CHAP. IV. — MANOMÈTRE A AIR COMPRIMÉ

dièrCi pénètre par le robinet r; elle passe autour du godet de Terre 9 et vient exercer sa pression sur le mercure, pour le faire monter dans le tube en comprimant Tair qui s^ trouve. Ces appareils peuvent aussi être gradués pratiquement et théoriquement : dans le premier cas, on procède comme nous venons de le dire pour le manomètre à air libre; dans le second cas , il est nécessaire de choisir des tubes d'un diamètre intérieur bien égal ; alors le volume de Tair est proportionnel à la longueur qu'il occupe dans le tube. En supposant, par exemple, que le tube soit plein d'air sous la pression atmosphérique au moment où on le plonge dans la cuvette, cet air sera évidemment sous 2 atmosphères quand il n'occupera plus que la moitié de la longueur du tube, sous 3 atmosphères quand il n'en occupera plus 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 effet peu sensible quand le tube manométrique est court; mais l'on 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 seidement 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 une pression de 2 atmosphères et |, piai|a'el]e est égale à celle de l'air, plus les 38 centimètres de colonne de mercure soulevée, qui 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 cyUndriques ; on peut même , à dessein , les choisir plus ou moins coniques et rétrécis vers le haut , afin de donner encore plus de sensibilité à l'appareil pour les hautes pressions.

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

948 UTEE JL -^ CHALEUR. ~ PREMIERS PARTIE.

p est le nombre des atmosphères que supporte la cuvette.

r est égal à 76 divisé par /, / étant la longueur entière du tube,

n est le rapport qui existe entre la longueur de la colonne de mercure soiûevée dans le tube et la longueur entière du tube, en sorte que /i=|) f» f^ etc., quand le volume de Tair est réduit à moitié, à un tiers, à un quart, etc.

En donnant à p successivement les valeurs 1 , 2, 3, etc., les valeurs de n indiqueront les hauteurs auxquelles il faut écrire surTéchelle, 1 atmosphère, 2 atmosphères, etc.

Le manomètre précédent à tube droit présente un grave inconvénient : si, quand on cesse le feu, le chauffeur oublie de fermer le robinet r, le tube perd infailliblement une grande partie de Tair qu'il contient; en effet, à mesure que la chaudière se refroidit, la tension de la vapeiur diminue : à 100^ elle n'est plus que de 1 atmosphère; au-dessous de 100% le vide commence à se feire, et il se fait de plus en plus , en sorte qu'à SO* on peut dire que le vide existe au-dessus de Teau de la chaudière, puisque la vapeur n'y a plus qu'une tension de 80 millimètres. L'air du mianomètre, en vertu de son excès d'élasticité, refoule le mercure du godet, et s'échappe dans le cylindre de bronze , en se mêlant à l'eau qu'il contient ; ainsi les divisions de l'échelle n'ont plus leur valeur, et l'appareil est hors de service.

Le manomètre à deua: branches, de la figure 4, est à l'abri des accidents de ce(||||É:^pèce. Chaque branche t et tf porte un renflement b ei b\ ef^e plus on donne au coude bcb' ime longueur suffisante. On le gradue en le disposant d'abord pour que la ligne un' s<Ht la ligne de niveau du mercure quand l'appareil est à l'air libre sous la pression atmosphérique y et Ton écrit 1 sur l'écheUe verticale des pressions à l'endroit où elle coupe cette Ugne de niveau ; puis la graduation se fait pratiquement ou théoriquement y comme nous l'avons indiqué plus haut pour le manomèti^e à tube droit.

Quand le vide se fait dans la chaudière , l'air vient se loger dans la bonb ^ cfe le mercure monte au-dessus de /t' dans la branche tf qui doit avoir ime hauteur suffisante pour le recevoir. Si, par exemple, la capacité de la boule b est triple de celle du tube t prise à partir du point /i, l'air n'a plus qu'un

CUP. nr. — KANOMÈTRE A AIR GOnRDtt.

MfuaftXÊÊMMOgfhin quand la boule i en est remédie, et en mp^ foêaat mèMae ifoe le YÎde fikt Gomplétement fiût ao-desBos de la btandie 1^, on Toît que le mercure ne prendrait au-dessus de im'y dans k branche f^ qu'une hauteur de ^=19 centi-

Les booles i et i' ne sont pas même nécessaire», car en supposant 71e les deux Inranciies r et i' soient partout cylindriques et qu'elles aient l'une et l'autre le même dkunètre , il est facile de calculer la dépression x que le mercure de la branche t doit éprovrer aurdessous du point it , lorsqu'on fait le TÎde dans la branche fj oa, en général, k^rsqu'on réchiit à tme firaction d'atmosphère exprimée par 76 p la pression qui s'exerce dans cette favandie sur k sonunet de k colonne de mercure. On a ain^

d*ott Von tire

/ étant la longueur du tube t au-dessus du point »; / et jt sont exprimés en centimètres. Pour /?= 0,

En prenant, par exemple, /:=76 centimètres , on trouve 2= 27,8, en supprimant les boules i et 6' ; il suffirait donc que k longueur du coude ncrij au-dessous de k ligne de niTeau, fiiit de 28 à 30 centimètres , pour que l'air de l'appareil ne pàt pas sortir, même quand on fierait k vide au-dessus de k bran?- €^e ï.

■mBoaiétFe ëe BoardMu — Ua tube de métal mince et âasâ» que, ayant 1 centimètre de diamètre, est sq>ktL au laminoir ou autrement , sa section devient, par exemple , une ellipse plu& ou moins allongée^ «ismte on k coui^Ke en œrde, les deux bouts étant près de se toudier. LcMrsqu'ï a ym cette fiorme, les deux extrémités ayant été fermées et Tune d'elles ixée> cm comprime ma liquide dans son intérieur et l'on demande quel sent l'effiit de cette pression. Tout k monde comprend que k cecck 'va s'omrrir, l'extrémité libre s'écartatft de L'extrémité fixe; qytsce

mouyement augmentera avec la pression , et que si la matière du tube n'est pas poussée hors des limites de son élasticité , elle reprendra exactement sa forme quand la pression sera ramenée au même point. En partant de cette première idée, M. Bourdon est parvenu à travailler des tubes qui conservent leur élasticité avec une exactitude surprenante, malgré les alternatives de chaud et de froid, et malgré les variations de pressions fortes ou faibles qu'ils ont subies pendant des années entières. C'est 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 ▲) représentent un de ces appareils : eibc est le tube, dont on voit la section en s (Fig. 6); les mouvements de l'extrémité mobile c sont amplifiés par un levier, et marqués sur un cadran par l'aiguille gh.

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

Celui questions 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 Ton a à redouter avec le mercure et les tubes de verre.

Soupape de sûreté. — Nous avons déjà fait connaître (83) la disposition générale des soupapes qui servent, par leur charge, à mesurer les pressions que l'on exerce sur les liquides ou les fluides élastiques. La soupape de sûreté n'est pas seulement propre à indiquer la pression de la vapeur, comme le fait un manomètre , mais elle est surtout destinée à se soulever quand la tension arrive à une certaine Umite , et à donner issue à toute la vapeur qui se peut former dans ces circonstances, afin d'éviter tout excès de tension par accumulation de vapeur nouvelle. Il y a donc cette différence entre le manomètre et la soupape de sûreté : le manomètre ne fait que signaler le danger; la soupape de sûreté est destinée à le prévenir et à en faire disparaître la cause.

Il en résulte que la section de la soupape de sûreté doit dépendre de l'étendue de la surface de chauffe , et qu'elle doit lui être proportionnelle , car une surface de chaude double , produisant dans le même temps et sous les mêmes conditions une quantité de vapeur double, il faut une section double pour lui donner issue lorsqu'elle a à la fois la même densité et la même

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Ces dflBcnsîofis one fois données pour 1 mètre de suffire de dbanfle, fl est CKÎle de trourer celles qui corratpondent à une sorfice de 10, 20 ou 25 mètres. Pour 25 mètres^ par exemple^ les diamètres des soupapes devront être 5 fois plus grands^ (Hib« que les sections sont comme les carrés des diamètres. Pour 2 at« mosphères, le diamètre de la soupape serait doue 10*^315^ c*est* à-dire 10 centimètres et |; pour 6 atmosphères^ siHilcmont 5 centimètres et |, etc.

On pourrait croire que ces déterminations sont ptHi ntVes* saires et qu'il n'y aurait aucun danger à mettre partout dt^ scui« papes très-larges ; mais il faut considérer que si Ton mettait sur une chaudière une soupape d*un trop gi*and diamètre, au mo« ment où elle s^ouvrirait par un exct's de pression , lo liquide no pourrait manquer de s* élancer de toutes parts contre les parois de la chaudière, et de produire pcut-ôtre, par sa fon*e vive, h*s accidents que Ton veut éviter. En effet, si Teau de la chaudière est, par exemple, à 153^, et que Touverture de la soupape rtv duise subitement la pression de 5 atmosphcTCS À 2 ou 3 atmo« qphères, il n'y aurait pas une simple éhullition, mais tmo pro« jection violente du liquide dans toutes les dirc^aions : c*est un vrai coup de bélier qui viendrait frapper les parois et peut-âtre les briser. 11 est donc indispensable de modérer les sections des soupapes, et de les faire aMez grandes pour donner itsuo à la

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Tapeur, mais assez petites pour ne pas réduire trop brusquement la pression.

La forme de la soupape n'est pas elle-même indifférente; il importe qu'il n'y ait pas d'incertitude à Tégard de la section sur laquelle se bit sentir la pression de la Tapeur; et le seul moy&i d'éviter cette incertitude est de réduire autant qu'il est possible la surfisice du contact de la soupape aTec son boisseau. La tanoe prescrite dans Vordonnance rappelée plus haut paraît atteindre œ but; elle est représentée dans la figure 3. On Toît que la surface de la soupape qui reçoit la pression est jdane 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 fixe ; cet espace n'a qu'une largeur de 2 millimètres pour les soupapes qui ont plus de 6 centimètres de diamètre, et il se réduit au tiers, c'est-à-dire 67 centièmes de millimètre, pour une soupape de 2 centimètres de diamèti*e. Quant à la disposition du lerier qui pcnrte le poids de pression ^ il faut remarquer qu'il tourne autour d'un axe qui est juste sur la même ligne horizontale que la tête de la soupape. Par là, le foids qui agit à l'extrémité du levier a toute son efficacité. S'il s'agit, par exemple, d'une chaudière de 30 mètres carrés de surface de chauffe, marchant à 6 atmosphères, le diamètre de la soupape doit être de 6 centimètres , sa surface de 28'^,26 ; il faut ajouter sur la soupape un poids équivalant à 5 atmosphères, puisque l'air fût déjà 1 atmosphèi^; c'est donc 6 Xl*',033 = 5^,165 par centimètre carré, ou 141 kilogrammes pour les 28''-%26; la tête de la soupape étant, par exemple, à 1 décimètre du point fixe, et le point de pression du poids à 5 décimètres, c'est donc 28^,5 qu'il faut mettre sur la soupape, après en aToir soustrait le poids de la soupape elle-même.

Quand l'excès de tension a soulcTé le levier , la soupape scurt de Torifice, et la Tapeur s'échappe librement. • Les trois moyens de sûreté dont nous venons de parler, le thermomètre, le mammiètre et la soupape de sûreté , peuTcnt être efficaces contre la seconde cause d'explosion ^ c'est-à-dire la surchauffe générale de toute la masse d'eau de la chaudière ; eepenàamt ils n'offirent pas des garanties certaines, parce que la dttudîère peut aroir des Tices de construction; elle peut en ^dquea points s'afEeûblir par l'usage^ et derenîr incapable d'<^