TENSION

Certains liquides n'émettent pas de vapeurs sensibles k la température ordinaire : tels sont l'acide sulfurique elles huiles grasses. On s'en rend compte en plaçant sous le récipient de la machine pneumatique deux verres renfermant l'un de l'acide sulfurique, l'autre du sel de baryte en dissolution ; on n'aperçoit dans le second verre, même au bout d'un temps fort long, aucun précipité de sulfate de baryte.

Le mercure émet en très-faible quantité des vapeurs h la température ordinaire; mais, même à 50°, la tension de ces vapeurs est presque insensible, Lorsque les vapeurs sont mélangées k des corps gazeux proprement dits, elles se comportent d'après une loi énoncée par ûalton et vérifiée au moyen d'appareils dus à Gay-Lussac, Alèlangées à des gaz, les vapeurs acquièrent la même teusion que dans le vide k la même température, La force élastique d'un mélange de gaz et de vapeur est égale k la somme des torces élastiques qu'auraient séparément le gaz et la vapeur si chacun .d'eux occupait seul le volume du mélange. Nous ne ferons que signaler l'étude des densités des vapeurs, cette question très-importante ayant été traitée à l'article densité.

La production de vapeur à la surface d'un liquide libre ou évaporation se moditie sous l'action de certaines circonstances, dont l'influence a été démontrée par Dallon : l'évafioration augmente avec la température du iquide qui s'évapore et du milieu dans lequel se passe ce phénomène. La quantité de vapeur formée en un temps donné est proportionnelle k l'étendue de la surface libre du liquide, et aussi proportionnelle k l'excès de la tension maximum de la vapeur pour la température de l'expérience sur la tension de la vapeur qui existe dans l'atmosphère. Enfin l'agitation de l'atmosphère et' le renouvellement rapide des couches d'air voisines du corps qui s'évapore facilitent l'évaporation,

L'ébullition est la production de vapeur au sein d'un liquide soumis k l'action continue' d'une source de chaleur et, dans la plupart des cas, les buHes de vapeur se produisent contre les parois du vase mises en contact avec lu source de chaleur. Nous avons exposé dans un article spécial les lois de l'ébullition ; lorsqu'on veut en faire une application mécanique, il convient de ne pas oublier que l'ébullition d'un liquide est impossible k une température inférieure k celle pour laquelle la force élastique de la vapeur est égale k la pression que supporte le liquide. Lorsqu'on mélange plusieurs liquides inégalement volatils, I ébullition ne commence qu'à une température supérieure k celle de l'ébullition du corps le plus volatil. L'ébullition ne se produit qu'avec une grande difficulté lorsque les divers points de la niasse liquide sont en contact avec des corps solides, sans interposition de gaz, ou même en contact avec des corps liquides inoins volatils ; ces faits ont été établis par les expériences de MM. Donny et Dufour.

La température d'un liquide restant constante pendant L'ébullition, il faut en conclure que la chaleur donnée k ce l.quide par la source est absorbée par le travail qu'exige pour sa production le phénomène de vaporisation, et on donne k cette chaleur le nom de chaleur latente de vaporisation. Nous renvoyons au mot chaleur pour l'étude des propriétés des vapeurs en formation.

Le retour d'une vapeur k l'état liquide par un procédé quelconque porte le nom de condensation. Les vapeurs se condensent comme les gaz, mais sont beaucoup-plus rapprochées que ceux-ci de leur point de liquéfaction.

— Alécan, Vapeur considérée au point de vue des applications industrielles. Le liquide employé le plus généralement est l'eau, et la mot vapeur, pris seul, désigne toujours la vapeur d'eau Analysée ch. iniquement, la va-

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peur est élémentairement composée des mêmes cor]is7|ue l'eau qui l'a produite, soit, pour 100 parties en poids, 89 parties d'hydrogène et il parties d oxygène. A l'état de pureté, c'est-ii-riire lorsqu'elle est sèche, elle est incolore, insipide et sans odeur. Lorsqu'elle est apparente, sous forme de fumée blanche ou de brouillard, elle contient des particules d'eau qu'elle a entraînées, ou bien elle a subi un commencement de condensation. Elle est alors vésiculeuse, globuleuse, aqueuse et mouillée; employée à l'un de ces états, elle donne un travail moindre pour une plus grande dépense de liquide et de chaleur. La pression de la vapeur est le résultai de l'effet qu'elle exerce sur la surface des vnses qui la contiennent; elle s'exprime en kilogrammes. La tension de la vapeur est le nombre d'atmosphères qui fait équilibre à la pression.

— Relation entre la force élastique et la température de la vapeur. Si l'on soumet k l'action du feu une chaudière en partie pleine d'eau, la température de l'eau s'élève graduellement, et bientôt il se forme de la vapeur qui va se loger dans l'espace libre supérieur. Si l'eau est à peu près pure, c'est-k-. dire si elle ne renferme pas de sels en dissolution, ou du moins n'en contient qu'une faible quantité, et si son niveau est tel que la portion des parois de la chaudière baignées par elle se trouve seule en contact avec le foyer, « la température de la vapeur formée est constamment égale k celle de l'eau ellemême. • Ceci résulte d'expériences nombreuses. Si la chaudière est entièrement fermée, le feu restant toujours en activité, les vapeurs formées s'accumulent dans l'espace supérieur, la tension augmente très-vite et il arrive un instant où il y a explosion, quelle que soit l'épaisseur et par suite la résistance du métal de la chaudière. Dans la pratique, on se garde bien do laisser accroître la force élustique de la vapeur jusqu'à un point nuisible à la résistance de la chaudière, et on munit cette dernière de soupapes de sûreté, qui donnent écoulement k la vapeur aussitôt qu'elle atteint une tension plus grande que celle que l'on avait prévue. On n'a pas trouvé jusqu'à, présent de loi qui exprimât la relation entre la tension de la vapeur et les températures correspondantes. Plusieurs physi-

■ ciens et ingénieurs, notamment Watt, le dscteur Ure, Philipp, Taylor, Southern, Dalton, Bétancourt, etc., ont cherché, il y a déjà longtemps, à déterminer expérimentalement cette relation; mais leurs expériences ne se sont pas étendues à des prêtions suffisamment élevées. En 1823, l'Académie des sciences chargea deux de ses membres tes plus illustres, MM. Arago et Dulong, de procéder à des expériences plus complètes, et ce n'est qu'en 1829 que fut publié le -travail remarquable de ces savants, où se trouve le tableau de la force élastique de la vapeur d'eau depuis 1 atmosphère ou 100u jusqu'à 24 atmosphères ou 224<>,20. Enfin, il y a quelques années, le ministre des travaux publics confia à M. Regnault, membre de l'Académie des sciences, la mission difficile de déterminer les principales lois physiques qui servent aujourd hui au calcul des machines k vapeur. Le thermomètre à air ayant été reconnu plus exact que le thermomètre à mercure pour les hautes températures, c'est à l'aide de cet in-

'■ strument que M. Regnault a fait de nouvelles expériences sur les forces élastiques de la vapeur d'eau depuis la température 32» audessous de zéro jusqu'à celle de 230° au-dessus du même point. Ce savant académicien a relié les résultats qu'il a obtenus, ainsi que ceux de MM. Arago et Dulong, par deux courbes qu'il a tracées, l'une d'après les températures observées avec le thermomètre à mercure et l'autre, d'après les températures indiquées par le thermomètre à air. Ces deux courbes se confondent ensemble jusqu'à 114° ; à partir de ce point, elles s'écartent graduellement, mais pour ne différer que de 1",30 aux pressions de 15 a 16 atmosphères ; au-dessous de 6 atmosphères, leur écart no dépasse pas 1/2 degré. 11 y a eu beaucoup de formules proposées pour relier ensemble les résultats fournis par les expériences ; toutes sont très-Compliquées. Tredgold a donné une formule empirique pour des pressions qui ne dépassent pas une atmosphère et qui est encore, à part celles de M. Regnault, plus exacte que toute autre pour des pressions comprises entre 1 et 4 atmosphères;. cette formule est :

dans laquelle t est la température de la vapeur en degrés centigrades, et F la force élastique de la vapeur en centimètres de mercure. MM. Arago et Dulong ont posé la formule suivante pour relier les résultats de leurs expériences :

F= (1 + 0,7153 0*; la valeur de /, tirée de la formule, est positive ou négative, suivant que la température de la vapeur est supérieure ou inférieure k 100° ; ainsi la température de la vapeur étant 100°, la formule donne t = 0; si elle est do 140°, on a t = 40, et si elle est de 60°, on a t = — 40; si (exprimait la température en degrés centigrades à partir de zéro, et P la force élastique de la vapeur en kilogrammes par centimètre carré, la formule précédente deviendrait

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Les résultats obtenus par M. Regimult sont représentés avec beaucoup d'exactitude par les formules d'interpolation suivantes:

1° Pour les températures de — 32° à 0<>,

F = a + 6aa,)

dans laquelle F est la force élastique, en millimètres de mercure ; a = — 0,08038 quantité constante; b constante,

log h i = T,60Î4724 ;

a constante, log 0 = 0,0333980; x = t + S2, t étant la température de la vapeur indiquée par le thermomètre k air en degrés centigrades; I est négatif.

2° Pour les températures de 0° k' 100°i

log F = a + baj - cfjt,

dans laquelle,

log b - 2,1340339;

log c= 0,0116485;

loga, = 0,000805030;

log p, = 1,9967249.

3° Pour les températures de 100° à 230°,

log F = a — ba.* — c\x,

dans laquelle,

'a = 6,2640348; log 6 = 0,1397743; log C = 0,6924351; log a, = 1,994049292 ; log Sx =T,99S343862.

Dans le cas ou l'eau contient des sels en dissolution et dans celui où la vapeur est soumise à l'action directe de la chaleur, la vapeur n'a pas la même température que l'eau qui l'a formée. Outre ces deux circonstances, il en existe encore deux autres: la première se rencontre quand on projette da l'eau sur une plaque ayant une température supérieure à 171°; l'eau prend immédiatement un état particulier, appelé sphéroïdal, et sa température s'élève et se maintient à 90°, tandis que la vapeur formée par cette eau à 90° atteindrait tout de suite la température de la plaque. La seconde est celle bù l'eau est complètement privée d'air. On remarque alors que la température de cette eau, quand on la chauffe dans un vase, ouvert en verre, peut dépasser 100° pendant une certain temps sans que l'ébullition se manifeste ; puis tout à coup elle a lieu avec violence.

La relation entre la tension et la température représentée par le tableau continue à exister quand on laisse refroidir de la vapeur déjà formée, pourvu que cette vapeur ne possède pas une température plus élevée que celle de sa formation, c'est-à-dire qu'elle n'ait point été surchauffée. Dans-ce dernier cas, la vapeur diminue d'abord de tension, comme le ferait un gaz, jusqu'à ce que la .température soit revenue à celle de sa formation. A partir de ce moment seulement, elle commence k se condenser, et sa tension reste liée à la température comme si elle n'avait pas été surchauffée.

Aucune série d'expériences directes n'a encore été entreprise pour déterminer le volume de la vapeur saturée pour les différentes pressions dont on fait usage dans l'industrie. Quelques expériences isolées ayant semblé prouver que le volume de cette vapeur suivait, par rapport à la pression et k la température, la même loi que pour les gaz, on détermine généralement ce volume parla formule qui exprime cette loi. Soit V le volume cherché de l kilogramme de vapeur k la pression P et à la température correspondante T; soit Vie volume de même poids de vapeur déterminé par l'expérience à la pression P' correspondante k une température T'; la vapeur étant supposée se conduire comme les gaz, les volumes sont en raison inverse des pressions et en raison directe du module de dilatation, et par conséquent ces quantités sont liées par la formule suivante :

V P^ /L+àT\

"V ~ F\l+(iT7'

a étant le coefficient de dilatation des gaz permanents égal à 0,003665. De cette formule, on tire, en remplaçant a par sa valeur :

Pf/1 + 0,003065 T \ P V+0,003C65T'y'

Gay-Lussac a trouvé qu'à 100°, par conséquent k la pression d'une atmosphère, le volume de la vapeur était 1,696 fuis plus grand que celui de 1 eau qui a servi à la former. En mettant ces valeurs dans la formule, on a

C'est k l'aide de cette formule qu'on a pu former des tableaux où se trouvent calculées des valeurs qui conviennent aux divers états de la vapeur saturée.

Dans les appareils industriels, il est trèsrare que la vapeur n'entraîne pas av.ee elle un peu d'eau non vaporisée, du poids de la- I quelle on doit tenir compte. La quantité

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d'eau entraînée est trcs-varinble et elle augmente par la mauvaise disposition des appareils; dans ceux qui sont bien proportionnés, elle ne dépasse pas la proportion de 7 à 8 pour 100, tandis que, dans beaucoup d'autres, elle s'élève k 25 pour 100 et même au delà. Pour juger de la facilité de l'entraînement de l'eau par la vapeur, il suffit de remarquer ce qui se passe lorsqu'on soulève la soupape d'un marmite de Papin ; toute l'eau est entraînée presque instantanément avec la vapeur qui s'échappe. Pour la vapeur détendue, la relation entre le volume, la pression et la température est la même que pour la va* peur saturée ; la formule précédente continue encore d'exister jusqu'à une certaine diminution de la pression primitive, comme

four de la vapeur restée en contact avec eau qui l'a formée. Cela tient a la présence de l'eau dans la vapeur; en effet, la quantité de chaleur contenue dans cette dernière est plus considérable pour une pression élevée que pour une pression moindre ; la vapeur diminuant de pression par la détente, une certaine quantité de chaleur devient libre et. par suite, l'eau en suspension se vaporise, de sorte que la vapeur continue k se trouver saturée jusqu'à ce que la totalité de l'eau entraînée soit vaporisée. La vapeur surchauffée se coinporteautrement que la vapeur saturée, et les relations précédentes ne peuvent pas lui être appliquées ; car ce surchauffement l'assimile aux gaz, et la formule qui lie la pression k la température est alors :

(l-MTT La température peut s'élever beaucoup sans que la pression augmente notablement; on le voit facilement par l'examen de cette formule, car les termes contenant T et T' ont pour facteurs le nombre fractionnaire trèspetit 0,003665. La quantité de chaleur nécessaire pour former 1 kilogramme de vapeur à 100° varie, suivant les expérimentateurs, de 630 à 670 calories ou unités de chaleur; le nombre 637 trouvé par M. Regnault est ce-' lui qu'on adopte aujourd'hui. Ce nombre comprenant la quantité de ehiileur nécessaire pour élever d'abord l'eau à 100°, il en résulte qu'à la pression d'une atmosphère ou à 100" la chaleur latente de vaporisation est de 537 unités. Jusqu'k ces dernières années, on a admis généralement en France, d'après les expériences de M. Clément Desonnes, que la chaleur totale de vaporisation était constante pour toutes les pressions, d'où il résultait que la chaleur latente allait en diminuant avec la température de formation de la vapeur. On admet généralement, au contraire, en Angleterre, en se basant sur les expériences de Southern, que la chaleur latente seule est constante; d'où il résulterait que la chaleur totale augmente avec la température de vaporisation, car la chaleur sensible croit nécessairement avec cette température. Les expériences récentes de M. Regnault ont montré que la chaleur totnle de vaporisatidi augmentait avec la température, icais moins rapidement qu'on ne l'admet en Angleterre d'après celles rie Southern. M. Regnault a trouvé que la formule suivante représentait ses expériences :

C = A-f-BT,

C étant la chaleur constitutive ou totale de la vapeur; T la température de vaporisation ; A et B des nombres constants. En faisant dans cette formule A = 606,5 et B = 0,305, les valeurs de C correspondantes aux. diverses Valeurs de T s'accordent très-bien avec celles qui résultent des nombreuses observations de ce savant physicien, qui se sont étendues jusqu'k 12 atmosphères:

k no ou — d'atmosphère C = 606.50

à 1000 ou 1 atmosphère C = 637,00 k 1520,5 ou 5 atmosphères C = 652,93 k 1800,30 OU 10 — C = 661,44

La vapeur se forme avec une spontanéité dont il est presque impossible de mesurer la valeur; on admet généralement qu'elle est égale à sa vitesse d'écoulement, égale k 394 mètres par seconde, et, par suite, plus grande que celle du son et que celle d une balle lancée par un fusil. La formule exprimant la vitesse d'écoulement de la vapeur est la même que celle des gaz; elle est :

dans laquelle P' est la tension de la vapeur exprimée d'une manière quelconque; P la tension du milieu dans lequel s'écoule la vapeur exprimée, avec la même unité que P'; d la densité par rapport à l'air, égale pour la vapeur d'eau aux 5/8 de celle de l'air, à la metue pression et à la même température ; T la température du fluide gazeux qui s'écoule ; V la vitesse exprimée en mètres. Si l'on fait P =0, e'est-k-dire si l'écoulement a lieu duns le vide, T = 0 et d = 1 densité de l'air, on a V = 394 mètres, quel que soit P';

en effet, le terme — rrr-, — devient — „,, ou

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■5, qui est indépendant de P', c'est- k- dire

que, quelle que soit la pression de la vapeur qui s'écoule, la vitesse est la même.

Lorsqu'on laisse augmenter le volume d'un

gaz niuinlenu k la même température, sa pression diminue en raison inverse de l'a»gmenlntion de volume; cette loi, qui est celle de Mariotte, n'est plus vraie pour la vapeur séparée du liquide qui l'a produite. La tension de la vapeur, dans ce cas, diminue moins vite que le rapport inverse des volumes. L'expérience montre, contraiiement aux prévisions de la science, que la tension de la vapeur qui se détend malgré l'abaissement de température diminue moins rapidement qu'en raison inverse de l'augmentation de volume. Wolf avait signalé, il y a déjà longtemps, cette propriété de la vapeur; mats elle ne fut pas d'abord ndmise comme réelle ; • ce n'est que beaucoup plus tard que des expériences faites en 1837 par MM. Thomas et Laurensen établirent la réalité. La vapeur mise en contact avec un corps froid a la propriété de se condenser très-rapidement, on pourrait dire spontanément, si elle est complètement privée d'air. A mesure qu'une molécule est condensée, la molécule voisine se précipite contre le corps froid avec une très-grande vitesse, chasse l'eau provenant de la condensation de la molécule précédente et se condense k son tour.

— MacblaeaA wapeur. HISTORIQUE. SalomOD

de Caus eut, dès 1615, l'idée de faire servir la pression de la vapeur d'eau k l'élévation du liquide. L'appareil dont il se servait était simplement un vase clos portant seulement une tubulure, par laquelle passait un tube vertical dont l'extrémité inférieure plongeait dans le liquide. En échauffant l'eau contenue dans le vase, on lui faisait produire des vapeurs qui se répandaient dans la partie supérieure du vase et obligeaient le liquide k monter dans le tube en pressant sur sa surface. Ce procédé ne pouvait pas devenir industriel, ou du moins il ne pouvait le devenir qu'au moyen de perfectionnements considérables.

Le marquis "Worcester reprit en 1663 l'idée de Salomon de Caus, dans un ouvrage intitulé Century of inventions, mais ne parait pas avoir cherché k l'appliquer. Le capitaine Savery y revint encore en 1689, mais il y apporta une légère modification, consistant à former la vapeur dans une chaudière spéciale, n'iij'ant de communication avec le réservoirque par un tube debouchautk sa partie supérieure. Dans ce système, l'eau k élever n était plus échauffée directement, mats elle l'était indirectement d'une façon sinon équivalente, du moins encore très-appréoia- ■ ble, car la vapeur 11e pouvait conserver sa tension et, p»r conséquent, agir qu'après avoir notablement élevé la température des couches voisines de la surface libre de l'eau. Toute la différence consistai! eu ce que l'eau était échauffée par-dessus, au lieu de l'être par-dessous; cette différence serait, il est vrai, assez notable, mais une grande dépense n'en était pa3 moins encore fui e en pure perte. Au reite, la muchine de Savery, qui tut appliquée en grand pour l'élévution des eaux, présentait une dispo^tioit fort ingénieuse reposant sur un principe entièrement neuf. Le vase duns lequel Savery recevait l'eau qu'il voulait directement élever par la pression de la vapeur n'était pas le réservoir naturel de cette eau, qui pouvait séjourner librement et k ciel ouvert dans l'anfiactuosité de terrain où elle s'était rassemblée. Ce v»se était disposé au-dessus de la surface libre de l'eau et communiquait avec cette eau par un conduit vertical, que l'on pouvait ouvrir ou fermer avec un robinet. Or, voici le moyen fort ingénieux qu'employait Savery pour élever l'eau dans le vase réservoir de sa machine : il commençait par chasser de la vapeur dans ce vase vide, le Conduit inférieur étant bouché et le tube latérul d'élévation étant ouvert; le courant de vapeur entraînait la plus grande partie de l'air renfermé dans le vase, qui, au bout d'un temps très-court, se trouvait ne plus contenir a peu près que de la vapeur d'eau ; on fermait alors la communication avec la chaudière et avec l'air extérieur, et, aussitôt après, on ouvrait la communication avec le réservoir inférieur; la vapeur d'eau contenue dans le vase se condensait et l'eau montait du réservoir inférieur. Quand le vase se trouvait aussi plein que possible, on fermait de nouveau le robinet inférieur et on ouvrait les deux autres; la vapeur chassait l'eau renfermée dans le vase, et, l'opération terminée, on pouvait remplir le vase comme précédemment, puisque sa capacité se trouvait a peu près remplie de vapeur.

On eût pu apporter un nouveau perfectionnement k la machine de Savery en interposant un piston entre la vapeur et l'eau contenue duns le vase réservoir, afin d.e diminuer la perte de chaleur occasionnée par la condensation préalable de la vapeur. On a dit que Papin avait indiqué ce perfectionnement ; mais nous pensons que cette croyance est due simplement à ce que Papin se servait effectivement d'un piston, dans la machino de son invention, qui n'a d'ailleurs pas de rapports bien directs avec la machine de Savery.

La machine de Papin est le type des machines qu'on a appelées atmosphériques, parce que la pression de l'atmosphère y joue, alternativement avec celle de la-uupeur, le rôle de force motrice. Cette muchine se composait d'un cylindre ouvert par sa partie su-

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périeure, dans lequel pouvait se mouvoir un

f liston relié a une chaîne passée sur une poule et destinée à agir sur une pompe aspirante lorsque le piston venait à descendre. Une petite quantité d'eau étant introduite sous la piston dans le cylindre, on chauffait ce cylindre par dessous; l'eau entrait en vapeur, le piston montait et la maîtresse tige de la pompe pouvait descendre car son propre poids; on laissait alors refroidir le cylindre ou on activait son refroidissement par un jet d'eau froide tombant sur sa surfiice extérieure; le vide se faisait à peu près sous le piston, et la pression atmosphérique, devenant prédominante, renfonçait le piston, de Sorte que la tige de la pompe était soulevée de nouveau.

Papin ne réussit pas à faire adopter ses idées et ne put pas par lui-même réunir les moyens de les mettre en pratique. Ce furent deux artisans de Darmouih, Newcomen et Cawley, qui réalisèrent en grand la machine de Papin en 1705; ils l'appliquèrent d'abord

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à l'épuisement des mines, ensuite à fournir d'eau la ville de Londres. Savery, peu après, s'associa avec ses deux compatriotes et apporta à leur machine un utile perfectionnement, en imaginant de projeter dans le cylindre même l'eau froide destinée à produire la condensation. Ce perfectionnement avait le triple avantage de n'employer pour la condensation qu'une quantité d'eau beaucoup moins considérable, de permettre un jeu plus rapide de la machine, et surtout de conserver eu pariie la chaleur de la matière métallique du cylindre. Savery fut amené à cette invention en observant que la machine marchait beaucoup mieux lorsque le piston, étant moins bien façonné, l'eau dont on le recouvrait en petite couche, pour assurer la fermeture hermétique, pouvait passer entre les interstices lors du commencement de la production du vide sous le piston.

La figure que nous joignons ici peut donner une idée à peu près exacte de la machine de Newcomeu.et Savery.

Fig. 1,

— Machine à simple effet. Les machines k vapeur demeurèrent dans l'état que nous venons de dépeindre jusqu'en 1769, époque où Watt commença d'y appliquer les magiques transformations qui en ont fuit l'auxiliaire indispensable de toutes les grandes industries. Le premier perfectionnement que Watt apporta à la machine à vupeur consiste dans l'introduction d'un nouveau mode de condensa lion. Au lieu de refroidir la vapeur dans le cylindre même, Watt établit une communication intermittente entre la partie inférieure du corps de pompe et un espace clos, maintenu constamment à une basse température par un courant constant d'eau froide projetée par les orifices d'une pomme d'arrosoir. Cette seule disposition procura, outre une plus grande disponibilité de la machine, une économie de combustible évaluée à 75 pour 100.

— Machine à double effet. Jusque-là, la machine restait à simple effet; elle continuait, par conséquent, d'appartenir au genre atmosphérique; la marche du piston était toujours lente, et la machine ne pouvait guère servir qu'à manœuvrer des pompes. Watt imagina de faire agir alternativement la vapeur sur les deux faces du piston, en mettant chaque fois l'autre face en communication avec le condenseur; le cylindre fut alors fermé à ses deux bouts, et la tige du piston glissa k frottement dur dans un» boite à etoupe; îles robinets, plus tard des soupapes mues par la machine elle-même, enfin un tiroir, établirent et interceptèrent à propos la communication entre chacune des parties du cylindre, soit avec la chaudière, soit avec le condenseur; une pompe à air, mue par la machine , épuisait constamment la petite quantité d'air introduite avec l'eau dans le condenseur; enfin une pompe it eau, également mue par la machine, extrayait l'eaii tiède du condenseur pour la reporter dans la chaudière.

A mesure que les mécanismes se perfectionnaient, la mobilité de lamach'ne devenait plus grande. Watt imagina alors de transformer le mouvement alternatif du balancier dans le mouvement de rotation continu d'un arbre, relié par une bielle et une manivelle à l'extrémité de ce balancier opposée à celle sur laquelle s'attachait la tige du piston. Pour donner au mouvement le plus d'uniformité possible, il arma d'abord 1 arbre dont nous venons de parler d'un volant d'une grande masse et chargea la machine de régler ellemême sa marche en la munissant d'un régulateur à force centrifuge, relié à une valve qui étranglerait le passage de la vapeur lors-

que la vitesse deviendrait trop grande. Quant au mouvement du piston, Watt l'avait rendu parfaitement rectiligne au moyen du parallélogramme qui porte son nom.

— Tension de la vapeur employée dans les machines. La résistance que la vapeur avait à vaincre, dans les plus anciennes machines, étant celle de l'atmosphère, il suffisait que la tension de la vapeur fût précisément la pression atmosphérique, et les chaudières n'étaient disposées que pour résister à cette basse pression.

Les machines à simple effet et à double effet devaient, au contraire, présenter souvent de grands avantages lorsqu'on y employait de la vapeur k des pressions élevées. La force de la machine dépend, en effet, de la pression qui agit sur le piston, et plus cette pression sera grande, plus le travail utile de la machine pourra être considérable. Lorsqu'on aura a. produire un travail déterminé d'avance, l'élévation de tension permettra de diminuer le volume des organes et de réduire les dimensions de la machine, ce nui procu rera le double avantage d'une machine moins encombrante et moins chère. Les machines modernes permettent l'emploi de la vapeur h une tension de dix atmosphères.

— Détente. On peut d'ailleurs économiser une partie du volume de la vapeur dépensée en la lassant se détendre pendant la course du piston. Il n'est pas nécessaire que la tension de la vapeur soit constante, et, si on l'introduit, au commencement de la course, k une pression relativement élevée c'est pour vaincre les résistances qui s'opposent à la mise en marche de la machine. Si on fait cesser l'introduction de la vapeur, celle qui est enfermée dans le cylindre occupera un volume de plus en, plus grand, se détendra peu à peu en pressant de moins en moins le piston, et finira par exercer une pression inoindre que la contre-pression, mais le piston achèvera sa course sous l'influence de la force vive qu'il a accumulée depuis le commencement de sa course. La vapeur travaille donc avec détente (v. ce mot), et on se rend un compte exact de la disposition des organes en faisant connaître le degré de cette détente et en indiquant à quel moment de la course Mu piston on interrompt la communication du cylindre et de la chambre de vapeur.

L'invention de la détente est due à Watt, qui n'en lira jamais un bien grand parti; elle fut appliquée en Amérique par Olivier Evans, et en Angleterre (1826) par Trevithicket Vivian.

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— Ensemble d'une machine à vapeur. Une machine, dans son ensemble, se compose d'un appareil de vaporisation de l'eau; celle-ci est contenue dans une chaudière dont les parois sont exposées à la flamme d'un combustible brûlé dans un foyer, Le foyer, les conduits que parcourt la flamme, la cheminée qui produit le tirage et verse à une grande hauteur dans l'atmosphère les produits de la combustion, la chaudière qui contient l'eau et la vapeur, les accessoires qui permettent de connaître k chaque instant ce qui se passe dans la chaudière, constituent dans leur ensemble ce qu'on appelle le générateur de vapeur. La vapeur se rend par des conduits spéciaux dans le cylindre, qui est muni d'un piston k tige et de quelques organes particuliers qui foi ment le récepteur. L'admission de la vapeur devant se produire tantôt d'un côté du piston, tantôt sur l'autre face, on obtient ce résultat au moyen d organes spéciaux manœuvres par la machine elle-même et qui constituent l'appareil de distribution. Le piston prend, sous l'action de la vapeur, un mouvement de vaet-vient alternatif, que l'on communique par des pièces intermédiaires a l'outil; les pièces sont les organes de transmission, dont le principal est, en général, un arbre moteur, autour duquel s'effectue le principal mouvement de rotation, dans lequel on transforme le mouvement rectiligne du piston. La machine doit enfin être reliée par quelques-unes de ses pièces, celles qui restent fixes, kun ensemble d'autres pièces fixes, dont la charpente rigide constitue le bâti de la machine. Ce bâti présente une grande importance; si simule qu'il soit, il doit être assez rigide pour n avoir pas à craindre des ruptures et même des flexions ou des vibrations trop sensibles; on garantit de cette manière le fonctionnement des organes, on évite. les pertes de travail et on assure la conservation de la machine.

Pour compléter ces premières indications, il convient d'étudier sommairement une machine dans ses dispositions principales. Nous décrirons la machine du Cornouailles, employée encore aujourd'hui à l'épuisement des mines et perfectionnée depuis le commencement du siècle par les constructeurs anglais. Ces machines sont k moyenne pression (trois ou quatre atmosphères) et de dimensions colossales; les cylindres ont 2 k 3 mètres de diamètre; elles sont à simple effet, mais la vapeur y agit avec détente, ce qui évite le mouvement accéléré du piston, lequel doit vaincre une résistance considérable, et les chocs des organes ne sont plus à redouter.

Commençons par indiquer sommairement comment marche la machine. La tige du piston est reliée au balancier par l'intermédiaire d'un parallélogramme ; l'autre extrémité du balancier supporte la maîtresse

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tige d'une pompe établie dans le fond du puits de mine. Cette tige, très-longue et d'un poids considérable, peut eu traîner le balancier et soulever par conséquent le piston lorsqu'il est également pressé sur ses deux faces, ce qui arrive lorsque, en ouvrant une soupape dite d'équilibre, on a mis en communication, par un conduit latéral, les deux parties du corps de pompe, qui est alors fermé à ses deux extrémités. Le piston étant parvenu au haut de sa course, on ferme la soupape d'équilibre et on ouvre une soupape dite d'exhaustion, qui met en communication le bas du corps de pompe avec le condenseur; ensuite, on ouvre la soupape d'admission , qui établit la communication entre le haut du corps de pompe et la chaudière. La tension de la vapeur s'exerce alors sur la face supérieure du piston, tandis que la face inférieure ne supporte que la faible pression du nié ange d'air et do vapeur contenus dans le condenseur. Le piston obéit k la différence de ces efforts et s'abaisse en entraînant le balancier, dont l'autre extrémité soulève fa tige de la pompe. Un peu avant que ce mouvement soit achevé, on ferme la soupape d'admission, de sorte que la vapeur agisse avec détente, puis, lorsque le piston est au bas de sa course, on ferme la soupape d'exhaustion et, un peu après, on ouvre la soupape d'équilibre; le même jeu se reproduit ensuite indéfiniment.

La machine fait mouvoir elle-même ses soupapes et deux pompes, la pompe à air, destinée & épuiser l'eau chaude du condenseur et l'air quiVy trouve prompteinent amené avec, l'eau ou la vapeur, et lu pompe alimentaire, qui porte dans la chaudière l'eau déjà un peu échauffée du condenseur.

Si la machine fonctionnait d'une façon continue, il arriverait bientôt que, l'eau étant complètement extraite du puits, il faudrait arrêter la machine, sauf k la remettre en activité un peu plus tard; on préfère mettre entre chaque coup de pistou une petite intermittence, calculée de façon que la quantité d'eau enlevée pendant un temps quelconque reste égale k celle qui arrive par infiltration. Pour obtenir cette intermittence, on n'ouvre les soupapes d'exhaustion et d'admission que quelques instants après que le piston est au haut de sa course; à cet effet, les soupapes d'exhaustion et d'admission sont manœuvrées par l'intermédiaire d'une cat* racte (v. ce mot), dont le jeu peut être retardé k volonté en étranglant convenablement, k l'aide d'un robinet, l'orifice par lequel doit s'échapper l'eau soulevée dans le corps de pompe de celle cataracte, pour laisser retomber le piston.

Voici le mécanisme au moyen duquel se manœuvre la soupape d'admission S (fig. 2); celui qui gouverne la soupape d'exhaustion

'Fig. 2.

est identique. Elle est, comme on voit, reliée à un levier coudé, mobile autour d'un axe a; ce levier coudé communique avec une pétile came mobile autour d'un axe b; le mouvement de rotation de la came tend à chaque instant k se produite en sens contraire de la flèche, sous l'action d'un poids P, mais on peut l'empêcher au moyen d'un petit taquet t. Dans la ligure 2, le petit taquet ayant été soulevé par la tige ml, reliée k la tige gh mue par le piston de la cataracte C et qui monte ou descend lorsque le piston de cette

dernière descend ou monte, la came a tourné et la soupape S s'est trouvée soulevée. Prenons cet instant comme point de départ de notre étude. La soupape S étant ouverte, le piston de la machine descend ; eii même temps descend aussi une tringle T portant un taquet f. Au moment où ce taquet rencontre le petit balancier hg, celui-ci se met k tourner autour du point A, et la tige ml s'abaisse, abandonnant la petite tige mobile autour du point O, qui porte le taquet t; d'un autre côté, le piston de la cataracte se soulève.

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Mais la soupape ne se ferme pas encore; sa fermeture s obtient au moment convenable au moyen du taquet e de la tringle T, qui vient rencontrer la tige ED reliée à la came ; cette tige, forcée de s'abaisser, entraîne la came, qui tourne dans le sens de la flèche, et la soupape se ferme. Le taquet s'abaisse alors, et, une fuis que le laquet e a cessé d'agir, la came ci-nserve sa position et la soupape reste fermée. I.a vapeur ngit dès lors avec détente jusqu'au bas de la course du piston de la machine, (Je piston, remontant le biquet e, abandonne le petit balancier de la cataracte et son piston, T descend, d nilleurs aussi lentement que l'on veut; par suite, on peut faire en sorte que le pision de la machine revienne à l'extrémité supérieure de sa course ayant que la lige lm, actuellement soulevée, soit venue agir sur la tringle portant le taquet /.

Fis:. .3

Fis. t.

pape d'équilibre s'ouvre. A ce moment, le piston de la machine remonte, et, par suite aussi, la tige T (fig. 2, 3, i); lorsque le piston arrive à l'extrémité supérieure de sa course, un taquet porté par T soulève la tige FD (fig. 4), précédemment déplacée, et la soupape d'équilibre se ferme.

Nous avons parlé jusqu'ici des soupapes de la machine, sans rien dire de leur forme. Ces soupapes , employées d'abord au Cornouailles, ont ret ti une application étendue, dans toutes les machines du genre de celles que nous étudions, en raison de deux avantages importants qu'elles ont sur toutes les autres : 1° les pressions qui s'exercent à leur surface se détruisent à peu près complètement, de telle sorte qu'il suffit d'un petit effort pour les manœuvrer; 2° elles sont disposées de telle sorte qu'un très-petit déplacement donne un large passage a la vapeur, Une pareille soupape est représentée par la figure 5. Si c'est, par exemple, la soupape d admission, la vapeur arrive pat le conduit VV, elle se répand dans l'espace ABCD; c'est de là qu'elle doit passer dans le corps de pompe par CC. La soupape est formée par une espèce de demi-anneau NN, relie à une tige T parties bras; sa projecuon horizontale est MM. Cet anneau s'appuie Ultérieurement et à la partie supérieure sur un disque PP, et extérieurement à la partie inférieure sur une petite surface conique Q; la soupape est alors fermée ; la vapeur répandue dans ABCD pressa sur sa surface, et, en vertu de sa

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Par conséquent, on peut faire en sorts que la soupape S reste fermée un peu après que le piston de la machine est arrivé à la partie supérieure de s*, course. Lorsque la tige ml sera venue soulever le taquet t, la soupape s'ouvrira et les faits se reproduiront dans le même ordre que précédemment.

Etudions maintenant le mécanisme au | moyen duquel la machine ouvre ou ferme elle-même la soupape d'équilibre; pour cela, supposons que les figures 2 et 3, qui nous ont servi à étudier le mécanisme qui fait manœuvrer la soupape d'admission, représentent celui, identique d'ailleurs, qui répond à la soupape d'exhaustion. Au moment où la soupape d'exhaustion se ferme, au bas de la course du piston de la machine, c'est- à- dire au moment où la tige ED (fig. 2) est ramenée dans la position ED (fig, 3), l'axe b tourne;

par son mouvement de rotation, il décroche j peu, près analogue à celui qui sa rattache a un contre-poids P (fig. i), dans un système à 1 la soupape d'exhaustion {%. 2 et 3), la sou-

forme, les pressions sa détruisent à très-pau près. La soupape étant très-peu soulevée, on

voit que ta vapeur passe par de grandes ouvertures, comme le montrent les flèches.

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— Théorie des machines à vapeur. L'étude expérimentale dès niucliines k vapeur ne saurait être complète, le perfectionnement de ces machines ne serait pas possible si. l'on ne se rendait un compte bien précis et bien net des principes sur. lesquels en repose l'emploi. N, "

Les appareils qui nojus occupent sont des machines, c'est-k-dire Squ'ils sont destinés à recueillir la puissance' motrice sur un point donné et à la transporter sur d'autres points, en la modifiant d'apièsj l'effet qu'on a en vue de produire. Il convient donc de se reporter tout d'abord aux principes de mécanique générale qui régissent le fonctionnement des machines et qui en déterminent, la valeur. Les machines k.vapeur étant des appareils où la chaleur est la source du travail, c'est k la thermodynamique que se rapportent les notions principales nécessaires pour l'intelligence du mode de travail et de l'utilisation possible de ces machines. C'est par l'étude des principes de la théorie mécanique de la chaleur qu'on parvient à se rendre compte des dispositions à adopter pour obtenir la machine dont le rendement soit le plus considérable. On peut, grâce à elle, se figurer le cycle que suit le corps intermédiaire; la vapeur d'eau employée, et déterminer le rendement maximum d'une machine fonctionnant suivant un cycle quelconque. Enfin, la connaissance des propriétés des vapeurs que nous avons exposées permet de déterminer quelles sont les modifications que subit une machine et les changements de sa valeur industrielle, lorsqu'on einploie la vapeur sèche, humide ou surchauffée. On peut aussi , en appliquant la théorie des machines thermiques de toute espèce , comparer l'utilité des machines à vapeur à un seul liquide, qui sont les -machines usuelles, aux machines binaires ou à deux liquides, dans lesquelles on cherche à employer l'éther, le chloroforme, l'ammoniaque. On compare aussi facilement les machines à vapeur aux machines k air chaud (v. machines) ou à gaz détonant, parmi lesquelles on doit placer les machines Lenoir et Otto; enfin aux machines à air comprimé.

L'étude théorique des machines à vapeur permet de comprendre les divers organes qui entrent dans la composition générale ou détaillée d'une machine, et dont nous allons nous occuper.

— I. Production bb la chaleur et de la vapeur. Combustibles, Le moyen employépour la production de la chaleur consiste a brûler dans un foyer, au contact de l'oxygène de l'air, les différents combustibles que l'on trouve dans la nature. Tous les combustibles employés dans l'industrie, sauf peut-être certains pétroles, sont d'origine végétale. Mais on groupe plus spécialement dans la classe des combustibles végétaux ceux que fournissent les bois des toiêts actuelles, et on réserve le nom de combustibles minéraux aux végétaux anciens enfouis dans la terre et qui se présentent sous la forme de tourbe, bois fossile, lignite, houille, anthracite, bitume et pétrole. Nous avons fait à l'article combustible l'étude des propriétés de ces divers agents calorifiques; nous nous contenterons de faire connaître les propriétés qui lesdifférencientau pointde vue industriel, et nous distinguerons les combustibles par les .qualités suivantes :

La pureté, qui s'estime par la proportion des matières terreuses et par le degré de fusibilité. Les matières terreuses sont inertes, gênent l'allure du feu, donnent des cendres abondantes et souvent des mâchefers pâteux qui obstruent les grilles; enfin e>les emportent, k l'état incandescent, une portion de la chaleur produite.

L'état de division, qui influe sur la marche du feu et nécessite, pour les menus combustibles, l'emploi de grilles.

L'inflainuiabiliia , d'où résultent les conditions de température où l'on doit placer tout d'abord le combustible pour mettre le feu en action.

La manière de se comporter au feu et k la distillation , très-variuble , suivant les combustibles, dont les uns conservent leur forme primitive, d'autres décrepiteut et se réduisent en menus morceaux, d'autres enfin deviennent pâteux.

L'étendue de la flamme, qui permet de chauffer des capacités^ plus ou moins allongées, et qui esc, ainsi que la qualité précédente, un moyen de classement très-exact des divers combustibles.

Enfin le pouvoir calorifique, qui est la propriété caractéristique des combustibles.

— Foyers et chaudières. Les fourneaux dans lesquels on brûle les combustibles se composent de trois parties distinctes, qui sont : le foyer proprement dit, les carneaux, la cheminée.

Le foyer, quand il s'agit de brûler des corps solides, cutiime cela a lieu dans les machines usuelles, comprend ; une grille qui forme un plancher à jour, supportant le combustible en laissant arriver l'air par des vides ménagés entre ses barreaux; au-dessus de la grille, une capacité plus ou moins grande qu'on nomme boite à feu, dans laquelle se développent les flammes de la combustion; enfin, au-dessous de la grille, une autre capacité ouverte à l'accès de l'air extérieur,

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qu'on appelle le cendrier parce qu'elle reçoit les cendres et les escarbilles.

La paroi antérieure de la botte à feu est percée d'une ouverture que l'on garnit d'une porte fermant hermétiquement, et qui sert à . introduire le combustible et à gouverner le feu. La paroi opposée est, jusqu'à une certaine hauteur au-dessus de la grille, formée d'une partie pleine que l'on nomme l'autel ou le pont, et au-dessus elle est ouverte pour le dégagement des produits gazeux de la combustion. Les parois latérales sont pleines.

Si les combustibles étaient gazeux ou liquides, on ferait subir k ce foyer quelques modifications nécessaires. —

Les carneaux font suite à la boîte à feu; ils reçoivent les gaz chauds qui achèvent de s'y brûler; ils les font circuler autnur de la chaudière et ils les amènent a la cheminée, qui les verse ensuite dans l'atmosphère à une hauteur plus ou moins grande. La plus grande partie des parois qui ferment le loyer et les carneaux doit être formée desurfaces métalliques appartenant à la chaudière. Ces surfaces sont ainsi en contact permanent avec les gaz de la combustion et les flammes; elles communiquent cette chuleur k l'eau contenue dans la chaudière et portent, pourcette raison, le nom de surfaces de chautfe.

Les carneaux et la cheminée se remplissent peu à peu de gaz trës-chauds et plus légers, en raison de leur dilatation, que l'air exiérieur; la colonne gazeuse de la cheminée tend donc à s'élever au sein de l'atmosphère; un courant s'établit de la grille au sommet de la cheminée, provoque dans le foyer un appel incessant d'air et déverse les produits de la combustion dans l'air environnant; c'est le phénomène du tirage.

Le plus souvent, on ne provoque pas d'appel plus énergique que celui qui se produit de lui-même à l'intérieur de la cheminée, et on dit que le tirage est naturel. Quelquefois, cependant, on accélère la combustion en produisant un tirage artificiel au moyen d'un courant de vapeur injecté dans la cheminée, comme cela a lieu pour les locomotives, ou en faisant usage d'un ventilateur ou d'une machine soufflante ; on dit alors que le tirage est forcé ou que le foyer est soufflé.

Nous avons indiqué au mot chaudière les dispositions usuelles des chaudières et fait ressortir les différences qui existent entre la chaudière de Watt à chariot ou en tombeau, les chaudières cylindriques simples horizontales ou verticales, la chaudière à bouilleurs ou française, les chaudières à foyers intérieurs.

Les chaudières cylindriques simples horizontales conviennent parfaitement pour desservir des machines fixes de faible puissance, qui n'exigent pas plus de 8 k 10 mètres carrés de surface de chauffe; on adopte alors des diamètres qui varient de om,50 a l mètre d'après la puissance de la machine.

Un ingénieur belge, M. Paul Havrez, directeur de l'Ecole professionnelle de Verviers, a fait voir que les dimensions admises pour le diamètre dans la pratique des constructions peuvent être obtenues au moyen d'une formule générale et en fonction de la surface de chauffe S. Si l'on écarte les diamètres trop faibles que pourrait donner la formule, on peut écrire

La chaudière cylindrique verticale convient aux forges, dans lesquelles les fours dégagent une grande quantité de chaleur en parue perdue. On l'utilise, dans ce cas, k chauffer les parois de petites chaudières verticales installées k l'intérieur des cheminées par lesquelles se déversent dans l'atmosphère les gaz en trop pleins encore chauds. Le Creusot renferme quelques chaudières de cette espèce, dont la hauteur est de 13 mètres et le diamètre de 1 mètre. Le bas de la chaudière est protégé contre l'action trop vive des gaz par un manchon en briques.

Les chaudières à un, deux, trois bouilleurs conviennent aux machines fixes dont le travail exigerait une trop grande surface d'une chaudière simple. Certains constructeurs soumettent k l'action directe du feu les parois du corps principal ; ce procédé a l'avantage de ne faire parvenir que des gaz déjà refroidis sur les bouilleurs; mais il est plus dangereux , parce que le corps principal est plus menacé.

Dans la pratique, quand la surface de chauffe que doit présenter la chaudière ne dépasse pas 15m,9, on ne met qu'un seul bouilleur; on eu emploie deux lorsque la surface atteint de 15 mètres k Î5 mètres, et trois quand elle est comprise entre 25 mètres et 40 mètres. Au delà d'une pareille surface, on préfère constituer un nouveau massif pour ne pas trop allonger les chaudières.

Il convient de ne pas donner plus de im,20 à îro^O au diamètre du corps principal lorsque la machine est k haute pression, parce que l'épaisseur et le poids augmentent considérablement avec le diamètre, ainsi que nous l'avons vu k l'article chaudière.

La formule donnée par M. Havrez s'applique encore, dans ce cas, à la recherche du diamètre du corps principal. Les bouilleurs doivent avoir un diamètre au moins égal k 0^,50, pour qu'on puisse les nettoyer et les

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réparer; il est d'usage de prendre ce diamètre d = 0.60D.

Diverses considérations , exposées par MM. .Marozeau, Koei-hlin et Burnat, ont eu pour conséquence de faire rejeter des chaudières ayant une trop grande longueur et dont la surface de chauffe, très-développée, n'offrait pas d'avantage sérieux. Mais on a trouvé un bénéfice réel dans l'emploi de tubes dans lesquels circule l'eau d'alimentation, et qui sont mis en contact avec les gaz de la cheminée déjà refroidis, mais capables encore de communiquer de la chaleur à des corps ayant la température du condenseur. Ces tubes, appelés réchauffeurs, sont établis suivant différents systèmes. Tous les constructeurs ne sont pas d'accord sur le volume qu'il est bon de leur donner, et, pour résoudre la question, il convient de tenir compte du prix de revient et de le comparer au oé- • néfice qu'on en retire.

Dans les réchauffeurs Fanot, la fumée rencontre des surfaces dont la température va toujours en diminuant; c'est ce qu'on nomme le chauffage méthodique; il a l'avantage de dépouiller plus complètement les gaz de la chaleur qu ils contiennent et de mieux utiliser le combustible.

Ils atténuent les pertes de chaleur qui ont lieu par la cheminée, et leur efficacité est d'autant plus grande que la combustion a été faite en vue de diminuer la fumée en présence d'un excès d'eau plus considérable. Les réchauffeurs reçoivent, en outre, la plus grande partie dés matières suspendues dans l'eau d'alimentation, ce qui rend moins dangereuses les incrustations du corps principal de la chaudière.

Les chaudières à foyer intérieur sont légères, peu encombrantes et très-convenables pour les machines mobiles , comme le sont pelles des bateaux. On s'est d'abord contenté de munir les chaudières cylindriques d'un tube intérieur dans lequel furent logés la grille et le foyer, et on continua k entourer la chaudière de carneaux extérieurs; ce fut le type des chaudières du Cornouailles. On a quelquefois doublé le tube à foyer, comme dans les chaudières Fairbnim. On évite ainsi de mettre le gaz encore très-chaud au contact des maçonneries qui feraient perdre k l'extérieur, par conductibilité, une partie de la chaleur produite; mais on a l'inconvénient d'avoir des foyers étroits et des boîtes à feu très-restreintes, ce qui rend la combustion difficile.

Dans les machines Galloway, très-répandues en Angleterre, l'enveloppe cylindrique contient deux tubes cylindriques, munis chacun d'un foyer, et qui se réunissent immédiatement après la grille pour renfermer, jusqu'à la plaque do fond, un carneau elliptique d'où les flammes s'échappent dans les carneaux extérieurs. Ce carneau est traversé par des tubes coniques destinés à faciliter la circulation de l'eau, k régler la marche des gaz et à augmenter la surface de chauffe. Ces chaudières fonctionnent k une pression de 5 atmosphères.

Les chaudières tubulaires présentent, sous un volume donné et avec un poids déterminé, la plus grande surface de chauffe. Le foyer intérieur se subdivise, aussitôt après la grille, en uu grand nombre de tubes de petit diumètre qui conduisent les gaz chauds au travers de la masse d'eau à vaporiser en fournissant des sui faces de coniact trèsétendues. Elles sont aujourd'hui très-usitées dans la construction ues locomotives. La chaudière est formée par une enveloppe extérieure qui entoure, à certaine distance, la boite à fuu et les tubes, dont elle suit les formes générales.

La bolie k feu est le plus souvent rectangulaire, et le fond en est fermé par une grille généralement horizontale ou inclinée de l'arrière à l'uvuut. Le ciel du foyer opposé k la grille est roidi par des armatures; les côtés latéraux de la boîte sont des surfaces unies ; celui d'arrière est percé d'une ouverture pour l'introduction du combustible; celui d'avant est percé de trous eu quinconce destinés a recevoir les extrémités des tubes à air chaud.

La chaudière extérieure se compose de la boite a feu extérieure et du corps cylindrique. La boite à feu .extérieure est cylindrique, se raccorde avec les parois latérales verticales et s'appuie normalement sur la face postérieure. Le corps cylindrique s'appuie vers l'avant sur la boîte à fumée, dont la face antérieure est percée d'une large ouverture munie de portes, qui sert au nettoyage et k la réparation des tubes. La cheminée surmonte la boite k fumée.

Lorsqu'on a besoin de ménager l'espace horizontal dans dea machines de petite force, on eiupluie des tubes verticaux. On ménage aussi cet espace sans trop augmenter l'espace occupe en hauteur, dans les machines marines, par l'emploi de chaudières k retour de flamme. Ces chaudières sont à peu près parajlelipi|iediques pour des pressions de 3 ou 4 atmosphères, et cylindriques pour les pressions plus élevées. Au bas du foyer sont placés le cendrier, la grille, la boîte k feu; puis viennent des tubes horizontaux qui traversent la chaudière dans sa longueur et se replient sur eux-mêmes en ramenant les guz du'iôié du foyer, près duquel est placée la cheminée.

Les chaudières tubulaires seruient d'un

vaVè

I emploi très-bon pour tes machines quelcon-

| ques si elles ne rendaient très-difficiles le nettoyage et l'enlèvernent des incrustations. MM. Chevalier et Fanot ont inventé, dans le but de rendre ce nettoyage plus commode, des chaudières à foyer amovible. La chaudière Fanot se compo'se de deux corps cylindriques placés l'un au-dessus de l'autre, le plus grand étant en^ dessous, et réunis par des tubulures.

A l'intérieur du cylindre inférieur se placent le foyer et les tubes, qui aboutissent, d'autre part, kune boîte k fumée entourant les deux grands cylindres. Le foyer et les

. tubes, reliés au reste de la chaudière par des garnitures k boulons, 'sont mobiles et munis

I de petits galets qui glissent sur des fers k

i cornières.

! La construction des chaudières puissantes k forte pression offre d'assez grandes diffi-

' cultes pour qu'on ait cherché k écarter l'inconvénient que présentent les hautes tensions par l'emploi de chaudières fractionnées. M. Belleville compose sa chaudière d'une série de petits tubes constituant des chaudières de faible dimension capables de résister, en raison même de leurs faibles dimensions, k de très-grandes tensions. Les tubes, placés dans des plans verticaux et formant serpentins, aboutissent k des collecteurs communs k une "même série. L'eau d'alimentation arrive dans le collecteur inférieur; la vapeur est recueillie dans le collecteur supérieur. Cette chaudière présente une très-grande surface de chauffe sous un faible volume et résiste k de très-fortes pressions. Elle a pour inconvénients de contenir peu d'eau et d'exiger une attention continuelle pour l'alimentation.

Les surfaces de chauffe étant seules en contact avec les gaz chauds, il est avantageux de mettre sans cesse en contact avec elles de nouvelles niasses d'eau. Jacob Perkins a montré, dès 1831, l'avantage que l'on pourrait retirer de la circulation de l'eau contre les parois de chauffe; elle favorise la vaporisation et empêche jusqu'à un certain point les incrustations. La chaudière Fuld, faite d'après les indications de Perkins, renferme une série de tubes verticaux fermés par le bas, plongeant dans le foyer et munis de tubes plus petits, concentriques, évasés en entonnoir dans leur partie supérieure. Il se forme un courant d'eau qui descend par les tubes moindres et remonte par les plus grands. Les chaudières de ce système se mettent rapidement en pression et fonctionnent spécialement pour les pompes k vapeur. Le système Schmitz consiste k placer ooncentriquement k la chaudière et aux bouilleurs des tubes intérieurs qui, étant inégalement rapprochés de la paroi sur les cotés, provoquent un courant dans le liquide. Ce système a été adopté par la Compagnie parisienne du gaz et donne de bons résultats ; les incrustations viennent se réunir dans les tubes intérieurs, d'où on les retire facilement. .

— Combustion dans les foyers. Etant donné un combustible, on sait d'avance quels seront les gaz de la combustion; mais, lorsqu'on fait varier la quantité d air amenée dans le foyer au contact de ce combustible, les combinaisons varient de nature et de proportions ; de nombreuses expériences ont été faites depuis longtemps sur ce sujet. Au moyen d'un appareil de son invention, M. Scheurer-Kestner a pu extraire et doser une partie des gaz de la chambre de combustion et montrer que la quantité de gaz combustibles présents dans la masse gazeuse qui s'échappe, augmente très-régulièrement et proportionnellement k la diminution de l'air en excès dans le foyer. Il convient donc d'augmenter cette quantité d'air ; mais, au delà de certaines limites, cela aurait l'inconvénient d'accroître, k égalité de température, la chaleur perdue par entraînement.

Il résulte d'autres expériences dues k MM. Scheurer-Kestner et Meunier, que le calorique obtenu dans les foyers des chaudières expérimentées, au moyen de la houille brute, s'est réparti de la manière suivante :

Chaleur utilisée pour produire la vapeur ..... 61,0

Chaleur non produite par suite du dégagement de gaz combust. blés . . . 5,5

Chaleur non produite par suite de formation de noir de fumée 0,5

Chaleur non produite par suite de carbone laissé dans les cendres .... 1,5

Chaleur emportée dans les gaz de la combustion pur la vapeur d'eau de la fumée 2,5

Chaleur sensible emportée par lesgaz. 5,5

Chaleur perdue dans la maçonnerie. 23,5

Ces expériences, jointes k d'autres analogues faites par la Société industrielle de Mulhouse, ont conduit k admettre qu'on obtient le maximum de rendement d une machine k vapeur, avec une alimentation de 12 mètres carrés d'air par kilogramme de houille.

On a inventé des appareils divers qui permettent d'analyser k chaque instant les masses gazeuses développées dans le foyer d'une maeniue à vapeur, et de se rendre ainsi coin, te de la marche calorique de cette ma-

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. chine. Le plus répandu et le plus ingénieux ' de ces instruments est l'appareil d'Orsat, dans lequel les dosages se l'ont par la méthode eudiométrique -, on absorbe l'acide carbonique par la potasse, l'oxygène et l'oxyde de carbone par le chlorhydrate d'ammoniaque en présence du cuivre. Cet appareil peut être mis entre les mains d'un simple ouvrier, auquel on épargne les calculs en dressant d'avance des tables pour l'instrument.

Un foyer présente, au point de vue de la puissance de combustion, une assez grande élasticité; néanmoins, il convient de donner des formes et des proportions déterminées aux différentes parties dont il se compose ; il n'y a plus alors d'inconvénient sérieux k faire varier entre des limites assez éloignées l'activité de la combustion. On dit en pratique que la combustion d'une machine k uapeur est lente lorsqu'on brûle de 15 k 30 kilogrammes de charbon par heure et par mètre carré de grille; moyenne pour les dépenses de 30 k 100 kilogrammes; elle est trës-uctive pour celles qui dépassent 200 kilogrammes. La grille d une machine ordinaire doit être formée de barreaux de moins de om,015 d'épaisseur, qu'on espace 3e 0m,005 à 0m,010 et auxquels on donne 0m,10 de hauteur. Ou met ainsi l'air froid en contact avec les barreaux, ce qui les empêche de se brûler. Le rapport entre la section libre et la surface totale de la grille varie de 1 quart k l tiers dans les chaudières fixes et atteint l demi dans les locomotives. La grille ne doit pas avoir une longueur supérieure k 2 mètres pour qu'on puisse facilement la curer, La largeur est variable; elle occupe le même espace que la projection des bouilleurs dans les chaudières qui en sont munies.

L'air qui traverse le cendrier étant froid, tandis qu'il est k une haute température lorsqu'il traverse la grille, le vide du cendrier peut être moindre que celui de la grille, et on le réduit aux 2 tiers environ dans les machines de la marine où l'espace libre est très-reslreint.

La chambre de combustion a les mêmes dimensions horizontales que la grille ; sa hauteur dépend du combustible employé; dans les foyers k houille, on lui donne oln,60 environ; elle est de 1 mètre k im,50 dans les foyers intérieurs chauffés au coke.

On donne aux carneaux une section qui est environ le sixième de la section de la grille. La section de la cheminée varie dans les chaudières marines de 0n>,12 à 0^,13 de la surface de la grille; dans les machines k vapeur fixes, elle peut aller jusqu'au cinquième de celte surface. Quant à la hauteur de la cheminée, on la limite k 15 mètres dans les cheminées en tôle et k 25 mètres dans les cheminées en briques.

Des expériences ont été faites en 1874 par le comité mécanique de la Société industrielle de Mulhouse, sur des machines diverses, une k bouilleurs sans réchauffeurs, une autre du Lancashire k foyer double intérieur, une autre du système Fairdaim modifié; d'autres expériences ont été fuites par M. Scheurer-Kestner sur une chaudière k trois bouilleurs inférieurs et six réchauffeurs latéraux. Il en résulte que les trois cinquièmes seulement de la puissance calorifique du combustible étaient utilisés et que le reste se partageait entre les pertes par rayonnement et par entraînement. Les machines à vapeur de la marine n'utilisent pas beaucoup mieux la puissance calorifique du combustible.

Aussi a-t-on fait plusieurs essais dans le but de réduire la consommation d'air tout en produisant une combustion plus complète.

La combustion s'opère avec difficulté , arce que l'un des corps k combiner est soide, taudis que l'autre est gazeux. Ou a d'abord cherché à modifier l'état du combustible et k l'amener gazeux au contact de l'air du foyer. On distille Je combustible dans un gazogène et on commence ta combustion, qui s'achève dans le foyer. Tel est le procédé suivi dans les machines k chauffage Muller et Fichet. Le combustible est jeté dans une trémie où la température est relativement basse et l'air rare; il se dessèche, s'échauffe ' et laisse distiller les parties solubles qu'il con- < tient et qui sont entraînées k l'état d'oxyde de carbone par un courant d'air réglé au moyen d'ouvertures variables. Elles anivent normalement aux filets gazeux du foyer, le mélange se fait intimement, sans production de fumée; et la combustion est très-économique, i

M.Crampton réduit le combustible en poussière et le lance dans le foyer au moyeu d'un : ventilateur qui amène en même temps l'air i nécessaire k la combustion ; ce procédé est . encore très-imparfait. L'emploi de briquettes également calibrées a donné de meilleurs résultats; mais il conviendrait de diminuer le volume qu'on leur donne habituellement et qui oblige de les casser avant d'eu faire usage.

D'autres constructeurs ont cherché k améliorer la combustion des gaz qui s'élèvent du foyer dans les machines k vapeur; on fait subir k ces guz un brassage qui complète la combustion et diminue la fumée que déversent en si grande quantité les cheminées d'usine k vapeur.

On obtient un mélange plus régulier des gaz de la combustion en injectant au travers des flammes un jet de vapeur, ainsi que cela

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û lieu dans les appareils Thierry pour locomotives. On opère le brassage des gaz en les faisant brusquement changer de direiiion, résultat qt>e l'on obtient dans le foyer Tenbrinck au moyen d'un bouilleur incliné audessus de la grille sur laquelle les morceaux de combustible sont projetés au moyen d'une trémie extérieure inclinée k fermeture mobile. Ce foyer est adopté dans les machines k vapeur du chemin de fer d'Orléans.

Quelques ingénieurs ont cherché k perfectionner le mode de chargement du combustible. Le chargement usuel est, en effet, trèsirrégulier, puisque les charges se font par intervalles et qu'on ne peut étendre le combustible en couche bien homogène sur les longues grilles.

La grille Tailfer opère automatiquement l'alimentation régulière et continue du combustible. Elle est analogue, comme disposition, k la chaîne sans tin des norias et se place horizontalement; mais le mécanisme en est délicat et s'altère aux températures élevées auxquelles il est soumis.

De meilleurs résultats ont été obtenus par les chargements réguliers et fréquents de 6 k 10 kilogrammes de combustible, facilités au moyen des grilles en gradins de M. Chobrzinski ou des grilles k étages de Langen.

Dans le cas où, comme pour les locomotives, on dispose d'un échappement de. vapeur, l'emploi du tirage forcé présente de réels avantages au point de vue du rendement calorique de la machine, ainsi que l'a fait voir M. Atidenet (chaudières marines).

— ' Vaporisation. La chaleur produite dans le foyer doit être transmise k 1 eau contenue dans la chaudière; cette transmission s'effectue grâce au pouvoir admissif de la face ■ externe de la chaudière, k la conductibilité du métal, au pouvoir émissif de la face interne (v. calorimètre). Il résulte des exriences de M. Audenet que ce n'est pas en employant un métal très-conducteur ou en réduisant son épaisseur qu'on peut obtenir une grande augmentation dans le rendement de la machine pour chaque unité de surface de chauffe, mais bien en rendant plus facile le passage de la chaleur de la source aux parois et des parois à l'eau et k la vapeur. Il faut, k cet effet, prévenir les incrustations intérieures, ou s'en débarrasser aisément, et nettoyerMes parois extérieures ,sur lesquelles se dépose une couche épaisse de tumée.

M. Green a imaginé de disposer kutour des réchauffeurs des deini-anneanx mobiles faisant l'office de racloirs sur ces réservoirs, plus soumis que d'autres au dépôt de suie, k cause de leur basse température. La Société industrielle de Mulhouse a expérimenté ce système en 1869 et l'a. reconnu excellent.

Le dégagement de la vapeur se fait plus facilement sur les plaques horizontales; aussi a-t-on depuis longtemps regardé comme un principe de placer la plus grande partie pos- . sible de la surface de chauffe verticalement au-dessus de la flamme du foyer; on évite les parois inclinées et même les parois verticales.

De nombreuses expériences ont été faites sur les variations de la puissance vaporisatrice des surfaces de chauffe comparées d'après leur distance au foyer. Sur le chemin de fer du Nord (1864), on a constaté les faits suivants : une chaudière de locomotive étant divisée eu cinq compartiments de 1 métro chacun environ, la quantité de vapeur produite par mètre carré de surface de chauffe, avec une consommation moyenne de combustible, a été, dans le premier compartiment, 170 litres; dans le second, 46; dans le troisième, 22; dans le quatrième, 14 ; dans le cinquième, 10; le premier compartiment était celui de la boîte k feu.

L'intérieur des chaudières forme une certaine capacité, dont une portion est remplie d'eau, tandis que le reste sert de réservoir k la vapeur, La proportion qui existe entre les deux volumes a une influence très-grande sur la marche de la machine. Un volume d'eau considérable rend la mise en pression assez longue ; on compte, eu effet, qu'il ne faut guère moins d'une heure pour amener une chaudière marine k fournir de lu vapeur à trois atmosphères, tandis qu'une chaudière Field ou une chaudière Belleville fonctionne en vingt minutes sous la même pression. Cette masse d'eau constitue, en outre, un poids mort important pour les machines mobiles. Mais, d'autre part, il régularise la conduite des machines en modérant leur sensibilité et annulant les inconvénients des variations de température, d'alimentation ou de consommation.

Pour maintenir la pression d'une chaudière entre des limites déterminées, il fuut proportionner le volume d'eau qu'elle contient k la quantité de chaleur fournie par le foyer, c'est-u-dire pour un même type de chaudière k la surface de la grille. Le volume est environ par mètre carré de grille : 3 mètres cubes dans les chaudières k bouilleurs, 2 mètres cubes dans les chaudières marines ; 2m<:,5 dans les locomotives, 0mc,25 dans les chaudières Belleville. Le volume de la chambre de vapeur est sensiblement proportionnel à celui de la grille et dépend ainsi de la quantité de chaleur fournie par le foyer.

Il faut éviter la présence de l'eau au sein de la "apeur, et, comme cette présence ré-

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traite de diverses causes, entraînement mécanique ou condensation, il convient de prendre certaines précautions. I/entralriemr-nt mécaincjiie est évité dans les machines où l'ébullition est tranquille, '''sst-à-dîre la chambre de vapeur grande et la surface du liquide très-large. On combat les productions d'eau dues à la détente en réduisant la profondeur de l'euu dans les chaudières et en facilitant le dégagement de la vapeur aux parois de la surface de chuuffe. On peut réduire la quantité d'eau amenée dans les cylindres en séparant la vapeur de l'eau qui lui est mélangée ou en vaporisant celle-ci. Le meilleur procédé est l'emploi des sécheurs et surchauffeurs placés sur le parcours de la vapeur humide.

L'étendue de la surface de chauffe dépend en définitive de la quantité de charbon brûlé, et, si on ne se préoccupait que du rendement calorique, on pourrait se borner, d'après les. expériences faites sur ce sujet, à admettre 50 à 70 décimètres carrés de surface par kilogramme de charbon. Des considérations industrielles engagent les constructeurs à s'écarter de ce rapport dans la pratique, et l'écart est variable avec le système de machines à construire.

La puissance des machines est souvent indiquée en chevaux-vapeur ; niais on ne saurait y voir l'évaluation exacte de la puissance des chaudières, dont l'activité a des rapports variables avec la dépense de combustible et l'accumulation de chaleur. M. Havrez admet qu'un cheval dépende par heure 20 kilogrammes de vapeur, exigeant pour leur production imq,50 de surface de chauffe pour les machines fixes et O^q^o pour les locomotives à tirage forcé.

L'alimentation des chaudières des machines à vapeur offre un assez grand intérêt à cause des impuretés que l'eau peut présenter et qui occasionnent quelquefois des accidents graves par le dépôt d'incrustations au fond de la chaudière (v. ce mot). Il n'est moine pas nécessaire que le dépôt soit adhérent aux parois; il peut se présenter quelquefois sous forme de savon visqueux qui arrête le dégagement des bulles de vapeur. et, en les accumulant contre les parois, expose celles-ci à rougir.

Nous ne ferons que signaler te système Schmitz, de la Compagnie parisienne du gaz; les plateaux localisants deSehau,le courant séparateur employé par M. Duméry , qui seuls Ont donné quelques résultats Satisfaisants.

L'introduction de l'eau d'alimentation est contrariée par la tension de la vapeur, et on doit faire usage de certains appareils pour la rendre possible. Nous mentionnerons la bouteille alimentaire, qui convient aux machines à basse eu haute pression, et que M. Macabies a perfectionnée de manière à en rendre l'usage automatique.

Les appareils le plus fréquemment employés sont la pompe a eau, que l'on retrouve dans les machines fixes, dans les locomotives et.dans les machines marines avec quelques modifications peu importantes , et , depuis quelques années, l'injecteur Giffard.

La résistance des chaudières el l'étude des accessoires de ces organes, tels que niveaux d'eau, manomètres, soupapes de sûreté, ont fait le sujet d'articles spéciaux auxquels nous nous bornerons a renvoyer. Parmi ces accessoires, il convient encore de placer la prise de vapeur, qui se fait à la partie supérieure de la chambre de vapeur et qui est réglée au moien d'un obturateur mobile; le trou d'homme, destiné à faciliter le curage des chaudières; le siltlet à vapeur, l'échappement el le souffleur, qui permet d'obtenir un tirage énergique sur les locomotives en stationnement. Le tirage est d'ailleurs réglé par des registres ou vannes à contre.- poids.

— II. Marche et distribution de la vapeur. Action de la vapeur dans le cylindre; mesure de cette action. Nous avons vu précédemment, au sujet de la machine du Cornouuilles, comment agit la vapeur dans un cylindre ; dans une machine à double effet, elle "est amenée alternativement sur les deux faces du piston pour y exercer sa pression pendant que la face sur laquelle elle n'agit pas est mise en communication avec l'atmosphère .ou avec un condenseur entretenu à une basse température, de manière a abaisser la contre-pression et à la rendre moindre que la pression motrice.

Si donc on considère l'une des faces et si, prenant pour ligne des abscisses la course du piston, on élève en chaque point de cette ligne une ordonnée éj;ale à la pression subie par la face considérée lorsqu'elle est en c.e point, l'aire comprise à l'intérieur de la courbe fermée, lieudes extrémités de ces ordonnées, représentera le travail r^ndu par la vapeur sur la face du piston pendant, une oscillation complète. Cette courbedes pressions est donc très- importante à connaître; on l'obtient pratiquement au moyen de l'indicateur de Watt (v. indicateur). Cet indicateur a été moditié par MM. Garnier, qui l'ont fait accompagner du compteur mécanique enregistrant le nombre des tours de la manivelle.

— Puissance des machines. On évalue habituellement en chevaux-tiapeu?' la puissance d'une machine, et, cette unité n'ayant pas toujours été évaluée de la même façon (v. cheval), il en est résulté quelque confusion.

L'unité dynamique du cheval-wapeur a été

sv.

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introduite par Watt; on avait fait effectuer à de très-forts chevaux un travail excessif, dont il dut prendre le prix pour base et qui était estimé égal à celui qu'il faut dépenser pour élever en une minute à un pied de hauteur 33,000 livres anglaises. Cette évaluation ramenée à la seconde correspond à environ 76 kilogrammes élevés à 1 mètre. On a adopté en France 75 kilogrammètres au lieu de 76.

Cela posé, si on désigne par d le diamètre du cylindre, c la course du piston, en mètres,. N le nombre de tours de la machine par minute, E la pression effective moyenne de la vapeur sur le piston exprimée en kilogrammes par mètre carré, on pourra exprimer le travail disponible par la différence du travail recueilli sur le piston et du travail des résistances; ce dernier travail comprend le frottement du piston, la marche de la pompe à air, de la pompe alimentaire et des autres organes. En appliquant ces résultats aux machines qu'il avait construites, Watt put écrire la formule

Dans cette formule, F désignait la puissance disponible ou effective; mais la pression de la vapeur n'y entrant pas, il est clair qu'elle s'applique seulement aux machines de même espèce que les machines de Watt ; avec les machines à haute pression et à détente, cette formule ne donne pas la puissance réelle de la machine; on l'a néanmoins conservée dans l'usage, et la force qu'elle indique s'appelle force nominale. Elle donne une valeur proportionnelle au volume engendré par le piston dans l'unité de temps et convient assez pour axer la valeur commerciale de la machine.

Pour déterminer la valeur mécanique de la machine au moyen de la puissance réellement disponible, on calcule le travail brut produit sur les pistons, et on arrive ainsi à la formule

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dans laquelle E est obtenu au moyen d'un indicateur; on nomme cette puissance puissance.indiquée.

Quand on veut déterminer directement la puissance effective, on a recours à l'emploi des dynamomètres ; le plus ancien est le frein de Prony (v. ce mot). Nous mentionnerons encore les appareils Taurines, imaginés pour la détermination de la puissance des machines qui actionnent lesliélices propulsives des navire?.

Ces appareils sont très-chers, et M. Hirna cherché un dynamomètre qui permit, sans trop de frais ni de dérangement, de mesurer le travail d'une machine quelconque pendant un temps déterminé. Le pandynamoinètre de Hirn repose sur le principe de la tension, et M. Hirn a fait une application du planimèire

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d'Amsler pour fcbtenjr l'enregistrement des indications de cet appareil.

Nous ne donnerons ici aucun développement sur les dimensions à donner aux cylindres des machines à vapeur, non plus que sur les dimensions des orifices traversés par des ga«, et nous renverrons pour l'étude de cette question aux mots cylindre et distribution.

— Distribution de la vapeur. Le mode d'action de la vapeur dans un cylindre exige qu'on mette h des instants convenables un côté ou l'autre du piston en communication soit avec la chaudière, soit avec le condenseur.

Les organes qui .permettent d'obtenir ces résultats sont très-délicats, car leur disposition a pour l'utilisation de la vapeur une influence considérable, et les principales qualités d'une machine en dépendent. Ils portent le nom de distributeurs, et nous en avons fait l'étude spéciale à ce mot.

Ces organes sont des robinets, des soupapes ou des tiroirs.

Les tiroirs (v. ce mot) sont soumis à la rè-

fle générale qui gouverne les organes de la istribution et d'après laquelle l'avance à l'admission est considérée comme très-avantageuse et doit être maintenue inférieure à l'avance pour l'échappement,

Avec les tiroirs, on dispose pour obtenir ces effets de trois éléments, l'angle de calage de l'excentrique sur la manivelle, le recouvrement extérieur des lumières, le recouvrement intérieur.

Pour se rendre compte de l'influence de ces trois éléments sur la régulation de la machine, on représente pour une oscillation complète les positions simultanées du tiroir et du piston. On y parvient graphiquement par des épures.

Les épures auxquelles on a recours dans la pratique des ateliers sont très-variées ; nous nous bornerons à en indiquer trois. La première, qui est connue sous le nom d'épuré circulaire de régulation, est due à M. Reech. Le plan de cette épure est parallèle au mouvement du tiroir, et on prend pour variable l'angle de rotation de l'arbre sur lequel sont calés ta manivelle et l'excentrique.

La seconde épure est l'épure elliptique ou en oeuf; on la trace en prenant deux axes rectangulaires et en prenant pour abscisses les déplacements du piston et pour ordonnées les déplacements du tiroir en grandeur naturelle ou à l'échelle -. Cette épure ne se

construit pas seulement pour l'étude du projet de distribution , on l'établit encore. une fois la machine construite ; on peut alors la faire tracer par la machine elle-même au moven de l'indicateur de Watt, en fermant le robinet d'accès de la vapeur et en communiquant au style qui porte le crayon un mouvement égal et proportionnel à celui du tiroir, à t'aide d'un fit.

La troisième épure que nous mentionnerons est l'épure sinusoïdale; on prend pour abscisses les longueurs des arcs décrits par les boutons de manivelle, et en chaque point

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on porte deux ordonnées qui représentent l'une la position du pision, l'autre la position d'une des arêtes du tiroir. L'épure sinusoïdale a été tracée pour la première fois par M. Molt, ingénieur de la marine française.

Les articles consacrés auxdivers systèmes de détente aux mots tiroir et détente nous dispensent d'exj.oser ici les différentes méthodes de construction des organes distributeurs.

Les détentes à un seul tiroir mù par un excentrique sont limitées, et on a eu bientôt recours a d'autres moyens; on a employé les tiroirs doubles à glissière ; un premier tiroir fonctionne comme à l'ordinaire et constitue la détente fixe, et, quand on a besoin de l'augmenter, on fait agir un obturateur indépendant.

On a obtenu des systèmes très-avantageux de détentes variables au moyen de la coulisse de Stephenson (v. coulisse), qui a donné naissance aux détentes a coulisse droite, renversée, ou à bielles croisées.

La détente Corliss, très-remarquée à l'Exposition de Vienne (1873), repose sur l'adaptation à chaque côté du cylindre d'un tiroiréchappement et d'un tiroir-admission, qui se manœuvrent indépendamment l'un de l'autre; on peut les faire ouvrir et fermer au moment convenable, et on peut leur imprimer une vitesse assez grande pour qu'ils démasquent brusquement les lumières. Ce système est très-avantageux et il réduit au minimum l'espace mort qui reste devant le cylindre au fond de sa course. L'Exposition de Vienne a encore signalé a l'attention des mécaniciens la détente Sulzer, qui est opérée au moyen de quatre soupapes équilibrées dites du Cornouailles ; la vapeur est introduite pendant un temps très-court, environ le vingtième de la course, et la détente se produit presque jusqu'à la tension du condenseur avec une grande régularité.

Les détentes prolongées dans un cylindre unique présententdesinconvénients notables, dont les plus importants tiennent à l'emploi de cylindres très-longs, qui sont encombrants et dont la température s'abaisse sensiblement pendant la détente ; de la une perte de chaleur dont on doit tenir compte. On a essayé d'éviter ces inconvénients par l'emploi de plusieurs cylindres pour la détente ; c'est le système des machines de Woolf ou des machines Compound, qui ont parfois jusqu'à trois cylindres et donnent de très-bons résultats. On a aussi utilisé les chemises de vapeur et la vapeur surchauffée, mais ces deux derniers procédés sont moins efficaces.

— III. Transmission. Organes de transmission. La puissance motrice une fois produite dans le récepteur, il convient de lh communiquer à l'outil, après l'avoir transformée en vue du but à atteindre ; l'ensemble des organes de transmission a en général à effectuer la transformation d'un mouvement rectiligne et alternatif en un mouvement circulaire continu.

La transformation peut être directe ou s'opérer au moyen d'un intermédiaire, qui est un balancier animé d'un mouvement circulaire alternatif. De là la grande division

des machines à vapeur, au point de vue de la transmission, en machines à action directe et machines à balancier.

La transmission entre la tige du piston et

le balancier s'effectue le ptus fréquemment an moyen du parallélogramme de Watt (v. parallélogramme), plus ou moins modifié dans les machines marines. On emploie aussi les