MACHINES

g 1. — Observations générales.

La machine à vapeur, le plus puissant auxiliaire de l'industrie moderne, présente un sujet d'étude aussi intéressant par son importance que par sa variété; elle se transforme, pour répondre à de nouveaux besoins, pendant que les premiers types employés se perfectionnent en recherchant l'économie du combustible; enfin les ateliers, pius nombreux et mieux organisés, livrent des machines mieux construites à des prix plus modérés de jour en jour. Après avoir appliqué les machines au puissant outillage des grands ateliers, on leur demande de fournir de faibles forces motrices ; c'est dans cette direction que l'on remarque les plus grandes différences avec les expositions précédentes. De tous côtés, on construit de petites machines d'une installation facile, d'un prix modéré ; l'industrie trouve ainsi, dans l'emploi de la vapeur, un concours dont l'efficacité augmente continuellement. Le trait saillant de la construction actuelle est la généralisation

des bons principes et le perfectionnement du travail chez le plus grand nombre des constructeurs, plutôt que l'amélioration des meilleurs types précédemment connus. Cependant, ce serait douter de la faculté de perfectionnement dont l'homme est doué que de ne pas attendre des améliorations nouvelles ; on entrevoit même dans quelle direction elles pourront être réalisées, en étudiant les lois de la transformation de la chaleur en travail mécanique, dont la connaissance a récemment ouvert un champ fécond aux recherches des savants et des constructeurs.

La disposition la plus générale des grandes machines est toujours le cylindre horizontal ; on rencontre de bons types de machines verticales à balancier, mais ils sont toujours d'un établissement plus difficile et plus dispendieux, et on y a rarement recours pour éviter l'usure inégale des cylindres horizontaux, inconvénient dont l'importance avait été autrefois exagérée. On voit aussi des machines inclinées de chaque côté d'un même arbre horizontal, qu'elles conduisent au moyen de deux manivelles à angle droit.

La tendance la plus remarquable est celle de l'emploi des machines à double cylindre du système de Woolf; on les rencontrait en grand nombre à l'Exposition de 1862; aujourd'hui, elles sont encore plus répandues. On ne saurait qu'applaudir à ce caractère; ce type est celui qui permet l'emploi le plus large de la détente, tout en resserrant la variation de l'effort sur le piston dans des limites beaucoup moins éloignées que dans les machines à un cylindre, au grand avantage de la régularité de la marche, de la légèreté des organes et de la conservation de la machine. C'est une des nombreuses voies que la théorie à ouvertes à la pratique; elle est suivie avec un grand succès, car elle a donné naissance aux machines qui dépensent le moins de combustible.

La distribution de la vapeur est obtenue par le moyen de tiroirs, les soupapes ne sont qu'une rare exception ; dans les machines de grande dimension, au lieu d'un tiroir unique, on

en trouve un à chaque extrémité du cylindre, ce qui rend la construction moins lourde, et diminue l'espaça nuisible. Dès que le tiroir a des dimensions un peu considérables, la pression qu'il supporte est très-grande et la manœuvre devient plus difficile; on a cherché à équilibrer cette pression, et on y est arrivé par plusieurs procédés.

Depuis longtemps on a compris que les pertes de chaleur du cylindre étaient nuisibles, puisqu'elles avaient pour effet de diminuer la pression intérieure, et on a d'abord entouré cet organe de substances peu conductrices. On l'a enveloppé d'une chemise de vapeur renfermée dans un second cylindre extérieur ; plusieurs constructeurs ont étendu cette enveloppe au fond et au couvercle du cylindre. Ce n'est que plus tard que la théorie et l'expérience ont démontré que, non-seulement il était utile que le cylindre ne se refroidit pas, mais qu'il était essentiel de le réchauffer, attendu que, sans perte de chaleur extérieure, le seul refroidissement dû à la détente produisait nécessairement la condensation d'une partie de la vapeur. Celte disposition est d'autant plus utile que la détente est plus largement employée, aussi la voit-on appliquée à toutes les machines qui visent à l'économie du combustible.

On a cherché, dans les machines horizontales, à simplifier le bâti et à éviter les difficultés de la pose des pièces, dans les positions relatives qu'elles doivent rigoureusement occuper; c'est ainsi que des glissières cylindriques alésées av ec le cylindre ont été substituées aux glissières planes.

L'emploi de l'acier pour les tiges de pistons, les bielles, les glissières, etc., s'étend et arrivera sans doute à être général.

On rencontre quelques exemples de machines rotatives, mais toujours à l'état d'essais; aucune de ces machines n'a encore été admise dans la pratique, malgré les efforts tentés pour combattre les inconvénients qu'elles présentent.

Les machines non tixes sont en très-grand nombre. Elles coraprenncnl trois classes bien dislinetes : 1° Les machines demi-

fixes ou portatives, qui peuvent être transportées avec leurs chaudières et installées partout, sans nécessiter aucune construction spéciale à leur nouvel emplacement : elles jouent le rôle de machines fixes.

2° Les machines locomobilcs, plus transportâmes encore que les précédentes, car elles sont montées sur roues et peuvent être traînées d'un lieu à un autre.

3° Les machines locomobiles qui peuvent être employées à la traction d'autres véhicules sur les routes ordinaires; la section de l'agriculture en présente qui réunissent les deux derniers types, e'est-à-dirc qui peuvent être employées comme machines de traction; elles peuvent, à ce titre, se mouvoir elles-mêmes, et, une fois' en place, elles agisssent comme locomobiles.

La première catégorie a pris un développement des plus importants, attendu que ces machines présentent des formes simples, compactes, qu'elles sont d'un entretien facile, et ne nécessitent aucun frais d'installation ; si bien qu'on les prend comme machines fixes ou à demeure pour les forces qui ne dépassent pas 10 à i"2 chevaux, les préférant à celles qui demandent des constructions dispendieuses et encombrantes.

Détente. — La détente, par laquelle on fait un usage si économique de la vapeur, est d'un emploi universel. Le système le plus répandu est celui de M.Mcyer; il est variable à la main, quelquefois par le régulateur. M. Me ver a perfectionné sa distribution, en augmentant la course des palettes de détente relativement à celle du tiroir principal, et, en donnant a <elui-ci une plus grande avance linéaire et angulaire, il obtient une plus grande section ouverte des lumières dans les détentes fortes les plus usitées. De là résulte la possibilité de réduire la section de ces lumières et la course du tiroir, sans diminuer la section du passage de la vapeur à un point donné de la course du piston ; d'autre part, la course des palettes de détente étant augmentée ainsi que l'angle de calage de l'excentri-

que, on obtient une fermeture plus rapide des lumières d'admission. En résumé, ces modifications ont pour but de diminuer le temps pendant lequel la vapeur rencontre des passages insuffisants.

La détente avec tiroir à cames, comme celle de M. Farcot, se trouve dans plusieurs systèmes. La détente à coulisse de Stcphcnson est souvent employée sur les machines fixes à cylindres conjugués. M. Damey emploie une coulisse glissant à volonté sur le collier de l'excentrique ; elle lui permet de produire une détente variable, et de renverser la marclie, avec ce seul excentrique.

g 2 — Machines exposées.

La plupart des machines mériteraient une monographie complète, qui ne peut entrer dans les limites fixéesà ce rapport; nous nous bornons à indiquer quelques-unes des dispositions présentées.

Machines Farcot. — MM. Farcot père et fils exposent deux machines accouplées de 80 chevaux chacune. Les cylindres sont horizontaux et parallèles; ces machines, fonctionnant avec une admission d'un quinzième, sont construites d'une manière remarquable ; tous les éléments qui concourent à l'emploi économique de la vapeur sont réunis, et l'ensemble des organes présente un caractère de solidité et d'harmonie des plus satisfaisants. Toutes les machines sortant de ces ateliers sont à détente variable par le régulateur à bras et à bielles croisées ; les cylindres sont entourés d'une enveloppe de vapeur, ainsi que les fonds et couvercles, garnis de matières non conductrices et recouverts d'une boiserie. Les glaces des tiroirs sont en fonte de qualité spéciale 'et rapportée. Les pompes à air sont à double effet.

Parmi les machines de MM. Farcot, on peut citer celles établies sur le quai d'Austcrlitz, pour le service hydrauliquede la

ville de Paris. Ces deux machines, de la force de 100 chevaux, sont du système Woolf, à balancier, mettant chacune en mouvement deux pompes. Elles aspirent l'eau de la Seine et l'envoient aux réservoirs de Ménilmontant à un niveau de 50 ou 60 mètres supérieur, en parcourant une conduite de 5 ou (> kilomètres. Le travail effectué, mesuré par l'eau élevée, a été obtenu au moyen d'une consommation de moins de 1 kilogramme par cheval et par heure ; avec des houilles de qualité inférieure, la consommation reste encore au dessous de 1 kil. 200; si I on tient compte de la perte de travail de l'appareil élévatoire, il reste pour la machine seule un rendement qui, nous le croyons, n'a pas encore été égalé.

Machine Corliss.— Cette machine, qui appartient aux États- Unis, présente plusieurs points originaux : elle est horizontale et ne touche le massif de fondation que par les points d'appui du cylindre et du palier de l'arbre moteur; une pièce de fonte massive, supportée par le cylindre et par le palier, porte les glissières. Mais la particularité remarquable de cette machine résille dans la distribution qui se fait au moyen de quatre tiroirs : deux à la partie supérieure pour l'admission, réduisant l'espace nuisible à son minimum, deux en bas pour l'échappement. Ces tiroirs sont cylindriques et se meuvent autour de leur axe, ouvrant les lumières d'un mouvement alternatif. Les tiroirs d'admission sont entraînés par une tige liée à l'excentrique, dont la course est constante; mais un ressort les ramène vivement à leur point de départ, dès qu'ils ont rencontré un déclic, dont la position est rendue variable par le régulateur ; au retour de la tige de l'excentrique, le tiroir est accroché et entraîné de nouveau. Ce système permet de régler d'avance la détente que Ton veut avoir dans la marche normale, et cette détente augmente ou diminue par le régulateur. Cette machine, construite avec beaucoup de soin, présente un spécimen remarquable de l'industrie des États-Unis.

Machine de Hicks (États-Unis). — Cette machine a quatre

cylindres horizontaux à simple effet, égaux, accouplés et placés en face l'un de l'autre, de chaque côté de l'arbre moteur, sur lesquels ils agissent deux à deux, soit au moyen d'une glissière verticale entraînant le bouton de manivelle, soit au moyen de bielles pour les machines plus fortes. Les deux manivelles sont à angle droit, de sorte que, lorsqu'une paire de pistons est à une extrémité de sa course, l'autre est à moitié. Chacun des cylindres est à simple effet, et n'a de fond que du côté opposé à l'arbre moteur; deux pistons travaillent ainsi alternativement. Chaque piston sert de tiroir au piston voisin et réciproquement ; à cet effet, la vapeur entre dans le premier piston par des lumières qui traversent le cylindre, elle y est reçue dans une chambre, d'où elle passe dans le piston contigu au moyen d'une autre lumière alternativement ouverte et fermée par le premier piston comme par un tiroir; la chambre du second piston est ouverte du côté du fond du cylindre ; l'espace est occupé par la vapeur qui met le piston en mouvement. Une autre série de passages sert à l'échappement. Les deux chambres pratiquées dans chaque piston pour l'admission de la vapeur et pour son passage étant indépendantes, le môme jeu se reproduit du second piston sur le premier ; de l'autre côté de l'arbre moteur, les deux autres pistons agissent de même, et ces quatre cylindres donnent le même résultat que deux cylindres à double effet agissant sur des manivelles à angle droit. Les pistous sont de forme cylindrique allongée, portant, suivant une génératrice, une fente qui reçoit uu coin de serrage ; c'est une partie très-délicate de la machine, et il serait intéressant de savoir si on arrive toujours à s'opposer aux pertes de vapeur que doit provoquer un usage prolongé ; la détente ne varie pas à volonté, elle est établie une fois pour toutes à la moitié de l'admission.

Les quatre cylindres et le bâti sont coulés d'une seule pièce et alésés deux à deux sur le même axe. L'action étant analogue à celle des machines à fourreau, la partie intermédiaire entre les cylindres se ferme par une plaque qui prévient le

MACHINES A VAPEUR, CHAt* DIKI1ES , GKXÉltATKtRS, ETC. 79

refroidissement. Lorsque la machine fonctionne, on ne voit en mouvement que les extrémités de l'arbre sortant de la botte centrale et portant, l'une la poulie de transmission au régulateur, l'autre le volant servant aussi de poulie de transmission de la foire motrice. On peut changer le sens de la marche au moyen d'un simple tiroir qui renverse le sens des passages de vapeur. Ces machines sont à échappement libre, sans condensation. Celles qui sont exposées n'ont pas de poinjgcjdiiucn-

taire. '^tX

Nous n'avons pas eu de données positives sUr la cou- sommation en combustible par unité (dyLamique, ce qui T Y est de la dernière importance pour jugerNin* système offrant J des différences aussi tranchées avec les dispositions mlié^.^^

Sous la rései*ve de ces observations, on constate que cette machine présente une disposition entièrement originale et d'une remarquable simplicité : pas de tiroir, d'excentrique ni de presse-étoupes; les pièces mobiles sont réduites à leur plus simple expression. Le volume et le poids de la machine sont très- réduits.

MM. Corbran fils et Le Marchand (France). Machine de 50 chevaux, système Woolf, à deux cylindres inclinés de part et d'autre d'un axe horizontal, avec tiroirs compensateurs bien étudiés. — Compagnie des chantiers et ateliers de /' Océan. Très-bonne machine horizontale, de 20 chevaux, à détente \uiiable et condensation. Tiroirs équilibrés par coins. — M. Kouffct aîné. Machine à vapeur à condensation et détente variable, mue par le régulateur de M. Foucault, construction très-soignée. — MM. Boudier frères. Machine horizontale à deux cylindres, du système Woolf, à mouvement de piston alternatif. La distribution de vapeur en est très-bien entendue. — M. Boyer. Machine de Woolf à balancier, détente et condensation. — MM. Berendorf père et fils. Machine, système Woolf, d'une disposition spéciale : les deux cylindres sont inclinés de part et d'autre d'un plan vertical ; les tôtes des deux Iriellcs sont réunies, guidées par une glissière verticale, et elles

commandent, par une troisième bielle, le mouvement de l'arbre horizontal situé au-dessous. La machine est compacte et d'une installation facile; cependant réloigncmcnt des cylindres n'est pas favorable à la meilleure distribution de vapeur.

La Société de Fives-Lille. Machine horizontale à enveloppe de vapeur : un tiroir spécial pour la mise en train, afin de ne pas être obligé d'amener d'avance les tiroirs à démasquer les lumières d'admission ; condensation à volonté. Tous les détails sont très-bien entendus.

MM. Cail et Cic. Machine horizontale de 16 chevaux, à détente variable et condensation à volonté ; deux volants, consommant ! kil. 200 par force de cheval et par heure.

Le Creusât construit une grande variété de machines motrices; le type le plus perfectionné consiste en deux machines horizontales conjuguées, à grande expansion variable avec le régulateur; enveloppes totales de vapeur, condensation, pompe à air horizontale à double effet. Allure régulière et économique.

MM. Laurcns et Thomas. Leurs machines présentent l'application des moyens économiques qu'ils ont été des premiers à répandre.

MM. Hermann, Lachapellc et Ch. Glover ont contribué à populariser les machines transportables ; dans leur type, la chaudière est isolée de la machine, qui est portée par un socle bâti , ce qui présente un grand avantage sur les systèmes où la chaudière doit servir de bâti et subir les réactions des efforts de la machine. La chaudière est à bouilleurs croisés et à foyer intérieur, la machine à détente variable à la main.

M. Normand. Machine système Woolf, à manivelles croisées ; l'espace occupé par la vapeur entre les deux cylindres est parcouru par des tubes réchauffeurs en communication avec la chaudière. — M. Claparède. Machine horizontale pour laminoirs : construction simple et robuste.

M. Carcls (Belgique). Machine verticale de Woolf, présentant une distribution très-bien entendue. — M. Vandenker-

chovc (Belgique*. Machine de Woolf, horizontale, à mouvement inverse des pistons; le mouvement des tiroirs est commandé par des cames, de manière que les déplacements soient très-rapides. L'ensemble est très-satisfaisant. — M. de Landsheer a fait une des premières applications de la machine de Woolf horizontale, à mouvement inverse des pistons ; sa machine est à quatre cylindres à manivelles croisées. — M. Sigl (Autriche). Machine verticale à balancier, de 60 chevaux, système Woolf; la construction en est soignée, quoique l'emploi de la fonte pour la bielle et la manivelle ne soit pas à imiter. — M. Schmid (Autriche). Machine de Woolf horizontale, excellente construction.

MM. Sulzer frères (Suisse). Machine horizontale de *2o chevaux ; détente variable et condensation ; bâti suspendu entre le fond du cylindre et le palier de l'arbre; glissière cylindrique ; la distribution se fait par soupapes équilibrées à cames, deux pour l'admission, deux pour l'exhaustion ; détente variable par le régulateur. Cette machine, remarquablement étudiée, a une marche très-économique.

Usine de Bcrgsund (Suède). Machine de Woolf horizontale ; le petit cylindre est renfermé dans le grand ; les pistons ont le même mouvement ; détente variable par le régulateur. Quoique l'usine de Motala (Suède) ne soit représentée que par une machine peu importante, son atelier de construction se maintient au rang éminent qui lui a été assigné dans les Expositions précédentes.

Machines rotatives. — Quelques machines à vapeur rotatives sont présentées, sans qu'aucune ait pu encore prendre place dans la pratique. On remarque celle de M. Thomson (Grande-Bretagne*, formée de deux pistons rectangulaires pouvant tourner dans un cylindre autour d'un même axe horizontal ; ils sont reliés entre eux par des engrenages elliptiques, de telle sorte que, tout en marchant dans le même sens, ils s'écartent et se rapprochent successivement. t. i\. 6

La vapeur introduite entre les deux disques par des orifices convenablement disposés, en produit l'écartement périodique; elle s'échappe au contraire pendant la période de rapprochement.

La machine brevetée de M. Behrcn ( exposée par MM. Dart et C,e, Etats-Unis), se compose de deux cylindres dont les axes sont parallèles, et qui se pénètrent en partie; deux pistons, mobiles autour des axes, sont liés entre eux par un engrenage extérieur; ils ont la forme d'une demi-couronne et ils présentent, dans leur mouvement, des espaces qui s'agrandissent alternativement sous la pression de la vapeur. L'arrivée de la vapeur est continue ; pour la faire agir avec une détente, il faudrait interrompre l'admission au moyen d'un appareil mis en mouvement par l'arbre de la machine. Le système est simple et n'a d'autre défaut que ci-» ne pas donner assez de garantie contre les fuites de vapeur.

La machine de M. Mollard (rYanec), se compose d'un disque roulant par chacune de ses faces sur une double surface conique ; une t;ge perpendiculaire à ce disque acquiert un mouvement de rotitiOD autour de l'axe du cône et, au moyen d'une manivelle, met en mouvement l'arbre de la machine située sur le prolongement de cet axe ; la disposition est ingénieuse ; elle n'est encore qu'à l'état d'expérience.

Locomobihs. — Les machines locomobilcs sont en trèsgrand nombre. La plupart des constructeurs français en ont exposé. La manufacture de Darmstadt occupe un rang distingué dans cette spécialité; parmi les constructeurs anglais, on remarque MM. Clayton et Shuttleworth, Carett Marshall et O, les ateliers Iteading Iron Works, etc., etc.

Locomotives routières. — La classe 53 comprenait plusieurs «le ces machines, de MM. Albaret, Lotz, Larmanjat, etc. ; la première parait bien remplir les conditions d'un service de traction ; celle de M. Larmanjat, de petite dimension, se manœuvre très-facilement.

L'emploi île ces machines, encore peu répandues, sera utile, surtout pour la traction de charges lourdes à une petite vitesse.