DE VOITURES LOCOMOTIVES

La chaudière de9 imachines locomotÎYCs ^ dit M. Ed. Biot, se compose d'un cylindre eu tôlcj^Toyez les fig. 78 et 79, en tôle ou en cuivre^ trarersé dans sa moitié inférieure par un grand nombre de petits tuyaux en cuivre , et fermé de deux pièces circulaires à ses deux extrémités. Ce cylindre, qui forme le corps de la chaudière, a généralement 5o pouces de diamètre, et 6 à 7 pieds de long. Il dure beaucoup plus de temB quand il peut être fait en cuivre. Cependant, les chaudières anglaises sont encore en tôle. Les petits tuyaux se fabriquaient d'abord en cuivre rouge, mais des expériences récentes , faites sur le chemin de Liverpool , ont prouvé que le euivro jaunC/, qui est, comme on sait, un alliage de zinc et de cuivre , résistait beaucoup mieux à l'action de la flamme du coke employé comme combustible.

Le nombre et la dimension des petits tuyaux a beaucoup varié. En France, on s'est borné à établir dans chaque chaudière 80 tuyaux de 18 lignes (40 millimètres ) de diamètre, ce qui donne une surface de chauffe totale de ai mètres carrés. En Angleterre , on a été jusqu'à 140 tuyaux par chaudière, en réduisant leur diamètre à un pouce environ (a8

Pour prf^seryer de la flamme les compartimens latéraux qui composent le coffre du foyer, on a soin de les doubler, et dans TiaterTalle on fait circuler l'eau qui s'échauffe et passe de là dans la chaudière. La chaudière ne reçoit ainsi que de l'eau déjà échauffée 9 ce qui lui permet de produire une quantité de Tapeur bien plus considérable que si elle était alimentée uniquement avec de Teau froide.

Les barreaux des foyers sont quelquefois creux ; et reçoitent un courant d'eau destiné à les empêcher de brûler; mais ces barreaux creux coûtent asse» cher : aussi , généralement on préfère employer des barreaux pleins, et on les remplace à mesure qu'ils s'usent.

Cette réparation des barreaux est assez coûteuse. Les ingénieurs du chemin de Manchester comptent qu'il faut changer les barreaux trois fois par an. D'autres donnent pour règle, qu'il faut changer tous les barreaux après que la machine a parcouru 10000 kilo* mètres;

Les foyers à coke ont généralement o",a8 de profondeur, sur o^jSi de large. Ceux à charbon sont un peu plug petits.

Le foyer est arrêté contre le fond de la chaudière y de manière à augmenter sa capa-

DE VOITURES LOCOMOTIYÉS. i ^ % cité ; mais ce mode d'assemblage a un défaut très gra^e : la flamme qui s'élève du foyer se trouYc frapper directement contre le joint du cylindre qui forme la chaudière et au fond circulaire, et si la chaudière et ce fond sont en tôle, la partie frappée par la flamme brQlc très rapidement. Il est vrai qu'on peut mettre sur ce points une doublure en cuivre, ce métal résistant mieux au feu que la tôle.

On a construit des foyers en cuivre et en tôle; ceux en cuivre coûtent beaucoup plus cher, mars ils durent plus long-tems , et pour eux, comme pour la chaudière, on tire toujours un parti bien plus avantageux du vieux cuivre que de la tôle à demi-rongée, telle quelle se trouve après deux ans de service bous l'action d'un feu extrêmement violent.

L'eau nftessaire à l'alimentation de la chaudière , est portée dans une caisse en tôle, posée sur un petit chariot joint à la machine. De là, elle sort par un tuyau de cuir dont l'ouverture est réglée par un robinet. Ce tuyau communique à une petite pompe alimentaire mise en aetion par la machine, et servant à introduire l'eau dans le coffre du foyer et dans la chaudière ; mais comme chaque quantité pondérable de vapeur qui entre

«7t DES CHÂUDIÈ&ES

•dans le cjlindre doit-être remplacée dans ta chaudière par un poids d'eau correspondant^ la caisse «e Tide après un certain nombre de coups de pistons. Pour la remplir de nouTeau,. on établit, de dislance en distance, le long^ de la ligne , des réservoirs en bois ou en tôle ^ placés à une dizaine de pieds de hauteur, et à l'aide d*une pompe „ un homme a soin de les tenir pleins d'eau. Quand la machine arlire auprès de ces réservoirs; elle s'arrête, et au moyen d*un robinet de fond joint au réser- Toir, et d'un tuyau mobile de communication, l'eau coule dans la caisse du chariot fourgon qui suit la machine.

Cette eau est généralement froide au sortir du réservoir. Elle s'échauffe, comme nous l'a* TOUS dit, en arrivant, soit dan^les compartimens du foyer, soit dans les espèces de supports creux en fonte disposés au fond du foyer et qui soutiennent la chaudière. C'est du moins ainsi que l'on opèro en France. Au chemin de Liverpool , comioe on désirait ré»

duire extrêmement le poids desmachinespour les rendre propres & de très grandes vitesses,, on chauffe l'eau dans les réservoirs mêmes, p\i elle est poçipéc , et de cette manière , elle a géoéraltment une température de 40 ou 5^

Ï)E VOltUJRES LOCOMOtIVES. 1 9^

degrés qUand elle sort des réserToirs jQxes> pour passer dans le réservoir de la machine Ce chaufifage s*opèrepar la tapeur^ l'excédant de la tapeur non condensée serrant à mouvoir une machine qui pompe Teau. A Darlington , Teau est pompée par un moulin-àvent qui s'oriente lui-même , et n'exige qu'une simple surveillance de la part d'un gardien ^ préposé en même tems au passagâ des chariots y qui s'arrêtent sur ce point.

Toutes les chaudières des machines locomotives doivent être pourvues d'un petit tube en verre, d'un centimètre de diamètre^ situé à l'extrémité , et servant à indiquer le niveau de de l'eau dans la chaudière; ce tube doit être observe avec un grand soin par les machinis-* tes; car si le niveau d'eau baisse trop par suite d'un engorgement dant le jeu de la pompe alimentaire, ou parce que le robinet du réservoir n'est pas assez ouvert, là Ûanune frappera sur des parties de la chaudière pri' Tèes d'eau et les brûlera de suite*

On place sur la chaudière dcUx soupapes de sûreté à bras de levier, qu'on charge d'un poids correspondant à une pression de trois atmosphères environ, ou de 3 kilogrammes par centimètres carrés sur l'ouverture delà

, 8o DES CHAUDIÈRES

soupape. Il se présente à Ce sujet un phéûomène assez singulier. Quand la machine est «n marche , alors même qu'elle est supportée sur des ressorts, chaque secousse faitbalotter le levier et soulève la soupape de sûreté, de sorte que la pression est intermittente, et qae la vapeur s'échappe rapidement. Cet inconvénient est si sensible, qu'au chemin de fer situé aux environs de Newcaslle , on avait l'habitude de fixer pendant la marche le bras du levier de la soupape , au moyen d'une pièce mobile en fer, qu'on détournait lorsque la machine s'arrêtait, de manière à rendre la soupape libre. Car c'est dans ce cas surtout qu'on doit craindre les accumulations de vapeur ^ et les accidens qui en sont la suite. En marche, la vapeur est dépensée à mesure qu'elle est produite, et il y a peu de danger si la -chaudière a toujours une quantité d'eau suffisante. Mais il résultait de cette invention, que la machine en marche était tout-à-fait privée de soupape de sûreté, et cette habitude hasardeuse ne pouvait être conservée au chemin de fer de Livcrpool, destiné à un si grand transport de voyageurs. Aussi, sur ce chemin , on a remplacé le poids des soupapes de ftCUclé par un ressort placé ù l'extrémité

DE VOntJREft LOGOMOTXYES. lU

du bras de lerier, et exerçant une pres$ioa équiyaiente : alors la soupape ne se souiète pas par les secousses des mouvemens de la machine. Cependant on peut craindre arec quelque raison qu'un ressort ne soit sujet à se raidir plus ou moins ^ et l'on u\ pas ainsi une mesure bien exacte de la pression exercée dans la chaudière. £n France on a imaginé un moyen qui présenta plus de sécurit é. Il consiste à interposer entre le bras dtt IcTier et la petite plaque qui porte sur Ten-» trée de la soupape , un double ressort qui a~ morlit tout Tefifet des oscillations du poids placé à reztrémilè'du letieré (De cette manière la soupape est toujours libre de «es mouTO^ mens quand ia machine est en marche ^ aussi bien que lorsqu'elle est en repos.

Bans le principe, les cheminées des machines emplojées à Darllngton et surleschenHus de fer des euTirons de Newcastle, n'avaient au plus que lo pieds de loi^. Elles ne procuraient qu'un tirage bien insuffisant pour ua foyer aussi petit que celui des machinés, puisque la Vitesse ascensionnelle correspondant à une semblable hauteur, ne Ta guère à plus Se quatre mètres par secondes; ainsi la quantité d*air fourni pour une section de foyer

igt% DES CHÂUDliRES

de a pieds carrés enyiron, derait aller au •plusjtLiin mètre cube par seconde. Cependant^ le moindre ralentissement dans la combustion diminue presquUnstantanément d'un tiers ou de moitié la force des machines locomotives^; jcar la partie supérieure de la chaudière , qui reste vide, ne peut contenir qu'une quantité de Tapeur assez limitée, dont une partie est absorbée à chaque coup de piston des cylindres. Si donc cette quantité de vapeur n'est pas renouvelée incessamment à l'aide d'une combustion très active , la machine se trouve arrêtée au bout de quelques minutes;

Élever ces cheminées davantage, présentait de grandes difficultés; car cette surélévation ^ pour être utile , devait aller à une dizaine de pieds de plus , et pour cela , il eût fallu s'astreindre à relever de beaucoup tous les ponts et passages souterrains placés sur la ligne des chemins de fer , travail souvent impraticable; ou bien il aurait fallu tourner les cheminées autour d'une charnière comme dans les bateaux à vapeur. D'un autre côté, une cheminée semblable aurait acquis facilement dans sa marche, un moufement d'oscillation qui eût ébranlé toutes les parties de la machine ; et c'est ce qui se voit même auprès de Leeds ,

DE VOltURES LOCOMOTIVES. i S 3

sur un chemin de fer assez court^ qui est desserti par une machine à Tapeur ^ armée d'un tuyau de plus de 20 pieds de haut.

Pour remédier à cette imperfection du tirage, M. 6. Stephenson a imaginé de jeter dans la cheminée la Tapeur qui sort du cylindre après y aToir exercé son effet, et de profiter de sa Titesse pour exciter dans la cheminée un courant rapide qui peut actiTer la combustion. Cette inTention réussit parfaitement; seulement, pour que le jet de Tapeur produise tout son effet , il faut que le coffre inférieur de la cheminée où il est lancé , soit imperméable à l'air extérieur, de manière que le jet fasse le Tide exactement derrière lui; de plus, il est aTantageux de lancer le jet axiisi directement que possible dans le sens de Taxe du tuyau de la cheminée. Cette deuxiè* me remarque fit placer les cylindres immédiatement sous la cheminée , de manière que le jet fût toujours direct , sans être retardépar aucun frottement dans les tuyaux de sortie, frottement qui a lieu plus jou moins sensiblement quand les cylindres sont placés latéralement à la chaudière. Ensuite on eut soin d'augmenter le diamètre des tuyaux de ^or* tie, et de les réunir dàBS la cheminée en un

iti Dia GHAUDlÈRfiS

flieul tHjrao dirigé Tertiealement et termiaé en baut par un orifice en forme de cône tronqué, comme yn tuyau d*anche. Il parait que cet étranglement du tuyau de sortie augmente seosiblenifnt le résultat produit, le jet de fajpeur se trouTant dans la même situation que rair qui sort d'un soufilet d'appartement. Les tuyaux de sortie ont généralement un décimètre ou quatre pouœs anglais de diamètre ^ ainsi que ceux d*admis^on*

Lorsque la machine fonctionne^ la rapeur sortant des^ cylindres rencontre , dans^ lé cheminée, un courant d'air chaud sortant du foyer, et dé^à animé d'une vitesse ilscensionnelle ; elle le pousse devant elle par sa Titesse. supérieure, et produisant le tide derrière, eBêf exeite un courant f ioknt d'air qui â<e précipAe dans le foyer. Ce courant d'air anime la combustion , et une plus grande quantité de Tapeur M produit dans la chaudière. L'introduction êé cette nouyelle f apeur dans les cylindres^ accélère la marche de la machine, et sa sortie accélère le courant qui aHmente la combustion ; d^oû l'on roit qu'une machine en mou- Tement , alimentée constamment de combustible et d'eau , tend continuellement à s'accélérer, si elle se meut toujours sur une ligne

DE TOmJRES lOCOMOTrVES. x 85

droite d'une pente tmiforme, de manière que sa vitesse acquise ne «oit pas épuisée par le frottement des courbes , ou par la portion de poids qui se trouve décomposée si la pente augmente. D'un autre côté, Ton voit que si la machine se meut lentement, les jets de va-^ peur dans la cheminée seront intermittens ^ et ne pourront conséquemment y exciter un courant contraire. L'introduction d'air dans le foyer ne sera donc pas rapide , la production de vapeur sera faible, et la machine s'arrêtera dès qu'elle aura déj^ensé la quantité de vapeur accumulée dans la chaudière au moment da départ. De là résulte, i* qu'il faut calculer le • poida que doit traîner la machine, de manière J' qu'elle puisse marcher avec une vitesse suffi-* ' santé; 2* qu'il est avantageux d'avoir des cylindres larges et courts ; ear alors les jets de vapeur dans la cheminée sont plus fréquens, puisqu'il» correspondent à chaque pulsation du piston.

Pour mettre la machine en action , on commence par chauffer la chaudière avec du charbon mêlé de bois , de manière à exciter un feu vif qui amène la température de l'eau audessus de 100 degrés, et produise assez de va* peur pour que la machine puisse traîner son propre poids» Dès que le maehiniste est arriva

t86 DES CHAUDIÈRES

à ce point ^ il fait partir la machine et la pro* mène seule. La yapeur entre dans les cylindres^ en sort, et excite peu à peu un courant d*aic rapide dans la cheminée. On jette du coke dans le foyer; il s'allume, et la température s'élève dans la chaudière. La vapeur est produite en plus grande quantité et à une plus haute pression. Elle produit donc un effet .plus énergique, et la machine s'accélère. Peu à peu Teau parvient à iSo** et à 160°, et la chaudière se trouve remplie d'une quantité suffisante de vapeur à la pression demandée.

Alors la soupape se soulevé , et la machine vient chercher son convoi. Ou remplit d'eau son réservoir , si elle en a trop perdu penda^nt ^ cet essai préparatoire, et la machine est prête ;^ à partir. Il faut ordinairement chauffer la chaudière pendant une heure ou une heure et demie, pour que la température s'élève, suffisamment, et que la vapeur arrive à 4 atmosphères.

On a employé sur le chemin de fer de St.- Etienne à Lyon, une autre méthode de ven-* tilation qu'il peut être utile de décrire, quoiqu'elle soit généralement remplacée aujourd'hui par l'injection de la vapeur dans la chenûnée. Ce moyen consistait à placer, sur le.

DE VOITURES LOCOMOTIVES. i «7.

fourgon attaché à la suite de la machine , un yentilateur mis en action par des courroies passant sur une grande poulie fixée aune roue du fourgon. Ce -ventilateur eût pu être un cylindre soufflant, mais on airait trouvé plus simple d'adopter des- ailes semblables à celles du moulin à yanner le blé. Sur chaque côté du fourgon on avait établi uue caisse oblongue en planches, dans laquelle tournait uneroue à quatre palettes qui aspiraient l'air par le centre de la caisse, et le refoulaient dans uq< conduit de cuir qui partait du ventilateur et aboutissait au-dessous du foyer: cette disposi» tion présentait Tinconvéoient d'exiger une certaine quantité de force motrice. De plus les conduits en cuir et les courroies exigeaient un entretien assez coûteux.

Cette machine locomotive ayant produit des résultats très avantageux , nous croyons devoir la reproduire dans cet ouvrage. Elle est de MM. Séguin. et compagnie.

La machine à vapeur est fixée à la première voiture, et le ventilateur sur la deuxième.

Sur cette seconde voiture (fig. 57) se trouvent également le réservoir à eau et à charbon B et C, et à leur suite vient le convoi.

La fig. 38 donne une section tr ans versée ,^

iS« D& CHÀÛJOIÈRÉ»

et la %. 3^ une section longitudinale de fa cliatidière et du foyer suffftnt ««. La chanàiët^ A eat uh cyhnéte de tôle de deux pieds et déni de diamètre sur g de long. La grille a 4 fî^às de longueur, h eî e sont des com^ pitttinaenfr en tôk qui èntelopj>eat le foyer par c6lés et par dettière; iïs sùtat pleins d'eau et cotmnuniqueot avec k chaudière, ^ galeries on fùyaux tels que ^^ e, «, trayersent la chaudière. La flaimne s'élèTe de la grille^ et frappe d'abord le foùd de la chaudière ett passant au-dessus du résertôir d; elle (rs« verse ensuUe les galeries ou tuyaux, et arrive à la cheminée /» Les luyaiix ont i 7 pouces* do diamètre.

gf est la porte du foyer; h, celte do cendrier. De chaque côté de la porte h, il y a une ouverture à laquelle s*adapte un des tuhesl correspondant du rencilateur.

Le ventilateur, Og. 3^, se compose de deux caisses circulaires de 5 pieds de diamètre, dan» Itesquelles tourne avec rapidité une roue à quatre palc!ttes iS:. Cette roue reçoit son mouvement delà poulie 1^ fixée à son axe, qui ellemême le reçoit au moyen d^'nne courroie de la poulie m, fixée* à un des essieux de la voiture. On a adapté un registre en n, afin de

DE VOITURES LOCOMOTIVES. sSo

pouvoir rég^ulariser rintroduotion de Tair^ et Tappareil yeatilateur se lie suz ouyertures* du fojer mentionnées plus baut^ au moyen du tube en cuir o,

La cbaudiëre produit de la Tapeur i quatre atmosphères de pression, et ce <pii est réellement remarquable , 7 livres de vapeur par chaque livre de houille consommée. Ce résultat n'^a été obtenu , dit-on, par aucune a\iltre machine locomotive.

La chaudière présente à peine le tiers de Sft surface^ 5 mètres carrés, à l'action du feu ; la surface totale des tuyaux est de i 5 mètres ear^ rés, ce qui donne 1 8 mètres carrés pour la surface de chauffe entière.

Les palettes du ventilateur ont 1 a pouces à& larg^eur et 14 de hauteur; elles font 3oo tours par minute et n'absorbent que très peu de force. , .

Le poi4s total des deux voitures est de 6000 kilogrammes^ leur prix monte à lo^ooa francs.

Le poids des machines locc«notives ,' telle»

qu'on les construit actuellement en Angle** terre^ varie d^ 5 à 7000 kilogrammes; il faut ajojiter à ce poids celui du fourgon chargé d'eau et de charbon qui les suit, c'est-à-dire^

xgo DES GHÀUDJÉEES

5ooo kilogrammes environ. Le prix de ces dernières macbines est de i aooo francs.

Voici ce que M. Ed. Biot, dit relativement à la machine que nous venons d'expliquer.

Ce fut aussi cette dernière (la macbine de M. Stepbenson ) , qui gagna le prix proposé par la compagnie deLiverpool.

Dans le même tem's^ etmême av^nt les essais de Liverpooi^ M. Seguin aîné faisait des essais sur un système semblable, de cbaudières traversées par des tujaux^ dans les chantiers de la compagnie du chemindeferdeSt.-'Etienne à Lyon. Un brevet même avait été pris par ses directeurs une année avant cette époque.

Ainsi cette invention peut à juste titre être regardée comme une invention française.

Quoiqu'il en soit, ce système de chaudières à petits tuyaux horizontaux , pour la circulation de la flamme , est encore aujourd'hui le meilleur qu'on connaisse pour obtenir facilement une grande èvaporation. Un grand nombre d'essais ont bien été tentés, soit par M. Braithvraite pour perfectionner sa première machine, soit par M. Gurney et d'autres ingénieurs , pour activer . l'évaporation dans les machines qu'ils ont mises en mouvement sur les routes ordinaires. Le principa

DE VOITURES LOCOMOTIVES. x g i général de ces essais^ était d'employer le système des petits luyaux d'une manière différente de celle déjà connue; et la complication de leurs appareils n'a pu admettre un service de Ipngue durée. Aussi le système des chaudières à tuyaux horizontaux ^ est-il uniquement employé aujourd'hui sur le chemin de Liyerpool à Manchester , et sur les chemins de fer déjà établis en France.

Les figures 4o et ^i représentent ïes systèmes essayés par MM. Braithwaite et Ericson. Dans la fîg. 4^ 9 un courant d'air est produit au moyen d'un soufflet de £orme cylindrique et à pistOQ; dans la fig. 4^9 le tirage s'obtient au moyen de l'aspiration d'une machine à piston à peu près semblable.

Fig. ^ifdx b, Cy d, est la chaudière ; e^ le conduit de la vapeur; fy la soupape de sûreté; gy le foyer intérieur; h^ la grille; i,le fourneau.. ky est une caisse à charbon pourvue d'une soupape ou d'un registre destiné à produire l'écoulement du charbon sur la grille. / est le commencement de la galerie ou conduit de flamme qui serpente dans la chaudière ; il va en se rétrécissant parce que la flamme est refroidie en lc7>àrcourant; elle entre parm^ dans la cheminée qui est très petite, n^ est la