Chaodière à bouilleurs

La figure 58 représente une chaudière de cette espèce. AA est le corps de la chaudière principale; BB, l'un des deux bouilleurs; C, C, les gros tubes qui établissent la communication entre l'un des bouilleurs et la chaudière principale. 11 faut ajouter que la chaudière est munie d'un second bouilleur, qui n'est pas visible sur notre dessin.

La figure 59 représente une chaudière à bouilleurs établie dans son fourneau et munie de tous ses accessoires, tant pour la chaudière elle-même que pour le foyer. Une coupe longitudinale du fourneau permet de voir la chaudière dans le sens de sa longueur.

F,g, 5y. — Chaudière à bouiUeuri placée. dam lefournMU.

A [fig. 59) est le corps de la chaudière; BB, l'un des deux bouilleurs ; D, une cloison horizontale qui règne dans toute la longueur du fourneau à la hauteur des bouilleurs. Trois cloisons verticales, disposées couire

\^n tnlprji i:, divijïent en trois compartiments iMptêtÂi qui reste libre entre cette cloison hotirouMv i!t U partie inférieure du corps de \n f:hafidi^re.

Voici maintenant quelle est la marche de ht ttHWfne qui doit venir se mettre successivement en contact avec toutes les parties de h nurhre externe de la chaudière. Sortant An foyer E '/îy. 59), la flamme se rend d'àhftTi\ dans le conduit F, et se dirige du fond du fourneau à la partie postérieure de h chaudière ; elle passe de là dans le comf»artiment G, c'est-à-dire au-dessous du corps principal de la chaudière. Arrivée à Textrémité de ce conduit G, elle se divise en deux parties et retourne à la partie postérieure ^^ la chaudière en passant par des conduits latéraux, qui portent le nom de car- '•^«uar. Enfin, à la sortie descarneaux, la flamme se rend dans la cheminée L. Un repstre M, équilibré par un contre-poids, a pour (onction de fermer ou d'ouvrir plus ou wioîns complètement le tuyau de la cheminée, et, par conséquent, de modérer ou d'activer le tirage, c'est-à-dire l'appel de l'air pour l'entretien de la combustion.

La figure 60 montre une coupe verticale de la chaudière A et des bouilleurs BH, BH, placés dans le fourneau G, au-dessus ^^- du foyer F.

jÉMk On donne aux chau-

I ^rî^i dières une longueur qui est cinq à six, et quelquefois jusqu'à dix fois leur diamètre. L'expérience a montré que ce diamètre intérieur ne doit jamais dépasser 1 mètre. Lorsque

Kîe. 60. la quantité de vapeur ainsi

Uiipc de la chaudière. j .. ^ - ^n

produite est msuffisante

pour l'effet mécanique que l'on veut produire, au lieu d'augmenter le diamètre de la

chaudière, on préfère en employer plusieurs. C'est, comme nous le verrons, le cas des bateaux à vapeur.

Les chaudières et les bouilleurs peuvent être construits en fonte, en cuivre ou en tôle. Appliquée à la construction des chaudières, la fonte ne donne que de mauvais résultats ; aussi l'usage des chaudières de ce genre est-il interdit à bord des bateaux, et l'on n*en construit même qu'un très-petit nombre pour les machines destinées à fonctionner sur terre ; car, par suite de la faible résistance de la fonte, on est obligé de leur donner beaucoup plus d'épaisseur qu'aux chaudières de tôle, et leur prix devient ainsi de fort peu inférieur à celui de ces dernières.

Les chaudières de cuivre ont été longtemps em ployées par nos constructeurs ; mais Tépaisseur qu'il faut donner au cuivre laminé, et qui est égale à celle que devrait avoir la chaudière si elle était de tôle et de fer, augmente de beaucoup leur prix ; aussi ne sont-elles guère employées que lorsque les eaux d'alimentation sont très-corrosives et détruiraient rapidement le fer.

La tôle est donc à peu près uniquement employée aujourd'hui pour la construction des chaudières. La grande ténacité du fer et le prix peu élevé de ce métal lui assurent, sous ce rapport, des avantages que rien ne peut contre-balancer, surtout lorsque les houilles sont peu sulfureuses, et ne sont pas, par conséquent, de nature à altérer le métaL

Lorsque l'eau a été entretenue pendant quelques semaines, en ébuUition dans une chaudière, elle y dépose, par le fait de son évaporation, un sédiment terreux. Les eaux dont on se sert pour alimenter les chaudières, tiennent toujours en dissolution une quantité plus ou moins grande de sels formés d'un mélange de sulfate de chaux et de carbonate de chaux. Par l'effet de la concentration, ces sels finissent par se déposer contre les parois de la chaudière. Or, la présence de cette croûte terreuse à l'intérieur du générateur, offre des inconvé-

MACHINE A VAPEUR

nients de plus d'un genre. Comme, par son interposition, elle empêche le contact immédiat de Teau et du métal, elle retarde la transmission de la chaleur, dont elle absorbe une partie à son profit. Elle peut, en outre, occasionner Taltération de la chaudière, parce que la partie qui se trouve ainsi recouverte s'échaufle à une température assez élevée pour déterminer Foxydation du métal, et par conséquent sa destruction. Enfin, la présence de ces sédiments devient souvent la source d'un danger des plus graves, car elle peut aller au point de provoquer l'explosion de la machine. Lorsqu'en effet, cette sorte d'enveloppe pierreuse a fini par se former au fond d'une chaudière, il peut arriver que, par suite de la dilatation inégale que la croûte terreuse et le métal qu'elle recouvre, éprouvent par l'action de la chaleur, cette croûte vienne subitement à se déchirer. L'eau qui existe dans la chaudière se trouve dès lors mise subitement en contact avec une surface métallicpie chauffée à une température excessive; et il se forme aussitôt une quantité de vapeur tellement considérable, qu'elle peut déterminer une explosion.

On était forcé autrefois de nettoyer le générateur tous les quinze à vingt jours, afin d'enlever ces dépôts terreux. Mais comme ils adhéraient très-fortement au métal, il fallait les attaquer avec des instruments d'acier; ce qui n'était pas sans nuire à la chaudière. Aujourd'hui, au lieu d'enlever ce sédiment, une fois formé, on empêche sa production. Le moyen employé pour cela, consiste à placer dans la chaudière, différents corps étrangers, sur lesquels les sels calcaires viennent se déposer, au lieu de s'attacher aux parois du métal. Tel est l'effet que produisent les raclures de pommes de terre ou le son, que, dans beaucoup d'usines, on mêle à l'eau du générateur.

Cependant, comme ces corps ont Tinconvénient de faire mousser le liquide, qui quelquefois, passe jusque dans l'intérieur des tubes de vapeur, on se sert plus généralement aujour-

d'hui, d'argile délayée dans l'eau, qui s'oppose à l'agrégation des dépôts terreux.

Des fragments de verre, des rognures de fer-blanc, de tôle ou de zinc, par leur mouvement continuel au sein du liquide, et contre les parois du générateur, peuvent aussi prévenir les incrustations.

Grâce à l'emploi de ces divers moyens, on empêche les sels terreux de se précipiter en couches continues et adhérentes, et l'on obtient un dépôt boueux qui n'adhère point à la chaudière. 11 suffit dès lors, de vider celle-ci tous les quinze à vingt jours, pour chasser l'eau vaseuse qui en occupe le fond.

Appareils de sûreté, — Les accidents nombreux et les malheurs auxquels ont donné lieu les explosions, autrefois trop fréquentes, des chaudières à vapeur, ont naturellement éveillé toute la sollicitude des mécaniciens. Les différents appareils de sûreté dont la loi impose sagement la nécessité à nos constructeurs, con»* tituentundes systèmes les plus importants de ces machines. Nous les examinerons avec soin. Cependant, avant d'indiquer les moyens efficaces que l'on oppose à l'explosion des chaudières, il est nécessaire de signaler les causes principales de ce redoutable phénomène.

Si l'épaisseur des parois du métal est insuffisante pour supporter l'effort de la vapeur, on conçoit aisément que, cédant à la pression intérieure qu'elle éprouve, la chaudière se déchire dans une de ses parties, et donne tout d'un coup issue à la vapeur. De là une première cause d'explosion. Aussi l'ordonnance royale qui régit la construction et l'installation des machines à vapeur, fixe-t-elle avecsoinl'épaisseur à donner au métal d'une chaudière, selon les pressions qu'elle doit subir.

Cependant l'explosion n'est presque jamais due à un défaut de résistance du métal. Dans le plus grand nombre des cas, elle provient de ce que certaines parties de la chaudière, accidentellement portées à une température excessive, se sont trouvées tout d'un coup en coniact avec l'eau. Si, par exemple, le niveau intérieur du

Teau Tient, par un défaut de surveillance, à baisser dans le générateur, de telle sorte que Peau n*occupe que la moitié ou le tiers de la hauteur qu'elle doit y occuper, ces portions du métal, léchées par la flamme du foyer, peuTent s'échaufier au point de rougir; et si, par un accident quelconque, une certaine quantité d'eau vient alors à être projetée contre ces parois rougies, l'explosion de la chaudière est inévitable.

Elle est inévitable pour deux motifs. Le premier tient à la formation subite d'une masse considérable de vapeur qui prend naissance par suite du contact de l'eau avec la partie surchauffée du métal. Cette masse de vapeur qui se forme brusquement, par la pression considérable qu'elle provoque tout d'un coup, produit sur la chaudière l'effet d'un vix)lent coup de marteau et détermine sa rupture. En second lieu, le refroidissement presque instantané qu'éprouve le métal rougi, amène dans sa constitution physique, une modification moléculaire qui le rend beaucoup plus fragile et facilite sa déchirure.

L'explosion d'une machine à vapeur donne lieu à des phénomènes mécaniques extraordinaires, dont la puissance serait difficile à expliquer si l'on ne considérait que la seule action de la vapeur qui se trouve dans la chaudière au moment de sa rupture. Des murs renversés, des poutres énormes projetées à des distances considérables, la dévastation des usines, et toutes les scènes de destruction et de mort qui accompagnent ce terrible phénomène, ne pourraient être déterminées par la seule expansion de la vapeur contenue dans la chaudière. Ce qui ajoute à cette première cause, une source plus puissante et plus réelle de dangers, c'est la vaporisation subite de la majeure partie du liquide qui existe dans la chaudière au moment de l'explosion. Cette eau, chauffée à un degré bien supérieur à celui de l'ébullition, se trouvant tout d'un coup, efi contact avec l'atmosphère, se vaporise en grande partie d'une manière instanta-

née, et la quantité énorme de vapeur qui se trouve ainsi brusquement engendrée, peut donner naissance à ces effets désastreux que l'on n'observait que trop fk)uvent aux premiers temps de l'emploi des machines à vapeur.

Les appareils de sûreté qui servent à prévenir ces effrayants phénomènes, sont de deux sortes. Les premiers sont destinés à se mettre à l'abri des pressions trop considérables que la vapeur pourrait acquérir : la soupape de sûreté, les plaques fusibles^ le manaméire^ remplissent ce premier objet. Les seconds sont destinés à régulariser l'alimentation de la chaudière, de telle sorte que l'eau se trouve toujours maintenue dans son intérieur à un niveau convenable.

La soupape de sûreté que Papin imagina en 1688, pour son digesteur, et que Désaguliers appliqua en 1717, à la machine de Savery, d'après la proposition de Papin, est un appareil admirable pour la simplicité et l'efficacité de son action. lia pour but de prévenir rexplosion de la chaudière, en offrant une issue à la vapeur dès que la pression de cette Tapeur s'y élève au delà des limites auxquelles le métal pourrait résister.

Le principe sur lequel repose le rôle préservateur de cet instrument, est des plus simples. La vapeur contenue dans une chaudière, exerce une pression égale sur tous les points de ses parois. Si donc on pratique sur un point quelconque de sa surface une ouverture circulaire, et qu'on ferme exactement cet orifice avec une plaque métalUque mobile, cette plaque pourra être repoussée de bas en haut par l'action de la vapeur intérieure. Or, si l'on place sur cette plaque mobile, un poids exactement équivalent à la pression que la chaudière éprouve lorsque la vapeur se trouve portée au degré de tension qu'elle ne doit jamais dépasser, cette plaque sera soulevée dès que la vapeur aura atteint ce degré de pression. Comme les poids employés pour comprimer la plaque, seraient trop lourds ou d'un

MACHINE A VAPEUR

ajustement difficile, au lieu de les déposer simplement sur Touverture, on presse la plaque par l'intermédiaire d'un levier du genre des romaines, qui permet, à l'aide d'un poids médiocre, de contre-balancer les plus fortes pressions.

La soupape de sûreté est représentée dans la figure 61. A est la soupape qui ferme un tuyau vertical communiquant avec la chaudière, et qui par conséquent ferme la chaudière elle-même. Cette soupape est maintenue au moyen d'un levier BC, qui repose sur

Pig. Cl. — Soupape de sûreté.

elle au point D, et qui est mobile, grâce à une charnière, autour du point fixe C. Un poids est suspendu à l'extrémité B de ce levier. Ce poids a été calculé de manière à exercer sur la soupape une pression égale à celle qu'elle éprouverait de la part de la vapeur lorsque sa force élastique serait arrivée au terme qu'elle ne doit jamais dépasser.

Si la pression de la vapeur atteint accidentellement jusqu'à ce degré, elle soulève la soupape. Dès lors, une partie de la vapeur s'échappe dans l'air, et la pression intérieure se trouve ramenée, dans l'intérieur de la chaudière, à ses limites normales. Cette limite une fois atteinte, la soupape se referme et prévient ainsi une émission de vapeur devenue inutile.

La figure 62 montre la soupape de sûreté seule, c'est-à-dire débarrassée du levier de pression qui pèse sur elle, pour la maintenir en place sur l'orifice de la chaudière. On voit

qu'elle se compose de trois ailettes saillantes supportées par un chapiteau, lequel produit l'occlusion de la chaudière.

Les dimensions de la soupape de sûreté sont fixées avec beaucoup de soin par le règlement d'administration de 1843, qui exige que chaque chaudière à vapeur soit munie de deux appareils de ce genre, dont un doit se trouver constamment sous une clef et hors de la disposition du mécanicien (1).

La soupape à plaque mobile serait un appareil irréprochable par la commodité, la simplicité, la certitude de son action, si les ouvriers chargés de la conduite des machines ne pouvaient, avec une facilité désespérante, annuler ses avantages. On comprend, en effet, qu'il suffit d'augmenter le poids qui ferme la soupape, pour empêcher cette soupape de s'ouvrir sous la pression calculée par le constructeur. Si, au poids de 10 kilogrammes, par exemple, que porte le levier, on ajoute un poids de 1 ou 2 kilogrammes, la vapeur ne pourra soulever la plaque mobile que lorsqu'elle aura gagné en puissance dans une proportion correspondante.

C'est ce que font trop souvent les ouvriers chargés de diriger les machines. Tout le monde a vu, sur un bateau à vapeur, le mécanicien, quand il veut obtenir une plus grande vitesse, attacher à l'extrémité du levier un marteau, un morceau de fer ou un poids. Lorsque deux bateaux en concurrence se rencontrent faisant la même route sur une de nos rivières, c'est ainsi que débutent les mécaniciens en entamant la lutte. Pour mettre la soupape de sûreté à l'abri de la main des ouvriers, les règlements exigent, avons-nous dit, que l'une des deux soupapes dont la chaudière est munie soit placée dans une boite fermant à clef; mais cette sage prescription n'est pas toujours suivie.

(1) Aucune chaudière oe peut être employée avant d*a?olr été essayée à froid, au moyen d'une presse hydraulique, sous une pression triple de celie qu'elle doit supporter. Cet essai est vérifié par les soins de l'ingénieur du départemo.it.

Outre la soupape de Papin, les chaudières à vapeur sont quelquefois munies d*un appareil de sûreté fondé sur un principe tout différent : c'est Isi plaque, ou rondelle fusible.

La plaque fusible est un petit disque de métal qui bouche hermétiquement un trou pratiqué sur un point quelconque de la chaudière. Ce disque est composé d'un alliage d'étain, de bismuth et de plomb, dans des proportions telles qu'il puisse entrer en fusion dès qu'il se trouve soumis à un degré de température supérieur à celui que présente la vapeur quand elle a atteint la pression extrême que la chaudière peut supporter.

Le principe sur lequel repose l'emploi des rondelles fusibles, est important à connaître. La pression qu'exerce la vapeur d'eau, dépend de sa température ; et les pressions qui correspondent aux différentes températures de la vapeur, ont été déterminées expérimentalement de la manière la plus précise. D'après les tables de la force élastique de la vapeur d'eau, drossées par les soins de l'Académie des sciences de Paris, on sait qu'à la température de 100 degrés, la force élastique de la vapeur équivaut au poids d'une atmosphère ; — qu' une température de 112 degrés correspond à une force élastique d'une atmosphère et demie, — une température de 122 degrés à deux atmosphères, — une température de 145 degrés à quatre atmosphères, etc. D'après cela, la connaissance de la température de la vapeur contenue dans une chaudière, doit suffire pour indiquer la force élastique dont jouit cette vapeur, ces deux termes étant liés entre eux d'une manière invariable.

Si donc on prépare, par le mélange de certains métaux, un alliage tel qu'il entre en fusion à la température que la vapeur ne doit jamais dépasser, et que l'on ferme, avec une plaque composée de cet alliage, un orifice pratiqué sur la chaudière ; dès que la vapeur aura dépassé la pression normale assignée par le constructeur, la température de cette vapeur s'étant accrue d'une manière corres-

pondante, déterminera la fusion de l'ail la chaudière se trouvera ainsi ouvei offrira à la vapeur une libre issue.

Fondées sur des faits physiques d'une e tuderigoureuse, les rondelles fusiblessenr offrir un moyen certain de prévenir l'exp! des chaudières. L'expérience a prouvé c dant qu'elles atteignent rarement le bu posé, et qu'elles présentent dans leur e de très-grandsinconvénients. Gommerai avant de fondre et de couler, commenc se ramollir, il offre, à la limite de U rature qui avoisine son point de fusioi résistance beaucoup moindre à l'effort vapeur, et il arrive souvent, par suite fait, que la rondelle cède à la pression de peur, lorsque cette vapeur est encore bic des limites prévues. On a obvié en p cet inconvénient en serrant la rondelle 1 entre deux toiles métalliques à mailles et qui la maintiennent de manière à pr son affaissement.

Un autre inconvénient plus difficile à < c'est que la rondelle fusible, quoique p] la partie supérieure de la chaudière, fi s'encroûter des dépôts qui proviennent d< porationdel'eau.Cesdépôtss'attachentà face, et la recouvrent d'une enveloppe te qui retarde la transmission de la chai l'empêche d'entrer en fusion au degré ci

Les rondelles fusibles présentent un d inconvénient, qui est de beaucoup 1 grave. Lorsque, la vapeurayantdépaaséi chaudière, ses limites normales, la plaqi talliqueestentrée en fusion, toute laTapc se trouvait contenue dans la chaudiè] chappe aussitôt dans l'air. L'exploaioo vrai, est ainsi prévenue ; mais la march machine est du même coup arrêtée, puii chaudière est ouverte et cesse d'enToyei peur dans le cylindre. Il faut, <te toute site, remplacer la plaque fiisible, rem] nouveau la chaudière d'eau et la chi Dans bien des cas, ce n'est pas sans de j inconvénients que l'action de la machin

MACHINE A VAPEUR

Plg. 63. — Machine à vapeur sans condenseur, à cylindre Tertical.

être ainsi suspendue. Dans un bateau à vapeur, près des côtes et au moment d'entrer dans le port, Tabsence subite du moteur constituerait un danger très-sérieux.

Là est le vice capital et tout à fait irrémédiable,desappareilsde sûretécomposés de métaux fusibles. La soupape dePapin est exempte de cet inconvénient ; car, dès qu'elle a donné issue à la vapeur dont l'excès de force élastique menaçait de compromettre l'appareil, elle retombe, ferme de nouveau la chaudière, et la vapeur, ainsi ramenéeà la tension convenable, poursuit l'effet de son action motrice.

En raison de ces divers inconvénients, les plaques fusibles sont aujourd'hui abandonnées. En France, les règlements d'administration exigeaient autrefois, l'adjonction à toutes les chaudières à vapeur, de deux plaques fusibles de dimensions inégales ; depuis quelques années cette prescription a été levée, r

Nous pouvons cependant signaler une excellente applicationr des plaques fusibles pour empêcher les coups de feu, en cas de manque d'eau dans les chaudières. On place dans un orifice pratiqué au fond de la chaudière, audessus du foyer, un bouchon de plomb ou

IG

d'alliage fusible. Si, par un accident quelconque, ou par la négligence du mécanicien, la chaudière est à sec, le bouchon entre en fusion ; alors le peu d'eau qui reste au fond de la chaudière tombe dans le foyer et éteint le feu.

Manomètre, — Le moyen certain de prévenir les dangers résultant de Taugmenlation accidentelle de la pression de la vapeur, c'est de pouvoir s'assurer à tout moment, de l'état exact de la tension que possède la vapeur. L'appareil destiné à donner à chaque instant au mécanicien l'indication et la mesure de la pression qui s'exerce à l'intérieur de la chaudière, porte le nom de manomèti^e.

Le manomètre employé dans la plupart des machines à vapeur, consiste simplement en un long tube de verre ouvert par ses deux bouts, plongeant dans un réservoir de mercure, qui communique luimême avec la vapeur contenue dans la chaudière. Lorsque la pression intérieure ne dépasse pas une atmosphère , le mercure s'élève à la même hauteur dans le réservoir et dans le tube. Si elle est de deux atmosphères, le mercure s'élève à 0",76 de hauteur, d'après les principes connus sur la mesure de la pesanteur de l'air ; si la pression est de trois atmosphères, il s'élève à deux fois 0'",76 de hauteur, c'est-àdire à 1",52, etc.

Employé sans autre artifice, ce manomètre , dont les indications sont d'ailleurs absolument rigoureuses, aurait un inconvénient praî^ tique : l'excessive longueur que ^ devrait présenter le tube, pour in- Manômètre diquer des pressions de cinq ou six à air libre, atmosphères, porterait l'extrémité de la colonne de mercure à une hauteur telle que le mécanicien ne pourrait la voir commo-

dément. C'est pour obvier à cette difficulté que l'on donne au manomètre à air libre une disposition particulière. Elle consiste à placer à la surface du mercure,un petit flotteurc, suspendu à un (il passant sur une poulie, et équilibré par un contre-poids e. Ce contre-poids se meut en sens contraire du mouvement du mercure ; il se trouve ainsi placé à une hauteur convenable pou r que le mécanicien puisse aisément l'apercevoir. Une échelle graduée, disposée le long du tube rf, exprime les variations de la pression intérieure de la vapeur en atmosphères et en fractions de cet élément. La figure 64 montre cette disposition, qui se comprend à la seule inspection : a est le tube qui met en communication le manomètre avec l'intérieur de la chaudière.

Le mercure du manomètre est exposé à être perdu ou sali. En outre, cet instrument devient d'une longueur excessive quand la pression est considérable, ce qui le rend quelquefois impossible à placer. Un manomètre métallique, découvert par M. Bourdon, remplace aujourd'hui avec avantage, le manomètre à mercure.

Le manomètre à spirale métallique de Bourdon est fondé sur ce fait, que l'expérience a établi, savoir, que quand on met en communication avec la vapeur remplissant une chaudière une spirale de cuivre, mince, creuse et à section ellipsoïdale, la vapeur, en agissant à l'intérieur de ce conduit métallique, tend, par son effort, à redresser ce conduit d'une quantité sensiblement proportionnelle à la pression. D'après cela, si l'on adapte une aiguille à l'extrémité libre de la spirale, cette aiguille indiquera sur un cadran, les degrés d'allongement du métal correspondant à cette pression.

La figure 65 représente le manomètre de Bourdon. Quand la vapeur de la chaudière pénètre dans l'intérieur de la spirale creuse B, la pression qu'elle exerce contre ses parois, gonfle ce tuyau creux, en diminuant l'aplatissement de sa section trans-

MACHINE A VAPEUR

versale. Ce léger gonflement entraine un changement dans la courbure du tuyau, qui

se redresse de plus en plus et d'une quantité sensiblement proportionnelle à la pression.

Par suite de ce redressement, l'extrémité C de la spirale se déplace, et par l'intermédiaire de la tige CD, fait mouvoir Taiguille DEF,

FJg. 65. — Manomètre métal- qui parcourt le calique de Bourdon. ^^^^^ ^^^^ j^ g^^

duation a été faite de manière à représenter la pression en atmosphères et en fractions d'atmosphère.

Comme par son expansion prolongée dans un milieu chaud, le métal du tuyau courbe peut subir des modifications moléculaires capables de fausser ses indications, il est important de s'assurer de temps en temps, du bon état et de Texacte sensibilité de cet appareil indicateur.

Tels sont les moyens de sûreté employés pour prévenir les accidents qui pourraient résulter de l'accroissement accidentel de la pression de la vapeur. Examinons maintenant les appareils mis aujourd'hui en usage pour prévenir les dangers qui résulteraient d'une interruption dans l'alimentation de la chaudière. Ces appareils sont les indicateurs du niveau de Veau elles flotteurs.

Le plus simple et le plus utile des indicateurs du niveau de F eau est un tube de verre vertical nommé tube-jaugey qui communique avec l'intérieur de la chaudière, et qui se trouve fixé contre ses parois à l'aide de deux tubulures de cuivre. L'eau s'élève dans l'intérieur de ce tube transparent à la même hauteur que celle qu'elle occupe dans la chaudière. Le mécanicien a, de cette manière, constamment sou9 les yeux la hauteur que le

liquide occupe dans le générateur. On voit cet appareil dans la figure 57 (page 113), qui représente le foyer ^ les bouilleurs et le niveau deau de la chaudière dune machine à vapeur.

Cependant, comme il est de la dernière importance que le chauffeur connaisse à chaque instant la quantité d'eau qui existe dans la chaudière, on ne se contente pas de ce premier moyen, et l'on met à sa disposition d'autres appareils destinés à lui fournir la même indication. A cet effet, deux robinets, nommés robinets-jauge y sont adaptés à la chaudière en des points peu éloignés de la position que doit avoir constamment le niveau de l'eau. Us sont situés, l'un au-dessus, l'autre au-dessous de ce niveau ; de telle sorte qu'en ouvrant successivement ces deux robinets, le chauffeur doit voir couler de l'eau par le robinet inférieur et de la vapeur s'échapper par l'autre. Comme nous l'avons fait remarquer dans un autre chapitre (page 72), ce moyen était déjà en usage au xvni* siècle, dans la machine de Newcomen.

Le flotteur^ dont l'emploi est obligatoire pour les chaudières à vapeur, est aussi d'invention ancienne. 11 se compose d'un corps quelconque équilibré de manière à surnager l'eau, et qui, placé à la surface du liquide, s'élève ou s'abaisse avec lui. Le mouvement de ce flotteur est rendu sensible au dehors par une tige métallique déliée qui le surmonte verticalement, et qui traverse à frottement, la paroi supérieure de la chaudière. L'extrémité de cette tige se meut sur une échelle graduée, et permet à l'ouvrier de suivre à chaque instant le mouvement de l'eau dans l'intérieur de la chaudière.

L'exposition universelle de 1855 a fait connaître un perfectionnement ingénieux de ces flotteurs. Un aimant, fixé à l'extérieur de la chaudière sur une tige plongeant dans l'intérieur de cette chaudière et à travers ses parois, attire, selon les mouvements d'élévation ou d'abaissement de l'eau, une lame de fer qui sert de flotteur. Une échelle placée 8ur

le trajet de ce corps mobile fait connaître la hauteur que Teau occupe à Tintérieur du générateur.

Les moyens précédents ne peuvent servir à prévenir l'abaissement du niveau de l'eau dans le générateur que tout autant que l'ouvrier y porte attention. Ils deviennent nécessairement inefficaces par suite de sa distraction ou de sa négligence. Aussi les chaudières sont-elles toujours munies d'un appareil nommé flotteur cTalarme^ qui a pour but de réveiller l'attention du mécanicien distrait. Cet ingénieux appareil est représenté dans la figure 66.

FIg. 66. — Flotteur et sifflet d*alarme.

Un flotteur A, se trouve fixé à l'extrémité d'un levier ABC, qui est muni, à son autre extrémité, d'un contre-poids C. Lorsque le niveau de l'eau se maintient dans la chaudière à une hauteur convenable, ce flotteur tient la petite pièce conique a pressée contre l'orifice du tube vertical 6, et ferme ainsi, en ce point, le générateur. Mais si, par suite d'un défaut d alimentation de la chaudière, l'eau vient à baisser, le flotteur la suit dans son mouvement, et l'orifice a se trouve ainsi débouché ; la vapeur s'échappe donc aussitôt par l'issue que lui présente le tuyau ab. Ce jet de vapeur s'élance par l'ouverture annulaire cc^ et ren-

contrant le timbre métallique d par «on contour aigu, il le met aussitôt en vibration et fait entendre un coup de sifflet qui trahit le défaut de surveillance du chauffeur.

Ces précautions si multipliées pour entretenir d'une manière régulière et constante, l'alimentation du générateur, peuvent paraître superflues, quand on se souvient que cette alimentation se fait d'une manière continue, au moyen d'une pompe mise en mouTemeiit par la machine elle-même, et dont les dimensions sont calculées de telle sorte qu'elle refoule dans la chaudière une quantité d'eau à peu près correspondante à celle que Tévaporation fait disparaître. Mais le jeu de cette pompe peut être sujet à quelque dérangement, et c*est afin que l'ouvrier puisse reconnaître si elle fonctionne avec la régularité nécessaire, que l'on met à sa disposition les divers moyens qui viennent d'être énumérés pour apprécier la hauteur du niveau de Teau.

Quand le mécanicien s'aperçoit que le générateur renferme une trop grande quantité d'eau, il arrête le jeu de la pompe alimentaire, soit en décrochant la tige qui la rattache au ^ balancier, soit en fermant un robi-

net adapté au tuyau d'aspiration.

Il rétablit le jeu de cette pompe dès que le niveau de l'eau commence à s'abaisser au-dessous de la ligne normale tracée à l'extérieur.

Nous dirons, pour terminer cette description générale de la machine à vapeur, que Ton a l'habitude d'évaluer en nombre de chevaux la puissance de ces machines. Ce moyen de mesure a été employé pour la première fois par Thomas Savery.

On a beaucoup varié sur la valeur de cette unité dynamométrique. Voici quelle est aujourd'hui, en France, sa signification précise. On dit qu'une machine à vapeur est de la force d'un cheval, lorsqu'elle est ca-

MACHINE A VAPEUR

pable d'élever un poids de 75 kilogrammes à 1 mètre de hauteur^ dans une seconde de temps. Une machine à vapeur de dix chevaux, par exemple, est donc celle qui, dans une seconde, peut élever 750 kilogrammes à 1 mètre de hauteur, ou 75 kilogrammes à 10 mètres de hauteur.

Il faut remarquer cependant que cette quantité de travail est bien supérieure à celle que peut produire un cheval. Aussi ce mode d'évaluation est-il plutôt une convention qu'une comparaison fondée sur une appréciation exacte des forces naturelles.

Voici rétymologie, ou, si Ton veut, l'origine, de cette dénomination bizarre de chevalvapeur^ employée pour représenter l'unité dynamométrique des machines à vapeur. Une anecdote rapportée par Tom Richard, dans son Aide-mémoire des ingénieurs^ l'explique comme il suit :

« Ce fut, dit M. Tom Richard, dans la brasserie de Whitebread, à Londres, que Watt fit la première application de sa machine à vapeur. Cette machine devait remplacer un manège destiné à monter de Teau, et le brasseur, voulant obtenir de la vapeur le même effet que de ses chevaux, proposa à Watt de fidre travailler un cheval pendant une Journée de huit heures, et de baser le travail du eheoal''Vaipeur sur le produit du poids de Teau qui aurait été élevé à la fin de la journée par la différence du niveau des réservoirs inférieur et supérieur. Watt accepta le marché. Le brasseur prit alors son meilleur cheval (et les chevaux de brasseur, à Londres^ sont des animaux d'une force prodigieuse), et le fit travailler huit heures, n'épargnant pas les coups de fouet, et s'embarrassant peu que son cheval pût soutenir plusieurs Jours de suite un tel travail. Le produit mesuré se trouva ôtre de 2,120,000 kilogrammes élevés à i mètre en huit heures, soit 73^",6 élevés à i mètre par seconde. »

Ce travail se rapproche de celui du chevalvapeur adopté en France ; mais il est de beaucoup supérieur à celui qu'on obtiendrait d'une manière suivie d'un cheval ordinaire. En effet, des expériences authentiques, faites dans les mines d'Anzin, sur le travail de 2S0 chevaux employés pendant un an, à faire mouvoir une machine très-simple, ont donné, pour le travail effectif d'un cheval ordinaire.

pendant huit heures, ou sa journée entière, 800,000 kilogrammes élevés à 1 mètre de hauteur, ce qui représente 27^'*,77 élevés à 1 mètre de hauteur par seconde.

D'après ce résultat, un cheval- vapeur serait l'équivalent du travail de près de trois chevaux pour le même temps. Afin d'éviter toute confusion, il est bon, d'après cela, d'employer toujours le terme de cheval-vapeur pour désigner l'unité dynamométrique des machines à vapeur.