llachiiie de IVewcommen. — Une chaudière A (fig

1 No^'commen, serrurier de Darmoulh, inventa en 1693 la machine qui porte son nom.

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192), chauffée par un feu continu, communique avec le cylindre B par un tuyau à robinet dont la tôle a est une espèce de roue. Le piston C est relié, au moyen d’une chaîne, à un balancier D dont Tautre extrémité porte une seconde chaîne suspen-

dant un poids F. A ce poids est atlachéc la lige maîtresse K d’une pompe qui sera mise en mouvement par la machine. Dès que le robinet a est ouvert, la vapeur s’introduit sous le piston elle soulève; lorsqu’il est arrivé à la partie supérieure de sa course, si l’on ferme le robinet a et qu’on produise la condensation de la. vapeur dans le cylindre, la pression atmosphérique pesant sur la face supérieure du piston le fait redescendre et par suite fuit monter la tige E de la pompe. On conçoit facilcT ment que plus la surface du piston sera grande, plus la résistance vaincue pourra être considérable.

Pour produire la condensation de la vapeur, on emploie le procédé suivant : un réservoir d’eau G est mis en communication par un tube c avec la partie inférieure du corps de pompe. Ce tube porte un robinet dont la tête est une roue a' qui peut être mise en mouvement par une manivelle h mue à la main. Une courroie sans fin passe sur les deux roues a et a'. Lorsqu’on veut produire la condensation delà vapeur, on ouvre le robinet a\ la courroie sans fin fait tourner a et ferme la communication avec la chaudière. L’eau descend alors par le tube c, condense la vapeur, cl le piston descend. Pour le faire monter de nouveau, on ferme a', par suite on ouvre a, et la vapeur s’introduit dans le cylindre. Un tuyau d, qui arrive au bas du cylindre, sert à l’évacuation de l’eau accumulée.

Plus lard, un enfant, nommé Potier, qui était chargé d’ouvrir et de fermer les robinets a et a\ voulut s’éviter ce soin et en charger la machine elle-même. 11 le fît à l’aide de ficelles, qui, attachées aux balanciers et aux robinets, fermaient et ouvraient alternativement ceux-ci parle jeu delà machine.

264. llacliine à vapeur de Watt, à simple effet. — La machine de Newcommen, malgré tous les perfectionnements apportés à l’idée de Papin, ne servait encore qu’à l’élévation de l’eau. Elle devait bientôt, entre les mains de Watt *, devenir un moteur universel.

Le dernier perfectionnement apporté par Watt consiste dans l’invention du condenseur. Dans la machine de Newcommen, l’injection d’eau froide au-dessous du piston a pour inconvénient de refroidir à chaque fois le cylindre, et, par suite, la vapeur qui arrive à nouveau de la chaudière se condense jusqu’à ce que le cylindre ail repris une température suffisamment élevée. Watt remédia à ce défaut en liquéfiant la vapeur dans un espace séparé. Pour cela, il s’appuya sur le principe suivant :

Lorsque deux espaces inégalement chauds sont en communication^ la vapeur que contient le plus chaud se précipite dans le plus froid et acquiert bientôt partout une tension correspondante à la tempéi'ature de la partie la plus froide. Supposons donc que, lorsque le piston est arrivé en haut de sa course, la pqrlie inférieure du corps de pompe soit mise en communication avec un espace

* Watt, habile mécanicien, né en 1730 à Greenock. en Écosse, mort en 1819.

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appelé condenseur, dans lequel arrive conslammcnl l’eau froide d’un grand réservoir; la vapeur se précipitera dans cet espace, s’y condensera en partie, et celle qui échappera à’ la liquéfaction ne conservera que la tension correspondant à la température du condenseur. Le piston, poussé par la pression atmosphérique, descendra donc jusqu’au fond du corps de pompe, pour remonter ensuite sous l’aclion de la vapeur arrivant à nouveau de la chaudière.

L’eau de condensation et l’air qui se dégage de l’eau injectée sont enlevés continuellement par une pompe nommée pompe à air. Cette pompe est mise en mouvement parla machine ellemême, ce qui occasionne une dépense de force et par suite une perte de vapeur; mais cette perte est beaucoup plus petite que celle que l’on évite par l’emploi du condenseur. On conçoit facilement que si Ton n’enlevait pas cet air, il acquerrait bientôt une force élastique qui s’opposerait à la descente du piston.

Nous nous bornerons à ces indications sur la machine à simple effet, de Watt, qui est maintenant fort peu employée.

205. IHacliineà vapeur à double effet de %Vatt. — Pour que la machine à vapeur pût devenir un moteur universel, U était nécessaire qu’il n’y eût pas d’intermittence dans son mouvement. Pour cela il fallait que le piston fût constamment poussé par la vapeur; c’est ce qu’a parfaitement compris l’illustre Walt et ce qu’il a réalisé de la manière la plus heureuse dans sa machine à double effet. Cette machine est le type des machines à vapeur de formes diverses qu’emploie maintenant rindustrie, ainsi que des appareils moteurs des bateaux à vapeur et des locomotives.

Dans la machine à double effel, la vapeur vient agir successivement sur la face supérieure et sur la face inférieure du pis- * ton. Pour cela le cylindre est fermé à ses deux extrémités et la tige du piston traverse le fond supérieur en passant dans une boîte à éloupes, qui empêche la vapeur de se perdre au dehors.

Pour distribuer la vapeur, c’est-à-dire pour la faire agir successivement sur les deux faces du piston, on emploie la disposition suivante :

A côté du corps de pompe se trouve une cavité F G appelée boite à vapdir (lig. 193) qui reçoit la vapeur venant de la chau-

dière : par les conduits a et elle peut dire mise en comniunicalion avec la partie supérieure ou avec la partie inférieure du corps de pom;^e : d’autre part elle peut communiquer avec Tatmosphére par un conduit perpendiculaire au plan de la fi-

gure dont la base est en K. Dans la boîte à vapeur se trouve une pièce qui a la forme d’un tiroir de table, et de là lui vient son nom de tiroir. Lille porte une tige K qui est mue par la machine elle-même et qui peut lui communiquer un mouvement., de va-et-vient vertical, c’est-à-dire que tantôt elle monte et tantôt elle descend. Le mouvement du tiroir a pour etTet de produire la distribution de la vapeur, c’est-à-dire de faire arriver la vapeur de la chaudière tantôt au-dessus, tantôt au-dessous du piston, l.a figure 193 représente le tiroir au moment où, dégageant l’ouverture «, il permet à la vapeur de la boîte à vapeur d’entrer dans la partie supérieure du corps de pompe, de presser sur la face supérieure du piston et de le faire descendre. En ce moment l’Intérieur du tiroir est en communication par l’ouverture b avec la partie inférieure du corps de pompe : la • vapeur sitiK^e au-dessous du piston se rend alors dans le tiroir et de là dans l’atmosphère par le conduit K. — Lu figure 194 représente la position inverse. Le tiroir a dégagé l’ouverture ,

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la vapeur entrant au-dessous du piston le fait remonter pendant que celte qui se trouve au dessus s’échappe dans l’atmosphère parle canal K, qui est maintenant en communication par l’ouverture a avec la partie supérieure du corps de pompe. Le piston remonte sous l’effet d’excès de pression que supporte la face inférieure.

566. — Ceci posé, nous allons d»'crire l’ensemble de la machine de Watt qui est représenté parla figure 105; lafigure 196

Fig. 195.

en représente la coupe et en fera mieux comprendre les détails.

Le cylindre est en A (fig. 196) : c’est à son intérieur que se meut le piston dont la lige est reliée au balancier DF par un parallélogramme articulé de Watt, qui permet au mouvement vertical de celte ci de se transformer, sans qu’elle s’infléchisse, en un mouvement de va-et-vient circulaire du balancier. Ce dernier oscille autour de son axe E, et, par l’intermédiaire d’une

Fig. 196.

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bielle G, fait mouvoir une manivelle mettant en mouvement Tarbre de rotation K qui commande tous les appareils que la machine doit faire mouvoir. Une grande roue L, adaptée, à l’arbre K, appelée volant^ sert à régulariser le mouvement de la machine en répartissant sur une plus grande masse les irrégularités d’action,

La figure 196 représente la machine au moment où, le piston descendant, la partie supérieure du cylindre est en communication avec la boîte 66, dans laquelle arrive la vapeur par le tuyau latéral a; la partie inférieure du cylindre communique par le tuyau d avec le condenseur c, où arrive un jet d’eau froide. Le piston A de la pompe à air, qui est relié au balancier par une tige, aspire par la soupape k l’eau échauffée du condenseur, et la refoule par les soupapes i i dans une bûche /. De cette bûche l’eau est aspirée par la pompe alimentaire m mue aussi par la machine : elle traverse le conduit D«, soulève la soupape n, puis est refoulée, en soulevant la soupape u', dans un tuyau p qui la conduit à la chaudière. On voit qu'on utilise par cette disposition une partie de la chaleur latentu abandonnée par la vapeur au moment de sa condensation, puisque c’est l’eau échauffée du condenseur qui sert à alimenter la chaudière.

Enfin une pompe q, mue encore par la machine, sert à puiser dans un puits ou dans un réservoir d’eau froide l'eau qu’elle refoule ensuite dans le condenseur.

267. E%centrlque. — Nous avons admis jusqu’ici que le tiroir recevait un mouvement de va-et-vient. nécessaire à la distribution de la vapeur. Voyons mai[ilenant comment ce mouvement lui est communiqué.

L’arbre O de la machine (fig. 197) porte un disque circulaire E qui fait corps avec lui, mais qui a son centre G en dehors de l’axe O. L’est ce qui fait donner à celte pièce le nom d’eaa?i-

trique» Le disque E est entouré par un collier dans lequel il peut tourner en glissant, et qui est relié par un système de tringles •convergentesà un levier coudé abc (fig. 198). ï/axe O en tournant entraîne avec lui le disque E dans sa rotation, et porte son centre C (fig, 197) tantôt à sa droite, tantôt à sa gauche; il s’ensuit que

Fig. 198.

le collier qui entoure le disque E, tout en permettant à ce dernier de glisser dans son intérieur, se trouve reporté lanlôl à droite, tantôt à gauche et par suite fait prendre au levier coudé abc tantôt la position marquée en lignes pleines sur la figure 198, tantôt celle qui est marquée en lignes ponctuées. La première position correspond au cas où le centre G du disque E se trouve à gauche de O, le second correspond au cas où C se trouve à droite. Mais d autre part en un point du bras b^ se trouve articulée une tige d dont l’autre extrémité s’articule elle-môme avec la tige du tiroir. Il en résulte que le tiroir s’élève lorsque le mouvement de rotation de la machine fait passer le levier abc de la première à la seconde position, qu’il s’abaisse au contraire lorsque le levier revient de la seconde ù la première position.

268. Ré|piilat«*ar à foree centrlfug^e. — Le volant dont nous avons parlé ne suffit pas pour régulariser le mouvement de la machine, et il est cependant de la plus haute importance que ce mouvement soit aussi régulier que possible, malgré les variations dans les résistances k vaincre. Pour y arriver, il suffit d’avoir des appareils qui, lorsque la vitesse de la machine varie, fassent varier aussi la force motrice en fermant plus ou moiiis les valves qui donnent entrée à la vapeur. Il existe bien des appareils de ce genre; nous ne citerons que le régulateur à force centrifuge, qui est peut-être le plus employé.

Supposons une tige AB (fig. l9îQ capable de recevoir un mouvement de rotation autour de son axe et à laquelle se trouvent

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articulées des tiges MM, portant des sphères métalliques à leurs extrémités. Supposons de plus que d’autres tiges NN soient articulées d’une' part avec les tiges MM, d’autre part avec une bague DC capable de glisser le long de la tige verticale. Si l’on éloigne à la main les boules, de manière que l’angle en B du

Fig. 199.

parallélogramme MMNN augmente, on voit que la bague remontera ; si on les rapproche, elle descendra. Or, si l’arbre B est mis en mouvement de rotation, il se développe dans les boules une force appelée en mécanique force centrifuge, et qui tend à les écarter d’autant plus de l’axe que le mouvement est plus rapide. Cette force fera donc ce qu’on faisait tout à l’heure à la main. On conçoit alors que si l’arbre est mis en mouvement par la machine elle-même, cet arbre tournera d’autant plus vite que la vitesse de la machine sera plus grande; par suite, la bague DC se soulèvera d’autant plus, et comme elle est reliée par un levier DEF, à la valve d’admission de la vapeur, elle pourra fermer cette valve en partie. Si, au contraire, la vitesse de la machine vient à décroître, les boules retombent, la bague DC s’abaisse, la lige ouvre la valve et laisse arriver la vapeur en plus grande quantité.