MACHINES A ROTATION DE STILE

iUne des machines modernes qui méritent le plus d'attirer l'attention des constructeurs est la roue a vapeur de M. Stiles , qui a été employée en Amérique , il y a peu d'années , pou^ faire mouvoir on vaisseau. Cette machine peu connue est d'une extrême simplicité, comme on le verra par la des-

cription que noas en donnons ; elle est d*aillevirs la < première machine rotative qui ait eue une application bien constatée et de quelque importance.

Cette machine se compose d'un cylindre dans lequel agit la vapeur j ce cylindre , dont le dian^ètre intérieur est de i mètre 5o centimètres , est immobile j et fermé par des plaques à ses deux extrémités ; il est traversé par un axe ou arbre mobile aux deux extrémités duquel sont fixées les roues à aubes qui font marcher le bâtiment. Un second cylindre concentrique contenu dans le premier est attaché à l'arbre ^ de manière à ce que le .cylindre intérieur et l'axe tournent ensemble. Ce cylindre est en outre garni de deux ailes courbes à charnières y sQSceptibJes , quand elles se développent , de fermer entièrement le canal annulaire compris entre les deux cylindres. Ce canal ou intervalle entre les cylindres a o°^i52. Quand, au contraire, les ailes se replient, elles se logent dans des entailles faites exprès dans le cylindre intérieur, et les remplissent de manière à compléter exactement sa surface.

Un tuyau amène la vapeur de la chaudière dans le canal annulaire ^ un second la conduit de ce canal dans un réfrigérant.

Un massif placé entre les orifices de ces deux conduits bouche totalement le haut au canal annulaire , et oblige la vapeur à passer par la partie inférieure de ce canal. Ce massif fixé an cylindre

extérieur n^ empêche point le cylindre intérieur de toamer.

Lorsqa*ane des ailes est deTcloppée , et que la (X> mmonication est établie entre la chaudière et k canal, la vapeur, agissant sur la surface concave de Taile , fait tourner le cylindre intérieur , qui en« traîne avec lui les roues à aubes. L'air et la vapeur qui se trouvent au-delà des ailes s'échappent par un tuyau dans le réfrigérant. Une des ailes est tou- {ours^développée quand fautre parvient à l'orifice de ce tuyau : alors la vapeur comprbe entre les deux ailes se dégage dans le condenseur } l'aile qui vient de se développer mène à son tour^ l'autre rencontre bientôt deux pièces en forme de coin , placées auprès du massif, lesquelles la forcent à se replier pour occuper l'entaille du cylindre intérieur et passer aisément sous le massif.

On a fixé à chacune des ailes , perpendiculairement à la charnière , deux secteurs qui pénètrent dans le vide du c^^lindre intérieur, en traversant des mortaises garnies d'étonpes qu'ib remplissent toujours exactement. Aussitôt que les ailes sont dé* gagées du massif, les secteurs rencontrent des obstacles fixés aux plaques des bouts du cylindre extérieur. Ces obstacles, résistant aux secteurs, forcent les ailes à s'ouvrir. On peut changer la position de ces obstacles par le moyen de vis extérieures. La vapeur ne s'oppose point aux mouvements par lesquels les ailes s'ouvrent ou se repliant , parce

que la tension est la même des deux côtés des ailei^ pendant ces mouvements.

Les frottements éprouveront une réduction sensible, si l'on, a le soin de donner au canal annu^ laire un peu moins de largeur auprès du cylindre extérieur qu'auprès du cylindre intérieur, afin que les ailes soient légèrement trapézoïdales , et qu'à mesure qu'elles se replient , leurs garnitures soient moins comprimées « Les angles eiLtérieurs des ailes sont un peu arrondis, et les{)Iaques des bouts du cy-- Jindre conservent un petit filet qui détermine le passage du cylindre intérieur et soutient les garnitures placées *entre des brides. Les ailes sont en cuivre.

La vapeur est employée à un assez haut degré de tension dans cette machine pour qu'elle puisse être considérée comme à haute pression , et agir sans condenseur : alors le tuyau qui conduit la vapeur au dehors traverse un réfrigérakit, dont l'eau, quand elle est échauffée , est employée à remplacer dans la chaudière celle qui se réduit en v,apeur.

Une petite pompe horizontale introduit dans le réfrigérant l'eau de la mer ou du puits ^ lorsqu'elle est échauffée, elle est retirée par un autre corps de pompe et refoulée dans la chaudière.

La tension , qui devrait être de 5 atmosphère» pour produire tout l'effet désiré, n'est cependant que

de 5 à 4.

La longueur du cylindre est, entre les plaques , de o"',482* Le poids total de la machine est de

quatre à cinq tonneaux. Les roues ont près de S mètres de diamètre ^ chacune porte 1 2 aubes de i"*8o de longueur sur o^ 60 de hauteur. Les roues font environ dix-huit tours par minute.

Le foyer est alimenté avec du bois ^ on brûle en sei^e heures vingt-deux stères'.

Cette machine est très simple, occupe peu de place) sa .construction est économique. Le bateau qu'elle faisait mouvoir en 181 Jr gagnait de vitesse tous les vaisseaux américains mus par des machi» nés à haute ou basse pression.

MACHEE A VAPEUR DE BiANOURY d'eSCOT*

Cette machine est fondée silr le même principe que celle de Savery * mais elle en diffère i <> par un matelas d'air situé au-dessus du liquide , et sur le- * quel la vapeur agit immédiatement ; 2° par le régulateur, qui est mis*en mouvement par les variations ,de température qui se manifestent par Tintroduction et la condensation de la vapeur.

Lafig. XLVfpl. 6 représente la partie principale de cette machine; Ç> est un cylindre en cuivre laminé, terminé supérieurement et inférieurement par deux calottes sphériques : Manoufy désignait ce cylindre sous le nom de capacité motrice» Sa partie inférieure communique avec un tuyau horizontal S , qui y est solidement fixé. A la partie inférieure de

ce tayan se troave le tuyau d'aspiration , et à sa partie supérieure, et à l'antre bout, le tuyau d'ascension T P , dans lequel l'eau du puits peut être refoulée jusqu'^ la hauteur d'un dégorgeoir qui la verse dans une bâche. Le tuyau d'aspiration est garni d'une soupape ^ ^ et le tuyau de refoulement d'une soupapeyi

La calotte hémisphérique qui termine supérieurement la capacité motrice est garnie de deux corps de pompe très courts , dont l'un/? contient la soupape qui pernrtet ou arrête l'introduction de la vapeur. Ce fluide s'int '* *t par un tuyau horizontal qui pénètre dans le cylindre p vers le milieu de sa hauteur. L'autre tuyau est percé inférieurement , comme le premier , d'une ouverture qui le fait communiquer avec la capacité motrice ^ mais cette ouverture estgarnie de deux soupapes , l'une en dedans, l'autre en dehors. La première est mise en mouvement parla pression de la vapeur; la seconde, par une tige extérieure. Ces soupapes sont destinées à introduire de l'air dans la capacité motrice. ^

De la partie inférieure du tuyau ascensionnel part un petit tuyau o, qui pénètre, en se recourbant, xlans l'axe de la capacité motrice , et s'y élève verticalement juscfu'aux cinq sixièmes de sa hauteur, où il se termine par une pomme d'arrosoir. Ce tuyau est garni en g d'une soupape qui s'ouvre par une pression dirigéie de bas en haut. Immédiatement au-dessus de ce tuyau se trouve une plaque

' 55o X K eu caivre , percëe d*ua grand nombre de trous.

Le reste de l'appareil se compose de tringles destinées à ouvrir et à fermer les soupapes. Nous ne les examinerons iju'après avoir décrit le jeu de la machine , en supposant jusque-là que l'on fait mouvoir isolément ces soupapes par un agent quelconque.

Supposons que la capacité motrice soit pleine d'air jusqu'aux cinq sixièmes de sa hauteur, et que le reste soit occupé par de l'eau à la température ordinaire. Si à cet instant on ouvre la soupape ;7; pour permettre l'introduction de la vapeur, la planque XYla répartira en une nappe horizontale qni repoussera le coussin d'air , et par conséquent Teau qui est au-dessous ; la soupape jTs 'ouvrira , et toate l'eau qui était renfermée dans la aapacité motrice, ainsi qu'une partie de l'air, s'élèveront dans le tabe ascensionnel. -

Si , à l'instant où l'eau de la capacité motrice est évaquée, on arrête l'introductton de la vapear, celle qui est renfermée dans la capacité motrice se condensera en partie par le refroidissement des enveloppes métalliques , et sa force élastique diminuera ? alors la soupape g, qui est pressée extérienrement par une colonne d'eau qui s'élève jusqu'au dégorgeoir , et en dedans par la force élastique de la vapeur , s'ouvrira ; l'eau froide s'élèvera dans h tube d'injection e, et râillira par les ouvertures de

la pomme cTarrosoir. La vapeor se conAensera ; alors la soupape E s'oavrira d'elle-même, et la ca* pacité motrice se remplira d'eau. Si alors on' ou* vre la soupape u, pour introduire ^ne cei*taine quantité d'air, et ensuite la soupape à vapeur, le» circonstances seront les mêmes que celles que nou» avons exposées d'abord , et le même jeu des soupapes produira successivement les mêmes phénomènes.

Reste maintenant à expliquer comment les dif-^ férentes soupapes sont mises en mouvement par la machine elle-même. Dans presque toutes les machines à vapeur , c'est le mouvement de la tige du piston qui produit tous les antres mouvements nécessaires au jeu de ces machines. Dans C€;Jle de Manoury, c'est la différence de dilatation d'une tige de fer et d'un cylindre creux en cuivre qui est employée au même usage.

A la partie inférieure de la capacité motrice se tïouve un cylindre de cuivre M B, fermé à sa partie supérieuj^ , et dont la capacité intérieure communique avec mie boîte B cplacée horizontalement, fermée à sa partie inférieure , soudée à l'enveloppe de la capacité motrice , et ouverte en dehors. Ce cylindre et cette boîte forment par conséquent un canal com^bé à angle droit, qui pénètre dans la capacité motrice, mais dont l'intérieur ne communique pas avec elle. A la partie supérieure du tuyau ^^est fixée une tige de fer d'un diamètre un peu

plus petit qne celai de ce tnyan. Elle porte iiiférieurement un petit piston qui s'appaie sur on levier mobile autour du poiut bu axe e; ce levier se recourbe extérieurement , s'élève , et se divise à son extrémité supérieure en deux branches très allongées, au milieu desquelles entre librement la tige a h. Vers le sommet , cette fourchette est garnie d*tm . crochet .r, sur lequel s'appuie la cheville d'arrêtj^ du levier a ^. La tringle a h est mobile autour du . point cC ; elle porte les tiges des soupapes à air et à vapeur. La soupape d'aspiration E peut se mouvoir comme un piston dans le cylindre ou tuyau d'aspiration E y elle est garnie d'une tige brisée -à charnière ou d'un levier angulaire i, jouant autour du point /{. Ge levier, -en montant et descendant , communique à l'axe K un mouvement alternatif qui se transmet au bras de levier /{ C> fixé à l'autre bout de l'axe B. ; le bras de' levier R C, tournant autour du point R , est terminé par une fourchette qui embrasse l'extrémité C de la tige verticale c b, qui est elle-même réunie ^r une articulation au levier a b. Vers l'extrémité inférieure de la tige b c se trouve une échancrure z^ correspondante à une cla- ,vetle qui traverse le levier R C.

Pour bien suivre le jeu de tq^tes les différentes parties de l'appareil, considérons la machine à l'instant où l'aspiration cesse. Aussitôt la soupape E retombe j l'extrémité C du bras de levier R C s'élève , et sa clavette^ rencontrant l'échancrure de la tige c b, fait monter celle-ci. Le levier a b quitte

«a position horizontale , s'élève en tournant autour du poiut a\ et détermine l'ouverture, d'abord, de la soupape à air supérieure, puis ensuite de. la soapape à vapeur. Aussitôt que ce fluide arrive en abondance jdans la capacité motrice , il presse contre la soupape à air inférieure et la maintient fermée par sa force élastique. La vapeur refoule Teau dans le tuyau d'ascension ) la soi^pape E, pressée par Peau qui est chassée de la capacité motrice, achève de descendre aussi basque possible, le levier a éprend son maximum d'inclinaison, et la vapeur entre avec abondance.

Avant Tintroduction de la vapeur , le tube de enivre B Af étant plongé dans l'eau froide , sa contraction était aussi grande que possible : il en résaltait un raccourcissement du tobe et le rapproche- ment du point M de la base fixe B ; par suite , la tige de fer intérieure , dont la contraction n'était p9s aussi grande , sortait le "plus poJssible du tube, agissait sur le levier courbe D C , qui prenait la position indiquée par des lignes pleine^ : alors la clayette x du levier ab soulevé reposait sur Péchancrure j-. Ce point d'appui lui était indispensable , parce que, la soupape d'aspiration E- étant arrivée an point le plus bas de sa course, la clavette z du levier R c ne se trouvait plus vis-à-vis l'ëchaucrure de ab, et ne pouvait plus, par conséquent, soutenir ce levier a b; ainsi celui-ci n'était soutenu que pat* l'échaUcrure j*.

Lorscpe la yapear a atteint le cylindre MB, eHe se dilate , relève la tige de fer ; ceHe-ci cesse d'agir sor le levier D C, qoi t par conséqaent , se dirige à droite f et prend la position indiquée par les lignes ponctuées. Uéchancmre j* quitte l'arrêt x, la tringle C & descend , le levier a h devienft horizontal , et par conséquent les soupapes à air et à vapeur se ferment. La tige C b de^nd librement par son excès de poids, parce que, comme nous Ta» vous déjà dit , l'échancrure tut se trouve plus vis^^ à-vis l'arrêt z. La condensation ne tarde pas à s'opérer; la soupape E remonte, poussée par la pres« sion de l'air; l'eau afflue dans la capacité motrice; l'extrémité c du levier il c est au point le plus bas de sa course et ne soutient plus la tige c b ; lorsque la capacité est pleine d'eau , ta soupape £' retombe dans le corps de. pompe, dans lequel elle se méat. Alors , son arrêt z se trouvant vis-à-vis Téchancrure t, elle soulève un peu la tringle C b,\e levier a b s'incline, et les phénoibènes détaillés plus haut se reproduisent successivement.

Cette ingénieuse machine est en activité depuis plusieurs années à l'abatoir de Grenelle , où elle est empkyéepour élever de l'eau dans un réservoir supérieur pour le service de cet établissement.

En 1819, une commission, composée de MM.

Prooy et Girard, fut chargée par Flnstitot d'exami* ner cette madûne. Le rapport est inséré dans le tom. 16 des Annales de cûmie et de physique. Il

résulte des expériences faites par ces deux-s^^ants ingénieurs qne cette machine élève, dans une durée de trente et une heures trente - huit secondes y 366)626 màferes cubes, d'eau à une hauteur de 14'* et consomme 26,470 kilogrammes de charbon. Eu prenant pour unité djnaamique un mètre cube d'eau élevé à un mètre de hauteur., Teffet utile est de 366,626 multiplié j>ar 14 > ou 5,152,761 unités dynamiques pendant trente et une heures trente-huit secondes, pour une consommation de 254 lilog. 70 de charbon; ou 1 62 unités par heure, avec un,e consommation de huit kilogrammes de charbon ;^ ou eufin 20 unités dynamiques par heure,, pour un kilogramme de charbon.

Cet effet est de beaucoup supérieur à ceux des antres machines à vapeur , .à peu près de la même puissance, existantes dans les autres abatoir^; il est même supérieur à celui d'une machine de Woolfa établie à Paris sur le quai des Ormes, et destinée à élever l'eau de la Seine : car , pour un kilogramme de charbon dff terre , elle ne produit que 16 unités dynamiques par heure.