MstHlNitloB. -—La distribution comprend, commepièoes

tes conduits de vapeur et le condenseur o; comme piifles Mobiles, Vexcentrique f, la bielle de Vexcentrique t ^ le tiroir qj \9i pompe à air on pompe d^eau chaude u, la pompe alimen^ taire Xj la pompe d^eau froide j, et le gouverneur ou modéra^' teur à force centrifuge z.

Conduits devapear* — ^La Tapeur arrive par le tuyau m (Fig. 2)^ pour passer dans le cylindre, comme nous le yerrons dans un instant, et elle sort par le tuyau n pour aller se détruire dans le condenseur o , qui est ici placé aib-dessous du cylindre. Le conduit n ne doit donc jamais être en conmiunication avec le conduit d'arrivée, ni avec la boîte du tiroir ou espace mW, où la Tapeur se répand librement; la clef m" ^ sembl{d)le à une clef de poêle, ayant seulement pour objet d'en modérer plus ou moins rentrée. Cependant le cylindre ne porte en baut qu'une seule ouverture p^ par laquelle la vapeur doit entrer pour agir, et par laquelle elle doit sortir pour aller au condenseur; de même il n'y a en bas qu'une seule ouverture p' pour l'entrée et pour la sortie, n parait:4onc difficile de faire qu'à point nommé, la vapeur vienne par l'orifice p , et sorte par le même orifice, pour aller au condenseur, sans qu'il y ait quelque confusion ou quelque mélange delà vapeur qui anîve avec la vapeur qui s'écbappe. Cette difficulté n'est qu'apparente; le tiroir de Watt la résout de la manière la plus simple et la plus ingénieuse.

On appelle tiroir la longue pièce y, qui est creuse, ouverte aux deux bouts, et traversée dans sa longueur par la tige q' qui est destinée à lui donner un mouvement alternatif de glissement, de haut en bas et de bas en haut. Le tiroir est un segment de cylindre ; la figure 4 en représente une coupe perpendiculaire : seulement, à ses deux bouts et dans une hauteur un peu plus grande que la hauteur des orifices/? et/?', le segment est un peu plus grand, ce qui forme deux bandes planes qu'on appelle les bandes du tiroir : elles sont représentées en r et r' (Fig. 1 et 4), s bien que mises à plat contre les orifices qui sont eux-mêmes rectangulaires et beaucoup plus larges que hauts, les bandes des tiroirs les couvrent, et il y a même un peu de recouvrement tout autoiu*. De plus, la plaque qui porte l'entrée des orifices du coté du tiroir est dressée avec soin ; les bandes du tiroir sont ellesmènies bien planes ; en sorte que les bandes glissent sur les plaques très-facilement. Enfin, le dos du tiroir^ c'est-à-dire sa partie

les nous part, tus de fient , r' ction^ il quand le kt le grand ■loilaire à la cfuela thëo»

:^'e à donner 15 ou 20» le c manière que que le piston /'Il même temps x-es, afin qu'il y avec soin.

à pleine impeur ourse du piston, >n a lieu pendant arrête la vapeur à tcute se fait à partir i détente est de ô, 4, , puisque le volume de plus grand , quatre^ fois

^ h I» î? h fî lorsqu'on

le la course, le volume

'L^ession est réduite à • en

. Ainsi , dans une machine

9tt LIVRE IL — CHALEUR. — PREHIËRE RI1TIE>

sente à part la figure 5. Ainsi , par raj^xirt à Taxe de rotation, rexoentrique, quoique circulaire, a des rayons inégaux , comprô entre le rayon maximum qui s'appelle le grand rayon^ et le rayon minimum qui s'appelle le petit rayon, La bielle f s'adapte sur Texcentrique par un anneau qui Tenveloppe, et dans lequel Texcentrique tourne; ainsi, quand le mouvement de rotation amène le grand rayon en arrière , la bielle est retirée en arrière; quand il l'amène en ayant, la bielle est poussée en avant; son extrémité pi*end donc un mouvement de va-et-vient d'une amplitude égale à l'excès du grand rayon sur le petit rayon. Les périodes de ce mouvement sont régulières comme celles de la manivelle du balancier, et du piston, dont elles dépendent; mais, suivant le calage de l'excentrique, elles sont concordantes ou discordantes. Si, par exemple, le grand rayon de l'excentrique est perpendiculaire à la manivelle , la bielle /^ et le piston sont d'accord; ils commencent et finissent «asemble leur course, du moins quand la bielle est boriaontale comme dans la figure ; ai au contraire le grand rayon est parallèle à la manivelle , il se trouve vertical en même temps qu'elle, par conséquent la Yàdle i est au milieu de sa course quand le piston est aux ex* trémités de la sienne. Pour d'autres angles les rapporta sont différents; mais, dans tous les cas, pour un tour de volant, c'est-à-dire pour une double course du piston , il y a toujours une double course de la bielle t. Gela posé, imaginons un levier coudé, acb (Fig. 5), tournant autour du point c dont la branche a soit commandée par la bielle ^, il est évident qu'elle en exécutera tous les mouvements; il en sera de même de la branche & , et si le point h est mis en rapport avec la tige fj[ du tiroir (Fig. 2), on voit que le tiroir prendra lui-même un mouvement de va-et-vient, dont les périodes seront parfaitement réglées sur celles du piston , bien qu'elles puissent être plus ou moins concordantes, suivant l'angle du grand rayon de Texcentiique avec la manivelle. Cette disposition se voit sur les figures 1 et 2; dans la figure 1 on distingue mieux l'axe c" du levier coudé, sur lequel agit la bielle ^, et les deux bielles pen-dantes f qui viennent prendi'e le mouvement sur les bras hori-> 2ontaux de ce levier, pour le communiquer à la tige (f du tiroir au moyen de la traverse (f qui est emmanchée sur sa tête. Pour arrêter la machine, il suffit de soulever le bout de la

GHAF. lY. ~ CONDUITS DE VÀPEUIL 8<3

bîelle fy Tencoche qui la termine se dégage et n^agit plus sur la levier; pour la mettre en train au ocxnmencement du traTaS^ quand le cjlindre est froid et pl^ d'air, on soulèie encore la biette, et pendant quelque temps on gouTcme le tircMr à la main, au moyen d'une manette que porte Taxe du lerier c".

L^excentrîque circulaize, par sa nalure, donne au tiroir un mourement qui na rien de brusque; il Ta et vient comme la jHston. Cependant, comme Torifice /», par exemple, doit com» menoer à s'ouvrir à la vapeur quand le piston commence à descendre, et à s'ouvrir au condenseur quand il coBomenoe à monter, il faut qu'aux extrémités de la course du pislxm les bandes r et r' du tiroir couvretU les orifices, ciur ce cfue noua venons de dire est vrai pour/;' comme pour/?. D'une autre part, cooune chaque bande doit passer au-dessus et au-dessous de son orifice : r, pour ouvrir à V introduction et à Y échappement ^ / au contraire pour ouvrir à V échappement et à Vintroductianj il en résulte que le tiroir est i^ers le milieu de sa course quand le piston est aux extrémités de la sienne ; par conséquent le grand rayon de l'excentrique doit être à peu près perpendicalaire à la direction de la manivelle. Je dis à peu près , parce qœ la ûtéo* rie et l'expérience montrent qu'il y a de l'avantage à donner une avance de tiroir^ c'est-à-dire à indiner de 15 ou 20* le grand rayon de l'excentrique sur la manivelle , de manière que le tiroir ouvre à l'échappement un peu avant que le piston touche au terme de sa course ; mais alors il Beiut en même temps faire des bandes un peu plus larges que les orifices , afin qu'il y ait un certain recouvrement qui doit être calculé avec soin.

JMtoBie. — On dit que la distribution se fait à pleine vapeur qpiand l'introduction a lieu pendant toute la course dn piaton-y et qu'elle se fait a détente quand l'introduction a lieu pendant une portion de la course seulement. Si l'on arrête la viq>eur à 6» 4> 3» t> 1» I ^^ ''* course, on dit que la détente se fait à partir de g, |, |, 5, |, f ; mais en même temps la détente est de 5, 4, 3? ^9 f) !> lorsqu'on l'estime en volume, puisque le volume de la vapeur devient par la détente cinq fois plus grand , quatre (bis plus grande etc; tandis qu*elle est de {, j, |, 1, |, f, lorsqu'on l'estime en pression, puisqu'à la fin de la course, le volume étant devenu cinq fois plus grand , la pression est réduite à ^ eh adoptant la loi de Mariotte, à {, ^, etc. Ainsi , dans une machine

qui marche à 5 atmosphères, la tension à la fin de la course est de 1 atmosphère, si la détente se fait à | de course; elle est de I de 5 ou I si la détente se fait à ^ de course, etc.

Nous ne pouvons pas calculer ici les avantages de la détente , mais nous allons les faire sentir par un exemple. Concevons deux machines tout à fait pareilles marchant à 5 atmosph^s; dans la 1" on fait la distribution à pleine vapeur; dans la 2* on détend à -g de la course ; on ne dépense pai' conséquent qu'un poids de vapeur cinq fois moindre, et cependant la pression moyenne exercée sur le piston est plus du cinquième de la 1"; car celle-ci est de 5 atmosphères pendant toute la course , tandis que la seconde , qui n'est , à la vérité , que de 1 atmosphère à la fin de la course, a une valeur de S atmosphères pendant tout le l"' cinquième de la course, et des valeurs comprises entre 5 atm. et | atm., entre \ atm. et | atm., entre | atm. et | atm., et entre | et | atm. pendant le 2*, le 3*, le 4* et le dernier cinquième de la course; ce qui donne une pression de 2 atm. |, en prenant seulement la moyenne entre les deux points extrêmes, et une pression plus grande en prenant la moyenne entre les points intermédiaires comme il faudrait le faire. Ainsi, avec cette détente on obtient un effet de plus de 5, en dépensant seulement ^ de vapeur qui ne devint donner qu'un effet de \ s'il n'y avait pas d'avantage. L'avantage est donc comme ^ est à |, ou comme 5 est à 2. L'économie que l'on obtient par la détente peut donc devenir très-considérable.

Excentriques courbes. — Avec les excentriques circulaires , l'avance du tiroir et le recouvrement des bandes, on ne peut cependant obtenir qu'une détente très-limitée; c'est pourquoi on emploie souvent d'autres mécanismes plus efficaces , qui ne sont pour la plupart que des excentriques dont on calcule les courbures variées , pour que le tiroir découvre et recouvre les orifices bien plus rapidement , afin de couper la vapeur brusquement à une période donnée de la course. Ces appareils ne donnent qu'une détente fixe^ quand les courbures sont arrêtées une fois pour toutes; ils donnent une détente variable quand les courbures peuvent varier, comme il arrive quand l'excentrique est composé de plusieurs pièces dont on change les positions relatives après avoir arrêté la machine , ils donnent enfin une détente variable à volonté quand , par des dispositions par-

CIAF. IT. — EÏCEKTMQUES COCRIES. 3^

ticulières, on peat dianger la détente, même quand la machine est en moarement. Cesl là le dernier degré de la perfection , el il existe déjà quekpies mécanismes qui atteignent ce but d*une manière satisfaisante. Nous regrettons de ne pouvoir les décriie

C— icMCM et pmmpe A air. — La prompte condensation de la Tapeur est Tune des conditions économiques les plus importantes dans les machines à basse pression ; il faut en conséquence faire, dans le condenseur, une injection d^eau froide sufiisante. On pourrait la faire périodiquement aux instants où réchappe» ment commence , parce que c^est surtout dans ces moments-là qu^il faut condenser très-vite la plus grande masse de Tapeur; cependant on a coutume de faire une injection continue qui se r^le par TouTerture plus ou moins grande que Ton donne au robinet o' (Fig. 2). La pression atmosphérique qui s'exerce sur Teau de la bâche la pousse avec Tiolence dans le condenseur, où il y a tout au plus quelques centimètres de pression. Il est facile de calculer la dépense d^eau froide : soient p le poids de vapeiu: consommée par heure, t la température de Teau froide, f' celle que Ton veut maintenir dans le condenseur, e le poids d'eau nécessaire à la condensation, estimé aussi par heure ; Teau froide gagne en degrés t' — tj et en quantité de chaleur e(^t: — t), La vapeur perd, tant en chaleur latente qu'en degrés, p ( 650 — f) (voy. t. II, chap. de la Calorimétrie). On a donc

c(r' — f)=/?(650 — 0> d'où ^=/?.-y— y-.

En adoptant 15® pour la température de Teau froide, on trouve que son poids doit être égal au poids de vapeur p multiplié par 30, 20, 15, 11, 9, suivant que l'on fait la condensation à 35*, 45®, 55®, 65®, 75®. La consonmiation en vapeur étant d'environ 30 kilogrammes par cheval, on a /?=30c pour une macliine de c chevaux ; si l'on représente par n le nombre des tours en 1', ou le nombre des coups doubles du piston, l'on a 60/1 pour le nombre des tours par heure ; ainsi, à chaque tour, la dépense d'eau froide est

e __ JOc^ 6S9 — <" c 650 — / ^""607^"" 607^' f^ — t ""2/1' r' — r •

Il est facile de voir qu'à chaque tour la somme z des poids de

aM LIYRI WL ~ CHMJSUK. — ^lŒMIËRE PAKTIE.

Tewi froi^ et dke U Tapeur condensée qui arrivemt au <x>iufai-

saur est

c êSù^t

âjT ^ — t

Ainsi, pour une machine de 40 chevaux, faisant 20 tours par Minute, les Taleurs de z sont à peu près de S3, 21, M, t3, tO kilogrammes, suivant que la condensation se fait à 35*/ 45*, 55% 65% 75%

On serait porté à croire, au premier instant, que l'on ne peut pas jeter trop d^eau froide au condenseur, afin d'avoir une condensation plus prompte et plus complète ; mais le calcul préoé^ dternt montre où il feut s'anrèter. En effet, il faut bien retirer r«au du condenseur, et, pour cela, faire une dépense de force; pour la retirer du vide sans Félever, il en coûte autant que si on lu prenait sous la pression atmosphérique pour Vélever à 10", 33 : or, par une condensation à 35*, par exemple, on ne laisse à la vapeur opposante dans le cylindre qu une tension de 40 millifliètreS) et Teau à tirer du condenseur à chaque tour est de 33 kilogrammes. Si l'on voulait condenser à 20*, on ne laisserait, il est vrai, à la vapeur opposante qu'une tension de 17 milli* Bietres; mais aussi il faudrait, à chaque tour de volant, tirer du condenseur 125 kilogrammes d'eau, et certes on perdrait plus de ce côté que Ton ne gagnerait de l'autre; une bonne condensation doit se faire entre 30 et 40*.

Le condenseur contient toujours de l'air, parce que l'eau froide elle-même en apporte qui se dégage dans le vide, et parce que l'eau d'alimentation en porte aussi dans la chaudière, qui se dégage avec la vapeur ; cet air, même en petite quantité, retarde beaucoup la condensation, et nuit singulièrement à la marche de la machine ; c'est pourquoi il faut veiller avec le plus grand soin à ce que les boîtes à étoupe de la tige du piston et de la tige du tu*oir n'en laissent pas entrer quand elles sont en communication avec le vide. On perdrait beaucoup plus par l'introduction de l'air que par les fuites de vapeur qui auraient lieu lorsque les boîtes sont en conununication avec la vapeiu*.

La nécessité d'enlever l'air est ce qui a fait donner le nom de pompe à air à la pompe qui retire l'eau du condenseur. Elle est représentée en u (Fig.2); sa tige u' s'attache à la demi-longueur du balancier ; elle a donc une course ^ale à la moitié de

CBIÎ^. IV. •— CONDENSKCR ET PO]»K JL JJOL 067

cette éa piston, m Me se prend Vema tpùtfm Sêm |Mur double coup, pasce que c^est uae pompe à clapet, qn «e charge em, desceadant, et qui n'âèfe Feau qa'ea remontast. La soupape i clapet «' empêche qu'dle ne refovfe Feau dans le oondeBseiir lorsqu'elle descend. Cette dispositicm a un incomrénîent^ parce qu'S se £ut là, au^-dessas du dapet, un matelas d'air qui ate à la pompe une partie de son efficacité.

L'eau chaude arrive dans la bâche p'j d'où elle se dégage par tin trop-pkiB ; mais en même temps, du fond de la hache part un tuyau $f qui la conduit à la pompe alimentaire.

Lorsque les boîtes à éfeoupe domienl; des fuites, par où l'air pénètre au condenseior, ou lorsque la pompe à air foQctiûuiie mal, on s'en aperçoit à la puissance de la machine, qui est plus ou moins affaiblie ; mais comme on pourrait attribuer cet affilé blissement à une tout autre cause, il est essentiel de connaître i chaque instant la pression qui reste au condenseur ; on y parvient en le mettant en communication arec la partie supérieure d'un tube barométrique dont l'extrémité inférieure plonge dans une cuvette pleine de mercure. Quelquefois cette communication s'étabUt directement (Pl. 11, Fio. 9); d'autres fois elle s'établit indirectement au moyen de Fappareil qui est représenté dans la figure 8 (Pl. 11). Le tube intérieur, ouvert en haut, crommunique en bas avec le condenseur, tandis que le tube extérieur, fermé en haut, plonge en bas dans une cuvette pleine de mercure, qui reçoit la pression de l'air. Si le vide était ùil dans le condenseur, le mercure s'élèv^ait entre les deux tubes à la vraie hauteur du baromètre. Ce qui manque à cette hanteur est la pression du mélange gazeux qui reste dans le condenseur.

Wmmpti aUneatalre. — C'est une pompe aspirante et foulante à piston plongeur. On voit en u' la soupape d'aspiration, en j; le piston, en x' la tige du piston, et en x' la soupape de refoulement. Le tube qui est au delà communique avec la chaudière.

FMnpe d*ea« troêde. — C'est en général une pompe aspirante ordinaire, ou une pompe aspirante élévatoire qui prend Feau dans un puits ou dans une source. Le corps de cette pompe est en / derrière la pompe alimentaire, parce que les tiges des jim* tons de ces deux pompes viennent s'attacjier à la demi-longœur du balancier du côté de la bielle. On v<Mt en /' le tuyan hoiîxontal par lequel elle verse Fean dans la bAche.

368 UVRE ftâ^ CHALEUR. — PREMIÈRE PARTIE.

GouTeniewp •«--ipsdératear A ff«ree eentiifoge. — G^est une

sorte de losange articulé (Pl. 12, Fig. 2), dont les deux côtés supérieurs z portent des boules pesantes, tandis que les deux cotés inférieiurs si s'attachent à un anneau qui peut couler sur Taxe vertical :^ ; quand Fanneau monte ou descend, il agit sur un système de leviers qui viennent fermer ou ouvrir la def m' qui est à l'entrée du tuyau d'arrivée de vapeur. C'est par là que la machine se gouverne elle-même : en effet, c^est l'arbre du volant qui fait toiuner l'axe vertical z" ^ et les boules elles-mêmes qui sont montées sur lui ; s'il va trop vite, les boules participent à cet excès de vitesse, elles s'écarteqt davantage, ouvrent les cotés z du losange, et font monter l'anneau qui les attache ; alors la clef m" tourne sur son axe pour diminuer l'introduction de vapeur ; au contraire, si le volant va trop lentement, la vitesse de l'axe ;;" se ralentit, la force centriii^e des boules devient moindre, leur poids les fait retomber, les côtés z* du losange se ferment et font descendre l'anneau, qui par ce mouvement, rouvre la clef m" pour augmenter l'introduction de vapeur.

Quant à la communication du mouvement entre l'axe z" et l'arbre du volant, elle se fait de diverses manières : ici l'axe z" porte une roue d'angle qui engrène avec une roue d'angle dont Taxe est horizontal et parallèle à l'arbre du volant : un cordon w transmet le mouvement du second au premier, au moyen de deux poulies correspondantes.

Haehines A haate pression. — Les machines à haute pression ne diffèrent pas de la machine que nous venons de décrire : seulement, à force égale, elles ont un cylindre d'un diamètre plus petit et d'une moindre hauteur ; mais , à dimensions égales pour les cylindres, on comprend qu'elles doivent être construites plus résistantes, parce qu'elles ont à'faire des efforts plus grands et à supporter des pressions plus foites. Quand les pressions dépassent ô atmosphères, on se dispense quelquefois de condenser; la machine en devient plus simple, mais en même temps son entretien journaUer est plus coûteux en combustible, à moins que l'on n'appUque à quelque effet utile la chaleur de la vapeur qui se dégage.

D n'y a donc pas en général de différence essentielle entre une machine à basse pression et une machine à haute pression; tout système peut s'appUquer aux deux cas, excepté peut-être