MACHINE DE CORNOUAILLES

La pompe k feu de Newcomen, perfectioDoée par Watt, est devenue la machine de Comouaillea, aioBi

nommée parce qu'elle a d'abord été employée pour le service des mines de cuivre et d'étain du comté de Gornouailles, en Angleterre. C'est une machine lente, à haute pression, à détente prolongée, douée d'une grande llexibilité d'allure, et consommant très peu de charbon. Çj

Voici comment on est arrivé à satisfaire h toutes ces conditions.

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La machine comprend un cylindre vertical, dont le piston conimande, au moyen d'une tige et d'un parallélogramme articulé, le mouvement d'un balancier. A l'autre extrémité du balancier est attachée une poutrelle, qui descend jusqu'au fond du puits de mine, et à laquelle sont attachées, à des intervalles égaux, les tiges des pompes d'épuisement. Chacune de ces pompes prend l'eau dans un réservoir où l'amène la pompe immédiatement inférieure, et la refoule dans un autre réservoir, où elle est reprise par la pompe placée immédiatement audessus. A chaque coup de piston, toutes les pompes fonctionnent à la fois, et font inonter une même quantité d'eau d'un réservoir à l'autre. La hauteur totale à franchir est ainsi fractionnée par étages, et le travail des pompes est simplifié.

Le cylindre moteur est à simple effet; la distribution de la vapeur s'y fait au moyen de trois soupapes, mises en mouvement aux instants convenables par la machine elle-même. Ces trois soupapes ont reçu les noms de soupape d' Introduclion, soupape ff équilibre^ soupape d^éduction ou d'échappement,

La première ouvre la communication entre le dessus du piston et la chaudière ; la seconde fait communiquer l'une avec l'autre les deux faces du piston, et produit l'égalité des pressions de la vapeur dans les deux parties du cylindre; enfin la troisième ouvre à la vapeur qui remplit le cylindre de part et d'autre du piston une issue vers le condenseur.

Le piston moteur étant au plus haut point de sa course, supposons qu'on ferme la soupape d'équilibre et qu'on lève les soupapes d'introductvow^ivy ^ehappement La /ace supérieure du çislou^^t^Y^^'^-

sée de haut en bas par la vapeur de la chaudière, pendant que la face inférieure ne subit que la con- | tre-pression du condenseur. Le piston va donc descendre. Pour produire la détente, on n'aura qu'à fermer la soupape d'introduction avant qu'il soit arrivé au bas de sa course, sans toucher d'ailleurs aux deux autres soupapes. Si Ton veut obtenir une détente prolongée, on fermera, par exemple, la soupape d'introduction au dixième, au douzième, au quinzième de la course. Voilà la descente du piston moteur assurée; elle produit la course montante de tous les pistons des pompes.

Une fois cette partie du trajet du piston accomplie, il s'agit de ramener le piston moteur à sa posi- , tion première, en lui faisant parcourir le cylindre de bas en haut. Pour cela, on ferme la soupape d'échappement et on ouvre la soupape d'équilibre. Aussitôt la vapeur qui était emprisonnée au-dessus du piston se répand au-dessous, et les pressions s'égalisent sur les deux faces. Le piston se trouvant équilibré, le poids de la poutrelle et de tout l'attirail des pompes, qui agit à l'autre bout du balancier, suffit pour l'enlever et pour lui faire parcourir en sens inverse le chemin qu'il vient de décrire sous la poussée de la vapeur. On voit que la machine est bien à simple effet, car la vapeur n'a d'action motrice que dans la course descendante, et pendant le retour ascendant du piston la vapeur s'écoule d'une face à l'autre, sans agir comme puissance.

Enfin, quand le piston est revenu à sa position £• première, la soupape d'éduction s'ouvre et laisse écliai)per vers le condenseur toute la vapeur con-

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tenue dans le cylindre ; puis la soupape d'équilibre, .en se refermant, intercepte la communication entre les deux régions du cylindre séparées par le piston, et tout est prêt pour une seconde oscillation de la machine.

Dans les machines de rotation, le piston moteur est arrêté, aux de.ux bouts de la course, par sa liaison avec la manivelle de Tarbre tournant, et il n'y a pas à craindre qu'il aille frapper violemment les couvercles du cylindre. 11 n'en est pas de même dans la machine à poutrelle, et, si Ton n'y prenait pas garde, il y aurait, à chaque oscillation complète, un choc brusque du piston principal contre les fonds du cylindre où il se meut. Cette action répétée détruirait bien vite le cylindre; il importe de l'éviter. On y parvient facilement pour le couvercle inférieur, parce que le piston, quand il parvient à cette extrémité de sa course, ne subit plus que la pression de la vapeur très détendue, et se trouve retardé d'ailleurs i)ar le travail résistant des pompes. Pour éviter toute chance de choc, il suffit d'ouvrir un peu plus tôt la soupape d'équilibre, ce qui supprime l'action motrice et la remplace par une légère action résistante. Mais la course ascendante, dans laquelle le piston, équilibré sur ses deux faces, est enlevé par un contre-poids, se terminerait par un choc d'une extrême violence contre le couvercle supérieur du cylindre, si l'on n'avait soin de faire porter le bout du balancier sur un matelas élastique formé de pièces de charpente, qui arrêtent la course en subissant une certaine flexion. Il y p aurait bien un moyen d'éviter le choc sans recourir à cette action étrangère : il suffirait d'ouvrir la sou-

pape d'introduction un peu avant Tarrivée du piston à son point le plus haut; grâce à cette admission anticipée, le piston trouverait dans la vapeur ellemême un matelas élastique propre à réduire gra- * duellement sa vitesse et à éviter le choc. On emplqie cette disposition dans les machines à grande vitesse, mais elle conduit à précipiter les coups de piston, et elle ferait perdre ainsi à la machine de Cornouailles une de ses plus précieuses propriétés,' celle qui permet d'espacer à volonté les coups de piston, et de proportionner exactement le travail des pompes à la quantité d'eau qu'elles doivent retirer de la mine.

Le mouvement de la machine de Cornouailles consiste, en effet, en une série de coups de piston séparés les uns des autres par des repos dont on règle à volonté la durée. La discontinuité d'une telle allure entraîne une difficulté pour le jeu des soupapes. En général, le mouvement des appareils de distribution est emprunté à la machine elle-même; mais cela suppose qu'à chaque instant on puisse y trouver des organes en mouvement. Il en est toujours ainsi dans les machines de rotation, car le mouvement de l'arbre tournant est continu : aussi est-ce sur cet arbre qu'on cale l'excentrique destiné à manœuvrer le tiroir. Il en est encore de même, dans la machine de Cornouailles, pour la soupape d'équilibre, qui doit s'ouvrir quand le piston moteur atteint l'extrémité inférieure de sa course; mais, une fois le piston revenu à sa position supérieure, une fois la soupape d'équilibre fermée et la soupape d'échappement ouverte, lorsqu'il s'agit, au Jjoui d'un arrêt plus ou rno'm^ ^^>v^> ^^ donner un

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nQ)|veBu coup de piston, et pour cela de faire lever la soupape d'introduction, la machine serait impuissante à exécuter ce mouvement d'elle-même, •ei toutes ses parties étaient, comme il semble, ren-

trées dans le repos. Voici par quel aitiflce on a tourné la difficulté.

La cataracte (flg. 29) comprend une bâche A, remplie d'eau, dans laquelle est placée une pompe ù piston plongeur p," le corps de pompe est percé de ^^fix orifices, garnis, l'un s, d'une soupape qui s'ou- ''9f^ de dehors en dedans, l'autre s', d'un robinet "*'nt on peut régler a volonté l'ouverture, a» moN^w

de la tringle //. La pompe est attachée & un mât MO, auquel est fixé le guide de la tige de son piston. Cette tige s'attache à un levier BB' mobile autour du point 0, et portant par un bout un contre- ' poids P, par l'autre une chaîne C, qui s'enroule sur la poulie q. Un bras IK fait corps avec la poulie, et sert à la faire tourner; ce mouvement est produit par le jeu même de la machine; lorsque la poutrelle TT, qui commande la pompe à air, accomplit sa course descendante, elle appuie sur le bras IK par l'intermédiaire du galet u, et donne à la poulie q un mouvement de rotation qui enroule autour d'elle une certaine longueur de chaîne, et qui fait basculer le levier B'B. Le piston P, en s'élevant, aspire l'eau de la bâche par les deux ouvertures s et É s'; ces mouvements s'accomplissent pendant l'admission de la vapeur et la course descendante du piston moteur. Alors, la tige TT cessant de presser le bras IK, le contre-poids P entraîne le levier BB' en sens inverse, et l'eau introduite dans le corps de pompe est refoulée dans la bâche; mais, la soupape s s'étant fermée, l'eau ne peut passer que par l'ouverture s', et la durée de l'écoulement, ou, ce qui revient au même, la durée de la descente du piston p, peut être prolongée autant qu'on le voudra, en étranglant suffisamment cet orifice. Le levier BB' porte une tringle mm, réglée de telle sorte qu'elle ouvre la soupape d'admission en arrivant au haut de sa course ascendante. On voit donc qu'en ménageant convenablement l'ouverture du robinet on peut prolonger le mouvement de la cataracte audelà du mouvement de la machine proprement dit et retarder l'ouverture de la soupape d'admission.