ACCESSOIRES DES CHAUDIÈRES

Indicateur du niveau de Veau. — Dans les chaudières à bouilleurs et les chaudières à tubes de fumée et retour de flamme, il convient de maintenir le niveau de l'eau constant, et surtout de ne pas laisser ce niveau s'abaisser au-dessous d'une certaine limite ; sans cela une explosion est à redouter.

Pour se rendre compte de la hauteur de l'eau, on se sert de l'appareil dit indicateur du niveau de l'eau.

L'indicateur du niveau de l'eau se com-

Fie'. 90. — Niveau d'eau.

pose. (fig. 90) d'un réservoir en fonte vertical, A, appelé bouteille, c^i est en commua nication, par sa partie supérieure, avec la

chaudière et la vapeur, et par sa partie inférieure avec l'eau. En vertu du principe des vases communicants, le niveau de l'eau dans ce vase doit être le même que dans la chaudière. On comprend que cette bouteille ne communiquant avec la chaudière que par des tubes étroits, l'eau y est beaucoup plus calme que dans la chaudière. Les bouillonnements, les vagues qui se produisent dans cette dernière, se transmettent difficilement à la bouteille, et l'eau y prend un niveau moyen, qui serait celui de l'eau de la chaudière si elle était calme.

Cette bouteille porte d'abord trois robinets également distants ; celui du milieu est à la hauteur du niveau d'eau normal, le robinet supérieur indique t7'op d'eau, le robinet inférieur indique un manque d'eau.

Ces trois robinets donnent donc un premier moyen de s'assurer du niveau de l'eau. Mais, en outre, la bouteille porte un tube de niveau d'eau, B. C'est un tube en cristal placé verticalement, et mis en communication, par sa partie supérieure, avec le haut de la bouteille, et par sa partie inférieure avec le bas. Le niveau de l'eau y est le même que dans la bouteille et par suite que dans la chaudière.

On peut contrôler le niveau de l'eau dans la chaudière, par un indicateur à flotteur.

Cet appareil connu sous le nom de flotteur Chaudré se compose d'un tube métallique, soudé par sa partie extérieure dans un bouchon vissé sur une tubulure fixée sur la chaudière. Une tige en acier soudée dans l'intérieur du tube vient fermer ce dernier et fait coi-ps avec lui ; aucune fuite de vapeur ne peut donc avoir lieu.

Un flotteur suit les variations du niveau de l'eau, dans laquelle il est en partie plongé, et transmet ses oscillations à une tige qui entraîne, en le faisant fléchir, un tube métallique servant d'obturateur. Cette oscillation se reproduit à l'extrémité supérieure de la

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

tige, qui la transmet cà son tour à une ai- une soupajje et la >apeur s'échappe par euille.

b'ig. 91. — Sifflet d'alarme.

Cet appareil porte un sifflet d'alarme, qui

l'onctionne lorsque l'eau descend au-des- 1 Fig- 93. - lojecteur Giffard (forme verlicale).

sous d'un certain niveau ; la tige ouvre j le sifflet. Le chaufteur est ainsi averti

Fig. 92. — lujecteur Giffard (forme horizontale).

du manque d'eau dans sa chaudière. | Du reste, le c/'a/rt/vj?/' est un organe

jugé indispensable à toutes les chaudières à vapeur. La figure 91 représente le sifflet d'alarme ordinaire, qui fonctionne par le

courant de A apeur venant frapper la tranche d'une cloche métallique très sonore et dont il doit être fait usage en cas d'accident,

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

u lors de la mise en marche ou de l'arrêt j u moteur d'une usine.

Nous avons maintenant à examiner comaent on maintient constant le niveau de eau dans la chaudière. On se sert, pour et usage, de deux appareils distincts :

1° Injecteurs d'eau;

2" Pompes d'alimentation ;

Injecteurs. — L'injecteur est l'appareil si ngénieux imaginé par P. Giffard, et qui fit poque dans l'histoire de la machine à vaeur. Nous représentons en coupe cet appaeil dans la figure 92 (page 97). Il se comose, comme on le voit :

1° D'un volant A, servant à manœuvrer [ne tige de bronze à vis, terminée par un ône à son extrémité ;

2''D"une capacité cylindrique enbronze, C;

3° D'un robinet d'arrivée de vapeur, D, d'un uyau d'aspiration de l'eau, V, d'un tuyau de urge ou de trop-plein, L, enfin d'une boite

clapet, S, qui empêche l'eau de sortir du générateur, quand l'appareil est au repos.

Voici comment fonctionne l'appareil , »our produire l'alimentation constante de a chaudière d'une machine à vapeur. On ommence par tourner le volant A, de malière à ce que le cône de bronze porte bien ur son siège. On ouvre alors le robinet de apeur, D. Puis on ramène, au moyen du vomt A, la tige en arrière, jusqu'à ce qu'il ne orte plus d'eau par le conduit L. Il arrive lors un moment où la force vive du mémge d'eau et de vapeur est telle qu'elle sou- ^ve le clapet S, et rentre dans la chaudière.

On voit que le principe de l'injecteur riffard, c'est de communiquer à un mémge d'eau et de vapeur ime force vive ille que ce mélange, agissant de dehors en

edans, puisse exercer, sur un clapet fixé

la chaudière, une pression plus grande

ue celle qu'exerce la vapeur contenue

ans cette chaudière de dedans en dehors.

La figure 94 représente le type primitif

de l'injecteur Giffard, que construisent en core aujourd'hui MM. Flaud et Cohendet, à Paris. Il est horizontal, comme chacun le sait.

On donne quelquefois à cet appareil une forme verticale. Nous représentons (fig. 93, page 97) l'injecteur Giffard vertical. On reconnaît à la seule inspection de cette figure le même appareil, mais disposé dans le sens vertical.

Depuis son invention, qui remonte à l'année 1860, l'injecteur Giffard a reçu divers perfectionnements, pour éviter certains inconvénients qui étaient inhérents à son emploi. Ces inconvénients sont :

1° d'exiger un réservoir où l'eau soit en charge pour alimenter, c'est-à-dire de ne pas pouvoir aspirer l'eau sans aucune pression ; 2° de ne pouvoir injecter l'eau d'alimentation à une température dépassant + 40" centigrades.

Les plus employés des nouveaux injecteurs construits depuis Giffard sont : l'injecteur Kœrting et les injecteurs de vapeur d'échappement, qui sont en même temps de véritables condenseurs.

Pompes d'alimentation. — Les pompes alimentaires sont de deux sortes : les unes sont mues par la machine elle-même, et sont généralement placées à côté du condenseur (voir le dessin de la coupe de la machine de Watt dans les Me?'vezlies de la science) [i).

La deuxième espèce de pompes alimentaires comprend les pompes mues par un moteur spécial : elles sont désignées dans l'industrie sous le nom générique de petitschevaux. Elles ont l'avantage, sur les pompes mues par la machine motrice, de pouvoir alimenter la chaudière quand même la machine est arrêtée.

Les plus répandues de ces petites pompes sont les modèles créés par MM. Belloville, Tangye, Thirion, etc.

(1) Tome I, page 128 (fig. 68).

La pompe Belleville est représentée dans îa ligure ci-dessus.

Manomètres. — Il importe de s'assurer constamment que la pression à l'intérieur du générateur ne dépasse pas celle pour laquelle il a été construit. On se sert, pour cet usage, de manomètres. Les manomètres métalliques sont aujourd'hui exclusivement employés.

Nous donnons (fig. 96) le dessin d'un manomètre. Cet instrument se compose d'un

Fig. 9G. — IMuuometre uictullique.

tube élastique dans lequel agit la pression de la vapeur. L'une des extrémités du tube est fixe, l'autre est reliée à une aiguille dont la pointe se meut sur un cadran gradué. Les chiffres du cadran expriment la pression en kilogrammes par centimètre carré.

Manomètres enregistreurs. — Ces instruments ont pour but de permettre de contrôler le travail du chauffeur en inscrivant à chaque instant la pression de la vapeur.

Nous donnons (fig. 97) le dessin d'un manomètre enregistreur à cadran construit par Mi\I. Broquin^ Muller et Roger.

Cet appareil se compose des différentes pièces, tube, aiguille, cadran divisé, d'un

Fiy. 97, — Maiioiiiètre enregistreur.

manomètre ordinaire, dans la boîte duquel se trouve placé un mouvement d'horlogerie, entraînant dans sa rotation un cadran horaire sur lequel une pointe traçante vient décrire une courbe. La courbe ainsi tracée permet de contrôler les différentes pressions

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A YAPEUR

indiquées par le manomètre et de connaître les instants oîi les variations se sont produites.

Sur le cadran horaire se trouvent imprimés à l'avance : 1° des circonférences concentriques qui i-eprésentent les pressions 0, 1, 2... correspondant à celles du manomètre ;

2" Une série d'arcs de cercle perpendiculaires aux circonférences et qui figurent les différentes heures du jour et de la nuit avec leurs divisions.

L'aiguille indicatrice et le traceur étant fixés sur le même axe, tous leurs mouvements sont solidaires, et par suite, les pressions indiquées sur le cadran seront exactement transcrites. On a donc un contrôle exact ; d'autant plus que toutes les pièces étant renfermées dans une enveloppe fermée par un cadenas, il n'est pas possible au chauffeur ou au conducteur de la machine de fausser les indications du contrôleur.

La figure 98 représente un autre manomètre enregistreur, traçant les diagram-

mes des pressions pendant une semaine.

Soupapes de sûreté. — Pour s'assurer que la pression dans la chaudière ne montera jamais au-dessus d'une certaine limite, on emploie les soupapes de sûreté.

Nous donnons (fig. 99) le dessin d'une soupape de sûreté système Dulac construite par MM. Broquin, Muller et Roger, qui présente quelques avantages sur les soupapes anciennement employées.

Cette soupape se compose des organes de la soupape ordinaire, décrits dans les Merveilles de la science, et d'un compensateur, formé d'un tronc de cône, A, dont la petite base forme la soupape et dont la grande émerge au-dessus d'un ajustage conique divergent, B. Voici comment cette soupape fonctionne :

Quand la pression atteint, dans le générateur, la limite voisine de celle indiquée par le timbre, la soupape se soulève lég èrement ; puis, si cette pression augmente, le soulèvement s'accentue progressivement, jusqu'à

Fig. 93. — Soupape de sûreté système Dulac.

provoquer une ouverture suffisante pour limiter la pression. Si rien ne modifie le régime du générateur, la soupape reste soulevée de la quantité strictement nécessaire pour évacuer le volume de vapeur en excès.

Si la consommation de vapeur augmente ou si la production diminue, la soupape se ferme graduellement, et la pression se trouve ramenée à la limite qui a précédé le soulèvement.

Conducteur de vapetir. — On transmet la vapeur de la chaudière à la machine à l'aide d'une conduite. Cette conduite se compose d'une suite de tuyaux en fonte, en fer, ou en cuivre enveloppés de corps isolants, afin d'empêcher la déperdition de la chaleur et la condensation de la vapeur. On emploie à cet effet différents procédés d'isolement. Le plus simple consiste à entourer les conduites de plaquettes en bois ou en liège. Mais ces corps se carbonisent assez rapidement. On emploie également de la paille, qu'on enveloppe avec des torchons. Mais la paille présente le même inconvénient que le bois et le liège.

On emploie beaucoup, dans le même but, des mastics dits calorifuges^ composés de paille hachée et de terre glaise. Mais la

meilleure manière d'empêcher le refroidissement des conduites consiste à entourer la conduite de vapeur de tuyaux en tôle ou en fonte. La couche d'air ainsi emprisonnée conduit très mal la chaleur, et empêche tout refroidissement.

Prise de vapeur. — Sur le haut de la chaudière existe une prise de vapeur. Cette prise de vapeur est fermée par une valve, car les

Fig. 100. — Peet-valve.

robinets ne conviennent plus pour des conduites dont le diamètre est considérable. Nous donnons (fig. 100, 101) le dessin

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

l'une valve très employée aujourd'hui, et connue sous le nom de Peet-valve.

Dans cet appareil, la fermeture s'opère !ui moyen de deux disques plans parallèles, et d'un coin qui se trouve entre eux, et les oblige toujours à s'appliquer sur le ieux faces tournées, leur servant de sièges

Fig. 101. — Pcet-valve.

iCs disques sont guidés par des rai

latérales, disposées de façon à éviter tout frottement, pendant la manœuvre de la valve entre ces disques et leurs sièges.

L'étanchéité parfaite est assurée, et la vapeur rencontre devant elle un passage droit, ce qui évite les pertes de pression

Compensateur de dilatation. — Pour compenser la dilatation qui se produit par suite du passage de la vapeur dans des conduites qui peuvent être très longues, on emploie des compensateurs de dilatation.

Le système le plus simple et le plus pratiqvie consiste à replier le tuyau en forme d'S.

Purgeurs. — Malgré toutes les précautions que Ton prend, une partie de la vapeur se condense pendant le trajet. Il faut se débarrasser de cette eau de condensation. On jiurge la conduite à l'aide d'appareils automatiques.

Nous donnons (fig. 102, 103) le dessin d'un purgeur automatique à soupape, du système Légat, construit, à Paris, par MM. Broquin, Muller et Roger.

Fig. 103. — Purgeur Légat (plan).

Il se compose :

1° D'un robinet R, et d'une conduite A, amenant la vapeur et l'eau de condensation ;

2° D'inie conduite B, pour la sortie de l'eau condensée;

3° D'une grille, C en tôle perforée, servant à retenir les impuretés qui peuvent être entraînées par la vapeur.

D est un tampon pour le nettoyage et la visite de l'appareil. Un flotteur en tôle d'acier, F, actionne la soupape équilibrée S. Un bouchon H permet de surveiller et de roder cette soupape sur son siège. Un levier L relie le flotteur à la soupape.

Voici, maintenant, comment fonctionne l'appareil. La vapevir et l'eau de condensation arrivant par la tubulure A pénètrent dans l'appareil, après avoir traversé la grille en tôle perforée, C. L'eau s'élève alors dans la cuve en fonte, et il arrive un moment où, le flotteur se trouvant soulevé, la soupape équilibrée S s'ouvre et l'eau de condensation s'écoule par la tubulure de sortie B. La soupape S étant constamment noyée, il ne peut y avoir aucune fuite de vapeur.

Détendeur de vapeur. — On peut avoir besoin de produire, pour certaines raisons, la vapeur dans la chaudière à une pression

supérieure à celle à laquelle on l'emploie dans la machine. On emploie alors un détendeur de vapeur.

Nous avons donné la description du détendeur Belleville, dans le chapitre consacré aux chaudières inexplosibles. Nous donnons (fig. 104 et 105) le dessin d'un détendeur, système Légat.

Il se compose d'une capacité sphérique 0, constituant le corps du détendeur. La vapeur arrive par la tubulure E, et sort par la tubulure S. Une membrane métallique extensible M joue le rôle de piston sensibilisateur de la pression et aussi le rôle de presse-étoupe, dont elle évite le frottement et les fuites. D est ime soupape équilibrée, jouant le rôle d'obturateur; elle est reliée à la membrane M, qui lui communique le mouvement, par l'efTet de la pression de la vapeur détendue.

F est une tige centrale reliant l'obturateur à la membrane. H est un chapeau recouvrant la membrane, et servant à la fixer au corps du robinet 0. Des ressorts-balances G, G', équilibrent l'action de la pression extérieure sur la membrane. Ces ressorts agissent par l'intermédiaire des leviers entretoisés B,B'. On règle la tension des ressorts à l'aide d'un volant A', suivant la pression à laquelle on veut obtenir la vapeur détendue.

SUPPLÉMENT A LA MACHINE A VAPEUR

lOo

Fig. IJi.

Détendeur à vapeur, système Légal.

Vi'j. 115.

Voici comment fonctionne l'appareil. La I verse, si la pression diminue en E, ou si le

vapeur arrive par l'orifice E, pénètre dans le corps du robinet 0, où elle se détend, et agissant alors sur la membrane M, elle tend à faire fermer la soupape D, maintenue ouverte par la tension de deux res- ^sorts. Si la pression augmente en E, et par suite en 0 ; ou si le débit de la vapeur diminue en S, ce qui entraîne, par suite, inie lugmentation de pression, l'action sur la membrane M augmente, la tension des ressorts est vaincue, et la soupape tend à se fermer, diminuant ainsi l'arrivée de la vapeur et rétablissant l'équilibre. Il se produit donc une série de mouvements anaogués à ceux d'une balance, et la vapeur détendue se maintient constamment, en S, à la pression pour laquelle les ressorts ont été réglés, au moyen du volant A'.

Le même effet se produit d'une façon ins. r. I.

débit augmente en S; dans ce cas, la soupape D tend à se rouvrir, pour rétablir l'éiiuilibre.