MACHINES A VAPEUR FIXES

Les anciens ont entièrement ignoré qu'il existât, dans la vapeur d'eau fortement chauffée, une force élastique capable d'être utilisée comme agent moteur. C'est à la science moderne qu'appartient exclusivement la création de ces puissants appareils mécaniques.

Nous avons vu, en parlant du baromètre, que c'est au dixseptième siècle, par les travaux d'Otto de Guericke et de Pascal, que fut découvert le grand phénomène de la pesanteur de l'air, et que l'on mit en évidence la pression que l'atmosphère exerce sur tous les corps placés à la surface de la terre. C'est par une application du principe de la pression de l'air que fut imaginée la première machine à vapeur qui ait fonctionné dans l'industrie.

L'illustre Huyghens avait eu la pensée de créer une machine motrice en faisant détonner de la poudre à canon sous un cylindre parcouru par uh piston: l'air contenu dans ce cylindre, dilaté par la chaleur résultant de la combustion de la poudre, s'échappait au dehors au moyen d'une soupape ; il existait dès lors au-dessous du piston un vide partiel, c'està-dire de Fair considérablement raréfié, et dès ce moment la pression de l'air atmosphérique s'exerçant sur la partie supérieure du piston, et n'étant qu'imparfaitement contrebalancée par l'air raréfié existant au-dessous du piston, précipitait ce piston au bas du cylindre. Par conséquent, si l'on avait attaché à ce piston une chaîne ou une corde venant s'enrouler autour dune poulie, on pouvait élever des poids placés à l'extrémité de cette corde et produire ainsi un véritable effet mécanique. C'est ce que montre la figure 112, empruntée à un ouvrage de cette époque. Dans cette figure, A représente la petite coupe destinée à recevoir la poudre à canon ; P, le piston qui doit être soulevé par l'effet d'expansion des gaz ; SS, les soupapes par lesquelles l'air dilaté se dégage au dehors ; M, le poids soulevé grâce à la corde qui s'enroule sur la poulie.

Soumis à l'expérience, l'appareil précédent n'avait pas donné de bons résultats, en raison de la trop faible raréfaction de lair contenu audessous du piston. C'est alors que se présenta Ml'idée, pleine d'avenir, de remplacer la poudre à canon, comme moyen de produire le vide sous un piston, par de la vapeur d'eau, que l'on faisait condenser dans cet espace même.

On comprend en effet que si dans le cylindre A (fig. 113), parcouru par un i»iston bien ^'^" "^* dressé contre la surface intérieure de ce cylindre, on fait arriver un courant de vapeur d'eau, la vapeur, par sa force élastique . obligera le piston à s'élever jusqu'au haut du corps de pompe. Maintenant, si, par un moyen quelcon([ue , par exemple en faisant refroidir les

LA VAPEUR

parois extérieures du cylindre, on provoque la condensation de la vapeur d'eau, quand cette vapeur sera condensée, le vide existera dans ce cylindre, car l'air avait été chassé de cet espace par la vapeur d'eau; et puisque cette vapeur disparaît à son tour en se liquéfiant, il n'existe plus rien dans cet espace : c'est le vide. Or, la pression de Fair extérieur pesant de toute sa masse sur la tète du piston, et cette^ pression n'étant contre-balancée par rien, puisque le vide existe au-dessous du piston dans l'intérieur de ce cylindre, doit précipiter ce piston jusqu'au bas de sa course. D'après cela, il suffira d'introduire et de condenser successivement de la vapeur d'eau dans le cylindre A pour imprimer au piston qui le parcourt un mouvement alternatif d'élévation et d'abaissement; et si une tige B est fixée à ce piston, et qu'on mette cette tige en communication avec l'arbre moteur dune machine, on pourra, grâce au mouvement continuel de cette tige, imprimer un mouvement de rotation à l'arbre et produire ainsi toute sorte de travail mécanique.

L'appareil que nous venons de décrire est la première machine à vapeur qui ait été imaginée. Elle a été proposée, en 1690, par un savant français, l'immortel Denis Papin.

Né à Blois le 22 août 1645, mort vers l'année 1714, Denis Papin nous offre un des plus tristes et des plus remarquables exemples du génie en proie à une adversité constante. Protestant, et fidèle à sa foi religieuse, il s'expatria comme des milliers de ses coreligionnaires à l'époque de la révocation de ledit de Nantes par Louis XIY, en 1685, et ce fut à l'étranger, en Angleterre, en Italie et en Allemagne, qu'il réalisa le plus grand nombre de ses inventions, parmi lesquelles figure surtout la machine à vapeur.

En 1707, Papin avait exécuté une machine à vapeur conçue sur un principe un [)eu différent de celle dont nous avons parlé plus haut, et il l'avait installée sur un bateau muni de

roues. Il s'était embarqué à (^assel, sur la rivière Fulda, et était arrivé à Miinden, ville du Hanovre, pour passer de là, avec son bateau, dans les eaux du fleuve Weser, et se rendre enfin en Angleterre, où il aurait expérimenté et fait connaître sa machine à vapeur. Mais les bateliers du Weser lui refusèrent l'entrée de ce fleuve, et, pour répondre à ses plaintes, ils eurent la barbarie de mettre en pièces son ba-

-ii"^

Hg. 114. Denis Papin.

teau. A partir de ce moment, le malheureux Papin, sans ressources et sans asile, traîna une vie de privations et d'amertume ; il languit dans la misère et l'abandon. Retiré cà Londres, il y vécut à l'aide de faibles secours péniblement arrachés à la Société royale de Londres, dont il était membre, et qui remployait à des travaux de faible importance. On ignore même l'année précise et le lieu de la mort de cet homme il-

LA VAPEUR

lustre autant que malheureux, et dont la France glorifiera éternellement la mémoire.

Fig. 110. Les bateliers du Weser mettent en pièces le bateau à vapeur de Papin.

La machine à vapeur atmosphérique que Papin avait fait connaître en 1690 fut réalisée et livrée à l'industrie par deux artisans intelligents de la ville de Darmouth, en Angleterre, |iar Xewcomen et Cawley.

En 1698, Thomas Savery, ancien ouvrier de mines, devenu, grâce au travail et à l'étude, un habile ingénieur, avait réussi ù exécuter une machine de son invention ({ui avait pour principe la pression de la vapeur d'eau, et il avait appliqué cette machine à l'élévation des eaux dans les mines de houille. Mais la machine à vapeur construite par Newcomen et Cawley, d'après les principes de Papin, avait une telle supériorité sur celle de Savery qu'elle lit i)romptement abandonner l'usage de cette dernière. Vers le milieu du dix-huitième siècle, la machine de Newcomen était déjà très-répandue en Angleterre. Une très-puissante machine de ce genre servait ù la distribution des eaux dans la ville de Londres, et beaucoup d'autres

machines semblables fonctionnaient dans les mines de houille de l'Angleterre, pour l'épuisement des eaux.

La figure 116, tirée de V Histoire des machines à vapeur ûe M. Hachette, professeur adjoint à la Faculté des sciences de

Fig. 116. Machine à vapeur de Newcomen.

Paris', représente les éléments essentiels de la machine de Newcomen. V est le cylindre dans lequel le piston H s'élève parla pression de la vapeur envoyée par la chaudière A. Quand le piston est parvenu au sommet de sa course, on fait couler, au moyen du tube D, un courant d'eau froide qui vient condenser la vapeur à l'intérieur du cylindre, et produire ainsi le vide par suite de la condensation de la vapeur. Dès lors, le vide existant à l'intérieur du cylindre, le piston H, sous le poids de l'air atmosphérique extérieur, descend dans l'intérieur du cylindre. .Vu moyen de la chaîne S attacliée à la partie supérieure de ce piston et du contre-poids E, on peut produire un effort mécanique, élever des fardeaux, mettre en