QUATRIÈME PARTIE

Compresseurs.

Nous ne parlerons que des compresseurs à très grand débit et haute pression qui sont aujourd'hui employés pour les installations de tramways. Nous renvoyons pour la description des types appliqués aux autres industries, et notamment à l'exploitation des mines et à la métallurgie, à l'ouvrage très complet que M. Pernolet a publié en 1876 sur ce sujet.

Avant de décrire les magnifiques machines créées récemment par divers constructeurs pour l'industrie qui nous occupe, nous allons d'abord rappeler les quelques principes généraux qui servent de base à l'étude des projets.

§ 1. Compressions isothermique et àdiabàtique.

Dans les calculs de rendements présentés ci-dessus, nous avons supposé que l'air avait été comprimé dans les réservoirs sans aucune production de chaleur, et la température de l'air restant constante, nous avons appliqué la loi de Mariette :

Po Vo = PV = constante, [1]

Po , Vo et P, V étant les pressions et volumes correspondants d'une même masse d'air prise dans deux états successifs.

Cette formule donne pour expression du travail à fournir pour comprimer de Po à P, le volume V» d'air considéré :

î; = Po Vo X log ^ X 2,3026. [2]

Le coefiicient 2,3026 est le nombre par lequel il faut multiplier les logarithmes décimaux pour retrouver les logarithmes népériens.

- 38 - Ji

Cette hypothèse d'une co impression sans variation de la température ou isolhermique, est admissible pour le résultat fmal que donnent les compresseurs, à cause de lartifice employé qui consiste à sectionner Ja compression et à ramener entre chaque opération lair comprimé à sa température initiale, et aussi un peu a cause de Tinjection d'eau dans les cylindres compresseurs.

Au contraire, pour chacune des périodes de la compression, on ne peut pas admettre que les choses se passent sans variation de la température. Nous devons employer les formules qui tiennent compte de ce que la chaleur créée par la compression est conservée, c'est-à-dire que celte compression est adiabatiquc, et calculer en conséquence les températures absolues initiale ou finale To et T de l'air au commencement et à la fin de chacune des compressions.

La première de ces formules résume les lois de Mariotte et de Gay- Lussac, sous la forme :

Po Vo PV

" " ' = -rrr = constante =: 423 (c -— c)-, [3J .«;

loi , . Tf

425 est l'équivalent mécanique de la chaleur; k le poids d'air considéré; c = 0,i377 et c = 0,1697 sont les capacités calorifiques de l'air sous pression et sous volunie constants.

Les formules donnant le rapport des pressions en fonction de celui des volumes ou des températures sont :

p-=(^r' i-iw i={^}""- '«

La valeur du travail absolu de compression est :

Ca- - X 425Xc'(T-To). [5J

Enfin la valeur du travail lolal de compression est, en y comprenant le travail moteur du à la conlrepression Po et le travail d'introduction dans le réservoir ou la pression en P,

©=±;i X42dXc(T-To). [6]

Ces dernières expressions se déduisent de la formule [3].

A l'aide, de ces valeurs nous avons calculé le petit tableau suivant, 011 se ti ou vent les données principales des compresccurs que nous décrivons plus loin.

La première colonne indique les pressions en atmosphères auxquelles un mètre cube d'air pris à 1 atmosphère et à 12<» centigrades a été amené.

Les deuxième et troisième colonnes donnent le volume occupé par' ce mètre cube d*air à la fin de chaque compression, et le travail total dépensé pour obtenir cette compression dans Fh^pothèse où, par un refroidissement approprié, la température a été maintenue constante*

Les trois dernières colonnes supposent au contraire que Tair a con- §ervé intégralement la chaleur créée par la compression : la quatrième colonne donne, dans cette hypothèse, le travail total nécessaire pour comprimer l'air; la cinquième donne le volume occupé par Tair à la un de chaque compression, et enfin la sixième colonne indique la température finale de Fair.

Compression isothermique»

Compression adiabatique.

Vttnin.

TthuM.

niTiil tobd.

TuTiilttial.

TtttaM.

TeBpératin.

itiwi|MrM

■etneabe

fcltocraBBMni

UtofiHwetfN

■MfeMke

tflfiés cflntlfr

Sur la figure 22 nous avons tracé la courbe ABC, dont les ordonnées sont les pressions en atmosphères et les abscisses les volumes répondant aux compressions isothermiques, et la courbe ADE, dont les ordonnées sont les pressions et les abscisses les volumes répondant aux compressions adiaba tiques. Ces courbes sont tracées jusqu'à 100 atmosphères.

L'inspection des quelques chiffres indiqués au tableau précédent montre les températures élevées, et inadmissibles pour la bonne marche d'une machine, que prend Fair quand on le comprime à des pressions un peu élevées. Si, d'autre part, on fait abstraction de ces tempéra-

tures, pour ne s*occuper que du travail dépensé pour a ner l'air à une pression déterminée, on voit qu'il faut plus de force pour comprimer à température variable que pour comprimer à température constante, et que cette différence en faveur de la compression isothermique croît avec la pression. Cette différence ne parait pas, d'après le tableau, constituer une perte, parce que le volume d'air amené à la

FiG. 22. — Courbes comparatives à température coDStante

et à température variable.

pression finale est plus grand dans la compression adiabatique : ainsi, nous voyons que, pour 10 atmosphères, on obtient, à température variable, 0™3 195 d'air, tandis que la quantité produite à température constante n'est que 0"^ 100, c'est-à-dire presque moitié. Mais il faut remarquer qu'avant son emploi, l'air séjournera dans un réservoir, puis traversera des soupapes et des tuyauteries où sa température s'abaissera rapidement jusqu'à celle de l'atmosphère, en sorte que son volume, de Onï'lQS à la sortie du réservoir, deviendra presque immédiatement 0"5 100.

La différence qui existe entre les nombres correspondants des deux colonnes indiquant les travaux totaux est donc bien une perte dans la pratique, quand la compression se fait adiabatiquement.

§ IL Abaissement de la température initiale.

Reprenons la formule [4] :

T=(rJ =KouT = KT„.

Si nous maintenons le rapport de compression p- constant, le rap-

port TfT entre les températures initiale et finale le sera également ; dé-

to

signons ce dernier rapport par K et transportons la valeur de T exprimée en fonction de ce rapport dans l'expression [6] du travail total, nous avons :

6 = t: X 425 X C X (K — i) X To.

Cette relation montre que le travail S varie proportionnellement à la température absolue initiale. On diminue donc le travail total à fournir quand on abaisse la température initiale.

Les choses se passent exactement de la même façon pour la détente, seulement dans ce dernier cas, où on veut récupérer la plus grande quantité de travail possible, on cherche à relever la température initiale, ce qui est facile par le réchauffage dans un poêle. Pour la compression, au contraire, où il faudrait employer des moyens de refroidissement, on ne peut pas sensiblement améliorer le rendement, à cause du prix de revient élevé des mélanges réfrigérants.

Néanmoins, on ne devra pas perdre de vue cette nécessité d'avoir une température initiale aussi basse que possible, et on évitera de laisser les compresseurs aspirer Tair qui circule dans les chambres des machines ou des chaudières : Taspiration devra se faire au dehors par une large canalisation. Cette simple précaution suffit pour abaisser la température initiale d'une douzaine de degrés.

En hiver, le rendement des Compresseurs augmente notablement.

§ 3. Refroidissement des parois du cvlindre compresseur.

Nous avons vu que si on ne soustrait pas de chaleur à Pair pendant la compression, on a une perte de travail et un échauffement qui croissent avec le rapport de compression.

Cet échauffement rend impossible le graissage régulier des parties en mouvement; en outre» il s*exagère continuellement pendant la marche, puisque Tair entrant dans un cylindre préalablement chauffé, prend, déjà avant sa compression, une température initiale plus élevée, d*où résultera une température finale encore plus haute. Cette marche ascendante de la température ne s'arrête que quand il s*est établi un équilibre entre la quantité de chaleur restant dans le cylindre des compressions précédentes et celle qui se dissipe dans l'atmosphère par le rayonnement à travers les parois de ce cylindre.

Ces deux défauts, résultant de réchauffement exagéré des organes en mouvement et de Taccumulation de la chaleur, sont entièrement corrigés par une circulation d'eau froide ménagée autour des parois du cylindre et à l'intérieur du piston. Ainsi la température du cylindre reste absolument constante et à peine de '29 ou 3<* supérieure à celle de Teau de circulation : si on arrête et démonte rapidement un cylindre en pleine marche, on constate que, grâce à cette circulation d'eau extérieure, sa paroi est absolument froide, tandis que le tuyau de refoulement de l'air est brûlant. Nous reviendrons un peu plus loin, § 8, sur ce résultat.

En même temps qu'il corrige les deux défauts dont nous venons de parler, ce moyen très simple de réfrigération diminue un peu la température de l'air pendant la compression, puisque cet air se trouve enveloppé d'une paroi constamment refroidie. Ce dernier résultat sera très accentué dans les cas suivants :

i^ Si le compresseur marche lentement et laisse ainsi l'air en contact pendant un temps assez long avec les parois du cylindre;

2^ Quand le volume d'air comprimé est faible ; les parois refroidissantes sont en effet d'autant plus grandes par rapport à la capacité du cylindre que celle-ci est plus petite ;

3^ Quand le rapport de compression est faible;

4<> Enfin, quand on part d'une faible pra<<sion initiale. La tempé-

p rature finale n'est, il est vrai, fonction que du rapport ^ de compres-

sion, en sorte que si on comprime de l'air depuis Vio d'atmosphère jusqu'à 1 atmosphère, la température finale est la même que si on comprimait de 1 à 40 atmosphères. Mais, dans ce dernier cas, le poids d'air et, par suite, la quantité de chaleur produite et à soustraire sont quarante fois plus grands.

§ 4. Refroidissement par mélange de l'air avec l'eau.

Quand le moyen de réfrigération que nous venons de décrire est jugé insuffisant, on mélange avec de l'eau Tair que l'on comprime. Supposons que l'eau introduite dans le cylindre soit en quantité juste suffisante pour saturer complètement l'air à tous les moments de la compression. Les calculs de l'abaissement de température produit par ce mélange, ainsi que les calculs du travail qu'il faut développer pour comprimer l'air, peuvent se faire d'après la méthode que nous avons reproduite à propos de la détente d'un mélange d'air et de vapeur.

Comme ces calculs ont été déjà faits par M. Mallard, Ingénieur des Mines, nous préférons les extraire de l'important mémoire que cet Ingénieur a publié sur cette question dans le Bulletin de la Société de V Industrie minière de 1867,

Le tableau suivant est dressé en supposant l'air pris dans l'atmosphère à la température de 15® C. et à la pression normale de 0" 76

de mercure.

La première colonne donne les rapports dé compression ; la seconde,

les températures centigrades correspondant à ces compressions, en supposant l'air sec ; la troisième colonne donne les températures centigrades en supposant l'air complètement saturé ; enfin, la quatrième colonne donne le travail nécessaire pour comprimer l'air saturé en fonction du travail qu'il faut dépenser pour comprimer le môme poids d'air sec.

Températures en

degrés centigrades

Travail

Rapports

à développer

de compression.

Air sec.

Air saturé.

Air saturé.

La lecture de ce tableau montre que la saturation de Tair abaisse, dans de grandes proportions, la température finale de compression et diminue un peu le travail nécessaire pour opérer la compression .

Le poids d'eau à introduire par kilogramme d'air, pour le saturer complètement, varie de 20 grammes, pour 1 atmosphère, à 66 grammes, pour 7atni 5. Dans les pompes dites mouillées, on dépasse largement cette proportion d*eau, ce qui n'a que des avantages au point de vue thermique, et permet en outre d'annuler les espaces nuisibles. Il ne faut pas, du reste, dépasser cette dernière proportion d'une manière trop notable, car ainsi on réduit la course utile du piston de la tranche d'eau introduite en excès.

§ 5. Procédés employés pour mélanger l'eau a l'air.

Deux méthodes bien différentes sont en usage pour mélanger l'ea de refroidissement à l'air dans les compresseurs :

La première consiste à aspirer, en môme temps que l'air, un poids d eau déterminé. Cette eau reste en contact avec l'air pendant la compression et en abaisse la température. Les compresseurs du type Sommelier sont construits d'après ce système;

Le second moyen, inventé par le professeur Colladon. consiste à employer une pompe spéciale pour lancer dans la masse d'air, au moment de la compression, un jet d'eau finement pulvérisée.

Nous allons décrire ces deux types principaux de compresseurs.

Compresseur Sommelier et Dubois-François, — Dans ce système de compresseur, dont la figure 23 donne une coupe, l'eau est employée comme piston. Dans le corps de pompe P, en communicalion à ses extrémités avec les colonnes verticales C et C, oscille le piston P'. Au sommet des colonnes C et G' se trouvent les clapets d'aspiration A et A' et les soupapes de refoulement en bronze R et R'. Le piston étant à fond de course, à gauche, la colonne C est pleine d'eau et la soupape R également noyée, la colonne C contient un volume d'air à peu près égal à celui qu'engendre le piston. Le piston, allant à droite, chasse l'air de C par la soupape R', dans la conduite T se rendant aux réservoirs; en même temps, la colonne C se vide, le clapet A s'ouvre et l'air est aspiré. Tel est le jeu de cette pompe; on remarquera, en avant des clapets A et A', les deux bâches B et B' alimentées d'eau par des robinets réglables à la main. La figure 23 montre qu'à chaque aspiration,

il entre dans la pompe une quantité d'eau qui dépend du réglage du robinet d'alimentation de la bâche. Cette eau, entrée à l'aspiration, sera expulsée dans le réservoir à la fin de la compression. On introduit ainsi environ 3 litres d'eau par mètre cube d'air aspiré. L'eau qui s'accumule au fond du réservoir où l'air est refoulé, en est retirée par un petit tuyau de purge et un robmet.

Cette marche dans l'eau, avec piston noyé, a l'avantage de neutraliser les espaces nuisibles, de refroidir parfaitement les parois du cylindre

FiG. 23. — Compresseur Sommelier.

et du piston et d'annuler presque complètement les fuites entre le piston et le cvlindre.

Cette machine a l'inconvénient de mettre en mouvement une grande masse d'eau, ce qui limite la vitesse du piston à 0™5b par seconde au maximum et nécessite, par suite, des cylindres volumineux. De plus, la masse d'air, pendant sa compression, n'est en contact avec l'eau ou les surfaces mouillées du cylindre que sur sa périphérie, en sorte qu'elle n'est pas suffisamment refroidie : les parois du cylindre sont froides, ce qui est déjà un premier résultat, mais les parties centrales de la masse d'air ne sont pas refroidies

Pour corriger ces deux défauls, MH. Dubois et François ont étudié le compresseur représenté figure ^. La disposition générale est celle du compresseur de Sommelier dont M. Francis avait été l'ingénieur, mais avec des modifications importantes. L'eau froide n'arrive plus par l'aspiration; elle provient d'un réservoir élevé à un certain niveau ou de la purge des réservoirs d'air, et débouche dans les fonds des cylindres par des tuyaux let l' terminés par des pommes d'arrosoir. La quantité d'eau en mouvement dans l'appareil est très réduite : le piston, parlant d'une extrémité de sa course, laisse derrière lui un volume d'eau égal â la capacité des espaces nuisibles; ce volume d'eau s'augmente de l'eau injectée et, pendant la course inverse, ce supplément d'eau sera refoulé dans le réservoir d'air, d'oii il sera extrait par un robinet de

■S^Bm.m«

PiQ. a. — Compresseur de MM. Dubois et Pranfoia.

purge. On remarquera encore la liaison des deux soupapes d'aspiration A et A', par une tige supportée par deux secteurs : ainsi la fermeture et l'ouverture s'obtiennent par l'action superposée de la raréfaction d'un côté et de la compression de l'autre. On compte qu'il faut injecter 8 litres d'eau par mètre cube d'air aspiré. Le volume réduit de l'eau en mouvement dans l'appareil permet de marcher avec une vitesse double de celle indiquée pour le compresseur Sommelier.

Le mode d'injection d'eau que nous venons de décrire n'est pas encore parfait : le moment où le refroidissement doit être te plus énergique est évidemment celui où l'air atteint les pressions les plus élevées, et c'est précisément à cet instant que l'eau d'injection qui n'est pas sufBsamment comprimée, cessera d'entrer dans le cylindre.

. Cmnpreiteur D. Colladon. — La figure % donne la coupe d'un des compresseurs étudiés par le professeur D. Colladon, pour les installa-

Compresseur Colladon.

lions du Saint-Gothard. Ce compresseur, horizontal comme les précédents, avait 0™ 46 de diamètre et D" 45 de course, et comprimait l'air à 6 atmosptiÈres ; son moteur faisait 90 tours par minute. Chacun dis foods des cylindres porte trois soupapes, les deux supérieures destinées à l'aspiration, celleda bas destinée à la compression. La section d'ouverture des deux soupapes d'aspiration est 0,11 de la surface du piston, la section d'ouverture de la soupape de refoulement n'est que 0,04 de la surface du piston, ce qui est insullîsanl. La caractéristique du compresseur Colladon est l'injecteur pulvérisateur dont la figure '26 donne le détail. L'eau comprimée par l'air des réservoirs, ou, mieux encore, par une pompe spéciale à une pression supérieure à celle de l'air, est envoyée dans deux ou trois petite tuyaux montés sur les fonds des cylindres. Ces tuyaux ou busettes sont terminés par des disques en laiton percés de deux troua inclinés débouchant l'un vis-à-vis de l'autre, de façon que i'eau injectée soit, par celle rencontre des deux fileta liquides, finement pulvérisée. Ainsi le mélange d'air et d'eau peut se faire pendant la compression et au

sein même de la masse d'air; en outre, Ja pulvérisalion extrême de Teau assure le mélange. Ce procédé de refroidissement est théoriquement irréprochable.

M. Ck)lladon établit en plus un courant d^eau froide dans une double enveloppe des cylindres et de leurs fonds. En outre, Teau est introduite par la tige du piston à Tintérieur du piston lui-même, en sorte que toutes les parois de la capacité où s'effectue la compression sont constamment maintenues froides. Il y a peut- être là, superfétation des moyens de refroidissement, et il paraît, du reste, que cette dernière circulation d'eau froide a été abandonnée au Saint-Gothard.

Nous donnerons un peu plus loin les rendements comparatifs de ces divers compresseurs .

§ 6. Refroidissement de l'air dans des réservoirs intermédiaires.

Premier compresseur Mékarski.

Supposons que nous ayons à comprimer de l'air à 8 atmosphères; nous pouvons faire cette opération en trois fois : comprimer d'abord de 1 à 2, puis de 2 à 4 et enfin de 4 à 8. Entre ces trois opérations, nous ferons passer l'air dans deux réservoirs, où nous le ramènerons facilement à la température extérieure, soit, par exemple, à 12<> centigrades. En supposant que la chaleur produite par la compression soit entièrement conservée, la chaleur finale de chaque compression sera celle qui correspond au rapport 1 à 2, c'est-à-dire d'après la table de la page 60, de 75® centigrades, au lieu de 249<» que l'on aurait si la compression était effectuée en une seule fois de 1 à 8. Cet artifice, qui

FiG. 27. — Diagramme pour une compression à trois étages.

consiste à refroidir l'air dans des réservoirs intermédiaires, ramène chaque fois le volume de l'air à ce qu'il eût été si la compression avait été isothermique.

Le tracé étage en gros traits, de la figure 27, est la nouvelle courbe

de compression ainsi obtenue, et la surface bâchée représente le bénéfice en travail réalisé. En ajoutant à cette méthode les procédés de refroidi élément indiqués plus haut, on voit qu'on arrive à se rapprocher, comme résuUat final, presque exactement de la courbe de compression isotbermique.

Il semble résulter, de ce qui précède que, pour réaliser la courbe isothennique, il suffirait de diviser à l'infini les compressions et de multiplier le nombre des réservoirs intermédiaires, mais on est bien vite limité dans ce sens par les trois considérations suivantes :

1" Multiplication des oi^anes, et par suite diminution du rendement mécanique ;

2° Chaque aspiration se fait avec une petite dépression qui lient à la résistance des soupapes; il en résulte que la pression au commencement de la compression est plus [letilo que celle qui existe dans le réservoir od se fait l'aspiration. Cette («rte de travail s'ajoute pour chaque compresseur:

3" De même, le refouleincnl dans chaque compresseur doit vaincre l'effort qui maintient les soupapes sur leurs sièges et les résistances du tuyau de communication avec le réservoir. Le travail nécessaire pour comprimer l'air au-dessus de la pression du ré^rvoir, de la quantilé nécessaire pour vaincre ces résistances, est encore une perte qui se retrouve dans chaque compresseur.

On comprend lacilement que le total de ces trois pertes principales arrive facilement à atteindre lo bénéfice réalisé quand on multiplie par trop le nombre de compressions.

Compresiew d'Hurcourt. — L'idée

de comprimer en plusieurs périodes

pour arriver aux hautes pressions est

Compresiur "Hur«.urt. ancienne ; on y a été forcément

amené par les difficultés mécaniques

du problème et par l'importance que prennent les espaces nuisibles,

dès que la pression est un peu élevée. Comme exemple, nous donnons sur la figure 28 le compresseur d*Hurcourt, construit en 1860 pour la Compagnie du Gaz portatif, et qui a été souvent copié depuis. La pompe est à simple effet aspirant par une soupape placée à la base et refoulant par une soupape placée à rextréniité du piston dans l'espace annulaire compris entre ce piston et le corps de pompe. Le piston, en descen, dant, comprime le gaz qui passe dans l'espace annulaire ; en remontantil comprime le gaz de l'espace annulaire qui se rend dans les réservoirs par la soupape de refoulement placée à la partie supérieure du corps de pompe; en même temps, Taspiration se produit dans la partie inférieure du corps de pompe. Ce compresseur, ainsi élagé, marchait à 70 tours par minute et comprimait4e gaza 11 atmosphères absolues. Aucun moyen n'était pris pour refroidir le gaz.

Compresseur Mékarski, — Mais le procédé qui consiste à refroidir Tair entre chaque compression, dans des rétervoirs disposés à cet effet, paraît avoir été employé en premier lieu par M. Mékarski, dans Tinstallation des compresseurs des tramways de Nantes. La figure 29 donne

FiG. 29. — Compresseur système Mékarski.

lensemble de Tune de ces pompes de compression. L'air est comprimé à 30 atmosphères en deux périodes, entre lesquelles il séjourne dans un réservoir intermédiaire où il se refroidit.

Les pistons compresseurs fonctionnent à simple effet ; ils sont placés en tandem, et, pour régulariser le travail de compression, le grand piston comprime l'air pris à la pression atmosphérique pendant que

le petit aspire Pair du réservoir intermédiaire. Dans ces conditions, à chacune des courses correspond la même résistance.

Le premier cylindre est ouvert d'un côté, le second est entièrement fermé, mais son côté non travaillant est en communication avec le réservoir intermédiaire qui, sur la figure 29, est au-dessous du bâti et à gauche. On remarquera (fig. 30 et 31), le détail des soupapes :

FiG. 30. — Soupape de refoulement. Fig. 31. — Soupape d'aspiration.

elles sont en bronze, appuyées sur leurs sièges, par de longs ressorts à boudin en acier, et parfaitement guidées dans leur course.

Pour contrôler à tout moment la bonne marche des soupapes de refoulement, leur tige traverse la chapelle où elles sont logées ; mais cet avantage entraîne la nécessité d'un presse-étoupe, dont le serrage maladroit peut arrêter le jeu des soupapes.

La tension dans le réservoir intermédiaire est égale au rapport des volumes des cylindres compresseurs, car ce rapport doit être tel que la cylindrée du grand cylindrs tienne dans le petit. Si donc l'air a été pris à la pression atmosphérique, la pression dans le réservoir sera en atmosphères le rapport des volumes des deux cylindres, à la condition, toutefois, que la température dans le réservoir intermémédiaire soit bien celle de l'atmosphère; si cette température était plus élevée, la pression dans le réservoir monterait également.

La tension dans le réservoir de droite, où le petit cylindre refoule l'air comprimé, n'a pas d'autre limite que celle que donne le débit ou la soupape de sûreté. On remarquera les chicanes indiquées à la partie supérieure de ce réservoir, lesquelles sont destinées à dépouiller l'air de l'eau qu'il entraîne.

Le refroidissement de l'air pendant la compression se fait par addition d'eau à l'aspiration. En outre, le petit cylindre est muni d'une double enveloppe, dans laquelle circule un courant d'eau.

Les compresseurs des tramways de Nantes, que nous venons de décrire, fournissent par heure, en marche normale, 150 kilogr. d'air

comprimé à 30 atmosphères, leur moteur est de 25 chevaux effectifs, la production de ces machines est donc de 6 kilogr. d'air par chevalheure. La course des pistons est de 0™ 46, le diamètre du grand piston est de 0™38, et celui du petit de 0°> 17. Ces machines sont très simples, très robustes, et fonctionnent sans incident depuis dix-sept ans. Le seul reproche à leur faire est d*étre horizontales, ce qui est cause de Tovalisation rapide de leurs cylindres. Nous reviendrons sur cette question.

§ 7. Compresseur Mékarski pour pressions de 50 a 80 atmosphères.

Les figures 21 (page 59), 33, 34, 35 et 36 donnent la vue et les coupes longitudinale, transversale et horizontales d'un nouveau compresseur, étudié par M. Mékarski, et dont vingt et un exemplaires sont en marche, tant à la «Compagnie Générale des Omnibus qu'aux chemins de fer Nogentais, d'Arpajon et de Saint-Maur.

Le compresseur est vertical, il reçoit le mouvement d'un arbre horizontal à deux vilebrequins, calés à 180 degrés, porté par trois paliers, écartés de 0"70, venus de fonte avec le plateau horizontal formant la base du bâti du compresseur.

L'arbre moteur est, â l'usine de La Villette, actionné par une machine à vapeur verticale, type pilon, à distributeurs genre Corliss, susceptible de fournir une force effective sur l'arbre variant de 80 à 120 chevaux, suivant Tallure qu'on lui donne, laquelle peut osciller à volonté entre 100 et 150 tours par minute. Le volant, calé sur l'arbre de la machine, est placé généralement entre le moteur et le compresseur.

Les cylindres compresseurs sont soutenus en porte-à-faux par deux puissants supports quadrangulaires en fonte reliés haut et bas par des épaulements venus de fonte et boulonnés sur le plateau horizontal qui porte les paliers de Tarbre moteur. Du côté opposé à ces supports rigides, les cylindres reposent sur deux colonnes d'acier auxquelles ils sont boulonnés ; les parties inférieures de ces colonnes portent sur le socle de la machine, auquel elles sont clavetées. Cette disposition dégage parfaitement la façade de la machine, dont toutes les parties sont facilement visitables.

Il y a quatre cylindres compresseurs, ti^availlant à simple effet, montés deux à deux en tandem, de manière que leurs pistons soient commandés deux à deux par une même tige actionnée par une bielle montée sur l'un des deux vilebrequins de l'arbre moteur.

La l'ace intérieure des pistons ilii bas travaille, tandis qu'au coa* uiiri' lu cnniiircssinn cA clî'erUM^e dans les l'UindiTs ilii liant [iiir la

'lit |ii-lon. \m-( ['ri

lii|iyié iiendiiiU l<>s ilriix

l'iilfiiiisithru' : il.- pni'li'iil cliiii-iiii, ,1 ir'^ir |i,ii(i,

papes d'aspiration (fig. 35/ et en élévation fig. 34) et une soupape de refoulement (ûg. 35, et en coupe fig. «'U).

Ces soupapes sont horizontales, munies de ressorts bien réglés; les sièges et les soupapes elles-mêmes sont en bronze. Les diapelles des soupapes de compression sont fermées de façon â éviter l'usage de presse-étoupes, mais leur couvercle est très facilement démontable pour la visite. Après cette première compression, Tair est refoulé par les deux cylindres inférieurs dans un premier réservoir intermédiaire de 0"395 de diamètre et de 1 mèlre de hauteur, à Faide de deux tuyaux en col de cygne partant de la partie supérieure des chapelles de refoulement et aboutissant sur les côtés du réservoir.

L'air est aspiré à la partie supérieure de ce premier réservoir par le cylindre supérieur de gauche (fig. 33). Le diamètre de ce cylindre est de 0°>25; il est muni à sa partie supérieure de deux soupapes, Tune pour l'aspiration, l'autre pour le refoulement. La coupe transversale (fig. 34) donne le détail de ces soupapes. Ce cylindre est fermé, et sa partie inférieure communique constamment par un tuyau, dont on voit le départ sur la figure 3i, avec le premier réservoir intermédiaire.

Par la soupape de droite de la figure 34, ce cylindre refoule l'air dans un second réservoir intermédiaire de 0"235 de diamètre et de 1 mètre de hauteur.

L'air est aspiré de ce dernier réservoir par le cylindre supérieur de droite de la figure 33 et comprimé jusqu'à la pression finale désirée* Les soupapes de refoulement et d'aspiration de ce dernier cylindre sont placées de la même façon et ont même forme (sauf les dimensions) que celles du cylindre précédent.

On remarquera à la partie supérieure des deux derniers cylindres, les soupapes de sûreté et leurs ressorts.

Le refroidissement de l'air est obtenu par addition d'eau à l'aspiration des deux premiers cylindres. A cet effet, les chapelles des soupapes d'aspiration de ces cylindres à basse pression sont munies à leur partie supérieure de godets dans lesquels on laisse tomber un filet d'eau dont le débit est réglé par un robinet (ces godets se voient dans la figure 35). L'eau suit l'air à travers les soupapes et les réservoirs, y est constamment brassée avec lui et le mélange se fait assez intimement : en outre, les expulsions d'air se font toujours à la partie supérieure des chapelles, de manière que les soupapes soient constamment noyées, ce qui a le triple avantage d'obtenir un mélange

V ^^i^^fk fe^

plus parfait de Teau et de Tair, de rendre l'étanchéité plus com^ plète et enfin de réduire considérablement les espaces morts. Le refroidissement est complété par une circulation d'eau froide dans une double enveloppe entourant les cylindres supérieurs.

On suppose que Tair revient à la température de Tair ambiant^ c'est^-dire à la température initiale, par son passage dans chacun des réservoirs intermédiaires, et dans cette hypothèse, pour une marche économique, on doit déterminer les rapports de compression par la condition que les températures finales soient les mêmes à la un de chacune des compressions étagées. Les températures initiales et fmales étant les mêmes, il s'ensuit que le rapport de compression doit être égal pour tous les cylindres et, comme on part de la pression atmosphérique, ce rapport de compression est y? si on veut obtenir la pression finale P à Taide de n étages de compression. Ainsi, pour obtenir 60 atmosphères en trois compressions, on aura 3*'" 9 dans le premier réservoir intermédiaire et 45«'"3 dans le second.

Il a été fait, le 27 avril 1895, à l'usine de La Villette, des relevés de production sur l'un des compresseurs de ce type pendant qu'il chargeait les automobiles sur la voie publique.

La machine marchait à 100 tours par minute et comprimait Tair à 60 atmosphères environ. Le poids d'air fourni, rapporté à 100 tours de la machine, a été trouvé de 6^«S,

D'après les diagrammes relevés sur la machine à vapeur, la pression moyenne de la vapeur sur le piston, côté fond, a été trouvée de 2''» 09, celle sur le côté tige a été trouvée de 2^»35; ces valeurs multipliées par les surfaces correspondantes du piston, ont donné pour moyenne des efforts sur les deux faces 4 847''«84. La course du piston vapeur étant de 0"*45, il en résulte qu'à 100 tours par minute, la vitesse de ce piston était de 1™50 par seconde et que la puissance indiquée dans les cylindres du moteur était de :

1— — = 97 chevaux.

En supposant pour le moteur un rendement mécanique de 0,80, cette puissance ressort à :

97 X 0,80 = 77,6 chevaux effectifs,

ce qui donne : — ==-t — = 77 tours

— sodé machine par cheval efifeclif, répondant à une production de :

6k 5 X 0,77 = 5 kilogr.

d*air à 60 atmosphères par cheval efifectif.

Avant de quitter ce compresseur, nous dirons quelques mots d'un type dont il est dérivé, et que M. Mékarski a livré, en 1892, au Ministère de la Marine, pour comprimer à 120 atmosphères, dans des accumulateurs, Tair destiné au chargement des torpilles. Ce compresseur, d'un faible débit, ne rentre pas dans la catégorie de ceux que Ton peut appliquer au chargement des réservoirs de tramvsrays, mais il montre la facilité avec laquelle, en trois compressions étagées, on peut arriver aux pressions élevées; il présente aussi un mode de refroidissement de Tair qui est, croyons-nous, destiné à être tôt ou tard appliqué aux compresseurs pour distribution d'air comprimé. La ligure 32 donne une élévation de ce compresseur ; les figures 37 et 38 en donnent des coupes. Ia disposition d*cnsemble, les cylindres, les soupapes sont les mêmes, en réduction, que ceux du type que nous venons de décrire: les deux cylindres inférieurs compriment l'air de 4 à 4**°* 9 dans un premier réservoir qui entoure la soupape de refoulement, et qui est continué par un serpentin baigné dans un bac et placé entre les deux cylindres inférieurs. De ce serpentin, l'air passe dans le cylindi^ supérieur de gauche de la figure 37, est comprimé de 4aiin9 à 24*^" 3, puis l'air passe dans un second réservoir intermédiaire qui entoure la soupape de refoulement et est continué, comme le premier, par un serpentin plongeant dans un J)ac entre les deux cylindres supérieurs. Enfin l'air est comprimé, dans le cylindre supérieur de dioite, de 23»^" 3 à 120 atmosphères, et se rend dans les accumulateurs après être passé dans un dernier serpentin réfrigérant, que l'on voit à droite de la figure 37. L'air est ainsi ramené, par son passage à travers les serpentins, à une température d'une vingtaine de degrés avant son entrée dans les accumulateurs.

La pompe de circulation d'eau est commandée par un excentrique. On la voit sur la figure 37 entre le moteur et le compresseur. Les quatre cylindres sont entièrement entourés d'eau constamment renouvelée par la pompe, et les serpentins baignent dans cette eau. Par ce procédé, on peut réduire la quantité d'eau injectée dans les cylindres à la quantité strictement nécessaire à la saturation de l'air.

La vitesse normale de rotation de ce petit compresseur est de 330 tours par minute, ce qui correspond à une vitesse de l'n21 pour

les pistons. La production est de 500 litres d'air à 120 atmosphères et par heure. La puissance indiquée du moteur est de 40 chevaux au maximum; la pression d'admission de la vapeur, de 5 atmosphères.

L'encombrement du compresseur et de son moteur est donné par les dimensions suivantes : hauteur, l"^i7 ; longueur, l"» 24 ; largeur, 0"» 62.

Le poids de tout l'appareil est de 800 kilogr.

Le cylindre de la troisième compression a été essayé à 160 atmos phères ; les réservoirs et la colonne de purge à 130 atmosphères; leuj étanchéité est telle qu'en 24 heures la pression d'un approvisionne ment d'air à i20 atmosphères ne baisse que de 20 atmosphères,

§ 8. DÉTERMINATION, A l'aIDE DE DIAGRAMMES, DE l'eFÇET DU MÉLANGE d'eau sur le RENDEMENT DES COMPRESSEURS.

Il est dillicile de se rendre compte, à l'aide de mesures thermomé triques, du résultat des injections d'eau sur la température finale.

Si la machine fait seulement 30 tours par minute, la durée d'une compression est d'une seconde et, pendant ce court délai, l'air passe par tous les degrés compris entre les températures initiale et finale. Cette température finale correspond à une pression supérieure à celle du réservoir, puisque, pour traverser les soupapes de refoulement, il faut que l'air soulève ces soupapes, ce qui demande un excès de pression. En se détendant, depuis cette pression finale de compression jusqu'à la pression du réservoir, l'air se refroidit, et la teiiipératur que l'on obtiendrait en plongeant un thermomètre dans le tu}au de refoulement serait plus basse que celle de la compression.

Le seul moyen d'avoir des indications sur la température est de prendre des diagrammes d'indicateurs; ces diagrammes donnant à tout instant les volumes en fonction des pressions, on n'a qu'à comparer ces volumes à ceux déduits de la loi de Mariotte pour connaître, par différence, la quantité dont l'air s'est dilaté et déterminer ainsi la température correspondante de cet air.

Pour présenter des diagrammes qui puissent être comparés, nous avons choisi, parmi les compresseurs des divers types décrits, ceux qui produisent l'air comprimé à une même pression de 6 atmosi)hères environ, et avons recherché parmi ces compresseurs ceux qui n employaient qu'un seul mode de réfrigération à la fois. Les diagrammes portent en outre l'indication des courbes adiabatique et isothermique et, sur la courbe tracée par le crayon de l'indicateur, les températures de l'air dans le cylindre calculées d'après cette courbe.

pr.i.

Le diagramme (fig. 39) est pris dans un compresseur à tiroir de MM. Burckhardt et Weiss. Dans ce compresseur, sur lequel nous reviendrons plus loin au point de vue d'une disposition très ingénieuse permettant d^annuler les inconvénients des espaces morts, il n'est pas admis d*cau d'injection à l'intérieur des cylindres. La réfrigération

Fig. 39.

par les parois est seulement très soignée : un courant d'eau circule dans une double enveloppe des cylindres et de leurs fonds, et aussi autour des canaux d'entrée et de sortie d'air du cylindre. Ce sont, en effet, les fonds de cylindre, les pistons et les canaux d'évacuation qu'il est surtout intéressant de refroidir, puisque la compression maximum de l'air se produit à la fm de la course, c'est-à-dire quand la surface cylindrique de la chambre où s'effectue la compression est devenue très petite par rapport aux surfaces du fond et du piston. Ce diagramme très intéressant, que nous avons extrait de la notice que M. Weiss a publiée sur ses compresseurs, montre que, par la seule réfrigération des surfaces, on obtient, pour l'air comprimé à atmosphères, une température finale de lll^ centigrades, alors que la compression adiabatique donne 220>. La machine du compresseur expérimenté tournait à i40 tours par minute; le piston avait 0" 30 de diamètre et 0"35 de course. Nous avons déjà dit que, grâce à la circulation d eau qui enveloppe toutes les parois en contact avec l'air, la chaleur de Tair ne se communique pas sensiblement au cylindre.

La figure 40 donne deux diagrammes d'indicateurs, relevés dans des cylindres comprimant, comme ci- dessus, lair à 6 atmosphères. Ils ont extraits de l'ouvrage de M. Devillez. Le diagramme le plus voisin

— Sade la ligne adiabatique est tracé par Tindicateur appliqué à un compresseur Sommelier fonctionnant à la vitesse de 13 tours par minute du volant; le piston a 0'"4'5 de diamètre et 1"20 de course.

Le second diagramme qui se rapproche de Tisotherme est tracé par Tindicateur appliqué à un compresseur de MM. Dubois et François,

FiG. 40.

dont le volant effectuait 30 tours par minute, et dont le piston avait mêmes diamètre et course que celui du compresseur Sommelier. Dans le compresseur Sommelier, Teau n'est introduite qu'à l'aspiration, la température finale de l'air atteint 142® centigrades. Dans le compres-

FiG. 41.

seur Dubois-François, il y a une injection d'eau sous une pression un peu supérieure à celle de l'atmosphère; la température finale de l'air descend à 89<> centigrades. Ces températures, de 142» et 89<», sont à comparer avec celle de 207<> atteinte par l'air quand la compression est adiabatique.

Le digramme fig. M) est pris sur un compresseur étudié par M. Cor-

-•yt

FiG. W — Délail du pulvérisateur

net pour le charboanage du Levant du Flénu, où le refroidissement est presque exclusivement obtenu par le procédé Colladon.

La figure iî donne le ^^ détail du pulvérisateur, y^ de ce compresseur; il asiste en un tuyau y de bronze qui traverse les parois du cyliodre et qui se termine par ■inecloison percée d'une centaine de petits trous fie 1 niillimèlre de diamè're Ces trous sont peicés obliquement par rapport à 1 axe, t)e fa<;oa que les jets viennent se briser contre un cône fixé au cenlrede la cloison. L'eau d'injection est comprimée par une ponips spéciale, et l'injectioD n'est eiïectuée que pendant la compression. L'air est comprimé à 5 atmosphères, le volant fait 33 tnurs par minute, le diamètre du piston est de O'°60 et sa course de 1 mètre. La température de l'air est de 48° centigrades, au lieu de 182" qu'eût donnés la compression adiabatique.

La figure 43 est extraite de la notice de M. Itiedler sur les compresseurs de l'usine du quai de ta Gare, â Paris, appartenant i la Compagnie Parisienne d'air comprimé. La compression se fait en deux étages, pour arriver à la pression flaale de 6 atmosphères. L'air est ramené, entre chaque compression, à la température initiale par un séjour dans un réservoir intermédiaire; en outre, il y a des injec- Uons d'eau sous pression dans les cylindres, le réservoir intermédiaire et les chapelles des clapets et soupapes. La température de l'air dans les cylindres est d'environ 35" centigrades.

La série précédente de diagrammes, s'appliq u an t approximativement à une même pression finale, peut servir de base pour comparer tous les moyens de réfrigération que nous venons de décrire.

11 faut observer cependant que l'exactitude des renseignements fournis par les diagrammes dépend de l'étanchéité des soupapes d'aspiration et de refoulement. Des fuites par les soupapes d'aspiration

diminuent le volume pendant la compression et rapprochent la courbe de l'indicateur de la courbe isolhermique. Au contraire, les rentrées

FiG 33.

d'air par la soupape de refoulement ramènent le diagramme à la courbe adiabatiqiie. Les fuites par le piston et les garnitures altèrent également les résultats.

§ 9. Inconvénients de l'injection d'eau.

A côté de l'avantage de refroidir l'air d'une manière plus parfaite, les divers procédés d'injection d'eau que nous venons de décrire offrent plusieurs inconvénients qui doivent être signalés.

L'injection d'eau, faite en aspirant l'eau en même temps que l'air, est la méthode qui, à cause de sa simplicité, a été adoptée pour toutes les installations moyennes. Nous avons déjà dit qu'elle laissait à désirer au point de vue du mélange intime avec l'air, précisément au moment de la plus grande compression; en outre, ce procédé a l'inconvénient de diminuer, d'une manière appréciable, la section de l'ouverture d'aspiration, laquelle devrait être exclusivement réservée à l'air.

Le mieux est évidemment, quand Timporlance de l'installation le permet, d'avoir une pompe spéciale comprimant l'eau à une pression supérieure à celle des réservoirs d'air, et d'envoyer cette eau comprimée à l'intérieur des cylindres en pluie fine. Nous avons décrit, à ce

isujet, la busetle imagioi^o par Colladon pour pulvériseï' l'eau et la transrormer en un nuage pénétrant à l'intérieur de la masse d'air soumise & la compression, et la dépouillaot de la chaleur créée par la compression. Malheureusement, ces busetles sont constamment bouchées.

même quand on emploie l'eau filtrée comme eau d'injection, et on a été rapidement obligé de renoncer à ce procédé. On se borne donc a terminer le tuyau d'injection.du cAlédelmlérieurdu cylindre, par une pomme d arrosoir percée d'un grand nombre de trous de i millimètre de côté.

Encore, cette busette devra être disposée de façon è pouvoir être démontre e trous se bouchent

facilement, car, malgré cette simpliUcatiOD, encore rapidement.

La figure 44 donne le croquis de la busette employée dans les j^rands compresseurs de 2 000 chevaux de l'usine de la Compagnie Parisienne d'air comprimé.

■ Quand les compresseurs sont horizontaux, et que, parsuile, les pistons ne sont pas constamment couverts par l'eau d'injection, l'emploi de l'eau a pour inconvénient d'user très rapidement les parois du cylindre ainsi que les anneaux du piston, ce qui amène une diminution très importante du rendement du compresseur ; l'addition d'un peu d'huile ne fait qu'augmenter le mal, parce qu'il se forme, par le mélange avec l'eau, un savon calcaire qui raye le cylindre. Comme cette usure se fait surtout à la partie inférieure du cylindre, où le

piston porte de tout son poids, il en résulte une ovalisatlon qui met le cylindre rapidement hors de service.

EnQn, le plus grand inconvénient de Tinjection d'eau se fait sentir pendant Thiver. Il arrive souvent que, malgré les purges, cette eau s'introduit dans les canalisations et s'y congèle par les grands froids, arrêtant ainsi toute exploitation.

Il y aurait intérêt, à ce dernier point de vue, à suspendre les injections d'eau à l'intérieur des cylindres compresseurs, pendant les grandes gelées, et à se contenter d'un refroidissement des surfaces du cylindre et du piston par une circulation d'eau dans une double enveloppe. Ce moyen serait combiné avec la transformation des réservoirs intermé* diaires en longs serpentins plongés dans des bacs remplis d'eau. Nous avons vu ce dernier système appliqué aux petits compresseurs que M. Mékarski a construits pour le chargement des torpilles. La masse d'eau à introduire dans les cylindres serait strictement limitée à la très faible quantité nécessaire à la saturation de l'air.

§ 10. Clapets et soupapes , Leur commande mécanique.

Les clapets en cuir sont actuellement abandonnés : on n'emploie plus que les clapets en caoutchouc, renforcés par un nombre suffisant de toiles et bien soutenus par des sièges à grillages, ne laissant que des vides réduits.

Les clapets s' usant rapidement et étant d*un remplacement coûteus.. on tend de plus en plus à n'employer que des soupapes métalliques. Nous verrons cependant plus loin employer encore des clapets dans les grands compresseurs de l'usine d'air comprimé de la Compagnie Parisienne, mais nous croyons que les constructeurs de ces machines n'ont pas l'intention de reproduire cette disposition dans de nouvelles installations. Les clapets ne sont du reste admissibles que si des précautions sufflsantes ont été prises pour éviter réchauffement de Tair pendant la compression.

Les soupapes se font aujourd'hui exclusivement en métal, généralement en bronze. Elles doivent être bien guidées, leurs sièges bien dressés, solides et légères pour se soulever aux moindres différences de pression, et ne pas retomber durement sur leurs sièges lors des oscillations, et, à ce dernier point de vue, leur course sera faible. Les soupapes seront munies d'un ressort de rappel les ramenant sur leurs sièges. Les soupapes dites Corliss que le Creuset emploie dans ses

coKipresseurs ù basse pression, peuvent être citées comme des modèles.

La figure 15 en donne les plans. La soupape est formée d'une rondelle

mince en bronze phosphoreux battant sur un siège en bronze et guidée sans frottement pendant la levée par un ressort hélicoïdal également en cuivre phosphoreux et dont l'extrémité supérieure s'appuie par l'intermédiaire d'une rondelle d'a.cier sur quatre ailettes faisant partie d'une lige vissée sur le siège de l'appareil.

Pour entrer dans le cylindre, lors de l'aspiration , ou se rendre dans la canalisation pendant le refoulement, l'air rencontre les résistances suivantes :

1» La pression exercée du dehors sur la face extérieure de la soupape;

2® Le poids de la soupape augmenté FiG. 45. — Suiipapes Coriiss construites au CreusuU de la pression de son

ressort de rappel; cJo Enfin la résistance qu'opposent les orifices et les canaux d'entrée et de sortie au passage de l'air.

La première résistance paraît, au premier abord, la plus considérable.

parce qu'il semble oaturel de faire enlrer eo ligne de compte la surface du siège de la soupape : aiusi une soupape découvrant un oriQce de O^OS de côté el ayant un siège d'un demi-centimètre de largeur, oCTrira extérieurement i la pression une surrace de 0^" 10 de cdti^ ou de iOO de section, et intérieurement une surface de 0'° 09 de cd té ou de 81 de section; il semble donc qu'en négligeantlcs autres résistances, lasoupape ne se soulèvera que quand la pression dans le cylindre sera de près de 20 % supérieure â la pression extérieure. Or les diagrammes relevés dans les cylindres n'indiqueut généralement pas de pareilles surpressions: on peut en conclure que quand il n'y a plus une forte diCTérence de pression pour appuyer la soupape sur son siège, l'air s'insinue déjà dans le joint, et passe dès que la difTérence de pression est légèrement renversée.

La deuxième résistance est facile à estimer : c'est le poids de la soupape augmenté de la tension du ressort et divisé par ta section de

l'oriflce. Ce chiffre est généralement faible, et c'est surtout au point de vue des chocs que l'on est amené à réduire le poids de cette pièce mobile.

Le résislacce due au passage par des orifices el des canaux trop petits est la plus importaote. On donne généralement aux oriGces d'aspiration une section d'ouverture égale au cinquième de la surface du piston. La surtace des orifices de refoulement peut être moindre. La vitesse de l'air dans les orifices ne doit pas dépasser 30 mètres par seconde.

Les diagrammes donnent des indications exactes sur ces résistances opposées BU passage de l'air. La figure 16, extraite d'un travail de M. Riedler, donne le diagramme pris sur l'un des compresseurs Colladon établis au Saint-Golhsrd. On voit que la pression au réservoir élant EG, la soupape de refoulement ne s'est soulevée, el l'air n'est entré dans le réservoir que quand la pression dans le cylindre est montée jusqu'en H, c'est-à-dire moitié plus haut que dans le réservoir. La bosse inférieure B indique la dépression qui a été nécessaire pour permettre à ta soupape d'aspiration de se soulever.

Enfin, l'air contenu dans l'espace mort s'est détendu pendant la partie DE de la course, et l'air n'a élé aspiré dans le cylindre que pendant la fraction CB de la course.

La figure 47 donne un autre diagramme, pris également dans, on compresseur Colladon. La bosse H est beaucoup moins prononcée,

mois la courbe GfJ de détente de l'air de l'espace mort présente le jarret J, qui montre que, pendant le retour du piston, il y a eu une rentrée d'air des réservoirs dans le cylindre par la soupape de refoulement, ce qui a augmenté encore la durée de la période ËD, pendant laquelle l'aspiration ne peut pas avoir lieu.

Ces incorrections. Indiquées par le diagramme, ont amené lesinvenleurs à rechercher des procédés mécaniques pour les éviter.

Certains dispositifs s'attaquent à la soupape d aspiration et l'ouvrent automatiquement dès le début de la coursé; ainsi Pair de l'espace mort s'échappe dans l'atmosphère, on perd son travail de détente» mais on gagne d'aspirer pendant une plus grande fraction de la course. En outre, la bosse B est supprimée.

M. Mékarski, dans un essai fait à Nantes, a cherché, au contraire, à faire disparaître la bosse H due à la surpression du refoulement. Dans ses installations, le compresseur refoule toujours à la même pression dans les réservoirs ; il en résulte que la soupape de refoulement doit toujours s'ouvrir au même point; un excentrique, monté sur l'arbre et actionnant un petit levier traversant la chapelle de la soupape, opérait le soulèvement de cette soupape au moment voulu.

Enfin, M. Riedler s'est attaché seulement à faire disparaître les inconvénients dus à la non -fermeture des soupapes.

Les soupapes demandent un petit délai pour leur fermeture et, pendant ce court instant, restent ouvertes au commencement et à la fin de la course du piston : la soupape de refoulement laisse rentrer Tair comprimé (fîg. 47), la soupape d'aspiration le laisse échapper au commencement du refoulement. Comme ce délai pendant lequel la soupape reste ouverte est constant, il s'ensuit que son importance croît avec la vitesse : si, par exemple, la soupape demande Vioo ^® seconde pour sa fermeture, et si, par impossible, le piston fait 100 oscillations par seconde, la soupape ne se fermera plus.

Nous verrons plus loin les dispositions prises par M, Riedler pour fermer mécaniquement les soupapes à l'instant voulu.

Dans tout ce qui précède, nous avons raisoDné sur des diagrammes défectueux, pris sur des compresseurs en mauvais état, et avons exagéré les inconvénients pour les rendre sensibles ; en réalité, pour de petites vitesses, les irrégularités du diagramme sont peu appréciables, et des dispositifs de commande délicats, traversant dans des presseétoupes les chapelles des soupapes, sont peut-être des inconvénients plus grands que les imperfections qu'ils sont destinés à corriger. Des soupapes légères, avec des ressorts dont la tension est réglée convenablement par un mécanicien au courant de ses machines, paraissent être ce qu'il y a encore de mieux.

§ 11. Compresseurs Riedler.

L'usine de 8 000 chevaux du quai de la Gare, qui comprime Tair que la Compagnie Parisienne de l'air comprimé distribue à ses abonnés, est certainement Tune des plus importantes installations mécaniques de France. Le plan d'ensemble en a été conçu par M. Popp, les projets en ont été dressés par M. le Professeur Riedler, de Berlin, M. J. Leclaire a été Tentrepreneur général des travaux, et les usines de MM. Schneider et C'®, au Creuset, ont exécuté les machines et les chaudières.

Le Génie Civil (*) a, en 1893, donné une description générale et des plans de Tensemble de la partie mécanique.

Nous compléterons ce qui a rapport aux compresseurs d'après le rapport que M. Riedler a fait sur cette installation et d'après des notes prises sur place.

Rappelons que les 8 000 chevaux sont partagés en quatre groupes, et que chaque groupe de 2 000 chevaux est formé d'un moteur à vapeur vertical à triple expansion. Au-dessus de chacun des trois cylindres à vapeur est monté en tandem un cylindre compresseur d'air à double effet. Deux de ces cylindres compresseurs A et B puisent l'air dans l'atmosphère, au-dessus de la toiture» et le refoulent dans un réservoir intermédiaire D (fig. 48), à une pression de 2,7 atmosphères ; le troisième cylindre C aspire l'air de ce réservoir par le tuyau E, et le refoule dans les réservoirs de l'usine à une pression variant à volonté de 7 à 8 atmosphères absolues.

La vitesse normale des machines est de 60 tours par minute; on peut la porter à 72 tours.

Les tiges des pistons des cylindres à vapeur sont, comme nous l'avons dit, prolongées par le haut, pour former les tiges des pistons à air; par le bas, elles sont également prolongées pour attaquer, par l'intermédiaire d'une bielle et d'une manivelle, un arbre horizontal 1 portant deux volants régulateurs H. Sur le même arbre I sont calés deux pignons J, commandant, par l'intermédiaire d'une transmission, l'arbre horizontal K, sur lequel sont calés les excentriques qui manœuvrent les distributeurs de vapeur et les cames qui ferment mécaniquement les soupapes et clapets des cylindres compresseurs.

(1) Voir le Génie Civil, t. XXIII, n» 10, p. 158.

F[G. 49. — Cylindre à air à haule pression.

Les dislributeurs de vapeur sont circulaires, du type Corliss ; ceux du cylindre à haute pression sont, pour l'admission, munis de déclics, avec possibilité de faire varier la période d^introduction ; ceux des moyen et grand cylindres n'ont pas de déclics.

La figure 49 est un schéma de l'un des cylindres compresseurs : en avant, on voit l'arbre horizontal K porté par des paliers boulonnés aux chapelles inférieures du cylindre. Cet arbre porte les cames L et L, faisant osciller, par l'intermédiaire de leviers, les axes M et M' qui portent les doigts de fermeture des clapets ou soupapes inférieurs. Les leviers calés sur les axes M et M' sont articulés à des bielles N et K, lesquelles commandent, par des leviers coudés, les axes et 0' qui portent les doigts de fermeture des clapets ou soupapes supérieurs. Un fort ressort à boudin P rappelle les axes des doigts de fermeture des soupapes quand cette fermeture est obtenue.

Avant de quitter la figure 49 pour donner la description des clapets, nous ferons remarquer la forme du cylindre compresseur, qui est en fonte, sans enveloppe d'eau ; il est boulonné haut et bas sur deux chapelles de forme carrée; la tige de piston traverse la chapelle inférieure, qui est venue de fonte avec une gaine Q, dans laquelle est logé un long presse-étoupes. Le piston lui-môme R, que l'on voit en coupe, est boulonné à l'extrémité de sa tige. 11 est en fonte et le joint est obtenu, d'une part, par huit petites gorges circulaires, d'autre part, par un anneau métallique logé dans une grande rainure S du piston et garni extérieurement de métal antifnction ; cet ana^'au métallique est repoussé contre les parois du cylindre par des ressorts d'acier.

La figure 50 est une coupe faite à travers la boite à clapets supérieure. Cette boite à clapets est divisée en deux compartiment! par une cloison T ; dans chacun des deux compartiments se trouvent deux clapets en caoutchouc. Ceux d'aspiration, logés dans le compartiment de gauche, sont fermés par la traction d'une corde U fixée au doigt monté sur l'axe ; ceux de refoulement, placés dans le compartiment de droite, sont fermés par l'abaissement du plateau Vcalé sur l'axe 0'. On voit, au fond de la chapelle, les ouvertures des tuyaux de refoulement et d'aspiration; les côtés sont fermés par des bouchons que l'on déboulonne pour la visite.

Ces clapets en caoutchouc se déchiquetaient avec uno grande rapidité, surtout ceux du bas, qui claquent avec violence contre leurs sièges recouverts d'eau. On a obtenu un bon résultat en remplaçant la toile qui les renforçait par une toile métallique. De même, la

corde U se brisait conliouellennent, el on a db la remplacer par une corde formée d'une toile triangulaire enroulée sur sa base et garnie de caoutchouc; par ce procédé, cette tige a une élasticité qui augmente

Fio. 50. — Chapelle supérieure du cjlindre à air à haute pression.

i mesure qu'on s'éloigne de son attache avec le clapet, et cette flexibilité a assuré sa conservation.

Dans les cylindres h basse pression, les clapets d'aspiration sont remplacés par des soupapes à sièges. La figure r>l donne la disposition d'une soupape placée dans une chapelle inférieure. I e siège Y de la soupapes et fixé par des boulons y à la paroi supérieure de la chapelle formant le fond du cylindre; ce siège est venu de fonte avec un tube qui se termine à sa partie inférieure par un petit corps de presse Y'. La soupape X est elle-même en bronze et de forme annulaire; elle est reliée par les ailerons a i une partie centrale clavelée sur un tube de fer j3 terminé à sa partie inférieure por un piston Z logé dans le corps de presse Y. Ce piston Z vient buter, à l'extrémité inférieure de sa course, contre une rondelle en caout-

chouc y placée au sommet d'un cône î boulonné â la paroi inférieure

Fie. 51. — Soupape d'aspiration de^ cylindres à air à basse pression.

de la chapelle. Le cylindre V sert de cylindre à air et forme le ressort de rappel de la soupape ; à cet efTet, il est percé d'un trou

dont le diamètre sert à régler la tension de cette sorte de ressort. Ce système a, sur les ressorts d'acier, l'avantage d'être toujours réglé et d'avoir une tension initiale nulle, ce qui permet le soulèvement de la soupape pour une i)etite différence de pression. Le doigt de fermeture, monté sur Taxe 0, pénètre par une fente à l'intérieur du tube de fer qui forme la tige de la soupape, et appuie au moment voulu sur une butée disposée à cet effet à l'intérieur de la tige.

Le refroidissement de l'air est obtenu par des injections d'eau provenant d'une pompe de compression ; il y a des busettes d'injection dans Jes parois des cylindres, dans les chapelles et dans le réservoir intermédiaire.

Voici les dimensions principales de ces machines :

Puissance normale : 2000 chevaux indiqués, à la vitesse de 60 tours par minute. Diamètres des cylindres à vapeur : petit, 0"85; moyen, 1"40; grand, 2 mètres. Diamètres des cylindres compresseurs : petit, 0" 85 ; les deux grands, 1" 40. Course commune des pistons : 1"'40.

Timbre des chaudières, 12 kilogr.

Une machine pèse 430 tonnes; sa hauteur est de plus de 12 mètres ; trois étages de planchers en permettent la visite.

La réception des machines à vapeur a eu lieu en 1893. Lors de ces essais, qui ont duré 8 heures, les machines à vapeur ont développé, dans leurs trois cylindres, 1 996,5 chevaux indiqués. La consommation de charbon brut a été de 10 424 kilogr. ; en déduisant de ce chiffre .^,4 Vo pour les cendres et 0,6 % pour les fuites de vapeur et les condensations, on est arrivé au chiffre de 1 170^»«32 pour la consommation par heure de charbon net. Soit, par cheval-heure :

de charbon pur par cheval indiqué.

M. le professeur Gutermulh a relevé en même temps des diagrammes dans les compresseurs et les cylindres à vapeur. La courbe des diagrammes pris dans les compresseurs répond à peu. près exactement à l'équation :

pv^>^ = constante.

Voici les résultats de ces expériences :

1" essai. 8" essai.

Nombre de tours par minute 50 40

Rendement mécanique total 8i «*/• B9 Vo

Pression finale de Tair en kllogr. effectifs par centimètre carré 5^«25 6''«00

Volume de Tair aspiré par cheval-heure, indiqué aux cylindres à vapeur 10"*350 10"*370

Rapport du travail de compression au travail théorique 1.281 1.192

La moyenne de ces deux derniers rapports est de 1 237.

Le rendement réel du travail de compression des appareils que nous venons de décrire est donc :

La pression de 6 atmosphères effectives ou de 7 atmosphères absolues répond à un rapport de compression de 1 à 7. Si on reprenait Tair à cette dernière pression, pour lui faire subir une seconde compression égale, on aurait besoin d'une seconde série de machines identiques, et la pression finale serait de 49 atmosphères environ, ce qui est un peu supérieur à la pression employée sur les tramways Nogentais.

Supposons que le rendement du second groupe de compresseurs, comprimant de 7 à 49, soit le même que celui du premier, il faudra également un cheval indiqué pour 10"»336 d'air aspiré; la compression de ce volume d'air, de 1 a 49, aura donc employé au total deux chevaux-heures.

Or 10"»3 36 d'air pèsent, à la température moyenne de l'atmosphère, \t^« 7. On peut donc tirer, de ce qui précède, la conclusion suivante :

Les compresseurs de la Compagnie Parisienne d'air comprime peuvent comprimer, à 49 atmosphères, 6"*» 35 d'air par cheval indiqué. La consommation de charbon pur par cheval indiqué est, du reste, d'après les essais, de 0^« 586.

En tenant compte d'un entretien moins parfait des machines, on peut donc dire, qu'en marche ordinaire, il est possible d'arriver à produire 6 kilogr. d'air à ^5 atmosphères, en brûlant 1 kilogr. de charbon brut.

Voici, pour compléter ce qui a rapport au prix de revient de l'air comprimé, ce que coûte à la Compagnie Parisienne la compression

d'un mètre cube d'air ; ce prix de revient est extrait d'un intéressant rapport de M. Popp :

4* Quantités :

Nombre de mètres cubes aspirés à 15* ( pendant un mois. 18.480.600"*

centigrades: ( par jour 616.020

( pendant le mois. . 1.720.218

Nombre de cbevaux-Yapeur développés : l par jour 57.340

f par heure .... 2.389

( poar la eompreiiiol ( par met. cube d'air. 0^«0894

h KrAU ] ^•^'"''- • • • 1-653.137^« I par cheval. ... %10 brut brûlé: j yix]^\r^f.i\tg^^^^ 19.154 ( par 1.000 tours. . 449.796

/ Valvoline C» 00616

s^^ . . ., . \ Oléonaphte. ... 02060

Consommation par 100 mètres cubes d air ) ^ .^ q 00129

aspiré de : J Graisse 00146

[ Chififons 01353

i* Pnx :

aiarbon : 1 672 291 kilogr. k 30 fr. 87 les 1 000 kilogr . . Fr. 51 .623 65

Briquettes : 5000 à 41 fr. 74 les 1 000 kilogr 208 70

Eau 500 »

Graissage et chiffons d'essuyage 4.245 15

Redevance à la ville 3.000 »

Dépenses diverses 5.521 »

Appointements totaux du personnel et main-d'œuvre. . . . 16.727 30

Total Fr. 81.825 80

Prix de revient du mètre cube d'air aspiré 0' 004428

Oo, en rapportant ce prix au kilogramme d'air 0'0036

D'après ce qui précède, la compression à 45 atmosphères coûterait le double, ce qui donne fr. 0072 pour prix du kilogramme d'air, ou 7 fr. 20 pour prix de revient de la tonne d'air comprimé à 45 atmosphères.

§ 12. Espaces morts.

Quand le piston d'une machine de compression arrive à la fin de sa course, il laisse entre lui et le fond du cylindre un jeu, ou espace mort, rempli d'air comprimé à la pression du réservoir. Ce jeu ne doit pas être, dans une machine bien construite, supérieur au vingtième du volume engendré par le piston; on arrive même à descendre au centième dans certains grands compresseurs. Cet espace mort a l'avantage de faire coussin d'air au bout de la ourse du piston et d'éviter les coups de bélier dans le cas où les

soupapes sont fermées mécaniquement; en outre, comme Tair de cet espace se détend au commencement de la course suivante, il rend à ce moment en force motrice le travail qui a été dépensé pour le comprimer. Maintenu djins de faibles limites, l'espace mort n'a donc pas d'inconvénients.

Dans la course d'aspiration, la soupape d'aspiration ne commence à se lever que quand la tension de l'air qui était dans l'espace mort devient inférieure à celle du réservoir dans lequel s'efiFectue l'aspiration, à la pression atmosphérique, si le compresseur aspire dans l'atmosphère. Si on comprime à 20 atmosphères de l'air pris à la pression atmosphérique et si le volume de l'espace mort est le vingtième du volume du cylindre, il est facile de voir que, seulement à la fin de la course d'aspiration, la tension de l'air de l'espace mort sera descendue à ia pression atmosphérique et que, dans ces conditions, la soupape d'aspiration ne se soulèvera plus. Ce phénomène se produira encore, en partie, si la soupape, au lieu d'être soulevée automatiquement par une différence de pression; était manœuvrée mécaniquement : l'air n'entrerait dans le cylindre que quand celui de l'espace mort se serait

échappé, et il y aurait encore retard à l'aspiration si cet air était en grand volume et

à haute pression.

-"-Y J Désignons (fig. 53) par V le volume du cy-

S^sv»! «^v lindre, par aV le volume de chacun des

Fig. 53. espaces nuisibles supposés égaux, par (3V le

volume engendré par le piston avant l'ouverture de la soupape d'aspiration, et enfin par p le rendement en volume du compresseur, c'est-à-dire le rapport du volume d'air aspiré au volume engendré par le piston ; nous aurons :

Désignons par p^ la pression du réservoir où l'on aspire, et par p la pression du réservoir où l'on comprime ; nous avons, en appliquant la loi de Mariotle au volume d'air logé dans l'espace mort :

^, = ap et p = -^; [2]

si le compresseur aspire dans l'atmosphère :

p„ = l et p--= |~ a' " '■^■'

On voit que le rendement s*annule pour :

comme nous l'avions dit précédemment.

Quand le rapport de compression devient un peu élevé, le rendement volumétrique descend proportionnellement, à moins, ce qui est impossible, qu*on n'arrive à réduire l'espace mort dans le même rapport. C'est là une des raisons qui, indépendamment des autres considérations déjà développées, obligent à recourir, pour les hautes pressions, à la compression par étages.

Dans les pompes décrites jusqu'ici, un des buts de l'injection d'eau à l'intérieur des cylindres compresseurs était de remplir tout ou partie des espaces morts. Nous allons décrire un compresseur où Ton est arrivé au même résultat par un procédé mécanique.

§ 13. Compresseur a tiroir.

Comme second type de compresseur à distribution mécanique, nous allons décrire un compresseur à tiroir, et particulièrement celui de MM. Burckhardt et Weiss, de Bâle, lequel est, parmi les compresseurs de ce type, le mieux étudié et le [plus parfait. Les figures 54 et 55 donnent les coupes longitudinale et transversale du cylindre compresseur, et la figure 54 les détails du tiroir. Ces figures sont extraites de la notice écrite sur ce compresseur par M. Weiss, l'un de ses créateurs. Le tiroir est commandé par un* excentrique comme celui des machines à vapeur; il porte à sa partie centrale, un évidemenl qui permet de mettre en communication l'un des deux canaux qui partent des extrémités du cylindre avec la conduite d'aspiration qui aboutit en E, entre les deux canaux précédents. De part et d'autre de cet évidement, le tiroir est percé de deux ouvertures A qui, suivant la position de ce tiroir, mettent l'un des côtés du cylindre en communication avec la boîte à tiroir où débouche la canalisation d'air comprimé B.

Les ouvertures du tiroir par lesquelles l'air comprimé arrive dans la boîte sont recouvertes d'une plaque D formant soupape, laquelle est guidée par un boulon et maintenue par un ressort à boudin; cette soupape, que M. Weiss appelle plaque de retenue, a pour but de retenir l'air de la canalisation, et de l'empêcher de rentrer dans le cylindre avant la fin de la compression ; elle ne se soulève que quand l'air

daDs le cylindre est arrivé à uoe pressioa légèrement supérieure à ce) le de la canalisation.

Tel est, dans son ensemble, le compresseur & tiroir. Ses avantages sont une grande simplicité, la possibilité d'avoir une vitesse assez grande de rotation de l'arbre moteur, puisqu'il n'y a pasde pièces à mouvements automatiques, la facilité de donner de larges dimensions aux canaux pour l'aspiratton et le refoulement.

Les inconv(iDienta sont ; le jeu que prennent par l'usure les piète» de commande du tiroir, les grands espaces morts et le travail absorbé par le frottement du tiroir sur sa glace, lequel est assez notable, puisque ce tiroir est appuyé par une force égale à sa surface extérieure multipliée par la pression existant dans la canalisation.

MM. Burckhardt etWeiss corrigent en partie le dernier inconvénient par des dispositions de graissage très bien étudiées, et celui des espaces morts par l'ingénieuse invention que nous allons déci ire.

Quand le piston est arrivé à l'exlrémité d'une course, dans la position que représente la figure 54, le tiroir est juste au milieu de sa course et les orifices d'aspiration et de refoulement sont fermés. Le tiroir est percé d'un canal circulaire C, qui contourne l'évidetnent de l'aspiration et qui débouche par deux petits orifices sur la glace du cylindre. La situation lie ces petits orifices est telle, que quand le tiroir est dans la situation

moyenne, ils débouchent juste en face des deux canaux qui at)outissent aux fonds du cylindre. Une communication se trouve donc ainsi établie entre les deux faces du piston, et i*air qui est comprimé à la un de la course dans l'espace mort, se répand de l'autre côté du piston où vient de se terminer Taspiration. La pression dans Tespace mort se compense avec celle de Tair qui vient d'être aspiré, c'est pourquoi M. Weiss donne au petit canal de communication qu'il a imaginé de percer dans le tiroir, le nom de canal de compensation.

Si nous reprenons, comme l'a fait M. Weiss, le calcul du rendement volumétrique indiqué au § 12, et si nous désignons par p la tension que prend l'air de l'espace mort en se répandant sur la face opposée du piston, nous avons, d'après la loi de Mariotte, la relation :

P X «V +i>oV =i)aV + P'V p =Ç+^\

La soupape d'aspiration s'ouvrira quand le piston aura parcouru un espace ^V tel que cette pression p soit devenue égale à la pression po du réservoir où se fait l'aspiration. Cette condition donne :

FiG. 56. — Détail du tiroir.

p'aV = popy d'où :

Po

remplaçons p par sa valeur et portons cette expression de ^ dans la relation :

qui donne le rendement en volume, nous avons, en effectuant les opérations, la valeur nouvelle :

Pi

Si l'on aspire dans l'atmosphère po = i et

\ pOL^

Pi =

le rendement ne s'annule que pour une valeur de p égale à — . Le

dispositif de M. Weiss a donc pour effet de reculer de p à p2 la limite de compression possible avec un même espace nuisible.

Si on applique ces formules [3] et [5] aux pressions en atmosphères de 1 à 6 et à deux hypothèses d'espaces nuisibles, soit Vioo ®^ Vioo» nous avons pour valeurs des rendements :

Rendements en volume.

Pressions en Sans compensation Avec compensation

atmosphères. avec a = i «A. avec a = 5 «A. pour a = 5 Vf.

On voit que le rendement en volume est toujours plus grand avec la compensation, mais que, pour un espace mort de Vioo> ^^ différence est peu sensible pour les rapports de compression généralement usités.

M. Strnad a recherché également le rendement mécanique dans les deux hypothèses d'un espace nuisible de 3 Vo corrigé par la compensation, et d'un espace nuisible de 1 °/o accepté sans amélioration. Le rendement mécanique est plus grand dans ce dernier cas.

MM. Burckhardt et Weiss ne font aucune injection d'eau à Tintérieur des cyhndres compresseurs; mais il y a une circulation d'eau dans une double enveloppe des cylindres, de leurs fonds et d'une partie des canaux d'aspiration ou de refoulement. Nous avons reproduit déjà au § VIII un diagramme pris dans un de leurs compresseurs et avons fait remarquer que la courbe tracée par l'indicateur indique que ce mode de refroidissement combiné avec beaucoup de soin donnait de bons résultats.

§ 14. Compresseur a distributeurs circulaires.

Comme dernier exemple de compresseur étage à distribution commandée, nous décrirons le compresseur étudié par M. Strnad pour l'usine de production d'air comprimé d'Offenbach, près de Francfort. La disposition d'ensemble de la machine et les tiroirs d'admission et de refoulement présentent des particularités intéressantes.

L'ensemble de l'installation comprend deux unités de 300 chevaux.

Chaque unité est formée d'un moteur horizontal à vapeur, à double

expansion ; la distribution de la vapeur dans les cylindres se fait avec des distributeurs circulaires genre Gorliss; le petit cylindre est à détente variable.

L'air est comprimé dans la canalisation à 7 atmosphères absolues

Cylindre J air \

Cy/indre à vapeur

FiG. 57. — Compresseur Strnad.

en deux étages. Chacun des deux cylindres compresseurs est attelé en tandem à Tun des cylindres du moteur à vapeur.

La figure 52 (page 101) donne la vue d'ensemble de cette installation : au premier plan et en avant, on voit le cylindre compresseur à basse pression placé à la suite du cylindre à vapeur à basse pression, et au second plan sont les deux cylindres à air et vapeur à haute pression.

La figure 57 donne Télévation de l'un des cylindres à vapeur et de Tun des compresseurs qui lui fait suite.

Le grand cylindre de 0"65 de diamètre et 1 mètre de course aspire au dehors de Tusine par un tuyau de 0'"40 de diamètre, et comprime Tair à 2,8 atmosphères dans un réservoir intermédiaire de 3" 60 de longueur et de 1™20 de diamètre, placé sous le sol. Le petit cylindre de 0^40 de diamètre aspire l'air du réservoir intermédiaire et le refoule dans la canahsation principale de la ville, dont le diamètre est de 0™300. L'injection se fait à l'aide d'eau comprimée. Une première pompe foulante envoie l'eau comprimée à 6 atmosphères dans le cylindre à basse pression et le réservoir intermédiaire. Une purge est établie dans ce réservoir pour enlever partie de cette eau. Une seconde pompe, comprimant Teau à 12 atmosphères, envoie l'eau dans le petit cylindre. Ainsi que nous l'avons déjà dit, l'idée de pulvériser l'eau est abandonnée et on se contente de la lancer à l'intérieur du cylindre, pendant la compression, en un jet puissant qui se brise contre les parois et se mêle à la masse d'air.

La vitesse normale de la machine est de 50 tours par minute, mais peut être poussée jusqu'à 75 tours.

On remaïqaen, sur la figue 57» les deux distributeurs drcakires placés à la partie inférieure du cylindre à air et oummandés par une seule barre d excentrique. Ces deux distributeurs circulaires» qui remplacent les soupapes» se vment en coupe transversale sur la figure 58 et en coupe longitudinale sur la figure 59.

La figure 58 est une coupe longitudinale du cylindre compresseur à baute pression; on Toit, à la partie supérieure des fonds, le détaU des deux tuyaux d'Injection d'eau.

Les tuyaux d'a^iration et de refoulement sont à la partie inférieure du cylindre; le refoulement se lait par les tuyaux extrêmes et l'aspiration par le tuyau du milieu.

Dans la position du piston indiquée par la figure 58, l'air est aspiré à gauche par l'orifice S, passe par Tévidement s creusé dans le distributeur et entre dans le cylindre C. Le refoulement se fait à droite par l'espace d» la soupape logée dans cette partie du distributeur se soulève et l'air entre dans la canalisation D. L'ouverture et la fermeture de l'aspiration se font par une simple rotation du tiroir; mais, pour le refoulement, il y a addition d'une soupape qui empêche l'air comprimé de la canalisation de rentrer dans le cylindre et n'établit la communication que quand la pression de l'air comprimé dans le cylindre est supérieure à celle de la canalisation.

Eq résumé, dans cette distribution, l'ouverture et la fermeture de l'aspiration se font mécaniquement, ainsi que la fermeture de refoulement. Une fois le refoulement fermé par la rotation du distributeur, les soupapes logées dans le distributeur redescendent doucement sur leurs si^es, grâce aux ressorts à boudin qui les entourent. Si le réservoir dans lequel s'effectue la compression était toujours à la même pression, l'air comprimé dans le cylindre compresseur atteindrait la pression du réservoir quand le piston arriverait à un point déterminé et fixe; dans ce cas, les soupapes seraient inutiles et le mouvement oscillatoire du distributeur suffirait également pour l'ouverture de l'orifice de refoulement.

Ce genre de distribution permet de donner aux canaux d'aspiration et de refoulement une grande section, supprime le mouvement automatique des pièces mobiles et donne ainsi la possibilité de marcher à grande vitesse. Les espaces morts sont, en outre, très réduits; dans les compresseurs que nous venons de décrire, ils ne dépassent pas un pour cent du volume du cylindre.

11 a été relevé sur ces compresseurs un grand nombre de diagrammes

par M. le professeur Gutermuth, qui avait déjà fait ie même travail sur les compresseurs de la Compagnie Parisienne de TAir comprimé qui ont été décrits précédemment.

La figure 60 donne deux de ces diagrammes relevés en même temps, celui de gauche dang les deux cylindres à vapeur, celui de droite

FiG. 60. — Diagrammes.

dans les deux cylindres à air. Les surfaces de ces diagrammes on été comparées, d'abord entre elles, puis aux surfaces des diagrammes théoriques que donne la courbe tracée d'après la loi de Mariette.

Ces mesures ont été faites pour plusieurs allures de la machine, et M. Gutermuth les a consignées dans le tableau suivant, que nous extrayons du Journal de V Association des Ingénieurs allemands :

en

ce

en

ilON EFFECTIVE DANS LA CONDUI

atmosphères