CHAPITRE IL

Nous comprendrons dans ce chapitre tout ce qui constitue la fourniture de la vapeur nécessaire à l'alimentation du cylindre ; sous ce point de vue , nous diviserons la vaporisation en trois parties , qui sont :

1° L'appareil générateur de la vapeur;

3° Les appareils de sûreté el d'alimentation ;

3° Les approvisionnements.

L'appareil générateur de la tapeur et les appareils d'alimentation constituent un poids constant.

Les approvisionnements constituent un poids variable qui diminue avec la longueur du chemin parcouiu.

Or, nous avons déterminé comme conditions indispensables du remorquage par les roues motrices , que ces dernières devaient être chargées d'un poids proportionne à la charge qu'elles ont à traîner. Nous ne donnerons pas ici ce poids , mais nous dirons que tout naturellement il doit être pris dans la machine à vapeur et ses accessoires.

La question se réduit à déterminer si on chargera les

i° Du poids variable seul ;

2° Bu poids variable et du poids constant;

3° Du poids constant seul.

Dans le premier cas , la force de traction des roues pourra être considérable au moment du départ, et arriver à Sire presque nulle à l'extrémité do trajet. Ce cas serait an plus applicable à un chemin de fer qui , parlant d'un centre de communication, déposerait les voyageurs et marchandises sur différents points de station, sans jamais en reprendre d'autres en roule.

Dans le deuxième cas , si le poids constant seul suffit pour produire l'adhérence des roues sur les rails, la machine, d'abord trop chargée en partant, augmentera de vitesse au for et a mesure que l'on avancera, parce qne le poids variable diminuera. Celle disposition a été adoptée dans une machine anglaise appelée la Nouveauté. Celte machine avait deux cylindres verticaux posés sur une plaie-forme andessous de laquelle éiail la chaudière , entre les essieux des Machine* Locomotive*. 2

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roues. Le foyer était à l'extrémité opposée des cylindres et aussi sur la plaie-forme , ce qui produisait une combustion à flamme renversée. Celte disposition a l'avantage d'éviter le fourgon d'approvisionnement , qui est un poids assez lourd à remorquer, et une manœuvre de plus sur les plaques tournantes. Nous ne désespérons pas de voir quelque jour cela adopte; ce qui conviendrait le mieux, à notre avis, ce serait deux cylindres horizontaux et de grandes roues motrices dont l'essieu serait ao-dessus de la plateforme même. Mais, pour cela, il faudrait trouver un bon système de foyer à flamme renversée pour la houille on le coke.

Le troisième cas est celui que l'on met généralement en pratique aujourd'hui. La chaudière à vapeur et loua, ses appareils d'alimentation et de sûreté sont placés sur le châssis , et les approvisionnements sont sur un fourgon placé derrière la machine et communiquant avec la plate-forme du chauffeur.

Les approvisionnements se composent d'eau et de combustible. L'eau sert à l'alimentation de la chandière pour la production de la vapeur ; le combustible sert à élever la température do l'eau au point d'ébullition déterminé par la pression a laquelle ou marche.

Le combustible que l'on emploie de préférence dans les locomotives est le coke, ou charbon de houille. On le préfère pour les motifs suivants :

1" Il ne contient pas ou contient fort peu de soufre , ce qui le rend incapable d'attaquer les parois en enivre de la boîte a feu.

2° Il exige , à poids égal , une surface de grille de beaucoup inférieure à celle nécessaire pour la houille.

5° A poids égal , il produit une quantité de chalenr supérieure à celle donnée par la houille.

4° Il ne donne pas de fumée comme ce dernier combustible, et, partant, n'engorge pas le* tubes et cheminées de produits bitumineux.

On a fait beaucoup d'essais pour employer la honille an chauffage des locomotives; mais , sans doute, n'a-t-on pas toujours en devant les yeux ces quatre conditions auxquelles satisfait te coke : aussi aucun d'eux n'a-l-il réussi. On peut lever la difficulté de production de fumée , par des appareils fntttTOra convenablement construits, mais on n'empêchera

pas la houille de contenir dn soufre , si elle en renferme , el d'exiger une grande surface de grille.

Les seuls essais fructueux qui aient été tentés sont ceux où l'on a fait des mélanges de coke et de honllle maigre ; ce sont en effet les plus raisonnables.

g 1 er . — Générateur de la vapeur.

La première chose à considérer dans un générateur de vapeur, c'est la forme que la pression intérieure permet de lai donner. Or, nous avons dit qno les locomotives étaient essentiellement h haute pression ; il suit de là que la forme du générateur doit être cylindrique, à base circulaire , ou iphériqne.

La première de ces formes est celle qui a été généralement adoptée , comme exigeant peu de largeur , permettant plus facilement le chauffage intérieur que la forme sphériqne , et se plaçant aussi mieux sur le châssis, puisque la section d'un cylindre, parallèlement a son axe, est un rectangle , forme du châssis.

Les premières chaudières de locomotives , qui furent construites, consistaient en un cylindre en tôle forte porté sur quatre roues, dont deux motrices, et garni intérieurement d'un Foyer en cuivre suivi d'un ou plusieurs carnaux de circulation pour la fumée, en même mêlai. Ce* carnaux, en forme de serpentins, allaient se perdre dans une cheminée placée è l'extrémité opposée à celle du foyer. Le tirage de la cheminée se produisait , comme cela se pratique encore aujourd'hui, au moyen d'un jet intermittent de la vapeur qni avait servi dans les cylindres. Cet emploi ingénieux de la vapeur perdue est plutôt dû au hasard qu'à noe invention spéciale ; il fallait se débarrasser de la <apeur utilisée , et on ne trouva rien de mieux que de l'injecter dans la cheminée.

Ce système de chaudières à vapeur, avec quelque perfection qu'on l'exécutai, no donnait jamais plus de 6 à 8 mètres carrés ( 1 toise 21 pieds a S toises 5 pieds carrés ) pour la surface de chauffe ; il en résultait que quand la machine avait marché pendant un certain temps, elle s'arrêtait faute de vapeur dans les cylindres.

Ce procédé incommode de vaporisation dura jusqu'en 4339, époque à laquelle le concours du chemin de fer de IAterpool à Manchetter voua le nom de Stephenton à la pos-

lérilé. Cet habile ingénieur eut l'idée de remplacer lu quelques tubes qui serpentaient dans la chaudière, par une infinité de petits tubes qui, sans diminuer la section d'écoulement de la fumée du fojer h la chemin ée , augmentaient sa surface de chauffe dans une proportion très -g ronde. Pour cela, il mettait le foyer diins une enveloppe spéciale placée devant la chaudière cylindrique , eldeee foyer partaient les tubes qui traversaient la chaudière longitudinalement. A l'extrémité de celle dernière, se trouvait uu espace libre dans lequel venait se réunir la fumée sortant des tubes pour se

Celle découverte, dont un pays peut s'enorgueillir, avait été exécutée quelque temps auparavant en France, par M. Séguin aîné , dans les chantiers de la compagnie du chemin de fer de Saint-Etienne a Lyon. Malheureusement elle ne fut connue qu'après celle de M. Stephemon, et ce dernier eut tout les honneurs de la priorité, honneurs que ses travaux antérieurs méiiiaienl bien. Depuis lors, on n'a plus employé que ce système , duquel datent tous les perfectionnements .vraiment importants, que l'on a apportés dans la construction de ce moteur.

La première locomotive de M. Stephemon avait vingtcinq tubes seulement de 5 centimètres (1 pouce 10 lignes) de diamètre et présentant avec la boite à feu une surface de chauffe totale de 12 mètres carrés {2 toises 42 pieds carrés). Aujourd'hui on est arrivé à donner aux chaudières une surface de chauffe totale de 50 mètres carrés (15 loises 6 pieds carrés) en moyenne , et lediamèlre des tubes est descendu à 4 centimètres (1 pouce 6 lignes).

Cet excès de surface de chauffe est un peu au délrimenl de la section d'écoulement de la fumée, et il en résulte qu'il faut donner une plus grande vitesse à cette dernière pour produire une combustion convenable; de là, nécessité de rétrécir le diamètre du tuyau d'injection de vapeur dans la cheminée, et augmentation de pression contre le mouvement du pislon , vice auquel on pourrait bien attribuer les avantages de l'avance du tiroir, dans certains cas.

L'impossibilité de mettre le foyer dans la chaudière, avec le système des petits tubes, résultait de la nécessité dans laquelle on était d'avoir un espace au-dessous d'eux pour brûler le combustible ; car, sans cette précaution, ils auraient bientôt ions été obstrués. Comme il fallait, a chaque extré-

mité de la chaudière, une surface plane pour les fixer tant dans le foyer que dans la boîle à fumée, on a Fait le premier rectangulaire en plaçant la prise d'air au-dessous, aussi bas que possible; puis, afin que la pression inlérieure ne tende pas a déformer ce foyer ni ton enveloppe, on le» a relié» ensemble de 10 en 10 centimètres (3 pouces 9 lignes), sur toule leur surface , par des boulons en fer ou en cuivre ( ces derniers sont les meilleurs parce qu'ils ne se rouillent pas) taraudés dans les deux faces cl rivés en dehors des deux cotés.

Quant à la boîle à fumée, comme elle portail au-dessous d'elle les deux cylindres dont la surface élail exposée au refroidissement du courant d'air qui se produit pendant la marche, on n'a rien trouvé de mieux que do les enfermer dans celle boîte prolongée iufèrieurement, do manière que sa section transversale fut la même que celle de l'enveloppe di* la boite à feu.

§ 2, — Appareils d'alimentation et de t&retè, L'alimenlalion se produit par une pompe foulante dont le corps est placé sur une des deuj entremises de chaque cylindre, et le piston fixé à la tète do la ti^e du piston à vapeur. Chacune de ces pompes peut à die seule suffire à l'alimentation de la chaudière ; mais comme l'une d'elles peut venir à manquer, et qu'il est de ia plus haute importance que l'alimentation soil constante , la précaution d'en meure deux n'est pas inutile.

Outre le clapet d'aspiration et le clapet de refoulement, elles possèdent nn troisième clapet , de refoulement comme le deuxième, doni le but eslde permettre la vérification, à volonté, de leur travail alimentaire. Pour cela, il existe entre les deux clapets de refoulement, une prise d'eau donnant dans un petit tube qui va aboutir à un robinet placé près du chauffeur. Quand ou ouvre ce robinel, l'eau de la chaudière ne peut (c précipiter dans le tube, puisque le clapel supérieur l'en empêche, et l'eau de la pompe doit y arriver sî elle foin lionne bien.

Il est d'habitude de donner aux pistous des pompes des dimensions telles qu'ils fournissent une quantité d'eau duuble de celle qui esl rigoureusement nécessaire à la production de la sapeur motrice. Cela vient de ce que la vapeur, en se rendant de la chaudière aux cylindres-, entraîne avec elle une quantité d'eau et de vapeur non utilisées que l'on évalue

égales à leur propre poids. Il existe an moyen de ne lancer que de la vapeur dans le cylindre, et de ne dépenser par conséquent que la quantité d'ean et de combustible nécessaire à sa production. Ce moyen, très-applicable dans les locomotives, consiste à chauffer la vapeur au-dessus de la boîte à feu avant de la faire passer dans le tuyau qui la conduit à la boife à vapeur. Il présente comme principal inconvénient, de brûler la calotte de la boite a feu, parce que la température s'y élève beaucoup ; mais on y remédierait peutêtre en faisant celle calotte en fonte, comme on peut le voir dans la planche 8 de cet ouvrage.

Les soupapes de sûreté sont de deux espèces : l'une , à charge directe et a ressort, se place généralement snr le milieu de la chaudière ; l'autre, a levier et à ressort aussi, se place près du chauffeur. Celte dernière fait en même temps fonction de manomèlre, en ce que chaque degré de tension du ressort est indiqué en atmosphères et en centimètres de mercure correspondants sur une petite plaque en cuivre , longne et traversée d'une rainure dans laquelle se meut un indicateur.

Le niveau de l'eau se prend au moyen de deux appareils à la fois :

Le premier consiste en un tube de verre, niveau ordinaire , communiquant avec le dessous et le dessus du niveau convenable de l'eau dans la chaudière.

Le deuxième consiste en trois robinets placés l'un audessus, l'autre an-dessous et le troisième au niveau exact de l'eau. Quand on ouvre celui de dessus il ne doit s'en échapper que la vapeur ; quand on ouvre celui de dessous, il ne doit s'en échapp.er que de l'eau. Le robinet intermédiaire doit donner l'une et l'autre.

g a. — Fourgon d'approvilionnementt.

Ce fourgon se compose d'une caisse en tûle contenant une quantité d'ean suffisante pour alimenter la chaudière pendant toute la course de la machine jusqu'à la première station d'approvisionnement, plus un espace libre ménagé pour déposer lo coke. L'eau forme, en général , l'entourage de cette -voilure , et le coke est au milieu séparé des chauffeurs seulement par une porte qui se lève. On a soin d'ajouter à ce fourgon deux caisses fermant à clef et placées sous la responsabilité du conducteur. Ces caifses renferment l'une tes

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outil» nèceîiaîres pour les petites réparations qui le présentent accidentellement pendant la marche, c'est-à-dire des clefs d'écrons, des marteaux, des tenailles, etc.; l'autre renferme tes huiles , les graisses, mastics, enfin toutes les fournitures nécessaires au graissage des pièces et a la fermeture des fuites qui peuvent se manifester.

Ce fourgon est attaché a. la machine par des liens en fer faciles à enlever, et est armé de ressorts et tampons comme toutes les autres voilures de chemin de fer pour anéantir autant que possible l'influence des chocs. Les tuyaux de conduite d'eau du fourgon aux pompes alimentaires sont fermés par des soupapes dont la lige est munie d'un filet de vis et d'une petite manivelle a. maîn, afin que l'on puisse fermer exactement la communication. Ces soupapes sont renfermées dans la caisse d'eau fraîche; et, alin que les ordures qui peuvent se trouver dans cette caisse n'aillent pas gêner le mouvement des clapets des pompes, ou les entoure d'un tamis métallique. L'alimentation se règle au moyen d'un robinet dont la manette est surla plate-forme du chauffeur.

La jonction entre les deux parties des conduits de l'eau d'alimentation communiquant entre le fourgon et la locomotive, doit satisfaire à deux conditions, qui sont :

1° Pouvoir s'allonger ou se diminuer à volonté;

2° Pouvoir s'élever ou s'abaisser suivant les diverses oscillations auxquelles les voitures sont sujettes par suite de l'emploi des ressorts.

Pour satisfaire à ces conditions, on a employé, et on emploie encore dans beaucoup de machines, des conduits de raccordements en cuir; mais ces conduits ont l'inconvénient de se dégrader facilement et de donner des fuites à l'eau. Ponr y remédier, ou a employé des raccordements mëialli- ■>■.■ •- Le premier et le plus usité aujourd'hui consiste en deux tubes de diamètres différent» . dont le plus prtït glisto dans le plus graod par l'intermédiaire d'nn siufliog-box Cet deux tubes po*sèdenl , a leur extrémité de jonninn avec le conduit, un genou «phérique qoi peimel aux machines d'os-

Le deuxième consiste rn deux coudes articulés et un genou

Le troisième, qui est fort simple et n'existe que dans les machines de M. Cuvé, consiste dans un prolongement de la longueur des conduits sous le tender, de telle sorte que celui

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de gauche vienne a droite dans la machine, et celui de droite à gauche. En donnant une forme serpentine a ces conduits, ils possèdent assez d'élasticité pour ne pas se rompre dana les divers mouvements auxquels ils sont exposés. Noua n'osons cependant pas trop les recommander, parce qu'il) sont nouveaux et que l'expérience ne les a pas encore sanctionnés.

Lorsque la machine est en repos et qu'il y a surabondance de vapeur dans la chaudière , afin que colle dernière ne a'échappe pas en pure perte dans l'atmosphère , on fait communiquer l'espace dans lequel elle se tient avec le tuyau qui amène l'eau d'alimentaiian du tender & la machine, au moyen d'un tube muni d'un rohinet : par ce moyen , on arrive à chauffer l'eau d'alimentation, quelquefois jusqu'à 90°, et a économiser ainsi le combustible du foyer; de plus, l'eau exigeant une moins grande quantité de chaleur pour se vaporiser lorsqu'elle arrive dans la chaudière, permet à une même quantité de surface de chauffe de donner plus de vapeur dans un temps prescrit.

Par suite du renouvellement continuel et de ta vaporisation de l'eau dans la chaudière, il se produit à la longue des dépôt! dont le séjour dans les chaudières aurait pour grave inconvénient d'empêcher la chaleur de traverser les surfaces de chauffe qui en aéraient recouvertes, et , partant , de les exposer à Sire brûlées.

Pour éviter cela, on laisse un espace de 10 centimètres ( 5 pouces !) lignes) entre le dessous des tubes inférieurs et la paioi de la chaudière cylindrique , et on place des robinets de vidange dans le bas de l'enveloppe de la boite a feu , robinets qui permettent de renouveler l'ean de temps en temps complètement. Outre ces robiuels, ou perce aux quatre faces de l'enveloppe, dans le bas, au-dessus dp la cornière d'assemblage avec l.i boite à feu, huit Iroos que l'on bouche avec des tampons en cuivre taraudés, et permettant de passer un petit râteau que l'on promèoe sur les quatre cotés intérieurs pour détacher les dépôts qui n'y sont Giés : celte précaution, que les constructeurs négligent quelquefois de prendre, est indispensable.

Quelquefois , par suite d'une station un peu longue , et aussi par suite du refroidissement qui a lieu dans ics tuyaux, les cylindres sont chargés d'eau qui refroidit la vapeur et expose h casser les fonds, quand elle est en grande quantité.

Pour se débarrasser de celle dernière, on place à chaque

cylindre, en dessous , ei prés des bride* , deux robinets communiquant avec la main du chauffeur au moyen de petites articulations en fer, très-simples.

La planche 2 représente une locomotive moderne, avec les il i vers perfectionnements que l'on peut tenter J'y introduire. Ces perfectionnements, au nombre de trois , sont :

1» tu détente variable à la main et à chaque imlant ;

2° Le chauffage de la vapeur lur la caine du foyer ; "

3" Le tirage à volonté par impiration ou par aspiration.

Nous verrons dans la deuxième partie, quels avantages positifs ces divers perfectionnements nous ont para devoir apporter, pour que nous ayons en l'idée de les proposer.