CHAPITRE XII

Les dépôts Calcaires daqs

la cï^an^bre à eau des î^oleurs

Leur Influence

Beaucoup de constructeurs ignorent l'influence des dépôts calcaires comme agents de chaleur; il est de toute nécessité de construire son moteur avec enveloppe facilement démontable pour en opérer le nettoyage lorsque le besoin s'en fait sentir. Il est des contrées où Teau contient en suspension des produits amenant rapidement la formation du tartre si nuisible aux chaudières des machines à vapeur. Eh bien ! ce tartre déposé dans Tenveloppe d'un moteur à pétrole joue un rôle calorifuge important. Ainsi, lorsque les parois du cylindre sont échauffées, Teau n'a presque plus d'action pour entraîner les calories qui se trouvent protégées par cette double enveloppe calcaire; ensuite l'épaisseur de cette couche de tartre qui va toujours en progressant diminue la surface en contact avec la masse liquide et le moteur s'échauffe davantage. Dans les systèmes où la circulation est activée par une pompe, les dépôts calcaires s'amassent moins facilement dans les enveloppes ; mais le constructeur soucieux de

ses intérêts organisera cette enveloppe d'une façon pratique qui en permettra la visite et le nettoyage avec rapidité.

Les IJefroîdîsseurs

à Ailettes et à Lan^pes

Depuis quelque temps un progrès important a été réalisé dans Tagencement des circulations d'eau. Primitivement la vapeur émise par Teau bouillante en contact avec le moteur passait dans un cylindre en tôle installé devant ou quelquefois derrière la voiture. Un courant d'air passait dans un tube ménagé au milieu de ce cylindre, et la vapeur à moitié condensée retournai l au réservoir pendant que le trop plein s'échappait par un purgeur placé sous la voiture. Il arrivait inévitablement que Teau du réservoir prenait au bout d'un certain temps la même température que celle qui entourait le cylindre, et le condensateur ne servant plus à grand chose, il fallait remplacer très souvent l'eau vaporisée et échappée par le purgeur.

Aujourd'hui, avec les refroidisseurs à ailettes (fig, 73, 74, 7ô/y le débit d'eau est presque nul, la vapeur se rendant dans le serpentin ne peut échauffer celui-ci qui représente, au moyen de sa multitude d'ailettes, une énorme surface de rayonnement calorique; la vapeur

— 24Ô — retourne toujours condensée au réservoir, de sorte que la perte d'eau vaporisée est insignifiante. Ces appareils ne sont pas très lourds, ainsi le mètre pèse environ 1 kilog.

On compte ordinairement 2 mètres de tuyau par force de cheval. Donc un moteur de 4 chevaux-vapeur aura 8 mètres de tuyaux à 1 kilog, ce qui augmente le poids de la voiture de 8ii 9 kitog., surcharge absolument insignifiante.

FIg. 73

Les ailettes emmanchées sur le tuhe sont gaufrées. (fig. 73), ce qui revient l'i dire ondulées du centre à la circonférence ; ce procédé leurdonne une très grande rigidité et les rend indéformables. De plus, cette forme spéciale donne une grande suriace de radiation pour la chaleur empruntée au tuyau sur lequel elles sont soudées,

Ledispositif en hélice {ftg. 7i), donne à l'écoulement et au refroidissement de l'eau une régularité qu'on ne peut obtenir avec des lignes droites brisées par des coudes

brusques, et présente en oulre l'avantage que le tube de cuivre qui reçoit les ailettes est d'un seul morceau sans aucune brasure ; toute cause de fuite est ainsi évitée.

Fi«. :

Le prix du mètre varie de !.'> à 20 francs, suivant la grosseur et la forme. On voit dans la fig. 78, la disposition à donner au tiiyautage de circulation d'eau. D'après la

forme de la voilure et la place dont on dispose, on peut placer le condenseur à ailettes derrière, devant ou dessus la voiture ; sa place est tout naturellement à l'avant

Fig.:

où l'air viendra facilement frapper l'appareil et augmenter le refroidissement dans de notables proportions.

Le refroidisseur représenté par la figure 76, n'est autre chose qu'un tube très aplati enroulé en spirale, et dans lequel on fait circuler l'eau à refroidir, qui prend la forme d'une lame de 3 millimètres d'épaisseur et de grande surface (1 mètre carré 1/4 environ) enliérement en contact avec l'air par l'intermédiaire de son enveloppe qui n'a qu'un demi-millimètre d'épaisseur.

Fig. 76

L'appareil se place l'embouchure face au vent. L'air s'engouffre par cette embouchure et sort par les ouies latérales après avoir léché toute la surface intérieure : l'extérieur est également léché par l'air sur tonte la surface. L'appareil a une contenance de 2 litres 1/2 et ne pèse pas plus de 10 à 11 kîlog.

Les Circulations d'eau

Aulonialiques et avec pompes

Un grand nombre de véhicules automobiles ont leurs circulations d^eau établies d*une façon automatique, et quoi que Ton fasse encore aujourd'hui beaucoup de modèles établis sur ce principe, bien des maisons munissent leurs circulations d'eau d'une pompe qui empêche Peau de stationner dans le cylindre.

Dans la circulation d'eau automatique, voici ce qui se passe :

Le réservoir d'eau, d'une contenance ordinaire de 20 à 30 litres, se place dans un endroit quelconque de la voiture, pourvu que le niveau d'eau de ce réservoir soit bien équilibré avec celui du cylindre. Au dessus du cylindre se place un récipient en cuivre de la forme d'une bouteille à larges flancs dans laquelle l'eau pénètre en partie.

Lorsque le moteur est en marche, l'eau qui entoure le cylindre s'échauffe, mais il faut qu'elle atteigne une certaine température pour que le phénomène de la vaporisation la fasse circuler automatiquement.

Aussitôt que la vapeur commence à se produire, elle monte dans la bouteille : comme cette bouteille est froide au début, la vapeur s'y condense et reprend la forme liquide ; ensuite, par une tubulure en charge au-dessus du réservoir, elle revient dans celui-ci.

Lorsque celle eau évaporée retourne au réservoir par TefFet de la condensation, une même quantité d*eau froide vient la remplacer autour de la culasse du moteur : c'est le commencement de la circulation qui s'accentue de plus en plus au fur et à mesure que réchauffement de leau devient plus grand. Il arrive cependant que la bouteille, dont la surface de condensation n'est pas très grande, s'échauffe et la vapeur retourne directement au réservoir, échauffant à l'avance l'eau qui arrive maintenant autour du moteur à une très haute température, de sorte que la pression créée par cette vapeur pourrait faire éclater le réservoirel les tuyauteries si Ton ne créait une tubulure spéciale qui amène celte vapeur au condenseur ou cylindre refroidisseur, muni ou non d'ailettes, qui condense immédiatement la vapeur venant de s'y rendre.

Mais, inévitablement, ce condenseur s'échauffe à son tour, surtout s'il est uni, sans ailettes. Il faut absolument qu'un tuyau de décharge de la vapeur en excès soit établi à la partie supérieure du condenseur pour lui permettre de s'échapper. Donc, cette vapeur perdue représente une certaine quantité d'eau qui va diminuer rapidement et, au bout de 40 à 50 kilomètres, il nous faudra la remplacer en grande partie.

C'est pour ce motif que les refroidisseurs à ailettes, dont nous parlons plus haut, ont été créés; ils permettent de parcourir trois fois plus de chemin sans avoir à renouveler l'eau du réservoir.

Les circulations d'eau avec pompe, fig. 77 et fig. 78,

offrent un réel avantage sur la circulation automatique, surtout dans les moteurs à deux cylindres où la surface d'échauffement est beaucoup plus grande.

La circulation d'eau peut être encore assurée, soit au moyen d'un simple thermo-sypiion, c'est-à-dire d'un réservoir d'une capiicité de 20 litres environ relié au moyen de 2 tubes h l'entrée et à la sortie de l'eau au moteur ; soit, ce qui est prérérnble, interposant dans la canalisation la pompe qui favorise la circulation et permet l'emploi d'un réseiToir d'une capacité moindre l'un réservoir de 10 litres suTlit). Le radiateur à ailettes est aussi d'emploi excellent (voir le schemai.

L'eau, lit! {>ouvaiit séjourner autour c]e lu culasse, s'échauOe dans les proporlJons moindres et la vaporisation n'arrive que très longtemps après la mise en marche du moteur.

Fig. 80

La pompe rotative représentée par la fig. 80 se compose d'un corps en Tonte fermé par deux plateaux et d'une vis en fonte à deux filets contraires, séparés par une cloison droite montée sur l'arbre. Elle doit tourner à la vitesse de 2000 tours environ à la minute et déplace un volume d'eau de 500 à 600 litres à l'heure. Ce dessin la représente en demi-grandeur ; On voit qu'elle es! peu encombrante : elle ne pèse que 2 kilog. 500.

Lorsque l'on remet de l'eau fraîche dans le réservoir, il laut éviter de vider complètement l'eau chaude par

crainte d'un brusque refroidissement des parois du cylindre, qui pourrait en amener la rupture; ensuite, pour empêcher la condensation inévitable qui se produirait dans le moteur et vous créerait beaucoup de difficultés pour le lancer, comme on la vu dans les chapitres précédents.

Les (3a:; d'échappen^ent en^plopés

con^n^e IJefroîdîsseurs

A première vue et en réfléchissant à la valeur calorique des gaz enflammés évacués par l'échappement, il parait inadmissible que ces gaz puissent être employés comme rcfroidisseurs.

Cependant l'expérience et la théorie nous prouvent le contraire.

Si on admet qu'un mètre cube de gaz dégage par détente 1 kilog. de vapeur d'eau, il est permis de supposer que cette vapeur d'eau doit jouer un rôle important dans cette détente produite par Téchappement.

Un pot d'échappement disposé adroitement et à une distance donnée du moteur donne de très bons résultats comme rcfroidisseurs.

On remarquera, en se plaçant à un certain point de la sortie des gaz, qu'il se produit un déplacement d'air assez violent, cet air qui devrait être chaud est au contraire

plutôt froid ; il est dû au phénomène de la détente qui entraîne avec lui une certaine quantité d'air frais qu'il projette avec violence contre Tobjet qui lui fait résistance.

Un inventeur français vient de trouver un moyen d*utîliser les gaz d'échappement en les faisant agir non par projection mais par aspiration. Le cylindre est enve loppé d'une chemise annulaire et creuse à Tintérieur, se démontant en deux parties égales. Une rainure en forme de pas de vis est pratiquée dans cette enveloppe ; au mi> lieu du cylindre vient se greffer un gros tube qui communique avec les rainures ; dans ce tube vient déboucher réchappement qui frappe brusquement les couches d'air du gros tube, en les chassant violemment devant lui et forme comme un giffard qui aspire avec force l'air dans les rainures pratiquées autour du cylindre et qui ont jour sur le dehors. Cet air frais, continuellement renouvelé, enlève au passage les calories émises par le travail du moteur, ensuite, aspirées par la violence de réchappement, elles se mélangent aux gaz brûlés et vont sortir par le silencieux.

Si on considère que les gaz d'échappement ont encore une force variant entre 3 et 4 kilog., on comprendra que ce n'est pas une quantité négligeable; qu'il y a un grand parti à tirer de ces forces si on sait les employer intelligemment.

Il y a certainement encore beaucoup à travailler pour arriver à des résultats parfaits, mais une voie est ouverte, dans ce sens, aux chercheurs, pour donner aux véhicules

automobiles la simplicité et la légèreté qui leur manque : qualités incontestables qui les mettront à dés prix abordables et en feront des instruments dociles et pratiques.

Le n^eîlleur procédé de Céniexilalîon ou Aciération superficielle pour les pièces surntenées des If^oteurs

à grande vitesse

Je parle encore ici au débutant qui n'a pas l'expérience nécessaire pour comprendre que la cémentation qui donnerait satisfaction dans les roulements d'une bicyclette ou d'une machine à coudre ne sera que d'une résistance médiocre dans les pièces d'un moteur.

Si vos pièces ont une cémentation peu profonde, comme par exemple celle que l'on obtient communément avec le ferrocyanure de potassium, autrement dit prussiate |aune, il y en aura pour un déjeuner de soleil ; en quelques heures le tout sera mangé, écrasé et votre moteur ne marchera plus parce que ses organes auront pris un jeu considérable.

Même quand vos pièces auraient passé par la véritable cémentation elles seront, suivant le cas, cémentées irrégulièrement ou pas assez profondément; il y a ici un tour de main, comme on dit vulgairement, tour de

main qu'il faut connaître pour réussir l'aciération superficielle dénommée par les praticiens « trempe au paquet »

Entamons d'abord l'explication du procédé par une petite théorie sur les effets chimiques de la cémentation.

La cémentation est produite par le contact du carbone solide avec l'acier doux non trempant porté au rouge vif. Nous parlons ici d'acier doux, mais la trempe au paquet influence aussi bien le fer. Comme dans les moteurs d'automobile on n'emploie que des aciers Bessemer doux, non trempants, de première qualité, c'est pourquoi nous désignons l'acier doux comme métal à cémenter (1).

Le carbone pénètre donc dans l'acier par le phénomène d'une suite de transformations moléculaires qui ont lieu à la surface du métal.

Ce phénomène a lieu grâce à la présence des carbures d'hydrogène dégagés par le charbon de bois frais, qui aident en grande partie le carbone à pénétrer dans le métal.

L'aciération est obtenue par l'emploi de matières contenant de l'azote et du carbone telles que : les tournures d'os, les débris de cornes ou de sabots d*animaux, le noir animal, le cuir, etc.; toutes ces matières se décomposent au contact du métal à la température rouge sombre et forment des mélanges intimes d'azote et de carbone qui se décomposent à la surface du métal.

(1) Il existe dans l'industrie, des aciers spéciaux pour la cémentation ; il est préférable de se servir de ceux-là.

Si on opère à feu nu, sur une forge par exemple, la présence du sel marin est nécessaire pour obtenir des résultats satisfaisants; cette matière fond à une certaine température, elle enlève la couche d'oxyde qui se forme inévitablement sur le métal, elle agglomère les substances carburantes et les fait adhérer au métal. Le verre et le salpêtre donnent aussi de bons résultats comme purificateurs et agglutinants.

Lorsque Ton plonge les pièces dans Teau , ces substances vitreuses se détachent instantanément et laissent au contact de l'eau une surface de métal parfaitement lisse. Dans la cémentation en vase clos, comme celle qui nous occupe, la présence de ces produits vitreux est inutile et même nuisible. Au contact de Teau, la pièce chauffée et contenant du carbone se contracte violemment, surtout dans les couches supérieures du métal qui sont cémentées. La pression que les couches supérieures donnent aux couches moléculaires inférieures donne naissance à une réaction qui engendre la dureté du métal à cet endroit. Si on employait par exemple un acier trempant à cœur, cette pression exercée par les couches supérieures sur les couches inférieures donnerait naissance à une inégalité de tension de ces couches, due à la diffé rencc de température existant entre l'extérieur du métal et le noyau intérieur.

C'est pourquoi avec les aciers non trempants, le cœur de Tacier ne subissant pas Tinfluence de la contraction moléculaire, il ne devient pas cassant et, malgré cela, sa

surface extérieure seule étant trempée, il aura toutes les qualités demandées d'élasticité et de dureté.

La meilleure des trempes au paquet doit se faire en vase clos, c'est-à-dire qu'il faut enfermer les pièces à tremper dans des caisses de tôle assez épaisses pour éviter qu'elles ne se crevassent et laissent échapper les matières qu'elles contiennent. Ces caisses sont placées dans des fours et peuvent être chauffées au charbon de terre ou de bois. On doit fermer hermétiquement les caisses pour éviter le contact de Tair.

La caisse de tôle aura seulement les dimensions voulues pour les pièces à tremper; il est inutile de faire les caisses beaucoup plus grandes qu'il ne faut.

On commence par étaler au fond de ce récipient une couche de charbon de bois pulvérisé très fin, puis on pose sur ce lit les pièces à cémenter ; les grosses pièces seront mises de préférence dessous pour éviter que par leur poids elles ne viennent trop disloquer les couches préparées quand la chaleur va alteindre tout le lot. Ensuite sur les objets à cémenter, on sème une couche de la préparation ci-dessous :

Charbon de bouleau en poudre. ... 4 parties

Suie 1 —

Charbon de peaux (ou cuir) en poudre

' (ou bien noir animal) 3 —

Former un mélange bien homogène par trituration.

Cette couche de matières carburantes doit cacher complètement les pièces à tremper et être avec elles en con-

tact intime pendant tout le temps que ces pièces sont soumises aux effets de la chaleur. Si Von voulait que certaines parties des pièces ne soient pas influencées par la cémentation, il faudrait les recouvrir de terre glaise et les faire sécher avant de les mettre en caisse.

Ou mieux encore, les laisser plus fortes à ces endroits, ne pas tremper immédiatement en sortant du four et enlever au tour la partie cémentée, puis on trempe en chaufTant la pièce une seconde fois.

Lorsque les pièces ont disparu sous la couche des mattères contenant le carbure, on remet une seconde couche de charbon de bois, et on recommence à poser un lit de pièces à cémenter, que Ton recouvre d'une couche de matières carburantes, couvertes également par une autre couche de charbon de bois, etc., etc., puis on ferme la caisse et on chauffe.

Que va-t-il se passer pendant le temps où les pièces vont être portées au rouge, et comment pourrons-nous évaluer le temps approximatif nécessaire à une assez profonde cémentation.

La cémentation va commencer à se produire au rouge naissant. Elle sera d'autant plus rapide que la température sera plus élevée ; elle sera d'autant plus profonde que la chaleur sera maintenue plus longtemps, mais il y a un point essentiel à signaler, c'est que la température doit être portée au plus haut degré possible. Lorsque Ton relire la caisse, elle doit être portée presque au rouge blanc, les pièces qu'elle contient auront donc la même chaleur que la caisse elle-même ; si on n'observait pas

celle iiidicalion. la Irenipe donnerait de mauvais résultats,

La durée de chaufle varie avec l'épaisseur que l'on désire donner à la trempe. On remarquera qu'une petite pièce sera cémeiifée plus profoudément qu'une grosse, tout en ayant été le même laps de temps au four. Il est donc utile de faire deux chauFTes si on a de très petits objets à tremper, afin d'éviter de les cémentera

La tig. 81 nous donne la coupe agrandie du double d'une section d'acier cémentée. On voit par la finesse du grain sur les bords de ia cassure que l'acier a été transformé par la cémentation ; le milieu de la pièce n'a pas été influencé par la trempe et conser\*e avec le gros grain toute son élasticité.

Une pièce ayant un millimètre de cémenlalion est grandement assez résistante à Vasare.

Lorsque les pièces ont été suffisamment exposées aux

Mettons d'abord les accumulateurs pôle à pôle avec le circuit. Surles accumutateurs, le pôle positif est peint en rouge ordinairement et aussi marqué du signe +. Pour trouver les pôles du circuit d'éclairage et les relier à nos accumulateurs, il faut procéder h une petite expérience bien simple, qui va nous indiquer de suite lequel des deux fils est le positif.

FiR. «2

Mettons une lampe en série sur l'un des fils, peu importe lequel. Dans un vase assez grand, une cuvette à fond plat par exemple, mettons une certaine quantité d'eau additionnée d'un peu de sel de cuisine ; faisons descendre dans ce vase les deux fils de la ligne de charge

en leur faisant un petit crochet à l'extrémité. La fig. 83 ci-contre nous montre assez bien la manière de disposer cet appareil.

Sur les deux fils, on renverse deux grands verres remplis d'eau. Aussitôt les verres se vident, par suite du dégagement des gaz qui déplacent Teau qu'ils contiennent. Mais Tun des deux verres se vide bien moins rapidement que l'autre, nous tenons le pôle positif.

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Fig. 83

Maintenant) comme une lampe de 16 bougies laisse passer un courant de 1/2 ampère, nous accouplerons autant de lampes en quantité que le régime de charge

comportera de 1/2 ampères. La flg. 77 indique assez bien ce dispositif.

Si on veut cliarger à 1 ampère, on mettra deux lampes en quantité. Veut-on charger à 2 ampères, on en mettra quatre, etc.

Ainsi le régime de charge est celui-ci : plus il est élevé, moins le temps de décharge sera grand, 1 ampère heure pendant 10 heures donne 10 ampères heure, mais 2 ampères pendant 5 heures donnent également 10 ampères heures.

Plus le nombre de lampes mises en quantité sera grand, moins le temps de charge sera long, mais il faut bien se garder d'en mettre trop, par crainte de détériorer les accumulateurs.

Quelques précautions à prendre : se servir de lampes de 16 bougies et de 110 volts, pas d'autres. Lorsque l'accumulateur est chargé, le liquide qu'il contient vient bouillonner à la surface, il faut alors arrêter la charge.

Avec 4 lampes, il faut 15 heures pour charger une caisse de 6 kilogs d'accumulateurs.

Avec 6 lampes, il ne faut que 10 heures.

Du reste, avec les appareils nécessaires, voltmètres et ampèremètres, il est facile de contrôler les temps de charge.

Quant aux personnes qui ne voudraient pas se donner la peine de procéder à la petite installation que nous avons décrite, elles peuvent trouver dans le commerce des appareils spéciaux, agencés pour la charge des accumulateurs.

Voici comment sont constitués ces appareils ou tableaux de recharge. Sur une plaque de bois est fixé le branchage avec fil souple. Un appareil spécial indique le sens du courant. Une lampe ou des fils façonnés en ressorts à boudin servent de résistance ou de rhéostat.

Il existe des appareils moins compliqués, qui donnent les mêmes résultats, une simple lampe électrique est intercalée dans le circuit; ces appareils, munis d*un ampèremètre, d'un indicateur de sens de courant, d'une lampe rhéostat, coupe-circuit, etc., ne se vendent pas plus de 45 à 50 francs. Une notice explicative très détaillée accompagne généralement ces appareils.

Il existe même des tableaux de recharge avec rhéostat liquide^ permettant de charger de 1 à 40 accumulateurs, et qui ne coûtent pas beaucoup plus cher.

Les f^uiles spéciales pour Iif^oteurs

à Ailettes et à grande vitesse

Il est généralement admis que le graissage d'un moteur à essence doit être considéré et traité comme une science aussi exacte dans ses attributions que la science mécanique elle-même. Un moteur trop lubrifié rend mal, l'excès d'huile l'encrasse, annule les efiets de la carburation ; l'explosion perd une partie de sa force et, d'un autre côté, il y a gaspillage d'huile et dépense inutile.

Le chauEFeur doit donc surveiller alteutivemenl le graissage de son moteur s*il veut en tirer tout le profit désirable.

La théorie émise sur les surfaces en contact va nous donner une idée de Tinutilité d'un graissage abondant.

Les cylindres des moteurs ont besoin d'être graissés parce qu'il est pratiquement impossible de leur donner une surface complètement polie. Les inégalités microscopiques de ces surfaces occasionnent une résistance que Ton nomme frottement.

Il suffit, pour éviter le contact de ces surfaces, d'introduire entre elles une quantité suffisante de graisse; mais il faut que cette graisse possède les qualités requises pour résistera la pression, à la chaleur et qu'elle couvre continuellement les surfaces.

Tout le monde sait que ce n'est qu'une couche d'huile très mince, presque invisible, qui peut se maintenir entre les surfaces en frottement et en emplir les inégalités; tout le surplus est rejeté en dehors par le mouvement. Donc, on comprendra qu'une inondation d'huile est plus qu'inutile, elle est nuisible.

Pour résister aux énormes températures émises par le travail des moteurs à ailettes, on a créé des huiles spéciales ne brûlant qu'à 600 degrés et, de ce fait, conservant au moteur une bonne compression, ce qui n'existerait pas avec des huiles filant à la moindre chaleur.

Ces huiles sont d'une couleur très foncée; on les fabrique ainsi pour qu'elles maintiennent intacts les hy-

drocarbures qui forment la partie essentiellement lubrifiante du pétrole.

Pour avoir une idée de la quantité d'huile minime nécessaire au graissage, lorsqu'il est fait avec des huiles spéciales, nous citerons des machines à vapeur de la force de 500 chevaux graissées par une seule goutte dhuile à la minute. Dans les moteurs à essence, 6 à 8 gouttes par minute suffiront grandement.

Les Appareils de

iK^esure de Courants