MOTEURS A GAZ CHAUFFÉS PAR DES COMBUSTIBLES SOLIDES

Ces moteurs sont plus spécialement désignés sous le nom de moteurs à air chaiul. Après avoir fait naître de grandes espérances, basées sur des considérations purement théoriques, ils sont aujourd'hui tombés dans une sorte de discrédit résultant plutôt des promesses trop brillantes qu'on avait faites en leur nom que d'une absence réelle de valeur pratique. Le grand succès des moteurs à gaz leur a, du reste, enlevé la clientèle de la petite industrie chez qui , à défaut des applications importantes auxquelles ils avaient aspiré au début, ils auraient pu trouver un débouché. Ils présentent sur ces moteurs l'avantage de

ne pas dépendre de l'existence d'une fabriqua de gaz. Mais, d'une part , l'éclairage au gaz s'est rapidement répandu même dans les villes de peu d'importance ; d'autre part, la possibilité de fabriquer du gaz pauvre ou de remplacer le gaz d'éclairage par des hydrocarbures aussi faciles à obtenir aujourd'hui que les combustibles solides, leur a enlevé ce dernier avantage. Les moteurs à air chaud ne luttent donc plus qu'avec assez de peine, car s'ils ont encore la supériorité d'offrir moins de chances d'incendie, ils présentent, par contre, l'inconvénient d'être plus encombrants (1) à puissance égale et d'exiger un entretien peut-être plus assidu et un graissage plus difficile.

L'Exposition de 1889, qui avait réuni tant de moteurs à gaz proprement dits, ne présentait en réalité que deux moteurs à air chaud : celui de M. Bénier et celui de Brown , tous deux d'invention relativement récente.

Moteur Bénier. — Le moteur dû à l'ingénieux inventeur dont nous avons décrit le moteur à gaz sans compression, date de 1888. Le constructeur a su profiter de l'expérience de ses devanciers pour supprimer les différents défauts que la pratique avait fait reconnaître dans les moteurs à air chaud.

Le moteur Bénier (2) se compose dans ses traits généraux d'un cylindre à simple effet, se prolongeant en un foyer à coke hermétiquement clos dans lequel une pompe foule de l'air froid sous pression. Cet air traverse la couche de coke incandescent déposé sur la grille du foyer et en détermine

(1) Un moteur Bénier de 4 chevaux occupe 3"10 de long sur 1»75 de large et 1<»90 de hauteur; un moteur Otto de môme puissance demande 2"92 x l^SO X 1"74; un moteur Kœrtiug 0»95 X 1"40 X 1"80; un moteur Ragot 2™ x 1" X 2"20.

(2) Voir Revue universelle^ 3« série, T. XVI, 1891, pi. 9 et 10,

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la combustion. Il acquiert ainsi une haute température et se dilate en poussant le piston et en produisant du travail aux dépens de sa chaleur. Un appareil alimentaire spécial fournit régulièrement au foyer le coke nécessaire à la marche de la machine , dont le travail utile est égal à la différence entre le travail développé par Tair sur le piston et celui qui est absorbé par la pompe foulante.

Entrons maintenant dans quelques détails sur la constitution de ce moteur. L'aspect général est celui d'une machine à vapeur à balancier. Le cylindre vertical repose sur une caisse cylindrique contenant une grille et qui constitue le foyer. Cette caisse est garnie intérieurement d'un revêtement réfractaire. Sous la grille se trouve une porte qui est hermétiquement fermée pendant la marche du motpur et par laquelle on peut faire tomber les cendres dans une fosse de nettoyage.

L'avant de cette caisse porte un entonnoir dans lequel une roue à godets, mue par la machine, laisse tomber à intervalles réguliei^s un morceau de coke emprunté à un réservoir en forme de trémie. Chaque morceau est saisi par un tiroir se mouvant sous l'entonnoir et est conduit par lui sur la grille. Le tiroir et la roue à godets sont commandés par une courroie que l'on peut faire glisser sur une poulie folle lorsqu'on s'aperçoit, par un regard vitré, que le foyer a une charge de coke suffisante. L'alimentation est alors suspendue.

Dans le cylindre se meut un piston creux constitué luimême par un long cylindre fermé à sa partie inférieure. Le tjers supérieur du piston est tourné au diamètre du cylindre; le reste a un diamètre un peu moindre. La bielle s'articule à un axe traversant la cavité intérieure du piston et transmet par un balancier horizontal, une seconde bielle

I3ê BXPOSIttdN ÛNIVBKSÉLLB DE 1889.

et Uhe manivelle, le mouvement ddpistoilârat'bre motetih Sur le bouton de la manivelle s'articule lihe troisième bielle qui attaque l'extrémité d'un balancier oscillant autour d'une position verticale et commandant par une quatrième bielle là tige du piston dé la pompe foulante. Celle-ci est disposée horizontalement dans le bâti , sous la colonne qui supporte le balancier principal.

Le cylindre moteur porte une table sur laquelle glisse lin tiroir mû dans un sens par une came fixée sur Tarbre de la machine et dahs l'autre par des ressorts de rappel. La table est percée de trois lUmièi'es communiquant, l'uiie avec l'air extérieur, la seconde avec la pompe de coihpressiori, la troisième aVec. le. cylindre moteur. Le tiroir possède deux creux qui mettent alternativement en relation la pompe avec l'atmosphère et avec le foyer du cylindre.

Les relations cinématiques établies entré le piston du moteur et celui de là pompe sont telles que quand le premier se trouve au bas de la course» le second est au milieu de la sienne et a déjà comprimé à 2 atmosphères l'air qu'il a aspiré dans la course précédente. Ace moment, le tiroir iliet en comiiiunication la lumière médiane de la table avec celle qui conduit au cylindre et permet à l'air CQinprimé de se rendre dans ce dernier. Le canal qui part de la table se bifurque. L'une des branches amène l'air vere la grille du foyer, l'autre le conduit à la pai:tie supérieure de l'espace annulaire compris entre le piston et le cylindre. L'ail* qui t3énètre dans cette couronne refroidit le piston et empoche les poussières du foyer d'atteindre la partie du cylindre où se meut la zone alésée du piston.

L'air foulé par la pompe à travers le foyer s'échauffe et sa pt^ssion atteint environ deux atmosphères effectives.

Le piston motebr s'élève; quand II arrive à lûi-cottrse, cehii de la pompe est à mû point mort. Le tiroir iiiteN rotapt alors la communication et Tair chaud continué à pousser le piston en se détendant. Pendant la course descendante, il est expulsé par une soupape soulevée par une came fixée à l'arbre moteur. En mêiné temps le tiroir a rétabli la communication entre la pompe et Tair atmosphérique qui est aspiré.

Le diagramme (flg. 11) représente les variations de la pression dans le cylindre et la pompe pendant deux courses. La surface couverte de hachures simples représente le travail disponible.

La régularisation du mouvement s'obtient au moyen d'un régulateur à boules qui actionne une valve placée sur le tuyau conduisant Tair de la pompe au cylindre.

Les principaux avantages obtenus par la disposition que nous venons de décrire, consistent en ce que l'air qui traverse le tiroir dé distribution est fi*oid et arrive tel sous la grille d'une part , et autour de la partie frottante du piston d'autre part, ce qui assure la conservation et le bon fonctionnement de ces organes de la machine.

Pour la mise en marché , on supprime la compression en ouvrant un robinet placé sbr la plaque de serrage du tiroir, et l'on interrompt pendant quelques instants l'arrivée de l'air dans la zone supérieure du cylindre , de manière à activer la combustion en fournissant tout l'air au foyer.

Pour l'arrêt, il suffit d'ouvrir un robinet qui permet à l'air comprimé de s'écouler dans l'atmosphère. Pendant les arrêts, on laisse le piston dans sa position supérieure et on ouvre la soupape d'émission. On établit ainsi dans le fbyer un certain tirage qui empêche le combustible de s'éteindre. On profite des arrêts pour nettoyer la grille.

Le graissage s'effectue au moyen d'huiles minérales; le piston réclame peu de graissage. Le cylindre est à double enveloppe comme celui des machines à gaz et est refroidi par une circulation d'eau (60 à 80 litres par cheval et par heure).

Cinq moteurs Bénier de 6, 9, 12 et 15 chevaux fonctionnaient à l'Exposition de 1889. D'après l'inventeur, ces moteurs ne dépenseraient que 1500 grammes de coke par cheval et par heure et pourraient lutter avantageusement avec les moteurs à gaz et à vapeur de même puissance. Le prix de construction est toutefois un peu plus élevé. La puissance des modèles construits jusqu'à présent varie de 1 cheval à 20 chevaux.

Moteur Brown. — Le moteur de Brown est plus ancien que celui de Bénier. Tel que le construit M. J. Le Blanc qui l'exposait à Paris, il a été décrit dans le Portefeuille économique des machines dUkrmengaud ( livraison de février 1883), auquel nous empruntons le croquis de l'appareil (flg. 12).

Il se compose, comme tous les moteurs du même genre, d'un foyer F,d'unepompeà airP etd'ua cylindre moteurC. La pompe et le cylindre sont à simple effet. Leurs pistons s'articulent directement à leurs bielles qui sont rattachées aux deux extrémités d'un balancier B commandant l'arbre moteur A. La pompe aspire l'air extérieur à travers un long tuyau aboutissant à un clapet et le foule au foyer. Celui-ci est composé d'une enveloppe en fonte dans lequel se trouve un cylindre en terre réfractaire contenant la grille. L'air circule autour de ce cylindre, s'y échauffe, puis pénètre en partie sous la grille chargée de coke , en partie au-dessus, puis se rend à un distributeur qui ramène au cylindre à la pression de 1 Vi atmosphère

MOTEURS THERMIQUES. 141

environ. L'admission a lieu pendant la Vf o\i les '/a de la course.

Un régulateur placé sur la conduite amenant Tair au foyer règle la quantité qui y est admise et par conséquent la dépense de combustible. On peut recevoir dans un réservoir spécial R la quantité d'air foulée en trop par la pompe quand la vitesse s'accélère et l'utiliser soit pour la mise en train, soit lorsque la marche se ralentit.

Le foyer se charge au moyen d'une trémie constituant une sorte de sas à air ; en fermant la communication entre les deux espaces F et G au moyen du volant V, on peut introduire le coke dans le premier. Pendant ce temps le clapet H reste fermé par la pression qui règne en G. Le coke introduit, on referme le compartiment F, on y rétablit la pression et l'on ouvre le clapet qui laisse tomber le coke dans le foyer.

Pour la mise en train, on enlève les tampons TT' qui permettent au foyer de fonctionner comme un foyer ordinaire.

M. Le Blanc nous a communiqué les résultats d'expériences faites en juin 1882 sur un moteur dont le piston moteur avait un diamètre de 0°*410et une course de 0*4 14, tandis que celui de la pompe avait un diamètre de O'^SOT et une course de 0"462. Le moteur tournant à la vitesse de 85 tours en moyenne, la dépense en coke a varié de 0^95 à 1^25 par cheval utile et par heure. Dans l'expérience où le premier rendement était obtenu, le travail moteur par tour était de 480 kilogrammètres, celui de la pompe 255 et celui mesuré au frein 179. L'admission était de^^^/414 et la dépense en coke a été de 6»'25 en deux heures.

Le moteur Brown se construit pour des forces variant de 3 Vf à 17 chevaux (prix de 4500 à 14.000 francs).