excentrique sont reliées aux tiges au ■îBoyeD de petits manchons en forme de coupes très-favorables à un bon graissage.

Comme on le voit, la machine est très-simple ; cependant le

tBtème rotatif présentait une solution bien supérieure au int de vue du bon marché ; mais, pour économiser la vapeur, fallait ne pas chercher une solution basée sur le faible prix : l'appareil récepteur. Une machinerotative, quelque perfectnnée qu'elle soit, aurait consommé en service courant le double de vapeur et par suite le double de combustible; elle aurait exigé une chaudière beaucoup plus volumineuse, si bien qu'en réalité l'ensemble du moteur aurait été plus coûteux et plus encombrant.

^11 fallait, avant tout, que le moteur domestique fut inexplole et qu'il utilisât bien le calorique. C'est pourquoi, au Heu chercher un type nouveau, nous nous sommes borné à réunir dans un type reconnu l)on tous les progrès scîenti- (iquea susceptibles d'être appliqués dans une très-petite ma-

Kn:

3iG PETITS MOTEURS INDUSTRIELS.

chine. La pression de la vapeur est de 8 kilogrammes; la détente commence au tiers de la course; lo diamètre du cylindre est égal aux trois cinquièmes de la course du piston, la température de la vapeur est d'au moins 200 degrés dans la boîte à tiroir et les espaces nuisibles sont aussi réduits que possible.

La dépense de gaz est d'environ 125 litres par kilogrammètre et par heure.

Notre moteur domestique a été récompensé dans tous les concours où il a été présenté : à Dijon, il a obtenu la médaille d'argent de première classe; à Lyon, la médaille d'or; à Vienne, la médaille de progrès. La Société des sciences industrielles de Lyon l'a honoré d'une de ses grandes médailles; la ^Société d'encouragement lui a accordé une récompense de i 000 francs. Deux rapports très-favorables ont été faits, l'on par M. Tresca, membre de l'Institut, l'autre par M. Guy, directeur de l'Ecole des arts et métiers de Châlons-sur-Mame. Malgré tout cela et malgré les soins minutieux apportés par MM. Mignon et Rouart dans la construction de ce moteur, ses applications n'ont pas pris le développement qu'il était permis d'espérer.

Deux raisons principales ont arrêté l'essor que les demandes prenaient au début (en 1870). L'administration des mines a exigé que nous adaptions à la chaudière des soupapes de sûreté et des niveaux d'eau ordinaires, ce qui a compliqué le système, augmenté le prix de revient et, chose plus grave, occasionné des fuites de vapeur qui rendent son emploi impraticable dans la couture mécanique. D'autre part, la construction soignée d'une machine à vapeur, quelque simple et bien combinée qu'elle soit, coûte toujours un prix élevé et ne peut pas être vendue à bon marché, à moins d'une fabrication faite sur une grande échelle, ce qui n'est pas réalisable en présence du veto de l'administration des mines.

Hommc-vapcnr. — Le moteur de 13 kilogrammètres au-

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quel nous avons donoij le nom d' homme-vapeur esl reprûscnlù avec lous ses dùtails planche JS.

La figure 1 esl une coupe longitudinale passant par l'axe de Ih machine et par le régulateur de pression;

La figure 2, une vae extérieure sans l'enveloppe du i:Cini- [cui;

figure 3, le plan complet ; figure 4, la coupe par le foyer; La figure o, la coupo longitudinale du distributeur; I^ figure 6, la coupe transversale du distributeur ; La figure 7, le plan transversal du distributeur; La figure 8, la coupe du distributeur montrant les orifices; La figure 9, ralimontalcur à niveau constant; figure 10, les détails delà bielle motrice. générateur est coraposé d'un corps cylindrique vertical ferni d'une cornière extérieure à chacune de ses extrémités, d'un couvercle en fonte surmonté d'un réservoir de vapeur et servant de bûti à la machine, d'un foyer en fonte garni de quinze tubes transversaux légèrement obliques, d'une cheminée traversant le réservoir de vapeur, d'une enveloppe extérieure en tôle et des divers organes de sûreté exigés par la loi.

Le combustible peut être à volonlésolide ougazeux; dans le premier cas il faut naturellement un loyer autre que celui qui est dessiné; la ibnte no saurait convenir avec les différences notables de température résultant de la conibustioEi du charbon. La surveillance du fou, nulle avec l'emploi du gaz, devient nécessaire avec la houille, le coke ou le bois.

Le régulateur d'écoulement du i!;az que l'on voit à gauche (fig. )) est exactement semblable à celui que nous avons décrit tout à l'heure ; il ne peut s'appliquer que pour un combustible liquide ou gazeux.

La cheminée est maintenue dans le réservoir du vapeur par un presse-étoupes et un peu de mastic de l'ontc, ce qui assure

»» PETITS MOTFTRS IXDCSTBIELS.

une étanchéité absolue sans empêcher le démontage lorsqu'on rent nettover la cliandière.

L*aIîmentation à nivean constant est obtenue par nne bouteille en fonte fixée directement sur le couvercle de la chaudière. Cette bouteille est terminée en haut par un robinet à entonnoir pour remplissage et en bas par un robinet à triple orifice. Un niveau excessivement simple permet de suivre l'abaissement de l'eau dans la bouteille et de la remplir en temps opportun.

La chaudière renferme 30 litres d*eau ; quand on ne veal marcher que deux ou trois heures, il est inutile de se servir de l'alimentateur ; mais, lorsque Ton veut marcher sans interruption, il est nécessaire de remplir la bouteille toutes les heures.

Sur le robinet du bas est fixé un tuyau qui s*élève jusqu'à la partie supérieure de ralimentateur et descend dans la chaudière jusqu'au niveau normal qu'on veut obtenir. Le vase plein, le robinet du dessous ouvert, la vapeur agit sur la surface de l'eau et celle-ci s'écoule en vertu de la différence de son niveau avec celui de la chaudière. Dès que le tuyau plongeur est baigné d*eau, la vapeur ne peulplus s'élever dans la bouteille, et TalimentatioD s'arrête pour recommencer dès que le niveau de l'eau découvre de nouveau letuvau.

Lorsque la bouteille est vide, on ferme le robinet inférieur, qui met alors en communication la vapeur contenue dans ladite bouteille avec la cheminée, puis on ouvre le robinet supérieur pour introduire l'eau.

Une série d'expériences nous ont démontré que cet appareil fonctionnait très-bien.

La chaudière est portée par quatre pieds en fer forgé. Le poids du foyer et l'empâtement de la base suffisent pour empêcher les trépidations de la machine.

Le cylindre est complètement dans la vapeur ; le piston est à fourreau, c'est-à-dire que sa tige sert à le guider verticale-

ment; la biolle ayant une grande longueur par rapport à la manivelle, lo diamètre du Fourreau n'a rien d'exagéré.

La distribution est obtenue par un robinet tournant représenté en détail fig. 5, 6, 7 et 8. Le corps est en bronze, une bague est rapportée à l'intérieur pour donner aux orifices des dimensions rigoureuses.

La vapeur arrive par l'intérieur du robinet, de sorte qu'elle cherche constammentà l'éloigner do Ron boisseau, ce qui l'empêche de gripper. Une buttée facile à régler serti proportionner le frottement et à éviter les fuites de vapeur. L'échappement s'opère par une échancrure très-large et par un tuyau vertical allant dans la cheminée.

Une paire d'engrenages communi<jiient le mouvement de l'arbre moteur au distributeur.

L'admission a lieu pendant un tiers de la course ; l'êchapperaent, dont la durée est complètement indépendante de k^jériode d'admission, ne se ferme que vers la fin de la course. Il n'y a par conséquent aucune compression nuisible. Lu remplaçant simplement la clef du robinet, on peut obtenir une distribution quelconque et augmenter la force de la machine dans de grandes proportions.

Le volant fait 250 tours à la minute pour 15 kilogram- I jaètres.

^■^ pression de la vapeur est de 8 kilogrammes. ^^Le niveau d'eau de la chaudière est du système Dupuch, avec clapets fermant automatiquement les passages d'eau et de vapeur en cas de bris du tuyau en verre.

Les chapeaux des paliers sont d'une construction particulière ; ils se trouvent emboités dans les paliers, ce qui leur assure une bonne tenue dans tous les sens.

Les détails de construction de cette machine ont été étudiés avec un soin tout particulier, la tête de bielle que nous représentons (fig. 10) suffira pour en donner une idée. Les deux extrémités de la tète sont taraudées et nain-

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tenus par un écrou qui sert en môme temps de graisseur.

La machine exposée à Vienne était la première établie sur ce système. Son fonctionnement est satisfaisant, mais son prix de revient est trop élevé pour que Tusage s'en répande rapidement.

En résumé, à la suite d un travail de plusieurs années avec le concours de collaborateurs éclairés et de capitaux considérables, nous ne sommes pas encore arrivé à créer un petit moteur qui puisse être employé d'une manière générale par les ouvriers en chambre ; mais nous pouvons déjà dès maintenant livrer des appareils très-utiles dans les laboratoires et dans un grand nombre d'ateliers.

• Nous sommes loin d'ailleurs d'avoir épuisé toutes les combinaisons qui permettent de résoudre économiquement le difficile problème auquel nous nous sommes consacré presque exclusivement.