V.'ipeur
dessus du niveau requis , et l’autre extrémité T' entre au-dessous de ce niveau. Il est évident que l’eau dans ce tube, se trouvera toujours au même niveau que l’eau dans la chaudière ; puisque la partie inférieure a une libre communication avec cette eau , tandis que la surface se trouve soumise à la pression de la même vapeur qui pèse sur l’eau de la chaudière. Cette jauge , amsi que celle dont il vient d ctre fait mention , a l’avantage de frapper l’œil du surveillant de la machine , a 1 instant même et sans qu’il soit besoin d’aucune vérification , au lieu que les robinets jauges [25] exigent qu’on les ouvre tous deux , chaque fois que l’on veut s’assurer de la profondeur de l’eau.
Néanmoins, ces jauges exigent une attention fréquente de la "part du surveillant ; et il restait à désirer que l’on trouvât, soit un moyen plus efficace d év ciller cette attention , ou de rendre le tribut de la chaudière indépendant de toute attention.
Afin d’appeler celle du surveillant, qui doit remplir de nouveau la chaudière chaque fois que l’eau s’y trouve en partie épuisée par le progrès de l’évaporation , on insérait quelquefois un tube au niveau le plus bas -qu’on voulait permettre à l’eau
LEÇON. J . l83
d’atteindre avant que de la renouveler dans la chaudière. Ce tube partait de la chaudière , et conduisait dans le bâtiment de la machine, où il se terminait en une espèce de sifflet, de manière qu’aussitôt que l’eau était descendue au-dessoUs du niveau auquel ce tub(\ était inséré dans la chaudière , la vapeur s’y élançait , et par le sifflement dû à la grande vélocité avec laquelle elle en sortait, le surveillant était averti de ee qu’il avait à faire , par un bruit assez fort même pour interrompre son sommeil.
[69] Dans la plus efficace de ees'méthodes, la tâche de remplir la chaudière restait encore confiée au . surveillant de la ma—, chine ; et tout ce que pouvait faire par ellemême la chaudière., c’était d’avertir de la nécessité de lui rendre de l’eau. lien résultait , parmi d’autres inconvéniens , que le niveau d’eau restait sujet à de fréquentes variations.
Pour y remédier , on a imaginé un çioyen par lequel la machine alimente d’elle— même sa chaudière. Le tuyau G / {fig- lfi ) qui conduit de 1$ pompe à l’eau chaude II' , répond à une petite bâche C {fi g- 56), qui reçoit l’eaU. Au fond de cette bâche, on placé une soupape Y, la-
quelle ouvre de bas en haut , et communique avec un tuyau d’alimentation qui descend dans la chaudière au-dessous du niveau de l’eau qu’elle contient. La tige de la soupape Y est combinée avec un levier qui tourne sur un centre D et qui est chargé d’un poids F plongé dans l’eau de la chaudière d’une manière analogue à celle décrite en la fig. 32 , et équilibré par un contre— poids A exactement semblable. Quand le niveau d’eau , dans la chaudière , s’abaisse , le flotteur F s’abaisse aussi avec lui , et en tirant le bras E du levier , il soulève la soupape Y et permet à l’eau de la hache C de descendre dans la chaudière. Quand la chaudière a ainsi été remplie et que la ligne d’eau est revenue à son niveau primitif , F remonte et la soupape Y se ferme par l’effet du poids A.
Cependant , dans la pratique , la soupape Ÿ s’ajuste d’elle-même par l’effet de la pesanteur de l’eau sur le poids F, de manière à permettre à l’eau de couler de la bâche d alimentation C en un filet continuel, susceptible de fournir tout juste à la consommation résultante de l’évaporation et de maintenir le niveau de l’eau constamment le même dans la chaudière.
Au moyen de celte disposition singu—
lièrement heureuse, la chaudière se remplit d’elle-même , ou pour mieux dire, elle reçoit un tribut tel qu’il devient inutile de jamais la remplir; effet auquel ne pouvait suppléer aucun effort d’attention de la part du surveillant. Mais ce n’est pas le seul avantage dû à cette invention c une partie de la vapeur primitivement sortie de la chaudière , et qui a fait l’effet qu’on en attendait en mettant en mouvement le piston , est condensée , reconvertie en eau et ramenée par la pompe à l’eau chaude, dans la bâche , et elle est maintenant rendue ici à la source d’où elle provenait , rapportant ainsi* avec elle toute la
{ >ortion non consumée de sa chaleur , qui a prépare à être encore une fois mise en circulation à l’état de vapeur pour le fonctionnement de la machine.
La totalité de l’eau chaude pompée dans la bâche C , n’est pas toujours nécessairement employée pour l’alimentation de la chaudière. Ln tuyau de décharge peut être ménagé pour le transport du surplus de l’eau , que l’on est maître de faire servir à tel emploi qu’on juge convenable ; ou bien on peut la décharger dans une citerne où on la laisse refroidir avant de Ja conduire dans la bâche réfrigérante
l86 HUITÏRMK
(Jig' 12) dans le cas où on n’aurait pas assez d’eau pour fournir au besoin de cette ' dernière. ' • r .
, Dans les villes et dans tous les lieux où il peut être important de ménager l’eau , les tuyaux de décharge qui partent de la bâche d’alimentation C {fig- 36) et de la bâche à l’eau froide où sont renfermés le condenseur et la pompe à air , peuvent être dirigés sur une bâche AB(j 37 )• Soit C le tuyau qui part de la bâche. d’alimentation , et I) celui qui part de la hâche à l’eau froide ; par ces tuyaux l’eau de décharge de l’une et l'autre bâche est ^déposée en A B. Au fond de A B est une soupape Y ouvrant de bas en haut , et combinée avec un flotteur F„ Quand la quantité ^l’eau rassemblée dansJta bâche A B est telle que le niveau s’élève considérablement ,1e flotteur F est soulevé et soulève à son tour la soupape V, et l’eau coule dans le, tuyau principal qui fournit de -l’eau pour le fonctionnement de la machine. G est la pompe à l’eau froide qui fournit à la bâche froide.
Cet arrangement , pour tirer' parti de l’eau qui se décharge des bâchés d’alimentation et de condensation, a été adapté pour l’imprimerie de la Banque d’Irlande,
LEÇON. . ' 'iS*;
et il a fait cesser une perte d’eau considérable.
[70] Il est nécessaire d’avoir dans tous les instans une méthode prompte et sûre de connaître la force de la vapeur employée pour le fonctionnement de la machine ; à cet effet on insère un tube courbe, contenant du mercure, dans quelque partie de l’appareil qui conserve une libre communication avec la vapeur. Ordinairement cette insertion se fait dans la chemise ou enveloppe du cylindre [44]. Soit ABC Jig. 58 ce tube : la pression de la vapeur forcé le mercure à descendre dans la branche A B et à monter dans celle B C.
Si le mercure dans les deux branches se tient exactement au même niveau , on en peut conclure que là pression de la vapeur est exactement égale à .celle de l’atmosphère ; car la pression dé la vapeur sur le mercure en A B , fait équilibre à [a près sion atmosphérique sur le mercure en B C ; mais si le niveau du mercure en B G est au-dessus du niveau du mercure en B A, c’est que la pression de la vapeur excède celle de l’atmosphère : l’excès de sa pression sur celle de l’atmosphère peut s’évaluer en observant la différence des niveaux du mercure dans les tubes B C et
B A, et en comptant la pression comme une livre sur chaque pouce carré , pçur chaque deu^c pouces de différence dans les niveaux. , - . . '
Si, au contraire, le niveau du mercure dans B C tombait au-dessous de son niveau dans A B, c’est queja pression atmosphérique excéderait celle de la vapèur , et le degré ou la quantité de cet excès pourrai^ être déterminé de la même maniéré.
Si le tube est de verre , la différence des niveaux du mercure sera visible; mais le plus ordinairement ce tube est de fer , et pour s’assurer du niveau , on insère dans l’extréniité ouverte de B C, une tige mince, en bois , attachée à un flottfeur;dc manière que la portion de la tige enfoncée dans le tube , indiqué la distance du niveau dü mercure à l’orifice. Une boule ou ' réservoir de mercure pourrait être substituée à la branché A B , comme dans le*ba— romètre ordinaire :c’estlà l’instrument appelé jauge à vapeur.
.Si on se pert de la jauge à vapeur pour mesurer la force de la vapeur qui presse sur . le piston , il faut la placer du même côte de.iâ s’oupape à trachée , que le cylindre ( cé qui est déterminé par le régulateur ); car si on la plaçait du même coté-dc
LEÇOJf. . - 189
la soupape que la chaudière , elle ne serait pas affectée par les changemens que la va- .peur peut éprouver en passant par la soupape à trachée , quand celle-ci est en partie fermée par le jeu du régulateur [ 61 ].
[ 7 1 ] La force avec laquelle le piston est pressé flépend de deux choses : 1° de la force actuelle de la vapeur qui agit sur lui; ët 2° de la' force actuelle de la vapeur qui lui résiste. Car encore bien que le 'vacuum produit dans le mode de condensation séparée , soit beaucoup plus parfait que celui qu'on obtenait dans la machine atmosphérique , on trouve cependant qu’un peu de vapeur d’un faible degré d’élasticité s’élève de l’eau chaude répandue sur le fond du condenseur, avant que la pompe à air ne puisse l’extraire. L’une de ces pressions est indiquée par la jauge à vapeur qui a été décrite; mais cependant, pour qu’on puisse estimer la forceavcclaquelle le piston descend, il est nécessaire de s’assurer de la force de la vapeur qui reste non condensée , et qui résiste au rhouvement du piston. Lne autre jauge , appelée jauge-baromètre , remplit cet objet. Un tube de verre A 13 ( figure 09 ) de plus de 28 pouces de long , et ouvert à scs deux extrémités , est placé dans une position verticale, avec son ex-
igo • Il UiTlÈ.ME
trémité inférieure B plongée dans une cuve à mercure C. A l’extrémité supérieure est attaché un tube de métal qui communique avec le condenseur , et dans lequel on maintient un vacuum constant , ou , plutôt, un haut degré de raréfaction. Le même vacuum doit , par conséquent , exister dans le tube A B , au-dessus du niveau du mercure ; et la pression atnïbsphcrique
3 ui s’exerce sur la surface du mercure aus la cuve C , forcera le mercure à monter dans le tube A B , jusqu’à ce que la colonne qui y reste suspendue soit égale à la dilléreuce entre la pression atmosphérique et la pressièn de la vapeur non condensée [6]. La différence entre la colonne de mercure tenue en suspension dans cet instrument , et celle qui l’est dans le baromètre ordinaire , déterminera la force de la vapeur non condensée , en comptant pour unç livre par pouce carré, chaque deux pouces de hauteur du mercure , dans la différence des deux colonnes [G]. Dans une machine bien construite ,’ et oui est en bon état , il y a peu de différence entre la hauteur du mercure dans la jauge-baromètre et dans le baromètre ordinaire.
Pour évaluer la force avec laquelle le piston descend , il n’y a donc plus à faire
LEÇON. It^f
qu’une simple opération d’àrithmétiquè.
D’abord , déterminez la différence entre les niveaux du mercure dans là jauge à vapeur : ceci donne l’excès de la pression de la vapeur sur la pression atmosphérique.
Ensuite cherchez la hauteur du mercure dans la jauge baromètre : ceci donne l’excès de la pression atmosphérique sur celle de la vapeur non condensée. D’où , en ajoutant ces deux hauteurs , nous obtiendrons l’excès de la force d’impulsion de la vapeur qui procède de la chaudière d’un côté du piston , sur la résistance de la vapeur non condensée de l’autre côté du piston : cet excès donne la force effective d’impulsion. Or , si on la fixe «à une livre par pouce carré pour chaque deux pouces de mercure dans les deux colonnes dont il • vient d’être question , on aura le nombre de livres de pression sur chaque, pouce carré du piston. Donc, si le nombre de pouces carrés compris dans la section du piston est connu ( note sur le n.° 44 ) et' qu’on le multiplie par le .nombre de livres sur chaque pouce carré , la totalité de la force effective avec laquelle le piston se meut sera connue également.
.Dans le calcul de la puissance d’une machine, cependant, toute cette force
ainsi ; évaluée, ne doit pas être passée en ligne de compte comme pouvoir fonctionnant effectif ; car le mouvement de la machine elle-même,, exige une portion de la force qui n’est pas peu considérable , lors même qu’elle est sans charge ; par conséquent toute celle qui est employée en pure perte pour vaincre les fro.ttemeus etc. , doit être déduite et l’excès seul doit .être ' compté comme puissance fonctionnante effecfeye. • . ' ; - .
' D’après ce que nous avons dit, on voit ** que, pour estimer la force effective avec laquelle le piston reçoit l’impulsion, il est nécessaire de recourir à la fois*à la jauge baromètre et à la jauge à vapeur : œ double calcul peut cependant s éviter en faisant servir la mêm,e jauge aux deux objets. Si l’extrémité C de la jauge à vapeur ( fi'g . 38), au lieu de communiquer avec l’atmosphère, . était continuée jusqu’au condenseur , nous ferions agir' la /pression de la vapeur sur le mercure dans le tube BA, et la pression de la vapeur nçu condensée qui résiste au piston .agirait aux le mercure dans le tube B C. Donc, la différence des niveaux du mercure dans les tubes indiquerait tout de suite la différence entre la force de la yapeur et celle, de la vapeur non conden-r
LKÇOJ». 193..
sée ; laquelle différence est la force effective avec laquelle le piston est pressé. Jfc,
[72] Pour garantir la chaudière des acei- , dens qui pourraient résulter de ce que la vapeur acquerrait trop de force, on se sert d’une soupape de sûreté semblable à celles décrites dans la machine à vapeur de Papiu [40], chargée d’un poids égal à la force qu’on veut laisser prendre à la vapeur au-dessus de la pression atmosphérique ; car on a trouvé convenable , même dans les machines à condensation , d’employer de la vapeur d’une pression un peu supérieure à celle de l’atmosphère.
Indépendamment de cette soupape^on fait usage quelquefois d’une autre espèce tout-àfait opposée. Au moment où l’on arrête la machine et où l’on éteint le feu , on trouve • que la vapeur condensée dans la chaudière produit un vacuum ; ensorte que l’atmos- • phère pressant sur la surface extérieure de la chaudière , a une tendance à l’aflaisser.
Pour éviter cet accident , on fait usage f d’une soupape de sûreté qui ouvre à l’intérieur, et que la pression atmosphérique fait effectivement ouvrir ; quand il s’est produit un vacuum à l'intérieur , Pair s'y élance et on obtient ainsi l’équilibre entre
la pression’ du dedans et cellé de l’exté—
Ækr.. •
“ 3] Nous* avons expliqué déjà la manière dont lë 'régulateur détermine Fémissimr.de la vapeur de la chaudière au cy- * iïndre, en en proportionnant la quantité à l’ouvrage qu’il y a à foire, et par cela même maintenant l’uniformité dans le.
mouvement. Puisque, donc; la consommation de la vapeilr pour la machine est sujette à une variation due diverses quantités de travail qu’ellb a à effectuer, il est évident que la ptodûction de vapeur , dans la chaudière doit être r sujette à une variation correspondanté. Car autrement , il s’en suivrait l’uïi décès deux effets : ou la chaudière ne pourrait fournir de la Vapeur à la maçhifie', ou il ^accumulerait de la * vapeur darisla chaudière , parce qu’il s’en produirait trop abondamment , et elle s’échapperait par la soupape de sûreté en pure perte;- Afin dé varier la-production de la vapeur proportionnellement au besoin de la machine* il est nécessaire d augmenter ou de -mitiger *la* chaleur du fourneau , selon que la: production de’ vapeur doit être augmentée- ©ü^ diminuée. Ou ne pourrait y parvenir, de quelque attentiop que fût
LEÇOH.’ • I<û5<
doué le surveillant; maison a imaginé une manière extrêmement ingénieuse pour que la chaudière y pourvoie elle-même. Soit T (fig. 40 ) un tube qui pénètre par la partie haute de la chaudière, et qui descend presque jusqu’au fond. La pression de la va.peur sur la surface de l’eau dans la chau— , dière force cette eau à njopter dans le tube T, jusqu’à ce que la différence dans les niveaux soit égale à la différence entre la pression de la vapeur dans la chaudière et celle de l’atmosphère. Un poids F, à moitié plongé dans l’eau du tube, est suspendu par. u no chaîne qui passé sur lès roues P P' et est équilibré par une plaque métallique D, delà même manièrequele flotteur, fig. 32 , est équilibré par le poids A. La plaque D passe par l’orifice du conduit E, à l’endroit où ce conduit sort finalement de la chaudière ; en sorte que quand la plaque D descend , elle intercepte le conduit , et par cette interception elle arrête le tirage de l’air dans le fourneau , mitige le feu et diminue la production de vapeur. Au contraire , si la plaque D est soulevée , le tirage est augmenté, le feu devient plus actif, et la production de vapeur dans la chaudière augmente en conséquence. Supposons maintenant que la chaudière pro-
• (luise de la vapeur plus rapidement que la machine n’en consume^ sojt parce que la charge de la machine a diminué, et par conséquent que l’emploi de la vapeur a diminué proportionnellement,, soit parce que le feu a acquis trop d’intensité. Il en résulte que la vapeur commençant à s’ac— eumuler , presse sur la surface de l’eau dans la chaudière avec une force croissante et que l’eau montera dans le tube T , le
{ >oids F sera par conséquent soulevé, et a plaque D descendra , interrompra le *• tirage , ralentira le leu , et arrêtera la production de vapeur; et cela continuera . ainsi , jusqu’à ce que cette production soit exactement en proportion avec les besoins / de la machine.
Si au contraire, la production de vapeur n’est pas égale aux besoins de la machine, soit parce que la charge est aug— . mentée, soit à cause de l’insuffisance du feu, la vapeur contenue dans la chaudière
P erdant de son élasticité, la surface de eau montera , n’ayant plus à soutenir une • pression -suffisante pour être maintenue à son niveau accoutumé. Par conséquent la • surface de Fcâu s’abaisse dans le tube T, le poids F tombe aussi , et la plaque D monte. Le tirage est en conséquence aug-
tÉÇCW. , • I97
rnenté , à cause de l’ouverture plus grande donnée au conduit , et le feu devient plus intense ; d'où résulte une accélération dans la production de la vapeur , jusqu’à ce que cete production soit devenue assez rapide pour fournir aux besoin# de la machine.
Cet appareil a été appelé registre d 'action , spontanée. j. J ■ ' '■
[74] On a proposé de combiner ce re- « gistre avec une soupape de sûreté inventée
Ï ar le chevalier Edelcrantz. Un petit cy— indre en cuivre est fixé sur la chaudière, et il y est ajusté un piston qui s’y meut sans beaucoup de frottement , et seule- * ment presque à l’épreuve du passage de la vapeur, lie cylindre est fermé dans sapartie supérieure , portant une ouverture par laquelle joué la tige du piston ; de cette manière il n’est pas possible que le piston soit chassé du cylindre , par l’effet de la vapeur, Le cylindre est percé sur le' côté par de petits trous qui ouvrent dans l ? àtmosphère , et sont placés à de petites distances les uns au-dessus des autres. Soit le piston chargé d’un poids proportionnel à la pression de la vapeur qu’on a dessein deseprpcurer. .Quand la vapeur aura acquis une élasticité suffisante, le piston sera soulevé , et la vapeur s’échappera par le
premier trou. Si la production de vapeur n’est pas trop rapide , et que sa pression n’augmente pas , le piston restera suspendu à ce point ; mais si elle augmente encore, le pistonnera soulevé au-dessus du second . trou , et il continuera de s’élever jusqu’à ce .que la fuite de la vapeur à travers les trous soit suffisante pour que le poids du piston fasse équilibre à la tension de la vapeur. Cette soupape de sûreté convient
F articulièrement bien , dans tous les cas où on exige de la vapeur d’une pression uniforme; car ici la préssion doit nécessairement être égale au poids du piston. Ainsi, supposons que la section du piston égale un |X)uce carré ; si elle se trouve chargée de 10 livres x son propre poids compris, la vapeur qui le soutiendra dans une position quelconque dans le cylindre, soit au voisinage du fond, ou près du sommet, doit toujours être exactement égalé en pression, à 10 livres par poitce. A cet égard, l’appareil a du rapport avéc celui du régulateur qui a été expliqué' ci-dc'vant , et il rend la pression de la vapeur exactement ubiforme , de même que le régulateur rend uniforme la vélocité de la machine.
[7S] L’économie dans l’emploi du coiïibustible dépend en grande partie de la
1EÇ03. JC)Ç}
construction du fourneau, indépendamment de l’effet des arrangemeus que nous avons déjà décrits.
La .grille du foyer d’un fourneau ordinaire, est placée dessous la chaudière; et .
l’air atmosphérique passant sous le combustible en ignition , fournit assez d’oxigène pour entretenir un grand volume de flamme qui est entraînée par le tirage , dans un conduit qu’on fait circuler deux fois ou même davantage autour de la chaudière, et en contact immédiat avec elle ; et enfin elle s’échappe par la cheminée. La flamme circule au moyen de ce conduit , de manière à porter son action surtoutesles partiesdans le voisinage desquelles le conduit passe;; et ce n’est que lorsqu’elle pénètre dans la cheminée, et lorsqu’elle en sort, qu’elle cesse d’exister à l’etat de flamme.
L^fumée noire et dense que l’on voit sortuTOes cheminées des fourneaux , est composée d’une certaine quantité de combustible non consumé, et qu’on peut par conséquent considérer comme autant de Combustible perdu. Outre cette considération , on s’est aperçu que, dans les grandes villes manufacturières , où il y a un grand nombre de fourneaux en activité , 1’énorme quantité de fumée répandue dans
l’atmosphère nuit beaucoup à la sariljé , et incommode - considérablement les ha-
Intans. . IX • * .
.Ces inconvéniens.ont appelé toute «l’attention des ingénieurs sur les moyens d’employer pour le service de Ja machine ellemême, eette fumée.ou ce combustible perdu.
Le moyen le plus généralement en usage pour effectuer ce dessein , est de disposer les choses en sorte que le combustible dans un, état de combustion très— énergique , et par conséquent ne produisant pas de tumée, soit toujours maintenu sur la partie de la grille ou foyer qui est la plus rapprochée de la bouche du conduit ( et que nous appellerons le ‘derrière du conduit). Par ce moyen , la futnée qui s’élève du combustible imparfaitement enflammé, qui est lp plus voisin du front de la grille , . est obligée de passer sur la* surface du apbustible très-enflammé^ avant de s’émmpper par lé conduit de circulation , et elle s’enflamme elle— même. Ün passage, auquel oh a donné le nom de boiùjic a alimenta^ tion conduit au front de la grille, et ce passage ainsi que la grille , sont en général inclinés de quelques degrés à l’horizon , afin de rendre plus facile l’approche du combustible à mesure qu’il s’en brûle.
Quand on introduit de nouveau du combustible pour le chauffage de la chaudière, . il suffit de le placer sur la bouche d’alimentation. Là il reste exposé à une partie de la chaleur dégagée par le combustible qui brûle sur la grille , et jusqu’à un certain point la houille éprouve dans ce cas l’action de la carbonisation ou conversion en coke. La porte de la bouche d’alimentation est percée de petites ouvertures pour donner passage à un courant d’air qui chasse la fumée produite par la houille sur le combustible enflammé *e la grille, et ■ * cette fumée s’enflamme elle-même , et dans cet état parcourt le conduit qui enveloppe la chaudière. On ouvre la porte de la bouche d’alimentation quand il s’agit de fournir du combustible au fourneau, et la houille ; qui y était déjà placée et qui est en partie carbonisée, est renvoyée sur la grille. ' D’abord, sa combustion n’étant qu’imparfaite, mais prompte, il s’en élève une fu- . i’ . \ , r 7 T . P •
mee noire et épaisse. .Le courant ci air qui passe par la porte ouverte sur la bouche d’alimentation , l’emporte sur le combustible vivement enflammé dans la . partie postérieure de la grille ; la fumée s’y allume et monte dans les conduits à l’état de .
flamme. Quand le fourneau demande de
20â uüit'iÈmk
nouveau d’être alimenté, toutes les parties de éê premier cornbustible se trouvent dans un état complet d’ignition très-active, et on le repousse sur le derrière de la grille pçès du conduit, avant d’amener du Nouveau combustible pris dans la bouche d’alimentation. . \ ’ i . • *
Xes ouvertures pratiquées sur la porte de la bouche d’alimentation sont munies de petites portes, en sorte que l’ouvrier peut régler la quantité d’air , qu’il convient d’introduire dans le fourneau. L’efiet de ces fourneaux dé* nd beaucoup d’une judicieuse admission de Pair , par la - bouche d’ali jnentation : car s’il n’y, en entre qu’une, quantité moindre qùe celle nécessaire pour effectuer la combustion, une partie (le la fumée ne sera pa§ consumée , et s’il y en entre plus quj’il n’en faut, l’effet utile du combustible sera diminué par Pair qui refroidira la chaudière. En considérant l’opération que nous venons dé décrire, if sera •Facile ivd’apercevoir Pimpossibilité absolue dp régler exactement le tirage dans uh tel fourneau, de manière qu’il, n’y passe pas trop d’air daasmi instant , et trop peu dans ’ un autre*.' Quand la porte s’ouvre poiir introduite de nouveau du combustible dans Ja 1 louche d’alimentation , et pour avancer
celui qui était sur la grille , l'ouvrier cesse de maîtriser le tirage , et même dans d’autres instans, quand la porte est fermée, on ne peut pas toujours compter sur lhi.
11 est résulté de ces inconvéniens que les propriétaires de machines à vapeur ont du s’apercevoir qu’au lieu d'économiser le combustible , ces fourneaux ajoutaient tellement à leur dépense qu’il convenait d’y renoncer. r •
[7 G] M. Brunton, de Birmingham, qui a porté toute sop attention sur ce sujet, a proposé un fourneau qui semble exempt des objections qu’on peut faire à ceux que nous venons de décrire. T oici les avantages qu’offre cette invention , tels qu’il les expose.
« D’abord, je mets le charbon sur la grille par petites portions , et à de très— , eourts intervalles* toutes les deux ou trois, secondes; deuxièmement, je dispose le charbon sur la grille de manière que la fumée qui se dégage doit passer sur la partie de la grille où le charbon est en pleine combustion , et où’par conséquent elle d(oit être brûlée ; troisièmement , comme l’introduction du charbon est uniforme dans de courts espaces de tems, celle de l’air est
égaleraient uniforme, et n’exige aucune attention de la part du ^chauffeur.
» A l’égard de l’économie : premièrement i le charbon se plaee dans le foyer à l’aide d’un appareil mû par la machiné , èt disposé de manière que la quantité de charbon est toujours proportionnée à la quantité de travail de la machine , et que la quantité d’air introduite pour consumer la fumée est réglée de la même manière; deuxièmement, la porte dû foyer ne reste jamais ouverte , excepté pour nettoyer et dégager la grille ; par conséquent la chaudière ne reste pas exposée à l’irrégularité continuelle de température qui est inévitable avec les fourneaux ordinaires , et qu’on a reconnue être extrêmement nuisible aux chaudières ; troisièmement, la seule attention requise est de remplir le récipient toutes les deux ou trois heures , et de nettoyer le foyer quand cela devient nécessaire ; quatrièmement , le charbon est consumé plus complètement que dans le fourneau ordinaire , parce que tout l’effet de ce qu’on appelle le fourgonnage (qui fait passer une assez grande quantité de charbon dans le cendrier) â’obtienl sans remuer le charbon sur la grille. »
Le foyer a une grille circulaire placée sur un arbre vertical , dans une position horizontale. Il est susceptible de tourner, au moyen de l’arbre vertical , qui lui-même tourne par le moyen d’une roue d’engrénage que met en mouvement la machine même. Ou bien , on peut faire tourner cet abre par une roue hydraulique , sur laquelle coulé un filet d’eau, fourni par un réservoir qu’alimente une pompe mise en mouvement par la machine; et au moyen de la régularisation de la quantité d’eau pour ce^filet , on peut faire tourner la grille asvec plus ou moins de vitesse. Dans la partie du fourneau située au-dessus de la grille , il y a une ouverture dans laquelle est placée une trémie , d’où tombe le combustible sur la grille , en quantité constante pour un tems donné, et selon le besoin.
L’appareil qui introduit le charbon dans cette trémie, est .également mis en mouvement par la machine, et par le même moyen que la grille , il est tourné de manière que la grille fait sa révolution avec une vitesse proportionnée à la rapidité avec laquelle le combustible est introduit dans la trémie ; au moyen de cette ingénieuse disposition , le combustible tombe toujours d’une égale épaisseur sur la grille.
Vu
prur.
JLe cours de l’eau qui fait tourner la roue pour mettre en mouvement la grille et le mécanisme de la trémie, est réglé par un robinet ajusté avec le registre qui règle spontanément l’émission de la vapeur ; en sorte que , lorsque la vapeur passe trop rapidement , le cours de l’eau diminue , et à ce moyen , la chûte du charbon sur la grille diminue aussi, et la grille tourne avec plus de lenteur; et quand l’émission ds la vapeur est trop faible pour le besoin de la machine, les effets contraires ont lieu. De cette manière, le combustible qui est introduit dans le fourneau , se trou\% exactement en proportion avec l’ouvrage que la machine a à faire. On peut donner d’assez grandes dimensions à la trémie pour qu’elle tienne tout le charbon nécessaire pour un jour entier de travail, en sorte que le fourneau n’exige plus d’autre soin que de déposer chaque matin le charbon dans la trémie.
La trémie laisse tomber le charbon sur la partie de la grille la plus éloignée du conduit de la flamme , et comme il n'en tombe que très-peu à la fois, il est presque instantanément embrasé. Cependant jusqu’à ce que l’embrasement soit complet , il se produit de la fumée,' qui passant
litized
dans le conduit sur le combustible qui brûle vivement^, se consume aussi. L’air est introduit par des ouvertures appropriées , *et la quantité en est réglée par le registre de la même manière que celle du combustible. , - • •
La supériorité de cette belle invention, sur les fourneaux fumivores ordinaires, est frappante, Son principe d’alimentation spontanée en charbon et-eu air atmosphérique , ét le proportionnement de cette alimentation à la quantité de fonctioone- . ment de la machine , qui non-seulement , ne dépend plus du travail de l’homme,
. mais qui offre d'ailleurs un degré de pré-* çision qu’on ne pourrait obtenir- jamais d’aucun ouvrier, procurent une grandé économie , tant sur le combustible qufe sur le travail. - ' • •
M. Partington dit que l’effet du fourneau à régulateur spontané , comparé avec Xe fourneau ordinaire, a été déterminé à , l’aide d’expériences directes faites à O.id - Union-MiU , Birmingham, et dans la distillerie de MM. Liptrap et Smith, de Wbite»
Chapel, à Londres. 'Voici quels ont été les résultats de ces expériences :
A Old - Union Mill , en neuf jours
* d 1 expérience.
Le fourneau ordinaire, a
' consommé.... 4G3 quintaux.
Le fourneau à régula- ...
teur 290
- Épargne .'. ‘. . . 175 quintaux.
: A la distillerie de TVhite-Chapel , en dix-huit jours cT expérience.
Le fourneau ordinaire, a
consommé.. . 284 quintaux.
Le fourneau à régula- »
teur*. 194
Epargne.-,..... 90 quintaux.
D’où il parait résulter (j[ue l’économie dans le premier cas, a été d’environ 37 pour cent, et dans le second, un peu moindre.
[77] M. Oldham , ingénieur delà ban-
3 ue d’Irlande, a proposé une autre moifieation du fourneau à régulateur spontané , qui semble offrir plusieurs avantages et
LEÇON. lOt)
témoigne de beaucoup d’intelligence chez l’inventeur.
Il fait usage d’une grille légèrement inclinée, sur la partie postérieure de laquelle est le conduit de la flamme , et sur le front ou extrémité haute de laquelle est la trémie d’alimentation du charbon. Dans le fond, c’est-à-dire, à l’extrémité la plus étroite de la trémie, il y a une planchette mobile, mise en mouvement par la machine. Quand cette planchette est tirée dans un sens , il tombe une certaine quanA tité de combustible, sur une autre planchette fixe qui est au-dessous, et quand la première planchette mobile revient à sa place , ce combustible est poussé en avant sur la grille. Chaque barreau de la grille alternativement est fixe, mais les barreaux intermédiaires sont ajüstés à des leviers qui les font alternativement' mouvoir en haut^t en bas (*). Cela a pour effet d’a-^
(*) M. Brunton avait fait usage de barreaux mobiles dans un fourneau qu’il avait construit” avant qu’il eftt adopté la grdle tournante horizontale. Il ne paraît pas Cependant que cer. système ait eu autant de réussite que le second , puisqu’il l’a abandonné. M. Oldham dit que son fourneau' a été en activité pendant troisans sans
gîter continuellement le charbon qui, par son propre poids, s’avance du devant de là grille , où il tombe de la trémie , jus-qu en arrière , où il tombe dans le cendrier. Au moyen de la forme et de la construction des barrealix, l’air est conduit entre eux de bas en haut, et s’élance • ‘à travers le combustible embrasé, de manière à agir, à ce que dit M, Oldhâm,, à la manière d’un chalumeau , et la, surface -entière du foyer offre une nappe enflammée. .
Nous ne pouvons nous défendre d’adfniration à ia vue de toutes~ces inventions , au moyen desquèlleî» la machine règle ellemêmê son fonctionnement, et semble pour voir à ses besoins. Dans le fait, elle semble être vivante. Long-tems avant que la machine à vapeur eût atteint à la perfection où elle est parvenue , Bélidor obsen ait qu’elle '^ressemblait beâucoup à un animal, et qu’aücune œuvre humaine n’avait jamais autant •approché de la vie réelle. La chaleur est le principe de son existence. La chaudière fait les fonctions du cœur, d’où s’élance
qu’il s’y soit. manifesté aucune espèce de dèranr gement dans son uté 0310 * 81116 , et toujours avec une économie considérable de combustible.
eu abondance le fluide vivifiant dans tous les tubes, où après avoir accompli les diverses fonctions de la vie , et déposé sa chaleur dans les endroits convenables , il retourne à la 4 source d’où il était parti, et où il se prépare à une autre circulation.
L’état de santé de l’individu est indiqué par la régularité des pulsations ; il se procure son aliment par son propre travail ; il choisit les parties propres à sa subsistance , tant sous le rapport de la quantité que de la qualité , et il a ses évacuations naturelles, qui le débarrassent de toutes les parties inutiles à la nutrition. Souvent il guérit ses propres maux, et corrige l’irrégularité de ses propres mouvemens, exerçant ainsi quelque chose d’analogue aux facultés physiques et morales.; Sans vouloir pousser plus loin cette analogie, M. Farey, parlant des variations incidentes à l’ouvrage exécuté par différentes machines à vapeur, rapporte quelques autres particu- ' larités qui pouraient étendre cette analogie d’une manière très-curieuse. « Nous devons observer, dit-il , que la variété dftns le fonctionnement de différentes machines «à vapeur construites &ur le même principe , et agissant avec les mêmes avantages, est semblable à ce qu’on trouverait dans le
produit du travail d’un même nombre de chevaux ou autres animaux , en le comparant à leur consommation en alimens ; car les effets de différentes machines à vapeur varieront autant d’après de petites différences dans la proportion de leurs parties,
3 ùe la force des animaux d’après la vigueur e leurs constitutions ; et en outre , il y aura d’aussi grandes différences dans le fonctionnement de la même machine tenue en bon ou en mauvais état, avec ses parties bien jointes et bien graissées, propre à agir avec le moins possible de frottement, qu’il y en a dans le travail d’un animal, en bonne ou mauvaise santé, ou excessivèment fatigué. Mais dans tous ces cas, il y aura un maximum, qui ne sera pas dépassé -, et un terme moyen que nous
• devons nous attendre à obtenir. »
LSÇO&. 1 . 21 3
IXe LEÇON. ;
Machines à double cylindre . — Machine de Hornblower. — Machine de TVoolf. — Machine de Cartwright.
[78] La propriété expansive de la vapeur , dont Watt s’était servi pour sa machine à simple éffet, en arrêtant l’émission de la vapeur avant que la descente du piston ne fût complète , a été appliquée d’unè manière particulière par un ingénieur nommé Hornblower , vers Tannée 1781, et plus récemment par Woolf. Hornblower a été le premier qui ait conçu l’i-r dée de faire fonctionner une machine, au ' moyen de deux cylindres de grandeurs différentes , en permettant à la yapeür de s’écouler librement de la chaudière jusqu’à ce que le petit cylindre en fût rempli , et lui permettant ensuite de se dilater dans le grand ^cylindre , et remployant ainsi pour
Î presser et faire descendre deux, pistons de a manière que nous allons décrire, If’âp-
» pareil de condensation de Iiornblower , ainsi que les autres accessoires de la ma-* chine , ne diffèrent pas essentiellement de ceux de Watt ; en sorte qu’il suffira pour l’objet que nous avons actufellement en vue , d’expliquer la manière dont on fait agir la vapeur pour mettre en mouvement . le pistou. • ' .
Soit C ( fi g. 41 ), le centre du principal balancier à deux extrémités courbes |ur lesquelles iouent les chaînes des tiges au piston. La distance^ à laquelle ces extrémités cotirbes se trouvent dù centre G doit être proportionnelle à la longueur des- cylindres , afin que le même jeu du balan—
• cier puisse côrrespondre au jeu des deuxpistons. Soit F le tuyau a vapeur qui part ■ dé la chaudière v et G une soupape qui donne passage à la vapeur au-dessus du plus petit piston, H est un tube par lequel ’ il peut s’établir une communication par la soupape I , entre le haut et le bas du petit cylindre B ; K est un tube qui communique par la soupape L située entre le fond du pètit cylindre B et la partie supérieure du grand cylindre A. M est un tube communiquant par la soupape N entre le haut et le bas dû grand cylindre À ; et' P est
1EÇ0N. 3iS
\m tube cjui conduit au condenseur par la soupape d épuisement O.
Supposons qu’au commencement de l’operation , toutes les soupapes soient ouvertes , et que la vapeur puisse s’écouler dans toute la machine, jusqu’à ce que l’air en soit complètement expulsé , et qu’alors toutes les sou papes soient fermées: pour mettre la machine en train, ouvrez la soupape d’épuisement O , et les soupapes à vapeur F et L, comme on le voit sur la fi g. 41. La vapeur passera librement en sortant de la chaudière, et pressera sur le petit piston , et en mème-tems , la vapeur qui est sous le grand piston s’écoulera dans le condenseur , laissant un vacuum dans le grand cylindre. La soupape L restant ouverte , la vapeur qui est sous le piston dans le petit cylindre , passera par K et exercera une pression sur le grand piston , qui ayant sous lui un vacuum , ne manquera pas de descendre. Dans le premier moment de ce mouvement , le petit piston éprouve autant de résistance de la part de la vapeur qui est sous lui , qu’il se trouve pressé par la vapeur supérieure ; mais après qu’une partie de la descente aura etc effectuée , la vapeur contenue sous le pistoh passant dans
iu6 NEUVIEME
le plus grand , se dilate dans un pins grand espace , et par conséquent , elle perd de sa force élastique à proportion. La vapeur' qui est au-dessus du petit piston , conservant toute sa foree , parce qu’elle a une libre communication avec la chaudière par la soupape G, le petit piston se trouvera influence par une force égale à l’excès de la pression de cette Vapeur sur la pression diminuée de la vapeur dilatée qui est audessous. A mesure que les pistons descendent, la vapeur qui est entre eux augmente continuellement de volume r et par conséquent sa pression décroît ; d’où il résulte que la force qui résiste au petit piston diminue continuellement , tandis que celle qui presse sur lui reste la même, et par conséquent, la force effective qui agit sur lui doit aller continuellement en croissant.
Au contraire, la force qui agit sur le grand piston est continuellement décroisfante , puisqu’il y a un 'vacuum sous lui , et q ue la vapeur qui le presse se dilate continuellement en un volume plus considérable.
Les pistons étant influencés de cette manière, supposons qu’ils sont arrives au fond des cylindres , comme on le voit sur la
np-JUfj jt*J j, a • ./y
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42, et soient les soupapes F, L et O fermées , et les soupapes 1 et N ouvertes.
Il ne peut plus passer de là chaudière aucune vapeur, puisque F est ferme; il n’en peut non plus passer dans le condenseur , puisque O est également fermé, et toute communication se trouve interrompue entre les cylindres, par la fermeture de L. En * ouvrant la soupape I , il s’établit Une libre communication entre la partie haute et le bas du petit piston par le tube H , en 'sorte que la vapeur qui presse au-dessuS du petit piston , exercera la même pression sous lui , et alors le piston sera dans un état 'd’indifférence. De la même manière ; la soupape N étant ouverte , il s établit une libre communication entre la partie liante et le bas du grand piston , et la vapeur circule au-dessus et au-dessous du piston , et le laisse libre de s’élever. Un contrepoids attaché dans ce cas aux tiges de pompe, tire les pistons comme dans la machine simple de Watt , et quand ils ar- . rivent au haut , les soupapes I et JN se ferment, et F, L et O s’ouvrent ; la descente , . suivante des pistons S’opère de la manière déjà décrite , et l’opération continue toujours de même.
Les soupapes sont mises en mouvement '
iVEUVIEME
par la machine meme, en employant d* moyens semblables à quelques-uns de ceu 3 ' qui déjà ont été décrits. Le calcul nou apprend que la puissance de cette machine est à peu près la même que celle d’une machine établie sur le principe d’expansion de Watt. Il ne paraît pas 'cependant qu’on ait trouvé rien à gagper par cette modification du principe, car on ne connaît pas aujourd’hui de machines ainsi construites.
[79] .L’emploi des deux cylindres a été reproduit en 1804 par M. Arthur TVoolf , qui , dans le cours de la dite apnée et de la Suivante , a obtenu des brevets pour l’application de la vapeur élevée .-ous une haute pression dans des machines à double cylindre. La spécification de sa patent porte qu’il a prouvé par l’expérience, que la vapeur produite sous une soupape de sûreté chargée d’un nombre de livres quelconque sur chaque pouce carré , si on lui permet de s’étendre jusqu’à autant de fois son volume qu’il y a de livres de pression par pouce carré, acquerra une pression égale à celle de l’atmosphère. Ainsi donc , si la soupape de sûreté est chargée de 4, 5, 6, ou 10 livres par pouce carré , elle aura sur elle, la pression atmosphérique quand la vapeur sera dilatée à B, 6, ou 10 fois
LEÇON r' -2 IC)
son volume , et ainsi de suite (*). 11 est bien entendu cependant, dans ce cas, que le vaisseau dans lequel on permet ainsi à la vapeur de s’étendre , doit avoir la même température que la vapeur avant son expansion.
Yoici comment M. Woolf veut tirer parti du fait qu’il prétend avoir découvert.
Il faut avoir deux cylindres, un plus grand A ( fig . 43 ) et un plus petit B, tel que A soit autant de fois aussi gros que B qu’il y a de livres pesant placées sur la soupape de sûreté. Il y a des soupapes C C' placées à chaque extrémité du petit cylindre , dans des tubes qui communiquent avec la chaudière, de manière à pouvoir admettre de la vapeur de chaque côté du petit piston , ou l’intercepter à volonté. Un tube D , forme une communication entre l’extrémité supérieure du petit cylindre et l’extrémité inférieure du grand , laquelle communication s’ouvre et se ferme à volonté par la soupape E\ De la même manière , le tube D établit une communication entre l’extré-
c ) Ceci n’est pas conforme aux propriétés que l’on connaît aux fluides élastiques, et il n’y a pas de doute que M. Woolf a fait quelque erreur on tirant cette conclusion de ses observations et de sos expériences.
mité -inférieure du petit cylindre et l’extré-* mité supérieure dit grand , mie l’on peut ouvrir ou fermer au moyen de la soupape E» Le haut et le ba$ du grand cylindre communiquent avec le condenseur par des soupapes. F' F.
Supposons que l'air ait été chassé de la machine de la manière accoutumée , que toutes les soupapes soient fermées, et la machine prête à être mise en train*: les pistons se trouvant au haut des cylindres, ouvrez les soupapes C, E et F. La vapeur qui occupe le grand cylindre au-dessous du piston , passera maintenant dans le condenseur jlar F , laissant ùn vacuum soüs le piston. La> vapeur qui se trouvé dans le petit cylindre sous le piston , passera par, D et pàt la soupape ouverte E , et .elle fera descendre le grand piston. La vapeur s’écoulera de la chaudière jusqu’en *C et pressera sur le petit' piston» D’abord la totalité du mouvement sera le résultat de la pression sur le grand piston , puisque la vapeur exereè la même pression au-dessus comme çü-dessous du petit piston. Mais à mesuré 4511e les pistons descendent , la vapeur qui est sous le plus petit passant dans le grand cy lindre , se dilate dans un plus grand espace , et par conséquent elle n’exerce plus qu’une moindre pression, et dans ce cas
la vapeur qui est de l’autre coté exerçant une pression qui n’a pas diminué, acquiert une force exactement égale à la pression perdue dans l’expansion de la vapeur d’un cylindre à l’autre. De cette manière les deux pistous seront pressés et refoulés au fond de «leurs cylindres respectifs. On observera que, dans la descente, le grand piston est contraint par une force continuellement décroissante, tandis que le petit l’est par une lorcc qui augmente continuellement.
A l’arrivée des pistons au fond des cylindres , soient les soupapes C , E , F fermées , et C',E',F' ouvertes, comme sur la Jig. 44:
la vapeur qui se trou ve au-dessus du grand piston passe maintenant par F' dans le condenseur , laissant un vacuum dans l’espace au-dessus du piston. La vapeur qui est audessus du petit piston passe par E' et D' sous le plus grand, tandis que la vapeur, fournie par la chaudière est reçue par Ç au-dessous du petit piston. La pression de la vapeur qui entre par E' sous le grand piston , pressant sur lui contre le vacuum qui est au-dessus, fait commencer l’ascension. En même teins la vapeur au-dessus du ‘petit piston passant dans l’espace agrandi du grand cylindre , perd graduellement de sa force élastique, en sorte que la vapeur
qui entre en C', venant de la chaudière, acquiert de l’action , et l’ascension est complétée dans des circonstances exactement semblables à celles de la descente ; et l’opération continue de cette manière.
Il est évident que les soupapes peuvent facilement être mises en jeu au moyen du mécanisme même de la machine.
Dans cet arrangement , les pistons montent et descendent en même tems, et leurs tiges doivent par conséquent être attachées au balancier du même côté à partir du centre. Il est quelquefois à désirer qu’ils plissent agir sur des côtés différens , et par conséquent que l’un monté tandis que l’autre descend. Il est facile de disposer les soupapes de manière à obtenir cet effet.
Sur la Ug. 45 le petit piston est au fond du cylindre, et le grand piston au haut.
A l’ouverture des soupapes C', E', F’, il se produit un vctcuum sous le grand piston , et la vapeur passe du petit cylindré par E' au-dessus du grand piston , et le force à descendre. En même tems la vapeur étant reçue de la chaudière par C' sous le petit piston , le soulève contre la force diminuée de la vapeur qui se trouve au-dessus, la-
S ielle s’est dilatée dalis le grand cylindre, e cette manière, à mesure que le grand
piston descend , le petit monte. Quand chacun d’eux a parcouru son cylindrè , les soupapes C', E , F' étant fermées et C, E, F ouvertes , le petit piston descend et le grand monte, et ainsi de suite.
La machine de Woolf diffère de celle de Hornblower en ce qu’fl emploie de la vapeur d’une haute tension , et eh ce que sa machine est à double effet. M. Farèy dit que quelques-unes de ces machines, qui ont été établies dans le Cornouailles , fonctionnent avec une économie de combustible qui est évidente. Il ne paraît pas cependant qu’elles aient, en beaucoup de cas, pris la place des machines à vapeur de Watt. Il y a dans les chaudières employées par Woolf, quelques particularités relatives à la manière de produiré de la vapeur à la haute pression requise pour ce s;enre de machines , mais elles ne sont pas d un usage assez général pour que nous nous étendions davantage ici sur ce Sujet.
[80] En 1797 un brevet d’invention a été accordé au révérend M. Cartwrigkt , particulier très-connu par d’autres inventions en mécanique , à cause de quelques perfectionnemens apportés par lui dans la machine à vapeur. Son invention est tout à la fois si élégante et si simple * qh’encore
bien que l’usage n’en soit pas devenu trèsgénéral , nous ne pouvons guère nous dispenser de la faire connaître.
Le tuyau à vapeur qui part de la chaudière est représenté comme coupe en B (/?£•. 46). T est une soupape à tige qui donne av<;ès à la vapeur au-dessus du piston , et R est une autre soupape à tige sur le piston ; D est un tuyau courbe qui offre une communication entre le cylindre et le condenseur, dont la construction est toute particulière. Cartwright a proposé d’effectuer la condensation sans avoir recours au jet d’eau , mais en exposant la vapeur au contact d’une surface froide fort étendue.
. A cet effet , il a formé son condenseur en plaçant deux cylindres de dimensions presque égales, l’un da ns l’autre , eten livrant passage à l’eau de la bâche froide dans laquelle ces cylindres sont placés , de manière qu’elle ertre dans le cylindre intérieur et qu’elle entoure celui qui est à l’extérieur. De cette manièce l’espace étroit entre les deux cylindres est le condenseur.
La pompe à air est placée immédiatement sous le cylindre, et c’est le prolongement de Li tige de piston qui met en mouvement * celui de eçtte pompe, lequel est solide et sans soupape : F est le tuyau qui fait eoui-
; LBÇOW. • 225
muniquer le condenseur à la pompe à air, et par lequel la vapeur condensée est évacuée par la soupape G quand le piston monte ; et lors de la descente, cette eau est refoulée par un tube dans une bâche chaude ou puits H , pour, servir à l’alimentation de la chaudière au moyen du tuyau I. Au haut de la bâche chaude H est une soupape qui ouvre de dehors en dedans et qui est fermée au moyen d’une boule flottan t à la surface du liquide. La pression de l’air condensé audessus de la surface du liquide en H le force à passer, par I dans la chaudière. Quand il y a trop d’air accumulé en H , la surface du liquide est pressée au point que la boule tombe , fait ouvrir la soupape et permet à l’air de s’échapper. L’air en H est celui qui a été pompé hors du condenseur avec le liquide , et qui s’est dégagé de celui-ci.
Supposons que le piston soit au haut ducylindre ; il frappera la queue de la soupape T et la soulèvera , pendant que la* tige de la soupape de piston II frappera le haut du cylindre , et se trouvera pressée sur son siège. En même tems , il s’ouvre une libre communication entre le cylindre, audessous du piston , et le condenseur , par le tubeD. La pression de la vapeur ainsi reçue au-dessus du piston, agissant contre
RTOY1SM*
le vacuum qui est sous lui , lé fera descendre. Eu arrivant du fond du cylindre , la queue de la soupape de piston il , '.frappera ce fond , et elle se trouvera soulevée de dessus son siège, en sorte qu’il Couvrira une communication par cet endroit avec le condenseur. Au même instant, un ressort K, qui avance attaché à la tige de piston ^ frappe la tige de la soupape à vapéur T, et la presse Sur son siège. Ainsi , én même tems que tout nouvel accès de la vapeur est empêché, la vapeur qui est au-dessus du piston coule dans le condenseur, et le piston se trouvant dégagé de toute pression , est soulevé par le momentum du volant, qui achève le mouvement qui lui a été communique' par la force de descension. A l’arrivée du piston de nouveau au haut du cylindre, la soupape T s'ouvre et R se ferme,. et le piston descend comme ci-devant, et l’opération continue de même.
Le mécanisme au moyen duquel le mouvement est communiqué du piston à la roue de volant est particulièrement ingénieux.
Sur l’axe du volant est une petite roue dentée , qui engrène dans une autre roue dentée plus grande L. Cette roue tourne au moyen d’une manivelle qui met en mouvement une pièce en croix attachée à l’extrémité de la tige de piston. Une autre
* . nços. 227
roue dentée égale M tourne au moyen d’une manivelle qui fait agir l’extrémité opposée du bras ou croisée attachée à la tige de piston.
Une des spécialités de cette machine, c’est que le liquide dont on se sert pour la production de la vapeur daps la chaudière, circule dans la machine sans aucune diminution ni mélange avec aucun autre fluide, en sorte que jamais la chaudière n’exige d’autre alimentation que ce que peut lui fournir la bâche à l’eau chaude H. Cette condition forme un des traits les plus saillans de la machine , en ce qu’elle permet de faire usage , au lieu d’eau, d’esprit-de-vin , qui bout aune basse température , et par cela même promet'Wne économie de moitié sur le combustible. L’inventeur a même proposé de se servir de la machine comme d’un alambic j sans 1 qu’elle cesse d’être une puissance mécanique ; et dans ce cas , la totalité du combustible se trouverait
épargnée.
Dans cette machine , la méthode ordinaire de mettre le piston à l’abri de toute perte de vapeur au moyen d’huile ou de cire fondue , ou de suif , ne pourrait être appliquée , puisque la vapeur au-dessus du piston doit toujours avoir un libre passage
22Ü iVKimÈMK
par la soupape de piston R. Ji’ingcirieiur inventeur a du par conséquent imaginer une méthode particulière de rendre le piston. exempt de perte de vapeur , sans avoir recours à l'huile ni aux étoupes, et sa méthode a depuis été adoptée pour les machines de Woolf.
Ln anneau de métal entre à frottement dans le cylindre, et s y ajuste exactement. Ensuite on le coupe en quatre seg— mens égaux. La surface intérieure de cet anneau étant très-légèrement conique , un autre anneau s’y ajuste également à frottement exact , et re second anneau est comme le premier divisé en quatre segmens , et l'un est placé dans l'autre , mais de telle manière que Ks joints ou divisions ne coïncident pas. Cette disposition particulière des deux anneaux est représentée en fig: 47. En dedans de l’anneau intérieur, sont placés quatre ressorts qui pressent les pièces de dedans eu dehors contre les parois du cylindre, et sont représentés sur le dessin. Quatre paires de ces anneaux sont placées l’une sur l’autre, de manière que leurs 'joints ne coïncident pas, et le tout est vissé et lié ensemble par des plaques placées en haut et en bas. On donne fie;. 48, une coupe verticale du piston.
, ■ ULÙOH 229
Un , des 'avantages de ce piston , c’est que plus long-tems il fonctionne, et plus exactement -il s’ajüstè au cylindre ; en ' «forte qu’il s’améliore à mesure que la ma- • chine s’use. • •' .
«. vv 1 vvtv'vtv^ iw> iaa-i-üv» mi
Machines q, haute pression. — Machine de Leupold. — 'Machine de Trcvitluck dt Taiwan. — Leur application à la locomotion. — Expériences de Pcrkins.
[ 81 ] Dans. les diverses modifications.de la machine à. vapeur que nous avons considérées jusqu’ici , la pression introduite $ d’un côté du piston , tire son efficacité ou .partiellement ou en entier , du vacuum produit par la condensatiou sur l’autre côté ; ce qui^implique toujours la nécessité cL’uli appareil de condensation , et un emploi constant et abondant d’eau froide. Par conséquent , une machine cjo. cette espèce „ • . est . nécessairement soumise à des dimensions et à un poids considérables., et on. ne peut d’ailleurs l’appliquer à des. usages ou
^3o DIXIEME
;il n’est possible de se servir que d’une machine petite et légère. Si l’on voulait se passer de l’appareil de condensation , le piston aurait toujours à vaincre une force égale à la pression atmosphérique, et la seule partie de la pression de la vapeur qui serait utile comme puissance motrice , serait seulement l’excès de cette force sur la pression atmosphérique. "V oilà pourquoi , dans les machines qui ne fonctionnent pas par condensation , il est indispensable de faire ivsage de vapeur d’une pression beaucoup plus considérable que celle de l’atmosphère; et c’est pourquoi on les appelle, machine* à haute pression.
Il ne faut cependant pas en conclure que toute machine pour le jeu de laquelle on emploie de la vapeur d’une pression qui excède celle de l’atmosphère , est ce qu’on entend par machine à haute pression ; car dans les machines d’un usage ordinaire , construites sur le principe de Watt, la soupape de sûreté est chargée avec d es poids de 3 à 8 livres sur chaque poiice carré ; et dans les machines de Woolf , la vapeur est pro- ► duite sous une pression de 36 livres environ sur chaque pouce carré. On pourrait donc , plus proprement appeler celles-ci , des machines à condensation que dés machines à
r TF»
basse pression , épithète qui est du moins absolument inapplicable àcelles de Woolf.
Dans le fait, \r<ir machines à hautes pressions, on doit eu tendre des machines dans lesquelles il n’y a pas de vacuum produit et dans lesquelles, par conséquent, le piston agit contre une pression égale à celle de l’atmosphère, t
Dans ces machines , on se dispense de la totalité de l’appareil de condensation, sa voir: la hache à l’eau froide, le condenseur, la pompe àair, la pompe à l’eau froide, etc, etil ne reste plus quela chaudière, le cylindre , le piston et les soupapes : par conséquent , une telle machine est petite , légère , et peu coûteuse. Elle est portative aussi , et ou peut la mouvoir , quand il est nécessaire , avec sa charge : voilà pourquoi elle est bien appropriée aux travaux de locomotion.
Les machines à haute pression ont été une des plus anciennes modifications de la machine à vapeur. L’invention obscurément décrite à l’article déjà cité [23], tirée delà cenlury of inventions , est réellement une machine à hante pression ; car la puissance dont on y parle , est la force élastique de la vapeur agissant contre la pression atmosphérique. Nevvcomen , en 1705, appliqua le balancier , le cylindre et le piston à la machine atmosphérique , et vers
?.3i2 ' DIXIÈME
l’année 1720, Léopold combina le balancier et le cylindre avec le principe de la haute pression du marquis de Worcester , et fit connaître la première machine à haute pression fonctionnant au moyen du cylindre et dû piston ; voici la description de la machine deLeupold.
A ( Jig. 49 ) est la chaudière avec son fourneau au-dessous; C C / sont deux cylindres avec des pistons solides P P' combinés avec les balanciers B B', auxquels sont attachées les tiges R 1V des deux pompes foulantes F F' , qui communiquent avec un grand tuyau foulant S ; G est un robinet à quatre fins ( 66 ) déjà décrit.
Dans la position où il se trouve sur la figure , la vapeur s’écoule de dessous le piston P dans i atmosphère, et le piston descend par son propre poids ; la vapeur fournie par la chaudière, presse en même tems contre le piston P' et le fait remonter , avec une force égale à la différence entre la pression de la vapeur et celle de l’atmosphère. De cette njanière , le piston R delà pompe foulante est tiré par le haut, et le piston P' refoule vers le bas le piston R , ce qui force l’eau à passer dans le tuyau S.
Al’; irrivée du piston P au fond du cylindre f/ , et du piston P au haut du cylin—
dre (7, la position du robinet change en celle représentée par la fig. 50. La vapeur qui vient de presser sur le piston P' peut alors s’échapper dans l’atmosphère, tandis que la vapeur qui passe de la chaudière sous le piston P le soulève, et de cette manière P remonte par l’effet de la près sion de la vapeur, et P' descend par son propre poids. A ce moyen , le piston R est forcé à descendre en chassant devant lui l’eau qui est dans le cylindre à pompe dans lé tuyau foulant S , et le piston R' est soulevé pour laisser l’autre pompe à cylindre se remplir ; et l’opération continue ainsi.
Une soupape est placée au fond du tuyau foulant S, et elle a pour objet d’empècher le retour de l’eau qui y a été refoulée.
[82] Dans ces derniers teins , l’application de la vapeur aux transports par terre, a de nouveau dirigé l’attention des ingé-
fc > • U O
meurs sur la construction des machines à haute pression. En 1802, MM. 7 m'ét/ucket Vivian construisirent une machine «à double effet à haute pression , remarquable par son élégance et par ce qu’elle* offrait d’ingénieux r et qui tout à la fois, réunissait la puissance et la légèreté.
« Ces machinés, dit M* Stuart, » sont également bien adaptées à tous les objets ,
i34 . . DIXIEME #
pour lesquels celles de M. Watt sont aujourd’hui exclusivement employées , et avec les précautions les plus ordinaires, on peut les rendre aussi exemptes d’accidens , que celles qu’on appelle par opposition , machines à basse pression. Dans le fait, nonobstant leur récente invention , le manque nécessaire d’expérience dans leur emploi , et l’effet des préjugés vulgaires et . absurdes à l’égard de la surete qu’elles peuvent offrir, on peut les considérer comme les seules rivales formidables pour les machines à condensation. »
La chaudière de cette machine est un gros cylindre de fer A B , dont on représente sur la fi g. 5i une coupe et un plan pris sur son axe. Le foyer est placé dans l’intérieur de la chaudière dans un tube cylindrique C D, que l’eau entoure de tous côtés. Un des côtés de ce tube est lié par une bride au sommet ou couvercle de la chaudière, et il est divisé en deux parties par la grille qui le coupe en travers. La moitié supérieure forme le foyer, et la moitié inférieure le cendrier. La prolongation du tube forme ensuite le conduit qui s’étend depuis l’extrémité C , où est placée la grille, jusqu’à l’autre extrémité D, et revient ensuite le 4 long de D E , et sort
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dans la cheminée en 13. La flamme est ainsi conduite à travers de l’eau , de manière à exposer celle-ci à la plus grande ' chaleur possible.
Le cylindre F est placé dans l’intérieur delà chaudière, à l’exception de quelques, pouces sur l’extrémité supérieure , où le robinet à quatre fins est placé pour donner entrée ou faire évacuer la vapeur ; H est un tube pour conduire dans la cheminée la vapeur qui a fait agir le piston. La partie supérieure de la tige du piston est combinée ' avec une barre croisée, qtii est placée à angle droit avec le prolongement lougitu- »
dinal de la chaudière , et cette barre est guidée dans son mouvement , en glissant |X sur deux tiges perpendiculaires en fer , fixées à la chaudière et parallèles l’une à l’autre. Aux extrémités de cette barre croisée, deux tiges de combinaison sont • articulées ; leurs extrémités inférieures font agir deux manivelles fixées sur un axe qui s’étend en travers sous la chaudière, et . sous le centre du cylindre ; cet axe est placé sur des supports pratiqués sur les jambages qui soutiennent la chaudière , et c’est sur cet axe que le volant est fixé.
Une grande rone dentée est placée sur cet axe , et en tournant avec l’axe au moyen *
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des manivelles, elle communique le mouvement à d’autres roues dentées , et par., leur intermédiaire , à toute espèce de système que la machine peut être destinée à faire mouvoir.
Dans la position où est le robinet sur la fig. SI , la vapeur passe de la chaudière au-dessus du piston , et il passe aussi de la vapeur de dessous le piston par le tube II dans la cheminée. Par conséquent la vapeur qui passe au-dessus du piston le presse du haut en bas. Quand le piston est arrivé au fond du cylindre, le robinet affecte la position représentée sur la Jig. 52; . ensorte que maintenant la vapeur passé de dessus le piston par le tube H dans la cheminée, pendant qu’il passe aussi delà vapeur de la chaudière sous le piston, et le piston monte, et l’opération continue ainsi. Le robinet à quatre lins est mû par la machine même.
'• Il est évident que le piston , tant pour monter que pour descendre, ne peut se mouvoir à moins que la vapeur qui lui arrive de la chaudière ne soit d’une pression plus grande que celle de l’atmosphère , et qu’il ne fonctionnera jamais qu’avec une force égale à l’excès de la pression de la vapeur, sur celle de l’atmosphère.
Une soupape de suretc est placée sur la
l.EÇOX « y 2.Ô 7
chaudière , et elle est chargée d’un poids proportionné à la force de la vapeur avec laquelle on veut travailler. Cette soupape est assez ordinairement chargée sur le taux de 55 à 65 livrés sur chaque pouce carré.
Comme les chaudières des machines à haute pression sont plus sujettes à crever, que celles qui servent pour les machines à basse pression , on a pris diverses précautions contre les accidens de cette espèce ; on se munit ordinairement d'une seconde soupape de sûreté, qui n’est pas laissée à la disposition du chauffeur ; de manière qu’il a bien la faculté de diminuer la pression sous laquelle,, la vapeur se produit, mais qu’il n’est' pas le maître de l’augmenter. Il arrive quelquefois que l’eau de la chaudière se consume plus rapidement qu’elle ne S J • renouvelle, et dans ce cas le niveau s abaisse jusqu’à ce que la chaudière soit presque totalement vide. Pour éviter les accidens qui pourraient provenir de cette circonstance, on lait un trou à la chaudière à une certaine profondeur , et on soude dans ce trou un tampon de métal avec du plomb , ou quelque composition métallique qui soit fusible à la température où la vapeur acquiérrait une force élastique dangereuse , en sorte que, dans ce cas, le tampon se déta-
chcrait, tomberait et donnerait une issue à la vdpeur. La jauge à vapeur de mercure , qui a déjà été décrite , est aussi employée comme moyen additionnel de sécurité contre la rupture de la chaudière , parce que le mercure serait lancé du tube, et permettrait à la vapeur de s’échapper, si la pression devenait trop grande.
L’eau qui vient remplir la chaudière est refoulée par une pompe que la machine elle-même fait agir. Afin d’économiser la chaleur, ou fait passer celte eau par un tube qui renferme dans son intérieur le tuyau H , qui emporte la vapeur qui a fait agirle piston , en sorte que cette vapeur , au moment où elle’sort de la machine,- cède une portion considérable de sa chaleur à • l’eau qui passe dans la chaudière, et remplace ainsi celle perdue par l’évaporation qui a produit cette même vapeur.
Quand les machines à haute pression sont appliquées au transport par terre, les manivelles que le piston fait agir , communiquent le mouvement aux deux roues «le devant sur lesquelles la machine roule, et par ce moyen l’ascension et la descente alternatives du piston font tourner les roues , ce qui produit le mouvement progressif du chariot. Le momentum de ce
I,EÇO\ . 2 3g
chariot, c’est-à-dire la tendance qu'il a à continuer le mouvement qu’il a une fois reçu , l’emporte dans ce cas sur l'usage du volant. Dans quelques cas on a trouvé de la difficulté pour donner le mouvement à ' la voiture , ce qui était dû à ce que les roiies n’avaient pas assez d’assiette sur la plate-bande pratiquée pour la course du chariot, d’où résultait que les roues tQur- , naientsaus avancer. Pour y remédier on a fait usage de plates-bandes munies de.
dents correspondantes à celles des roues. Les plates-bandes dentées ont aussi fait place quelquefois à des plate— bandes ordinaires , ait moyen de la précaution qu’on à • eue , de mettre six roues au lieu de quatre au chariot, afin d'augmenter le frot— * tement , et de répartir plus également sur elles la pression.
En 1804 , M. Trevithieka construit une machine de locomotion , qui fut mise en mouvement sur des plaie-bandes , à Mer- J thyr— Tydvil , dans la province de Galles.
Cette machine traînait après elle sur la plate-bande , assez de chariots pour porter 10 tonnes ( 10,150 kilogr. ) de fer en barres , à une distance de 9 milles ( trois lieues )., et cette distance était parcourue sans qu’il fût nécessaire de renouveler
aucune partie de.: i’eau que la chaudière avait reçue lors du départ. Le chariot faisait 5 milles ( 1 lieue a /3 ) à l’heure.
[83] L’atteution du public a été vive—
N ment éveillée dans ces dernières années , par les expériences de M. Perkins sur la vapeur portée à un degré extraordinaire d’élasticité. Quoiqu’il ne paraisse pas que . jusqu’ici il ait réussi complètement à mettre en pratique utile ses projets , il est cependant certain qu’ils témoignent d’une telle hardiesse , et qu’ils offrent une telle originalité de conception , que nous ne sérions pas excusables, si nous pouvions négliger * d’en faire une mention toute particulière.
Les chaudières des machines à vapeur dont* on s’était servi jusqu’ici, avaient deux objets : d’abord , réchauffement de l’eau avant la production de vapeur} et ' ensuite elles offraient des magasins ou ré- . *■ servoirs j our la vajieur produite , et qui
était ajijiliquée au fonctionnement de la machine. Il vint à l’idée de M. Perkins,
' qu’on pouvait se passer de la seconde condition , etqu’alors on obtiendrait un grand . avantage, résultant de ce qu’il, serait possible de réduire considérablement les di- ' mensions de la chaudière , de lui faire jiro-
Digite
duire une vapeur beaucoup plus puissante, et de diminuer dans un rapport très-considérable , la consommation du combustible.
Pour atteindre ce but , au lieu d’avoir un réservoir de vapeur accumulée et toute prèle pour l’emploi dans la machine , M. Perkins a proposé de donner naissance , de générer la vapeur, seulement à mesure de, son emploi, et de ne pas permettre qu’aucune partie de l’eau contenue dans la , chaudière soit convertie en vapeur , audelà de ce qu’il en faut pour presser le piston à chaque course.
Depuis long-tems on savait que la vapo- risation d’un liquide pouvait être empêchée par une pression mécanique, et qu'en raison de cet obstacle,' le liquide était susceptible de recevoir la plus haute temtérature , sans perdre sa forme.
On savait aussi qu’au moment où cette pression cesserait d’agir , la production de vapeur d’une force élastique proportionnée à la pression, serait une conséquence inévitable de ces conditions. M. Perkins , aidé de ces connaissantes , a cherché à en tirer parti pour l’exécution du dessein dont nous venons de parler. Il construisit un vaisseau cylindrique, en cuivre , de trois pouces d’épaisseur , de la contenance d’en-
Vapnir.,
242 WJiME
viron huit gallons, et capable de résistera l’intérieur à une pression de 4000 livres sur chaque pouce carré. Une ouverture a l’extrémité de ce vase , communiquait avec le tuyau à vapeur par une soupape chargée d’un poids égal à treutercinq lois celui de l’atmosphère, et il y avait, sur une autre ouverture , une soupape de sûrete chargée d’un poids égal à celui de trentesept atmosphères. Par une autre ouverture , un tuyau était introduit dans ce vase , et communiquait avec une pompe foulante dont l’action était susceptible de faire entrer de force.de l’eau dans le vase cylindrique ; ce vase cylindrique , auquel l’iu- , vente ur a donué le nom de générateur , était complètement plein d’eau et se trouvait placé verticalement dans un fourneau.
' Le combustible , dans ce fourneau, était maintenu en une vive combustion , au moyen de l’air introduit à force de souf- • flets , méthode qu’on a trouvée beaucoup plus efficace que le tjrage ordinaire.
L’eau contenue dans le générateur pe pouvant pas se répandre en vapeur, augmente de température jusqu’à trois, quatre et cinq cents degrés du thermomètre de Farenheit. Quand cet effet à eu lien , on refoule une petite quantité d’eau
dans le vase cylindrique, gu moyen de la pompe foulante, et comme l’eau n’est pas sensiblement compressible , il en sort nécessairement une égalé quantité par la soupape chargée du plus petit poids. Cette eau passant du générateur dans le tuyau à vapeur, se dilate instantanément et est convertie , avec la rapidité de l’éclair , en une vapeur douée d’une pression énorme ‘ elle arrive dans cet état sur le piston , qui est mis en mouvement par elle de la manière ordinaire dans le fonctionnement d’unè machine à double effet d’après le principe de Watt : la condensation s’effectuait d’un côté pendant que la pression de la vapeur est introduite de l’autre.
M. Perkins estime à cinq fois la pression de l’atmosphère , la vapeur qui reste non condensée ; tandis qüe la vapeur produite par» l’eau qui s’élance du générateur et qui presse sur le piston de l’autre côté , est égale & trente-cinq fois la pression atmosphérique ; en sorte qu’on obtient une forcé agissante $ égale à trente fois la pression de l’atmosphère , ou 420 livres sur chaque pouce carré.
La vapeur condensée sous une pression de cinq fuis celle de l’atmosphère , jouit d’une température de 350 degrés de Fa-
o/Vf. NEUVIEME
renheit , et c’est à cette température quelle retourne dans le générateur par la pompe foulante , pour être de nouveau mise en circulation dans la machine ; et de^ cette manière il y a une épargne considérable de chaleur , tout-à-fait analogue à celle que procure la pompe a 1 eau chaude et le tuyau d’alimentation dans la machine de .
\Vatt.
Les précautions mises en usage pour prévenir les accidens resultans de la haute press'on à laquelle 1 appareil est sujet , paraissent devoir suffire pour écarter toute crainte. Outre que l’appareil est construit de manière à résister par lui-même à eu—
' viron 260 fois la pression atmosphérique , il y a , comme on l’a dit plus haut , une soupape de sûreté chargée d’un poids égal à 57 atmosphères seulement. Par addition ’ à ceci un tube entre dans le générateur et qui se termine en une boule de cuivre susceptible de supporter une pressipn de 1 ,000 livres par pouce carré , c’est-à-dire une pression , égale à environ 66 fois le poids de l’atmosphère. Un autre. tube communique avec un indicateur $ instiumènt qui fait voir la force de la pression au moyen d’un ressort en spirale.
On avait pensé que la rupture de la
LEÇOS." 245
chaudière ou d’une partie quelconque de l’appareil , contenant de l’eau à uiie température si élevée , devrait être accompagnée de beaucoup de danger : M. Perkins assure cependant que c’est une erreur ; car, dans le cas d’un pareil évènement , l’eau s’élancerait avec tant de vélocité, qu’elle ne recevrait pas la. quantité additionnelle de chaleur necessaire pour la convertir en vapeur , et il en résulterait la conséquence qu’il n’y en aurait qu’une très— petite portion qui prendrait la forme vaporeuse ; et que le restant , conservant sa liquidité , éteindrait le feu. Dans le cas où la boule de cuivre , dont il a été parlé plus haut , viendrait à creVer , elle se déchirerait comme du papier , sans faire d’explosion et sans causer aucun dommage. 1VL Perkins l’a fait souvent crever , afin de prouver cette proposition.
Une machine construite d’après le pl n suggéré par M. Perkins , n’exige que la dixième parte de la quantité d’eau nécessaire pour la chaudière d’une machine ordinaire. D’après quoi le danger de rupture de la chaudière se trouve d’autant diminué , car le petit vaisseau requis pour une telle maçhinc , peut toujours être construit d’une force suffisante La première
&f5 ‘ niitntr . ,
machine construite par M. PerkiitS , était de la force de dix chevaux èt lé èÿlindre générateur n’avait que deux pouces de diamètre et dix-huit pouces de long. Elle consommait deux boisseaux seulement de charbon par jour, et n’occupait qu’un espace de six pieds sur huit. M. Pérkins considérait qu’à l’exception du piston et du cylindre, l’appareil était assez grand ét assez fort pour trois fois cette puissance.
H à en outre proposé d’appliquer ses générateurs aux chaudières des m4chines à vapeurs ordinaires, ce qui ferait abandonner les fourneaux actuels. A cet effet, il proposait de conduire^ la vapeur d’une haute pression, dé son générateur dans la chaudière Ordinaire , et de chauffer l’feau par çé moyen. Il croit que par cette méthode , il y aurait économie des neuf -dixièmes du combustible que l’on consomme actuellement.
Le brevet pour ces perfectionnemens , a été délivré à ÎVI. Perkiiis, depuis l’année 1823, et jusqu’à présent, il n’a pu convaincre le public de la réalité des avantages qu’il annonce ; et on n’a mis en pratique sur une grande échelle, ni ses machines à vapeiïr, ni les générateurs qu’il propose d’appliquer a lix chaudières des aù-
Eiqitized
LEÇON» , f
très machines. Néanmoins, il convient de s’abstenir de condamner de prime - abord le projet , ou de prononcer qu’il est impraticable. Les difficultés qu’a eu à soumettre Watt, pour mettre en usage ses machint s , ne doivent pas s’oublier , et elles sont bien faites pouf nous inspirer de la • réserve, et de la modération daus nos dé- .
cisions sur leS prétentions d’autrui»
M. Perkins a tenté , et non pas sans
Q uelque succès, d’appliquer la puissance e.la vapcurj comme substitut de la poudre à canou. La manière dont il effectue ceci, ne diffère pas essentiellement, pour les détails, dè là construction du fusil à vent, si ce n’est qu’au lieu du réservoir pour .
l’air condensé, il fait usage d’un générateur contenant de l’eau chauffée à une telle température, que lorsqu’elle est délivrée de la pression , elle s’élance en vapeur d’une élasticité prodigieuse. On laisse tomber par une trémie, des balles dans un canon de fusil, près de la ôuîa§se, et on fait entrer par cette' culasse , un filet dfâJL vapeur d’une grande élasticité qui soufïïH et lance les balles hors du canon. On rapporte que les effets de ces projectiles sont absolument'semblables h ceux produits par la poudre à canon appliquée aux mêmes \
cas , et en outre * qu’ils réunissent l'avan- ’"tage de laisser tirer avbc le même canon d’une manière non interrompue, et pendant aussi long- tems qu’on peut le désirer.
Au total, la difficulté qui , dans la pratique , semble accompagner l’uSage de la vapeur, d’après le mode proposé par JVL Per- • kins , est le maintien de la puissance , en tenant une suffisante quantité d’eau à une température aussi extraordinaire* ce qui est indispensable pour le succès de 1 operation. Quant à l’existence actuelle ou possible de la- puissance , il ne peut rester • aucun doute. Mais à moins qu’on ne puisse en maintenir l’uniformité , cette puissance
• ne sera pas d’un grand secours , considérée comme agent mécanique».
Navigation au moyen de la 'vapeur. — - Roues à aiibes. — Nouvelles roues à aube s de M. Qldham. — Puissance com- .. .parée à la force des chevaux.
[84] UîTdes usages les plus curieux, en mëme-tems que les plus importaus de la machine à. vapeur, est : son, application à la navigation. On peut faire servir par plu- .
sieurs, moyens celte, machine à. mettre, en mouvement un vaisseau sur la mer;., mais celui qui est aujourd’hui .universellement adopté consiste à. donner , par le ipoyen de la machine , un mouvement dë rotation à des roues à aubes placées sur le côté du vaisseau. La machine se place au centre du vaisseau, entre les roues; et l’ascension. ainsi que fa descente du piston, -sont appliquées au .fonctionnement d’une manivelle , à l’aide de laquelle tournent les roues. Le vaisseau est mû par l’action de* aubes sur l’eau/ ' . •
ON Z l EM K
La machine (ait agir la manivelle, par l’intermédiaire d’un balancier, de la manière que nous avons déjà décrite. Dans les premières machines de cette espèce on se servait d’une roue de volant, dont le momentum faisait tourner des roues' à aubes, quand la manivelle était arrivéé dans la position où la machine cessait d’avoir de l’action sur elle [60] ; mais les machines plus modernes ont pour l’ordinaire deux cylindres et deux pistons , que met en mouvement la même chaudière , et deux manivelles sur l’axe des roues à aubes, situées à angle droit entre elles ; en sorte qu’au moment où la machine perd son action sur l’une des manivelles, elle a plein jpu sur l’autre. De cette manière l’on se dispense .du volant. Dans quelques, cas même, on a fait usage d’un seul cylindre et d’un seul
E iston , sans employer le volant, en reniant les roues à aubes si pesantes par elles-mêmes, qu’elles remplissaient l’objet de la roue de volant.
On a donné en général, aux roues à aubes, la forme des roues hydrauliques ordinaires sous lesquelles passe l’eau, toutes les aubes se trouvant dirigées vers le centre , comme on le voit fig. 53. Ce mode de construction semble être le plus con—
venable , quand les aubes restent fixes.
L’efficacité d’une telle roue, dépend du nombre des aubes , de la- vélocité avec laquelle elle tourne', et de la profondeur à, laquelle elle plonge dans l’eau. Autant que nous pouvons le savoir, il n’a pas encore ete fait, des expériences exactes et suivies , pour déterminer d’une manière satisfaisante toutes ces conditions. Il est facile , néanmoins , de voir que la roue ne doit pas plonger plus dans l’eau qu’il n’esfr nécessaire pour couvrir la dernière ligne de flot A ; car si elle était enfoncée davantage, une partie de la puissance se trouverait employée pour soulever et déprimer feau.
C’est un principe établi que l’action d’une surface plane se mouvant dans un fluide, est toujours perpendiculaire à la surface , dans quelque direction qu’on la fasse mouvoir. Or , supposons la roue plongée jusqu’au niveau L' L, la force de 1 aube B sur l’eau, s’exerce dans la direction a b qui lui est perpendiculaire. Cette force, en vertu d’un principe de mécanique bien connu (*), est équivalente à l’ae-
<(*)• principe dont il est ici question est fa ede à entendre, et on peut lVxpüquer de la ma
ONZIEME
tion combinée de deux forces agissant dans les directions dès Cotés <Fu6 parallèlo-
xiière suivante : attachez une corde à une cheville fixe P fig. 5 , et en la passant sur une roue fixe en M , suspendez-y un poids A Lten dez une autre corde P N, a partir de P dans une direction horizontale, etsupposezqü’pne licne P L soit tirée dans la direction de la première corde P M , .et d’un point quelconque sur eet'te corde, tel que L et une troisième P O dans une direction verticale tirez les. lignesL D et L E parallèles.à P K et FO, en sorte que-la figure £D I» È soit un parallélogramme dont la diagonale est PL. Faisant passer la corde P O sur une roue en O , suspendez-y up poids B , qui ait, avec le poids.- A , le même rapport, que la li"nc P D a avec celle P L , èt passant de la même manière la çorde P N sur la roue N, suspendez- y up poids qui ait le memç rapport
an poids À que laligne P. La avec IL. Je dis alors que les effets c.ombinef'des 'poulsB et L. agissant sur P dans les directions P O et P N seront . exactement les mêmes que celui d pn poids égal à À agissant dans la direction PL. Pour le prouver, il est nécessaire seplement.de
suit que reflet -a un poius
direction P , serait exactement le meme que les •effets combinés des poids B et G. \
Pour prouver qu’il doit en être ainsi, liez en-
gramme ; l'une a c verticale , et l’autre horizontale « d. L’élément horizontal « d est efficace pour l’impulsion , mais la partie verticale « c a un effet N d’élévatioA sur ieau, et par conséquent sa force est perdue.
, Ja mêm ^ manière, la force de l’aube C se résout en deux autres , l’une cg verticale et 1 autre * h horizontale et ce n’est que cette derniere qui donne l’impulsion. Les forces.
des aubes correspondantes B' C', sur le côté oppose de l’aube inférieure, offrent les mêmes conditions , si ce n’est 'qu’elles ont un mouvement de descension au lieu * de celui d ascension : les élêmehs a! d d des forces qui agissent verticalement , se dirigent de haut en bas, et refouleront
s'emb le ’ par un nœud , les extrémités des trois coules en P, et enlevez la cheville qui attache CU1 ! f. x u tre 7 lltes > de manière à laisser parfaite ment libre le nœud qui lé» réunit. Vous verrez
2ù il étSü d - ***** Gn ie f° S daDS la P osi don ou il etaitxiriginairement placé , et que, si on le
P“«on, il ; retournera /et ne se tœnm a jamais dans aucune autre.
il va pouvons conclure que partout oi,
", y a unc force agissant dans une direction quelconque, cette force Deut êtr*
2 54 oaziBME
l’eau.. Cf s élçineus. verticaux des forces des deux, côté» de l’aube inférieure , sou t absolument de nul effet pour l’impulsion, à donner au vaisseau , çt c’est par conséquent autant de force d’épuisée sans aucun effet
U Si l’on suppose que la pue soit plongée au-dessous de son axe jusqu’au niveau V l, par un effet de là rudesse de la mer qui ’la fait ainsi plonger de tems enteras , Faction des aubes horizontales D D sera totalement perdue , toutes leurs forces se trouvant employées en soulevant ou en déprimant t et les actions des aubes E E situées au-dessus de ces dernières , se résolvant , comme pour les autres , en élemens verticaux et horizontaux : les elémens horizontaux auront un effet de retardation, comme cela est indiqué par la direction des
flèches. ♦ . ,
' Il deviendra évident, à 1 inspection de la position des flèches qui indiquent les # directions des élémèns horizontaux des forces , et aussi d’après la longueur des côtés des. parallélogrammes, qüi indique les magnitudes de ces élémens , que plus une mu? de cette espèce sera plongée profondément ,et plus il y aura de force perdue , proportionnellement h la force eqi-
Ltçort. . ■ 255
ployée : une telle roue ne devrait donc pas être . plongée à une profondeur plus grande que celle de l’aubé la plus inférieure.
On a imaginé divers moyens pour éviter la dépensé dfe force dans le soulèvement et la dépression de l’eau, ainsi qûé ptfur détruire la, centré-action dont il vient d*ètre parlé, ~ v . ‘
Dans ane circonstance ,• il a été inventé un mécanisme qui , en * faisant ‘ tourner" chaque aube sur son axe , de la même manière que la roue elle<-même , et dans une direction opposée , tenait constamment les aubes dans la position Verticale marquée
Î iar la fig. 85. Mais avec ^uriC telle roue , ’action rétrograde des auhés au-dessus de.
l’axe , est augmentée exactement de la même quantité de puissance d’im pulsion
3 u’il y en a dans celles placées au-dessous e l’axe ; outre cet inconvénient , d’autres objections dans la pratique ont été faites b ce système. Dans le cas d’une grosse mer , une telle roue présentait à la la lame une surface semblable à celle d’une digue solide, et fendait l’appareil sujet à des fractures ou à des dérangemens. Il semblerait cependant qu’une roue dé éette espèce conviendrait pour la navigation sur les rivières. , ■
ONZIEME
[85] M. Oldham , ingénieur de la banque d’Irlande , a récemment construit une roue à aubes, dans laquelle il n’y a pas d’action rétrograde, et pour laquelle il a pris uu brevet d’invention. Dans cette roue', les aubes , au moyen d’un mécanisme trèsingénieux et extrêmement simple, tournent sur des axes indépendans de celui de la roue , et chaque aube ne fait qu’une révolution sur sou axe, dans le même tems que la roue en fait deux sur le sien : les aubes tournent dans un sens différent de la roue. Une conséquence de la combinaison de ces deux roouvemens, est que le bord de chaque aube se présente toujours au point le plus élevé de la roue , tel que cela est représenté sur la fi g. 56. L’action entière de chaque aube , perpendiculairement à sa surface , se résolvant , comme dans le premier cas , en deux autres actions, l’une horizontale et l’autre verticale, les proportions , quantités et directions de ces actions , pourront s’apprécier tout d’abord, en observant les cotes des divers parallélogrammes de la figure , et les directions des flèches. Une particularité . qu’offre cette roue et qui la différencie de toute autre d’une manière frappante , c’est que toutes les flèches horizontales pointent dans la
même direction , ce qui indique que tous les élémens horizontaux des forces des aubes agissent dans la ntême direction , et qu’ils peuvent, par conséquent , contribuer à l’impulsion sans aucune action rétrograde. On observera encore que les élémens verticaux , qui d’un coté du diamètre ' vertical , soulèvent , et sur l’autre côté dépriment ou abaissent , sont beaucoup plus petits proportionnellement à la foree totaie , que dans les roues ordinaires , et que par conséquent,, la force employée sans effet utile est beaucoup moindre à proportion de la force totale , dans ces roues-ci , qne dans les roues ordinaires.
Une roue de cette espèce, qui n'a pas d’action rétrograde , pourrait être totalement plongée sans cesser de donner l’impulsion au vaisseau. Par une conséquence de cette diminution dans les effets de soulèvement et de dépression , son mouvement dans leau est doux et n’entraîne que peu d’agitation ; c’est donc le mieux approprié pour donner l’impulsion. Je me suis livre à des expériences avec cette roue, comparativement avec la roue commune , et j’ai trouvé que les résidtats coïncidaient de la manière la plus satisfaisante avec*
258 cmiKMK
ceux que gavais déduits de calculs mathématiques. ... > / « •
Les roues de cette epèce ne paraissent pas devoir être sujète aux mêmes reproches que lfcs roues ordinaires 'dans leur application à la navigation sur les oa.naux ; car l’extrême douceur avec laquelle elles se meuvent dans l'eau est telle , qu’elles ne produisent- aueunede ces agitations susceptibles d’fen détériorer lès bords; effet qui jusqu’ici s’est opposé à l’application des bateaux à vapeur généralement pour la navigation, intérieure. La roue pourrait même être totalement plongée, et dans ce cas , il serait possible de la placer sous le vaisseau et dans le milieu du canal..
A cause des facilités qu’offrent les grands lacs et les rivières , la navigation par la vapeur a été introduite en Amérique , avant de l’êjfcre en Angleterre. Le premier bateau à vapeur qui, à notre connaissance i ait pté„ établi d’une manière permanente , faisait la navigation entre New— Yorck et Albany, sur; la rivière Hudson. Les effets .curieux , de ce début, ont été décrits dans les termes suiyuns,-que M. Partfngton a - emprunté!? à ,uu ouvrage américain :
u Ce yaisseau ayait une apparence slu-
LEÇdrt. 9
f æfiante, et se distinguait de tous les autres ors de son passage sur la rivière. Les anciens bateaux , comme tous les autres le font encore , employaient pour combustible du bois de sapin sec, qui émet une colonne de vapeur enflammée de plusieurs l’icds au-dessus de l’issue de la cheminée^ et chaque fois que le feu est attisé , il se produit comme une voie lactée d’étincelles ; pendant la nuit ce spectacle est extrêmement beau et très-brillant. Cette lumière extraordinaire attira d'abord l'attention des équipages des autres vaisseaux. Contre lé vent et la marée, qui s opposaient «à son approche , ils virent avec étonnement que le vaisseau s’avançait avec rapidité vers eux ; et quand il fut assez rapproché pour que le bruit de la machine et des aubes se fit entendre , une partie des équipages sc précipita sous les écoutilles, entraînés par la terreur, et abandonnèrent la manœuvre de leurs propres vaisseaux, qui s’échouèrent d’autres se jetaient à genoux et suppliaient la divine Providence de les protéger contre l’approche du monstre horrible tjui marchait sur le flot , et dont les pas étaient éclairés par les feux qu’il vomissait. »
En 1812 , pour la première fois, il v
360 ONZIÈME
eut des bateaux à vapeur sur la Clyde , et depuis cette époque la navigation par la vapeur n’a pas cessé de s’étèndre avec rapidité , de manière qu’aujourd’hui il n’y a guères aucune partie du monde civilisé où elle n'ait pénétré. Les océans Atlantiqne et Pacifique ont été envahis par cette puissance, et si les résultats vivifians de l’invention humaine venaient à suggérer quelque moyen de diminuer considérablement la consommation du combustible , ou d’obtenir de la chaleur de matières assez peu -volumineuses et assez légères , il ne serait guères possible d’assigner des bornes à la puissance de cet étonnant agent.
[86] La méthode de convention pour l’expression de la puissance d’une machine par rapport à celle des chevaux, a pour la première fois été adoptée par Savery, et elle a été due , assez naturellement , à ce que l’ouvrage qu’on se propose de faire effectuer par les machines à vapeur, était anciennement fait par des moulins à chevaux. On a pris , par conséquent , l’habitude de dire que telle ou telle machine était équivalente à un moulin mis en action par dix ou vingt , ou tout autre nombre donné de chevaux. Cet étalon était hien compris par tous ceux qui avaient à
LEÇON. 26l
faire usage des machines à vapeur , et aucune autre expression n’aurait pu s’accorder aussi parfaitement avec leurs idées acquises, ni leur paraître, ni aussi bien appropriée, ni plus belle.
La puissance d’un cheval n’est cependant, jusqu’à un certain point, qu’une mesure indéfinie , puisque les chevaux varient en force , au point qu’un cheval péut faire jusqu’au double de l’ouvrage d’un autre; quoiqu’il en soit, il aurait été trèspeu convenable d’abandonner cet étalon universellement reçu et suffisamment bien compris , mais il parut nécessaire , à mesure que les fabrications de machines à vapeur sont devenues plus générales , d’attribuer à l’expression un sens plus fixe et mieux, déterminé. Pour cet effet , on estime la puissance d’un cheval à tant de livres d’eau élevée à la hauteur d'un pied par minute, l’animal étant supposé travailler pendant 8 heures chaque jour. Quand à ce nombre de livre.s à assigner pour la" puissance d’un cheval, les ingénieurs ont beaucoup différé entre eux. Smeaton estime la puissance moyenne d’un cheval à 22,916 livres élevées à un pied par minute pendant 8 heures du jour. Désaguillers l’a portée jusqi^ 27,500. MM. Boulton et
