L'extinction
que nous allons résumer rapidement :
Allumage, — Le chaulfeur doit tout d'abord s'assurer que la chaudière est pleine d'eau, puis après avoir placé les robinets de communication d'eau et de vapeur dans la position ouverte^ décrasser la grille, vider le cendrier et remplir d'eau la cuvette.
Puis il met sur la grille un tas de chiffons gras ou de papier avec du bois et un peu de charbon qu'il enflamme, et ilfermela porte du foyer après avoir ouvert le registre et la porte du cendrier.
Quand le feu est pris, il ajoute peu à peu du combustible, de manière à recouvrir la grille d'une couche uniforme de combustible en ignition.
L'épaisseur de la couche est en moyenne de 12 centimètres avec la houille, 17 à 18 centimètres avec le coke.
Conduite. — Le chauffeur doit surveiller l'alimentation par les indications du tube de niveau d'eau. Le niveau ne doit pas descendre en-dessous la flèche qui
GENERATEURS DE VAPEUR 33
correspoud à une hauteur d'^au de 6 centimètres audessus du plan supérieur de chauffe.
Le chauffeur doit maintenir sur la grille une couche uniforme de combustible qui doit, sur toute son étendue donner une flamme claire et brillante.
La consommation de charbon pour un générateur à grand corps est de 60 kgs par mètre carré de grille et par heure ; pour une chaudière tubulaire cette consommation doit correspondre à la vaporisation de 10 à 12 kgs d'eau par mètre carré de surface de chauffe et par heure.
On active la combustion en ouvrant la porte du cendrier et le registre ; la manœuvre inverse ralentit la combustion.
Le décrassage de la grille se fait quand le feu est tombé, soit toutes les 6 ou 7 heures.
Arrêts. — Si Tarrêt n'est que de courte durée, 1 heure par exemple, le chauffeur doit faire tomber le feu, décrasser la grille, mettre du combustible frais, faire bon niveau d'eau et fermer le registre et la porte du cendrier.
Pour un arrêt de plusieurs heures, on opère comme ci-dessus mais au lieu de combustible frais, on couvre de poussier mouillé.
Les deux exemples ci-dessus nécessitent une certaine surveillance pour le cas où, le loyer se rallumant, la chaudière reviendrait en pression.
Si la chaudière doit être abandonnée sans surveillance, pendant plusieurs heures, le chauffeur doit jeter le feu à bas.
Nettoyages. — Les dépôts qui se forment, peuvent être boueux, tartreux ou savonneux.
Dépôts boueux. — De temps à autre on détamponne
la chaudière et Ton balaye les dépôts qui ont pu se former.
Dépôts tartreux. — On les prévient par Temploi de désincrustants neutres ; on enlève au marteau les couches adhérentes qui ont pu se former.
Dépôts savQjfineux. — On ne peut les prévenir que par répuration des eaux d'alimentation. On enlève les dépôts comme dans le cas ci-dessus.
Moteurs à Vapeur.
Les moteurs à vapeur se divisent en trois catégories suivant la valeur de la tension que possède la vapeur à sa sortie de la chaudière :
1. — Machines à basse pression — la tension ne dépasse pas 3 atmosphères.
2. — Machines à moyenne pression — la tension ne dépasse pas 8 atmosphères.
3. — Machines à haute pression — la tension est supérieure à 8 atmosphères.
Les machines des deux dernières catégories sont seules employées à la conduite des dynamos.
Si le piston ne reçoit la vapeur que sur lune de ses faces, la machine est à simple effet ; elle sera à double effet si le piston la reçoit alternativement sur chacune de ses faces.
Les moteurs à vapeur se construisent à simple, double, triple et même quadruple expansion, avec un, deux, trois ou quatre cylindres de diamèlre croissant, communiquant entre eux pour Tutilisation la plus complète de la détente de la vapeur.
L'adjonction de cylindres pour Texpansion de la vapeur ne se rencontre que sur les machines puissantes où
elle réalise une économie de vapeur et par suite de combustible.
Quand la tension ne dépasse pas 10 ou 12 atmosphères on leur adjoint un condenseur, sorte de caisse à vide dans laquelle on produit une pluie d'eau froide. Le condenleur communique avec le cylindre, aspire la vapeur détendue, la condense, et, supprimant ainsi la pression atmosphérique • qui agirait comme résistance, augmente d'une atmosphère la tension utile de la vapeur d'eau de la chaudière.
La vitesse de rotation des dvnamos étant, même pour les plus puissantes, de plusieurs centaines de tours à la minute, les constructeurs ont cherché à réaliser des
types de machine à vapeur dont la vitesse permit un accouplement direct à la dynamo.
Ces moteurs, dits à grande vitesse, se construisent couramment aujourd'hui, nous citerons entre autres les moteurs pilon Weyher et Richemond, Sautter Harlé, les moteurs Willans et Westinghouse.
Les machines à grande vitesse sont moins lourdes et d'un prix moins élevé que celles à taible vitesse, mais elles sont sujettes à une usure plus rapide et nécessitent un graissage perfectionné.
Nous donnons à titre de spécimen la machine horizontale Corliss construite par MM. Lecouteux et Garnier.
Machine Willans. — Cette machine à simple effet se construit à simple, double ou triple expansion.
Elle se compose essentiellement d'une tige de piston unique, creuse, à l'intérieur de laquelle se meut un tiroir cylindrique opérant la distribution. La détente est effectuée à pleine course lorsque les orifices percés dans la tige creuse traversent les garnitures ou collets des plateaux des cylindres. Dans les machines compound et triples, les cylindres sont superposés ; les pistons sont fixés sur la tige et se meuvent avec elle.
Les figures 12 et 13 montrent les détails de construction. Chaque tige de piston est pourvue de deux bielles divisant les efforts, et l'excentrique est monté sur l'axe de la manivelle. De plus, une chambre intermédiaire, dite Récepteur y entre le cylindre de basse pression et celui de haute pression, reçoit pendant la course ascendante la vapeur qui a servi dans la phase précédente, et cela sans changement appréciable dans le volume et la pression. La chute de température totale
Fig. 13 et 13, — Machina verticKle Willans à gi-ando v
est ainsi fractionnée. Cette combinaison a aussi pour effet de permettre à Tcau de condensation de passer aisément sous le piston et de s'accumuler sans inconvénient au fond du récepteur, d'où elle est extraite par les purgeurs. Elle permet, en outre, la suppression de la contrepression dans le cylindre, contreprcssion généralement indispensable dans les autres macbines et surtout dans celles à simple effet, mais se traduisant nécessairement par une perte de travail.
La pression constante sur l'arbre est obtenue par un dispositif ingénieux. Le piston-guide, à son bas de course, découvre une ouverture I, en communication avec l'atmosphère. L'air qui pénètre alors dans le cylindre-fourreau est comprimé pendant la courte ascendante à un degré calculé suivant la vitesse de régime maximum, et maintient ainsi le contact permanent des coussinets des bielles, ce qui explique la marche silencieuse de la machine et l'absence de trépidations.
Le travail absorbé par la compression deTairest rendu par son expansion à la course inverse.
La régulation a lieu au moyen d'un régulateur à force centrifuge actionnant, par l'intermédiaire d'une tige, un tiroir ou registre réglant l'admission. Un système de ressorts, l'un agissant sur les masses du régulateur, l'autre sur la tige, équilibre les efforts suivant une relation déterminée. La sensibilité de ce mode de régulation est très grande et assure une invariabilité de vitesse presque absolue (à 2 Vo près) pour des charges pouvant varier dans de grandes limites.
De la description sommaire qui précède, il ressort qu'une ligne de cylindres constitue réellement dans son ensemble une machine complète. L'addition d'une
deuxième ligne double donc la puissance, et celle d'une troisième la triple. La majeure partie des machines Willans sont à 2 ligues de cylindres ou i. deux manivelles, calées à 180 degrés.
Ënfln la construction est fondée sur le système inter-
pig, 14. — Dynamo directement accouplée à un moteur Willans.
cbangeable, et permet la transformation rapide d'une machine simple en compound ou en triple et réciproquement.
Turbines à vapeur. — A cô(é des machines à vapeur proprement dites il existe une autre classe do moteurs dénommés turbines à vapeur, iurbo-moteurs sur laquelle nous donnerons quelques détails en raison des applications récentes auxquelles ils ont donné lieu.
Les Iurbo-moteurs diffèrent des moteurs à vapeur proprement dits par ce fait que le fluide est conduit h une turbine; en outre, ils marchent à une vitesse très élevée de 10.000 à 30.000 tours par minute.
Les deux principaux moteurs de cette catégorie sont ceux de Parson et de de Taval dont nom donnone ci-contre la description.
Tiirbo-moleur Parson.
— Il consiste en deux séries de turbines Jonvai, juxtaposées sur un même arbre, de sorte que chaque turbine reçoit la vapeur de la précédente et la S passe à la suivante. Ainsi,
■ la vapeur arrivant tout
autour de l'axe par l'ori- H lice central d'admission,
% passe à droite et à gauche
I en traversant chaque série
S de turbines jusqu'aux ori-
"^ fices d'échappement. La
a vapeur se détend à mesure
? qu'elle perd de la pres-
sion au passage de chaque turbine ; et, par degrés successifs, les turbines ou leurs passages libres augmentent de dimensions, proportionnellement à l'accroissement de volume, de manière à maintenir une distribution con- ^ venable à travers toute la série. Les aires des turbines successives sont disposa
de façon que le courant de vapeur les traverse avec une vitesse proportionnelle à celle des ailettes ; et autant que possible ce rapport est établi pour donner le maximum de rendement. Les deux séries égales de turbines, sur chaque côté dé l'admission, équilibrent toute pression longitudinale sur Taxe du moteur et annulent ainsi toute cause d'usure anormale sur les collets des tourillons.
Les turbines sont constituées par des couronnes d'ailettes, alternativement tournantes et fixes. Les ailettes tournantes sont taillées avec inclinaison à droite ou à gauche sur la partie extérieure d'une série de disques en bronze serrés et fixés par des clavettes sur Taxe moteur en acier ; les disques des extrémités formant écrous sont vissés sur l'axe et serrent les autres enlr'eux. Les ailettes directrices fixes sont taillées avec inclinaison en sens opposé, sur la partie intérieure de rondelles en bronze d'un diamètre plus grand ; elles sont coupées par moitié et fixées dans le demi-cylindre supérieur et inférieur de l'enveloppe à l'aide de clavettes. La série d'ailettes de chaque disque mobile tourne entre deux disques d'ailettes fixes. Les passages entre les ailettes dans les disques successifs, forment une série longitudinale de canaux en zigzag lorsque la machine est au repos.
L'induit de la dynamo est monté directement sur l'arbre de la turbine et tourne à la vitesse de 10.000 tours par minute.
L'admission de la vapeur est réglée par une valve qu'ouvre plus ou moins un levier commandé par le champ magnétique de la dynamo. La puissance du turbomoteur varie donc suivant la charge.
Turbine de de Laval. — M. de Laval a eu l'idée d'uti* User seulement la force vive de la vapeur.
32 l'éclairaob électrique
Le prtDCÏpe fondamental de sa turbine est que la vapeur à haute pression arrive enlièrement détendue sur les aubes de la roue réceptrice. Celte détente s'effectue dans le trajet de la valve d'introduction h. l'orifice du tube distributeur de vapeur. Dans ce trajet, elle a acquis une force vive, due ù sa propre détente, et qui est précisément égale au travail qu'elle aurait fourni en se détendant graduellement derrière un piston.
Cette force vive est alors transmise aux aubes de la roue, comme celle de l'eau dans une turbine hydraulique.
La turbine de Laval, dont nous empruntons la des^ cription au bulletin de la Société Internationale des
Fig. 16. — Turbine ji vapeur de Laval.
Electriciens, est analogue à une turbine d"Euler à axe horizontal, à introduction partielle et à libre écoulement. Celui-ci est, en effet, caractérisé par l'absence d'une surpression entre le distributeur et le récepteur,
Elle se compose d'une roue à aubes, sur laquelle la vapeur, complètement détendue, est amenée par deux ou plusieurs ajutages dont l'axe est faiblement incliné sur le plan de la roue.
Les jets de vapeur pénètrent dans le récepteur en glissant le long des aubes en vertu de la vitesse relative et en leur communiquant la force vive de la vapeur. Celte vapeur sort sur la face opposée du disque avec une vitesse absolue que Ton cherche à rendre le plus faible possible par un tracé approprié des aubes.
Le corps de la turbine est monté sur un axe en acier qui repose sur deux coussinets à ses extrémités, et tout Tensemble tourne dans une chambre où sont aménagées des ouvertures dans lesquelles viennent se fixer les ajutages distributeurs.
Sur l'arbre principal est placé le pignon s'engrenant avec une roue dentée qui réduit la vitesse de la turbine dans le rapport voulu.
Les dents de ces engrenages sont inclinées de 45^ et en sens inverse (engrenages à chevrons) pour empêcher les mouvements longitudinaux. N'ayant à subir que des efforts extrêmement réduits, ils sont faciles à construire. Pour en assurer le graissage continu, on les renferme dans une caisse qui fait partie intégrante du moteur et dans laquelle la circulation de l'huile doit être parfaitement assurée.
A l'extrémité de l'arbre secondaire se trouve le régulateur à force centrifuge, qui agit, par un levier, sur une soupape équilibrée, placée à l'entrée de la vapeur dans la turbine.
La marche de la machine est ainsi assurée, quelle que soit la charge.
En outre, la vapeur, au sortir de la valve d'admission, se répartit en plusieurs endroits, 4, 6, 8, etc., suivant les machines. Ces conduits peuvent être obturés par des valves à main, manœuvrées de l'extérieur, ce
34 l/ÉCLAIBAGE ÉLECTRIQUE
qui permet de réduire à la moitié, au tiers, au quart, etc., la puissance maxima de la machine. On comprend que, par ce moyen, le réglage de la puissance se fasse dans d'excellentes conditions, puisque chaque ajutage fonctionne, pratiquement, d'une manière indépendante. Le rendement peut donc rester excellent.
La vapeur, s'écoulant dans Fair sous pression par un orifice de petite section, prend des vitesses considérables qui atteignent 480 mètres par seconde à la pression de 2 atmosphères à la chaudière^ 775 mètres à la pression de 6 atmosphères et 913 mètres à celle de 12. Ces vitesses sont encore notablement accrues quand le second milieu où s'écoule le fluide a une pression moindre que 1 atmosphère. Par exemple, de la vapeur à 6 atmosphères, s'écoulant dans un condenseur où règne une pression absolue de 0**"*, 1, acquiert une vitesse de 1120 mètres.
La vitesse de la vapeur à la sortie des conduits étant énorme, il en sera de même de la vitesse de rotation de la roue réceptrice, laquelle tourne de 15 à 30.000 tours par minute, avec des vitesses linéaires variant entre 175 mètres et 400 mètres par seconde.
Un travail considérable pourra donc être transmis à l'arbre de la roue avec des organes de dimensions extrêmement faibles, transmettant des efforts insignifiants. C'est ainsi que l'effort tangentiel sur une circonférence de 7 centimètres de rayon n'est guère supérieur à 4 kgs, lorsque la machine produit sa puissance de 10 chevaux à 24.000 tours par minute.
Pour une turbine de 10 chevaux, le disque n'a que 12 centimètres de diamètre avec une vitesse de 24,000 tours à la minute : il est de 30 centimètres
MOTEURS A VAPEUR 3o
pour une turbine de 100 chevaux tournant à 13.000 tours.
L'arbre d'une machine de 10 chevaux n^a que 4"^*", 5 à l'endroit le plus faible.
En raison des vitesses de rotation considérables imprimées au disque de la turbine, le montage sur Tarbre de couche présentait de grandes difficultés pratiques. On peut se rendre compte aisément de Tinfluence d'un vice de montage, par cette seule considération qu'un gramme placé à la circonférence d'un disque de 16 centimètres de diamètre tournant à 24.000 tours est soumis à une force centrifuge de 50 kgs.
La solution adoptée par M. de Laval repose sur les propriétés gyrostatiques d'un corps monté sur un axe flexible.
Si l'on fait tourner un corps qui a un plan de symétrie autour d'un axe maintenu à ses extrémités et passant par son centre de gravité, ce corps tendra, à mesure que la vitesse augmentera, à tourner autour de son axe principal d'inertie, qui est la ligne perpendiculaire à son plan de symétrie et passant par le centre de gravité. L'axe physique étant flexible se déformera de la quantité nécessaire pour lui permettre cette orientation.
La position du disque que, pour plus de simplicité, M. de Laval a pris comme exemple, n'a pas d'influence. Ce disque peut être au milieu de l'axe, à un tiers ou un quart de distance d'un de ses points fixes ; le phénomètie se reproduira de la même façon. Le mouvement vibratoire de l'arbre seul changera.
Si l'on fait tourner, au contraire, ce disque autour
d*ua arbre flexible perpendiculaire à soq plan de symétrie, mais ne passant pas par le centre de gravité, il y aura deux cas différents :
1^ Le disque étant placé au milieu de Taxe, entre ses deux points fixes, le centre de gravité lendra à s'en éloigner d'autant plus que la vitesse sera plus grande.
2" Si le disque ne se trouve pas au milieu de Tarbre, celui-ci commencera par fléchir ; mais alors, le plan de symétrie du disque se trouvant incliné par rapport à Taxe géométrique, le disque tendra, à mesure que la vitesse augmentera, à se placer perpendiculairement à cet axe et à ramener, par conséquent, l'arbre dans la ligne des paliers, supposés rigides.
On verra donc le phénomène que nous avons pu constater à plusieurs reprises sur l'appareil de démonstration de M. de Laval. L'arbre flexible avec disque excentrique monté à une certaine distance entre les paliers, lors de sa mise en mouvement, commence par fléchir très visiblement, en décrivant un arc, et finit par se redresser spontanément à partir d'une certaine vitesse. Les frottements qui ont eu lieu au début dans les coussinets, en opposant une résistance sensible à la rotation, disparaissent en même temps ; les vibrations transmises à la masse sont insignifiantes.
La théorie de la turbine de Laval s'établit de la même manière que celle de la turbine d'Euler, à libre déviation, au moins en ce qui concerne la roue réceptrice. Dans la détermination des ajutages distributeurs, il faut faire entrer en ligne de compte les propriétés spéciales des fluides élastiques.
Pour obtenir le maximum de rendement d'une turbine
&kl
axiale à libre déviation, on doit, comme on le sait, remplir les conditions suivantes :
L'inclinaison des aubes distributrices doit être aussi faible que possible. L'aube de la roue doit avoir la direction de la vitesse relative à l'entrée, pour éviter les cbocs. La vitesse linéaire de la turbine doit être égale à la vitesse relative de sortie du fluide et, par suite, à la vitesse relative d'entrée. Cette condition détermine l'inclinaison des aubes de la roue, qui doit être double de celles des aubes du distributeur. L'angle d'inclinaison des aubes à la sortie doit être le même qu'à l'entrée.
Ces relations s'expriment ainsi :
p = 2a, Cl == Ca = i?i = v^
et
V (vitesse linéaire de la turbine) = ^ — - — ' ^ ^ 2 ces a
Ve étant la vitesse absolue à l'entrée ;
v. (vitesse absolue à la sortie) = 2 v sin a. Le rendement théorique du distributeur est égal à :
Par exemple, pour « = 20^
Comme il y a intérêt à réduire a, on voit que, d'une manière approximative, la vitesse linéaire doit être égale à la moitié de la vitesse d'arrivée du fluide, puisque, a étant égal à 0^,
^ "^ 2 cos a "^ 2 •
Par exemple, dans le cas de ta vapeur à 6 atmos- (hères, la vilesse périphérique devrait être voisine de res à la seconde, de 4i7,3 mètres dans celui de à 8 atmosphères, et de 436,5 mètres dans celui Losphères sans condensation, ail que peut effectuer I kg de vapeur est donné uissance vivo
ians le cas de la vapeur à 6 kg s'écoulant dans [ue kg représenterait
tj^ï = 30600kgm:
de 8 kg,
ig^' = 35 600ksm;
e cas de 12 kg,
<?l^ = 42 500kgm.
0 kg de vapeur consommés à l'heure dans le cas représenteraient, s'ils étaient entièrement m travail de
3 GOO X 75
= 25 chevaux-heure.
= 105 chevaux- heure,
) kg du second cas représenteraient 800 X 35 600 3 euo X 75 "
0 kg du troisième, un travail de 198 chevauxoit, avec le rendement théorique maximum espectivement.
22,5, 91 et 172 chevaux-heure.
Or, en pratique, ces quantités de vapeur représentent 10, 50 et 100 chevaux-heure.
En sorte que le rendement générique est de 45,55 et 58 pour 100 respectivement.
Si l'on réfléchit qu'en prenant le chiffre de 0,87 comme rendement théorique, nous n'avons pris en considération ni les frottements dans les ajutages et les aubes, ni les chocs inévitables, on comprendra toute l'importance de ces résultats :
1° Dans toute machine rotative travaillant à grande vitesse angulaire, l'usure des pièces soumises à frottement amène rapidement du jeu entre ces pièces. L'étanchéité étant, pour toutes ces machines, une condition absolue d'économie et cette étanchéité disparaissant rapidement, la consommation de vapeur, qui, au début, reste quelquefois inférieure à 30 ou 40 kg par cheval-heure, atteint très rapidement des chiffres énormes.
Dans la turbine de Laval, au contraire^ la force vive de la vapeur agissant seule, et non sa pression, il y a toujours, par construction, entre la roue et son enveloppe, un jeu de 2 millimètres. Aucune pièce n'est donc soumise à des frottements, et la consommation reste constamment la même, quel que soit le temps de fonctionnement de l'appareil.
Z^ Par principe, la vapeur a la même pression sur les deux faces de la roue. Elle suit donc tout naturellement le chemin que lui offrent les canaux des aubes, ci cellesci ont bien le profil convenable, et le passage direct à l'échappement est évidemment nul, aussi bien au début qu'après un temps quelconque de lonctionnement.
On vérifie bien cette propriété dans la pratique. Il suffit, en effet, d'ouvrir un des purgeurs de la boîte du
côté échappement, pour constater que cette vat sans vitesse, sans brouillard, et c'est là la raïir laquelle, comme nous venons de le dire, lur laisse, entre la roue et la boite enveloppe, un appréciable, qui supprime tout frottement sur la le de la roue.
( condensations dans la macbine sont négliquelle que soit la pression de la vapeur utili-
"et, la vapeur est ramenée, par son passage dans uîls, à la pression d'échappement au moment où ve en contact avec la roue. La vapeur à haute 1, et par suite à température élevée, ne se trouve nais en contact avec cette roue, qui n'a pas à suime les cylindres des machines à piston, des ives de haute et basse températures, cause essea- 9 condensations.
>nduits peuvent, d'ailleurs, être mis entièrement de l'action refroidissante de l'air, et c'est là le i turbine de Laval, où ils sont absolument noyés i épaisseurs relativement considérables de ma-
tiiisation de la vapeur est poussée à sa limite, ^lle passe, dans les conduits, de la pression à la re à la pression do l'atmosphère extérieure. suite, pour cette machine, une consommation kg de vapeur par cheval-heure pour des de 50 chevaux, à 8 kg de pression d'ad- , marchant à condensalion, et de 7,5 kg pour î 200 chevaux, à 12 kg de pression d'admis-
turbine de Laval ne contient donc, comme
seul organe en mouvement, qu'une roue tour: brement dans la chambre à vapeur et un train < nages.
C'est ainsi qu'au point de vue du poids une tu
da 5 chavaui ne pèse qae 130 kg soit 26 kg par cheval de de 10 — — 200 — a) -
de 15 — — 235—16 —
de œ — — 410—14 -
Les encombrements sont donnés par les chil dessous :
Pa»»ne*
«1 ch<T.D,
LoDgDear en mm
LtrRBur ea mm
im
IW
Résultats d'essai d'une turbine de 50 cheva L'essai a duré huit heures, de 9 h 45 du n 5 h 45 du soir, et, pendant ce temps, on a con 617,5 kg de charbon de South Yorkshire et i'. d'eau d'alimentation à une température de 13", 4
La puissance était mesurée au moyen de freins qués aux deux arbres qui tournaient à la vift 1645 tours environ par minute.
La vapeur était produite par une chaudière lu! avec chambre à feu intérieure, et la pression ( chaudière était de 8,6 kg par centimètre carré au de la pression atmosphérique.
Le moteur était placé à coté de la chaudière
42 l'éclairaqe électrique
i<Alla^; ot le moteur existait un séparateur pour l'eau
ion dans la turbine était observée à un majntrôleur, placé entre ie régulateur et les emà vapeur de la turbine. Cette pression variai! /,6 kg par centimètre carré ; ces variations sées par le régulateur et provenaient des ir^ de serrage des Ireins.
jion dans l'écbappement est restée, peadacl i, constante et égale à 0,12 kg par centi' ré (pression absolue), ou 0,67 centimètre de
ur était, à sa sortie, condensée dans un coaecteur, système Kocrting, qui était alimenté nipe centrifuge actionnée par une autre turrant sa vapeur d'une chaudière particulière, imentation de la chaudière était chaufTée par Ju condenseur de 7" C. à 16" C. . tout l'essai, qui s'est continué sans interrup-
iation d'effet appréciable, la turbine a déve-
cbevaux effectifs.
ir cheval et par heure :
mmalion de vapeur a été de
[Sommation de charbon de, 617,5 . „, .
E DES MACHINES A VAPEUR. — Mtsû en marcke, avoir graissé toutes les surfaces frottantes, on
ouvre la prise de vapeur de la chaudière puis la vanne du régulateur et les robinets de purge pour chasser l'eau condensée sur les parties froides du mécanisme.
L'admission de vapeur se fait peu à peu de façon que la machine parte lentement.
Quand les robinets de purge ne laissent plus échapper que de la vapeur, on les ferme.
Conduite. — Il y a lieu de surveiller, outre le graissage, le fonctionnement des appareils accessoires conduits par la machine, pompe de bâche, pompe alimentaire, et on devra rechercher toute cause de bruit anormal, grincement, battement, etc.
Arrêt. — On lermera la prise de vapeur sur la chaudière, on ouvrira les robinets de purge et, après arrêt de la machine, on fermera la vanne du régulateur.
Moteurs b. Qaz.
On répartit les moteurs à gaz en deux grandes catégories ;
1, — Les moteurs sans compression dans lesquels le gaz tonnant n'est pas comprimé avant l'explosion ;
2. — Les moteurs à compression qui sont alimentés par un gasi tonnant préalablement comprimé avant l'explosion.
Une troisième catégorie comprend ceux dont le piston ne travaille qu'au retour, après l'explosion, sous l'influence de la pression atmosphérique seule.
Certains moteurs dits mixtes n'appartiennent d'une façon rigoureuse à aucune des catégories précédentes.
Moteurs sans compression. — Pendant une partie de sa course le piston aspire le mélange tonnant, sous la
pression atmosphérique ; puis, à un moment convenable, il obture Tadmission. Une source de chaleur, flamme de gaz, tube incandescent, étincelle électrique, ou autre dispositif enflamme le mélange, et l'explosion se produit: le piston est poussé en avant.
Quand la pression est redevenue presque égale à la pression atmosphérique, vers la On de la course du piston, la communication avec Tatmosphère est rétablie et pendant le retour, le piston rejette les produits de la combustion.
Deux courses forment le cycle, et une fraction de course seulement est motrice.
Moteurs à compression. — Le mélange gazeux est tout d'abord comprimé, ce qui a pour effet d'élever sa température, puis il est introduit dans le cylindre et enflammé comme ci-dessus.
Moteurs atmosphériques, — Us peuvent èlre établis pour travailler avec ou sans compression préalable.
Gaz. — On peut employer le gaz d* éclairage dont la composition est la suivante :
Natare du gaz
Hydrogène ....
Oxyde de carbone. .
Azote
Gaz des marais. . .
Ethylène
Hydrocarbures divers
Composition
ea Tolame (litres)
lllG 119,6
en poids (irrammes)
It faut It 400 litres d'air pour brûler ua kilogramme de gaz. Ua mètre cube de gaz dégage 5 520 calories.
Le gaz pauvre, mélange de gaz oxydables, peut être employé avec succès, et l'on trouvera dans le cours de cet ouvrage la description d'installations qui l'utilisent à la production de la force motrice.
Le gaz pauvre est un mélange d'hydrocarbures, d'hydrogène et d'oxyde de carbone ; il est préparé dans des appareils àénommés gazogènes.
Voici la description de celui de Dawson, l'un des plus répandus :
Le gazogène Dawson est formé de six parties essentielles : 1° une petite cbaudière timbrée à 4 kg et capable de produire par heure, suivant la puissance de l'appareil, de S à PO kg de vapeur surchaufTéo ; 2" le gazogène proprement dit, en tôle, garni intérieurement d'un épais revêtement de briques réfractaires et portant une grille à sa partie inférieure ; 3" le refroidisseur constitué par une série de tuyaux ; 4° un barillet ; 5° un épurateur à sciure de bois ; <><■ un gazomètre au fond duquel est placé un épurateur à coke dit « scrubbcr ». Le gazogène est tout d'abord rempli de coke ou d'anthracile que l'on porte à l'incandescence ; la vapeur d'eau passant sur ce charbon incandescent produit la réaction chimique H0j-i-C^=2H-i- CO. Mais, pour que celte réaction ait lieu, il faut que la température dans le gazogène soit maintenue à un degré plus élevé ; comme la décomposition de l'eau absorbe de la chaleur, il faut en rendre à la masse une quantité équivalente ; c'est à quoi l'on arrive en faitnnt brûler une partie du coke ou de l'anthracite contenu dans le gazogène. A cet etTct, la vapeur surchauffée est injectée sous la grille mélangée avec de l'air.
46 l'kclairaoe électrique
11 se produit de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone' par l'action du carbone sur l'eau ; d'autre part, l'oxygène de l'air injecté dans la niasse de charbon en brûle une partie et donne également de l'oxyde de carbone. Les deux gas combustibles produits, hydrogène et oxyde
Fig. IT. — GaïOgèûe Dawson.
de carbone, restent mélangés à l'azole de l'air. Aussi le gaz Dawson contïent-ii, à volume égal, moins d'éléments combustibles que le gaz produit par la distillation de la houille. Pour cette raison, on désigne quelquefois le gaz Dawson sous le nom de gaz pauvre. On voit par ce qui précède que, pour obtenir avec le gaz Dawson la même
puissance calorifique qu'avec du gaz de houille, il faudra prendre un volume plus considérable du premier. Mais cela n'a pas d'inconvénient, car il faut, pour composer le mélange détonant destiné à mettre en mouvement un moteur à gaz, beaucoup moins d'air avec le gaz Dawson (1,5 volume d'air pour 1 de gaz) qu'avec celui de houille (6 volumes d'air pour 1 de gaz).
Il faut environ 4 mètres cubes de gaz Dawson pour faire l'équivalent calorifique d'un mètre cube de gaz de houille. Quand on emploie le gaz d'eau pour produire la force motrice, on doit compter que le moteur ne donnera que 80 à 85 Vo de la puissance maxima qu'il donnerait avec du gaz de houille.
Nous avons dit que le gazogène se chargeait de coke ou d'anthracite. 11 faut observer que les charbons gras, demi-gras ou bitumineux, sont impropres à la production du gaz Dawson. Ces charbons dégageraient en effet des vapeurs de goudron qui se condenseraient dans les tuyaux et boucheraient les brûleurs, ou les soupapes s'il s'agit d'un moteur. Jusqu'à présent, on n'a guère employé que l'anthracite du pays de Galles, mais des expériences nombreuses attestent que plusieurs mines du Midi et du Centre de la France fournissent des combustibles parfaitement convenables pour la fabrication du gaz d'eau.
Le prix de la tonne de combustible peut être compté de 25 à 35 fr. Or, comme il faut 1 kg de combustible et 350 grammes de vapeur pour faire 4 mètres cubes de gaz, ce volume, équivalent calorifique de 1 mètre cube de gaz de houille, revient de 2,5 à 3,5 centimes. Le charbon nécessaire à la production de la vapeur est compris dans ce chiffre.
I, KCI,AlHAr.E KLEnTRiyUR
En dehors de l'eau vaporisée dans ia petUe chaudière, le barillet demande un courant d'eau fraîche de 100 à 150 litres & Theure.
Si l'on tiont compte des frais d'amorlissemont et d'entretien, le prix dp revient s'élève à i centimes pour les grands et 6 centimes pour les petits appareils. La conduite de l'appareil est de la plus élémentaire simplicité. Le gazogène se charge toutes les demi-heures sans arrêt dans la marche. On nettoie la grille toutes les douze heures et l'ensemble de l'appareil tous les mois. Si le décrassage du feu est fait soigneusement, on peut arriver à ne jamais avoir besoin de jeter le feu à bas, sauf dans les petits appareils.
Pour pouvoir marcher au gaz Dawson, les moteurs à gaz doivent être légèrement modifiés. La compression dans le cylindre est augmentée, la soupape d'admission de gaz est plus grande, et celle de l'air est réduite.
Voici, d'après M. Forsier, la composition d'un gaz Dawson obtenu avec de l'anthracite de Swansea:
Hydrogène . . .
Oxyde de carbone Gaz des marais. .
Ethylène . . . .
Acide carbonique.
Oiygêoe . . . .
Sa densité est 1,082, goit 0,833 par rapport à l'a
Sa chaleur de combusiion est de 1432 cal( mètre cube.
Il faut i 118 litres d'air pour brûler 1 mètre gaz Dawson.
Air carburé. — Le gaz tonnant peut être pr^ la carburation de l'air.
Les carburateurs à froid saturent l'air de va pétrole ; un moteur refoule le mélange sous dans un gazomètre ou le cylindre du moteur.
Ils fournissent un gas à une pression supérie pression atmosphérique.
Les carburateurs à chaud contiennent le péti traversera l'air aspiré parle moteur lui-même, nisseut le gaz à la pression atmosphérique.
Moteurs a gaz. — Les plus répandus sont Niel, Otto, Crossley, Delamairc, Boutteville et din, tous du type à compression.
Le moteur Crossley sur lequel nous insisleroi tienne à 4 temps comme celui d'Otto.
La distribution se fait au moyen d'un arbri portant des cames qui commandent les s d'admission ; le tiroir est supprimé et l'allumagi au moyen d'un tube incandescent.
Le nouveau type de moteurs Crossley présf les anciens moteurs Otto quelques avantages aci qui ont été obtenus sans qu'on les recherchât s ment. On sait que réchauffement graduel du d'un moteur marchant un ccrlain temps à plein. lui fait perdre un peu de sa puissance ; dans les n moteurs, à cause sans doute du rafraîchissement par le passage répété de courants d'air dans la < de combustion, on peut marcher à la puissance
•y(j l'Éclairage électrique
pendant plusieurs heures de suite sans voir diminuer la
puissance.
On a souvent remarqué aussi qu'avec les gaz pauvres, tels que le « Daw son i. , la machine ne donne pas tou]Oura
Fig. IR. — Moteur Crosaley.
ce que l'on serait en droit d'attendre d'elle, le combustible producteur du gaz étant de qualité inférieure. Avec le nouveau moteur, rien de semblable à craindre ; le gaz, même un peu trop pauvre, n'étant plus mélangé qu'à de l'air pur, s'enflamme toujours d'une façon satisfaisante ; de plus, la pression moyenne est augmentée par le fait qu'on introduite chaque aspiration un plus grand volume de gaz combustible dans le cylindre.
Un examen superficiel pourrait faire croire que les nouveaux moteurs doivent être construits d'une façon
MOTEURS A GAI! ol
bien plus robuste que les anciens, parce que la pression moyenne est plus élevée. C'est une erreur, atte laut tenir compte, pour le calcul des résistances pressions moyennes, mais bien des maxima de Or, dans tous les moteurs à gaz, il peut arri* tube insuffisamment chaud n'allume pas la eh gaz s'accumulent ainsi pendant deux ou trois volant et produisent subitement une explosion violente que celle sur laquelle on compterait ment ; et l'expérience a démontré que le max pression obtenu dans des cas semblables n'est pa< avec les « Otto » qu'avec les « Crossley-Alkina Le moteur Crossley a été l'objet d'un ra M. Aimé Wilz, rapport dont les extraits ci-dess quent les éléments à déterminer pour l'apprécia' moteur à gaz.
Le moteur Crossley, installé chez MM.
frères, pour l'éclairage électrique de leur fllati rue de Poids, à Lille, attaque par une courroie u mission intermédiaire, sur laquelle sont montée brayage par poulies folle et fixe, un joint I connexions élastiques et un volant de 1,10 m di tre, pesant 750 kg. Cet arbre, qui fait 350 ré\ par minute à la vitesse angulaire de 160 tours tenr, transmet le mouvement par une seconde à une dynamo faisant 1000 tours par minute.
Le moteur est dn type X II occupe ua empl de 3,66 m sur 2,50 m, y compris deux vo 1,761 m de diamètre. Son cylindre a un diai 335 mm et le piston une course de 530 mra. L latioa se fait avec du gaz de ville et la compres: tiale estd'environ okg.
o2 L ECLAIRAGE KLECTRIQl'K
L'allumage est effectué par un tube incandescent ; le brûleur qui le maintient au rouge consomme 250 litres de gaz à Theure.
La puissance effective du moteur a été mesurée par un frein à cordes, qui pouvait être appliqué sans peine sur les deux volants. Ce frein était à deux brins embrassant toute la circonférence de la jante : Textrémilé supérieure était amarrée à un point fixe, par l'intermédiaire d*un petit dynamomètre à ressort, dont la charge f devait être décomptée de la valeur du poids f attaché à l'autre extrémité flottante des brins : la charge effective F était donc égale à / — f. Comme le frein était double, on avait moins de 20 chevaux à développer sur chaque volant. La disposition des lieux et la forme des volants ne se prêtaient malheureusement pas à un refroidissement des jantes, et Ton a dû réduire la durée des expériences, de crainte de trop échauffer le métal. Par contre, on a déterminé avec le plus grand soin les valeurs de /et de / et mesuré rigoureusement les diamètres des jantes, qui étaient de 1,761 m et 1,762 m ; les brins avaient 15 mm de diamètre.
La consommation de gaz était relevée par un compteur spécial, disposé dans une salle à température constante : cette température n'a pas varié sensiblement et elle est restée égale à24«. C. Un essai préalable avait déterminé l'importance des fuites et des pertes delà canalisation et des poches de régulation. La pression atmosphérique moyenne a été notée sur un baromètre de précision.
Le pouvoir calorifique a été de 5 011 calories le 26, et de 5 024 calories le 27 octobre 1892, dates des essais; les volumes étant réduits à 0® et 760 mm, et la combustion ayant lieu à volume constant.
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