CBAP. IV. — MANOMÈTRE A AIR COMPRIMÉ

lière, pénètre par le robinet r; elle passe autour du godet de rerre , et vient exercer sa pression sur le mercure , pour le faire nonter dans le tube en comprimant l'air qui s'y trouve. Ces ippareils peuvent ausâi être gradués pratiquement et théoriquenent : dans le premier cas, on procède comme nous venons de e dire pour le manomètre à air libre ; dans le second cas y il est oécessaire de choisir des tubes d'un diamètre intérieur bien igal] alors le volume de l'air est proportionnel à la longueur fBLÛ occupe dans le tube. En supposant, par exemple, que le tube soit plein d'air sous la pression atmosphérique au moment DÙ on le plonge dans la cuvette , cet air sera évidemment sous î atmosphères quand il n'occupera plus que la moitié de ta longueur du tube, sous 3 atmosphères quand il n'en occupera pbs que le tiers, etc. Mais les pressions qui s'exercent sur la cuvette du manomètre sont plus grandes que celles qui sont supportées par l'air; elles les surpassent de toute la hauteur de la colonne de mercure soulevée dans le tube. On néglige habituellement cette correction, qui est en efTet peu sensible quand le tube manométrique est court; mais Ton retombe alors dans un autre inconvénient : c'est qu'il n'y a plus qu'une petite différence de hauteur entre les nombres qui expriment les pressions de 4, de ô ou de 6 atmosphères. Si l'on donne seulement 76 centimètres de hauteur au tube manométrique, quand le mercure monte à la moitié de la hauteur, l'air de l'appareil a une pression de 2 atmosphères , tandis que sur la cuvette il y a wae pression de 2 atmosphères et ^, puisqu'elle est égale à celle de l'air, plus les 38 centimètres de colonne de mercure soulevée, ffoi correspondent à ^ atmosphère.

La graduation pratique a donc de réels avantages sur la graduation théorique ; elle permet d'employer des tubes plus longs et plus sensibles; elle n'exige pas qu'ils soient cylindriques; on peut même, à dessein, les choisir plus ou moins coniques et Tétrécis vers le haut , afin de donner encore plus de sensibilité à f appareil pour les hautes pressions.

Cependant , comme exemple de calcul , je donne ici la fornule de graduation théorique des manomètres cylindriques :

3it LirnS II. — CHALEUR. — PREMIËBE PUTS.

s eM le nombre des atmosphères que supporte la cuvette.

r est ^al à 76 divisé par /, / étant la longueur entière «lu tube.

A est ie rapport qui existe entre la longueur de la colonne de mercure soulevée dans le tube et la longueur entière du tube, en loitfi que a=\, |, \, etc. , quand le voliune de l'air est réduit à moitié, à un tiers, à uu quart, etc.

£n donnant i p successivement les valeiuv 1,3, 3 , etc., les valeurs de n indiqueront les hauteurs auxquelles il faut éoire surl'édieDe} 1 atmosphère, 2 atmosphères, etc.

Le manomètre précédeut à tu&e droit présente un grave ïdoonvénient : li , quand on cesse le feu , le chauffeur oublie Je (enaef le. robinet r, le tube perd infailliblement une grande partie de l'air qu'il contient; en effet, à mesure que la diaudière se refroidit, la tendon de la vapeur diminue : à 100' elle n'est plus que de 1 atmo^hère; au-de^ous de 100°, le vide «mmemoe i se foire, et il se fait de plus en plus , en sorte qu'à 30' (m peut dire que le vide existe au-dessus de Teau de la <jiuidière, puisque la vapeur n'y a plus qu'une tenùoa de 3Xi HiîllJmètrea. L'air du manomètre, en vertu de son eue d'éUtsticité, refoule le mercure du godet, et s'échappe dansle cylindre de bronze, en se mèLiut à l'eau qu'il contient; aimi les divisons de l'échelle n'ont plus leur valeur, et l'appareil ert hors de service.

Le manomètre à deux branclta, de la figure 4, est à l'aho des accidents de cette espèce. Q\aque branche t et f poite ■

€MàP. nr. — KANOIÈTRE A AIR COMPRIHt. S43

Tjimo^ihère quand la boule 6 en est remplie, et en sup- ■lâne que le Tide f&t complètement fait' au^essus de la e f^, on voit que le mei'cure ne prendrait au-dessus ^ dans la brandie^, qu'une hauteur de ^=19 centi-

boules i et &' ne sont pas même nécessaires, car en supque les deux branches ^ et r^ soient partout cylindriques lies aient Tune et Tautre le même diamètre , il est facile aler la dépression z que le mercure de la branche t doit er au-dessous du point n, lorsqu'on fait le vide dans la a f', on, en général, lorsqu'on réduit à une fraction iphere exprimée par 76 p la pression qui s'exerce dans ■anche sur le sonunet de la colonne de merouK. On a

mlire

la longueur du tube t au-dessus du point /i; / et z sont es en centimètres. Pour/7= 0,

prenant, par exemple, /=76 centimètres, on trouYc 189 en supprimant les boules & et 6' ; il suffirait donc que neur du coude ncn\ au-dessous de la ligne de niveau , 28 à 30 centimètres , pour que Tair de Tappareil ne pût tir, même quand on ferait le vide au-dessus de la bran-

itre de B^ardoa. — Un tube de métal mince et élastifant 1 centimètre de diamètre, est aplati au laminoir ou ent , sa section devient, par exemple , une ellipse plus ou KlloBgée; ensuite on le courbe en cercle, les deux bouts KS de se toucher. Lorsqu'il a pris cette forme 9 les deux itcs ayant été fermées et Tune d'elles fixée, on comprime ide dans son intérieur et l'on demande quel sera l'effet te pression. Tout le monde comprend que le cetde va r, rextrémité libre s'écartant de l'extrémité fixe; que ce

344 UTBE II. — CHALEUR. — PREXIËRE PAKTIE.

mouvemeat augmentera avec la pression , et que à 1^ matière du tube D'est pas poussée hors des limites de son élasticité, elle r^ prendra exactemeat sa forme quand la pression sera ramenée oa niL-ine point. En. partant de cette première idée, M. Bourdoo est pairenu à travailler des tubes qui conaerrent leur élasticité avec une exactitude surprenante, malgré les alteniatÏTes de diflud et de froid, et malgré les variations de pressions fortes ou Êùbles qu'ils ont subies pendant des années entières. Cea ainsi qu'il a construit, pour les chaudières à vapeur, et surtout pour les locomotives, des manomètres qui ont un véritable succès. Les figures 5, 6 (Pl. 10 a) représenteut un de ces a[^reils : aie est le tube , dont on voit la section en « (Fie. 6); Is mouvements de l'extrémité mobile c sont amplifiés par ud lerier, et marqués sur un cadran par l'aiguille gk.

Ces manomètres se graduent au moyen d'un manomètre à air libre.

Celui qiie nous représentons ici vu de face et en coupe est le manomètre des locomotives tel qu'il est adapté aux chaudières; il est à l'abri de la plupart des accidents que l'on a à redouter avec le mercure et les tubes de verre.

SoMpape de aAreté. — Nous avons déjà fait connaître (83) la disposition générale des soupapes qui servent, par leur charge, i mesurer les pressions que l'on exerce sur les liquides ou les fluides élastiques. La soupape de sftreté n'est pas seulement prenne à indiquer la pression de la vapeur, comme le fait ai manomètre, mais elle est surtout destinée à se soulever quand

CBAP. IV. — SOUPAPE DE SURETË. 345

. Mous avons vu, chapitre ix, livre I^, que les lois de nent des fluides élastiques ne sont qu'imparfaitement lorsqu'il s'agit de difFérences de pressions considérables; loue nécessaire de faire des expériences directes sur la L*ëcoulement de la vapeur, dans les diverses conditions went présenter les chaudières. Ces expériences ont été r 4es soins de l'autorité; les détails n'en sont point puais les résultats ont servi de base aux prescriptions qui Lteaues dans les ordonnances relatives aux machines à ordonnance du 22 mai 1843). C'est ainsi que Ton exige, nètre de surface de chauffe, que les soupapes aient les xis suivantes, à raison des pressions :

tsenatniosph, 2; 3; 4; 5; 6

des soupapes

lUimètres 2%063; 1*,616; 1%372; 1*,214; 1%100.

mensions une fois données pour 1 mètre de surfaice de

il est facile de trouver celles qui correspondent à une de 10, 20 ou 25 mètres. Pour 25 mètres, par exemple, lètres des soupapes devront être ô fois plus grands, puissections sont comme les carrés des diamètres. Pour 2 at- ■es, le diamètre de la soupape serait donc 10*,315, c'est- LO centimètres et |; pour 6 atmosphères, seulement lètres et |, etc.

ourrait croire que ces déterminations sont peu néces-

qu'il n'y aurait aucun danger à mettre partout des souès-largcs ; mais il faut considérer que si l'on mettait sur odière une soupape d'un trop grand diamètre, au moi elle s'ouvrirait par un excès de pression, le liquide ne ; manquer de s'élancer de toutes parts contre les parois audière, et de produire peut-être, par sa force vive, les s que l'on veut éviter. En effet, si l'eau de la chaudière

exemple, à 163®, et que l'ouverture de la soupape réibitement la pression de 5 atmosphères à 2 ou 3 atmo-

il n'y aurait pas une simple ébullition, mais une proriolente du liquide dans toutes les directions : c'est un p de bélier qui viendrait frapper les parois et peut-être r. II est donc indispensable de modérer les sections des fty et de les faire assez grandes pour donner issue à la

348 UTRE II. — CHALEUB. — PREMIERE PARTIE,

vapeur, mais assez petites pour ne pas réduire trop bnuquemcnl la pression,

Ia fôcme de la soupape n'est pas elle-même indifférente; il importe qu'il n'y ait pas d'incertitude à Tégard de la secùon sur laquelle se fiut sentir la pression de la Tapeur; et le seul moTeo d'enter cette incertitude est de réduire autant qu'il est possible la nitftce du contact de la soupape avec son boisseau, La fonae presotîte dans l'ordonnance rappelée plus liaut paraît atteindic ce but; elle est represeiuée dans la iigure 3. On voit que la su> &ce de la soupape qui recuit la presùon est plane dans toute son étendue, et qu'elle porte sur un espace annulaire d'une petite largeur, qui forme le sommet du boisseau ou de la pièce fiie; cet espace n'a qu'une largeur de 2 millimètres pour les soupapes qui ont plus de 6 centimètres du diamètre, et il se rédiut au tiers, c'est-à-dire 67 centièmes de millimètre, pour une soupape de 2 centimètres de diamèti-c. Quant à la disposition du levier qui porte le poids de pression , il faut remarquer qu'il tourne autour d'un axe qui est juste sur la même ligne boiiioDtale que la tâte de la soupape. Parla, le poids qui agît à l'extié- ^ mité du levier a toute son eflicacité. S'il s'tigit, par exemple, d'une chaudière de 30 mètres carrés de surface de duufiè, , narcbant à 6 atmo^hères, le diumi-tre de la soupape doit ètie , de 6 centimètres, sa surface de 28", 2C; il faut ajouter sur h : soupape un poids équivalant à â atmosphères, puisque l'air bà déjà 1 atmoeplière; c'est donc àX 1^033 = 5^,165 par ceiui- , Té, ou 141 kilogrammes pour les 28*",26; la tète de k

GRAP. lY. — SOUPAPE DE SURETË. 347

i kl Tapeur une ràlstance- suffisante. H n'est même pas Ue que, dans des circonstances données et par des prode Teau et de la vapeur encore trop peu connues, une ire en bon état fasse explosion par surchauffe générale, ces aj^Kireils.

If à la première cause d'explosion, elle agit d'une manière e qu^il n'y a qu'un moyen d'en empêcher l'efTet : c'est de snir, c'est de prendre assez bien ses précautions pour que lanffe accidentelle des parois soit impossible, vérient la mauvaise circulation d'eau et de vapeur par me forme de chaudière et une bonne construction, revient les incrustations de diverses manières : I fiûsant l'alimentation de la chaudière avec de l'eau dista a imaginé pour cela des condenseurs tubulaires, qui ^rais appareils de distillation; en sortant de la machine, nr vient dans ces tubes mêmes, qui sont enveloppés d'eau flDe s'y condense , et l'eau qui en résulte est reprise par pe alimentaire, pour être renvoyée dans la chaudière. as la même eau qui sert toujours ; on supplée aux pertes appareil particulier. M. Beslay a beaucoup perfectionné es de condenseurs ; il y a des localités où les eaux sont aises qu'il y aurait de grands avantages à les employer. 1 jetant dans la chaudière, tantôt d^ pommes de terre, ne argile assez fine , la présence de ces corps étrangers 3 l'agrégation des dépots , qui ne forment sJors qu'une le boue, dont on débarrasse la chaudière de temps à 1 y a des chaudières qui n'exigent rien de tout cela ; ali- • avec des eaux assez bonnes , il suffit simplement de les r avec soin toutes les semaines.

ma les chaudières qui s'alimentent à l'eau de mer, on pi'on appelle V extraction^ c'est-à-dire que, d'heure en !C quelquefois plus souvent , on retire des eaux saturées. Eût une alimentation plus abondante. On calcule cette u pour que Teau de la chaudière ne soit jamais sursatuqui est fiidle lorsqu'on connaît le poids de vapeur que ense, et les proportions de sels qu'il faut pour saturer a température qu'elle a dans la chaudière. Ton prévient l'abaissement du niveau par les moyens

3M UVBB n. — CBALEDR. — PREKIfiM PARTIE.

1* Pir le tube de nïvesu , dont nous aroos A^ parlé, et qui, malgré quelques osàllations , indique sufEuniment le niveau de Tean da^ la chaudière. La figure 16 (Pi.. Il) indique s<hi aju»tement. S'il vient à casser, le chau£Eeur soulève la manette n, . et.pia- ce mouTement ferme les deux robinets a et A par lesqxie!! s'édu^eraient la vapeur et l'eau ; alors il a toute liberté pour remettre un autre tube, qu'il enga^ par le fond, après avoir dté le bondione; ce nouveau tube mis en place, on serre les écTom ctxd des deux boîtes à étoupes et ropéraliôii eM finie , on peut raovrir les robinets aetb,

9* Par demi robinets, placés sous la main du cfaaufifeur, l'iu un peu au-dessus du niveau normal, l'autre un peu au-dessou; 4n ouvrant de temps à autre ces robinets, le chaufieur juge de l'état de sa diaudière : si le premier donne de Teau, le nireM est trop âevé; si le second donne de la vapeur, le niveau en trop bit.

8* Par le flotteur indicateur de M. Chaussenot aîné. Cet apporol se compose d'une boule creuse de métal, attadiée, comme l'indique la figure 2 (Pl. 11), i un fléau courbe tenu entre dciis pointes ini support fixe tj, et oscillant iri'-s- librement; le ronire-poids p' équilibre en partie le flotteui-, Vn fil fia de m^tal, rr, lié au tlollcur p, traverse une boîte à étoiipes,rt moule verticalement pour 3'attaclier à l'indicateur / (Fig. 1); nu m^ine indicateur s'attache un autre fil qui passe sur la poulie/i et porte un second contre-poids />' ; au moyen des contre-poids^ et //, le flotteur n'est qu'à moitié immergé dans l'eiiu. Aussilôl