SYSTÈME DE CHAUFFERIE

Nécessité d'un mode particulier de chaufferie. — Le travail intermittent que les machines sont appelées à remplir exirçe des conditions tontes spéciales dans les appareils de production de vapeur, il a fallu sortir des habitudes ordinaires et imaginer un système de chaudière et de foyer qui pût satisfaire à cette condition de production intermittente de vapeur, sans occasionner une perte notable de combustible. A cet effet, on a cherche à se rapprocher dans la disposi-

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tion des chaudières, de ce qui existe dans les locomotives dout la production de vapeur est éminemment sensible et variable à volonté, c'est assez dire que ces chaudières sont à tirage artificiel et forcé par le ventilateur et sont tubulaires.

Ce sont ces deux conditions qui assureront une production de vapeur rapide et à volonté, car en supprimant le tirage et l'injection d'air au moyen du ventilateur la combustion s'arrêtera bientôt, et par suite la production de vapeur; et si à ce moment on fait fonctionner les pompes d'alimentation, l'eau froide qu'elles injecteront contribuera à abaisser encore la température et par suite la pression , ce qui permettra à la chaudière de rester un temps fort long sans émettre de vapeur par les soupapes de sûreté. Il importait avant de fixer ces dispositions de vérifier jusqu'à quel point elles justifieraient les prévisions théoriques qui viennent d'être exposées, et aussi de savoir le nombre de kilogrammes de vapeur que produisait de cette manière 1 kilogramme de houille.

Confirmation des prévisions précroentbs par une expérience faite sur one chaudière analoguk. — Dans ce but, une expérience a été faite citez M. Lemaitre, constructeur de chaudières à La Chapelle, sur une chaudière à basse pression d'une puissance de 40 chevaux, tubulaire et à tirage forcé par un ventilateur soufflant.

La vapeur étant arrivée au maximum de pression absolue (l atmosphère 1/3), on ouvrait le robinet d'émission pendant lC environ ; alors, on fermait celui-ci , ainsi que le cendrier et le registre de la cheminée, et on injectait l'eau froide. A ce moment, la pression absolue n'était guère que de une atmosphère.

Pendant 3/4 d'heure les choses restaient dans cet état ; alors, en chargeant la grille de houille, et par 2 ou 3 minutes de ventilation forcée, on ramenait la combustion, qui revenant extrêmement vive de presque insensible qu'elle était, on arrivait en 5 ou 6 minutes à faire remonter la pression et la production de vapeur au point précédent. Le robinet d'émission étant de nouveau ouvert, tout recommençait comme précédemment; ces expériences, répétées 8 ou 10 fois pendant tout le cours d'une journée, ont permis d'apprécier avec assez d'exactitude la production de vapeur par kilogramme de houille, car, à la fin des expériences, le niveau dans la chaudière étant le même qu'au commencement, par suite de l'alimentation, le poids d'eau vaporisée était donc précisément égal au poids d'eau injectée qui avait été pesée avec soin; la houille brûlée le fut également; on sut donc le rendement de vapeur d'un kilogramme de houille qui fut égal à ;»■>•'• 94 de vapeur. Considérant d'ailleurs que cette chaudière n'était nullement protégée du refroidissement extérieur, assez grand dans la saison où fut faite cette expérience, et que le parcours de la fumée n'était pas très-considérable, on a admis que dans toutes les conditions favorables où se trouveront les chaudières du chemin atmosphérique, on pourrait prendre pour base de production 6 kilogrammes de vapeur pour 1 kilogramme de nouille, et très-probablement ce nombre 6 sera un minimum. Comme on le voit, l'expérience précédente justifiait complètement les prévisions par lesquelles on espérait produire la vapeur avec intermittence, et la produire d'une manière économique.

Utilité des petites machines auxiliaires. — La nécessité d'avoir un pouvoir disponible pour ventiler, alimenter et préparer le vide dans les condenseurs, est ce qui a déterminé à avoir pour chaque couple de cylindres à vapeur une petite machine capable de faire mouvoir le ventilateur, les pompes d'injection et d'alimentation, et enfin la pompe à air, qui extrait l'air et l'eau du condenseur des grandes

machines. Elle sera d'environ 28 chevaux théoriques, correspondant à 21 chevaux pratiques.

Il y aura une machine semblable à Nanterre, une à Chatou, et deux à Saint-Germain. La pompe à air et le condenseur ont été calculés pour suffire, à la rigueur, au cas où les machines marcheraient à pleine pression pendant la moitié de la course du piston. La vapeur étant toujours à la pression de 6 atmosphères absolues, les machines représenteraient dans ce cas une puissance environ 3 1/2 fois plus grande.

L'alimentation sera effectuée par 2 pompes qui pourront collectivement injecter dans les chaudières 5 litres d'eau par seconde , c'est-à-dire de quoi leur restituer en 1 minute ce qui aura été dépensé en 7 minutes.

Ventilation. — La ventilation artificielle sera opérée par un ventilateur soufflant, de 5 mètres de diamètre, ûm 25 entre les joues et faisant un minimum de 520 tours par minute, qu'il sera possible de porter au double par des diamètres gradués de la poulie qui recevra le mouvement d'une courroie. Le ventilateur, à sa vitesse minimum, suffira à injecter lm «• 50 d'air par minute, qui, à raison de 20™ « d'air par kilogramme de houille brûlée, suppose une production de 0»" 6066 de vapeur, précisément égale à la consommation normale des machines; cette ventilation forcée ne durera que 2 ou 3 minutes pour raviver la combustion, le tirage se continuant ensuite de lui-même par l'influence de la cheminée qui a été calculée pour une combustion de 600 kilogrammes de houille par heure, en supposant une marche continue. La consommation des machines en vapeur n'étant que 0k» 6066 par seconde , leur consommation en houille sera 0,60667 = O^'IOU par seconde, et par heure 0,1011 X 3600 = 364 kilogrammes de houille.

On voit donc que la cheminée calculée pour 600 kilogrammes de houille sera en état de suffire largement à une consommation plus active.

Grilles bt chaudières; circulation de l'air chaud. — A Saint-Germain la cheminée a' été calculée pour la consommation de 1200 kilogrammes de houille.

Il y aura à Nanterre, ainsi qu'à Chatou , 5 grilles de 0» 70 sur 2" chacune, soit 1 " 40 de superficie pour chaque grille ; chacune d'elles sera disposée dans un carneau intérieur en tôle, ayant 3m de longueur et lm 10 de diamètre. La flamme, après avoir parcouru ce carneau, vient lécher la chaudière, en passant dans un carneau en forme de croissant qui l'enveloppe inférieurement; elle revient ensuite échauffer, par un carneau semblable au précédent, une deuxième chaudière cylindrique de 3m de longueur et 0,80 de diamètre placée parallèlement à la r*.

Enfin la fumée et Pair achèvent de se refroidir au point convenable en traversant toute la masse d'eau de cette V chaudière par 30 tubes environ de 0,nl de diamètre et disposés comme ceux d'une locomotive. Au sortir des tubes, la fumée se rend dans un carneau souterrain qui reçoit de la même façon les produits gazeux de la combustion des 5 grilles pour les conduire définitivement dans la cheminée commune dont il a été question plus haut.

L'air chaud ne devra plus y avoir qu'une température de 250 à 300°, la plus convenable pour produire un tirage puissant avec le moindre calorique possible. Les deux corps de chaudières cylindriques correspondant à chaque grille sont estimés représenter 46™<i- de surface de chauffe qui, à raison de 18 kilogrammes de vapeur par heure et par mètre quarré, donneront 828 kilogrammes de vapeur par heure. 3 chaudières ou grilles donneront 828 X 3 = 2484 kilogrammes de vapeur, quantité un peu inférieure à la consommation normale des machines ; en effet, les

PFRUCAT10N INDUSTRIEL!.!?.

grandes machines consommeront par seconde un poids de vapenr égal à 0k»-6or>r>

Les petites approximativement 0 0402.

En somme 0 6468.

D'après cela 3 chaudières pourraient paraître un peu faibles, mais comme la consommation de vapeur ne sera que momentanée, tandis que la production durera plus longtemps, il y aura net-essai renient accumulation de vapeur, au moment où les machines se mettront en mouvement, et légère diminution dans la pression quand elles s'arrêteront. 3 grilles en fer paraissent donc devoir suflire dans la plupart des cas, et comme il y en aura toujours 2 de plus disponibles à chacune des stations de Chatou et de iNanterre, il est évident qu'on se trouvera au-dessus de toutes les éventualités de travail forcé et de réparations qui pourraient se présenter.

Les machines de Saint-Germain auront une puissance double; on compte sur 6 grilles en feu ordinairement, et 2 disponibles pour la même raison que ci-dessus.

Direction des foyers et chaudières lors de l'exploitation du chemin. — Voici maintenant un aperçu de la manière dont se gouverneront les chaudières quand le chemin de fer sera en activité ; prenons pour exemple celles de la machine de Chatou.

Supposons qu'un convoi ait passé venant de Saint-Germain, la machine de Chatou venant de fonctionner, la pression dans la chaudière est tombée en dessous de la pression normale, et également aussi par suite de la fermeture des cendriers et des registres de la cheminée ; pour diminuer encore la pression, on injecte l'eau nécessaire à l'alimeutation au moyen de la petite machine de service ; dans cet état, les chaudières peuveut rester un temps fort long sans variation sensible dans la pression. 5 ou 6 minutes avant le passage d'un nouveau train signalé par les cantonniers, ou le télégraphe électrique, le chauffeur charge les grilles et met en jeu le ventilateur, après avoir ouvert le registre de la cheminée; au bout de 3' environ, le feu, presque éteint et complètement sombre, devient vif et brillant ; on arrête le ventilateur, et le tirage continue à se produire énergiquement par la chemine/ ; la pression remonte, eu quelques secoudes, à son état normal. On met alors en jeu les pompes pneumatiques qui préparent le vide daus les tubes en 3' ou 4', selon le degré de raréfaction qu'exige le convoi de propulsion, puis elles continuent à fonctionner pendant le temps que le train est engagé et jusqu'à son arrivée; le calcul exact du temps exigé pour la raréfaction et la marche des trains ayant été établi plus haut, il est inutile de le répéter ici -, lors de l'arrivée du convoi , la pression de la vapeur est diminuée si le chauffeur a eu soin de ne pas recharger ses grilles au dernier moment; il doit fermer le cendrier, le registre de la cheminée, et opérer l'alimentation pour abaisser la température , les choses se retrouvent alors dans le même état qu'au commencement, et la série des manœuvres recommence en suivant le même cercle.

Nécessité, d'après ce qui prlt.ède, de l'emploi d'une grande détente. — Il résulte de ce qui précède que la pression de la vapeur dans les chaudières est essentiellement variable ; cette circonstance inhérente a la marche intermittente des machines rend évidente la nécessite qu'il y avait d'employer la vapeur avec une détente aussi étendue que celle de 1/10*; de cette manière, en effet, sous l'influence régulatrice du pendule conique, les machines |x>urrout développer la même puissance, lors même que la pression dans les chaudières serait tombée à 3 ou 4

atmosphères, sans que l'on cessât d'utiliser la vapeur d'une manière fort économique, puisqu'on se servirait encore d'une détente convenable.