CHÀP. IV. — CONDENSEUR ET POMPE A AIR
GosTentew om moilérateiir 4 forée eentrlfage. — - C'est une sorte de losange articulé (Pl. 13, Fig. 2), dont les deux cotés supérieurs z portent des boules pesantes, tandis que les deux cotés inférieurs z s'attachent à un anneau qui peut couler sur l'axe vertical z^ \ quand Vanneau monte ou descend, il agit sur un système de leviers qui viennent fermer ou ouvrir la clef 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 F arbre du Tolant qui fait tourner 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'écartent davantage, ouvrent les côtés 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 Taxe z" se ralentit, la force centrifuge des boules devient moindre, leur poids les fait retomber, les côtés z' du losange ^ feraient 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.
■achiaes A hante pressloa. — 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 fortes. Quand les pressions dépassent 5 atmosphères , on se dispense quelquefois de condenser; la machine en devient plus simple, mais en même temps son entretien journalier est plus coûteux en combustible, à moins que l'on n'applique à quelque effet utile la chaleur de la vapeur qui se dégage.
H 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'appliquer aux deux cas, excepté peut-être •es machines de Woolf à deux cylindres , où la vapeur ne passe
dans le grand cylindre que par détente , et après avoir produit son effet dans le petit cylindre. Cette machine perdrait une partie de ses avantages, si Ton n'y employait pas de la vapeur ayant au moins 4 ou 5 atmosphères de tension dans la chaudière.
Les divers systèmes se distinguent bien moins par la pression qje par la disposition des pièces qui constituent le mécanisme, et par l^appareils de distribution.
Indicateur des pressions'. — L'iiidicateur des pressions, imaginé autrefois par Watt, a reçu de tels perfectionnements, qu il est aujourd'hui un instrument précieux et presque indispensable pour constater la bonne constrtiction d'une machine et l'emploi économique de la vapeur. Cet appareil donne en effet le tracé graphique des pressions correspondantes à chacun des points de la course ascendante et descendante du piston, par des dia^ grammes analogues à ceux qui sont représentés dans les figures 9, 10 et 11 (Pl. 13). La ligne horizontale ab représente la longueur de la course du piston, divisée en dixièmes, et la ligne . verticale ac représente les pressions en atmosphères ou en kilogrammes par centimètre carré, ces pressions étant estimées en sus de la pression atmosphérique, en sorte que 1 désigne une atmosphère au-dessus de la pression atmosphérique, et — 1 une pression au-dessous de la pression atmosphérique , et par conséquent le vide parfait. La ligne supérieure du diagramme représente les pressions qui s'exercent au-dessus du piston pendant sa course descendante ; ainsi la figure 9 correspond à une distribution à pleine vapeur, où le piston a éprouvé sans cesse une pression réelle de 2 atmosphères, tandis que les figures 10 et 11 correspondent à des distributions à détente^ la détente ayant commencé entre 2 et 3 dixièmes de la course descendante , et, à partir de cet instant , la pression primitive de 2 atmosphères ayant diminué à peu près régulièrement, comme l'indique la ligne oblique et presque droite ef. La ligne inférieure fg représente les pressions pendant la course ascendante du piston ; la figure 9 correspond au cas où la condensation se ferait brusquement et d'une manière complète ; alors le piston, en remontant, ferait toute sa course avec le vide au-dessus de lui ; puis, revenu au sommet, la vapeur reviendrait brusquement sur lui avec 2 atmosphères pour reproduire un autre diagramme g^fl/*pareil au premier; les figures 10 et 11 correspondent à une condensation
CHAP. Vf. — INDICATEUti DES PRESSIONS. 3&9
progressive telle qu'elle a lieu en réalité. On voit par Tobliquité de la ligne fg que la pression a diminué progressivement peu* dant que le piston est remonté de ^ à |^, etc.; et qu'arrivé près du sommet de sa course , le vide était presque complet dans la figure 11, et un peu moindre dans la figure 10.
En montrant quel a été Tordre des pressions pendant cette course entière^ ces diagrammes apprennent si la distribution et la condensation s'accomplissent comme il convient ; mais de plus il est facile de voir cqmment on en peut déduire la pression moyenne efficace , c'est-à-dire qui produit le mouvement ; et comme d'ailleurs on observe aussi la vitesse du piston, Ton a la force et le chemin parcouru, ce qui permet de conclure la puissance de la machine.
Les figures 1 2, 1 3 et 1 4 représentent l'appareil qui trace les dia«> grammes dont nous venons de parler. Il se compose d'un tambour a qui tourne sur lui-même , faisant environ | de révolution dans un sens, pendant que le piston de la machine descend, et autant en sens contraire pendant que le piston monte, et d'un crayon b qui, en s'appuyant toujours par un ressort sur le papier qui couvre le tambour a , y trace le diagramme. Il reste à voir maintenant comment le crayon monte et descend quand la pression augmente ou diminue dans le cylindre de la maclûne, et comment le tambour reçoit lui-même son mouvement de rotation pour avoir les mêmes périodes de vitesse que le piston.
La pièce qui porte le crayon est fixée sur la tige c d'un petit piston d (FiG. 13), très^juste et très-mobile, qui est mis en communication avec le cylindre au moyen du robinet e. Lorsque tout l'appareil a été ajusté sur le chapeau du cylindre de la machine au moyen de la vis /*, il suffit d'ouvrir le robinet e pour que, l'équilibre de température étant établi, le petit piston d reçoive précisément la pression qui a lieu dans le cylindre ; le Tessort g qu'il comprime en s' élevant , permet de régler et de graduer ses mouvements; son élasticité est telle qu'il est au repos T^and la pointe du crayon correspond au zéro de l'échelle A (FiG. 12), et que la pointe du crayon correspond aux divisions 1, 2, 3, etc., quand il y a sous le petit piston d des pressions de 1, 2, 3 atmosphères, la pression atmosphérique s'exerçant toujours sur sa face supérieure.
Le tambour a, qui doit tourner avec une vitesse toujours pro* I. 24
S70 LnrBB II. -^ OUi^IBU ~ PREMIÈBE MBTjE.
portionnelk à celle du piston de la msiclimei est inia en mouve- -meiit de la nuiaière aureaMe : -u^e U4|[e pofiUe / (F<g. 14'et 12), re^it une ooude ni^ qui faît, dans une. gcwige hâicdiàe^ autant de tours qu il ea fimt pour ^m sa iongueiir iNiraiilée soit plus grande que la couise du pittott ; et lleijUrwiûé.de cette eorde h s'attacher à la -tête de la tige 4» piatoci; cette corde ^ déroule pendant que le piston fOionSeï et s'oArPide ptendant^qu'il descend. SurTase dek poulie /(Ei«. H), est ua mwchon/, qui tourne avec eUe, et aiur kquel s'enroule ou se diroule une seconde oorde d qui a son autre eittràBoîté attachée, à la poulie i^ ù^ée à la base du tatnbovr a (Fia*. 13). Un petit tanibour m^ coateaa dans cekii^i et renfermant un ressort spiral, sert, à tendre les deux cordes d et kriy et à faire tourner en sens contcaire la poulie i et le tambour a pendant que le piston deseand»
Tel est l'indicateur des presûons, perfectionné par M. Combes. On doit à M. Morin d'autres perfectionnements <pii permettent d'obtenir successÎTement plusieurs diagrammes sur un papier continu; mois alors le mouvement de ce papier est.umfoiine, il n^est plus ré^é par la vitesse idu. piston.
S 3. — Machines locomotives (Ph. 14).
168. Une locomotnirse se compose d'une obaudière-et de deux machinesà vapeur agissant i la pression de 4 atmosphères \ ou •5 atraosphèies et smis coûdensation. Cet ensemble est; porté air un grand cadre ou châssis horizontal de bois ou de fer , qui repose lui^tnéme sur les essieux de deux paifas^ ou . de ta?ois paires de roues. Dana la plupiurt dealoooinoliFes le cadre est extérieur^ c'e6t^à>«dire qu'il porte sur Textarémité mâme des^ esûeui, et l'on a les roue» 6!it<£f<Auij /quelquefois ee^exidaot il est îaI/rieur^ et laisse les roues en dehors; dans, ce 4sa6, les Goussia/ets sur 'lesquels il porte embrassent l'essieu près de la £aceinténeuie des moyeux des voBes.
Les deux machines, à irapeur sont toujours symétriqueiofiat placées à Vaç^fint ide la locomotive; daaque piston porte aue bielle, etcfaaque bielle agit amr^unermaniveUe. Quelquefois, dans les locomotivesi à cadre intérieur-, ce sont les itiyons des deux roues correspond Antes qui servent euxr mêmes de mamveUes; alors la bidle et la tige du piston sont en dehors. La puissaose de la vapeur, en imprimant wêol pistons le mouveiMnt alternatif » imprime le .mourement de rotation aia roues motrices ou
CBA?. Vf. r-,MACHUîKS. LOCOMOTJIVES. ,»I1
aux rotues qui servent de ipogniveUe^; ifiais elles ne tournent pas sur place r l'adhérence des ropes syr les çails force la circonférence à $e développer, cowue m le rail était une crémaill<ère et la roue eUe^niênae une roue dentée. De là résulte. le. mouveniwt de translation iie tout le système. La vitesse, dépend du nombre des coups de piston et du diamètre des roues motrices : pour chaque dpuhle ^^oup, la roue fait un tour., et la locomotive s'afvance de tout le développement de la roue , c'est-à-dire d'une droonféreiiçe, à^moins qu'il n'y ait un peu de glissement de la loue sur le rail, ou de temps perdu ^ ce qui arrive quelquefois par les, givres e^ les brouillards, ou quand on charge .la. locpjootive de conduire im.tr^in qui o0re trop de résistance.
Soient c^lesdiainètre de la roue exprimé en içètres, d'^ sa circonférence, A le npi^re des coups doubles de piston par seconde, le chemin parcouru par la locomotive est
ndi^ en l! ; 3600 ndt^ en 1% et 3,6 /wfe"«" en l^ On a ordinnirement d = 1"',40 ; cfe = 4™, 40 ; ainsi, pour un coup double piur seconde, la locomotive fait 15"***", 84 ou environ 16 kilomètres à l'heure , et il £aut donner 3 coups doubles par seconde pour obtenir .48 kilomètres ou 12 lieues à l'heure, La course du piston est de 40 centimètres dans les petites macbir nés, et de 45 centimètres d^ns celle que nous allons décrire; pour un coup double , c'est 0™,90 , et pour 3 coups doubles 2°',7. Ainsi, dans^les looomot;ives à gi^andes vitesses, la vitçsse du piston est d'environ 2 mètres et demi ou 3 mètres p^r seconde ; c'est le triple de la vitesse du p^stpn d^ns les ^lachines ordinaire^.
Avec deux cjdindres , pn i^'a pas^seuleipept l'avanjtage d'atta^' quer à la fois les deiix roves motrices pour les faire marchei: ensemble, on a de plus l'avantage de remédier en grande partie aux diminutions périodiques de vitesse qpi se feraient sentir aux points mprjts ; . po^r . cela on croise les manivelles ^cesl^ à-dire qu'elles ne. çont pas seulement perpendiculaires à Tessieu, mais de plus p^rpendicubires entre elles; alors Jes /;p//i/:f morts sont croisés^' quand Yixne y passe, l'autre a son maximum deffet.
Dans les systèmes de locomotives les {dus répandus, et particulièrement dans celui de Stephenson qui est représenté dans la planche 14, les deux cylindres étant dans Tintérieur du cadre, les rayoi^ des roues ne peuvent pas être pris pour manivelles;
alors on est conduit à prendre pour les roues motrices un essieu coudé ^ et doublement coudé ^ comme le représente la figure 1 , les deux coudes ayant des directions perpendiculaires entre elles, afin d'obtenir, comme dans le cas précédent, le croisement lies points morts» Les deux bielles s'appliquant à ces coudes comme à de vraies manivelles, forcent l'essieu à tourner, et Tessieu , dans sa rotation , emporte les roues motrices qui sont fixées sur lui.
Ce qui précède suffit pour faire comprendre que la machine locomotive est en réalité pareille à une machine à vapeur ordinaire à haute pression, en ce qui tient aux cylindres, aux pistons, aux bielles et aux manivelles , et qu'elle ne s'en distingue particulièrement que par la chaudière , par la disposition des pièces et leur ajustement , et surtout par les modérateurs qu'il faut mettre sous la main du mécanicien, afin qu'il puisse, sans efforts et à chaque instant, accélérer ou retarder la vitesse, et au besoin donner la vapeur en sens contraire pour éteindre plus promptement la vitesse acquise par la masse énorme de la locomotive et du convoi.
Nous allons essayer de donner une idée de cet ensemble si heureusement combiné; nous prendrons pour exemple la machine à six roues de Stephenson ; elle est représentée dans la planche 14. La figure 10 est une élévation de cette machine; la figure 9 une coupe longitudinale ; la figure 1 une vue en dessus, lorsqu'on a enlevé la chaudière, et laissé cependant une section horizontale de la boîte à feu à la hauteur du cadre ; la figure 2 une coupe transversale, par le dôme de prise de vapeur, suivant la ligne 1,1 de la figure 9 ; la figure 3 une vue par le bout de V avant ^ en supposant seulement enlevée la paroi extrême 2,2 (Fie. 9); la figure 4 est la pompe alimentaire; la figure 6 le frein du tender; la figure 6 le mécanisme du changement de vitesse ; la figure 7 l'emmanchement des tubes de la chaudière ; la figure 8 la coupe plus en grand de l'un des cylindres et de son piston , afin de faire voir la distribution. Toutes ces figures sont , à quelques modifications près , et sur une échelle réduite, celles que j'ai publiées en 1834 dans le Portefeuille du Conservatoire ^ lorsqu^il n'existait encore aucune publication de ce genre ni en Angleterre , ni en Allemagne ; j'y ai seulement inti*oduit les perfectionnements les plus récents.
HécaBlsme* «— (FiG. 1 et 0) a est le piston , b la tige, c la
