Dianièire întérieur

La plaque tubulaire (/lue plate) se trouve souvent reportée en avant dans le corps cylindrique de la chaudière et fournit, ainsi que nous l'avons déjà dit, sous le nom de chambre de combustion (combustion chamber) un espace supplémentaire pour le mélange et la combustion des gaz qui, tout en assurant une conibuslion plus parfaite, contribue à augmenter la surface de chauffe directe. C'est une disposition qui mérite d^appeler l'attention des constructeurs européens, car elle contribue à la fois à assurer une meilleure utilisation du combustible, et à diminuer Tentratnement des étincelles, dont on cherche d'ailleurs à atténuer les inconvénients par l'emploi d'appareils spéciaux, qui ont toujours le défaut, quelle que soit leur construction, de diminuer le tirage.

Tandis qu'en Europe on n*a pas encore pu se décider d'une manière générale & renoncer à l'emploi du cuivre pour les bottes à feu, on ne fait plus depuis longtemps en Amérique les boites à feu autrement qu'en acier.

La grande variété dans la qualité des aciers employés pour la fabrication des bottes à feu et plus encore celle des combustibles^ ne permet pas de préciser la durée des boîtes à feu en acier; mais on citait en 1878 sur le chemin de fer de New- York Central et Hudson River, qui depuis 1874 construit ses boites à feu en tôle d'acier, trois locomotives à marchandises ayant fait 232 019, 236123 et 291 024 kilomètres et une locomotive à voyageurs ayant parcouru 395 531 kilomètres, sans que leurs bottes à feu eussent encore eu besoin de réparations. Ce n'est que par exception que Ton rencontre encore des boites à feu en cuivre dans les locomotives américaines et même dans ce cas, comme par exemple dans les locomotives construites par l'usine de Baldwin pour le chemin de fer •brésilien de Dom Pedro II, les parois latérales seules sont en cuivre, tandis que le ciel est en acier.

La plaque tubulaire en acier a généralement une épaisseur de 12 à 13 millimètres; le ciel est fait en tôle d'acier de 9 à MO millimètres, tandis que les côtés n'ont que 8 millimètres. Les tôles employées sont généralement en acier fondu. L'espace entre la boîte à feu intérieure et son enveloppe est de 76 millimètres sur les côtés et à l'arrière, et de 101 à 115 millimètres sur le devant. L'enveloppe extérieure de la botte à feu est, ainsi que le corps cylindrique de la chaudière, soit en tôle de fer au bois provenant de fonte à l'air froid, soit en tôle d'acier fondu. Son épaisseur est

dans le premier cas de 10 millimètres, dans le dernier, de 8 millimètres.

Corps cylindrique (boiler) . — L'enveloppe extérieure de la chaudière [boiler shelt) est en général d'un diamètre moindre qu'en Europe pour des machines de puissance analogue. Ainsi le diamètre extérieur du premier anneau de la chaudière des grandes machines h huit roues couplées (type Consolidation) qu'emploie le chemin de fer de Pennsylvanie pour le service des marchandises, n'est que de i">,38 (pi. XXI, fig. 3), tandis que dans les machines à marchandises européennes il atteint l™,60. De même le diamètre extérieur du premier anneau de la puissante locomotive à voyageurs à quatre roues accouplées, employée par le chemin de fer de Pittsburg, Fort- Wayne et Chicago n'est que de 1",195 (pi. XIY, flg. 1).

Ce moindre diamètre ne saurait toutefois justifier la réduction qu'il y a lieu de signaler dans les épaisseurs données aux tôles' composant l'enveloppe extérieure de la chaudière.

Les épaisseurs des tôles ne dépassent pas en effet de 11 à 12 millimètres, lorsque c'est en fer qu'est faite la chaudière, et descendent à 8 millimètres, quand on emploie l'acier. Pour réduire ainsi l'épaisseur des tôles, les constructeurs américains s'autorisent de ce fait que les tôles employées pour la construction des chaudières sont toujours de première qualité, et que les essais prescrits par les lois américaines pour les chaudières sont faits en général de manière à ne pas dépasser les limites d'élasticité de ces tôles ^

Le but qu'on recherche en réduisant ainsi l'épaisseur n'est pas précisément de réduire le poids de la chaudière, mais bien de pouvoir introduire aux points les plus exposés aux déformations, des renforts, tels que plates-bandes et cornières, sans dépasser le poids consacré par l'expérience. C'est ainsi que nous trouvons les chaudières renforcées au droit des appuis par des cornières ou des fers àT, et par âes plates-bandes au droit des changements de section et près des dômes (pi. XIY, fig. 1, 2, 3, 6). On peut compter au nombre des renforcements utiles, les recouvrements à double rivure qui sont la règle générale pour les joints dans le sens de la géné-

1. Les essais des chaudières destinées à supporter 9 atmosphères sont faits avant leur mise en service à la pression de 13,5 atmosphères. En France, pour la même pression, répreuve serait portée à 15 atmosphères.

ratrice et même pour les assemblages des anneaux consécutirs formant Tenveloppe de la chaudière (pi. XYIII, fig. 4 et 5).

Le corps cylindrique des chaudières présente du reste un très petit nombre de joints dans le sens des génératrices et les manchons ainsi formés s'embottent les uns dans les autres.

La chaudronnerie est toujours exécutée avec beaucoup de soin, non seulement, ainsi que nous Tavons déjà indiqué^ sous le rapport du choix de la matière, mais aussi au point de vue de l'exécution du travail de la rivure/qui se fait le plus possible à Taide de machines.

Les chaudières sont toujours consolidées à l'intérieur au moyen de tirants. C'est la partie de la chaudière, voisine de la boite à feu qui est le plus munie de plates-bandes et de tirants de renforcement, mais les mêmes moyens de consolidation sont aussi employés du côté de la boîte à fumée. Cette dernière se trouve reliée à l'avant *du châssis par deux contre-fiches en fer rond d'environ 40 millimètres de diamètre.

Souvent la même disposition est adoptée pour l'attache de la

boite à feu & l'arrière du châssis. Par suite de ce système d'attache, la dilatation tend à produire un soulèvement de la chaudière; mais comme la chaudière est reliée par l'intermédiaire des cylindres d'une manière invariable à la partie antérieure du châssis, le soulèvement ne s'opère qu'à l'arrière et facilite ainsi, en diminuant la pression qui s'exerce entre les supports rivés contre la chaudière et les longerons du châssis, le déplacement longitudinal de la chaudière sur le châssis, qui se fait donc vers l'arrière. Ce libre mouvement se trouve favorisé à la fois par la grande longueur donnée aux cornières rivées contre la chaudière et portant sur les longerons, et par la grande largeur des longerons. L'importance qu'attachent les ingénieurs américains à assurer le libre mouvement de dilatation du corps cylindrique de la chaudière pour éviter les efforts qui pourraient compromettre l'étanchéité des joints les a souvent conduits à substituer aux appuis à glissières un système de suspension au moyen de bielles verticales de O'^ySS à C^ySO de long.

Les dômes pour prise de vapeur sont généralement assez élevés; ils ont environ 0'°,70 de diamètre et se terminent à la partie supérieure par un anneau en fonte sur lequel se fixe le couvercle, qui suivant les cas, porte les soupapes de sûreté, le sifflet, etc.

En général la pression ne dépasse pas dans la chaudière 9 atmo-

sphères effectives, et les mécaniciens la font souvent tomber à 8 et même à 7 atmosphères, lorsqu'en descendant des pentes, ils n'ont pas besoin d'utiliser toute la puissance de leurs machines.

Pendant les deux premières années, on essaie les chaudières en portant la pression à l'eau de 2 & 4 atmosphères au-dessus de la pression maxima de marche; mais par la suite ces essais doivent se renouveler tous les six mois.

Tubes. — Le nombre des tubes est» ainsi que le montre le tableau qui précède, inférieur à celui des machines analogues en Europe. Les tubes employés dans les locomotives américaines ont un diamètre extérieur de 51 & 64 millimètres; — ils ont de 2 millimètres 1/2 à 3 millimètres d'épaisseur et sont en fer bien soudé en recouvrement. La longueur dés tubes est en général inférieure à 70 fois leur diamètre. On les soumet à des essais de pression intérieure de 14 atmosphères. La partie des tubes qui pénètre dans la plaque tubulaire de la botte à feu est recouverte d'une bague de cuivre d'environ un millimètre d'épaisseur et de 18 à 20 millimètres de longueur. Après un ajustage soigné dans la plaque tubulaire eYi acier, on exécute généralement au moyen d'un instrument spécial (lube expcmdery introduit dans le tube, un élargissement du tube & l'intérieur et tout contre la plaque tubulaire, après quoi Ton fait un matage, aQn que les tubes soient en quelque sorte rivés dans cette plaque. Dans la plaque tubulaire de la boite à fumée qui n'a que 9 à 10 millimètres, les trous sont taraudés en troncs de cônes et les tubes présentent extérieurement une conicité correspondante, ce qui fait que l'étanchéité s'établit en les enfonçant énergiquement.

Les tubes en fer font, d'après les renseignements fournis par la Compagnie du chemin, de fer New-York Central et Hudson-River, un service d'en moyenne 209000 kilomètres avant d'être retirés : on les réemploie ensuite en y ressoudant des bouts ; ils peuvent encore alors faire un parcours d'environ 161 000 kilomètres, ce qui porte à environ 370 000 kilomètres de parcours, ou en raison du parcours moyen annuel des locomotives américaines, à environ six, ans la durée des tubes en fer.

Grille [grate). — Lorsque le combustible est le bois ou la houille

1. L'usage de cet outil est aujourd'hui assez répandu en Europe.

grasse, la grille est formée de barres qui généralement sont en fonte ; on emploie des tubes creux en fer, par lesquels circule l'eau, dès que c'est à la houille maigre ou à Tanthracile que se fait le

chauffage.

En pareil cas, le quart environ des barreaux de la grille sont pleins et susceptibles d'être enlevés pour le nettoyage de la grille.

En face de chaque barre tubulaire, l'enveloppe extérieure porte un boulon taraudé qui s'enlève lorsqu'il s'agit de la nettoyer. Grâce à l'inclinaison que l'on donne à ces tubes vers l'avant, la circulation de l'eau y est assez active pour réduire considérablement les dépôts et pour leur assurer une longue durée. Vu les grandes dimensions données généralement à la grille, des sommiers transversaux doivent être établis pour réduire la portée des barreaux en fonte qui la constituent ou pour soutenir les barreaux en fer ou les tubes qui sans cela seraient trop exposés à la flexion.

Dans les grilles formées de tubes, on a soin de ne pas placer dans un même plan toutes les barres. Les barres pleines amovibles sont placées plus bas que les barres creuses, et ces dernières sont échelonnées dans chaque intervalle, de façon que le tube, qui se trouve placé au milieu de Tintervalle entre deux barres pleines, soit le plus élevé, tandis que les barreaux intermédiaires viennent de part et d'autre se raccorder au niveau des barres pleines (pi. XX, fig. 3et4).

En retirant les barres pleines, on peut faire tomber le feu et nettoyer la grille.

Lorsque Ton brûle de la houille qui encrasse facilement la grille et crée ainsi un obstacle à l'introduction de l'air, on donne souvent aux grilles une disposition particulière pour opérer d'une manière presque continue le décrassage de la grille.

C'est en rendant les barreaux mobiles, et en faisant en sorte que le chauffeur puisse au moyen d'un levier imprimer simultanément à tous les barreaux un mouvement de rotation ou de soulèvement que l'on atteint ce but. Les constructions les plus variées ont été proposées et appliquées pour ces grilles dites & secousses {shaking ou rocking grates).

Les barreaux de la grille à secousses (pi. XIX, fig. 3) sont en fonte; ils sont munis de bras de levier dirigés vers le bas et tous ces bras se trouvent reliés à une tringle de commande qui peut être manœuvrée par le chauffeur. La partie antérieure de la grille,

CHAP. XV. — LOCOMOTIVES ET TErfDERS. 129

au lieu d'être formée par des barreaux, est constituée par une plaque en fonte perforée (pi. XIX, fig. 4). Au moyen d'une manivelle appliquée extérieurement à la boîte à feu, on peut faire pivoter autour d'un axe horizontal cette plaque perforée qui déverse alors les cendres et les escarbilles que le chauffeur y a poussées au moyen d'un ringard. Les barres de la grille, pour faciliter l'accès de l'air, sont souvent de forme contournée, ou bien en zigzag, ainsi que le montrent la figure 2, pK XY, et la figure 2, pi. XVII.

Les secousses données pour assurer le décrassage de la grille sont encore plus énergiques, lorsque les barres de la grille sont remplacées par une série de plaques en fonte montées sur des arbres transversaux; ce dernier système de construction de la grille est toutefois trop coûteux pour être fréquemment employé.

Boîùe à fwmée et cheminée (smoke-box; stack). — La boîte à fumée repose directement sur les cylindres, dont les lumières d'échappement s'ouvrent dans cette boîte. Le tuyau qui raccorde ces orifices, et qui règle la hauteur à laquelle la vapeur vient déboucher dans la cheminée pour en augmenter le tirage, est fixé à l'intérieur. Le devant de la boîte à fumée est fermé par une grande plaque en fonte au-dessus de laquelle se trouve la console supportant le fanal* {headlight)^ dont le verre a de 0",50 à 0",60 de diamètre.

Les constructeurs américains attachent une grande importance à l'arrêt des étincelles, et ils ont cherché à atteindre ce but en compromettant le moins possible le tirage.

Les chemins de fer empruntant le plus souvent les rues des localités desservies, où beaucoup de constructions sont en bois, les étincelles présentent en effet de grands dangers, surtout quand on emploie du bois comme combustible. L'entraînement des étincelles avec l'emploi du charbon bitumineux ou de l'anthracite est bien moindre qu'avec celui du bois ou des lignites qui est devenu assez rare; toutefois il n'est pas complètement supprimé, et il y a lieu de reconnaître que, si les grandes boîtes à eu contribuent, ainsi que l'admission de l'air dans l'espace où se fait la combustion, à diminuer la production des étincelles, la longueur moindre et le

1. Ce fanal est alimenté avec de l'huile minérale dite cérosine dont le litre revient à enTiroû 20 centimes. On en consomme près de 2 litres par heure.

130 CmQUIÈBIE PARTIE. — MATÉRIEL DE TRANSPORT.

diamètre plus grand des tubes opposent un obstacle moins eCQcace à leur entraînement.

Les appareils que l'on emploie pour arrêter les étincelles (spark arresters) sont logés, soit dans la botte à fumée, soit dans la cheminée.

La figure 3 de la planche XVIII montre une disposition souvent employée. Un entonnoir est placé au-dessus de la cheminée, et l'on recouvre en outre l'orifice supérieur de la cheminée d'une toile métallique ^ Les étincelles s'accumulent alors entre la cheminée et le manteau qui l'enveloppe; le diamètre en est considérablement augmenté de manière à créer un réservoir suffisant.

Un moyen plus usité pour arrêter les étincelles consiste dan& l'introduction d'un obstacle à l'intérieur de la boîte à fumée. Dan» ce cas, les particules de charbon sont retenues dans la boîte à fumée, dont le nettoyage se fait par la porte en fonte, ménagée dans sa face antérieure (pi. XVIII, fig. 3). Dès lors on n'entoure plus la cheminée d'un manteau; tout au plus la recouvre-t-on d'une toile métallique.

C'est également une toile métallique disposée en forme de panier, par laquelle se tamisent les gaz qui sortent des tubes, qui sert à arrêter les flammèches dans la boîte à fumée.

Les obstacles introduits dans les boîtes à fumée, et placés plus particulièrement devant les rangées supérieures des tubes, n'ont pas du reste seulement pour objet d'empêcher la sortie des flammèches ; ils sont en outre destinés à rendre le tirage aussi uniforme que possible dans les différentes rangées de tubes, dont les plus élevés seraient sans cela portés à une température bien supérieure à celle des tubes inférieurs.

L'introduction de ce système de diaphragmes en tôle dans la boîte à fumée est due à l'usine de Rogers à Paterson (New-Jersey) ; elle avait été à l'origine proposée en vue de l'emploi du bois comme combustible, et a donné, à ce point de vue, d'excellents résultats*.

1 . Le nettoyage de cette toile métallique qui recouvre la cheminée se fait en y allumant un feu de copeaux de bois.

2. Le trajet de Saint-Louis à Jefferson City, qui est de 201'', a pu être fait avec une machine munie de ce diaphragme en brûlant seulement 3,63 stères de bois de chêne. Cette machine était en pression au départ; elle devait traîner un train composé de trois voitures à voyageurs (contenant 106 personnes), d'un wagon à bagages et d'un wagon de messageries de la compagnie Adams, également chargé. Les premiers 72 kilomètres renferment des rampes assez longues, de 9 millimètres par mètre ; sur le reste du parcours, la ligne ne présente que des rampes de 2 et de 4 millimètres par mètre; mais les courbes y sont

Son emploi avec quelques iriodiGcations n'a pas tardé & se généraliser, et à s'itendrc même aux locomotives chauflées à la houille.

Pompes et injecleurs. — L'injecteur, bien qu'adopté depuis longtemps en Amérique^ n'a pas fait encore supprimer les pompes, et il n'est guère de locomotive qui ne soil pourvue d'une pompe. Les constructeurs américains ne paraissent pas partager la confiance qu'inspire, de ce côté de l'Allantique, l'emploi de l'injecteur; c'est bien l'injecteur qui dans les locomotives fonctionne habituellement pour assurer l'alimentation, mais on tient la pompe en réserve pour le cas où il cesserait de fonctionner*.

Nous avons déjà vu que le chauffage de l'eau d'alimentation au moyen de la vapeur prise à réchappement était loin d'être la règle. Il n'est guère pratiqué que sur les locoitiotives construites par M. Woçllcn pour le Philadelphia-Reading R.R., et il n'élève jamais la température de l'eau assez pour compromettre le jeu des injecteurs.

L'hésitation des constructeurs américains à supprimer la pompe alimentaire est d'autant plus surprenante, qu'indépendamment des injecteurs européens les plus perfectionnés, tels que Tinjecteur Friedmann, des injecteurs dus à des constructeurs américains et fonctionnant de la manière la plus satisfaisante sont depuis longtemps en usage aux États-Unis.

MM.W.SellersetCo, de Philadelphie, fabriquent des injecteurs formant une série de numéros dont le premier est l'injecteur Giffard primitif, et dont le dernier présente l'avantage particulièrement recherché des Américains de se régler automatiquement. L'injecteur connu sous le nom de Sellers'self regulating injectar, une fois le débit de l'eau d'alimentation réglé à l'origine par l'ouverture d'admission dans la chaudière, règle lui-même par le déplacement d'un anneau obturateur l'arrivée de la vapeur et celle de l'eau venant du tender*.

fortes et fréquentes. La machine pesait 28 tonnes. La consommation de bois par kilomètre de parcours fait dans ces conditions n'a donc été que de 0.018 stères de bois de chêne. Il est juste de dire que ce chiffre est notablement inférieur à celui de la consommation moyenne.

1. Nous devons constater toutefois que sur les dernières machines mises en construc^ tioo par la Compagnie de Louisville-Nashville les pompes ont été supprimées.

2. Malgré Thabitude conservée par les constructeurs américains, comme par leurs cod< frères anglais, de ne compter que par unité i de mesure anglaises, Tusage a prévalu d'indiquer la puissance de ces appareils par des numéros qui ne sont autre chose que le nombre de millimètres du diamètre intérieur du tuyau d'alimentation débouchant dans la chaudière.

Prise de vapeur, — Dans le dôme de prise de vapeur placé tantôt à l'arrière, tantôt vers le milieu de la longueur de la chaudière de manière à fournir de la vapeur aussi sèche que possible, se trouve l'appareil régulateur de la prise de vapeur.

Cet appareil consiste, non dans le système de tiroirs ou papillons encore employé en Europe, mais en un régulateur équilibré se composant de deux soupapes montées sur une môme tige verticale {double poppet valvé)^ démasquant une ouverture plus ou moins grande suivant la quantité dont on la soulève.

Pour faciliter le montage et le démontage de cet appareil régulateur (pi. XYIl,Og. 1, et pi. XIX, fig. 3), on le dispose de manière <\ pouvoir l'introduire par le haut. A cet effet, le diamètre de la soupape inférieure est moindre que celui de la soupape jumelle montée sur le même arbre. II en résulte que l'effort requis pour la manœuvre de ce régulateur est seulement proportionnel à la différence des surfaces des deux soupapes.

Le mécanicien commande la prise de vapeur par un système de .leviers se reliant à la tige commune de ces soupapes.

Le levier de manœuvre du régulateur se trouve quelquefois remplacé par un volant à main.

Tuyaux d'échappement. — Quoique les corps des deux cylindres se touchent toujours par le milieu, les tuyaux d'échappement des deux cylindres ne se confondent pas. Ils débouchent séparément dans la boîte & fumée, et c'est là seulement qu'ils se réunissent, tout en restant chacun muni d'un obturateur séparé sous forme de clapet, qui est aussi réglé par le mécanicien.

Le tirage dans chaque rangée horizontale de tubes est réglé à la fois par la hauteur à laquelle s'élèvent les tuyaux d'échappement dans la boite à fumée, et par l'établissement d'un diaphragme par* tant du haut de la boite à fumée, dont il a été parlé plus haut.

Soupapes de sûreté. — Une construction digne d'attirer l'attention est celle adoptée par beaucoup d'établissements et en particulier par celui de Rogers, pour les soupapes de sûreté. Les soupapes do «ûreté, telles qu'on les fait encore le plus souvent en Europe, présentent cet inconvénient que, par le soulèvement de la soupape, la f)res8ion dans le tuyau ou le dôme qui porte la soupape baisse rapidement, et permet dès lors au ressort de la refermer avant

CEIÂP. XY. — LOGOMOTIYES ET TENDERS. 133

même que la pression dans le reste de la chaudière ait baissé sensiblement. Il résulte de là des intermittences d'ouverture et de fermeture, jusqu'à ce que la pression de la vapeur l'emporte de beaucoup sur la pression exercée par le ressort.

Le moyen employé pour éviter cet inconvénient consiste à construire la soupape de telle sorte que la vapeur qui la soulève ne soit pas prise à proximité de l'orifice démasqué par ce soulèvement.

Ainsi que le montre la figure il, pi. XIY, la vapeur qui soulève la soupape arrive dans l'espace compris entre la couronne qui guide la soupape et le couvercle de celle-ci par un tuyau qui se prolonge à une certaine distance dans la chaudière. Le soulèvement de la soupape découvre un anneau circulaire, et la vapeur y arrive par un tuyau de faible longueur qui entoure le long tuyau portant la soupape.

Quelle que soit du reste la construction adoptée pour les soupapes de sûreté, on cherche généralement à mettre le mécanicien à même de pouvoir donner au ressort chargeant la soupape une tension inférieure d'une quantité déterminée à la tension normale.

A cet effet l'extrémité inférieure du ressort, au lieu d'être fixe, est rattachée à un levier que le mécanicien déplace à volonté pour diminuer la tension du ressort. Souvent on se contente de deux positions, dont l'une correspond à la tension réglementaire, l'autre, à une tension moindre d'environ deux atmosphères. L'extrémité inférieure du ressort étant attachée au collier d'un petit excentrique calé sur l'arbrç du levier de manœuvre de la soupape, la position verticale ou horizontale du levier correspond aux deux tensions prévues.

Pour pouvoir varier la diminution de tension à volonté, on munit quelquefois le levier de la soupape d'un rochet, qui le fixe dans les positions intermédiaires ^

CcAine du mécanicien (cab). — En Europe, oîx Topinion a prévalu longtemps que le mécanicien devait être entièrement sans abri, afin que rien ne pût venir lui barrer la vue, et qu'il fût maintenu dans une situation où il lui fût impossible de se reposer, le nombre des chemins de fer qui mettent leurs mécaniciens à couvert est encore jusqu'à présent fort restreint; en Amérique, au contraire, tout le monde est d'accord pour reconnaître que Tem-

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