io4 -y

m io5 •

Septième série d* expériences , avec le tuyau de 4 mètres de long, sans lisière. On le mouille avec de l'eau froide à i o5 degrés , sur environ moitié de la longueur et à plusieurs reprises.

loo degrés point de \apeur.

lOï 99 i

io3 99 i

io5 f , • loo

I lo loS

m io3 \

D'après ces expériences , on voit qu'il ne paraît pas que la nature de la substance dont les tuyaux de conduite sont composés- influe trèssensiblement sur la perte de chaleur que peut éprouver un courant de vapeur, dans les limites de longueur qu'on vient de citer. On voit aussi que la longueur du tuyau de conduite influe

DOUZIÈME LEÇON. SqI

très-sensiblement sur la déperdition de chaleur; pui&qu en supposant que cette longueur fût successivement égale à la mètres, à 8 mètres, et à 4 mètres, il fallait que la vapeur, à l'entrée du tuyau, fût, à la température de ii8 degrés, d« 1 1 5 degrés et de m degrés , pour qu'à la sortie de ces tuyaux respectifs , la température fût simplement réduite à io5 degrés.

Lorsque le diamètre de la conduite est trèspetit relativement à la quantité de vapeur à laquelle elle livre passage en un temps donné , la perte de chaleur est considérable ; ainsi qu'on le voit en comparant les expériences faites avec le tuyau de 9 millimètres de diamètre et d'autres expe'riences faites avec le tuyau de 20 mil" Umelres^ 28 de diamètre. En effet, avec ce dernier tuyau, lorsqu'on élève la température à 106 degrés dans la chaudière, elle n'est abaissée qu'à io5 degrés à la sortie du tuyau de 4 mètres de long.

Ces expériences , qui nous ont paru trèsdignes d'être citées, peuvent conduire à des recherches du même genre qui ajouteront beaucoup à la fixation éclairée des dimensions qui conviennent aux diverses parties des machines à vapeur. ^

Pour produire un dyname de force , avec des machines à vapeur, suivant le système de Watt , il faut : i», 85 kilogrammes de vapeur, et par

3q2 DYNAMIfi.

conséquent, autant d'eau à introduire dans la chaudièrie; 2®. i8 kilogrammes de charbon. Six fois autant d'eau et six fois autant de charbon donneront la force dite d'un cheval , pour vingtquatre heures. Ces données très-simples pourront servir au calcul des dimensions que doivent avoir les principales parties des machines que nous décrirons dans la leçon suivante.

Dans cette leçon , nous parlerons des fourneaux tels que Watt les emploie. Il y a d'autres fourneaux disposés' de manière à faire passer la fumée dans le foyer pour la brûler. Tels sont les foyers ou fourneaux fundifores. Ils ne peuvent produire beaucoup d'avantages que quand on doit brûler à la fois une assez gfrande quantité de combustible. Ils atteignent d'abord le but d'économiser une partie du combustible perdu d'après le mode ordinaire , sous forme de fumée. De plus , ils diminuent l'inconvénient grave de ces énormes masses de fumée , qui s echappent des cheminées de machines à vapeur , appesantissent l'atmosphère , et salissent les objets sur lesquels elles déposent des parcelles de suie et de charbon.

Une telle incommodité devient insupportable dans les villes telles que Birmingham et Ijondres, où l'on consomme du charbon de terre , dans une innombrable quantité de foyers domestiques et de fourneaux industriels.

Machines à vapeur^ cT après le système de Watt,

Le marquis de Worcester a le premier présenté, en i663 , la description d'un méchanisme analogue à celui des machines à vapeur, en proposant d'employer la force de l'eau vaporisée, pour élever de l'eau à plus de 12 mètres de hauteur. Une personne était obligée de tourner alternativement deux robinets; afin que, l'eau vaporisée dans un premier vase étant épuisée , un second vase rempli d'eau froide pût travailler à son tour, et ainsi de suite.

Quelque temps après, Papin inventa son digesteury vaisseau clos dont l'eau est échauffée au point de pouvoir dissoudre les os et d'autres substances solides animales. Il s'efforça de mettre à profit la très-grande force élastique de la vapeur , comme force motrice ; mais ses essais n'eurent aucun succès.

Le capitaine Savéry, plus heureux que Papin , réussit assez bien à élever des quantités médiocres d'eau, à de petites hauteurs; mais il ne put réussir dans l'épuisement des mines profondes. Plusieurs machines furent exécutées d'après le principe qu'il proposa pour élever

T. III. Dyham. 5o

3^4 DTNAMIE.

l'eau à une hauteut qui n'excède pas lo mètres. On en construisit une considérable dans une des #alines du sud de la France , où Ton devait élever l'eau seulement à 5"*'',5o. Le principal inconvénient de la machine de Savéry était le danger des explosions , la grande dépense de vapeur et par conséquent de combustible. Des expériences ont fait voir que les ^ , au moins , de toute la vapeur produite , se trouvaient condensés sans utilité , et que -^ seulement était employé d'une manière utile. On a fait de nombreux efforts pour diminuer la perte de la vapeur dans le système dont nous parlons , qui a le grand inconvénient de mettre cette vapeur en contact avec l'eau quelle élève.

Parmi les ingénieurs des mines de Gomouailles qui s'occupèrent beaucoup des moyens d'appliquer la machine à vapeur à l'épuisement de ces mines , Newcomen , marchand de fer ou forgeron , fut celui qui résolut ce problème. Voici ridée du méchanisme qu'il imagina.

La vapeur se dégage d'une grande chaudière , et, par un tuyau vertical, s'élève dans un cylindre qui contient un piston. La partie inférieure du tuyau est exactement fermée par une plaque métallique tournant autour d'un axe vertical , laquelle est mise en mouvement au moyen d'une petite manivelle. Le piston porte une tige verticale à l'extrémité de laquelle se trouve

TR£IZI£ME LEÇON. SqS

une chaîne qui s'adapte sur un arc de cercle , lequel est lui-même fixé sur un levier. L'autre branche du levier porte un pareil arc de dferr cle et une chaîne suspendue au piston d'une pompe destinée à élever les eaux. Un peu plus haut que le cylindre se trouve une citerne qui , par un tube recourbé, communique avec la base inférieure du cylindre. Un robinet à manivi^lie intercepte à volonté le passage de l'eau par ce tube recourbé. Maintenant il est facile de comprendre le jeu de la noachine. Quand on veut soulever le piston du cylindre , on ferme le robinet qui peut intercepter l'entrée de l'eau dans le cylindre, et l'on ouvre le robinet qui livre passage à la vapeur, laquelle, se dilatant aussitôt dans le cylindre, fait monter le piston. Quand le piston parvient tiu terme de sa course, on ferme le robinet à vapeur, on ouvre l'autre robinet : à l'instant l'eau du réservoir jaillit dans le cylindre , et comme elle est plus froide que la vapeur, elle sert à la condenser. Cette vapeur se réduisant à un volume beaucoup moins considérable, la pression de l'atmosphère qui agit sur le piston, devient prépondérante et fait descendre à la fois ce piston et la branche correspondante du levier, tandis que l'autre branche s'élève par le même mouvement et, par conséquent, élève le piston de la pompe qui sert à l'épuisement des eaux.

396 DYNAMIE,

D'après l'exposé qui précède , on voit que le système de Savéry était de 'faire agir sa pompe par la pression alternative de la vapeur et de l'atmosphère ; tandis que la machine de ïf ewcomen élève complètement l'eau par la pression de l'atmosphère ; la vapeur est employée seulement comme un moyen plus rapide de produire un vide au moyen duquel la pression atmosphérique peut agir sur le levier qui doit transmettre la force motrice. On n'a plus besoin , avec la machine de Newcomen , d'employer de la vapeur extrêmement condensée; on peut* opérer à des degrés de chaleur assez modérés , épargner, par conséquent, une grande quantité de combustible , et ne pas craindre d'explosion dangereuse. On voit aussi que la limite de la puissance de la machine de Newcomen tient , non plus à la force d^s chaudières et des cylindres, pour résister à la pression de la vapeur^ mais aux dimensions qu'il est possible et avantageux de leur donner, ainsi qu'à toutes les autres parties de la machine. Enfin , le système de Newcomen peut être appliqué fiaicilement , pour communiquer la force motrice à toute espèce de machines , au moyen du levier dont on fait usage.

En j 705 on commença de mettre ce système en pratique ; et, dès 1 7 1 2 , un grand nombre de difïicultés d'exécution se trouvèrent complète-

TKEIZIÈME LEÇON. 897

ment aplanies* L'on imagina de supprimer l'emploi des hommes pour ouvrir €t fermer tour à tour les robinets, et Ton fit exécuter ce travail par le mouvement même du grand balancier. Depuis 1 7 17 , la machine n'a plus éprouvé de perfectionnement remarquable. Il feut donner une idée de l'effet utile produit par la machine de Newcomen.

On a mesuré la chaleur de l'eau employée pour condenser Ta vapeur dans cette machine , au moment où cette eau sort du cylindre , après avoir opéré la condensation. On a trouvé que la température de cette eau variait de 60 à 80 degrés centigraaes : élévation de température considérable et qui doit montrer que la vapeur dans le cylindre , lors même qu elle cède à la pression de l'atmosphère, doit conserver encore une asseasr forte résistance. La machine de Newcomen présente un autre inconvénient grave; c'est de refroidir le piston et ie cylindre , par l'injection de l'eau. En effet, le cylindre et le piston, ainsi refroidis , contribuent ensuite à refroidir la vapeur lors de la nouvelle injection , et rendent l'effet utile moins rapide et moins puissant.

Les méchaniciens ont reconnu que , dans le mouvement alternatif du piston qui sert pour épuiser les eaux , il faut que l'élévation de ce piston soit plus rapide que sa descente. Dan&

398 DYNAMIE.

la descente on diminue la résistance, et dans la montée on diminue la perte de Teau.

La machine de Newcomen est restée appliquée uniquement à l'élévation des eaijx , jusqu'à l'époque actuelle. Cependant, en 1758, M. Keane Fitz-Gerald a donné , dans les Transactions philosophiques^ un procJédé pour changer le mouvement alternatif de la machine de Newcomen en mouvement de rotation continu , par une combinaison de roues dentées et de pignons , la première roue dentée étant fixée au grand levier. Mais Watt est le premier qui ait exécuté une transformation de ce genre, et il l'a fait d'qne manière beaucoup plus avantageuse. Le principal inconvénient de la machine de Newcomen tient à la dépense considérable de combustible. Une semblable machine, dont le cylindre aurait i"*'',ai de diamètre et qu'on emploierait jour et nuit , consommerait environ 4*65 1.200 kilogrammes de bon charbon durant l'année. Si l'on veut épuiser les eaux des mines de charbon , comme on est maître d'employer , pour combustible , des débris de charbon à peine susceptibles d'être vendus, ces machines rendent alors d'utiles services. On peut les employer aussi pour d*autres mines, et pour fournir les eaux nécessaires à de vastes et riches«» cités , ainsi que pour quelques autres objets ; en un mot , toutes les

TREIZIÈME LEÇON. 3gg

fois qu'il est parmis de faire une grande dépense de combustible , afin d'atteindre un but déterminé. Mais, dans la plupart des cas, cette grande dépense de combustible empêche qu'on puisse employer de telles machines.

Lorsque le docteur Black eut découvert l'énorme quantité de chaleur latente absorbée par l'eau pour se transformer en vapeur, on put profiter de cette découverte afin de donner à la machine de Newcomen un nouveau degré de perfection, ou plutôt afin d'en faire un'e machine tout-à-fait nouvelle. Tel est le service immense que James Watt rendit aux sciences et à l'industrie. Black a reconnu par l'expérience que la quantité de vapeur produite par une chaleur supérieure à celle de l'ébuUition , est toujours proportionnelle à la surface du vase exposée immédiatement au feu ; soit qu^on laisse la vapeur se dissiper à mesure qu'elle se produit , soit qu'on laisse la chaleur s'accumuler dans l'eau, et qu'on ouvre ensuite le vase pour laisser échapper la vapeur.

Il résulte de ces faits, qu'il n'est pas possible d'épargner la quantité de chaleur nécessaire pour réduire de l'eau en vapeur ; mais qu'on peut économiser la chaleur, de manière à empêcher qu'il s'en perde beaucoup. C'est ce que fit James Watt. Il remarqua d'abord réchauffement presque immédiat du cylindre

400 DYNAMIE.

de la machine de Newcomen , et le refroidissement qu'on doit faire éprouver à ce cylindre ; ce qui produit une perte de chaleur sans aucun avantage réel. Cette remarque le conduisit à produire hors du cyUndre la condensation de la vapeur : voilà le grand , l'essentiel perfectionnement qu'on doit à Watt.

Nous avons donné dans la pi. VIII, la projection horizontale et verticale d'une chaudière à vapeur, d'après le système de Watt. La fig. i représente lelévation longitudinale de la chaudière vue extérieurement. La fig. a représente l'élévation de cette chaudière, dans un sens perpendiculaire à celui de la fig. i , et regardée du côté du foyer. La fig. 3 représente la projection horizontale du foyer et de l'emplacement de la chaudière. Nous allons donner quelques détails de construction.

Le foyer F se compose d'une suite de barres parallèles, plus épaisses vers le milieu que vers leurs extrémités , et laissant entr elles des jours suffisants pour le passage de l'air. L'espace D, qui reste vide, est le cendrier que couvre la grille G. C, chaudière, qui peut être construite en feuilles de fer ou de cuivre , réunies au moyen de rivets indiqués dans la figure. Cette chaudière a la forme d'un cylindre dont les arêtes sont horizontales et dont les. bases sont verticales. Le contour d'une des bases, ainsi qu'on

TREIZIÈME LEÇON. . 4oi

le voit d%ns la fie. 2, est convexe et demi- circulaire en dessus ; il est concave des deux côtés corame en dessous. On remarquera , dans la partie supérieure de cette chaudière , une ouverture T , qu'on appelle le trou de Vhomme ; elle sert pour introduire dans la chaudière l'ouvrier qu'on charge de la nettoyer ou de la réparer. Cette ouverture devant être réduite au plus petit espace possible , sa grandeur reste la même , quelle que soit la capacité de la chaudière.

Dans les fig. i et 2 , / représente le tuyau qui sert pour conduire la vapeur dans le cylindre de la machine. La soupape de sûreté est représentée en S. On peut voir une soupape de ce genre, dessinée, pi. XII, fig. e, f. Enfin, À, fig. I et 2 , représente le tuyau alimentaire par lequel l'eau est fournie à la chaudière. La fig. 4 offre une coupe détaillée de ce tuyau. Nous expliquerons bientôt le méchanisme qu'on y adapte.

Il est facile de voir, à l'inspection des fig. i et 2 , la marche que suit la chaleur, lorsqu'elle se dégage du foyer F. Une partie circule sous la chaudière et vient à l'extrémité E; elle peut, en même temps, de là, passer le long des côtés, en E', E', fig. 2, et venir en E", fig. i. Ainsi la chaudière se trouve échauffée , nonseulement dans sa partie inférieure , mais dans toute l'étendue de ses quatre côtés verticaux. Après avoir circulé de la sorte , la flamme

T. m. — Dynam. 5i '

^02 DYNAMIE.

et la fumée arrivent clans le conduit I, fig. 3, puis dans la cheminée , dont la projection horizontale est représentée par K, fig. 3.

Décrivons, maintenant , l'appareil alimentaire de la fig. 4- G représente une section faite verticalement dans le sens de la longueur de la chaudière. A représente, ainsi que nous l'avons déjà dit, le tuyau alimentaire ; il plonge , par son extrémité inférieure , dans l'eau de la chaudière ; à son extrémité supérieure , il porte un petit réservoir R , qui communique avec le tu^au par une ouverture que ferme un tampon. Ce tampon porte une tige t , attachée au levier LL\ auquel est suspendu , par la tige /^, un flotteur F qui nage sur l'eau de la chaudière. Ce flotteur monte et descend avec le niveau de l'eau contenue dans la chaudière. Quand l'eau monte, elle fait monter aussi le bras L' et baisser le bras L du levier LL' ; la tige t descend et finit par fermer , avec le tampon fixé à cette tige , l'ouverture du tujau alimentaire. Au contraire , quand l'eau contenue dans la chaudière s'abaisse , le flotteur descend de plus en plus , le bras L' du levier s'abaisse , le bras L s'élève et en même temps la tige i avec le petit tampon : ce qui permet à l'eau alimentaire de descendre du réservoir dans la chaudière. Par ce moyen , l'on empêche que la chaudière n'ait jamais ni trop ni trop peu d'eau pour le service de la machine à vapeur.

TREIZIÈME LEÇON. J^o3

Un autre flotteury, placé dans le tuyau alimentaire A , est suspendu par une chaîne SSS. Cette chaîne traverse le réservoir en passant dans un conduit métallique vertical , et fait retour sur deux poulies P,P', pour aller se rattacher au regître du fourneau. Quand la vapeur devient trop condensée , l'eau du tuyau A étant poussée par une force considérable , le flotteury monte avec cette eau, et le regître du fourneau se ferme proportionnellement à l'élévation du flotteur. On diminue de la sorte l'activité de la combustion et, par suite, la tensioih de la vapeur dans la chaudière.

La fig. 5 représente un flotteur F; le levier LL' porte un indicateur I , lequel peut courir sur un arc gradué HB : cette gr^ nation sert à faire connaître la hauteur précise de l'eau dans la chaudière.

Après avoir décrit la manière dont la vapeur est produite, expliquons le jeu de la machine de Watt, dans le système le plus facile : celui qu'on appelle à simple effet. Nous expliquerons ensuite le jeu dit à double effet.

La machine de Watt à simple effet , comme l'est celle de Newcomen , en diffère en ce que la vapeur agit constamment , soit pour faire monter, soit pour faire descendre le piston; au lieu que , dans la machine de Newcomen , la vapeur n'agit que pour faire monter le piston.

4o4 DYNAMIE.

Voici quel est l'état général de la machine, fig. 2 , pi. IX.

Y, pompe à épuisement représentant Teffet utile de la machine et jouant par l'action du balancier PCQ. BB', cylindre. X, piston dont la montée et la descente font osciller le balancier PCQ.

A, chaudière qui doit conduire la vapeur tantôt au-dessus, tantôt au-dessous du piston X, par le tuyau b^ à travers deux soupapes T et f.

Le cylindre BB' est fermé, en haut et en bas, par des plaques de fer solidement Vissées au contour de ce cylindre.

A présent, supposons que le piston X se trouve au plus haut de sa course.

Alors la soupape T' se ferme , la soupape T s'ouvre; et la vapeur passe, de la chaudière dans la partie supérieure B du cylindre : le piston descend par son poids et par la répulsion de cette vapeur.

Quand le piston arrive au point le plus bas de sa course, la soupape supérieure T se ferme, et la soupape inférieure T' s'ouvre.

Alors la vapeur accumulée dans la capacité B, trouve un libre passage par la soupape S, par le tuyau V(^, et par V^dans la capacité inférieure B' du cylindre.

Elle passe en effet dans cette capacité inférieure à mesure que le poids de tout ré(}uipage

suspendu au bras CQ du balancier, l'eraporte, et çoulève l'autre bras CP qui fait monter le piston X.

Ici la vapeur, en vertu de son élasticité, presse également le dessus et le dessous du piston*; par conséquent , cette vapeur n'influe nullement sur le balancement du levier PCQ.

Lorsque le piston X est paFvenu au haut du cylindre , la soupape inférieure T' se referme , la soupape supérieure T se rouvre; alors , de nouvelle vapeur s'introduit dans la capacité supérieure B , pour faire descendre de nouveau Je piston , comme nous venons de l'expliquer.

Afin que le piston puisse descendre, il faut que l'on fasse disparaître la vapeur accumulée dans la capacité inférieure B' du cylindre. Cela s'opère avec l'appareil du réfrigérant ou condenseur : le seul qui nous reste à décrire.

Cet appareil présente un tuyau z/sRL , qui continue par le bas du tuyau V, et forme deux coudes K et L, dans chacun desquels est une pompe à eau ordinaire. Ces deux pompes sont mises en mouvement par le balancier PCQ.

Dans le tuyau V^ pénètre la branche i d'un syphon , dont l'autre branche j est plongée dans l'eau réfrigérante que contient le bassin Ë.

Une Soupape j permet de faire entrer ou d'empêcher d'entrer dans le syphon, leau du réfrigérant.

4o6 DYnAMIE.

Cela posé, dès que la soupape V se ferme , la soupapey s'ouvre, l'eau réfrigérante monte par la branche ^ du syphon et jaillit vers la vapeur contenue dans les capacités B', Y' et V. Cette eau condense la vapeur et retombe en pluie vers le fond u^ elle ouvre une soupape /tz, et passe dans la partie z : il passe, en même temps, de la vapeur non condensée et de l'air atmosphérique dégagé de l'eau réfrigérante.

Ce passage est facilité par la pompe aspirante K, dont le piston s'élève quand le piston X s'abaisse par le jeu du balancier PCQ. L'air atmosphérique se dégorge par l'action de cette pompe et de la pompe Z.

Par ce moyen , la vapeur condensée , l'eau réfrigérante, l'air qui s'est dégagé de cette eau, et la vapeur non condensée à une température d'environ /\o^ , passent en j3, et ne peuvent plus rétrograder. En effet, aussitôt que le piston X, parvenu au point le plus bas de sa course , commence à remonter , la vapeur qui plus légère que l'air est en dessus , réagit par son élasticité pour repousser l'air qui la sépare de l'eau réfrigérante; elle presse Veau réfrigérante en contact avec la soupape m, et fait fermer cette soupape. Cependant le piston K descend à mesure que le piston X remonte : il faut alors que l'air et l'eau contenus en tt, 3, passent en dessus du piston R, pour être

ensuite refoulés en L, lorsque le piston K remontera.

La seconde pompe aspirante et foulante Z , fait ensuite passer l'eau parvenue en L , dans le dégorgeoir G, pour descendre dans la chaudière A. L'air, en vertu de sa légèreté spécifique, s'élevant plus vite que l'eau , s'échappe par le tuyau /, avant que l'eau du réfrigérant ne descende dans la chaudière.

Des lnoyens particuliers sont employés pour diminuer à volonté l'ouverture de la soupapey , et, par là, modérer la rapidité de la condensation de la vapeur.

Tous les mouvements que nous venons de décrire sont si bien combinés qu'ils s'exécutent par le seul jeu du balancier et des pistons : l'action intelligente de l'homme n'a qu'un soin à prendre et qu'une fonction à remplir, c'est d'entretenir le feu sous la chaudière.

Avant de faire connaître les détails du méchanisnie de la machine à vapeur à double effet, fig. I , pi. IX , indiquons d'une manière sommaire comment le mouvement général est reçu et transmis. Au sortir de la chaudière la vapeur est conduite entre deux cylindres CG , G'G', qui ont même axe, et tels, par conséquent, que G'G' enveloppe CG Par le méchanisme d'un tiroir T qui peut monter et descendre , et par les ouvertures.w, ^, la vapeur passe alternativement en

/jo8 DYNAMIE.

dessus et en dessous du piston P', qu'elle contraint tour à tour de descendre et de monter; ce piston est invariablement fixé à une tige verticale t^ laquelle transmet son mouvement , au moyen d'un parallélogramme LMNO, à un levier LL' qui se meut dans un plan vertical, autour d'un axe horizontal X. Ce levier monte et descend avec le piston P^ Sa branche L' fait alternativement monter et descendre une bièle inflexible F qui fait tourner la manivelle G autour d'un axe horizontal Y. Ge même axe Y, porte un volant VV, qui sert à transmettre le mouvement avec régularité. Enfin , l'axe Y transmet l'action de la ms^chine à vapeur, à ce qu'on appelle \ arbre de couche.

Le système que nous venons de décrire change par conséquent un mouvement rectiligne de haut en bas et de bas en haut, tel que celui du piston P\ en un mouvement circulaire et continu tel que celui du volant VV et de l'arbre de couche mù par l'axe Y.

Nous allons maintenant expliquer connnent la vapeur passe tantôt en dessus et tantôt en dessous du piston, et comment, tandis, que la vapeur s'accumule d'un côté du piston , la vapeur précédemment accumulée du côte opposé est soustraite par l'effet de la condensation.

La fig. I de la pi. IX représente pour ,1a machine à double effet, une section faite parai-

TREIZIÈME LEÇON. 4^g

lèlemeut au plan an grand leyier LL' et du volant VV.

Par l'explication de la pi. VIII , nous connaissons la manière dont la vapeur est pyoduite ; nous avons vu qu'au sortir de la chaudière elle passe par le tuyau t.

La pi. IX , fig. I , représente d'abord un cylindre droit vertical CC, dans lequel joue le piston P'; un cylindre extérieur CC , ayant ' même axe que le cylindre CC-, lui sert d'enveloppe : c'est entre ces deux cylindres que la vapeur arrive de la chaudière çt par le tuyau c de la fig. I , pi. VIII.

On voit en T, fig. r j pi. IX , ce qu'on appelle le tiroir. C'est uiî detai-cylindre vertical et creux, qui joue dans un emboitemeut de même forme et dont on voit^ sur une plus grande échelle, pi. X, le plan,T, fig* 2, et l'élévation, fig. a et ^. Entre le tiroir et le cylindre extérieur ou enveloppe CC, est un vide par lequel s'effectue un passage alternatif de vapeur, que nous allons expliquer.

Dans la fig. i , pi. IX, et la fig. a, pi. X, le tiroir est monté le plus haut possible. Dans la fig. ^, pi. X, il est descendu le plus bas possible. Voici quel est le jeu de la vapeur pour ces deux positions,

Dans la position^ fig i , pi. IX et a^ pi. X.

où le tiroir est le plus haut possible, la vapeur T m. — Dyn^m. 5i *

/|lO DYNAMÏE.

que fournit la chaudière , passe de S entre le tiroir T et le cylindre C',* pour gagner le haut du cylindre CC , par le conduit u ,• elle tend à £aire descendre le piston. Dans cette position du tiroir, le bas du cylindre est en communication , par les ouvertures p et (^', avec le tuyau v\ fig. 1 , pi. IX, qui mène au réfrigérant ou condenseur., Alors la vapeur introduite sous le piston se condense, et le piston descend.

Quand le piston arrive au bas t^ sa<x>urse, le tiroir remonte et prend la position qu'indique la fig ô, pi. X. La vapeur qui vient de la chaudière et passe par S, descend en v sous le piston qu'elle tend à faire remonter. Au contraire^, la vapeur accumulée sur 'le piston descend par u et le milieu T du tiroir, jusqu'en D", pour se rendre par v dans le condenseur. Alors le piston remonte.

La fig. 1 de la pi. X , nous fait connaî^e la manière dont la soupape S est plus ou moins ouverte : effet que bientôt nous expliquerons.

Il faut dire , à présent , de quelle manière on fait alternativement monter et descendre le tiroir T. On place un excentrique É , fig. I , pi. X, sur Taxe Y du volant; un collier métallique dans lequel peut tourner cet excentrique est fixé au triangle MNM. Le sommet N de ce triarigle est boulonné avec un levier coudé NPQ. P représente un axe fixe autour duquel ce le-

TREIZIÈME LEÇON. 4ll

vier tourne quand lexcentrique tourne avec le vqlant. L'excentrique fait tour à tour avancer et reculer le triangle MNM, ce qui donne un petit mouvement de va et vient au levier coudé NPQ et , par conséquent , fait alternativement monter et descendre l'extrémité Q, laquelle agit pour élever et pour abaisser la tige verticale FF , fixée à l'extrémité inférieure du tiroir ï, fig. a, b. Lorsque levolant fait \\\\ tour complet, le piston fait une course complète de montée et de descente , le tiroir fait également une course de montée et de descente; et , quand une fois le mouvement a commencé , il doit continuer avec régularjté.

Passons à la partie du méchanisme relative à la condensation de la vapeur. On remarque un levier horizontal /, fi^» j ^ pi. IX, dont l'extrémité fait alternativement :aonter et descendre une tige verticale t , pour ouvrir et fermer le passage e , à l'eau qui se projette dans le condenseur. Ce mouvement alternatif est , comme celui du tiroir, réglé par le levier coudé NPQ. La pompe /7, sert pour extraire l'eau qui vient d'être employée dans le condenseur. Cette pompe est mise en mouvement par la partie ON du parallélogramme LMNO; par conséquent, les deux pistons P' et /?, montent et descendent en même temps.

Dans la machine à double effet , comme dans

4ia DYNAMIE.

la machine à simple effet , l'eau réfrigérante , après avoir absorbé la vapeur, puis être retombée de K en K', est élevée par une première pompe p et par une seconde p\

hsi fig I présente une modification qui mérite detre remarquée. C'est un conduit j[^, dans lequel passe l'air et l'eau réfrigérante, aspirés par la pompe p. L'air, en soulevant le clapety, se dégage librement. L'eau réfrigérante, purge'e de cet air, tombe dans le réservoir r., d'où elle est refoulée dans la chaudière , au moyen de la pompe p^p\

Une troisième pompe p"p", sert pour aspirer de l'eau fraîche , et remplir im réservoir R qui fournit en e l'eau destinée au réfrigérant.

La pi. XI offre , sur une plus grande échelle , divers détails importants de la machine de Watt, représentée fîg. 2, pi. IX.

Dans les deux planches , nous avons désigné par les mêmes lettres : pp^le piston de la première pompe qui épuise l'eau du réfrigérant, et par y, le tuyau de dégorgement de cette eau, avec le clapety ,• les fig. 5 , 6, 7, pi. XI, donnent de plus grands détails. On voit que l'eau du réfrigérant , une fois aspirée sous le piston p , est retenue par le clapet E. Le piston p est garni de deux clapets H, H, qui s'ouvrent quand le piston s'élève; alors, ils sont retenus par les arrêts L ^ I^ , représentés en grand , fîg. *S et 6.

Une boîte à étoiipe M , laisse passer avec précision la tige du piston j9]p.

Les fig. f , 2, 3, 4» de la pL XI, pre'sentent les détails de la structure d'un piston métallique. Ce piston est composé d'une base cylindrique coulée d'un seul jet et formant le noyau tel qu'on le voit représenté en^, dans la coupe » fig. 4- Sur la partie saillante de cette base sont posées circulairement deux doubles rangées de segments sphériques ab ^ ab ^ dont la coupe est représentée dans la fig. L\ , l'élévation dans les fig. I et 3 , et le plan dans la fig. 2. Ces segments sont combinés de manière que les joints bout à bout d'une rangée, sont à l'aplomb du milieu de chaque segment d'une autre rangée. Enfin , des ressorts à boudin c , c , sont enfilés sur des goujons horizontaux <5W,. goujons implantés sur le noyau j^,- ces ressorts , dis-je, se trouvent comprimés parleur élasticité; ils poussent à l'extérieur la rangée de segments et la forcent à s'appliquer constamment avec une parfaite précision contrée la paroi intérieure du cylindre dans lequel joue le piston , malgré l'usé gradiiel et du cylindre et du piston. On voit, dans la fig. 4? "^^ couvercle ee à écrou , lequel achève de consolider le système. La même fig. 4 nous montre la tige du piston qui a la forme d'un coin renforcé dans le bas A , en contact avec le noyau du pistori. Une clavette horizontale i serre la tige sur le noyaiu Cet assemblage est aussi simple que solide.

4l4 DYNAMIE.

Au-dessus de la fig. a, on a représenté, en c, c, d^ d ^ deux projections des boudins et des goujons sin" lesquels ils sont enfilés. Ces boudins sont fixés à vis dans le noy;Mi du piston;

La fig. 8 représente, sur une plus grande échelle, le mouvement du modérateur ou gommerneur Z=, Z , de la fig. i , pi, IX. Les sphères métalliques Z , Z, par l'effet de la force centrifuge , ainsi que nous l'avons expliqué, a*, vol., Méchaiti- QUE y VIP. leçon, tendent à s'écarter de Tarbre vertical BB , quand le mouvement de rotation de cet arbre, acquiert plus de rapidité; En s'écarlant de l'arbre , les sphères élèvent le manehon D, qui entoure l'arbre BB, et qui, par un collet inÉérieur, soulève la branche F An levier FF'. Par conséquent , là brandie F de ce levier s'abaisse;, ce qui fait tourner la manivelle G , et ferme de plus en plus la soupape S. Cette soupape à gorge s'ouvre, au contraire , à mesure que le mouvement se valentifr et que les sphères se rapprochent de leur axe de rotation.

Dans la pi. XI , les fig. 9 et 10 représentent, sur une grande échelle , deux projections de l'assemblage du balancier LL', fig. i, pi. Ix, avec la bièle qui transmet le mouvement aux volants. A , tète du balancier ; B, bièle se divisant eu deux branches i , 3 ; C , C , brides en fer embrassant chacune des branches de la bièle; D, D, coussinets en cuivre, maintenus par les brides C,C;

TREIZIÈME LEÇON. 4l5

E, axe (le rotation ; F, clavette servant à fixer les brides aux branches de la bièle , et à serrer plus ou moins les coussinets D contre Taxe E. J'ajouterai d'autres dé|ails sur la machine de Watt.

Sur le couvercle du piston , on place un entonnoir x^ fig- 1 1 p'- IX., en cuivre, communiquant avec l'intérieur du cylindre. Cet entonnoir est muni d'un robinet à sa partie inférieure. Lorsqu'on veut graisser les parois du cylindre : 1®. pour adoucir le frottement du piston; ao. pour intercepter le passage de la vapeur du dessus au dessous et réciproquement, on remplit l'entonnoir d'huile et on le bouche avec un couvercle qui ferme bien juste. Ensuite on saisit le moment où le piston est en haut de sa course; on ouvre le robinet de l'entonnoir, durant le temps nécessaire pour que l'huile qu'il contient tombe sur le piston , et coule sur sa surface , laquelle est inclinée du centre à la circonféreiïce. Dans la plupart des machines à vapeur, la disposition est telle que le volant est placé à quelques pouces de distance d'un mur qui sépare la machine du lieu où le mouvement est transmis. Alors, on prend quelquefois une précaution assez utile : elle consiste à fixer d'une itianière solide contre le mur, une plaque de fonte percée de plusieurs trous plaqçs sur un arc de cercle d'un rayon moindre que celui du volant. Quand on fait deç réparations à la ma-

4l6 DVNAMIE.

chine, on a souvent besoin de faire monter ou descendre le piston. Dans ce cas, au moyen de leviers qu'on implante dans les trous de cette plaque de fonte, et qu'on appuie contre les bras du volant, on parvient à faire tourner celui-ci facilement.

L'effet des machines à vapeur dépend essentiellement de l'effort que le piston peut exercer d'après l'action de la vapeur. Au moyen d'une espèce de baromètre à mercure appelé manomètre^ qu'on met en comipunication avec la vapeur que fournit la chaudière , on mesure la pression que cette vapeur exerce. Supposons qu'elle exerce i^'^°^,o35 par centimètre quarré, c'està-dire , qu'elle agisse à la pression d'une simple atmosphère. Si l'on multiplie le nombre de centimètres quarrés de la surface du pistou par i^'*"^ ,o336 , on aura la pressioa totale exercée sur le piston supposé immobile. En multipliant ce nombre par l'espace que le piston parcourt dans sa course complète , on aura le moment , l'effet dynamique produit par un coup de piston. Enfin , cet effet , multiplié par le nombre de coups de piston que la machine peut fournir dans un jour , donnera l'effet total journalier de la machine. Ces calculs ne sont , comme on voit , qu'un mode approximatif; puisqu'ils supposent que la vapeur agit également sur le piston , durant toute sa course, comme s'il était en repos.

Machines à çapeur à moyenne et à haute pression.

Arthur Woolf a fait servir avec succès la force de la vapeur à des pressions plus élevées que la simple pression de Tatmosphère. Le système qu'on lui doit mérite une description particulière. Sa machine présente deux cylindres au lieu d'un seul. Ces cylindres ont même hauteur; ils sont placés l'un à côté dé l'autre, et leurs axes sont verticaux, «comme l'axe du cylindre unique employé dans le système de Watt.

Désignons par les lettres C , c , fig. 4 1 pl« XIII , les deux cylindres dans lesquels se meuvent les pistons P, Pj que fait agir un niême balancier. Le cylindre c reçoit directement la vapeur motrice qu'il peut recevoir de la chaudière par les ouvertures a, ^. La partie supérieure du cylindre c, communique avec la partie inférieure du cylindre C, de même que la partie supérieure du cylindre C communique avec la partie inférieure du cylindre c. Enfin , le grand cylindre C a deux communications e , y, avec le condenseur^. Par un système de soupapes , on

peut ouvrir et fermer la communication de T. m — Dynam. ' 53

^l8 DVNAMIE.

cliaque conduit u^ b ^ ^ jf.9 ^vec les cylindres. Lorsqu'on ouvre la communication a de la chaudière avec le petit cylindre, la communication h , entre le bas du petit cylindre et le haut du grand , se trouve pareillement ouverte , ainsi que la communication/centre le fond du grand cylindre et le condenseur. Les trois autres | communications b^i^e^ sont fermées ; elles s'ouvrent, quand les trois précédentes se ferment. Enfin 9 il faut observer que les deux pistons montent et descendent en même temps. Supposons, par exemple, que tous deux soient parvenus au point le plus élevé de leur course, quand la vapeur ' commence à passer de la chaudière, par le tuyau a^ dans le cylindre c; elle pousse de haut en bas le petit piston; par cette même pression , la vapeur contenue sous le piston p^ passe par h , dans le grand cylindre , sur le piston P, qui se trouve ainsi sollicité à descendre comme le petit. Quant à la vapeur qui se trouve en dessous du grand . piston , comme elle ^st pressée par ce piston , elle se rend dans le condenseur , où l'attire d'ailleurs l'eau réfrigérante. Par ce moyen , les deux pistons arrivent au point le plus bas de leur course. Alors les communications a^ h^f^ se ferment , les communications b^iy e^ s'ouvrent, et TefiFet contraire est produit : de nouvelle vapeur passe d'abord de la chaudière sous le petit

piston , la vapeur qui se trouvait au-^dessus du petit piston^, pa^so sous le grand , qu'elle soulève; enfin la vapeur accumulée au-dessus du grand piston, se rend au côndertseur par Ta communication e^ jusqu'à ce que les pistons soient remontés et parvenus du point le pilds élevé de leur course.

Il faut remarqueir que le petit piston est poussé par la vapeur avec toute la fof ce de pression que cette vapeur peut avoir dans la chaudière; tandis que la vapeur qui passe du petit cylindre dans le grand , étant obligée d'occuper un espace plus considérable , agit en se dilatant^ et, par conséquent, comme si l'on profitait de sa force expansive. Si Ton considère quelle est la totalité de la vapeur condensée à chaque coup de balancier , on voit qu'on ne condense la vapeur que quand sa force élastique est employée d'uu^ manière utile, dans une grande partie dç sa détente : ce qui présente un grand avantage. Dans la machine de Watt, employée sans détente de vapeur, on consomme à chaque coup de. piston, un volume de vapeur égal au volume du cylindre, depuis le piston jusqu'à la basé infér rieure , quand le piston est au poipt le plus haut , et jusqu'à la base supérieure , quand il est au point le plus bas. Il y a donc , dans les machines de Woolf, une source d'économie remarquable , et qui nous explique la supériorité

420 DYMAMIfi.

d'effets utiles produits par les machines construites suivant un tel système.

Nous allons actuellement présenter des considérations exposées au sujet des machines à haute et à moyenne pression, dans un rapport rédigé pour l'Académie des sciences, au nom d'une commission (i) chargée d'examiner quels sont les avantages et les inconvénients que présente l'emploi des machines à vapeur à haute et à moyenne pression, spécialement sous le point de vue de la sécurité publique. Nous reprendrons ensuite la description des machines de Woolf, que nous ferons suivre de la description des machines de Trevithick et d'Évans.

Avantages comparés des machines à i^apeur.

« Au nombre des avantages reconnus des machines à pression élevée , on doit compter celui d'occuper le moins d'espace possible. Si 1 on veut suffire à la dépense d'une force donnée , il faut de moins grandes capacités pour contenir de la vapeur très-comprimée , que pour contenir de la vapeur dont la pression diffère trèspeu de celle dé l'atmosphère.

» Il suit de là que les machinés à pression élevée , toutes choses égales d'ailleurs , sont d'un

(i) Les membres de cette commissiou étaient MM. de LaplaoCt de Prony, Ampère , Girard et Charles DupÎDj rapporteur.

QUATORZIÈME LEÇON. fj^ll

emploi d'autaht plus avantageux que leô lieux où l'on doit s'en servir sont fnoins spacieux , et que le prix du terrain est .plus considérable.

» Si l'emploi des machines à haute presstoti présente des avantagea, c'est donc surtout dans les lieux où beaucoup d'établissements d'industrie et d'habitations particulières ne permettent à chaque établissement de prendre (ju'un espace peu développé, dans lequel on veut cependant faire agir une très-grande force pour produire des résultats importants.

» L'emploi des machines à haute pression est pareillement avantageux dans l'intérieur des mines, où l'an ne peut disposer librement que d'un espace beaucoup moindre qu'en plein air.

» Aussi voyons-nous que les machines à pressions élevées sont beaucoup employées dans les villes manufacturières , et dans les travaux des mines.

» Un second avantage deà machines à haute pression, plus grand encore que le premier, tient à l'économie de combustible , qui résulte des effets d'une température élevée.

» Nous pouvons démontrer cette économie , de la manière la plus positive , d'après l'état officiel et comparatif de l'effet des grandes machines à vapeur employées aux travaux des naines du comté de Cornouailles , en Angleterre.

» Pour se former une idée de l'importanco

4^^ DTNAMIE.

que les propriétaires et les exploltateurs des mines de Cornouailles ont dû mettre à ckercher les moyens d'augmenter le produit ^es machines «à vapeur, ainsi qu'à mesurer de la manière la plus précise l'effet des moyens propres à donner une augmentation de ce genre , il suffira de présenter cette observation : l'entretien et le service des machines pour épuiser l'eau dans une seule grande mine de charbon , coûtent annuellement la somm.e de u5.5oa livres sterling, c^est-à-dire environ 63o.ooo francs. i> Pour ces motifs , en 1811, plusieurs grands propriétaires des mines de cuivre et d'étain du comté de Cornouailles désirèrent connaître avec certitude le travail exécuté par leurs machines à vapeur. Ils convinrent d'adapter à chacune de ces machines, un compteur formé par un engrenage de roues , comparable aux engrenages d'horlogerie. Ce compteur fut disposé de manière que les aiguilles indicatrices marquaient, sur un cadran , le nombre d'oscillations du balancier de la machine à vapeur. L'établissement et la surveillance de ces compteurs furent donnés à im méchanicien digne de confiance. Le système entier de chaque compteur fut établi dans une boîte fermant à clef, afin qu'aucune autre personne que celle qui s'en trouverait positivement chargée ne pût déranger les ai-» guilies indicatrices.

» Pour toutes les machines ainsi munies d'un compteur on a tenu des états qui présentent : lO. Le nom de la mine; 2^. la dimension du cylindre , simple ou double , de la machine à vapeur employée à l'exploitation de cette mine; 3®. la pression supportée par le cylindre, en raison de sa surface , et la longueur du jeu du piston dans le cylindre ; 4°. le nombre d'étages de pompes ; 5°. la hauteur verticale de chaque étage ; 6^. la durée du travail ; 70. la consommation du charbon, estimée en boisseaux (1); 8°. l'étendue parcourue par le piston \ dans la pompe; ^^, le poids en nombre de livres (2) élevées à un pied (3) de hauteur par boisseau de charbon; lo^. le nombre des coups de piston par minute; 11®. le non> des constructeur^ de chaque machine, et les observations essentielles à faire sur cette machine.

.» C'est d'après ce beau cadre d'expériences faites sur la plus grande échelle désirable , qu'on a compare' l'efîet de *diverses espèces de machines à vapeur, depuis plus de dix années»

» Au mois d'août 1 8 1 1 , les machines employées dans les mines de Cornouailles , et soumises à l'examen dont nous parlons , élevaient

( I ) Un boisseau ras contient 35*»*-,a4> ou SS^^'^^^K-^oSa de charhon. (a) La livre anglaise Çavoirdupois) équivaut à 4^3 grammes. (3) Le pied anglais égale 3 décimètres et 5 millimètres.

/jV.4 DYNAMiE.

à un pied de hauteur 15.7G0.000 livres (awirdupois\ par boisseau de charbon consommé (i). >» Dès le mois de décembre de la même année, les perfectionnements dans le service des machines , ou dans quelques-unes de leurs parties , avaient porté le produit moyen total, de 15.760.000 liv. à 17.075.000 liv.

» Par suite d'améliorations du même genre , et par la construction de nouvelles machines plus parfaites que les anciennes , ce produit était, » En décembre 1 8 1 2 , de 1.8.200.000 liv. D En décembre 1814, de 19.784.000.

V En mai i8i5, de 20.766.000,

» On sera frappé sans doute de cette amélioration progressive, qui, dans le court espace de trois ans et demi, accroît de plus de trente pour cent le produit moyen des machines à vapeur , pour ime même quantité de combustible consommé. Depuis 181 5, le produit s'est encore augmenté par les perfectionnements apportés à la construction des foyers, des chaudières y et de toutes les parties dp mécbanisme. » Aujourd'hui Ton calcule que les machines de Watt, perfectionnées, élèvent, en consommant un boisseau de charbon, plus de trente millions de livres d'eau , à un pied de hauteur.

(1) Nous donnerons, page 436^ la réduction eomparée des rrsnltats que nous offrons ici , faite en mesures françaises.

QUATOtlZl|ll£ L{:ÇON. 4^5

» A côté de cette augmentation, nous devons placer celle qui résulte de l'emploi des miachtnes à pressions qui surpassent la pression simple. Ce sont les machines construites d'après le système de Woolf. D après ce système, on a fait pour la mine de Whealvor , en Gornouailles , une machine à double cylindre : le gtand cylindre a pour diamètre 53 pouces anglais, c'est-à-dire, i^^^'jSS; le petit a pour diamètre o'-^SiSS.

» Cette machine a élevé 49*9^dSa livres à un pied de hauteur, par boisseau de charbon consommé, tandis que le produit moyen des autres machines n'était que de iio479*35o livres élevées à la même hauteur.

» En i8i5 , deux machines de Woolf ont doniié pour produit moyen 46»a55.a5o livres élevées à cette hauteur.

» Un des inconvénients qu'on trouve aux machines à moyenne et à haute pression , c'est de diminuer de puissance par Fusé des parties les plus délicates de leur structure , et par la déperdition de vapeur qui en résulte. Tout en recon*» naissant la vérité d'une telle objection , il est juste de remarquer q^ie des perfectionnements récents, apportés à la construction des boites à vapeur, ont sensiblement diminué ce grave inconvénient.

» Nous avons puisé les résultats que nous rap- T. III. — Dynam. 54

^^6 DYNAMIE.'

portons sur les machines à vapeur employées aux mines de Cornouailles , dans la collection du Philosophical Magazine^ recueillie et publiée par le docteur Tilloch , membre de la société royale de Londres. Ces résultats s'y trouvent avec les attestations des propriétaires des mines et de l'inspecteur des machines à vapeur employées pour les épuisements. On peut voir aussi, dans les encyclopédies anglaises les plus récentes, des développements qui confirment les faits que nous venons de rapporter.

» Nous présenterions comme une dernière preuve de l'économie relative des machines à moyenne pression, sur les machines à simple pression , les quantités de combustible consommé dont le maximum est garanti par les fabricateurs de ces diverses machines , si l'on pouvait être certain que l'unité de puissance qu'on appelle^rc^ d'un chenal est la même pour les deux espèces de machines; alors il ne resterait aucun doute si l'on donnait une égale confiance aux tarifs publiés par les deux plus grands ateliers où l'on fabrique, en France, des machines à vapeur, suivant l'un et l'autre système.

w II serait à désirer qu'on adoptât pour unité de mesure de la force des machines à vapeur, au lieu d'une indication vague et mal définie, un poids constant élevé à une hauteur déter-

QTJATORZIÈllE LEÇON. 4^7

minée (i): quantité d'action qu'on désignerait . très-couTenablement par le nom de dyname. . Alors l'efîet utile de la machine serait connu f. par la simple indication du nombre de dyname^ L ^e sa force produit; et l'on pourrait toujours ^ s'assurer qu'une machine à vapeur possède tel ^ degré de puissance , en faisant supporter à son ^tpiflton une pression sufûsante et déterminée, ^■Diiis en comptant l'espace que le piston fait parcourir à ce poids, durant une seconde.

I » Quant à la mesure de la tension de la vanr, en lui donnant pour imité la pression de mosphère, i) faudrait constamment rapporter I pression à celle qu'indique une colonne ' ométrique de 76 millimètres de hauteur , *■ température de la glace fondante.

a revenant au premier objet de notre rap-

^ d'après tous les détails où nous venons

', nous croyons pouvoir conclure comme

d'expérience irrécusable , qu'il y a

nie à prendre pour force motrice la va-

élevée à une température qui surpasse

i(sieurs unités , celle qui correspond à la

^pression de l'atmosphère. Mais jusqu'à

me convient-il de porter la tension de

B propoiilitin de M. de Proiiy, une commission s'i'sl IFOMte qucMioD importante; elle vient de préaentaib). l'Académie, Voyez XV'. leçon, page

4!l8 DYICAMIÉ.

la Tapeur ? quelle est la loi mathématique qui donne le produit des machines à vapeur , en fonction de la température et des tensions qui en résultent ? C'est ce qu'on ne peut pas encore décider d'une manière rigoureuse , par la seule théorie.

» Des expériences nouvelles , faites avec soin , accompagnées de calculs convenables pour donner les unités qui nianquent aux évaluations , et la valeur de chaque espèce de déperdition de chaleur et de mouvement, pourront seules donner à la théorie un complément qui lui manque et qui fasse concorder numériquement ses résultats définitifs ^ avec l'action réelle des machines à vapeur, pour les différents degrés de pression.

» Quant à présent, il nous suffit que des expériences , faites en grand et durant plusieurs années , aient montré , d'une manière positive , qu'on trouve une économie considérable, dans l'usage de machines où la vapeur supporte une pression supérieure à celle de deux attno«« sphères , pour fixer nos idées à l'égaixl de l'avantage des pressions qui sont âu-dessus r|e la pression simple.'

n Jusqu'ici nous n'avons comparé les machi* lies à simple pression qu'avec les machines à moyenne pression : comparons-les maintenant avec les machines à haute pression ^ qui, comme

QUATORZIÙME LEÇON. 4^9

on sait , ont pour caractère de fonctionner sans condensation de vapieur.

» En Angleterre M. Trevithick , en Amérique M. Olivier Évans , ont les premiers exécuté des machines à haute pression.

» A«u Pérou I plusieurs des mines les plus riches tombaient en décadence , et quelques-unes devenaient inexploitables^ par l'impossibilité de les assécher au moyen du travail de Thomme* Dans cet état de choses , le directeur général des mines eut l'idée de s'adresser à M. Trevithick pour obtenir des machines à haute pression , propres à l'épuisement des eaux dans ces mines précieuses« En peu de mois , neuf de ces machines furent construites t dans le sud de l'Angleterre , et portées au Pérou , vers la fin de i8i4«

» Elles y rendirent de tels services , que le trésorier de cette province proposa d'élever à M. Trevithick une statue en argent , comme un monumenl: de la reconnaissance du nouveau monde.

i> Parlons maintenant des machines à haute pression qui sont dues à l'invention d'Olivier Évans. Cet habile ingénieur en a construit un grand nombre qui toutes ont présenté des économies considérables dans la consommation du combustible.

» A Philadelphie, lorsqu'on remplaça Ja machine à simple pression qui servait pour élever

43o DYNAMIE.

les eaux nécessaires à la consommation de la ville f par une machine à haute pression construite d'après le système d'Olivier Évans , l'économie* du combustible seul fut de 85 francs par jour : ce qui fait plus de 3o.ooo francs par an. Ce fait est cité par M. Partington , dans son Histoire des machines a vapeur. Il est fâcheux que M. Partington ne donne ni la quantité totale des eaux élevées, ni l'élévation de ces eaux , ni le poids du combustible employé pour.pro-^ duire cet effet.

» Heureusement M. Marestier a rapporté , dans ses mémoires sur la marine des États-Unis d'Amérique y les particularités essentielles au fait que nous citons. La machine établie k Philadelphie élève, en vingt-quatre heures, plus de vingt raille tonneaux d'eau à 3o mètres de hauteur, et consomme par jour 43 7 stères de bois. La machine à haute pression qui produit ces résultats n'a coûté que i!23-ooo francs; tandis qu'une machine de même force et à sim^ pie pression, dit M. Marestier, aurait coûté 200.000 francs pour la faire exécuter en Amérique , ainsi que la première.

» Les machines d'Évans font travailler la vapeur sous une pression . de huit et même (le dix atmosphères. Un grand nombre de ces machines sotit construites en Amérique, où elles rendent des services essentiels.

QUATORfcl|:ME LEÇON. 53f

» Le congrès des États-Unis ayant fait en i8i4 un rapport sur les progrès des arts utiles, dans les États de l'Union, Olivier Évans fut cité dans ce rapport comme un des bienfaiteurs de son pays. Le congrès voulut lui donnner un autre témoignage solennel de sa reconnaissance , en lui accordant , par une faveur spéciale , là prolongation, pour dix années (i) , du brevet d'invention relatif à ses machines à haute pression ; faveur pareille à celle que Watt et Boulton avaient obtenue du parlement d'Angleterre , pour leurs machines à simple pression.

» L'usage des machines à pression élevée , comme nous l'apprend M. Mares tier dans son voyage en Amérique, s'est multiplié de plus en plus aux États-Unis. D'après les renseignements que l'un de nous a pris auprès de personnes dignes de toute confiance, l'usage dé ces machines, loin de se restreindre , s'étend au contraire dans la Grande-Bretagne.

» L'emploi de la vapeur condensée est une industrie encore dans l'enfance; et, malgré l'importance des services qu'elle a déjà rendus , on doit considérer cette industrie comme bien éloi* gnée des services quelle rendra, quand on connaîtra mieux l'art de tirer parti de ses eftets. »

Il est juste de dire que Hornblower avait

(ï) De i8t5 à i8îi5.

[\il DYNAMIE.

pris, dès 1781 , un brevet d'invention pour une machine à vapeur agissant avec deux cylindres à la simple pression de l'atmosphère , et dans l'intention de faire servir la vapeur introduite dans le premier cylindre, en la taisant détendre de manière à remplir le second cylindre.

En 1804 9 Woolf a repris la même idée; mais*, au lieu d'employer dans son premier ' cylindre de la vapeur fournie par la chaudière , à la température de 100 degrés, ou à la simple pression d'une atmosphère ^ il s'est servi de vapeur élevée à plusieurs atmosphères : ce qui lui a donné le moyen de produire une détente beaucoup plus considérable , et d'obtenir un effet utile beaucoup plus avantageux que celui qu'on pouvait attendre du méchanisme de Hornblower. Ce n'est pas que les calculs donnés par Woolf ne soient fort-erronés en principe* A mesure que la température s'élève elle produit des pressions beaucoup moins fortes que Woolf ne le suppose.

Mais , quoique Woolf se soit considérablement trompé , ainsi que l'avait fait Homblower, ainsi que l'ont fait Évans et Trevitfaidk » 3ur les avantages de sa machine, il ne s'ensuit point pour cela que cette machine n'ait pas un avantage réel , et cet avantage est démontré par le tableau que nous avons rapporté , XIII®. leçon , p. 378, sur la force produite par la vapeur éje-

vée à une chaleur qui correspond à une pression (le plusieurs atmosphères , et ensuite par la dé* tente de cette même chaleur.

Dans le système de Woolf, comme dans le sjrstème de Watt, il faut toujours retrancher de la pression produite par la vapeur motrice, la résistance de pression duc à la vapeur imparfaitement condensée; résistance dont on aura la valeur dès que Ton connaîtra la température à laquelle s'opère la condensation.

On doit à Woolf d'autres améliorations de son système, afin d'empêcher la déperdition de la chaleur. Pour prévenir cette déperdition il entoure ses cyUndres d'une enveloppe; puis il introduit de la vapeur entre cette enveloppe el ces cylindres , afin que l'extérieur des cylindres ne soit pas exposé à l'action immédiate de l'air extérieur, et n'éprouve pas une aussi grande déperdition de force motrice par l'effet du refroidissement.

On a proposé de fournir la vapeur qu'on fait circuler autour des cyhndres dans l'enveloppe dont nous venons de parler, par le moyen d'une chaudière et d'un foyer séparés; ce qui peut présenter un avantage d'économie.

Woolf a remarqué que les machines de Watt pouvaient être améliorées en y appliquant son système de vapeur comprimée lors de sa production et dilatée dans son action. Il suffit pour

T III. — Dynam. 55

434 DYNAMIE.

cela de donner plus de force à la chaudière ainsi qu'à l'enveloppe du cylindre , et de proportionner la structure et les dimensions des soupapes , de manière que la vapeur qui vient de la chaudière arrive graduellement dans le cylindre, par un passage qui s'élargisse de plus en plus. Par ce moyen la vapeur fortement comprimée a le temps de se dilater avant d'arriver sous le piston, et ne le frappe pas avec une impétuosité dangereuse pour la machine.

On ne doit faire entrer ainsi qu'une quantité de vapeur, telle qu'après sa détente elle remplisse toute la capacité du cylindre. Donc, il faut dans ce système , fermer la soupape d'admission de la vapeur, bien avant que le piston n'ait atteint le terme de sa course. Il est facile de calculer à quelle hauteur il convient que le piston parvienne , au moment où la soupape doit être fermée.

Cette modification ofifre une analogie évidente avec celle que Watt même a fait subir à l'usage de sa machine par l'expansion de la vapeur , pour une détente au-dessous de la pression d'une atmosphère. Il y a seulement l'addition que nous avons fait remarquer, laquelle a pour effet de diminuer graduellement l'ouverture de la soupape à vapeur , lorsque le piston descend , au lieu de s'arrêter complètement à un certain point de la descente; disposition qui a l'a-

vaiitage de rendre Faction de la machine plus uniforme*

Woolf a pris ensuite un nouveau brevet d'in» vention pouf chauffer la vapeur dans le cylindre même où elle travaille. En i8jo, il prit un troisième brevet pour perfectionner le précédent et prévenir toute perte de la vapeur par son échappement entre le cylindre et le piston. A cet effet, il ne permet pas à la vapeur d'agir sur un piston, mais sur un fluidie tel que Thuile ou quelque métal liquide , ht vapeur étant introduite dans une capacité isolée du cylindre et du piston avec lesquels elle communique par un conduit rempli du liquide dont nous venons de parler. Ces diverses modifications sont plus ingénieuses que réellement applicables.

En i8i5, denx grandes machines à vapeur furent construites dans le comté de Cornouailles, aux mines conques sous le nom d^ Wheal-Yor et Wheal-Abraham , pour élever des eaux. Ces deux machines sont celles que nous avons citées dans le rapport mentionné, page 425. Dans ce même rapport, nous avons présenté les poids d'eau élevés par les machines , en mesures an • glaises. Nous allons maintenant les réduire en mesures françaises, et nous évaluerons en imités dynamiques le produit de ces machines* Nous formerons ainsi le tableau suivant :

DYNAMIE.

LIVHKS I)'E.\U