CHAPITRE PREMIER

LES BECS INTENSIFS, POUR L'ACCROISSEMENT DE LA PUIS- SANCE de l'éclairage par le gaz. — les becs a gaz réchauffé. — le bec siemens» — ■ les becs delmas, b and sept, etc. — l'enrichissement du gaz

PAR DES VAPEURS CARBURÉES. — l'aLBO-CARBON ET LE BEC DÉRY. — SUBSTANCES ÉTRANGÈRES INTRO- DUITES DANS LA FLAMME, POUR EN ACCROITRE L IN- CANDESCENCE. — LE BEC CLAMOND. — LE BEC POPP. — LE BEC AUER DE WELSBACH.

Devant les progrès incessants de la lumière électrique, les Compagnies de gaz ont dû chercher à perfectionner leur éclairage, à accroître la puissance de leurs foyers lumineux. C'est sous cette impulsion du progrès qu'ont été créés ce que Ton nomme aujourd'hui les becs à gaz intensifs, lesquels, composés d'une réunion de plusieurs flammes de gaz, produisent un effet lumineux considérable.

C'est dans la rue du Quatre-Septembre, à Paris, que l'on fit, pour la première fois, en 1878, l'expérience de ces becs : de là le nom, assez impropre, de becs de la rue du Quatre-Septembre , qu'on leur donna quelque temps, et qui a fait place aujourd'hui au nom, plus logique, de bec intensif.

L'accroissement notable d'effet lumineux est obtenu tout simplement par la réunion

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE

de six becs ordinaires, dits papillons. Ces six becs brûlent an milieu d'une coupe en cristal taillé, qui diffuse et égalise la lumière. Au-dessus de la coupe est un chapeau m é-

Fig. 303. — Bec à gaz intensif. .

tallique, très poli, qui fait l'office de réflecteur (%. 303).

Les becs intensifs sont placés à une hauteur de 3m,20, et donnent, chacun, l'éclairage de 14 becs Carcel. Chaque bec n'éclaire pourtant que 180 mètres en surface; ce qui le laisse bien au-dessous de l'effet lumineux de l'arc électrique.

Les becs intensifs sont aujourd'hui très répandus. Ils donnent un éclairage à la fois puissant et agréable. C'est ainsi que la rue de la Paix, à Paris, pourvue, de chaque côté, d'une rangée de lanternes à gaz, à bec intensif, présente vraiment, chaque soir, l'aspect d'un salon.

Les becs intensifs n'ont rien de scientifique, puisque tout l'outillage s'est réduit à réunir un certain nombre de becs de gaz, pour accroître l'effet éclairant; mais on a développé une véritable science dans les combinaisons qui ont présidé à la création des becs dits réchauffetirs de gaz.

Deux facteurs seulement interviennent

dans la solution du problème consistant à accroître l'effet lumineux d'un bec de gaz ; ce sont l'air et le gaz lui-même. Par l'invention des nouveaux brûleurs, on est arrivé à tirer un parti très important, comme rendement lumineux, de la chaleur provenant de la combustion du gaz.

L'artifice a consisté à utiliser la chaleur produite par la combustion du gaz, pour chauffer l'air, qui doit alimenter cette même combustion. En effet, le pouvoir éclairant d'un gaz est d'autant plus fort que l'air qui l'alimente est plus chaud. C'est un principe qui a été de bonne heure reconnu par les physiciens.

Ce principe est commun à tous les becs à gaz réchauffé, qui ont été construits de nos jours. Nous décrirons les principaux, en commençant par le bec Siemens.

Le bec Siemens (fi g. 304) est un véritable appareil de physique, ayant pour but de

Fig. 304. — Bec à gaz Siemens.

k, brûleur ; L, cheminée

chauffer le gaz par sa propre combustion avant de l'amener aubec où il doit se brûler. Il est constitué par trois chambres concentriques, en bronze, A,BîC (fig. 305).

Le gaz est introduit par un tuyau b dans

la chambre annulaire B (3e figure, coupe suivant ZZ), où il se détend et arrive à n'avoir plus qu'une pression presque nulle ; il sort de cette chambre par un tube annulaire, C, constitué par une série de petits tubes verticaux de 5 à 6 millimètres de diamètre t (2e figure, coupe suivant YYY).

A la sortie de ces tubes, il se mélange avec l'air qui débouche en o (lre figure), après s'être élevé dans la chambre A et avoir léché les parois des chambres intérieures.

La combustion s'effectue donc en o (fig. 305, 1" figure), et la nappe lumineuse, îot-

dtfa. Combustion-

Fig, 305. — Coupe du bec à gaz Siemens.

mée par la juxtaposition des petits jets de gaz s'élève tout d'abord, puis se renverse, grâce à l'appel d'une cheminée latérale, L (fig. 304) autour d'un cylindre en matière réfractaire n, dont elîe vient déborder l'arête supérieure en rentrant à l'intérieur de la chambre YC (fig. 305). Les parois de cette chambre YC se trouvent ainsi portées à une haute température par la seule chaleur des produits de la combustion qui s'échappent par la cheminée latérale.

L'air arrivant en sens inverse s'échauffe progressivement, au contact de ces parois, dans la chambre annulaire A, et atteint une

température voisine de 500 degrés lorsqu'il se mélange en o avec le gaz, qui se trouve lui-même chauffé dans la chambre B. Un écran à dents, ou déflecteur y placé en o à la sortie de l'air, divise cet air en une série de lames, et de même un déflecteur placé à deux centimètres environ au-dessus du premier divise les jets de gaz, en sorte que air et gaz se trouvent intimement mélangés à l'intérieur des losanges que l'on voit figurés en coupe dans les deuxième et troisième figures. Grâce à cette disposition, l'intensité lumineuse est triplée.

Le tableau suivant donne les chiffres comparés de l'intensité lumineuse des becs Siemens avec celle des becs papillon ordinaires employés à Paris et celle du bec intensif.

B a S ji

o * tn

Bec des lanternes de

la ville de Paris 140 lit.

Bec intensif 1400

Bec Siemens n° 3 600

tn 0

no à n

117 Ht, 105 à 107 40 à 45 38 à 40

Ainsi, un bec Siemens brûlant 600 litres donne plus de lumière qu'un bec intensif brûlant 1400 litres, et il faut réduire sa consommation à 500 litres environ pour arriver à la même intensité lumineuse.

Le bec Siemens ne diffère pas par son aspect du bec ordinaire, car la cheminée latérale L (fig. 304), dans laquelle le gaz est chauffé, peut être disposée pour servir d'ornement.

Plusieurs villes, en Russie et en Allemagne, ont fait Fessai de ce nouveau système, qui a en sa faveur l'avantage d'une grande économie.

Le bec Delmas-Àzémase compose (fig. 306) d'un brûleur en stéatite, enfermé dans un globe ovale, G, de façon que l'air ne puisse pénétrer par-dessous. Ce globe, de la hauteur

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE

de la flamme, supporte une cheminée centrale aplatie suivant la forme de la flamme et qui constitue l'appareil réchauffeur. Un plissé, P, destiné à multiplier les surfaces d'échauffement, entoure la cheminée, et s'arrête à 15 millimètres de la partie supérieure. Il est contenu lui-même dans une enveloppe, D? qui embrasse sa partie supérieure et se prolonge à sa partie inférieure où il est fixé au globe, de façon à empêcher toute rentrée d'air.

Ajoutons que tout l'appareil est enveloppé par un troisième tube ovale, C, qui fait autour du globe une saillie uniforme de 40 millimètres et reçoit un réflecteur.

Fig. 306. — Bec à gaz réchauffeur de M. Delmas-Azéma.

Ces dispositions ont pour but d'obliger l'air, pour arriver au brûleur, à remonter par l'espace annulaire compris entre les tubes ovales C et D, en empruntant aux parties métalliques de ce dernier toute la chaleur due à l'échappement des produits de la combustion par la cheminée centrale.

Il existe deux types de becs donnant sans réflecteur, l'un 1,3 carcel pour 90 litres de gaz, l'autre 2,25 carcel pour 140 litres. Il dépenserait donc 69 ou 62 litres de gaz, pour produire l'effet d'une lampe Carcel.

Le bec à gaz à air chaud de M. Delmas- Azéma est placé dans toutes les lanternes à

gaz de la ville de Toulouse, qui économise, par son emploi, une somme annuelle de cent mille francs tout en ayant plus de 2/7 de lumière.

Il existe beaucoup d'autres becs à gaz réchauffé. A l'Exposition universelle de 4889, on voyait, dans le pavillon du gazy la collection complète de tous les systèmes de ce genre. Nous nous contenterons de citer un de ceux qui furent les plus remarqués.

Nous voulons parler du bec multiplex de M. Bandsept, de Bruxelles,

Le gaza dans l'électricité un rival redoutable, dont il faut, à tout prix, égaler, sinon surpasser, la qualité maîtresse : la puissance lumineuse.

En se jetant dans la même voie que l'électricité, les gaziers ont abandonné, à tort peut-être, leur forte position : le fractionnement de la lumière, inaccessible encore actuellement à l'électricité, dans des conditions suffisamment économiques.

La divisibilité de la lumière est l'apanage du gaz, qui, en passant brusquement d'an extrême à l'autre, c'est-à-dire du bec ancien, ne donnant qu'un éclairage médiocre, au bec intensif, d'un éclat éblouissant, a négligé une transition dont l'absence se fait sentir aujourd'hui.

Les lampes à gaz, à bec intensif, répondent à un besoin spécial, et leur emploi est tout indiqué dans les vastes locaux et les établissements publics. Mais pour les usages domestiques, la lumière du gaz doit être détaillée sur tous les points où elle est nécessaire.

Les becs anciens, tout en répondant à ce programme, ne fournissent pas une clarté suffisante.

Les recherches devaient donc se porter sur la création d'an bec qui, dans les conditions d'économie des brûleurs en usage, produisît une clarté notablement supérieure. Dans ces conditions, le problème

change de face. A la méthode du bec intensif, qui consiste à réunir en un point focal les actions calorifiques et lumineuses de masses gazeuses considérables, se substitue un procédé plus direct, permettant de retirer du gaz tout ce qu'il peut donner, même sous un faible volume.

Une telle solution n'est pas sans présenter de difficultés. M. A. Bandsept, ingénieur de Bruxelles, bien connu pour ses importants travaux en matière d'éclairage, est parvenu à en donner une solution simple et pratique, avec son bec multiplex, qui, d'après des expériences sérieuses, possède un pouvoir éclairant de deux carcels et demi, pour une consommation horaire de 125 à 130 litres, c'est-à-dire un carcel pour 50 litres de gaz environ.

Ce rendement est un des plus élevés que Ton puisse obtenir pour un aussi faible débit.

Le bec multiplex est caractérisé par un mode spécial d'éclairage, qu'on ne retrouve pas ailleurs. Son foyer, disposé au centre d'une coupe en verre, envoie ses rayons dans le champ horizontal et à la partie supérieure des espaces à éclairer, tandis que les appareils intensifs actuellement en usage projettent généralement leur lumière de haut en bas.

L'éclairement horizontal, réalisé par le nouveau bec, s'obtient en abaissant la position du brûleur, et en portant celui-ci à une distance assez considérable du conduit d'alimentation intérieure. Or, l'exécution de cette mesure n'est possible que dans les conditions particulières dans lesquelles la flamme est engendrée ici. La flamme monte librement vers la tubulure centrale du récupérateur ; elle est rendue absolument fixe par l'attraction qui s'exerce entre sa zone extrême de combustion complète, et le métal porté au rouge. Cette formation spéciale de la flamme est due à la combinaison des courants d'air intérieur et extérieur, dont l'effet est de ralentir le mouvement

ascensionnel du gaz, et de produire la combustion du mélange à la plus basse pression possible, développant ainsi le maximum de pouvoir éclairant.

Ajoutons que la construction très élémentaire de l'appareil donne pour l'allumage la facilité et la sécurité requises dans la pratique , et qu'elle dispense de tout entretien.

Le bec multiplex se compose, comme on le voit dans la figure ci-dessous, d'un petit brûleur vissé sur une colonnette qui se fixe dans la douille du porte-bec. Une couronne métallique b, supportée au moyen de trois tigeiles brasées sur le porte-bec, présente

Fig. 307. — Bec à gaz multiplex de M. Bandsept.

une saillie circulaire, sur laquelle repose la coupe en cristal dt dont le col s'engage librement dans la douille inférieure c. La même couronne porte également le distributeur d'air e, surmonté de sa cheminée /, et qui prend toujours la position qui lui est assignée dans l'axe du brûleur, ce qui assure à la flamme sa régularité.

Le distributeur d'air, <?, est constitué par un nombre impair de carneaux, en forme de V, aboutissant à une tubulure centrale, fermée par une grille sertie sur le bord.

Entre l'extrémité de cette tubulure et le brûleur, on ménage une distance déterminée d'après le volume de la flamme, celle-

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE

ci s'élevant jusqu'au niveau de la grille lorsque le bec fonctionne à son régime normal. Pour le type de J 30 litres, brûleur de 9 3/4 millimètres de diamètre, avec trous de i/3 de millimètre, cette distance est de 25 à 27 millimètres.

L'air d'alimentation entre par la partie supérieure de l'appareil, et s'échauffe en traversant le distributeur. Une partie de l'air ainsi chauffé va, de haut en bas, au centre de la flamme, et détermine un arrêt dans le mouvement ascendant du gaz, de sorte que la combustion s'effectue sous une vitesse modérée. L'autre partie entre dans la coupe en verre, où, après avoir perdu leur vitesse initiale par le frottement, les veines fluides changent de direction, pour alimenter la flamme extérieurement.

Le mélange gazeux s'effectue, par conséquent, à la plus basse pression possible, ce qui contribue à l'économie du gaz d'éclairage.

Sous l'action combinée des courants d'air intérieur et extérieur, la flamme, légèrement épanouie à l'origine, se redresse et se développe, suivant une nappe en tulipe, dont les ailes se trouvent sollicitées vers le bord de la tubulure centrale. L'attraction qui se manifeste entre le métal rougi et la nappe incandescente donne à la flamme une fixité remarquable, sans le secours d'aucun tuteur.

Le contact de la flamme avec le métal rougi n'est pas absolu. Une mince couche d'air calciné les sépare, et réalise la combustion lumineuse dans la partie supérieure de la flamme, celle qui avoisine la tubulure centrale. Grâce à l'interposition de cette couche isolante, le tamis nickelé se conserve indéfiniment, quelles que soient les températures admises par le bec.

C'est à la combinaison rationnelle des différents éléments contribuant au tirage qu'il faut attribuer la configuration spéciale du foyer, qui prend l'aspect d'une tulipe

lumineuse, dont le fond est la zone de préparation.

Le brûleur, éloigné à une distance relativement considérable du distributeur, abaisse la position du foyer lumineux dans la coupe de cristal. A ce point de vue, le bec nouveau se distingue essentiellement des autres becs intensifs à flammes épanouies, nécessairement confinées à la partie supérieure du globe. Au lieu de mouler la flamme sur un tuteur, ainsi que cela se pratique généralement, et ce qui exige un appel énergique d'air et de gaz dans la cheminée, la flamme est libre dans le bec multiplex; Elle doit sa fixité à un phénomène qui n'avait pas encore été mis à profit : l'attraction entre corps solides chauffés au rouge et les gaz en ignition

Le gaz arrivant par le bas (a) dans le bec multiplex, il n'y a plus d'obstructions, comme dans les lampes suspendues, où le plus souvent le tuyau adducteur traverse la cheminée et le récupérateur. Du reste, les carneaux du distributeur, spécialement profilés pour faciliter l'écoulement des produits de la combustion, évitent les dépôts de noir de fumée que l'on rencontre dans les lampes avec récupérateurs à fonds plats, contre lesquels les flammes vont buter. Ces récupérateurs ont, en outre, le défaut grave de se détériorer assez rapidement; ce qui n'a plus lieu pour les carneaux en forme de V

L'allumage du bec se fait par la cheminée, à la manière ordinaire des becs à verre, ou bien en ouvrant l'appareil, pour mettre le feu au brûleur.

Nous ajouterons que ce système de bec a valu à son auteur, M. Bandsept, la médaille d'or, c'est-à-dire la plus haute distinction dans la catégorie des appareils intensifs, à l'Exposition universelle de Paris de 1889, et qu'il a donné partout où il a été employé les plus favorables résultats, en réalisant dans l'éclairage, tout à la fois

économie de gaz et augmentation de pouvoir éclairant.

Un procédé dés tout différent précédents consiste à augmenter la puissance éclairante du gaz en le mélangeant, dans le brûleur même, avec des vapeurs carburées.

Le pétrole, l'essence de térébenthine, mélangés au gaz, à l'état de vapeurs, doublent son effet 'lumineux. Mais leur usage est peu pratique. La substance qui a donné les meilleurs résultats, c'est la naphtaline,

Fig. 308. — Bec à l'àlbo-carbon.

que les usines à gaz fournissent avec abondance et à bas prix.

M. Roosevelt, inventeur de ce système, appelle albo-carbon la naphtaline employée dans ce but particulier.

Dans le brûleur dit à Yalbo-carbon (fig. 308), le gaz arrive par le tube M au robinet N, et traverse le récipient, K, rempli à! albo-carbon, d'où, après s'être enrichi, il parvient jusqu'au bec, S. Si on ne veut pas faire traverser le récipient de naphtaline par tout le gaz, on l'amène directement au bec, en tournant le robinet N plus large-

ment. Alors, en même temps qu'il traverse la naphtaline, K,en passant par le tube P, le gaz se rend directement au brûleur, S, par le tube 0,Q, R. Le robinet, N, sert donc à régler l'émission du gaz carburé, en permettant de faire varier les quantités de gaz qui passent par l'un ou l'autre tuyau.

Comme la naphtaline n'est volatile qu'à une température élevée, il faut chauffer le récipient K. Pour cela, on place au-dessus du brûleur une plaque mobile Q, qui, en se chauffant, communique sa température au récipient et volatilise la naphtaline.

Le bec à Yalbo-carbon est assez répandu aujourd'hui; son pouvoir éclairant estsen- . siblement supérieur à celui d'un bec ordinaire. En brûlant 80 à 90 litres de gaz par heure, il produit l'effet éclairant de deux lampes Carcel.

La lampe Dery, qui a été construite pour l'éclairage des voitures de chemin de fer, brûle également des vapeurs de naphtaline, mais avec des dispositions un peu différentes de celles des lampes de M. Roosevelt.

Le tuyau qui amène le gaz débouche à la partie supérieure d'un récipient en cuivre rouge, renfermant la naphtaline. Pour la volatiliser, on profite de la chaleur des produits de la combustion. Après s'être réchauffé, le gaz traverse ce récipient, où il se charge de matière carburante, et en sort par un autre tube, qui le conduit au brûleur.

L'air nécessaire à la combustion arrive au brûleur après avoir léché le récipient et s'être échauffé à son contact.

En usage dans beaucoup de gares de chemins de fer, la lampe de Dery produit un éclairage égal à celui d'une lampe Carcel et consommant par heure 55 litres de gaz et % grammes de naphtaline.

D'autres inventeurs ont essayé d'accroître la puissance lumineuse d'un bec de gaz en interposant dans la flamme un corbillon

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE 393

d'une vis de pression, placée au bas de l'appareil.

Quand on allume ce bec, la température excessivement élevée que le gaz a prise dans le bec Bunsen, fait rougir le capuchon ? qui devient extraordinairement lumineux, et répand alors une lumière blanche très pure. D'après M. Auer, ce bec donne une lumière de 1,21 Carcel, pour une consommation de 98 litres de gaz, par heure * ce qui revient à Brûler 80 litres de gaz pour obtenir, par heure, la lumière d'une lampe Carcel.