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nes a été de faire produire le mouvement de rotation immédiatement par la tige du piston sans l'intermédiaire d’un balancier. Le mouvement alternatif du piston imprime un mouvement circulaire alternatif à l'axe C (PI. 40, fig. 7), lequel porte un levier qui par le moyen d’une manivelle fait prendre à l'axe du volant un mouvement continu.

Une autre invention très-ingénieuse de Watt est celle d'empêcher l'accélération du mouvement du piston en mettant à profit la force expansive de la vapeur avant sa condensation. Pour cet effet, il interrompt la communication de la chaudière avec le corps de pompe quand le piston a parcouru les deux tiers de sa course; le tiers restant est alors parcouru par la force qui résulte de l’expansion de la vapeur introduite; de sorte que le mouvement du piston devient sensiblement uniforme, et l’on évite ces chocs brusques qui causent des ébranlemens nuisibles à la machine. Cette application de la detente de la vapeur, qui a fait donner le nom de machines à détente aux appareils dans lesquels elle est employée, constitue un des progrès les plus importans des machines à vapeurs à condensation.

Nous n’avons parlé jusqu'ici que des pièces principales qui composent une machine à vapeur, mais sil ne nous est pas possible de décrire en détail les moyens mécaniques, successivement perfectionnés , employés jusqu’à ce jour, soit pour produire la vapeur, soit pour la transmettre ct régulariser son action , la description suivante d’une machine construite d’après le système de Watt va suppléer à ces détails et faire comprendre le mécanisme général de ces appareils.

CD (PI. 22, fig. 1) est la chaudière dans laquelle l’eau est convertie en vapeur par la chaleur du foyer D. Elle est quelquefois faite de cuivre, mais le plus souvent de fer, son fond est concave et on fait circuler la flamme le long des côtés. Dans quelques-unes la flamme est couduite par des tuyaux à travers l’eau , de manière que la plus grande surface possible soit exposée à l’action du feu. Quand les fourneaux sont construits de la manière la plus judicieuse, huit pieds carrés de la surface de la chaudière recevant l'action du feu ou de la flamme peuvent convertir un pied cube d’eau en vapeur dans l’espace d’une heure; la vapeur produite dans la chaudière est environ 1800 fois plus rare que l’eau et elle est conduite par le tuyau à vapeur CE dans le cylindre G où elle agit surle piston g et communique le mouvement au grand balancier AB. Mais avant de décrire le mode de transmettre le mouvement, nous devons parler de l'ingénieuse méthode employée par Watt pour alimenter régulièrement la chaudière avec de l'eau et la maintenir au même niveau OP, circonstance absolument nécessaire pour que la quantité et l'élasticité de la vapeur dans la chaudière soient tou-

jours les mêmes. La bâche w placée au-dessus de la chaudière est fournie d’eau par la citerne à eau chaude h au moyen de la pompe z et du tuyau f. Au fond de cette bâche x est ajusté le tuyau ur qui est immergé dans l’eau OP et est recourbé à son extrémité inférieure afin d'empêcher l'entrée de la vapeur. Un support courbé ud', attachéau côté de la bâche, soutient le petit leviera'b' quise meut autaur de d' comme centre. L’extrémité b' de ce levier porte au moyen du fil métallique b'P une pierre P qui est suspendue juste audessous de la surface de l’eau dans la chaudière, et l’autre extrémité a'est liée par le fil de fer a'u avec une soupape au bas de la bâche & qui ferme le haut du tuyau ur. On voit qu’à mesure que l’eau diminue dans la chaudière par l’émission de la vapeur la pierre P doit descendre en proportion. Mais en descendant elle soulève le bras du levier d'a", la soupape du tuyau ur s'ouvre et introduit dans [a chaudière une quantité d’eau égale à celle qui s’est évaporée. Une nouvelle évaporation fait de nouveau plonger la pierre, la soupape s'ouvre et l’eau entre de nouveau, et ainsi en continuant.

Afin de connaître la hauteur exacte de l’eau dans la chaudière, deux robinets k£ et Z sont employés; le premier descend jusqu'à une petite distance du niveau de l’eau et le second un peu au-dessus de ce niveau. Si l’eau est à la hauteur convenable, en ouvrant le robinet À, il sortira de la vapeur et le robinet / donuera de l'eau, en conséquence de la pression de la vapeur. Mais si l’eau sort par les deux robinets, il y en a trop dans la chaudière, et si la vapeur sort par les deux, c’est l’eau qui manque. à

Comme la chaudière serait en danger d’éclater si la vapeur devenait trop forte, on y place une soupape de sureté æ qui est chargée de manière que son poids ajouté à celui de l'atmosphère puisse excéder la pression de la vapeur arrivée à une force suffisante. Dès que la force expansive arrive à un degré qui pourrait mettre la chaudière en danger, sa pression devenue plus forte que celle du poids et de l'atmosphère fait ouvrir la soupape et la vapeur s'échappe jusqu’à ce que l'équilibre soit rétabli, En ouvrant la soupape de süreté on peut arrêter la machine. On emploie quelquefois ce moyen : alors on fixe une chaîne au levier de Ja soupape, la chaine passe sur deux poulies et vient aboutir à portée de l’ouvrier qui en la tirant fait ouvrir la soupape.

Du dôme de la chaudière part le tuyau à vapeur CE qui porte la vapeur dans le haut du cylindre G au moyen de la soupape a, et daus le bas de ce même cylindre par la soupape c. La branche du tuyau qui s’étend de a à c est enlevée dans la fig: 1°°, afin de faire voir la soupape b; mais elle est distinctement visible

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dans la figure 2, qui est une vue latérale des tuyaux et des soupapes. Le cylindre G est quelquefois renfermé dans une enveloppe de bois, pour empêcher qu'il ne soit refroidi par Pair ambiant , et quelquefois dans une enveloppe métallique, afin de l’entourer de vapeur amenée du tuyau EC par le tuyau EG, en tournant un robinet. Mais il n’y a aucun avantage à employer ce dernier moyen, la consommation de vapeur estla mème. Après que la vapeur qui a été admise au-dessus du piston g par la soupape a et au dessous parla soupape ce a rem:li le but qu’on se proposait, d’abaisser et d’élever le piston, et conséquemment le grand balancier AB, elle s'échappe par les soupapes d’écoulement à et d, fig. 1 et >, et se rend dans le condenseur z où elle est condensée en eau par le moyen d’une injection. L'eau émise dans le condenseur est emportée avec l’air qu’elle contient dans la citerne à eau chaude À par la pompe à air e qui fonctionne par la verge du piston TT, attachée au grand balancier AB. De la citerne à eau chaude L, cette eau est portée par la pompe z et le tuyau f dans la petite bäche w , afin d'alimenter la chaudière. La pompe g, mue par le balancier, amène l’eau qui sert à Pinjection dans le condenseur #, et son excédant recouvrant la pompe à air la défend de l'air extérieur. Les soupapes d'introduction et d'expulsion de vapeur a, b,c, d, sont ouvertes et fermées par des tringles 4M ,dM, cN, bN, qui sont mues par la tige T1 du piston de la pompe à air. Toutes ces tiges traversent une boîte à cuir solidement fixée aux couvercles des cylindres, et elles sont tournées et polies avec soin. L’extrémité V de la tige R est fixée à un mécanisme qu’on appelle le paralléiogramme, et qui est construit de manière à ce que la tige VR puisse toujours monter et descendre dans une position verticale ou perpendiculaire,

Afin de convertir le mouvement alternatif du balancier en mouvement circulaire, Watt fixa une tringle forte et inflexible AU à l'extrémité du grand balancier; à l'extrémité inférieure de cette tringle il fixa une roue dentée U attachée de manière à ne pas touruer sur son axe. Cette roue eugraine dans une autre semblable S dont elle ne peut se séparer , de sorte que dans le travail la première tourne autour de la seconde. On appelle cet appareil le soleil et la planète. Sur l’axe de la roue S est placé le grand volant F qui régularise le mouvement du balancier. Cet appareil a été abandonné par Watt, dès qu’il a pu y substituer une manivelle pour laquelle on avait pris un brevet avant lui.

Après avoir décrit les différentes parties de la machine, ilest bon de voir sa manière de fonctionner : supposons que le piston est en haut du cylindre comme il est représenté dans la figure (PI. 22), et que la soupape supérieure d'introduction « soit ouverte, ainsi

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que la soupape inférieure d’expulsion d , tandis que les soupapes opposées c et b sont fermées ; alors la vapeur de la chaudière jaillira par le tuyau CE et la soupape a dans la partie supérieure du cylindre, et par son élasticité chassera le piston jusqu’en bas. Mais quand le piston g est amené au bas du cylindre , l’extrémité B du grand balancier est tirée en bas par le parallélogramme TV : son autre extrémité A s'élève, et la roue U ayant parcouru la demi-circonférence de S aura poussé en avant le volant F et fait mouvoir tout le mécanisme qui en dépend, Quand le piston g a atteint le bas du cylindre, la tige TI de la pompe à air rencontrant le coude M de la tige de la soupape a l’a fermée, et aussi la soupape d’expulsion d, tandis que par la reucontre de l’autre coude N elle a fait ouvrir la soupape d’expulsion betla soupape d’introduction c; en conséquence, la vapeur qui-est au-dessus du piston se précipite par la soupape d'expulsion b dans le condenseur z, où elle est coudensée en eau par le jet qui arrive au milieu, tandis que dans le même temps une nouvelle quantité de vapeur de la chaudière arrive par la soupape ouverte c dans le cylindre et force le piston de remonter, lequel faisant élever une extrémité du grand balancier et abaissant l’autre , force la roue U de parcourir l’autre demi-circouférence de S , et fait faire une autre révolution complète au volant et au mécanisme qu’il met en mouvement. Et l'opération peut continuer aïnsi tant que la machine est en bon état.

Les machines de Néwcomen et celles de Watt n’exigent pas que la vapeur qui les met en jeu exerce sur le piston une force supérieure à la pression de l’atmosphère , les premières machines dites à haute pression sout dues à MM. Trevitheck et Vivian, qui obtiarent en 1802 une patente dont l’objet principal est le transport des voitures sur les chemins de fer, La machine de Trevitheck n’offre pas de combinaisons essentiellement différentes de celle à double effet de Wait, quant à la manière dont le mouvement du piston est produit et transmis à l’axe du volant. Mais Ja vapeur y est employée tout autrement, car après avoir agi sous une pression qui surpasse souvent cinq fois celle de l’atmosphère , elle s'échappe dans l’air sans être condensée, Cette combinaison permet de renfermer la machine dans un moindre espace et de la rendre plus /egère, tout en lui faisant développer uné, force supérieure ; conditions essentielles pour pouvoir l'appliquer comme moteur aux voitures et autres machines de transport,

D'autres machines à haute pression , dans lesquelles la vapeur est condensée après son action , et qui, par conséquent, ne sauraient être appliquées aux appareils locomoufs , ont été construites en 1804, par M. Woolf. Ces machines, qui se sont beaucoup multipliées en France , offrent les perfectionnemens suivans : 1° La

chaudière est formée de trois cylindres en fer fondu très-épais , dont la plus grande partie de la surface reçoit l’action du feu ; elle est beaucoup plus durable que les chaudières en tôle ou en cuivre laminé des anciennes machines. 2° Les pistons sont entièrement en fer fondu. Les pièces en contact avec le cylindre sont des segmens mobiles, dont les joints se croisent et qu’un ressort presse contre la surface du cylindre. Ces pistons sont bien préférables aux anciens formés de filasse pénétrée de graisse qui retenaient mal la vapeur ou occasionnaient un grand frottement. 3° La vapeur est reçue successivement dans deux cylindres de diamètres inégaux. Elle est formée sous la pression de quatre atmosphères et agit d’abord sousle petit piston. Elle passe ensuite dans lesecond cylindre et agit à la fois sur les deux pistons pendant le reste de la course commune, puis elle se rend dans le condenseur où elle est anéantie. L'invention des deux cylindres, qui a pour but d’employer simultanément les deux actions dues à la pression et à la dilatation de la vapeur, appartient à Hornblower et date de 1781.

Les machines à vapeur avaient déjà exercé leur puissante influence sur l’industrie bien avant qu’on se fût occupé de la détermination des lois qui régissent leur force motrice , car ce n’est qu’en 1790 que deux savans français, Prony et Bétancourt, entreprirent enfin d'évaluer cette force d’une manière générale dans ses degrés variables d'intensité. La formule par laquelle Prony représenta les résultats des expériences , faites daus une étendue de quatre atmosphères, a suffi pendant long-temps aux besoins industriels, et ce n’est que trente aus après que d’autres savans français et anplais traitèrent la même question entre des limites beaucoup plus éloignées. En 1824, le gouvernement français ayant engigé l’Académie des sciences à s'occuper de recherches expérimentales sur les lois de la force expansive de la vapeur d’eau à différentes températures. cette société nomma une commission composée de MM. Arago , Dulong , Ampère, Girard et de Prony. MM. Arago et Dulong, spécialement chargés de l’exécution des expériences , s’acquittèrent de cette tâche longue, pénible et périlleuse, de manière à mériter la reconnaissance du monde savant. Après avoir créé des appareils très- supérieurs à tous ceux imaginés jusqu’alors , ils ont pu vérifier la loi de Mariotte jusqu’à vingt-sept atmosphères, et constater par le fait les températures correspondantes aux tensions de la vapeur, depuis une jusqu'à vingt-quatre atmosphères. Ces beaux résultats sont consignés dans le rapport de M. Dulong , lu à l’Académie le 30 novembre 1829, et publié en 1831, dans le tome x des Mémoires de l'Institut. Des expériences semblables faites par le professeur Arzbelger, à Vienne, ont donné des résultats

qui ne diffèrent de ceux de MM. Arago et Dulong que dans les températures très-élevées. Nous allons, autant que nos limites nous le permettent, indiquer les principes sur lesquels on fonde l'évaluation de la force réelle d'une machine à vapeur.

La mesure d’une force mécanique qnelconque consiste dans la détermination du poids que cette force peut élever à une hauteur donnée, prise pour unité, dans un temps donné, également pris pour unité. Par exemple, le mètre étant l'unité de hauteur et la seconde sexagésimale l'unité de temps, une force capable d'élever 100 kilogrammes à un mètre, dans une seconde, sera double de celle capable d'élever 50 kilogrammes dans le même temps, ou moitié de celle capable d'élever 200 kilogrammes en une seconde , à un mètre de hauteur. Ainsi pour comparer deux forces dont l’une peut élever un poids p à une hauteur À dans une seconde, et dont l’autre peut élever un poids p' à une hauteur h' dans le même temps, on doit observer que l’intensité de la première force est représentée par le produit ph, celle dela seconde parle produit p'h', et, par conséquent, que le rapport de ces forces est le même que celui des quantités ph et p'h', ou Fe Danslorigine, on a pris la force du cheval pour terme de comparaison de la force des machines à vapeur, et de là vient l'habitude que l’on a encore aujourd’hui de désigner par un nombre de chevaux la force présumée d’une machine, mais ce terme de comparaison est beaucoup trop vague pour qu’on n’en ait pas reconuu bien vite l'insuffisance; aussi a-t-on successivement proposé deux unités abstraites qui atteignent toutes deux le même but. La première, sous le nom de dynamode, est la force susceptible d’élever unpoids de 1000 kilogrammes à un mètre de hauteur en une seconde de temps ; la seconde , sous celui de dyname , est la force capable d’élever un poids de 75 kilogrammes à la même hauteur et dans le même temps. Cette dernière unité représentant , à très-peu près, la force moyenne d’un cheval, on doit désirer de la voir généralement adopter, parce qu’elle joint à l'avantage d’une détermination précise celui de ne pas trop s’écarter des usages reçus.

En prenant le dynamode pour unité, voici, d’après M. de Prony (voy. Annales des mines, tom. vu, 1830), comment on peut calculer l'effet d’une machine à vapeur à détente et à un seul cylindre. Soient :

Diamètre dupiston........... NC ee Surface de sa base...

Longueur de sa course totale .