DEUXIÈME ÉDITION. — 18S

MACHINES ▲ TAPEUn (Suite)

Mâchées à dovhle effet. — Les machines à vapeur à double effet font elles-mêmes leur provision d'eau par le raoyesn d'une pompe ; elles ferment et ouvrent à temps lemrs diverses soupapes à Taîde d'une tringle fixée au balancier, lequel îui communique «n mouvement de va-et-vient. Par conséquent, elles n'ont besoin que d'une personne chargée d'entretenir le feu, pour fonction>ner convenablement, avec une force de 30 à 50 chevaux.

Les chaudières où l'eau échauffée est réduite en vapeur, ont reçu différentes formes qui varient selon les besoins. A rorigine, elles étaient sphériques et n'offraient au foyer qu'une faible surface , ce qui était peu favorable à la production de la chaleur. Aujourd'hui, elles ont généralement la forme d'un cylindre allongé, à faces convexe», terminé par des demi-sphères, afin de pouvoir

résister aux pressions qu'elles supportent.

Deux autres cylindres plus petits, appelés bouilleurs^ mais de même longueur, communiquent avec la chaudière, et le foyer incandescent est étabii de façon que la flamme touche tour à tour les diverses parties de la surface de chauffe.

On emploie cependant aussi : i» des chaudières sans bouilleurs ; 2^ des chaudières traversées par un tuyau cylindrique qui contient au milieu le foyer ; 3*> et plus fréquemment, des chaudières contenant un assez grand nombre de petits tuyaux cylindriques et parallèles, dans lesquels passe la flamme, ce qui multiplie encore la surface de chauffe.

On a aussi renversé cette disposition et fait passer l'eau dans des serpentins en les plongeant au milieu du foyer, ce qui a quelques avantages.

Dans les machines dont nous avons parlé, le mouvement du piston se transmet à un arbre tournant au moyen d'un balancier, d'une bielle et d'une manivelle. Dans les machines de chemin de fer et dans bien d'autres cas, on simplifie ces rouages en supprimant le balancier et la bielle, et en articulant directement la tige du piston à la manivelle. A cet effet, on rend le cylindre où plonge le piston mobile autour de tourillons qui le maintiennent dans une bonne direction. Telles sont les machines à cylindre oscillant.

Tous ces systèmes de machines à corps de pompe vertical ou incliné, ûxe ou oscillant, à double effet* à haute ou basse pression, avec

OU sans détente, ont leurs avantages selon les services que Ton veut en retirer.

Explosions. — Mais dans toutes il importe de prévenir les causes d'explosion. Il est rare que ce soit à la faiblesse des parois des chaudières qu'on doive attribuer celles qui ont encore trop souvent lieu. Toutes, avant d'être employées, sont soigneusement expérimentées à une pression triple de celle qu'on leur permet de supporter, et elles portent un timbre indiquant le nombre d'atmosphères qu'elles ne peuvent dépasser.

On a soin, afin de rester dans les limites de la tension permise, d'adapter aux deux extrémités de la chaudière deux soupapes de sûreté, supportant un levier mobile auquel est fixé un poids. Le poids a été calculé de manière à résister à la tension permise de la vapeur, et à céder lorsqu'elle dépasse la limite ûxée de sa force élastique; par là, la machine elle-même se charge non-seulement d'indiquer sa tension, mais encore de régler cette tension, car lorsque la vapeur dépasse sa limite, elle soulève la soupape, se répand dans l'air avec un sifflement avertisseur, et en déchargeant ainsi son trop-plein ramène la vapeur de la chaudière dans ses limites convenables de tension.

Afin que le chauffeur puisse activer ou ralentir le feu de manière à maintenir la vapeur à la tension convenable, et aussi pour qu'il puisse connaître cette tension, on adapte à la chaudière un manomètre qui reçoit constamment la vapeur.

C'est un tube recourbé, dont une branche

est fermée à son extrémité et remplie de mercure. Sous la pression atmosphérique, le mercure mante dans cette branche avec une force ^ale à 0™,76, et presse Tair qui y est renfermé; sous l'action de la vapeur, le mercure de la cuve est pressé, il presse à son tour l'air renfermé, et cette pression indique en atmosphères la force élastique de la vapeur; on gradue avec soin le manomètre de manière à pouvoir lire facilement le nombre d'atmosphères qu'on a obtenu. Fréquemment, dans les manomètres à air libre, on fait flotter sur le mercure un petit flotteur suspendu à un fil qui passe sur une poulie et qui porte à son ^utre extrémité un petit poids ; il est très-facile, alors, par les oscillations de ce petit poids, de se rendre compte des pressions exercées.

Il y a encore des manomètres métalliques qui donnent les mômes indications sur un cadran et qui sont moins fragiles que les manomètres de verre; mais ils subissent quelquefois de lentes modifications moléculaires qui faussent leurs indications.

Très-souvent les explosions sont dues aux variations de température de la chaudière ; certains côtés des parois sont très-échauffés, et l'eau qui vient les toucher se vaporise brusquement et occasionne une vive pression sur la chaudière ; en refroidissant trop promptement les parois rougies , elle les rend cassantes ou moins résistantes. 11 importe donc d'éviter ces brusques mouvements ; il faut pour cela que les parois que rougit la flamme soient toi;\jours en contact

avec r^u. à rintérieur, et nul danger n*est alors à craindre. Aussi, pour éviter <|ue le niveau de Teau baisse et que les parois rou-gîssent à sec, a-t*K>n organisé un flotteur qui descend et monte avec le niveau de Peau, et qui, par une petite ti^ qui sort à l'extérieur de la chaudière, marque au dehors rabais* sèment du niveau. On a également établi deux robinets Tun aiHJessus de l'autre, le plus foas« quand on Touvre, devant donnerde Teau, etle second de la vapeur, loi^uereau s*est pasdes* cendue au dessous deson niveau. Enfin on laisse communiquer Teau de la chaudière avec un tube de verre qui permet de teneurs se rendre compte des moindres diminutions. On a été plus loin, et le flotteur d'alarme, 4Ui s'entend à. plusieurs Icllomètres de distance, avertit le chauffeur lorsqu'il doit porter son attention sur ce point, et prévient toute né* gligence de sa part. C'est un flotibeur qui^ poussé par le liquide, ferme Torifice d'un tuyau vertical; si le niveau baisse trop, le flotteur, n'étant plus poussé suffisamment, ne ferme çlus le tuyau par lequel la vapeur sort; celle-^i s'élance alors et rencontre un timbre qui produit ce sifflement aigu bien connu dans les chemins de f^.

Enfin, une des causes très^fréquentes d'ex* plosion, qu'on peut combattre en nettoyant souvent l'intérlBur des chaudières , c'est le dépôt par Teau de substances solides qui rer vêtent les parois d'une croûte très-épaisse.

Cette croûte, qui s'interpose entre l'eau et les parois, laisse prendre à celles-ci uoe température beaucoup plusélevéequesi^esétaient en

contact avec l'eau à laquelle elles céderaient leur chaleur. Si, par hasard alors, une fissure se déclare dans ce dépôt, Peau pénètre jusqu'aux parois trop chaudes, se vaporise avec violence, soulève le dépôt et presse les parois jusqu'à les briser avec une force extraordinaire.

Gomme le nettoyage des chaudières est souvent difficile, on introduit quelquefois dans la chaudière des substances aptes à empêcher le durcissement du dépôt et à le laisser à Tétat pulvérulent. Mais le meilleur moyen est encore le nettoyage fréquent

Machine à basse pression. — On dit qu^une machine est à basse pression lorsque la tension ou la force élastique de la vapeur n'est que d'une ou deux atmosphères, c'est-à dire lorsqu'elle ne peut faire équilibre qu'à la pression d'une colonne d'air égale à 1 kilog. par centimètre carré; mais lorsque cette tension s'élève à 7, 8 et plus d'atmosphères, la machine est à haute pression. Ces machines à haute pression ne sont pas obligées d'avoir toujours un condensateur comme les machines à basse pression ; elles exigent même moins de frais de combustible, mais doivent être d'une exécution plus soignée. Elles sont employées pour faire mouvoir les w<igons de chemins de fer ; mais alors elles n'ont pas decoudensateur» car l'eau nécessaire à la condensation alourdirait tellement leur poids qu'elles ne pourraient marcher avec vitesse.

On emploie de préférence les machines à basse pression lorsqu'on a besoin d'une grande dépense de force ; teliessont lesmachi*

nés qui font marcher les bateaux à vapeur ; elles sont géûéralement munies d'un condensateur, parce qu'on n'a pas là les embarras du transport de l'eau destinée à la condensation.

Il y a du reste plus d'avantages, lorsqu'on utilise la détente de la vapeur, à se servir des machines à haute pression.

Locomotives. — Les locomotives de chemin de fer doivent leur grande puissance, sous un volume relativement petit, aux nombreux tubes, entièrement environnés d'eau par où. la flamme s'échappe ; la flamme se trouve ainsi, sur une très-grande étendue, en contact avec l'eau de la chaudière, et la plus grande sonâme d'efifet utile est produite.

Quant aux tiges des pistons, elles glissent entre des guides qui les obligent à garder un mouvement rectiligne; elles communiquent le mouvement de rotation directement aux grandes roues de derrière de la machine.

Généralement, chaque piston est placé des deux côtés de la chaudière, qui pousse alternativement la vapeur sous l'un et l'autre piston.

Les roues adhèrent légèrement aux rails ou barres de fer saillantes sur lesquelles elles fonctionnent. Ces roues ont du côté extérieur un rebord qui les empêche de glisser latéralement, et pour que le frottement ne soit pas continuel, on rend la bande de la roue conique au lieu d'être cylindrique. Le poids de la machine, en pressant sur les roues, les oblige à adhérer suffisamment même aux rails les plus polis, de sorte qu'on n'a pas à crain-

dre de voir la roue tourner toujours, sans avancer.

Moteur Lenoir. — Dans la machine à vapeur, et surtout dans le fourneau où celle-ci se produit, il y a une grande quantité decha^ leur dépensée sans effet utile ; la machine à gaz de Lenoir emploie au contraire toute la chaleur qu'elle met en jeu. Voici comment :

Elle consiste en un cylindre qui reçoit un tuyau amenant du gaz d'éclairage ; ce cylindre est fermé par un tiroir qui laisse sortir du gaz quand le piston s'éloigne de ce ctfté. De l'air arrive par un autre gros tuyau, en quantité dix fois plus grande que le gaz hydrogène carboné. On fait alors passer dans le mélange d'air et de gaz une étincelle électrique à Taide d'un appareil Rhumkorff qui enflamme le gaz; il se produit ainsi une explosion dans le mélange explosif d'air et d'hydrogène carboné ; de la chaleur est produite, et, par suite, du travail mécanique es^ engendré , à l'aide de la haute température développée et de la pression qu^exeree Talr, l'acide carbonique et la vapeur d'eau ; la chaleur agit sur le piston à la manière ordinaire. Mais ce qui est excellent, c'est qu*pn peut faire varier à volonté la quantité et Tarrivée du gaz, et par suite agrandir l'explosion, la régler, la diminuer et avoir ainsi des actions alternatives très-régulières. Il faut ce^ pendant refroidir toigours le corps de pompe en coulant de l'eau sur le cylindre pour évita: réchauffement que fait naître l'explosioiu

C'est là un des inconvénients de la machine; mais on peut' le diminuer en faisant

édatarTexplosion loin du piston oq en interposant, par exemple, une couehe d^air entre le cylindre et la cavité intérieure.

Transformation de la chaleur en mouvement et en travail mécanique. — Lorsque la vapeur se dilate dans la chaudière des machines à vapenr, eUe produit, en soulevant le piston, un effet mécanique qui est dû à Faction de la chaleur, ou plutôt qui est le réstdtat d'une transformation de la chaleur en mouvement mécanique ; en effet, une partie de la chaleur qui est entrée dans les machines à vapeur pour produire Teffet mécanique n'^en ressort pas sous forme de chaleur ; une partie est absorbée par le travail d'élévation du piston et s'est convertie en mouvement.

La quantité de chaleur ainsi convertie serait donc égale à une force mécanique qui soulèverait le poids du piston. On a calculé qu'une force qui peut élever un poids de 440 kilogrammes à uti mètre de hauteur par seconde, peut être produite par la chaleur qui est nécessdre p(mr échauffer d'un degré 1 kilo* gramme d'eau, et que chacun de ces effets peut produire l'autre; la chaleur, par exemple, produira un effet mécanique égal à 440 kilogrammètres, est vice versa; ce nom* bre de 440 est ce qu'on appelle Véquivulent mécanique dB la chaleur. 11 n'est pas tout à fait exact, mais cependant il est généralement accepté aujourd'hui.

Cheval-vapeur^ kilogrammètra, — Il ne faut pas oublier que ce que l'on appelle le cheval-vapeur n'est pas du tout une force développée par la vapeur, égale à celle

d'oncheyal; le travail utjle aue produit un cheval-vapeur est environ le double de celui du travail d'un cheval vivant (lequel égale 40 à 50 kilogrammes au plus, mais il faut diminuer ce chiffre que la fatigue et les repos permettent rarement d'atteindre). Le travail d'un cheval-vapeur équivaut à celui qui serait nécessaire pour élever 75 kilogrammes à 1 mètre de hauteur en une seconde. On appelle kilogrammètre le travail nécessaire pour élever 1 kilogramme à un mètre en une seconde; un cheval-vapeur produit donc 75 kilogrammètres ; une machine de 50 chevaux pourrait donc élever cinquante fois 75 kilogrammes à 1 mètre, ou une fois 75 kilogrammes à 50 mètres s*il n'y avait pas des causes de déperdition de force, qui agissent toijfjours.