CHAPITRE III

Thomas Savery. — Sa pompe aspirante. — Succès qu’elle obtient en Angleterre. — Thomas Newcomen et John Cowley. — Leur machine à feu. — La soupape de sûreté. — Perfectionnements successifs apportés à la machine à feu. — Humphrey Potter. — Fitz-Gerald.

Nous avons parlé un peu plus haut de Thomas Savery et de sa pompe aspirante.

Ce Thomas Savery, ancien ouvrier mineur, devenu ensuite capitaine de navire et enfin ingénieur habile, s’occupait depuis longtemps à chercher des moyens mécaniques puissants et expéditifs pour le dessèchement des mines de houille, lorsqu’il eut connaissance de la machine à Papin par les critiques très -vives dont cette machine était l’objet en Angleterre, notamment de la part du savant physicien Robert Hooke. Vivement frappé de ee qu’il y avait de fondé dans ces critiques, il ne vit de la machine de notre compatriote que les imperfections, et tout en adoptant le principe fondamental, c’està-dire l’action combinée de la force élastique de la vapeur et

de la pesanteur de l'air, il en méconnut précisément la disposition la plus heureuse, celle qui en faisait tout le mérite : le jeu du piston dans le cylindre. Obéissant d’ailleurs, on peut le croire, à un petit sentiment de vanité personnelle, il aima mieux produire une invention qui lui fût propre que de perfectionner celle d'autrui. Enfin , comme il n'avait en vue d'autre but que l’extraction de l’eau des mines, il trouva plus simple et plus économique d’y employer directement les agents naturels dont il disposait, sans le secours d’aucun mécanisme accessoire, et, après quelques tâtonnements, il s’arrêta définitivement aux dispositions suivantes :

Une chaudière placée sur un fourneau était aux deux tiers remplie d’eau, qu’on mettait en ébullition. Cette chaudière portait à sa partie supérieure un tube qui la mettait en communication avec un récipient terminé dans le bas par un autre tube, à peu près du même diamètre que le premier. Ce second tube, horizontal, s’adaptait perpendiculairement à un troisième. Ce dernier était vertical. Son extrémité inférieure plongeait dansl’eaü qu’il s'agissait de puiser, son extrémité supérieure était recourbée, et débouchait dans un canal ou dans un bassin. Il était muni intérieurement de deux soupapes, l’tme au-dessus, l’autre au-dessous de l’orifice du tube horizontal.

Voici comment fonctionnait cette machine :

L'eau étant en ébullition, on ouvrait un robinet, adapté au tube, qui établissait la communication entre la chaudière et le récipient. La vapeur s’élançant alors dans celui-ci, l’air était chassé par le haut du tube vertical, en soulevant la soupape supérieure. Le robinet était ensuite fermé ; on arrosait le récipient de l’eau froide d'un réservoir disposé au-dessus; la vapeur se condensait, et le vide se faisait, l’air ne pouvant rentrer par la soupape qui venait de lui livrer passage, et que sa pression même fermait dès lors hermétiquement. Mais cette pression forçait, dans le même moment, l'eau de la mine

à s’élancer dans la partie inférieure du tube, en soulevant la deuxième soupape, et à remplir le récipient. On rouvrait alors le robinet ; la vapeur pressait à son tour le liquide , et le refoulait dans la partie supérieure du tube, par où il était chassé dans le bassin ou déversoir. On fermait ensuite le robinet; on faisait arriver sur le récipient une nouvelle quautiré d’eau froide, qui y faisait le vide, comme précédemment, en condensant la vapeur, et y déterminait presque aussitôt l’afflux d’une nouvelle quahtité d’eau. L’opération se continuait ainsi jusqu’à l’épuisement complet , qui, avec une machine de grande dimension, pouvait se faire assez rapidement. Tout le travail humain exigé pour l’emploi de cet appareil consistait, ou le voit, à entretenir le feü sous la chaudière, à ouvrir et à fermer alternativement le robinet du tube de dégagement et celui du réservoir d’eau froide. Sa construction et son mode de fonctionnement étaient, on ne peut le nier, l’œuvre d’un esprit ingénieux; mais, outre que, comme nous l’avons fait remarquer, cette machine ne jouait et ne pouvait jouer d’autre rôle que celui d’une pompe, elle ne laissait pas de présenter de notables inconvénients, et surtout de graves dangers. Plus ses dimensions étaient grandes , plus la quantité de liquide à aspirer et à refouler était considérable, et plus aussi il fallait élever la température de la chaudière et augmenter la pression de la vapeur. Aussi les explosions étaient-elles fort communes. Sàvery eût pu les prévenir en ayant recours à la soupape de sûreté que Papin avait imaginée pour son digesleur. Il n’y songea point, et dut se résigner à ne produire que de médiocres effets, faute de pouvoir trouver, comme il en convenait lui-même, des vaisseaux assez résistants pour supporter le poids d’uue colonne d’eau de plus de vingt-quatre à vingt-sept mètres.

Quoi qu’il en soit, il s’assura par un brevet, en 1698, la propriété et l’exploitation exclusive de ses machines, et réussit à les faire adopter, pour l’élévation des eaux, dans plusieurs

districts houillers de la Grande -B eugne. Une entre autres fut établie près de Daunouth, et attira vivement l'attention de deux simples artisans, habitants de cette ville. L‘un était un serrurier nommé Thomas Newcomen; l’autre s’appelait John Cowley,et exerçait la profession de vitrier. Ils étaient liés ensemble d’une étroite amitié. Tous deux bons travailleurs, aimant à s’instruire, et désireux de s’élever par leur industrie et leur talent au-dessus de leur humble condition , ils prirent d’abord un vif plaisir à contempler la nouvelle pompe et à la voir fonctionner. Leur premier sentiment fut une profonde admiration; mais , en examinant cette machine dans le détail avec plus d’attention, ils ne tardèrent pas à en apercevoir les défauts, et à comprendre qu’il y avait un bien meilleur parti v à tirer de l’emploi de la vapeur comme force motrice. Fort préoccupés de cet objet, ils se communiquaient chaque jour les idées qu’il leur suggérait; enfiu, ne possédant pas assez de lumières pour arriver par eux-mêmes à la solution du problème qu’ils s’étaient posé , ils se décidèrent à consulter un savant dont les avis pussent les guider dans leurs recherches. Or le serrurier Newcomen avait précisément pour compatriote Robert ïïooke, dont les bienveillants conseils lui avaient été plus d’une fois utiles. Il n’hésita pas de s’adresser à lui en celte conjoncture. Robert Ilooke s’empressa de donner aux deux intelligents ouvrieis les renseignements qui pouvaient leur être utiles. Il leur fit connaître la machine proposée quelques années auparavant par le docteur Papin; mais en même temps il leur signala les vices qui , selon lui , la rendaient inapplicable. La description de cette machine séduisait fort Newcomen ; les objections de son illustre correspondant ne firent, pour ainsi dire, qu’effleurer son esprit. Il conçut aussitôt le projet d’un nouvel appareil réunissant les avantages des deux systèmes du physicien français et de l’ingénieur anglais.

« Si Papin pouvait faire le vide subitement dans son cy-

lindre, votre affaire serait faite, avait dit Robert llooke dans une de ses lettres. Or cette condition était facile à réaliser, par le même moyen qu’employait Savery pour condenser instantanément la vapeur dans son récipient, c’est-à-dire eu arrosant le cylindre d’eau froide au moment où le piston arriverait en haut de sa course. Newcomen se mit donc surle-champ à l'œuvre, et , avec l’assistance de son ami Cowley, il exécuta le modèle d’une machine à feu ou machine atmosphérique , fonctionnant avec autant de facilité que celle de Savery, et pouvant, grâce à la mise en pratique des idées fondamentales de Papin, fournir un moteur applicable à diverses combinaisons mécaniques.

Les deux artisans eurent quelque peine à obtenir le brevet qui leur était nécessaire ; afin d’éviter toute contestation avec Thomas Savery, ils lui offrirent de le mettre en tiers dans la propriété de leur invention. Savery accepta d’abord , et contribua beaucoup , en faisant agir les amis qu’il avait en haut lieu, à obtenir le brevet, qui fut délivré en 1705. Mais peu de temps après, par des motifs qui sont restés inconnus , il se retira de l’association. On peut supposer que, n’ayant jamais tiré de sa propre machine un parti très -avantageux, il se laissa décourager par les difficultés que rencontra au début l’exploitation du nouveau moteur; qu’il désespéra de son succès à venir, et tourna ses idées vers d’autres objets. Quoi qu’il en soit, son nom cesse dès lors de figurer dans l’histoire de la machine à vapeur.

Plus persévérants que lui, Newcomen et Cowley, après avoir vu leurs propositions repoussées par plusieurs industriels, finirent, en 17 12, par conclure avec M. Back, de Wolverhampton , un marché assez avantageux pour l’établissement d’une machine destinée à l’épuisement des eaux d’une mine située non loin de Birmingham. La machine, construite dans cette ville par d’habiles ouvriers, fut promptement terminée et installée à l’entrée de la mine , où elle commença

de fonctionner d’une manière satisfaisante. Dès les premiers jours on fut à même d’y apporter certaines modifications propres à augmenter ga puissance en accroissant la rapidité de ses mouvements. C’est ainsi qu’au procédé emprunté à Savery pour la condensation de la vapeur dans le cylindre, on en substitua un autre, d’une efficacité beaucoup plus prompte, en faisant arriver l’eau froide non plus sur la paroi externe, mais dans l’intérieur même du cylindre, d’où elle s’écoulait ensuite par un tuyau dont on ouvrait de temps en temps le robinet,

La chaudière, de forme hémisphérique, était engagée dans un fourneau en briques. De son sommet partait un tuyau vertical qui la mettait en communication avec le cylindre où se mouvait le piston. Une première chaîne verticale était fixée d’un bout au centre du piston, de l’autre à l’uoe des extrémités d’un lqurd balancier supporté en son milieu par un poteau planté dans la maçonnerie du fourneau, De l’autre extrémité de ce balancier partait une seconde chaîne verticale portant un contre^ poids. Une longue tringle , faisant, suite à la chaîne, plongeait dans le puits de la npqpe, QÙ elle mettait les pompes en mouvement. Lorsque l’eau de la chaudière était en ébullition, et qu’on ouvrait le robinet du tube intermédiaire, la vapeur soulevait le piston jusqu’en haut du cylindre. Le contre- poids faisait alors basculer le balancier, et la tringle descendait. On fermait aussitôt ce robinet, et l’on en ouvrait un autre adapté à un tube qui descendait d’un réservoir placé à une certaine hauteur au - dessus de la machine , et débouchait à la base de la capacité cylindrique, L’eau froide, jaillissant dans cette capacité, condensait la vapeur; le vide se faisait, et le piston , obéissant de nouveau à la pression de l’atmosphère, retombait au fond du cylindre, et faisait remonter la tringle, en ramenant le balancier à sa première position.

La tringle recevait ainsi du piston , par l’intermédiaire du

balancier, un mouvement alternatif de haut en bas et de bas en haut. Le nombre des coups de piston pouvait être de dix à douze par minute; il dépendait de la prestesse plus ovt moins grande qu’on mettait à ouvrir et à fermer les robinets en temps opportun. Les ouvriers chargés de ce soiq pouvaient donc , par leur négligence, non -seulement ralentir le jeu de la machine, mais encore compromettre son existence, ainsi que leur propre vie. A la vérité, Ne wcomen et Cowley avaient pris contre le danger des explosions toutes les précautions que comportait Féconomie de leur machine. Ainsi, premièrement, ils avaient été assez bien inspirés pour adapter à leur chaudière la soupape de sûreté dont Papin le premier, et après lui Savery, avaient méconnu l’inappréciable utilité. En second lieu, tandis que, dans la machine de Savery, les parois du récipient devaient être très-minces, sans quoi Teffet réfrigérant des affusions extérieures d’eau froide ne se fût produit au travers qu’avec une extrême lenteur, le procédé adopté parles deux artisans de Darmouth pour la condensation de la vapeur permettait de donner à la paroi du cylindre une épaisseur capable de résister à une pression considérable. Néanmoins la nécessité d’ouvrir et de fermer alternativement à la main les robinets constituait un grave inconvénient. L’honneur d’y remédier d’une manière aussi simple qu’efficace , et d’apporter ainsi à la machine un des plus utiles perfectionnements qu’elle ait subis, était réservé à un jeune apprenti du nom de Humphrey Potter. Cet enfant était chargé de tourner les robinets d’une machine telle que nous venons de la décrire. Trouvant que c’était là, pour un être intelligent, un travail bien monotone, il se mit à chercher les moyens de s’en affranchir, et, en examinant les choses avec attention, il ne tarda pas à arriver à cette conclusion , que deux cordes de longueur inégale , attachées par un bout à chacun des ro-, binets, et par l’autre à certains points du balancier, s’acquitteraient dp çette besogne beaucoup mieux qu’il ne faisait. Sa

MAOllNtS A VAPEUR.

combinaison, réalisée aussitôt que conçue, répondit pleinement à sou attente. La machine pouvait désormais fonctionner seule ; les robinets s’ouvraient et se fermaient aux moments voulus par l’effet des mouvements du balancier, et, qui plus est, ces mouvements eux-mêmes avaient acquis une précison et une célérité qüe l’ouvrier le plus attentif et le plus adroit ne fût jamais parvenu à leur donner.

En accomplissant ce chef-d’œuvre de mécanique, Humphrey Potter, assure-t-on, n’avait autre chose en vue que de s’assurer des loisirs, de faire l’école buissounière sur une grande échelle , et de passer son temps à jouer avec ses camarades, les gamins du voisinage. En ce cas, il faut avouer qu’il fut merveilleusement inspiré par sa paresse, et que son ingénieuse invention méritait bien , pour récompense , les quelques jours de congé qu’elle lui permit de se donner.

11 ne fallut pas ensuite un grand effort d’imagination pour remplacer les ficelles de Tapprenti Potter par des tringles de fer. Ce fut le mécanicien Brigton qui, en 1718, c’est-à-dire cinq ans après l’aventure que nous venons de raconter, établit à Newcastle la première pompe à feu où dt s tiges métalliques fussent adaptées au balancier et aux robinets, de manière à ouvrir ou à fermer ceux-ci selon les besoins de l’opération. Il obtint ainsi quinze coups de piston par minute, au lieu de dix à douze au plus que donnait la machine primitive.

Quarante ans plus tard (1758), un autre mécanicien, nommé Fitz-Geraid, parvint à transformer le mouvement vertical du piston en un mouvement circulaire, par un système de roues dentées, et à le régulariser à l’aide d’un volant; mais il s’écoula encore un temps assez long avant que l’addition de ces précieux organes fût appréciée et utilisée. La machine de Newcomen et Cowley, comme celle de Savery, n’était employée , en effet , qu’à puiser de l’eau ; le nom de pompe à feu , sous lequel on la désignait généralement, indique assez le rôle étroit qu’elle semblait destinée S remplir, et prouve qu’on

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MACHINES A VAPEUJl

ne devinait point, dans cet engin aux allures roides et lentes, l'embryon du .moteur universel .qui devait, en moins d’un siècle, -révolutionner l’industrie et changer .la face du monde.