DY£fAMIE

Voici quel est Fétat général de la machine , fig^%3i pi. IX.

Y, pompe à épuisement représentant IWet utile de. |a machine et jouant |)âr. l'action du balancier PCQ. B9', cylindre* X, piston dont la xpontée et 1^ descente , font osciller le balan • qierjVCQ. . .

A y chaudière qui doit conduire - la vapeur

tantôt au-dessus, tantôt au-dessous du piston X,

%par le tpyaji; b^ à ti^versdeus. soupapes T et T.

Le cylindre BB' est fermée eii haut et en bas, par des plaques de fer solidement jvissée^ au contour de ce cylindre.

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

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

, Quand le piston arrive au point le plus bas de sa course, la soupape supérieui:e 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 l'équipage

suspendu au bras CQ du balancier, l'emporte, et soulève 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 cpnséquent, cette vapeur n'influe nullement sur le balancen^^ent du levier PCQ.

.. Lorsque le piston X est parvenu 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 le 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 cori' denseur : le seul qui nous reste à décrire.

Cet appareil présente un tuyau i^zKL , qui continue par le bas du tuyau V, et forme deux coudes R 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 yv pénètre la branche i d'un syphon , dont l'autre branche j est plongée dans l'eau réfrigérante que contient le bassin £.

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

4o6 DYNAHIE.

Cela posé, dès que la soupape T' se-fernië , la soupapey s'ouvre, l'eau réfrigérante monte par la branche z du syphon et jaillit vers la vapeur contenue dans les capacités B', V et V. Cette eau condense la vapeur et retombe en pluie vers le fond u$ elle ouvre une soupape m, et passe dans la partie z : il passe, en même temps, de la vapeur non condensée et de l'air attndspbérique dégagé de l'eau réfrigérante.

Ce passage est facilité par la pompe 'aspirante K, dont le piston s'élève quand le pîston 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 , Feau réfrigérante, l'air qui s'est dégagé de cette eau, et la vapeur non condensée à une température d'environ 4o®> passent en 2, 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 l'eau 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 w, 2, passent en dessus du piston K, pour être

ensuite refoulés en L , lorsque le piston K remontera..

La seconde pompe aspirante et foulante Z , fait ensuite. passer Feau 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 Teau , s'échappe par le tuyau. / , avant que l'eau du réfrigérant ne descende dans la chaudière.

Des moyens particuliers sont employés pour diminuer à volonté l'ouverture de la soupape y , çt, par là, modérer la rapidité de la condensation 4e 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 mé-' chanisme de la machine à vapeur à double effet, fig, I, pU 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 , C'G', qui ont naême axe, et tels, par conséquent , que C'C^. enveloppe ÇG Par le méchanisme d'un tiroir T qui peut mont^ et descendre , et par les ouverture^ 2^ y y , la vapeur passe alternativement en

4o8 DTNAMIE.

dessus et en dessous du piston F, qu'elle contraint tour à tour de descendre et de monter; ce |l>iston^ est invariablement fixé à une tige verticale / laquelle transmet. son mouvement , au majern:^ d'un parallélogramme LMNO, à un levier LH^ qui se meut dans un plan vertical, autour d'an axe horizontal a. Ce levier monte et descend avec le piston P^ Sa branche L' fait alternative- . ment monter et descendre une bièle inflexible F qui fait tourner la manivelle G autour d'un ^ axe horizontal Y. Ce même axe Y , porte no volant Y V, qui sert à transmettre- le mouvement avec régularité. Enfin, l'axe Y transmet Taction de la machine à vapeur, à ce qu'on appelle V 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 im mouvement cilpcùlaire et continu tel que celui du volant VV et de l'arbre de couche mû par l'axe Y.

Nous allons maintenant ;expliquer comment 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 côté opposé est soustraite par Teâet de la condensation.

La fig. I de la pi. IX représente pour la machine à double effet , une section faite paraU

lètemenl: au plan du grand levier Lt.' et du ▼olabt VV.

Par rexplîcatîbn de la pi. Vin , nous connaissons la manière dont la vapeur est produite; 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 C'C, ayant meitie axe que le cylindre CC , lui sert d'enveloppe : c'est entre ces deux cylindres que la vapeur arrive de la chaudière et par le tuyau f de la fig. I , pi. VIII.

On voit en T, fig, r, pi. IX, ce qu'on appelle le tiroir. C'est; un demi-cylindre vertical et créai: ^ ^uii joiie dans un eraboitement de Tnéme forme et dont on voit sur une plus grande échelle , pi. X , le plan T, fig. a , et l'élévation , fig. a et b. Entre le tiroir et le cylindre extérieor ou enveloppe €/C\ est un vide par lequel s'effectue un passage alternatif de vapeur, que nous allons expliquer.

Dans la fig. i , pL IX, et la fig. a, pi. X , le tiroir est monté le plus haut possible. Dans' la fig. ^, pl.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 in. — Dtham. 62

410 DYNAHIE.

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 faire descendre le piston. Dans cette position du tiroir, le has du cylindre est en cominqnication ^ par les ouvertures p et v\ avec le tuyau f", fig. 1 , pi. IX, qui mène au réfrigéraiit ou condenseur, Alors la vapeur introduite sous le piston se condense, et le piston descend.

Quand le piston arrive au ba^ de sa course, le tirQir remonte et prend la position qu'indique la fig ^, pi. X. La vapeur qui vient de la chaudière et passe par S, descend en v sbus le piston qu'elle tend à faire remonter. Au contraire ^ la vapeur accumulée sur le pistqn descend par u et Iç milieu T du tiroir, jusqu'en D'', pour se rendre par / dans le condenseur. Alors le piston remonte.

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

II faut dire , à présent , de quelle manière on £iit alternativement monter et- descendre le tiroir T. On place un excentrique E, fig. I , pi. X, sur l'axe Y du vplant; un collier métallique dans lequel peut tourner cet excentrique est fixé au triangle MNM. Le sommet N de ce triangle est boulonné avec un levier coudé NPQ. P représente un axe fixe autour duquel ce le-

vier tourne qaand l'excentrique tourne avec le volant. L'excentrique Êiit tour à tour avancer et reculer le triangle MNM , ce qui doDne 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 T, fig. a^ b. Lorsque le volant fait un 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 régularité.

Passons à la partie du méchanisme relative à la condensation de la vapeur. On remarque un levier liorizontal /, fig. i , pi. IX, dont l'extrémité fait alternativement mcwater et deseen^ dre une tige verticale / , 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 pcHnpe est mise en mouvement par la partie ON du parallélogramme LMNO; par conséquent, les deux pistons P' et /;, montent et descendent en même temps.

Xtans la machine à double effet, comme dan»

4l^ DTMAMIE.

la machine à simple effet, Teau réfrigérante^ après avoir absorbé la vapeur , puis être retombée de R en K\ est élevée par une première pompe p et par une seconde p\ . La fig- I présente une modification qui mérite d'être remarquée. C'est un conduit j^, dans lequel passe l'air et l'eau réfrigérante, aspijés par la pompe/?. L'air, en soulevant le dapet/') se dégage librement L'eau réfrigérante , purgée 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 />"/>", sert pour aspirer de l'eau fraîche , et remplir un réservoir R qui £qiornit en e l'eau destinée au réfrigérant.

La pi. XI offre , sur une plus grande échelle, divers détails importants de la machine de Walt, représentée fig. 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 jf , 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 , L , représentés en grand , fig. 5 et 6.

TRElZtàMB LEÇON. 4l3

Une iKHte à étonpe M , laisse passer avec précision la tige du piston/)/?.

Lès fig. I, 2, 3, 4t ^6 '^ pl- ^ï? présentent les détails de la structure d'un piston métallique. Ce piston est eomposé 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 doublés rangées de segments sphériques ab ^ab^ dont la coupe est repi*ésentée dans la fig. 4 9 l'élévation dans les fig. I et 3 , et le plan dans la fig. a. 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 dd ^ goujons implantés sur le noyauj^^; 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 contre la paroi intérieure du cylindre dans lequel joue le piston , malgré l'usé graduel et du cylindre et du piston. On voit, dans la fig. 4j un 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 piston. Une clavette horizontale i serre la tige sur le noyao. Cet assemblage est aussi simple que solide.

4l4 DYKAMIE.

Au-dessus de la fig. a, on a représenté, en c, c', d^ d^ deux projections des boudins et des goujons sur lesquels ils sont enftlés. Ces boudins sont fixés à vis dans le noyau du piston.

La fig. 8 représente, sur une plus grande échelle , le mouvement du modérateur ou gous^erneur 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. , Mécha-ki- QtE , VIP. leçon , tendent à s'écarter de Farbre vertical BB , quand le mouvement de rotation de cet arbre acquiert plus de rapidité. En s écartant de l'arbre, les sphères élèvent le manchon D , qui entoure l'arbre BB, et qui , par un collet inférieur, soulève la branche F' du levier FF'. Par conséquent, la branche 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 ralentit et que les sphères se rapprochent de leur axe de rotation.

Dans la pi. XI, les fig. 9 et ib 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 , tête du balancier ; B , bièle se divisant en deux branches i , 2 ; C , C , Brides en fer embrassant chacune des branches de la bièle; D, D, ' coussinets en cuivre, maintenus par les brides C,Cç

E, axe de rotation ; F , clavette servant à fixer les brides aux branches de la bièle , et à serrer plus ou moins les coussinets D contre l'axe £.

J^ajouterai dautres détails sur la machine de Watt.

Sur le couvercle du piston , on place un eur tonnoir Xy fig. i , pi. 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 : i«. pour adoucir le frottement du piston ; a^. pour intercepter le passage de la vapeur du dessus au dessous et réciproquement, on remplit renlonnoir 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 circonférence. 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 manière solide contre le mur, une plaque de fonte percée de plusieurs trous ' place's sur un arc de cercle d'un rayon moindre que celui du volant. Quand on fait des réparations à la ma^

/||6 DYNAHIE*

chine I on a souvent besoin de fiiire monter ou descendre le piston. Dans ce cas, au moyen de leviers qaon 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 baronlètre à mercure appelé manomètre, qu'on met en communication avec la vapeur que fournit la chaudière , on mesure la prèssion 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 piston par i^'°^,o336 , on aura la pression totale exercée sur le .piston supposé immobile. En multipliant ce nombre par l'espace que le piston parcourt dans sa course complète, on aura \it 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 foprnir 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 vapeiir agit également sur le piston , durant toute sa caiirse, comme s'il était en repos.

UlDYNAMir..

pi.inil.i3'ri.K(;o\".

/||6 DYNAHIE*

chine » on a souvent besoin de Êiire monter ou c]escendre 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 baronlètre à mercure appelé manomètre, qu'on met en communication avec la vapeur que fournit la chaudière , on mesure la pression que cette vapeur exerce. Supposons qu'elle exerce i *'""*, o3 5 par centimètre quarré, c'està-dire y qu'elle agisse à la pression d'une simple atmosphère. Si l'on multiplie le nombre de centimètres quarrés de la surface du piston par i^'°^,o336 , on aura la pression totale exercée sur le .piston supposé immobile. En multipliant ce nombre par lespace que le piston parcourt dans sa course complète, on aura U; 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 foprnir 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 vapeiir agit également sur le piston, durant toute sa course, comme s'il était en repos.

lU.DYNAMIK. J Pl.Viri. ISi^LK^OS.

m. DYNAHIE.

PI.IX. n^TLEÇON.

in.nYNAMlF., PI X. 13^I.r.Ç0N

[>yNAaLlE.

Machines h vapeur a moyenne et a haute pression.

Arthur Woolf a fait servir avec succès lia force de la vapeur à des pressions plus élevées que la simple pression de l'atmosphère. Le système qu'on lui doit mérite une description particulière. Sa machine pre'sente deux cylindres au lieu d'un seul. Ces cyliniires ont même hauteur; ils sont placés l'un à côté de 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 ? pi- XIII , les deux cylindres dans lesquels se meuvent les pistons P, /7, que fait agir un même balancier. Le cylindre c reçoit directement la vapeur motrice qu'il peut recevoir de la chaudière par les ouvertures a^ b. 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 là partie inférieure du cylindre c. Enfin , le grand cylindre C a deux communications^ , y, avec le condenseur. Par un isystème de soupapes , on peut ouvrir et fermer la comniunication de '

T. m. — Dynam. 53

4l8 DTNAMIE.

chaque conduit a^b ^ ^ yfj avec les cylindres. Lorsqu'on ouvre la communication a de la chaudière avec le petit cylindre, la communication h y entre le bas du petit cylindre et le haut du grand, se trouve pareillement ouverte, ainsi que la communication y* entre le fond du grand cylindre et le condenseur. Les trois autres communications b^i^ej sont fermées; elles s'ouvrent, quand les trois précédentes se ferment. Enfin, 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 cylindrée; elle pousse de haut en bas le pçtit piston; par cette même pression , la vapeur contenue sous le piston /;, 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 est 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^i^ e^ s'ouvrent, et l'ejBfet contraire est produit : . de nouvelle vapeur passe d'abord de la chaudière sous le petit

piston 9 la vapeur qui se trouvait au*desstts du petit piston*; passe sous le grand , qu'elle soulève; enfin la vapeur accuitiulée au-dessus du grand piston, se rend au condenseur par la communication e, jusqu'à ce que les pistons soient remontés et parvenus au point le plus élevé de leur courfce«

Il faut remarquer que le petit piston est poussé par la vapeur avec toute la force 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 Ton profitait de sa force expansive. Si l'on considère quelle est la totalité de la vapeur condensée â chaque coup de balancier , on voit qu'on ne condense la vapeur que quand sa foi^ce élastique est employée d'une manière utile, dans une grande partie de 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 base inférieure , quand le piston est au point 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 remarqiiablc , et qui nous explique la supériorité

4aO DTMAMIK.

d'efFets utiles produits par les machines cou* struites suivant un tel système* '

Nous allons actûell^nent présenter des em^ sidérations exposées ail sujet . des. xn»;hi!its à haute et à moyenne pression , dans un ràp^ port rédigé pour l'Académie deft seiedces, ad nom d'une commission (i) chargée d'exsmiivef quels sont les avantages et les inconténients qae pr^ente l'emploi des machines à- vapeitf à haute et à moyenne preasion^^ spécialenièât sous le point de vue de la ^curité puhl|qtiéi Nous reprendrons ensuite .1^ deâcaription 4f» machines de Woolf, que, nous fetx>nft suivie de la description des machines, de Trerîthick et d'Évans.

Ai^ntages comparés dès machines à vc^eùr,

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

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

(i) Le& membres de cette éommîssîoti étatenrt MM. de Laplace » de Prony, Ampère, Girard et Charles Dupio^ rapporteur.

emploi d'aotàtit plus avantageux que les lieux où i^on doit s'en servir sont moitié spacieux , et que le prix du terrain est plus considérable. . n Si l'emploi des machines à haute pféssioh présente des avantages, cest donc surtout dans ies lieux où beaucoup d'établissements d'industrie et d'habitations particulières ne permettent à chaque établissement de prendre qu'un espace^ peu développé, dftns' lequel oii vëuir cependant faire ^r tine ti^s-^grande force pour .produire des rééditât^' importants.

<. x»:liemploi des mathities à haute pfe^Bsion est :pateillement avantageux dans l'intérieur des raines ,^ où l'on ne peut disposer librement que d'nn espaee beaucoup moindre qu'en plein àîr.

» Aussi iroyôns-noUs que lesf machines à pres- -sions élevées sont beaucoup employées dans les villes manufacturières , et dans les travaux des niines*

. j^ Un second ^avantage des machines à haute pression^ plus graud entiote que le premier, tient à l'économie de comfbustible , qui résulte des effeJtS' d'une température élevée.

» Nous pouvons démontrer cette écononiie , de la manière la plus positive, diaprés l'état bfficiel et comparatif de l'effet des grandes machiner à vapeur employées aux travaux des mines du comté de Gornouailles , en Angleterre.^

» Pour se former une idée de l'importance

4^^ DTNAMIE.

que les propriétaires et les exploitateurs des mines de Coraouailles ont dû mettre à ckercber les moyens d'augmenter le produit des 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 somme dé u5.5oo livres sterling, c'est-à-dire environ 63o.oooiraDCS. yi 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 machiaes 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 forent donnés à un 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 aiguilles indicatrices.

» Pour toutes les machines ainsi munies cFun compteur on a tenu des états qui présentent : ]0. 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; dp. la pression supportée par le cylindre , en raison de sa sur&ce , et la longueur du jeu du piston dans le cylindre ;« 4^. le nombre d'étages de pompes ; 5o. la hauteur verticale de chaque étage ; 6^. la durée du travail ; 70. la consommation du charbon^ estimée en boisseaux (i); 8^. l'étendue parcourue par le piston , dans la pompe; 9®. 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; H9. le nom des constructeurs de chaque machine , et les observations essentielles k &ire sur cette machine.

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

» Au mois d'août 181 1, les machines employées dans les mines de Comouailles , et sou* mises à l'examen dont nous parlons , élevaient

( I ) Un boisseau ras contient 35^*'-yi4^ ou 38^*'°8'^o5i de charbon, (a) La livre anglaise (/tyoirdupois) équivaut à 4^3 grammes. ^3^ Le pied anglais égale 3 décimètres et 5 millimè^es.

4'i4 ' DYNAMIG.

à un pied de hauteur 1 6.760.000 livrca (at^ir^ dupoU)j par boisseau de diarbon coDSomm0(i). » Dès le mois de décembre de la méine année, les perfectionnements dans le service des ma* chines , ou dans quelques<^unes de lepni parties, avaient porté le produit moyen total, de 15.760.000 Uv. à 17.075.000 har," -

D.Par suite d'améliorations du même genre, et par la construction de nouvelles machines plqs par&ites que les anciennes , oe produit était, ]> £n décembre 1 8 1 2 y de id. 200.00a Ut. j»£n décembre 18 14 9 de i9.784*ooo« i«£n mai i8i5, de ao.766.poo.

., D.On sera frappé sans doute dn cette améik)ratiop progressive, qui, dans le xx>urt espace de trois s^x^^ et demi, accroît de plus de trente pour cept le produit moyen des machinées à vapeur, pour une même quantité de combustible consommé. Depuis 1815, le produit s'est encore augmenté par les perfectionnements apportés à la construction des foyers , des cbau* dières , et de toutes les parties du méchanisme. » Aujourd'hui Fon 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.

(n) Nous donnerons, page 436> la-rédnctioB comparée des résultats que nous offrons ici , faite en mesures françaises.

QUATOEZIÈME LEÇOH. 4^5

» A côté de cette augméntaticHi, nous devons placer celle qui résulte de l'emploi des machines à pressions qui surpassent la pression simple. Ce sont les machines construites d'après le système de Woolf. D après ce système, on a ^it pour la miné de Whealvor , en Comouaillesy une machine à double cylindre : le grand cylindre a pour diamètre 53 pouces anglais, c'est-irdire ^ l'^^SS; le petit a pour diamètre o"^,i35.

» Cette machine a élevé 49-98o.8dïi livres à un pied de hautalr, par boisseau de charbon consommé^ tandis que le produit moyen des $mtrés machines n'était que de :io.479-35o livres élevées à la même hauteur.

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

D 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. Tafft en recon^ naissant la vérité d'une telle objection , il est juste de remarquer que 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. iti. — DruAM. 54

4a6 DYNAMIfi*

portons sur les machines à vapeur employées aux mines de Comouaiiles, dans la collection dû PhilosophiccU 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 Finspecteiir des machines à vapeur employées pour les épuisements. On peut voir aussi, dans les encyclopédies anglaises les plas récentes, des développements qui confirment les faits que nous venons de rapporter.

» Nous présenterions cftnme 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 Ton pouvait être certain que Tunité de puissance qu'on appelle^/r^ d'un chei^al est la même pour les deuK espèces de machines; alors il ne resterait aucun doute si l'on donnait une égale confiance aux tarifs publiés par les deux plus grands at^lbrs où l'on fabrique, en France, des machines à vapeur, suivant l'un et l'autre système.

M 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-

QUATORZIÈME LEÇOÎf. 42^

ininëe (i): quantité d'action qu*ot| déâignerain très-convenablement par le nom de dynamé. Alors leflët utile de la machine serait connu par la simple indication du nombre de dyname^ que sa force produit; et Vôn pourrait toujours s'assurer qu'une machine à vapeur possède tel degré de puissance , en faisant supporter à son piston une pression suffisante et déterminée , puis en comptant l'espace que le piston f^it par-» courir à ce poids, durant une seconde.

X Quant à la mesure de la tension de la va<^ peur,: en lui donnant pouruiiitéla pression de l'atmosphère, il faudrait constamment rapporter cette pression à celle qu'indique une colonne barométrique de 76 millimètres de hauteur, à la température de la glace fondante.

» £ii revenant au premier objet de notre rap-i port^ d'après touâ les détails où nous venons d'entrer, nous croyons pouvoir conclure comme d'un fait d'expérience irrécusable, qu'il y a économie à prendre pour 4Force motrice la vapeur élevée à une température qui surpasse de plusieurs unités, celle qui correspond à la simple pression* de l'atmosphère. Mais: jusqu'à qu^l terme convient-il de porter la tension de

(i) Sur la proposition de M. deProny, une commission s'est occupée de cette question importante; elle vient de présente»son rapport à l'Académie. Voyez XV^ leçon, page

4a8 DYRAMIfi.

h, yapeur ? quelle est la loi mathématique qui donne le produit des inaebiiies à yapeur , en jonction de la température et des tensions qui en résultent ? C'est ce qu'on ne peut pas encore dépidetr d'une manière, rigotii^use, par la seule théorie.

» D^ expériences nouvelles » £sdtes avec soin, accompagnées de- calculs convenables pour donner les unités qui manquent aux évaluations , et la valeur de chaque espèce de déperdition de chaleur et de mouvement, pourront seules donner à la théorie un complément qui kii 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, fisiites 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 atmoapbères , pour fixer nos idées à l'égard de l'avantage des pressions qui sont au-dessus de la pression simple.

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

QUATORZIÈME LEÇOff. 4^9

011 ^tfXWt pour caractère de fonctionner sans conclensatioii de vapeur.

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

» Au Pérou ^ plusieurs des mines les plus riches tombaient en décadence , et quelques-unes de* venaient inexploitables, par l'impossibilité de les assécher au moyen du travail de l'homme. 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 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 ]^. Trevithick une statue en argent , comme Un monument de la reconnaissance du nouveau mopde.

a 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 éco-* nomies considérables dans la consommation du combustible.

V A Philadelphie, lorsqu'on remplaça la machine à simple pression qui servait pour élever

43o dyuamie.

les eaux nécessaires à la consommation de la ville y par une machine à haute pression construite d après le système d'Olivier Évane , l'économie du combustible «eul fut de 95 francs par jour : ce qui fait plus de 3o.ooo francs pan* an. X> fait est cité par M. Partingtan , dans son Histoire des machines a wipeUr. It est fâcheux que M. Partington ne donne ni la quantité to-* taie des eaux élevées^ ni l'élévation de ces eaux, ni le poids du com))ustible employé pour produire cet effet.

» Heureusement M. Marestier a rapporté , dans ses mémoires sur la marine des États-Unis d'Amérique ^ les particularités- essentielles au £sdt que nous citons. La machine établie à Phi-* ladelphie 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 isS.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 là vapeur sous une pression de huit et même de dix atmosphères. Un grand nombre de ces machines sont construites en Amérique, où elles rendent des services essentiels,

QUATORZIÈME LEÇON. 53l

D Le congrès des États-Unis ayant fait en i8i4 un rapport sur les progrès des arts utiles^ dans les États de l'Union , OHvier Évans fut cité dans ce ï*apport 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 , la 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. Marestier dans son voyage en Amérique , s'est multiplié de plus en plus aux États-Unis. D'après les renseignements t[ue l'un de nous a pris auprès de personnes dignes de toute confiance, l'usage de ces machines, loin de se restreindre, s'éteiyl au contraire dans la Grande-Bretagne.

» L'emploi de la vapeur condensée est une industrie encore dans l'enfance ; et y malgré l'importance des services qu'elle a déjà rendus , on doit considérer cette industrie comme bien éloignée des services qu'elle rendra, quand on con^naîtra mieux l'art de tirer parti de ses efltets. »

Il est juste de dire que Hornblower avait

(i) De i8f 5 à i8i5.

43a DYNAHIE.

pris, dès 1781 , un brevet d'invention pour une madiine à vapeur agissant avec deux cylindres à la simple pression de Fatmosphère , et dans l'intention de &ire servir la vapeur introduite dans le premier cylindre, en la faisant 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 1 00 degrés , ou à la simple pression d'une atmosphère , il s'est servi de Tapeur élevée à plusieurs atmosphères : ce qui lui a donné le moyen de produire une détente beaucoup plus considérable , et d'obtenir . un ^et 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 ïaxt Hornblower, ainsi que l'ont Êiit Évans et Trevithick , ^ur 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 , XIIP. leçon, p. 378 , sur la force produite par la vapeur éle-

Tee à une chaleur qui correspond à une pression de plusieurs atmosphères , et ensuite par la détente de cette même chaleur.

Dans le système de Woolf, comme dans le système de Watt , il faut toujours retrancher de la pression produite par la vapeur motrice , la résistance de pression due à la vapeur impar* Êtitement condensée; résistance dont on aura la Valeur dès que l'on 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 cylindres d'une enveloppe; puis il introduit de la vapeur entre cette enveloppe et 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 refiroidissement.

On a proposé de fournir la vapeur qu'on &ift circuler autour des cylindres dans Fenveloppé dont nous venons de parler, par le moyen d'une chaudière et d'un foyer séparés ; ce qui peat présenter un avantage d'économie.

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

X ni. — Dtnam. 55

434 DYNAMIB.

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 ùml dans ce système , fermer la soupape d'admission de la vapeur y 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 offre 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 d;gscend, au lieu de s'arrêter complètement à un certain point de la descente; disposition qui a Ta-

QUATORZIÈME LEÇOK. 4^5

Tantage de rendre Faction de la machine plus uniforme.

Woolf a pris ensuite un nouveau brevet d'invention pour 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, roais sur un fluide tel que Fhuile ou quelque métal liquide , la vapeur étant introduite dans rnie 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.

£n i8i5, deux grandes machines à vapeur furent construites dans le comté de Cornouailles, SLU^ mines connues sous le nom de Wheal-Yor et Wheal-Abraham , pour élever des eaux. Ces deux machines sont celles que nous avons citées dans le rapport mentionné, page 4^5. Dans ce même rapport , nous avons présenté les poids d'eau élevés par lés machines, en mesures an? glaises. Nous allons maintenant les réduire en mesures françaises , et nous évaluerons en unités dynamiques le produit de ces machines» Nous formerons ainsi le tableau suivant ;

DYNàMIB.

r LIYKES D'EAU

élevées

i un pied de hauteur

avec

un boisseau de charbon.