Demléme nuicliiBe * air dmod d'BricMB. — Ericson a Créé

une autre machine dans laquelle le régénérateur à toiles métalliques est supprimé. Cette deuxième machine est à la première ce qu'une machine à vapeur sans condensation est à une machine à vapeur à condensation. Dans le nouveau système, en effet, Tair chaud est abandonné et rejeté dans l'atmosphère sans qu'on recueille une partie de la chaleur qu'il emporte.

Imaginons un cylindre en fonte A (fig. 24) alésé sur la moitié environ de sa longueur. Dans la partie non alésée est logée une cuve en fonte B fixée sur les brides du cylindre A. Cette cuve B

Fig. 23.

168 MËGAMQDE INDUSTRIELLE.

contient une grille, c'est [le foyer, la flamme après avoir drcnlé dans le carneau d qui enveloppe le cylindre A sort par une cheminée.

Dans la partie alésée du cylindre A se meuvent deui pistons P,ït. Le piston R est rempli de plâtre et sa face gauche épouse exacte-

ment le fond de la cuve B, de plus il est muni de deux soupapes en tôle a, a qui ouvrent du piston R vers la cuve B.

Le pislon P est également muni de quatre soupapes 6, b, qui ouvrent du deliors en dedans du cylindre.

Les deux pistons P et R ne sont pas fixés à la môme tige T, T.

Cette tige n'est solidaire qu'avec le piston R. Elle traverse à frotte* ment doux le piston P, et ce dernier actionne Tarbre de la machine au moyen da deux tiges spéciales situées dans le plan horizontal de la tige TT, et qui, pour ce motif , ne sont pas représentées dans la figure 24.

Les transmissions de mouvement de la machine consistent dans la combinaison géométrique suivante (fig. 25),

Les tiges 1 1 du piston P actionnent au moyen d'une bielle trèscourte c d, un levier fli oscillant autour de Taxe K. Le point /* mène au moyen d'une bielle f ^ la manivelle Ojf de l'arbre du volant de la machine. Le point ^ qui dé- -J crit un mouvement circulaire continu mène à son tour le bout h d'un levier L \\, oscillant autour de Taxe L. Enfin ce dernier levier est attaché en i à une bielle il qui donne à la tige TT du piston R son mouvement alternatif.

Cet agencement assez compliqué produit, en définitive, une aspiration de Tair atmosphérique quand le piston P s'enfonce dans le cylindre, c'est ce que nous nommerons la course descendante.

Vers la fin de cette même course descendante, les soupapes h b se ferment, les soupapes a, a s'ouvrent et Tair aspiré s'introduit derrière le piston R. Il s'échauffe au contact des parois du foyer, sa pression augmente, et lorsque le piston P commence sa course montante, elle est arrivée à un degré suffisant pour produire un travail utile. C'est dans la course montante que le travail moteur est accompli.

Nous ne pouvons mieux faire pour rendre compte du mouvement rotatif des deux pistons que de produire, d'après M. Ârmengaud aîné, les courbes qui donnent les espaces parcourus en prenant pour abscisses les angles décrits par le volant (fig. 26).

Fig. ia.

Le point 0^ correspond au moment où le piston est au bout de la course montante.

On peut voir que le piston P accomplit sa course descendante deO à 180^ (environ), et la course montante de 180* à 560**.

Le piston R accomplit sa course descendante de 540* à 360*» -+- 120% soit en 140% et sa course montante de 120** à 34(y, c'est- à-dire en 220*».

Fig. 26

La courbe pointillée indique le mouvement relatif des deux pistons, et c'est elle qui nous montrera comment fonctionnent les soupapes. Vers 300**, les deux pistons se touchent, la couche d'air qui les sépare est théoriquement nulle. A partir de ce moment, les deux pistons P et R s'écartent Pun de l'autre. Il se fait un vide dans leur intervalle, L^s soupapes b b s'ouvrent, et Pair atmosphérique vient remplir cet intervalle. Le piston P arrive à 560** à l'extrémité de sa course montante, il redescend, Pintervalle des deux pistons va toujours en croissant, et l'aspiration d'air atmosphérique continue. Cela dure jusqu a 70**. A ce moment, l'intervalle des deux pistons est à son maximum, et il va diminuer. Les soupapes 6 6 se ferment, et les soupapes a, a s'ouvrent, l'air remplit le compartiment chauffé, il s'échauffe, se dilate, sa pression

.iS^ittiai

augmente. Cependant le pislon P continué sa course descendante. Il y a donc travail résisfant. Enfin à ISO"" le piston P commence sa course montante, et reçoit l'action motrice de la pression de Tair échauffé. Cette action se poursuit jusque vers 310°. A ce moment rintervaile des pistons est réduit à zéro, et l'aspiration va commencer.

Nous avons omis de dire que pendant toute la période d'aspiration de 310° à 70°, l'air du compartiment chauffé s'échappe par une soupape S liianœuvrée par la machine elle-même.

Il parait à peu près impossible de savoir exactement ce qui se passe, dans la machine que nous venons de décrire, nous devons donc nous bornera des indications.

L'air n'est pas échauffé à température constante. II est clair que sa température va en croissant à partir du moment où il est mis en contact avec la cuve en fonte. Il est même probable que cette température croit constamment malgré la détente, jusqu'au moment où a lieu l'échappement, de sorte que l'air emporterait dans l'échappement une chaleur sensible considérable. Ces conditions sont trèS'défavorables au rendement. Aussi les résultats donnés par la deuxième machine d'Ericson ne sont-ils pas trèssatisfaisants. Voici ceux qui ont été recueillis sur une machine de 0°',61 de diamètre du piston expérimentée au Conservatoire des Arts et Métiers.

Nombre de tours à la minute, 42S1.

Puissance évaluée au frein sur farbre du volant, ichevaivap. 77^

Consommation de coke, 4^,13 par cheval et par heure.

Autre expérience :

Puissance évaluée au frein sur larbre du volant, !«»»• ^-,61. Consommation de houille, 5^,88 par cheval et par heure.

L'indicateur de Watt a donné :

Travail moteur, déduction faite de la contre-pression almosphérique j\h^f'"

Travail résistant engendré dans la période de compression et à déduire du travail moteur i i 1^^""

Travail effectif. — (Différence.) 428**"»

Travail évalué au frein sur l'arbre du volant. , . . 197^"

Rendement de la machine, -ttiô = 0,462.

La pression de Tair ne s'élevait pas au delà de 1*S75. La température moyenne de Taîr rejeté par la soupape S était de 272*.

Ces chiffres vont nous permettre d'apprécier les coefficienls d'utilisation calorifique de la machine proprement dite et du foyer.

La consommation de combustible étant de 5 kil. 88 de houille par cheval et par heure et la puissance de 1 cheval 61 , la consom* mation en calories était de

-^ — ^,,^^,,, ■ — = 26">,30 par tour du volant. bUX4z,l

Le volume d'air aspiré à chaque course, était de

et son poids

Cet air introduit dans la machinée 15% par exemple, s'échappait à 272**. Mais il faut remarquer que cette température était celle de l'air après qu'il s'était détendu subitement de sa pression finale à la pression atmosphérique. Nous ne savons pas quelle était cette pression, mais elle ne devait pas être très-éloignée de 1*^,50. Admettons ce chiffre comme exact.

Désignons par P la pression, Y le volume de 1 kilogramme, T la température avant Téchappement, par p, v, t, les mêmes quantités après l'échappement. L'air comprimé en s'échappant dans l'atmosphère augmente de volume et produit un travail mécanique égala

Gomme l'échappement dure un temps très-court, l'air n'a pas eu le temps de recevoir de la chaleur, et le travail p (v — V) a été produit aux dépens de la chaleur interne de l'air. Cette chaleur

interne a pour valeur c^T, avant Péchappement, c^t^ après l'échappement (équation 21), par conséquent, on aura Téquation :

Ci(T — f) = Ap(u— Y). (109)

Nous pouvons d'ailleurs toujours appliquer l'équalion fondamentale (19) :

PY=R(a-H-T).

Combinant ces équations avec Téquation (109) et remarquant que la différence de chaleurs spécifiques c — Cj=AR (équation 20), on en tire :

C'est la valeur de la température à la fin de la détente, calculée au moyen de la température t pendant ^échappement cl des pressions initiale et finale P et p. Faisant dans l'équation (110) :

On trouve :

Telle doit être la température de Tair au commencement de l'échappement dans Thypothése où nous nous sommes placés. Cette température correspond à une chaleur interne égale à :

0,168dXo31 XOSi258 = 6^«»,90,

(0,1685 est la capacité calorifique à volume constant).

D*un autre côté, le travail utile de 428 kilogrammètres par tour de volant, correspond à

424""^ ,ui.

La chaleur fournie par le foyer pour un tour de volant, est

1 74 HËGâNIQUE industrielle.

Le foyer a développé 26 calories 30, le coefficient d'utilisalioa du mode de chauffage n'est donc que

,->J ^, - soit ?)0 pour 100.

Ce coefficient est très-faible, et bien inférieur à celui du foyer delà première machine Ericson. Cela tient à la plus grande surface de chauffe de la première machine, et aussi à ce que le fond de la cuve se chauffe mieux quand il est horizontal que quand il est vertical. Pour le même motif, le renouvellement de Tair le long des surfaces de chauffe doit être plus complet dans un cylindre à axe vertical avec piston de faible course que dans un cylindre à axe horizontal.

Le rendement calorifique de la machine est égal à

Ce chiffre est assez satisfaisant. C'est surtout dans le foyer qu a lieu la plus grande perte de chaleur.

En résumé, la première machine Ericson est d'une conception beaucoup plus rationnelle que la seconde, et c'est bien à torique la plupart des auteurs se sont bornés à étudier celte dernière, dont le seul avantage est de présenter un moindre encombrement. La place occupée n'y est plus, en effet, que de 1**,40 par chevalvapeur utile, tandis qu'elle était de 8 mètres cubes dans la première machine.

81 . Des mnrtmeem de chanffe dans les deux HUielilBee d'Erlcson.

— Dans la première machine Ericson, la surface de chauffe se

composait d'un fond de cuve de l'",52 de diamèlre (fig. 27) exposé au foyer et de parois cylindriques de 0™,oO environ de hauteur léchées par la flamme qui circule dans les camcaux. La sur- * ^' face de chauffe variait pendant la

course d'environ 2'",60 à 5'",55 (ces chiffres sont approximatifs).

Elle était en moyenne de 3 mètres. Cette surface transmettait 6

calories 70 par tour de roue, ou

6,70x52 = 548 calories

cr

DES MACHINES A AIR GUâUD.

par minute, ce qui correspond à

1«*',95 par seconde ci par mèlre carré.

Dans la seconde machine Ericson, la surface de chauffe comprenait (fig. 28) un fond de cuve de 0",544 de diamètre, et deux surfaces cylindriques concentriques de O^ei et 0",544 de diamètre.

Cette surface totale était de 1"%57.

Elle laissait passer 7***,91 par tour de roue, c'est-à-dire :

7,91 X42S1 = 335^*» par minute,

cw

ft V

ir L

îT

SlUl X

Fig. i8.

et

ll^^-.5cBiorie. 55 par seconde et par mèlre carré.*

Pour arriver à ce résultat, le feu était très-ardent. Aussi y avaitil une grande déperdition par la cheminée, mais il est dû surtout à l'existence de la paroi c, c, attachée au piston R et qui forçait Tair aflluent à suivre les surfaces chaudes fc, fr, a, a, pour venir occuper le vide à fait par le piston. Cette disposition qui a pour effet de renouveler les surfaces en contact doit être retenue.

Dans les chaudières à vapeur, 1 mètre carré de surface de chaurfe produit de 7 à 40 kilogrammes de vapeur par heure, cela correspond à un passage de

par seconde et par mètre carré.

Il semblerait qu'on puisse conclure de ces rapprochemenis que les surfaces de chauffe de Tair peuvent être réglées à peu près sur les mêmes bases que celles des chaudières à vapeur. Seulement tandis que dans ces dernières la production de la vapeur peut s'élever à 30 kilos et exceptionnellement à 40 kilogrammes dans les chaudières Field, réchauffement atteint des limites moins élevées dans les machines à air même quand les surfaces sont renouvelées. Dans le chauffage direct sans courant d'air, on devrait compter sur 2 à 2,5 calories par mètre carré cl par seconde, ce chiffre

17» MÉCANHHIE INDUSTRIELLE.

peut s'élever à près de 4 quand il y a courant d'air le long des

parois chauffées. Ces ctiîffres, on le comprend, ne sont que des

indications.